МЕЖВЕНЦОВЫЙ ПЛАВАЮЩИЙ ТЕПЛО/ВЕТРОВОЙ ЗАТВОР

Полезная модель относится к области строительства, в частности к швам (узлам) межвенцового соединения деревянного домостроения для создания системы герметизации межвенцового пространства с повышенными тепло/ветроизолирующими свойствами, и может быть использована в деревянном малоэтажном строительстве (жилые/дачные дома, бани, гаражи, беседки и т.п.). Полезная модель - универсальна, и применима ко всем нижеперечисленным видам строительного материала: деревянный брус; деревянный профилированный брус; деревянный клееный брус; оцилиндрованное бревно - любой влажности древесины.
В настоящее время наиболее технически развитые строительные компании для ветро/тепло изоляции межвенцовых стыков используют различные уплотнители на основе каучука (EPDM), которые в процессе укладки очередного венца сжимаются, - тем самым, перекрывая возможные зазоры. Недостатками данной системы являются: большая остаточная деформация уплотнительного материала (около 50% - по данным производителей); не большой срок эксплуатации (около 5-10 лет - по данным производителей); за счет малой упругости - невозможность обеспечивать герметичность стыка при больших ветровых нагрузках.
Многие компании для ветро/тепло изоляции начинают применять саморасширяющуюся ленту ПСУЛ - (предварительно сжатая уплотнительная лента). ПСУЛ изготавливается из вспененного полиуретана, и срок службы ее (по данным производителей) порядка 20 лет. Но практика показывает, что даже после 5 лет нахождения ПСУЛа в сжатом состоянии (внутри межвенцового пространства), при последующей разборке стены - ПСУЛ не восстанавливает свое первоначальное состояние. То есть, ПСУЛ не может гарантированно заполнять возникающие при эксплуатационных деформациях деревянных элементов зазоры. ПСУЛ, также, не может обеспечивать герметичность стыка при больших ветровых нагрузках.
Из уровня техники известен деревянный элемент, типа стены, который выполнен в виде набора последовательных планок, например, поперечная складка досок, где каждая доска содержит набор выступов и/или набор канавок на его продольных кромках. Выступы одной из досок приспособлены к взаимодействию с множеством канавок другой доски. Уплотнение установлено между каждой доской в канавке или в пропилах канавки и выполнено полым из огнестойкого эластомерного материала, например, резины (FR 2976302, 14.12.2012).
К недостаткам данной конструкции можно отнести следующее:
- Сжатие уплотнительного элемента в момент укладки очередного верхнего венца создается за счет сил гравитации, а именно, вес очередного верхнего венца должен преодолеть упругие свойства резинового уплотнителя. По этой причине есть ограничения по упругости применяемых уплотнительных элементов из-за небольшого веса древесины. Если применять достаточно упругие уплотнительные элементы, - происходит подвисание (не полная посадка) очередного укладываемого венца при монтаже. Поэтому, применяют слабо-упругие уплотнительные элементы, которые, по указанным выше причинам, не могут обеспечивать достаточную герметичность стыка при больших ветровых нагрузках.
- Линейная зависимость герметичности стыка от степени раскрытия межвенцового стыка (чем больше раскрытие - тем меньше сила прижатия уплотнительного элемента к поверхности бруса).
- Большая остаточная деформация уплотнительного материала (около 50% - по данным производителей).
- Не большой срок эксплуатации (около 5-10 лет - по данным производителей).
Известен профилированный брус прямоугольного сечения, выполненный с противоположными гранями, снабженными опорными выступами и продольными установочными пазами для размещения опорных выступов аналогичного бруса при установке брусьев друг на друга, имеющими в поперечном сечении трапециевидные профили и с пропилами в установочных пазах и/или опорных выступах бруса (RU 101721, 27.01.2011). Из патента RU 126025, 20.03.2013, известно строение из профилированного бруса, снабженного опорными выступами и установочными пазами на двух противоположных его гранях, имеющими в поперечном сечении трапециевидные профили. В установочных пазах и/или опорных выступах бруса выполнены пропилы. Стены строения собраны из чередующихся рядов, состоящих из одного бруса и двух брусьев меньшей длины, соединенных посредством шпонки. Между гранями двух смежных брусьев, образующих стену, проложен мягкий утеплитель, равный по длине большему брусу. Торцы бруса, образующие угол строения отпилены под углом, равным  угла строения, угловое соединение строения выполнено стыковым с соединением торцов посредством шпонки и клея. По крайней мере одна грань каждого из брусьев, образующих поверхность внешней стены строения, и торцы брусьев выполнены с огнезащитным покрытием на основе алюмосиликатных микросфер и термопластичного полимерного связующего.
