НАВЕСНОЙ ФАСАД ЗДАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к конструкциям навесных фасадов зданий и сооружений, образуемых как при строительстве новых зданий, так и при реконструкции ранее эксплуатируемых сооружений для придания им эстетических качеств и повышения степени теплоизоляции и защиты от внешних атмосферных воздействий.
Широко известны навесные фасады («Вентилируемый фасад здания», патент на полезную модель РФ №111175, МПК E04F 13/00, 2011 г., «Навесной вентилируемый фасад», патент на полезную модель РФ №123801, МПК E04B 1/00, 2013 г., «Вентилируемый фасад», патент на полезную модель РФ №125222, МПК E04B 2/00, 2013 г.) состоящие из облицовочных материалов, которые крепятся на каркас к несущему слою стены или к монолитному перекрытию. Для дополнительного утепления стен здания к стене крепится теплоизоляционный материал, обычно минераловатный.
Известен «Вентилируемый фасад», патент на полезную модель РФ №135670, МПК E04B 2/00, 2013 г.), принятый за прототип, состоящий из вертикального каркаса и закрепленных на нем с образованием вентиляционной полости теплоизоляционных и облицовочных плит. Каркас фасада здания состоит из вертикальных профильных элементов, выполненных из стеклопластика или базальтопластика, прочностью не менее 800 МПа с теплопроводностью не более 0,5 Вт/м К, при этом вертикальный профильный элемент содержит ребра жесткости в плоскости фиксации к стене здания, в плоскости размещения теплоизоляционных плит и в плоскости крепления облицовочных плит.
Недостатком приведенных навесных фасадов является возможность попадания влаги в зазор между утеплителем и облицовочными плитами и увлажнение теплоизоляционного материала, что значительно снижает его теплоизоляционные свойства и увеличивает тепловые потери здания. Для высушивания слоя теплоизоляционного материала в случае попадания на него влаги, необходима циркуляция воздуха между утеплителем и облицовочными плитами, при этом величина зазора должна быть не менее 40 мм.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в повышении теплозащиты и в уменьшении тепловых потерь здания.
Технически результат в первом варианте достигается тем, что в навесном фасаде здания, включающем теплоизоляционные плиты, облицовочные плиты и вертикальный профильный каркас выполненный из стеклопластика или базальтопластика, состоящий из вертикальных профильных элементов, имеющих ребра жесткости в плоскости фиксации к стене здания и в плоскости крепления облицовочных плит, соединенных между собой горизонтальными связями с образованием ячеек для размещения теплоизоляционных плит, теплоизоляционные плиты выполнены в виде многослойных каркасных панелей с теплоотражающими экранами и содержат минимум два плоских прямоугольных решетчатых каркаса, на каждой из сторон которого закреплен теплоотражающий экран, соединенных крепежными элементами через дистанционные шайбы, установленных в раме, при этом геометрия рамы повторяет геометрию ячейки, а кромки рамы плотно примыкают с одной стороны к стене здания и к вертикальному профильному каркасу с образованием полости между стеной здания и теплоотражающим экраном, а с другой стороны плотно примыкают к облицовочной плите и к вертикальному профильному каркасу с образованием полости между облицовочной плитой теплоотражающим экраном. На кромках рамы закреплен уплотнительный шнур. Рамы и каркасы панелей выполнены из пластика.
Технически результат во втором варианте достигается тем, что в навесном фасаде здания, включающем теплоизоляционные плиты, облицовочные плиты и вертикальный профильный каркас выполненный из стеклопластика или базальтопластика, состоящий из вертикальных профильных элементов, имеющих ребра жесткости в плоскости фиксации к стене здания и в плоскости крепления облицовочных плит, соединенных между собой горизонтальными связями с образованием ячеек для размещения теплоизоляционных плит, теплоизоляционные плиты выполнены в виде бескаркасных многослойных теплоотражающих экранов, состоящих из рамы, в которой установлены четыре теплоотражающих экрана, выполненных из алюминиевой фольги толщиной не менее 100 мк, разделенные зазорами величиной 5-7 мм, при этом пара внешних теплоотражающих экранов выполнена из развертки прямоугольной формы, которая снабжена линиями сгиба и образует при сложении внешний плоский канал прямоугольного сечения, пара внутренних теплоотражающих экранов выполнена из развертки прямоугольной формы, которая снабжена линиями сгиба и образует при сложении внутренний плоский канал прямоугольного сечения, внутренний плоский канал помещен во внешний плоский канал с образованием зазоров, при этом геометрия рамы повторяет геометрию ячейки, а кромки рамы плотно примыкают с одной стороны к стене здания и к вертикальному профильному каркасу с образованием полости между стеной здания и теплоотражающим экраном, а с другой стороны плотно примыкают к облицовочной плите и к вертикальному профильному каркасу с образованием полости между облицовочной плитой теплоотражающим экраном. Внешний плоский канал в сечении имеет прямоугольник, одна из сторон которого соответствует ширине теплоизоляционной плиты, а вторая утроенной ширине зазора между теплоотражающими экранами. Внутренний плоский канал в сечении имеет прямоугольник, одна из сторон которого соответствует ширине теплоизоляционной плиты, а вторая ширине зазора между теплоотражающими экранами. Внешний и внутренний плоские каналы ориентированы вертикально. В зазоры между теплоотражающими экранами в процессе сборки бескаркасных многослойных теплоотражающих экранов помещен силикагель. Рамы панелей выполнены из пластика. На кромках рамы закреплен уплотнительный шнур.
