НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ НАВЕСНЫХ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ С ВЕНТИЛИРУЕМЫМ ВОЗДУШНЫМ ЗАЗОРОМ

Курбатов А.В. – Инженер кафедры «Испытание сооружений»
Московского государственного строительного университета

С каждым годом количество зданий с использованием навесных фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором (далее НФС) неуклонно растет, уже сейчас площадь фасадов с НФС составляет несколько миллионов квадратных метров. Однако их применение оказалось сопряжено с множеством проблем, причинами возникновения которых являются:

1. Ошибки проектирования.
2. Дефекты монтажа.
3. Неправильная эксплуатация.

1. Основные характеристики НФС, а также и возможные проблемы становятся понятны уже на стадии проекта. Тип и материал подконструкции, вид облицовки и утеплителя, комбинирование различных комплектующих – всё это определит важнейшие свойства фасада.

Какой материал подконструкции предпочесть: доступную оцинкованную сталь, легкий алюминий или же нержавеющую сталь – наверно стоит решать для каждого конкретного случая. Но уже имеется ряд работ [2, 3], в которых, по результатам сравнительного анализа, конструкции из нержавеющей стали по целому ряду параметров (несущая способность, теплопроводность, температура плавления, коррозионная стойкость, величина температурных деформаций) превосходят конструкции из алюминия.

Возможным конструктивным решением, набирающим все большую популярность, стало применение перфорированных (просеченных) профилей из полосы тонколистовой оцинкованной стали (толщиной 0,7-1,5 мм). Их еще называют термопрофилями за то, что в поперечном сечении они не создают мостикова холода. Особенностью является и то, что эти профили, как правило, крепятся по однопролетной схеме непосредственно к конструкции перекрытия и их применение позволяет вообще избежать стены-основания – изнутри профиль обшивается гипсоволокнистыми листами. Применение подобных конструкций позволяет снизить нагрузки на перекрытие, увеличить площади, сократить затраты времени и средств за счет отсутствия стенки-основания. Многие эксперты видят будущее наружных стен именно за такими конструкциями, однако, пока они чаще применяются для малоэтажных зданий промышленного и общественного назначения.

Существуют требования [1] о том, что при устройстве теплоизоляции в один слой должны применяться негорючие минераловатные плиты с плотностью не менее 80 кг/м³. Применять утеплитель плотностью 30-80 кг/м³ допускается только в качестве внутреннего слоя плит при двухслойной теплоизоляции, а плиты плотностью 40-70 кг/м³ – только с ветрогидрозащитной мембраной. Несмотря на это, конструкция некоторых фасадных систем позволяет отказаться от применения дюбелей для крепления утеплителя, в данном случае он зажимается между горизонтальными профилями. Это дает возможность использовать утеплитель меньшей плотности – более дешевый и с лучшими теплотехническими показателями. А нежелательное движение воздуха в утеплителе исключается использованием ветрогидрозащитной мембраны.

Некоторые рекомендации, решение о применении ветрогидрозащитной мембраны возлагают на автора проекта. Однако, сейчас уже почти все сходятся во мнении, что паропроницаемая ветрогидрозащитная мембрана – обязательный элемент любой навесной фасадной системы с вентилируемым воздушным зазором. В этом убеждает и собственный опыт, полученный при обследовании ограждающих конструкций крупного многофункционального здания в Москве специалистами лаборатории «Обследование и реконструкция зданий и сооружений» (ОРЗС). По самонесущим монолитным железобетонным стенам, имеющим вертикальные и горизонтальные температурно-деформационные швы, был устроен вентилируемый фасад с облицовкой из керамогранита и утеплителем из минеральной ваты, ветрогидрозащитная мембрана не была предусмотрена проектом. Поводом для обследования послужили участки намокания внутренней поверхности и участки промерзания наружных стен. Основная причина – отсутствие ветрогидрозащитной мембраны (повышенная влажность утеплителя резко снизила теплотехнические показатели, и конструкция фасада перестала удовлетворять требованиям СНиП по тепловой защите зданий).

При выполнении прочностных расчетов много вопросов вызывает учет ветровой нагрузки. Как правило, ветровая нагрузка рассчитывается следующим образом: при подсчете средней составляющей используются значения аэродинамических коэффициентов (с) и коэффициентов, учитывающих изменение давления ветра по высоте (к) по СНиП «Нагрузки и воздействия», а при подсчете пульсационной составляющей проектировщики руководствуются письмом ЦНИИСКа №1-945 от 14.11.2001 г., которое для учета пульсационной составляющей на наветренной стороне здания ссылается на тот же СНиП, а на боковых и подветренной сторонах допускает принимать ее величину в размере 30% от средней составляющей. Согласно Рекомендациям [1] для фасадных теплоизоляционных систем с воздушным зазором, значение коэффициентов учитывающих изменение давления ветра по высоте, увеличены почти в два раза в сравнении с требованиями СНиП (возможно, таким образом, учитывается пульсационная составляющая), также увеличены значения и аэродинамических коэффициентов: с_р =+1,0 для наветренной стороны вместо с_р =+0,8 и с_р =-1,1 для остальных поверхностей вместо с_р =-0,6 (для прямоугольного в плане здания). В некоторых статьях [5] приводятся примеры, в которых значение ветровой нагрузки, полученной по результатам моделирования с использованием специальных программ, превышает рассчитанную по СНиП для данной высоты более чем в три раза. Иной оказывается и картина распределения нагрузок по зданию: предельные значения выявлены вовсе не в угловых зонах. Следует отметить, что многие системы рассчитываются именно по нагрузкам на угловых зонах, для которых принимается меньший шаг кронштейнов. Таким образом, для определения ветровой нагрузки, реально действующей на высотное здание или здание сложной формы, необходимо проведение дополнительных экспериментов. Гололедная нагрузка, как правило, не учитывается, ее значения, рассчитанные по данным СНиП, невелики (например, даже для больших высот не превышают 3% от веса керамической облицовки), а фактических данных нет.

