Навесной вентилируемый фасад на частном загородном доме
Какие бы внешние конструкции не использовались на фасаде зданий, основная их задача будет неизменной: защита от воздействий окружающей среды, с целью обеспечить необходимый уровень комфорта и создать благоприятный климат внутри помещения. Что может быть достигнуто только при условии устойчивости внешнего покрытия к проявлениям атмосферных явлений характерных для данного региона проживания.
Во избежание излишнего нагрева внутренних помещений, солнечное излучение в летний период должно удерживаться, а в зимнее время года или в межсезонье наоборот аккумулироваться и способствовать обогреву здания. Строительные элементы, устойчивые к воздействию тех или иных погодных условий, являются климатически выдержанными и всемирно рекомендованы к применению в различных климатических зонах, вне зависимости от материалов, использованных в общей конструкции.
Если на фасаде используется не восприимчивый к действию влаги материал, например, натуральный камень, то в зависимости от толщины материала увеличиваются и теплопроводность фасада. Это обстоятельство приводит к тому, что толщина стен превышает статистически рассчитанную. Если здание облицовано герметичным покрытием, вывод влаги из внутреннего помещения наружу (диффузия водяного пара) значительно осложняется, т. к. проникая через стену, она сталкивается с препятствием.
Реализация принципов навесного вентилируемого фасада. Реализация принципов навесного вентилируемого фасада. Облицованный черепичными панелями фасад сельского дома (слева), 170-ти летний сельский дом, облицованный деревянным гонтом (справа).
Конструктивное решение и внешний вид навесных фасадов
Резюмируя все вышесказанное, стали появляться особые типы фасадных конструкций, в которых внешняя оболочка здания выполняется отдельно от несущей конструкции. Наиболее выраженным примером такой конструкции фасада является система навесных фасадов с воздушным зазором (СНФсВЗ). Не смотря на то, что внешне навесные фасады могут выглядеть по-разному, эффективность их действия остается неизменно высокой. Основные плюсы такой системы, по сравнению с однослойными стенами, стали известны достаточно давно.
Поэтому для защиты от проливного дождя и ветра и одновременно для улучшения теплозащиты, внешние стены фахверковых домов с наветренной стороны, а иногда и целиком, покрывались облицовкой. Для этого использовались материалы, добытые из местных месторождений. Чаще всего применялся шифер, который до сих пор защищает дома в небольших поселках Германии. В тех регионах, где месторождений шифера (сланца) нет, в качестве облицовочных материалов использовались деревянные дранки или вертикальные доски. В Северной Германии применялась горизонтальная обшивка досками вразбежку или глиняным кирпичом.
Каркас фахверкового дома, выполненный из деревянных блоков, заполненных глиной, часто покрывался определенной облицовкой во избежание воздействия дождя, например, в океанической климатической зоне. В регионах месторождения сланцевых пород в качестве облицовки использовались тонкие панели из шифера или приходилось довольствоваться облицовкой из красной кровельной черепицы. В некоторых регионах использовали длинные или короткие доски или дранка.
Причины выполнения обшивки стен домов досками могут быть различны, также как и масштаб такой обшивки. Обшитые досками треугольники фронтона заступили на место покрытых соломой шатровых крыш (вальмов). Для защиты блочной конструкции, выполненной из древесных хвойных пород, от дождя часто применялась обшивка вертикальными досками, а короткие доски использовались по типу дранки. Чердачный полуэтаж часто покрывался досками или, уже позже, цинковыми листами.
Принципиальная конструкция навесного вентилируемого фасада. Функции теплоизоляции и защиты от воздействия атмосферных явлений конструктивно разделены. Существенным фактором является расположенный между этими слоями воздушный зазор.
Сегодня можно сказать, что применение покрытия в качестве защиты от воздействия внешней среды вышло далеко за рамки первоначально поставленных задач. Навесной фасад с воздушным зазором превратился в самостоятельную конструкцию. Кроме возможности применения разнообразных архитектурно-конструктивных решений, функциональные преимущества фасадов, как и раньше, являются неоспоримым доводом к их применению. Не только растущие с каждым днем требования к теплоизоляции, для выполнения которых порой возможна установка лишь двухслойного покрытия, но и возможность проведения разноплановых работ по санации здания, а также оптимальные теплоизоляционные и звукоизолирующие характеристики закрепляют за навесным фасадом с воздушным зазором первое место среди всех систем покрытия внешних стен.
Принцип действия систем навесных фасадов с воздушным зазором
Нужно признать, что качественно выполненный слой штукатурки берет на себя большую часть задач, стоящих перед защитным покрытием внешних стен. Однако, ее долговечность в условиях уже упомянутых нагрузок, по сравнению со сроком эксплуатации облицовки оставляет желать лучшего.
Материал внешнего покрытия должен быть абсолютно герметичен и устойчив к воздействиям атмосферных явлений, однако, при этом важно сохранить способность конструкции выводить оставшуюся после строительных работ влагу или водяной пар, образовавшийся в результате эксплуатации помещения, через русты облицовки.
Конструкция навесного вентилируемого фасада
Навесной фасад с воздушным зазором, как он есть сегодня, вырос как раз из этих «защитных покрытий». Там, где позволял материал (кирпич или клинкер) или где для крепления облицовки требовалось применение особого типа подконструкции, был сконструирован воздушный зазор, в котором свободно циркулировал воздух. Оказалось, что не только облицовочный материал, но и конструктивно правильно выполненный воздушный зазор, действие которого сравни функциям чердачного помещения, улучшает функциональность покрытия, защищающего от воздействия неблагоприятных погодных явлений.