На фиг. 1 представлен вертикальный разрез навесного фасада здания; на фиг. 2 представлено горизонтальное сечение вертикального профильного элемента каркаса; на фиг. 3 представлена теплоизоляционная плита, выполненная в виде многослойной каркасной панели; на фиг. 4 представлена теплоизоляционная плита, выполненная в виде бескаркасного многослойного теплоотражающего экрана.
Навесной фасад здания состоит из наружной стены 1, прикрепленных к ней вертикальных профильных элементов 2 каркаса, соединенных между собой горизонтальными связями 3 с образованием ячеек для размещения теплоизоляционных плит 4, и закрепленных на вертикальных профильных элементах 2 облицовочных плит 5. Вертикальный профильный элемент 2 имеет ребра жесткости 6 в плоскости фиксации к стене здания и ребра жесткости 7 в плоскости крепления облицовочных плит.
По первому варианту теплоизоляционные плиты 4 выполнены в виде многослойных каркасных панелей с теплоотражающими экранами, содержащих плоский прямоугольный решетчатый каркас 8, выполненный из пластикового материала, являющийся основным несущим элементом, количество решетчатых каркасов 8 может быть два и более. Теплоотражающий экран 9, например, из алюминиевой фольги толщиной 7-15 мк, крепится на решетчатый каркас 8 с 2-х сторон, например, с помощью точечного нанесения клея. Решетчатый каркас 8 выполняют из полосы, ширина которой выбирается из условия надежного крепления теплоотражающего экрана, например, 7-15 мм, шаг решетки выбирают из условия исключения провисания теплоотражающего экрана 9. Площадь решетчатого каркаса 8 должна составлять не более 13% от площади поверхности теплоотражающего экрана 9. Решетчатые каркасы 8 разделены дистанционными шайбами 10, толщину которых выбирают из условия образования воздушного зазора между решетчатыми каркасами 8 от 3 до 5 мм и установлены в раму 11. Геометрия рамы 11 повторяет геометрию ячейки, а кромки рамы 11 плотно примыкают с одной стороны к стене здания 1 и к вертикальному профильному каркасу 2 с образованием полости между стеной здания 1 и теплоотражающим экраном 9, а с другой стороны плотно примыкают к облицовочной плите 5 и к вертикальному профильному каркасу 2 с образованием полости между облицовочной плитой 5 и теплоотражающим экраном 9. Рама 11 выполнена из пластиковой полосы, на кромках рамы 11 закреплен уплотнительный шнур 12, обеспечивающий герметизацию образованных полостей и исключающий конвекцию.
