ДЕРЕВЯННАЯ СТЕНА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к строительству зданий из деревянных длинномерных частей и может быть использована для возведения стен деревянных жилых домов, малоэтажных коттеджей, дачных домиков и других построек.
При возведении малоэтажных зданий, эксплуатируемых при значительных перепадах температур, важным является обеспечение теплоизоляции ограждаемых конструкций, удовлетворяющей требованиям санитарно-гигиенической безопасности проживания людей. Решение этого вопроса только за счет увеличения толщины конструкции стен приводит к значительному повышению материалоемкости и удорожанию строительства.
Известна деревянная панель [1. Патент RU №2061153 на изобретение, МПК 6 Е04С 2/40, А01К 1/03, опубликовано: 1996.05.27], состоящая из элементов, выполненных в виде бревен или профилированных брусьев, уложенных друг на друга и скрепленных стяжками. Профилированный брус, предварительно обработан на четырехстороннем продольно-фрезерном станке. Стяжки пропущены через совмещенные отверстия в брусьях. Стяжки выполнены в виде шестигранных стержней, имеющих на одном конце пятку, а на другом резьбу и гайку, при этом стяжки разделены на секции, скрепленные между собой резьбовыми соединениями.
Недостатком известной деревянной панели является сложность конструкции крепежных элементов (стяжек), что повышает трудоемкость изготовления и увеличивает сроки изготовления такой панели и сроки возведения строений. Кроме того, теплопроводность такой панели, состоящей из одного ряда брусьев, определена ее толщиной и является недостаточной для районов с суровым климатом, например, Сибири или Севера.
Известна стена [2. Патент RU №2038448 на изобретение, МПК 6 Е04В 2/70, опубликовано: 1995.06.27], выполненная из уложенных один на другой горизонтальных брусьев, имеющих фаски на стыкуемых поверхностях. Между брусьями размещены теплоизоляционные прокладки. На боковых поверхностях брусьев выполнены угловые пазы, в форме «ласточкина хвостам. В угловые пазы между венцами сруба установлены рейки, имеющие конфигурацию поперечного сечения также в виде "ласточкина хвоста", что обеспечивает фиксацию брусьев верхнего венца относительно брусьев нижнего венца.
Недостатком известной конструкции стены [2] является необходимость использования бревен большого диаметра для изготовления профильного бруса, соответствующего нормам теплопроводности, предусмотренным для местности с суровым климатом. Такая конструкция стены не позволяет использовать дешевый «тонкомер», что в условиях сурового климата повышает стоимость исходных материалов. Кроме того, необходимо предусматривать дополнительную механизацию как для обработки брусьев большого поперечного сечения и массы, так и для последующего монтажа из них стен, что требует дополнительных затрат.
Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату, взятым за прототип, является стена деревянного здания [3. Патент RU №2286427 на изобретение, МПК Е04В 1/10, (2006.01) опубликовано: 2006.10.27]. Стена деревянного здания состоит из уложенных один на другой профилированных брусьев (в [3] названы профильные брусья), на поверхностях которых выполнены шипы в виде «ласточкина хвостам. Брусья образуют наружный и внутренний вертикальные ряды стены. Противоположные брусья каждого ряда смещены по вертикали друг относительно друга и связаны между собой в замок шипами, выполненными вдоль их внутренних стыковочных поверхностей с образованием протяженного лабиринтного стыка, обеспечивающего внутреннюю теплоизоляцию стены. При этом брусья в каждом из рядов соответственно состыкованы между собой в вертикальной плоскости П-образным профилем, обеспечивающим фиксацию брусьев в поперечном направлении относительно друг друга. Двухрядное выполнение стены позволяет увеличить ее толщину, используя при этом профилированный брус, выполненный из «тонкомера».
Недостаткам известной конструкции [3] является сложность выполнения соединения внутреннего и наружного рядов брусьев. Такое соединение осуществляется посредством прямоугольной П-образной врезки и врезки типа «ласточкиного хвоста». В данном случае теплоизоляционные характеристики стены зависят от качества и точности выполнения сопрягаемых поверхностей брусьев, что накладывает повышенные требования, как к технологии изготовления бруса, так и к технологии сборки строительной конструкции, что в свою очередь ведет к увеличению сроков строительства. Кроме того, обеспечение норм теплопроводности стены здания (особенно для районов с суровым климатом, например для Сибири или Севера) при использовании данной конструкции [3] возможно только за счет увеличения толщины бруса, что дополнительно увеличивает стоимость исходных материалов.
Задачей полезной модели является уменьшение затрат и сокращение сроков строительства деревянных сооружений с одновременным улучшением их теплоизоляционных свойств.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в том, что заявляемая конструкция деревянной стены, используемая при возведении сооружения, позволяет увеличить скорость ее сборки при одновременном обеспечении требуемых норм теплопроводности особенно для районов с суровым климатом.
Технический результат достигается следующим образом, заявляемая полезная модель, как и прототип, содержит наружный и внутренний вертикальные ряды, которые образованы уложенными друг на друга профилированными брусьями, имеющими сопрягаемые продольные выступы и пазы.
В отличие от прототипа заявляемая деревянная стена дополнительно содержит утеплитель и соединительные элементы. Каждый из соединительных элементов является общим для наружного и внутреннего рядов брусьев. На внутренней поверхности профилированных брусьев выполнены соответствующие пазы, в которых размещены соединительные элементы. При этом наружные и внутренние ряды брусьев расположены друг относительно друга с зазором, в котором размещен утеплитель.
