Витражи: прозрачные одежды для зданий

Матросов А. Витражи: прозрачные одежды для зданий // А.С.С.. 2002. №3. C.66-70

Американцы, излишняя предприимчивость которых часто ставится им в упрек, тем не менее, в своей постоянной погоне за прибылью сумели породить массу идей, определивших целые технологические направления и даже этапы научно-технической революции. В частности, стремление сэкономить на плате за землю вызвало к жизни появление небоскребов, а чтобы сделать эти каменные глыбы легче и изящнее, американские инженеры в 50-х годах стали экспериментировать с каркасными фасадными системами. И преуспели. Сегодня остекленный фасад или витраж - один из самых излюбленных приемов архитекторов.

Системные профили

Любая фасадная система состоит из столбов и поперечин - стоек и ригелей. Они составляют скелет фасадной системы, который "обрастает" стеклом, стеклопакетами, декоративными вставками, из алюминия ? кассетами, окрашенным профилированным листом или композитными декоративными панелями. Многие системы позволяют устанавливать даже солнечные модули с фотоэлементами для аккумулирования солнечной энергии Термин "система" связан с тем, что огромная номенклатура различных видов профилей и дополнительных элементов к ним оказывается своеобразным конструктором, дающим возможность изготавливать окна, двери, крыши, фасадные конструкции и интегрировать эти отдельные элементы в единое целое. Многообразие элементов в современных профильных системах столь велико, что позволяет воплотить практически любые архитектурные решения. При проектировании фасадов уникальных и представительских зданий часто бывает недостаточно номенклатуры системных профилей, и ведущие фирмы разрабатывают специально под конкретный объект особые индивидуальные профили и даже системы. Различные материалы нельзя бездумно комбинировать друг с другом. Если основные конструкции фасада выполнены из алюминия, то применение ПВХ-окон недопустимо, т. к. коэффициент температурного расширения у алюминия в два раза ниже, чем у пластика.

Фасадными системами можно обшивать здания, требующие уже серьезного ремонта, придавая им одновременно современный и респектабельный вид.

Алюминиевые профили

Для стеклянных фасадов используются в основном алюминиевые профили, которые могут усиливаться, если это требуется по статическому расчету, стальными (при условии специальной обработки поверхности металлов во избежание электрокоррозии), т. к. по несущей способности алюминий уступает стали Профили изготавливаются, как правило, из трехкомпонентного сплава алюминий-магний-кремний и имеют антикоррозионное покрытие. Алюминий обладает высокой теплопроводностью, поэтому обычно все производители выпускают два вида профилей: "холодные" и "теплые" "Холодные" профили не походят для фасадов отапливаемых зданий. Теплые" профили имеют в своей конструкции теплоизолирующую вставку, которая прерывая поток тепла, обеспечивает лучшую теплоизоляцию профиля. Вставка изготавливается из армированного стекловолокном полиамида Для повышения термо- и звукоизоляции она может быть заполнена полиуретаном. Несущие профили имеют достаточно сложную геометрию. Они должны иметь дренажные каналы, каналы для резиновых уплотнителей, удерживающих стекло, и винтовые каналы для обеспечения возможности винтового крепления в любой точке основного профиля прижимной планки. В камеру профиля может быть вставлен дополнительный алюминиевый усиливающий профиль. Размер несущего профиля по глубине может быть разным в зависимости от рекомендуемой или необходимой жесткости и прочности. Профили из алюминия можно анодировать в естественный цвет, имитировать поверхность различных материалов, окрашивать порошковым методом в любой из цветов RAL

Форма внешних декоративных накладок может быть самой разной - плоской и коробчатой, полукруглой и чечевицеобразной.

Стальные профили

Стальные профили, также как и алюминиевые, могут быть "теплые" и "холодные". До недавнего времени существенным недостатком стальных профилей, в отличие от алюминиевых, считалась коррозия Сегодня для изготовления профилей используется гальванизированная сталь, что в сочетании с порошковой окраской или покраской эпоксидными красителями высокой стойкости уменьшает риск появления коррозии Для фасадных конструкций стальные профили широкого распространения не получили. Тем не менее, они достаточно широко применяются как усиливающие элементы в алюминиевых и комбинированных системах.

Комбинированные профили

Внешне комбинированные профили похожи на ПВХ, которые всем хорошо знакомы по пластиковым окнам и дверям. Но фасадные ПВХ-профили усилены армирующим стальным профилем. В системе фирмы REHAU (Германия) как основа фасадной конструкции разработан Т-образный профиль из ПВХ со стальным оцинкованным армирующим сердечником. Данный Т-образный профиль используется и как стойка, и как ригель. Дополнительные термомосты в фасадных конструкциях из пластика не нужны. Т-образный профиль имеет 3 пустотелые камеры. Таким образом, стальная арматура Т-профиля отделена от алюминиевой прижимной планки, как и от арматуры усиления стойки. С таким принципом строения фасад имеет коэффициент теплопередачи конструкции 1,7 Вт/кв. м К. Достоинство фасада из такого профиля - возможность встраивания пластиковых окон.

