Автор: А. А. Панкрушин
Дата: 18 марта 2006
Журнал: Обустройство & ремонт, №11
 

Навесной вентилируемый фасад (НВФ) пользуется большой популярностью во всем мире. Его характерные особенности — быстрота и легкость монтажа в любое время года, отсутствие специальных требований к поверхности несущей стены, длительная безремонтная эксплуатация и широкие возможности по архитектурному дизайну. Особую роль в технологическом процессе устройства вентилируемого фасада играет несущая подоблицовочная конструкция (подконструкция), так как она определяет надежность и эффективность работы всей системы в целом.

Основное предназначение подконструкции заключается в том, чтобы надежно прикрепить плиты облицовки и теплоизоляции к стене так, чтобы между теплоизоляцией и отделочной панелью остался вентиляционный промежуток. При этом исключаются «мокрые» процессы, а все соединения осуществляются механическим способом. Подоблицовочная конструкция — это не просто набор комплектующих деталей (профили, дюбели, заклепки и т. д.), а инженерное сооружение, разработанное и рассчитанное индивидуально для каждого строительного объекта и гарантирующее его долговечность и надежность.

Подконструкция НВФ должна обеспечить:

• достаточную несущую способность под действием веса облицовки и ветровых нагрузок;
• возможность установки теплоизоляции требуемой толщины;
• необходимую величину воздушного зазора;
• возможность компенсации кривизны несущего основания.
   

Сегодня на рынке представлено большое количество различных систем, имеющих Техническое свидетельство Госстроя (ТС), которое является основным документом, регламентирующим их применение. В таблице перечислены некоторые из них.

Несмотря на то что системы НВФ устроены по одному принципу (кронштейны, направляющие, элементы крепления облицовки), имеются существенные отличия в конструкции отдельных элементов. Как видно из таблицы, они отличаются также материалом, из которого изготовлена сама система, и номенклатурой показанных к применению с ними облицовочных материалов.

Чтобы осознанно сделать выбор в пользу той или иной системы, следует разобраться в некоторых аспектах устройства НВФ.
 
 
Системы навесного вентилируемого фасада

Теплофизика НВФ

Расположение утеплителя с наружной стороны и наличие вентилируемого воздушного зазора выводит точку росы из утеплителя, так как позволяет беспрепятственно диффундировать водяному пару из ограждающей конструкции в наружный воздух в холодное время года (за год через 1 м² ограждающей конструкции может проходить до 1 л воды в парообразном состоянии). Учитывая климатические условия основной части России, НВФ оптимальны с позиции повышения долговечности, теплоизоляционных характеристик и теплоустойчивости ограждающей конструкции.
 
Но при теплотехническом расчете конструкции НВФ необходимо учитывать наличие мостиков холода в виде кронштейнов, пронизывающих теплоизоляцию и снижающих сопротивление теплопередаче ограждения. Величина этого снижения определяется коэффициентом теплотехнической однородности r и зависит от материала кронштейна, площади его поперечного сечения и частоты установки. Предпочтительнее в этом плане стальные кронштейны. Предел прочности стали выше, чем у алюминия, что позволяет уменьшить площадь поперечного сечения кронштейна и в сочетании с более низкой теплопроводностью стали (40 Вт/(м х °С) против алюминиевого сплава (220 Вт/(м х °С)) определяет высокое значение коэффициента теплотехнической однородности стальных систем (rст = 0,8—0,9) по сравнению с алюминиевыми (rал = 0,6—0,7).
 
Например, для Москвы уменьшение коэффициента теплотехнической однородности с 0,9 до 0,7 потребует увеличения сопротивления теплопередаче по глади ограждающей конструкции на 3,13/0,7 – 3,13/0,9 = 1,0 (м² х °С)/Вт, то есть толщина утеплителя должна быть увеличена (при 8ут = 0,045 Вт/(м х °С)) почти на 5 см (1,0 х 0,045 = 0,045 м).
 
При этом, по данным расчетов НИИ Стройфизики, теплоизоляционные прокладки под кронштейн из-за малой толщины (3—8 мм) и высокой (относительно утеплителя) теплопроводности снижают теплопотери примерно на 1 % [1]. То есть применение их оправданно только с позиции коррозионной стойкости алюминиевых систем, дабы исключить прямой контакт алюминия и щелочной среды конструктивного слоя.
 