В частном случае выполнения утеплитель выполнен из эковаты. Соединительный элемент выполнен деревянным в форме симметричного или несимметричного «ласточкина хвоста» или в виде прямоугольника. Соединительные элементы расположены друг от друга на расстоянии не менее 1 м. Профилированные брусья выполнены состыкованными по торцам.
Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели среди известных источников информации заявителями не обнаружена, что подтверждает ее новизну.
Полезная модель поясняется примером конкретного выполнения и чертежами. На фиг.1 показан общий вид деревянной стены в виде изометрического рисунка. На фиг.2 показан вертикальный ряд брусьев стены с пазами для соединительного элемента в виде изометрического рисунка. На фиг.3 показаны возможные формы выполнения соединительного элемента в виде изометрического рисунка. На фиг.4 показан чертеж видов пазов, вид сверху.
Деревянная стена фиг.1 состоит из внутреннего 1 и наружного 2 вертикальных рядов брусьев, которые образованы уложенными друг на друга профилированными брусьями 3. Верхние и нижние грани профилированных брусьев 3 имеют соответственно продольные выступы 4 и ответные пазы 5. В зазоре между наружным 2 вертикальным рядом брусьев и внутренним 1 вертикальным рядом брусьев расположен утеплитель 6. На внутренних поверхностях наружного 2 ряда брусьев и внутреннего 1 ряда брусьев выполнены сквозные пазы 7. В пазах 7 размещены деревянные соединительные элементы 8, выполненные, например, в форме «ласточкина хвоста». Возможные формы выполнения соединительного элемента и соответствующих им пазов показаны соответственно на фиг.3 и 4.
3
3
2
2
2
3
Деревянная стена изготавливается следующим образом. Профилированный брус 3, изготавливают, например, из сосны, предварительно высушенной до влажности 10-12%.. Профилированный брус 3 при толщине δ=0,081 м имеет коэффициент теплопроводности λ=0,018 Вт/(м°С). Производят выборку пазов 7 соответствующей формы (например, в форме «ласточкина хвоста»), обеспечивая их вертикальное совмещение. При недостаточной длине профилированного бруса 3, возможна его стыковка по торцам, например методом простой подгонки торец в торец, либо с применением шпонки. Из брусьев 3 собирают внутренний 1 и наружный 2 вертикальные ряды с зазором между рядами, равным например 0,05 м. Брусья укладывают друг на друга, совмещая продольные выступы 4 и ответные пазы 5. В пазы 7 устанавливают соединительные элементы 8. Пазы 7 могут иметь и другую форму, возможные варианты их выполнения представлены на фиг.4 (в виде симметрично 7 и несимметрично 9 выполненного «ласточкиного хвоста» или - прямоугольной формы 10). В пазы 7 устанавливается соединительный элемент, выполненный деревянным, например, из сосны в виде «ласточкина хвоста». Возможные варианты выполнения соединительного элемента представлены на фиг.3 (в виде симметрично 8 и несимметрично 11 выполненного «ласточкиного хвоста» или - прямоугольной формы 12 соответственно). В зазор, равный 0,05 м между внутренним 1 и наружным 2 вертикальными рядами брусьев размещают утеплитель, например, эковату. Эковата представляет собой мелкозернистый древесноволокнистый материал и является теплозвукоизоляционным материалом, хорошо впитывающим и испаряющим влагу. Средняя плотность эковаты в естественном уплотненном состоянии составляет 140 кг/м. Средняя плотность эковаты в естественном состоянии без уплотнения - 52 кг/м. Коэффициент теплопроводности слоя эковаты толщиной δ=0,05 м равен λ=0,041 Вт/(м°С). В качестве утеплителя может быть использован и другой материал, имеющий низкий коэффициент теплопроводности. Как показали расчеты для климатических условий, когда зимняя температура наружного воздуха составляет -40°С, а температура внутреннего воздуха составляет +20°С, при требуемом значении сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности проживания людей, равном 1,724 м·°С/Вт то заявляемая конструкция стены обеспечивает значение этого коэффициента, равным 2,278 м·°С/Вт. Для обеспечения такого же значения сопротивления теплопередаче как в заявляемой конструкции деревянной стены, равного 2,278 м·°С/Вт, стена, выполненная из глиняного кирпича (при ρ=1800 кг/м и λ=0,81 Вт/(м°С)) должна была бы иметь толщину 1,717 м, в то время как толщина предлагаемой деревянной стены для данного примера составляет 0,212 м.
Выполнение соединительных элементов 8 в виде сплошных деревянных простых по конструкции элементов упрощает конструкцию стены, сокращает сроки ее изготовления и как следствие сокращает сроки сборки сооружения. В заявляемой конструкции стены использован профилированный высушенный брус 3, поэтому не требуется дополнительного времени для усадки стены, что также ведет к сокращению сроков ее изготовления и сроков введения в эксплуатацию деревянных сооружений. Использование профилированного бруса снижает материалоемкость конструкции стены, так как в этом случае использован брус толщиной, равной 0, 081 м, который является более легким и не требует применения специальных подъемных механизмов. Кроме того, в зависимости от величины температурного перепада внутреннего и наружного воздуха, заявляемая конструкция деревянной стены позволяет легко изменять толщину стены как за счет использования бруса различной толщины и за счет величины зазора между рядами брусьев, так и за счет использования утеплителей, имеющих различные коэффициенты теплопроводности. Что в конечном итоге позволит изготовить стену, а значит и строительное сооружение, удовлетворяющее любым климатическим условиям и при этом экономить строительные материалы, а значит и снижать стоимость сооружения.
Заявляемая полезная модель промышленно применима, так как может быть многократно реализована с достижением одного и того же технического результата.