У данных конструкций есть несколько недостатков. Поскольку, изготовление продольных пропилов выполняется до сушки бруса, и, возможно - до фрезеровки (профилирования) бруса, то соблюсти соосность этих пропилов на противоположных сопрягаемых поверхностях готовых профилированных брусьев довольно проблематично. Как следствие - практическая невозможность одевания пропила в верхнем брусе на деревянную шпонку, установленную в пропиле нижнего бруса при сборке стены. Для того, чтобы такая конструкция была осуществима, придется шпонку заранее изготавливать прослабленной (меньшей толщины, чем пропилы), - что делает ее бессмысленным элементом в конструкции. Деревянная шпонка имеет склонность к усыханию, растрескиванию, гниению, - что, так же, сводит на нет ее предназначение в конструкции. Пластины из алюминиевой фольги - практически невозможно применить в данной конструкции по причине той же несоосности пропилов, и, как следствие, - практической невозможности одевания пропила в верхнем брусе на пластину из фольги, установленную в пропиле нижнего бруса при сборке стены. К тому же, алюминиевая фольга имеет остаточную деформацию, и не сможет перекрывать возможные образующиеся во время эксплуатации строения зазоры. Единственная функция полосы из фольги в данной конструкции заключается в отражении инфракрасного излучения (в пределах своей площади поверхности), направленного в сторону стены.
Известен шов стеновых панелей ограждающих конструкций зданий и сооружений, включающий последовательно размещенные в зазоре между торцевыми гранями стеновых панелей герметизирующую мастику с наружной поверхности панелей, упругую прокладку и утеплитель, причем прокладка имеет трубчатую форму и выполнена из вилатерма, герметизирующая мастика имеет относительное удлинение не менее 20%, а утеплитель представляет собой монтажную пену (RU 90089, 27.12.2009).
Недостатком является большая трудоемкость при недостаточной герметичности и эксплуатационной надежности шва.
Известен шов межвенцового соединения бревенчатого дома, который образуется между верхним и нижним венцами, причем каждое бревно в этих венцах имеет сопряженные грани, включающие пазы и выступы. В пазах размещены герметизирующие элементы, выполненные из полимерного материала, путем экструзии (US 2008127583, 05.06.2008).
Однако в данном шве не устранены указанные выше недостатки.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является шов межвенцового соединения, в котором в сопрягаемых гранях межвенцового соединения бревен выполнены соосные пазы, при этом для получения шва герметизирующий элемент в виде калиброванного профиля одной своей стороной запрессован в продольный паз, выполненный на нижележащем брусе, а другой стороной - поджимается к продольной фигурной проточке, выполненной на вышележащем брусе во время совмещения бревен, и обеспечивает герметичность (US 2007006539, 11.01.2007).
В данной конструкции в качестве уплотнителя технологически может применяться профиль, изготовленный из материала на основе каучука (EPDM), или вспененного полиуретана, или вспененного полиэтилена, и т.п., поэтому, она имеет те же недостатки, которые присущи шву, известному из FR 2976302, 14.12.2012.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании шва межвенцового соединения, который исключал бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении теплоизолирующих свойств и герметичности на продувание межвенцовых сопряжений в стенах деревянных строений при сохранении основ технологий производственного изготовления стенового комплекта и сборки его на строительной площадке и при возможных изменениях сечений и относительных осевых смещениях продольных пазов.
Указанный технический результат достигается в шве межвенцового соединения, содержащем плотно посаженный в продольных пазах, имеющих соосное расположение на обеих сопряженных гранях межвенцового соединения, герметизирующий элемент, представляющий собой упруго деформирующийся калиброванный профиль и имеющий габаритную ширину большую, чем ширина продольного паза.
Межвенцовое соединение может представлять собой укладываемые друг на друга поочередно в ряд деревянные элементы, представляющие собой деревянный брус, или деревянный профилированный брус, или деревянный клееный брус, или оцилиндрованное бревно. Указанные брусья или бревно могут быть выполнены с опорными выступами и продольными установочными пазами для размещения опорных выступов аналогичного бруса/бревна при установке брусьев/бревен друг на друга.
Пустотелый профиль из полимерного материала может быть выполнен, по меньшей мере, однокамерным.