Сегодня обязательной является защита утеплителя гидроветрозащитной мембраной. Трудно однозначно ответить на вопрос, выполняет ли она свое предназначение — защищать утеплитель от увлажнения жидкой влагой, проникающей через зазоры в облицовке во время косого дождя, и предотвращать выдувание волокна минераловатной теплоизоляции вследствие движения воздуха в воздушном зазоре. Анализ зарубежных исследований показывает, что при плотности утеплителя, близкой к 100 кг/м², выдувания волокон практически не происходит даже при возникновении турбулентности в воздушном зазоре. По результатам исследований попадание дождевой влаги на утеплитель при воздушном зазоре 60 мм ничтожно мало, а вентиляция воздушного зазора и гидрофобизация утеплителя способствует ее быстрому удалению. Несомненно, установка мембраны требуется при большом промежутке времени между монтажом утеплителя и облицовки, то есть когда утеплитель долгое время остается открытым.
 
На сегодняшний день имеет Техническое свидетельство Госстроя и разрешена к применению в системах НВФ только мембрана Tyvek Housewrap. Ее изготавливают из полиэтилена высокой очистки, что требует аккуратного обращения во время монтажа с точки зрения пожарной безопасности.

Требования пожарной безопасности

К сожалению, многие заказчики и производители работ надеются на «авось, пронесет» и не осознают в полной мере материальной и уголовной ответственности за несоблюдение требований пожарной безопасности при проектировании и монтаже НВФ. Между тем, несмотря на относительно малый срок широкого применения НВФ в России, уже имеется несколько случаев частичного или полного выгорания НВФ с обрушением облицовочных материалов в зону эвакуации людей. Для справки: плита керамического гранита размером 600х600х10 мм весит 8—9 кг.
 
На сегодняшний день Центром противопожарных исследований ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко на двухэтажном фрагменте стены проведено около 50 огневых испытаний систем НВФ с применением различных теплоизоляционных и облицовочных материалов. Наиболее проблемными показали себя системы из алюминиевых сплавов.
 
При пожаре температура на фасаде достигает 900°С, а температура плавления алюминиевых сплавов — 650°С. Поэтому системы НВФ из алюминиевых сплавов, а также стальные системы в сочетании с облицовочным материалом из алюминиевого сплава успешно проходят испытания только при условии дополнительных технических мероприятий. Это устройство стальных экранов вокруг оконных проемов и противопожарных отсечек, увеличение выступа оконных обрамлений за плоскость фасада до 35 мм (чтобы отбить факел пламени от фасада), установка утеплителя внутри оконных обрамлений, минимизация ширины воздушного зазора и т. д. Данные мероприятия повышают пожаробезопасность систем, но соответственно увеличивают их стоимость и трудоемкость монтажа. Часто бывает, что производители систем НВФ и монтажные организации, пользуясь неосведомленностью заказчика и инспекторов ГАСН, в целях экономии не осуществляют в полной мере всех противопожарных мероприятий, вернее, монтируют не то, что проходило пожарные испытания и разрешено к применению.
 
Внимательно нужно отнестись к материалу, из которого выполнены откосы оконных проемов, так как чаще всего огневые испытания системы проходили с откосами из оцинкованной стали, и замена ее на другой материал может существенно снизить огнестойкость системы. Для справки: конструкции откосов нужно уделять особое внимание, поскольку считается, что пламя на фасад в большинстве случаев проникает именно через оконные проемы.
 
При выборе материалов для устройства НВФ нужно руководствоваться Техническим свидетельством (ТС) Госстроя РФ на выбранную систему НВФ и Письмом Центра противопожарных исследований ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. В этих документах приведен список разрешенных к использованию материалов с данной конкретной системой НВФ, обозначена область ее применения и приведены конструктивные решения и обязательные технические мероприятия для правильного проектирования и монтажа НВФ.

