НЕПРОЗРАЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ФАСАДНОГО ОСТЕКЛЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области строительства, конкретнее к элементному остеклению фасадов зданий и сооружений различного назначения.
Уровень техники
В современной архитектуре все большее распространение получают фасады зданий, выполненные из стекла, при этом в условиях Сибири и крайнего Севера остро встает вопрос тепловой изоляции зданий при выполнении таких фасадов.
Различают две технологии остекления фасадов. Первая - это структурное остекление, когда стеновые панели с лицевой поверхностью из стекла и слоем вспененного теплоизоляционного материала закрепляются на уже имеющихся ограждающих стеновых конструкциях, т.е. бетонных стенах здания (см. патент RU №2275480, МПК: E04F 13/14, опубл. 2006.04.27).
Другой тип «стеклянных» фасадов основан на применении алюминиевых профильных систем с элементным заполнением, образующих наружное ограждение здания. Элементное заполнение таких фасадов включает прозрачные и непрозрачные элементы, закрепляемые в несущих конструкциях, обычно в одной вертикальной плоскости. «Прозрачные» элементы обеспечивают естественное освещение здания, служат для визуальной связи с окружающим пространством и проветривания. К ним относятся однослойное остекление и стеклопакеты. «Непрозрачные» элементы располагаются обычно в местах расположения конструктивных перегородок и перекрытий здания и служат для их маскировки.
Известна фасадная стена здания, содержащая непрозрачные элементы остекления, каждый из которых выполнен в виде группы, образованной листом стекла и листом утеплителя, смонтированными в металлических профилях фасада на некотором расстоянии между собой (патент RU №2143037, МПК: Е04В 2/96, опубл. 1999.12.20 и патент US №4.662.145, МПК: Е04В 1/00, опубл. 05.05.1987 г.). К недостаткам упомянутого решения можно отнести наличие нескольких самостоятельных элементов «непрозрачной группы», которые последовательно устанавливаются и закрепляются в несущей конструкции, что значительно усложняет монтаж и снижает производительность строительных работ. Кроме того, наличие воздушной прослойки между листом стекла и утеплителя ведет к возможности образования конденсата.
Известен элемент непрозрачного остекления, представляющий собой многослойную клееную панель из двух параллельных листов стекла, между которыми проложен слой изоляционного материала (пенопласта, пенополиуретана или др.). По периметру панель заключена в металлическую раму. Лист стекла, образующий лицевую сторону панели, с внутренней стороны покрыт слоем рефлекторного (отражающего) металла. (Патент на изобретение US №3999345, МПК: В04В 2/28, опубл. 28.12.76).
Выполнение непрозрачного элемента остекления в виде единой (многослойной) панели, полностью готовой к установке позволяет значительно повысить производительность строительно-монтажных работ с одной стороны и исключить возникновение конденсата на внутренней поверхности стекла, с другой стороны. Использование стеклянной лицевой панели обеспечивает возможность получения фасада любой цветовой гаммы. Однако закрепление такой стеклопанели может быть осуществлено только за металлическую раму, обрамляющую панель по периметру, например, как это осуществляют в патенте на изобретение US №3994107, МПК: Е04Н 1/00, опубл. 30.11.76. При подобном закреплении неминуемо образуется щель между внутренним стеклом и перекрытием, что ведет к проблеме обеспечения дымо- и пожароизоляции, между этажами и помещениями. Прямой контакт между стеклом и бетоном невозможен из-за угрозы растрескивания стекла в силу различия свойств теплового расширения упомянутых материалов.
Известно светопрозрачное ограждение фасада многоэтажного здания, в котором элемент непрозрачного заполнения выполнен в виде «сэндвич-панели», состоящей из двух металлических листов из окрашенного алюминия, между которыми расположен слой теплоизоляции (патент на полезную модель №46287, МПК: Е06В 7/10, опубл. 2005.06.27). К достоинствам такого решения, как и предыдущего, можно отнести выполнение непрозрачных элементов в виде унифицированных завершенных секций, изготовленных в заводских условиях. Выполнение внутреннего слоя панели из окрашенного металла, с одной стороны, позволяет получить завершенную, готовую под отделку поверхность внутреннего помещения, а, с другой стороны, обеспечивает возможность крепления к панели конструктивных или отделочных деталей.