По второму варианту теплоизоляционные плиты 4 выполнены в виде бескаркасных многослойных теплоотражающих экранов. Теплоизоляционная плита 4 состоит из четырех теплоотражающих экранов 9 выполненных из алюминиевой фольги толщиной не менее 100 мк, разделенных зазорами величиной 5-7 мм и закрепленных в раме 11. Пара внешних теплоотражающих экранов выполнена из развертки прямоугольной формы, которая снабжена линиями сгиба - линиями ребер будущего плоского канала, и образует внешний плоский канал прямоугольного сечения, ребра которого ориентированы вертикально, для увеличения прочности плоского канала. Внешний плоский канал в сечении имеет прямоугольник, одна из сторон которого соответствует ширине теплоизоляционной плиты 4, а вторая утроенной ширине зазора между теплоотражающими экранами 9. Пара внутренних теплоотражающих экранов выполнена из развертки прямоугольной формы, которая снабжена линиями сгиба - линиями ребер будущего плоского канала, и образует внутренний плоский канал прямоугольного сечения, ребра которого ориентированы вертикально, для увеличения прочности плоского канала. Внешний плоский канал в сечении имеет прямоугольник, одна из сторон которого соответствует ширине теплоизоляционной плиты 4, а вторая ширине зазора между теплоотражающими экранами 9. Внутренний плоский канал помещен во внешний плоский канал с образованием равных зазоров и соединен с ним. Конструкция из плоских каналов закреплена в раме 11, исключающей конвекцию в зазорах между теплоотражающими экранами 9. Геометрия рамы 11 повторяет геометрию ячейки, а кромки рамы 11 плотно примыкают с одной стороны к стене здания 1 и к вертикальному профильному каркасу 2 с образованием полости между стеной здания 1 и теплоотражающим экраном 9, а с другой стороны плотно примыкают к облицовочной плите 5 и к вертикальному профильному каркасу 2 с образованием полости между облицовочной плитой 4 теплоотражающим экраном 9. Рама 11 выполнена из пластиковой полосы, на кромках рамы закреплен уплотнительный шнур 12, обеспечивающий герметизацию образованных полостей. В зазоры между теплоотражающими экранами в процессе сборки бескаркасных многослойных теплоотражающих экранов помещен силикагель для снижения влажности.
Тепловой поток от поверхности наружной стены 1 частично отражается от теплоотражающих экранов 9 (экспериментальными исследованиями установлено, что эта величина может достигать 55%) и возвращается. Применение теплоотражающих экранов позволяет снизить тепловые потери за счет увеличения термического сопротивления. Проведенные лабораторные испытания показали, что при толщине решетчатого каркаса 3 мм и более, теплоотражающие экраны, установленные с обеих сторон каркаса дают результат как два раздельных экрана, установленных один за другим.
Уплотнение мест примыкания рамы 11 из пластиковой полосы к поверхности стены здания 1 с одной стороны и облицованной плите 5 с другой стороны уплотнительным шнуром 12 дает возможность создать полости (воздушные камеры) между стеной здания 1 и внешним теплоотражающим экраном 9 и между облицовочной плитой 5 и другим внешним теплоотражающим экраном 9 с минимальной степенью конвективного теплообмена, обеспечивая в основном только лучистый теплообмен. Добиться уменьшения лучистого теплообмена можно путем установления на пути лучистого потока от стены здания 1 наружу теплоотражающих экранов 9. Хорошими отражательными характеристиками теплового потока обладает полированные металлы. Коэффициент отражения полированной алюминиевой фольги 0,95-0,97. При установке нескольких экранов с учетом появления окислительной пленки на поверхности экрана практически можно полностью исключить лучистый тепловой поток.
Проведенные испытания в климатической камере на фрагменте стены с использованием теплоизоляционных плит выполненых в виде многослойных каркасных панелей с теплоотражающими экранами показал значительное уменьшение тепловых потерь в 3-3,5 раза наиболее оптимальная, по числу экранов, оказалась конструкция из четырех теплоотражающих экранов. Термическое сопротивление такой каркасной панели с четырьмя теплоотражающими экранами составило R=1,5-1,6 м2°C/Вт, такое термическое сопротивление можно получить применяя вставку из теплоизоляционного минераловатного материала толщиной 90-100 мм абсолютно сухого качества.
Монтаж навесного фасада здания осуществляют следующим образом. Ребро 6 вертикального профильного элемента 2 крепится к наружной стене здания 1, с помощью дюбелей и шурупов, например, пристреливают дюбель гвоздями. Вертикальный профильный элемент 2 устанавливают на стене с промежутком соответствующим размерам облицовочных плит 5. Вертикальный профильный элемент изготавливается по ТУ 2296-034-13377864-2004 или др. Начиная снизу смежные вертикальные профильные элементы 2 соединяют горизонтальными связями 3, образуя опору для теплоизоляционных плит 4. В образованную горизонтальной связью 3 и смежными вертикальными профильными элементами 2 прямоугольную секцию вставляют теплоизоляционные плиты 4: по первому варианту и в виде многослойных каркасных панелей, или по второму варианту в виде бескаркасных многослойных теплоотражающих экранов. Сверху устанавливают следующую горизонтальную связь 3 и так далее до верха фасада.
Внедрение предлагаемого навесного фасада в практику строительства дает значительную экономию тепловой энергии, затрачиваемой на отопление зданий, а так же позволяет повысить качество жилья, уменьшить толщину навесного фасада до 60 мм и его вес.