 
Коррозионная стойкость систем

На сегодняшний день информация о коррозионной стойкости металлоконструкций систем НВФ весьма расплывчата и ограниченна. Данные зарубежных источников носят общий характер и нередко противоречивы. Первое серьезное исследование коррозионной стойкости контактов металлов, применяемых в системах НВФ, было организовано центром «ЭкспертКорр» Московского института стали и сплавов. Работу проводили в течение шести месяцев по заказу фирмы «ДИАТ-2000». В камеры влажности, искусственного климата, солевого тумана и сернистого газа были помещены около 200 образцов контактов металлов, применяемых в системах НВФ, а именно: коррозионно-стойкая аустенитная (12Х18Н10Т) и ферритная (08Х18Т1) сталь, алюминиевый сплав АД-31, оцинкованная сталь без и с порошковой окраской. Образцы были попарно скреплены между собой в различных комбинациях пятью видами заклепок: нержавеющими, оцинкованными, алюминиевыми с алюминиевым, нержавеющим и стальным сердечниками.
 
Самыми долговечными оказались системы из коррозионно-стойких сталей. По заключению «ЭкспертКорр-МИСиС» срок службы таких систем в условиях промышленной и морской атмосферы составляет не менее 50 лет. Рекомендуется использовать стали типа Х18, причем элементы, имеющие сварной шов, изготавливать из сталей аустенитного класса.
 
Алюминиевый сплав благодаря оксидной пленке также обладает хорошей коррозионной стойкостью, но в условиях повышенного содержания в атмосфере хлоридов и серы возможно возникновение быстроразвивающейся межкристаллитной коррозии, существенно снижающей прочностные характеристики элементов конструкции. Основная опасность кроется в трудности визуального обнаружения этого процесса, так как в отличие от стали не сопровождается появлением ржавчины. Для успешного применения алюминиевых сплавов в атмосфере промышленных и приморских городов их рекомендуется анодировать и окрашивать.
 
Плохие результаты показала оцинкованная сталь без защитного покрытия — 100 % площади образцов подвержены коррозии. Не случайно использование систем из оцинкованной стали без защитного покрытия запрещено Госстроем.
 
Стойкость оцинкованной стали с защитным покрытием напрямую зависит от его качества. Наиболее распространен метод порошковой окраски деталей системы. При этом толщина дополнительного защитного покрытия должна составлять не менее 60 мкм.
 
Необходимо избегать непосредственного контакта коррозионно-стойкой стали и алюминиевого сплава с неокрашенной оцинкованной сталью. Рекомендуется при конструировании и монтаже НВФ изолирование разнородных металлов.
 
Несмотря на нарушение защитного покрытия в районе отверстий под заклепки по причине малой площади катодного контакта разнородных металлов, исследование не выявило сильных очагов коррозии в этих местах, так же как и в алюминиевых заклепках с нержавеющими и стальными сердечниками.

 
Особенности монтажа систем НВФ

Кроме вышеперечисленных факторов, определяющих понятие «российская специфика», существует еще и человеческий фактор. Именно благодаря этому наблюдается большая кривизна основания и низкое качество монтажа НВФ, которое обусловлено недостаточной технологичностью систем в сочетании с нехваткой квалифицированных монтажников (особенно при больших объемах работ и сжатых сроках).
 
Анализ аварийных ситуаций, связанных в том числе и с обрушением облицовки, показывает, что именно низкое качество монтажа является их основной причиной. Особенно требовательны в монтаже импортные системы и их отечественные аналоги.
 
Один из примеров: на 16-этажном здании одного из банков в Москве достаточно широко применяющаяся в Европе система простояла пять лет, после чего началось обрушение плит керамического гранита на уровне 7‑го этажа. По заключению ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко все 8 тыс. м² фасада были демонтированы и заменены отечественной подконструкцией. Нетрудно подсчитать, что убытки исчислялись сотнями тысяч долларов.
 
Основным недостатком импортных систем НВФ и аналогичных отечественных является недостаточная нивелировка кривизны стен. Как правило, на одном типоразмере кронштейна таких систем возможна нивелировка кривизны не более 3 см. Если кривизна больше, а обычно это 5—10 см, приходится подбирать другой типоразмер кронштейна. Чтобы качественно и в срок смонтировать НВФ на такой системе, а также дать ценовое предложение заказчику, требуется строгое выполнение таких мероприятий, как:

1. Подробная геодезическая съемка объекта.
2. Разработка проекта НВФ на основе геодезической съемки.
3. Расчет количества кронштейнов различных типоразмеров.
4. Жесткий контроль за установкой кронштейнов различных типоразмеров в процессе монтажа НВФ в соответствии с проектом.
    

