Научный обзор постройки зданий Genesis

Основные требования к проектированию внешней стены впервые были отмечены Хачеоном в канадском строительном сборнике №48 в 1963 году:

 
Сборная, хорошо спроектированная конструкция, должна учитывать практический опыт и ограниченность строительной промышленности, необходимость использовать уже готовые строительные материалы и стандартные строительные процессы, должна соответствовать типичному допуску на геометрические размеры в строительстве зданий и соответствовать поставленным строительным задачам.

Прежде всего, в данном руководстве следует обратить внимание на тепловой и воздушный поток, на поток водяного пара, а также на коэффициент проникновение влаги. 

1. ► Проникновение дождя и контроль над ним

   В 1963 году Гарденом были выделены основные принципы проникновения дождя и контроля над ним. Большая часть информации была взята именно из того документа, который был дополнен результатами недавних работ.
   
   Как утверждал Гарден, проникновение дождя происходит из-за совокупности возникновения воды на стенах, наличия проемов, которые сопутствуют ее прохождению и силе, с которой она проникает вовнутрь и застаивается там.
   
   Он проиллюстрировал самые простые механизмы проникновения дождя:
   
   
   
   

   Проникновение дождя, вследствие кинетической энергии, возникает при ветре с дождем; вода попадает в большие открытые пространства, например открытые окна. Однако данному механизму существует противодействие.
   
   Большие проемы, такие как вентиляционные отверстия, могут быть защищены посредством необходимых планок и перегородок. Отливы, расположенные снизу на внешних панелях и опорных перекладинах, препятствуют проникновению воды в здание из-за поверхностного натяжения (Схема 6В).
   
   Проникновение дождя, вследствие притяжения, может быть очень значительным, если проемы, через которые попадает вода, возникли из-за ошибок при проектировании или вследствие различных повреждений. Вода посредством самотека также может просочиться через изношенное уплотнение на швах сжатия, с малыми щелями (до 0,5мм). Трещины в вертикальных швах кирпичной облицовки – это иная проблемная область. Указанные виды мест утечки могут быть усугублены посредством водяных стоков строениях и концентрации воды в швах облицовки.
    
   Гравитационная вода не может быть выкачена через отверстие при помощи одних только капиллярных сил (Схема 6С). Капиллярное всасывание вытягивает воду в область, окруженную смачиваемой поверхностью.
   
   Вода в капилляре не имеет свойство выделяться, если не присутствует внешнее воздействие, например давление ветра (Схема 6 F). Даже при наличии внешней силы, малые капилляры удерживают воду с высоким процентом всасывания, что не позволяет проникновения в них дождя. Однако большие капилляры имеют низкий процент всасывания, поэтому большое количество воды и внешние воздействия могут стать причиной высокого процента проникновения влаги.
    
   Данное обсуждение посвящено проникновению дождя из-за перепада давления воздуха вдоль всей стены или ее составляющих. Из-за низкого взаимодействия эффектов тяги и поддержания давления, ветер становится главной причиной перепада давления.
   
   В данной главе предоставляются две основные методики проектирования конструкций при давлении, которое способствует проникновению дождя.
    
   Как было сказано ранее, проникновение дождя становится результатом появления воды на стенах и в швах, через которые вода может просочиться. Проникновение воды также может быть вызвано внешним воздействием, под влиянием которого вода начинает проникать вовнутрь. Торцовое уплотнение контролирует проникновение дождя посредством блокировки открытых отверстий, в то время как защитная сетка от дождя защищает от воздействия внешних сил.
    
   Возможные последствия проникновения в стену влаги:
   
       ► размягчение гипса;
       ► рост электропроводности и, как следствие, возникновение электрокоррозии;
       ► выпадение растворимых солей и образование так называемых высолов на стенах;
       ► появление волнистости облицовки;
       ► опадение краски;
       ► гниение облицовки, образование на ней плесени и затеков;
       ► отколы камня или кирпича.
   
   
    

2. ► Уплотнительная перегородка с лицевой стороны
   

   
   Внешняя сторона и герметик для уплотнения швов являются основным препятствием к дождю и ветру.

   

   • Преимущества:
   
       ► Воздушная завеса защищена от воздействия воды, ультрафиолетового излучения и экстремальных температур.
       ► В связи с тем, что внутренняя воздушная завеса не имеет свойств к промоканию, диффузия воздуха через нее не вызывает проникновения воды.
       ► Циркуляция воздуха в вентиляционном зазоре может способствовать высыханию.
       ► Гидроизоляция может быть сконцентрирована на одном уровне.
       ► Общая толщина стены минимальна.
       ► Сниженная стоимость.
   
    
   • Недостатки:
   
       ► Любые щели, возникшие вследствие повреждений внешней стороны или в уплотнении швов, могут стать причиной проникновения воды в элементы стены. Такая чувствительность к дефектам – результат изменения гидравлического и атмосферного давления.
       ► Герметик предотвращает влияния перепадов температуры, расширения и сжатия, эрозии и ультрафиолетового излучения.
   
    
   Если все-таки произошло повреждение, и влага начала скапливаться в стенах, не исключена возможность ее высушивания. Некоторые лицевые уплотнительные системы паро-воздухонепроницаемы. В целях высушивания, пар не должен проникать на внешнюю сторону стены. 