Однако выполнение наружного слоя панели из металла, даже при использовании высококачественных покрытий, ведет к значительному уменьшению срока ее эксплуатации и невозможности получения темной гаммы оттенков фасада. Последнее объясняется тем, что металл имеет высокую теплопроводность, и на солнце он будет значительно нагреваться (до +120°С), при этом теплоизоляционный слой при +80°С
начинает «подплавляться», что ведет к ослаблению закрепления такой панели в несущей конструкции. Следовательно, при строительстве фасада здания, возможно использование только светлого покрытия наружной металлической панели (серебристого и т.п.), что значительно ограничивает архитектурные возможности решения фасада.
Наиболее близким выбранным за прототип решением непрозрачного элемента фасадного остекления является многослойная клееная стеклопанель, содержащая лицевую поверхность из зеркального стекла с непрозрачным внутренним покрытием и слой тепловой изоляции в виде минерального волокна, покрытого защитным слоем фольги (см. патент US №4016324, МПК: В32В 7/00, опубл. 05.04.77). Стекло более долговечно и способно десятилетиями сохранять свои свойства, не требуя обновления и ремонта, кроме того позволяет получить любую цветовую гамму остекления. Однако упомянутая стеклопанель имеет ряд существенных недостатков:
- низкие теплотехнические характеристики;
- необходимость защиты и дополнительного упрочнения внутренней поверхности панели, невозможность закрепления к такой панели каких-либо конструкционных или отделочных элементов.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является создание непрозрачного элемента фасадного остекления здания в виде завершенной готовой к установке секции (панели), имеющего высокие теплоизоляционные характеристики, позволяющего получить фасад здания любых цветовых решений, и обеспечивающего возможность дымо- и шумоизоляции между этажами и помещениями здания.
Положительный технический результат заключается в создании такого элемента, позволяющего одновременно решить все поставленные задачи.
3
Поставленная задача решена за счет того, что в непрозрачном элементе фасадного остекления в виде клееной многослойной панели, содержащей лицевой наружный слой из непрозрачного зеркального стекла, внутренний слой и расположенный между ними слой изоляции, согласно заявляемой полезной модели, слой изоляции выполнен из вспененного полимерного материала с плотностью не менее 45 кг/м, при этом внутренний слой выполнен в виде листа металла толщиной не менее 0.8 мм или листа стеклопластика.
3
Примененный для слоя изоляции вспененный полимерный материал с плотностью не менее 45 кг/м, характеризуется более высокими теплоизоляционными, по сравнению с минеральной ватой, свойствами, и при этом более высокой прочностью, что позволяет
осуществлять закрепление панели - ее зажим в несущих конструкциях через слой изоляции, что также повышает ее теплозащитные характеристики.
Выполнение наружной поверхности из стекла, имеющего меньшую теплопроводность, чем металл, обеспечивает возможность изготовления полностью «стеклянных» фасадов любой цветовой гаммы, в том числе темной, характеризующейся более сильным нагревом наружной поверхности элемента. Фасадная поверхность здания подвергается в течение дня даже более сильному нагреву, чем кровля. Более темная цветовая гамма усиливает поглощение тепла. Теплоизоляционный материал (например, пенополистирол) имеет температуру плавления около +80°С, и его «подплавление» в местах контакта с внешним слоем может привести к ослаблению закрепления панели в несущем профиле, что чревато последствиями. Стекло на солнце раскаляется до высоких температур, но в отличие от металла не превышает указанной температуры, даже в «темном» исполнении, поскольку поверхность стекла частично отражает солнечные лучи по аналогии с зеркальной поверхностью.