Понятно, что ошибка при выполнении пунктов 1—3 приведет к простоям по причине некомплекта кронштейнов необходимого типоразмера (особенно актуально для объектов в регионах) и неточному определению стоимости системы, а при невыполнении пункта 4 придется менять смонтированные кронштейны, предварительно демонтировав утеплитель и ветрозащитную мембрану.
 
Эта проблема удачно решена в системах, использующих телескопический кронштейн. Такой кронштейн, рассчитанный под 150 мм утеплителя, благодаря подвижной вставке позволяет рихтовать кривизну стен до 15 см.
 
Алюминий имеет высокий по сравнению со сталью коэффициент температурного расширения (24х10–6°C-1), то есть трехметровая направляющая при перепаде температуры в 70°С изменит свою длину на 5 мм. Поэтому при монтаже систем из алюминиевых сплавов очень аккуратно нужно следить за осуществлением мероприятий, компенсирующих температурные деформации направляющих. В противном случае может срезать клепки либо деформироваться фасад с последующим обрушением облицовки (известны несколько подобных случаев в Москве и регионах).
 
В принципе, на любой системе, имеющей Техническое свидетельство Госстроя РФ, может быть смонтирован качественный долговечный фасад. Вопрос в том, какое количество денежных и трудозатрат потребуется для ведения монтажа конкретной системы НВФ в полном соответствии с ТС.
 
Для справки: Техническое свидетельство Госстроя РФ — это не только красивая открытка с эмблемой и печатью организации. Основная информация содержится в приложении к нему — Технической оценке. Некоторые производители систем НВФ держат ТС на системы в секрете, ссылаясь на присутствующие в них некие ноу-хау. В действительности заказчику, подрядчику или представителю проверяющей организации ТС (с приложениями) должны предоставлять по первому требованию.

 
Что нужно знать заказчику

Часто бывают ошибки в расчете стоимости подконструкции НВФ. Как уже отмечалось, системы НВФ, представленные в настоящее время на рынке, устроены по одному принципу и используют равнозначные по цене и качеству крепежные элементы (анкера, заклепки). По этой причине расход элементов подконструкции и соответственно стоимость систем одного уровня качества на одном объекте отличаются незначительно.
 
Но некоторые нечистоплотные фирмы для победы на тендере сознательно занижают стоимость коммерческого предложения, надеясь накрутить цены в процессе производства работ. Дают в предложении стоимость системы для облицовки бесконечного бетонного забора без учета окон, дверей, углов, кривизны стены, ветровых нагрузок и т. д. В лучшем случае точное количество подконструкции обещают определить после разработки проекта, который фирма готова сделать, но после подписания договора. В итоге конечная стоимость системы превышает заявленную в предложении.

Поэтому при проведении тендера заказчику рекомендуется добиваться вразумительных ответов от подрядчика на вопрос, учтены ли в его предложении следующие моменты:

• геометрия фасада и соответствует ли количество подконструкции в предложении требуемому для реализации проекта под ключ или это прайсовый расход подконструкции, которого, вероятнее всего, не хватит;
• возможная кривизна основания и с какой кривизной готов работать подрядчик без увеличения стоимости подконструкции;
• несущая способность основания при выборе крепежных элементов;
• стоимость и погонаж угловых элементов;
• стоимость противопожарных мероприятий (особенно для алюминиевых систем);
• значения ветровых нагрузок при расчете цены подконструкции;
• доставка материалов на объект;
• изготовление и монтаж оконных обрамлений;
• разработка проектной документации и в каком объеме;
• геодезические работы, включая исполнительную съемку фасада и геодезическое сопровождение (выдача отметок установщикам окон и витражей);
• какую гарантию дает производитель системы и подрядчик на НВФ (обычно от одного до десяти лет). Не путать со сроком службы НВФ, который по ТС может составлять 40—50 лет.
   

Итак, система (подконструкция) — основной компонент навесного вентилируемого фасада, требующий внимательного рассмотрения с позиции несущей способности, теплофизики, пожаробезопасности, коррозионной стойкости, технологичности и экономики. Очевидно, что при ее выборе нельзя руководствоваться только ценой. Необходимо рассматривать комплексный параметр «цена — качество». Только при таком подходе заказчик, подрядчик и производитель системы совместно могут решить задачу повышения качества НВФ.