Уже в научных пособиях для конструкторов 19 века было указано, что для обеспечения свободного движения воздуха необходима несущая обрешетка, только в этом случае движение воздуха не будет ни чем ограничено. Для того чтобы диффузионно выводить водяной пар, наличие проницаемого воздушного отсека необязательно, т. к. , как правило, русты облицовки обеспечивают достаточную связь с наружным воздухом.
Однако, вследствие наличия этих же рустов, невозможно предотвратить попадание дождевой и талой воды на заднюю поверхность облицовки. На скорость высыхания этой воды в первую очередь влияет достаточное движение воздуха и тепловое излучение в воздушном зазоре. Для облицовочных панелей, установленных на высоту этажа, толщина воздушный зазора должна быть минимум 20 мм. Движение воздуха может быть вызвано термической силой.
Внутри воздушного зазора системы навесных фасадов формируется особый микроклимат, на который существенное влияние оказывает поток воздуха, однако, благодаря созданному микроклимату, при внешнем воздействии температура внутри зазора выше, чем температура наружного воздуха.
Вертикальное сечение мелкоформатной фасадной облицовки. Алюминиевая подконструкция может регулироваться в трех плоскостях и расположена по всему периметру здания. Таким образом, неровности и сдвиги выравниваются, и достигается желаемая отвесность.
Процессы радиационного теплообмена и характер воздушного течения в воздушном зазоре являются первопричинами повышения температуры, что, в свою очередь, сокращает разницу температур и, соответственно, потери тепла по сравнению с теплопотерями стены, на которую навесной фасад с воздушным зазором не установлен. При том же тепловом сопротивлении внутреннего покрытия это свойство фасада обеспечивает снижение теплопотери во время зимнего периода до 5-25%.
Мелкоформатная фасадная облицовка на алюминиевой подконструкции. Система позволяет использовать теплоизоляцию любой толщины.
Одновременно с этим, покрытие, защищающее от воздействия неблагоприятных погодных условий, может выполнять роль экрана, предохраняющего от влияния прямого солнечного излучения и охлаждения в ночное время, возникающего вследствие потери радиационного тепла. Обеспечивая защиту от солнечного излучения, поток воздуха способствует отводу тепла. При этом нужно учесть, что застоявшийся воздух уже не может функционировать в полную силу. Если компоновка воздушного зазора выполнена грамотно, то с его помощью может быть удержано до 2/3 тепловой нагрузки внутреннего помещения. Поперечное сечение отверстий, через которые происходит приток или отток воздуха, не может быть меньше, чем глубина воздушного зазора. Таким образом, хорошая функциональность и долговечность фасада зависит от правильно заданных параметров зазора.
Практически все типы материла, включая древесные, могут противостоять воздействию погодных условий, если:
- после промокания они быстро высыхают;
- при термической нагрузке они сохраняют свою мобильную способность;
- сохраняется разница давлений и тяги воздушного потока.
Навесной фасад с воздушным зазором уже давно перестал выполнять функции только защитного покрытия, предохраняющего от воздействия погодных явлений. Выверенный конструктивный принцип разделения функций защитного покрытия, теплоизоляции и несущей стены позволяет применять любой материал, необходимый для осуществления того или иного замысла, и, таким образом, реализовывать любое технически и экономически выгодное решение.
Навесной фасад из природного камня
Несмотря на то, что большинство свойств навесных фасадов с воздушным зазором изучены и описаны в достаточной степени (защита от воздействия погодных явлений, быстрота высыхания несущей конструкции, возможность максимального варьирования толщины и типа теплоизоляции), всегда находятся новые возможности для усовершенствования этой конструкции.
В связи с требованиями о понижении энергопотребления, большая роль отводится не только трансмиссионным, но и в значительной степени вентиляционным потерям тепла. Сегодня здания, вентиляция которых традиционно осуществлялась посредством проветривания, снабжаются регулируемой системой вентиляции. Подобные вентиляционные установки испытываются на способность регенерации тепла. В этой связи речь идет о том, что тепло, образовавшееся в воздушном зазоре вследствие инсоляции, не выводится наружу, а загоняется движущимся потоком воздуха внутрь помещения.
Навесной фасад из керамических панелей
Необходимо помнить, что внешний вид фасада, выполненный в современном стиле, или облицованный шифером, как в старые времена, не самый главный фактор, наделяющий здание особым характером. Архитекторов и заказчиков намного больше привлекают другие аспекты: возможность технического усовершенствования, надежность во всех отношения х и строительно-климатическое качество фасада. Именно эти вышеперечисленные характеристики с каждым днем повышают спрос на этот тип конструкции.
Система навесных фасадов с воздушным зазором является одним из важнейших решений в сфере климатически обусловленной архитектуры. Они ведут свое начало из регионов с сырым климатом. Однослойные внешние стены зданий этих регионов покрывались дополнительным защитным покрытием из местных материалов. Постоянно обновляющийся спектр облицовочных материалов и связанные с этим различные возможности по компоновке фасада ведут к появлению фасадных конструкций, отвечающих всем требованиям современности.
Следующий аспект — воздушный зазор, способствующий минимизации вентиляционных теплопотерь. Применение этой строительной технологии в будущем может оказаться исключительно эффективным при создании новых интересных решений.