В заявленной полезной модели осуществляется схема герметизации межвенцового пространства с помощью шва межвенцового соединения (дополнительного тепло/ветрового контура «Межвенцовый плавающий тепло/ветровой затвор»: ветровой плавающий затвор и тепловой плавающий затвор).
«Ветровой плавающий затвор» - образуется установкой герметизирующего элемента - калиброванного профиля, изготовленного из ударопрочного материала (например, герметизирующие элементы представляют собой пустотелый экструдированный профиль из полимерного материала на основе (ПВХ или полиэтилена или полипропилена), или полнотелый профиль из вспененного ПВХ, выполненный методом экструзии или литья) в подготовленные технологические продольные пазы определенной глубины и конкретной ширины, выполненные на обеих сопрягаемых плоскостях деревянных элементов (венцов) в строго осевом взаимном расположении. «Межвенцовый плавающий тепло/ветровой затвор» (заявленное техническое решение) может иметь одноконтурную или двухконтурную конструкцию. При одноконтурном варианте герметизирующий элемент может располагаться в любом месте межвенцового пространства: ближе к внешней стороне стены; ближе к внутренней стороне стены, или по центру (по оси) стены. При двухконтурном варианте герметизирующие элементы должны быть расположены внутри межвенцового пространства в две нитки. «Ветровой плавающий затвор» повторяет полный контур внешних стен деревянного строения, и заполняет каждое межвенцовое пространство по всей высоте стен деревянного строения. Герметизирующий элемент - калиброванный профиль, имеет габаритную ширину - большую, чем ширина паза - на величину упругой деформации боковых стенок профиля, с учетом его принудительной плотной посадки в продольные пазы сопряженных граней межвенцового соединения (сопрягаемых элементов стены), - чем достигается полная защита от продувания через межвенцовые стыки стены. Калиброванный профиль имеет габаритную высоту, рассчитанную на определенную глубину пазов на сопрягаемых плоскостях венцов, что, в свою очередь, позволяет профилю выполнять функции «Ветрового плавающего затвора» даже при эксплуатационных деформациях деревянных элементов в стенах с образованием значительных (до 10 мм) межвенцовых зазоров без нарушения герметичности межвенцовых стыков в стене деревянного строения.
«Тепловой плавающий затвор» - обеспечивается малой теплопроводностью (сравнимой с теплопроводностью однокамерного стеклопакета, заполненного обычным воздухом) калиброванного профиля, устанавливаемого в пазы сопрягаемых деревянных элементов.
Шов межвенцового соединения не является шпонкой, т.к. роль шпонки - препятствование взаимному смещению сопрягаемых деталей стены. В данном случае, задача калиброванного профиля - иметь возможность упруго деформироваться (менять геометрическую форму - поперечное сечение) при возможных изменениях сечений и относительных осевых смещениях продольных пазов, в которых он находится. Для этих целей профиль изготавливается из упруго деформирующегося полимерного материала, отвечающего данным требованиям (например, на основе ударопрочного ПВХ, или вспененного ПВХ, или полиэтилена или полипропилена. Срок службы его превышает срок службы деревянных конструкций. За счет упругой деформации боковых стенок профиля при принудительной плотной посадке его в пазы в брусе (бревне), - сила прижатия боковых стенок профиля к стенкам паза позволяет обеспечивать непродуваемость узла межвенцового соединения даже при сильных ветровых нагрузках. При эксплуатационных деформациях деревянных элементов стены профиль имеет возможность смещаться (плавать) в пазу в вертикальных направлениях (вверх/вниз), а так же, изменяться геометрически в поперечном сечении, подстраиваясь под возможные взаимные осевые смещения пазов в сопрягаемых брусьях при их усушке и усадке, тем самым, оставляя узел запертым от проникновения ветра.