Выполнение внутреннего слоя (внутренней обшивки панели) в виде листа металла толщиной не менее 0.8 мм или листа стеклопластика, характеризующихся высокой прочностью, обеспечивает возможность закрепления к панели конструктивных или отделочных элементов (кронштейнов, уголков и проч.), что, в сою очередь, обеспечивает возможность зашивки и/или замоноличивания технологических зазоров между упомянутым непрозрачным элементом остекления и конструктивными элементами здания (внутренними межкомнатными перегородками, межэтажными перекрытиями), для организации дымо- и шумоизоляции между этажами и помещениями. Внутренняя поверхность элемента представляет собой готовую под отделку внутреннюю стену помещения. По желанию заказчика эта поверхность может быть окрашена в какой-либо цвет уже при изготовлении панели, и в этом случае не требуется никакой дополнительной ее отделки.
В уровне техники заявителем не было выявлено элемента непрозрачного фасадного остекления обеспечивающего одновременно все перечисленные выше положительные моменты, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
В заявляемом решении предусмотрена возможность повышения теплостойкости панели от наружного нагрева путем размещения между слоем стекла и слоем изоляции дополнительного теплостойкого слоя в виде листа паронита или другого материала с
указанными свойствами. Это позволяет использовать заявляемый элемент непрозрачного остекления в районах с повышенной средней температурой воздуха.
Заявляемое решение позволяет осуществлять зажим панели при ее установке в несущий профиль только за лицевую стеклянную панель (при условии, что остальные слои выполнены меньшего размера). Однако предпочтительным случаем реализации полезной модели является выполнение многослойной панели таким образом, что все ее слои соразмерны. В этом случае соединение панели с несущими конструкциями осуществляется через слой утеплителя, что значительно повышает тепловую защищенность здания.
Толщина элемента в готовом виде составляет 24-40 мм, что соответствует толщине стеклопакетов, используемых в строительстве. Такое решение позволяет применять для установки и закрепления заявляемого непрозрачного элемента фасадного остекления стандартные унифицированные узлы и детали, узлам установки и закрепления стеклопакетов. Применение унифицированных узлов для всех элементов (прозрачных и непрозрачных) фасадного остекления значительно ускоряет и удешевляет строительство.
В качестве непрозрачного зеркального стекла предпочтительным является использование стемалита. Стемалит - это листовое строительное стекло, толщиной обычно 6-9 мм, покрытое с одной стороны несмываемой, впекаемой в стеклянную пластину краской, которая становится ее частью и не снимается даже металлическими предметами. Термическая обработка при нанесении такого покрытия значительно упрочняет стекло, что позволяет отнести его к классу безопасных, закаленных стекол.
Металл для внутренней обшивки выбирают из ряда: сталь нержавеющая, сталь оцинкованная, алюминий.
В качестве альтернативного материала обшивки предлагается использование композиционных материалов на основе органического или неорганического связующего и стеклянного наполнителя - стеклопластиков, с пониженной горючестью или негорючих.
В качестве вспененного полимерного материала наиболее предпочтительным является использование экструзионной пенополистирольной плиты. Экструзионный пенополистирол имеет высокие теплоизоляционные свойства, характеризуется минимальным влагопоглощением, высокими прочностными характеристиками, стабильностью объема и формы, долговечностью, низкой паропроницаемостью, легкостью нарезки и обработки.
Кроме пенополистирола может быть использован и другой пенопласт. В этом случае желательно осуществить оклеивание панели по периметру бутиловой лентой, что позволит с торцов защитить слой утеплителя от влаги.
Обычно непрозрачные элементы остекления монтируются только в пределах перекрытия. Заявляемый элемент непрозрачного фасадного остекления может значительно его превышать.
Рекомендуемые габариты заявляемой панели составляют: min: 200×300 мм, a max: 2000×3000 мм
Заявляемый непрозрачный элемент фасадного остекления может быть выполнен с обычной формой, т.е. в виде прямоугольника. Однако конструктивное исполнение элемента обеспечивает возможность реализации более разнообразных форм его исполнения, например, в виде треугольника, многоугольника, а также круглой или арочной формы.
Краткое описание чертежей
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
На фиг.1 - представлен общий вид фасадного остекления здания с использованием заявляемого элемента,
на фиг.2 - изображен заявляемый непрозрачный элемент фасадного остекления, общий вид с разрезом;
на фиг.3 - фрагмент I на фиг.2 (увеличено), показан один вариант исполнения;
на фиг.4 - фрагмент I на фиг.2 (увеличено), показан другой вариант исполнения панели с повышенной теплостойкостью от наружного нагрева,
на фиг.5 - фрагмент I на фиг.2 (увеличено), вариант с оклеиванием панели по периметру ЛБМ;
на фиг.6 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.7 - сечение В-В на фиг.1.