Стекло

Не менее важную роль при создании фасадной конструкции играет стекло. Создание больших стеклянных поверхностей стало возможным благодаря появлению новых технологий производства стекла, в том числе функционального, т. е. обладающего особыми свойствами и декоративного. Для климатических условий Украины особую остроту приобретает проблема энергосбережения, поэтому для уменьшения потерь тепла применяют многослойное остекление (стеклопакеты) и энергосберегающие стекла Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствует выходу их помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора. Солнцезащитные стекла обладают способностью понижать количество световой и солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными, например, являются окрашенные по всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями. Однако использование тонированного стекла с коэффициентом пропускания меньше 50% в качестве облицовочного фасадного остекления не рекомендуется, поскольку в жаркий день панели из него могут нагреваться до 80-90 град и выше, что создает большие температурные напряжения, которые могут привести к разрушению. В этом случае необходимо применение специальных закаленных, армированных и ламинированных стекол. Увлечение тонированным остеклением, дающим значительно отличающийся от природного спектральный состав света, чревато и ухудшением самочувствия - теряется чувство времени, портится зрение и проч., поэтому в Европе от этой моды отказались. Таким образом, выбор остекления должен определяться не только эстетическим соображениями, но и оптико-энергетическим характеристиками стекла и их биологическим воздействием.

Ламинированное стекло (триплекс) - архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью пленки или специальной жидкости. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении осколки стекла остаются приклеенными к пленке. Армированное стекло - листовое безопасное стекло с металлической сеткой. При пожаре оно может треснуть, но арматура удержит его на месте, предотвращая тем самым распространение огня и дыма. Осколки стекла не выпадают даже при образований нескольких разломов. Закаленное стекло - стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры. При разрушении закаленное стекло распадается на маленькие безопасные осколки. Закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому выполняться она должна до процесса закаливания. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.

В архитектуре используется также еще один вид специального стекла, на которое наносится особая непрозрачная краска. Обработанный таким образом лист используется в качестве непрозрачной закрывающей панели, причем его можно вставить в стеклопакет или использовать самостоятельно для вентилируемых фасадов. Для придания стеклам необходимых свойств применяют также специальные пленочные покрытия. Основными функциями защитных пленок являются: увеличение ударопрочности, придание свойств безопасного стекла, термоизоляция, защита от ультрафиолетового излучения, увеличение огнестойкости, шумозащита, тонирование, защита информации, УФ-защита, придание стеклу односторонней видимости. Защитная пленка представляет собой прозрачную полимерную основу с нанесенным на нее методом спаттеринга или в процессе теплового вакуумного напыления металлического слоя (титан, медь, нержавеющая сталь и проч.). Выпускаются как бесцветные, так и тонированные защитные пленки.

Среклопакеты

Для теплых фасадов применяется не одиночное стекло, а специальная конструкция -стеклопакет, состоящий из двух или нескольких стекол и дистанционной рамки с осушителем. Стекла разделены между собой промежутком, заполненным сухим воздухом или инертным газом и герметично соединены по контуру. Стеклопакеты обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Швы между дистанционной рамкой и стеклами заделываются герметиками. Основная задача герметиков - обеспечить прочность стеклопакетов, не допустив проникновения водяных паров в межстекольное пространство. От качества герметика во многом зависит срок службы стеклопакета.

Стоечноригельные конструкции

Фасад из системных профилей представляет собой стоечно-ригельную конструкцию. Крепятся (жестко или шарнирно) к фасаду или к несущим конструкциям здания только стойки, и у каждой уважающей себя фирмы разработаны свои стандартные элементы крепления - начиная от самореза и заканчивая специальными приспособлениями. К вертикальным несущим стойкам механическим путем крепятся горизонтальные ригели. Несущая структура такой конструкции располагается с внутренней теплой стороны навесной стены. При стоечно-ригельной конструкции на фасаде, в отличие от структурного остекления, неизбежно присутствуют вертикальные и горизонтальные членения. Разработан также и комбинированный вариант, когда фасад пересекают только вертикальные или только горизонтальные накладки, которые могут иметь различный цвет и форму, позволяющие акцентировать на них внимание. В комбинированном варианте стеклопакеты в одном направлении крепятся традиционным для стоечно-ригельной конструкции способом, а в перпендикулярном швы между соседними стеклопакетами герметизируются специальными резиновыми прокладками. Существует несколько принципов крепления конструкции фасада здания. Один из них - это навесная самонесущая система. Вся фасадная конструкция навешивается перед стеной или каркасом здания.

Крепление несущих вертикальных профилей осуществляется к конструкциям перекрытия или каркаса. Горизонтальные ригели являются элементами, которые только воспринимают вес стеклопакета. Существуют системы, когда фасад встраивается в здание. Конструкция устанавливается от пола одного этажа до перекрытия следующего. Но при этом торцы перекрытий остаются незащищенными. Для того чтобы они не стали проводниками холода вовнутрь здания, их необходимо декорировать и теплоизолировать. Когда необходимо перекрывать большие пролеты, то часто становится экономически нецелесообразным увеличение жесткости конструкции путем усиления жесткости алюминиевых конструкций. Гораздо проще установить изнутри дешевый стальной каркас, на который закрепить алюминиевые конструкции. Узлы сопряжения конструкции со стеной и с основаниями, а также узлы крепления фасадов и кровель выполняются посредством специально разработанных элементов, являющихся составной частью систем. Углы сопряжения двух плоскостей в фасадах выполняются с помощью специальных профилей. Переломы могут быть как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, в положительном и отрицательном направлениях. Стеклопакеты устанавливаются снаружи на алюминиевые опорные пластины, которые предварительно прикрепляются к ригелю. Уплотнители из морозостойкой резины обеспечиваþ