Стоимость такого профиля сопоставима со стоимостью уплотнителя EPDM, что не сказывается на увеличении общей стоимости деревянного строения, но, при этом, значительно улучшаются технико-эксплуатационные показатели возводимых строений.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено сечение сопряжения профилированных брусьев («финский профиль») с пропиленными продольными пазами и установленными в них
профилем, выполняющим роль «Межвенцового плавающего тепло/ветрового затвора», с уложенной джутовой прокладкой в межвенцовое пространство, а, так же, визуализация элемента стены; на фиг. 2 - сечение сопряжения профилированных брусьев («немецкий профиль») с пропиленными продольными пазами и установленными в них профилем, выполняющим роль «Межвенцового плавающего тепло/ветрового затвора», а, так же, визуализация элемента стены; на фиг. 3 - сечение сопряжения оцилиндрованных бревен с пропиленными продольными пазами и установленными в них профилем, выполняющим роль «Межвенцового плавающего тепло/ветрового затвора», с уложенной джутовой прокладкой в межвенцовое пространство, а, так же, визуализация элемента стены; на фиг. 4 - сечение сопряжения непрофилированных брусьев с пропиленными продольными пазами и установленными в них профилем, выполняющим роль «Межвенцового плавающего тепло/ветрового затвора», с уложенной джутовой прокладкой в межвенцовое пространство, а, так же, визуализация элемента стены. Принятые обозначения:
1 - продольный паз;
2 - верхний венец межвенцового соединения;
3 - нижний венец межвенцового соединения;
4 - герметизирующий элемент - калиброванный профиль;
5 - джут.
В заявленной полезной модели раскрыт шов межвенцового соединения «Межвенцовый плавающий тепло/ветровой затвор», в котором калиброванный (затворяющий) профиль интегрирован в межвенцовое пространство стены, собранной из элементов (деревянный брус; деревянный профилированный брус; деревянный клееный брус; оцилиндрованное бревно) таким образом, что, при эксплуатационных деформациях деревянных элементов стены он имеет возможность упруго деформироваться, и свободно смещаться (плавать) в пазах (аналогично компрессионному кольцу в канавке поршня ДВС) сопрягаемых элементов стены в вертикальных направлениях (вверх/вниз), и всегда (в пределах допустимого смещения) обеспечивает надежный заслон от проникновения ветра в помещение, а также, способствует сохранению тепла в помещении в холодное время года, тем самым, позволяя экономить энергоноситель.
Продольные пазы торцевых граней межвенцового соединения выполнены калиброванного сечения в одной технологической операции вместе с фрезеровкой (профилированием) бруса, оцилиндрованного бревна, или пропиливаются на готовом профилированном брусе, оцилиндрованном бревне с помощью специальной оснастки непосредственно на строительной площадке, что обеспечивает абсолютную точность в соосности пазов на противоположных плоскостях деревянных элементов, что, в свою очередь, положительно влияет на простоту сборки стен по данной системе. Герметизирующий элемент - калиброванный профиль имеет малую теплопроводность, не усыхает со временем, не боится влаги, не трескается и не подвержен гниению, при этом он имеет возможность плавать (перемещаться вверх/вниз) по продольным пазам, поэтому, обеспечивает всегда одинаковое прижимное усилие на боковых стенках, которое не зависит от величины (в пределах возможного (зависит от высоты применяемого профиля)) раскрытия межвенцового зазора.
Стена с использованием шва межвенцового соединения «Межвенцовый плавающий тепло/ветровой затвор» собирается следующим образом.
После закрепления на фундаменте нижнего венца 3 строения, в подготовленные продольные пазы 1 по всей их длине запасовывается (например, с помощью деревянной киянки) герметизирующий элемент 4 «плавающий тепло/ветровой затвор» на всю глубину паза 1. Если конструкция бруса предполагает укладку джута 5 (джутовой прокладки), то он укладывается. Затем, сверху укладывается очередной венец, который своими пазами, расположенными на нижней плоскости бруса, технологически попадает на выступающую часть запасованных в нижнем венце 3 герметизирующего элемента 4 «плавающего тепло/ветрового затвора». Для полной посадки верхнего венца 2 на свое место, и для преодоления упругой деформации боковых стенок герметизирующего элемента 4 при захождении его в пазы 1 верхнего венца 2, необходимо принудительно осадить венец (например, с помощью ручной трамбовки «бабы»). Очередные верхние венцы 2 укладываются по этому же принципу.
Монтаж строения с использованием шва межвенцового соединения «Межвенцовый плавающий тепло/ветровой затвор» по трудозатратам не отличается от монтажа с использованием традиционных технологий, а по технологичности и удобству - превосходит некоторые. Например, у систем, предполагающих укладку джутовой прокладки в межвенцовое пространство, существует опасность ее сдвига при выполнении монтажных работ, и защемления ее между сопрягаемыми венцами, что является не допустимым нарушением технологии возведения строения. Монтаж с заявленной полезной моделью исключает существование такой опасности, т.к. джут укладывается между калиброванными профилями «плавающего тепло/ветрового затвора», имеющими приличную высоту выступания, и, тем самым, ограничивающими возможные боковые смещения джута во время выполнения монтажных работ.