Осуществление полезной модели
Непрозрачный элемент фасадного остекления предназначен для заполнения проемов фасадных систем из металлических сплавов и ПВХ для зданий и сооружений различного назначения. На фиг.1 представлен общий вид фасадного остекления здания с использованием заявляемого элемента. W - светопрозрачные элементы фасадного остекления, S - непрозрачные элементы.
Непрозрачный элемент S представляет собой многослойную клееную конструкцию (см. фиг.2, 3), содержащую наружный лицевой слой из зеркального непрозрачного стекла 1, слой 2 теплоизоляции из вспененного полимерного материала и внутренний слой 3.
Для наружного слоя 1 использован «Стемалит Stop Sol Super Silver Greu» толщиной 6 мм - закаленное рефлективное стекло с непрозрачным покрытием, впекаемым в тело стекла при термической обработке. В качестве наружного слоя 1 может быть применено и другое стекло, отвечающее требованиям безопасности эксплуатации и обслуживания, соответствующее ГОСТу 30698-2000 «Стекло закаленное строительное».
3
Слой 2 выполнен из экструзионной пенополистирольной плиты «Пеноплекс» ТУ 5767-002-46261013-99, плотностью 45 кг/м.
Внутренний слой 3 выполнен в виде листа нержавеющей стали толщиной 1 мм.
В других случаях реализации заявляемой полезной модели это может быть лист алюминия толщиной 1.2 мм или лист негорючего стеклопластика, изготовленного из стекловолокнистых армирующих материалов, пропитанных ненасыщенными полиэфирными смолами.
Сборку панели осуществляют следующим образом.
По заданным размерам, соответствующим требованиям конкретного строительства, нарезают листовые слои будущей панели: стекла 1, экструзионного пенополистирола 2 и металла 3. На лист стекла 1 наносят клеевой слой 4. Сверху накладывают лист полистирола 2, снова клеевой слой 4 и лист 3 металла. Слои сжимают (спрессовывают).
2
Обычно площадь стеклопанели, изготовленной согласно заявляемой полезной модели, не превышает 6,0 м. Архитектурный рисунок (т.е. форму панели) устанавливают в проектной документации или в конкретном заказе.
На фиг.4 приведен случай исполнения непрозрачного элемента фасадного остекления повышенной теплостойкости к наружному нагреву. В этом случае между листом 1 стекла и слоем 2 изоляции размещают (вклеивают) дополнительный теплостойкий слой в виде листа паронита 5. Упомянутое исполнение заявляемого элемента позволяет использовать его в строительстве зданий в районах с повышенной средней температурой воздуха (например, в районах Средней Азии)
Пенополистирол имеет закрытые поры и, как следствие, хорошие показатели влагостойкости. Пенопласт, имеющий открытые поры, требует обязательной защиты от
влаги. На фиг.5 показан случай исполнения непрозрачного элемента фасадного остекления, когда последний с торцов оклеен бутиловой лентой 6 (типа ЛБМ), предохраняющей теплоизолирующий слой от попадания влаги.
На фиг.6 показано закрепление к заявляемому элементу S непрозрачного остекления конструктивных и отделочных элементов 7.
Технологический зазор 8 между перекрытием 9 и внутренней поверхностью 3 непрозрачного элемента «зашит» отделочными элементами 7 и заполнен минеральной ватой 10, что позволяет изолировать между собой этажи от огня, шума и дыма, повысить пожарную безопасность здания. Стыки могут быть также омоноличены.
Аналогичным образом могут быть устранены технологические зазоры между внутренними межкомнатными перегородками и непрозрачным элементом.
Как видно на фиг.7, толщина h2 панели S соответствует толщине h1 используемых для остекления стеклопакетов W, что позволяет применять для их установки одни и те же несущие конструкции L и установочные узлы.