2. Одной из причин отказов при эксплуатации НФС могут стать дефекты стеновых ограждений, особенно это актуально для нового строительства. Предполагается, что навесная система как раз и должна их скрыть. И, если неровностей основания в отдельных случаях удается избежать, то наличие отдельных дефектов или качество исполнения стен ограждения не позволяют произвести к ним надежное закрепление конструкций НФС. Как правило, наружные поверхности, идущие под утепление, не контролируются. Качество надоконной зоны или особенности её конструктивного решения не позволяют закрепить в ней анкер. Кладка из легкобетонных блоков или из кирпичей с пустотами не соответствует требованиям для несущих конструкций, идущих под устройство НФС. В зоне междуэтажных перекрытий часто уменьшается толщина утеплителя. В качестве примера вновь рассмотрим обследованное лабораторией ОРЗС здание, где основанием для НФС служат монолитные железобетонные стены, прекрасные с точки зрения надежности крепления к ним конструкций фасада. Однако низкое качество выполненных температурно-деформационных швов (увеличенная толщина, отсутствие изоляции) в совокупности с отсутствием ветрогидрозащитной мембраны (как уже отмечено выше) привело к тому, что участки продувания и промерзания находятся преимущественно в местах расположения швов.

Использование материалов, не соответствующих проекту, но похожих и более дешевых, вызвано желанием сэкономить на разнице в цене. Это касается почти всех элементов НФС. Одна из причин – финансирование фасадных работ по остаточному принципу, то есть сначала обеспечивается финансированием строительство самого здания. В результате применяется непригодная или контрафактная продукция, что сказывается и на надежности всей конструкции, и на работе фасада, и, конечно же, на его долговечности. Отказы могут пойти не сразу, но следует отметить, что НФС – практически неремонтопригодные конструкции.

3. Для обеспечения надежной работы и предотвращения отказов НФС необходимо поддерживать в исправном состоянии водоприемные лотки и водостоки, узлы сопряжения конструкций фасада с другими конструкциями здания (окна, кровли, балконы и т.п.). Например, на уже упомянутом здании были отмечены трещины и сколы в облицовочных плитах, отсутствие отдельных облицовочных плит, поврежденные металлические сливы оконных блоков, поврежденные участки в местах сопряжения различных конструкций. Перечисленные дефекты и повреждения привели к намоканию утеплителя и снижению теплотехнических свойств на значительных участках фасада.

В процессе эксплуатации не допускается крепление различных конструкций (например, вывесок и рекламных установок) и оборудования (например, осветительных приборов и антенн) как к облицовке, так и к конструкциям каркаса. В случаях крепления каких-либо конструкций или оборудования к материалам заполнения стены-основания или несущему каркасу здания необходимо следить за сохранением воздушного зазора, сохранением либо восстановлением утеплителя и ветрогидрозащитной мембраны в месте установки, а также стараться свести к минимуму влияние мостиков холода от конструкций крепления. Эксплуатационные службы, подрядные организации, занимающиеся установкой оборудования или окон, часто не в состоянии квалифицированно выполнить работы на здании с НФС, а для компании, смонтировавшей фасад, эти работы будут скорее обременительными, да и не каждый потребитель (например, владелец квартиры, если дом жилой) к ним обратится. Подобные «небольшие вмешательства» могут значительно снизить теплотехнические свойства фасада, а для исправления ошибок иногда приходится прибегать к помощи промышленных альпинистов. Удаление грязи и пыли с поверхности облицовки фасада в зависимости от ее вида тоже может вызвать определенные трудности.

Плановые обследования технического состояния конструкций НФС рекомендуется проводить раз в четыре года. При этом в каких местах стоит производить отбор проб, например, утеплителя: на углах здания или в средней части, в уровне 1-го или последнего этажа – внятных рекомендаций нет. Введение мониторинга предписывается, прежде всего, для особо сложных и уникальных объектов. Может вестись мониторинг как отдельных, заранее определенных узлов, например, при помощи промышленных альпинистов, так и конструкции фасада в целом, при помощи датчиков.

Любые, как новые, так и уже используемые конструктивные решения и применяемые материалы не всегда прогнозируемо влияют на работу фасада. Устранить возникающие противоречия можно будет путем проведения дополнительных исследований. Многие производители в сотрудничестве с научно-исследовательскими организациями уже начали вести подобную работу. Ну а результатом их труда могла бы стать разработка в России так необходимых нормативных документов, регламентирующих применение фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором.

Библиографический список

1. Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов, представляемых для технической оценки пригодности продукции «Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором». – М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 2004.
2. Информационный сборник «Уникальные и специальные технологии в строительстве» 2(3). 2005.
3. Сборник докладов конференций, проведенных в рамках выставок международной строительной недели в Сокольниках 2005 г.
4. Практическое пособие. Материалы к семинару «Опыт, проблемы и пути совершенствования применения навесных фасадных систем в московском строительстве». – М., 2005.
5. Научно технический журнал. Строительная механика и расчет сооружений. – М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 2006. №3.