3. ► Давление на противодождевой экран
   

   Внешний противодождевой экран, промоина и система внутренней пароизоляционной пленки оказывают давление на стену с противодождевым экраном. Противодождевой экран пленка расположен на внешней стороне, поэтому подобные изменения во внешнем атмосферном давлении являются результатом изменений атмосферного давления в канале. Атмосферное давление между каналом и внешней стороной стены одинаковое, поэтому при малом или сниженном давлении вода может проникать в швы противодождевого экрана. Перепад атмосферного давления вдоль стены происходит из-за противодождевого экрана.

   

   • Преимущества:
   
       ► Внешний противодождевой экран не чувствителен к деформации. Образование щелей (например, в утеплителе или швах, заполненных раствором) не будет способствовать проникновению дождя, т.к здесь он предусмотрен (или полностью исключен перепад давления, стимулирующий проникновению воды в швы).
       ► Существует второй способ предотвращения проникновения воды в швы. Вода, которая проходит через внешний противодождевой экран, не достигает канала, и стекает по внутренней облицовке противодождевого экрана.
       ► Воздушная завеса защищена от воздействия воды, ультрафиолетового излучения и экстремальных температур.
       ► В связи с тем, что внутренняя воздушная завеса не имеет свойства впитывания влаги, основное просачивание воздуха через нее не вызывает проникновения воды.
       ► Циркуляция воздуха в вентиляционном зазоре может способствовать высыханию.
   
    
   • Недостатки:
   
       ► За счет размера вентиляционного зазора увеличивается общая толщина стены.
       ► Стены с противодождевым экраном - наиболее дорогие, нежели лицевые уплотнительные перегородки.
       ► Для регулирования истинного давления необходимо точное проектирование.
   
    
   
   Обратите внимание на информацию, которая следует далее.
   
   Принцип противодождевого экрана основан на отделении стены от дождевой воды с помощью дренированной и проветриваемой покрывающей прослойки. Противодождевой экран, который, кстати, является разновидностью вентилируемого фасада, уменьшает действие силы ветра, помогающей воде попасть в стену. Он состоит из двух слоев, они, в свою очередь, разделены между собой воздушным зазором. Внутренний слой является одновременно и воздухонепроницаемым барьером. Наружный слой (облицовка) проветривается наружу. В случае если ветер дует на стену, появляется разница давлений по обе стороны наружного слоя стены, через который только незначительное количество воздуха доходит до воздушного зазора и задерживается воздухонепроницаемым внутренним слоем стены. Воздух в зазоре противостоит напору ветра, и разница давлений с двух сторон экранного слоя исчезает. За счет этого и уменьшается сила ветра, вталкивающая воду внутрь стены, а следовательно, проникновение дождя значительно уменьшается.
   
    
   Для того чтобы достигнуть выравнивания давления, необходимо обратить внимание на ряд деталей проектирования:
   
       ► Вентиляционные каналы и водостоки на противодождевом защитном экране должны располагаться в соответствующих местах. Необходимый размер вентиляционного канала рассчитывается в зависимости от емкости канала, коэффициента проницаемости воздушной завесы, а также упругости составляющих элементов воздушной завесы.
       ► Воздушная завеса должна иметь малый процент просачивания. Достигнуть равного распределения давления вдоль всей стены можно при помощи воздушной завесы с высоким процентом просачивания воздуха, однако для получения компенсационного воздуха, необходимо, чтобы значительная часть потока воздуха прошла через противодождевой защитный экран.
       ► Необходимо контролировать горизонтальный поток воздуха в вентиляционном зазоре. Возникновение горизонтального потока воздуха происходит из-за того, что положительное давление ветра на одну стену всегда сопровождается отрицательным давлением ветра на смежные стороны стен. Горизонтальный поток воздуха препятствует созданию одинакового давления вдоль всей стены. Вертикальные перегородки должны присутствовать, по меньшей мере, в углах строения.
   
   Некоторые специалисты в сфере строительства утверждают, что защитная стена от дождя на самом деле не является практичной, так как выровнять в ней давление не возможно. Они предложили другую модель стены, при этом, спроектировав «водосточный» экран; данный экран имеет схожие с противодождевым экраном детали конструкции, разница заключается лишь в том, что нет необходимости прилагать какие-либо усилия для выравнивания давления. Согласно данной модели, вода будет проникать внутрь внешнего противодождевого экрана, однако необходимо быть уверенным в том, что вода не будет застаиваться в промоинах и будет самопроизвольно стекать.
   
   Большое количество современных стен, давление вдоль которых равномерно распределено, и которые спроектированы в качестве противодождевых экранов, имеют схожую модель с водосточным экраном. Водосточные экраны – это лучшее решение для стальных конструкций с прислонной каменной облицовкой, даже, несмотря на то, что для выравнивания давления нужно приложить немалые усилия. Лабораторные исследования показывают, что даже при отсутствии перепада давления, из-за движения самотеком, вода все равно проникает через вертикальные щели. (Ньюмен 1981б и Браун 1995). Для того, чтобы получить равное давления вдоль всего противодождевого экрана в данных моделях стен совсем не обязательны большие финансовые затраты. Вместо этого, большие усилия должны быть направлены на достижение частичного выравнивания давления, а также применение хороших заводских элементов, которые будут устранять влагу из швов. Для устранения влаги необходимо:
   
       ► Cоответствующий размер воздушного пространства.
       ► Минимальное использование строительной смеси в соединениях.
       ► Гидроизоляция стыков с креплением к основанию.
       ► Соответствующий наклон, завершающие перемычки и перекрытия, соответствующий размер карниза, а также водостойкие прочные и надежные материалы, которые выдержат неправильную эксплуатацию во время строения.
       ► Очищенные водостоки (в первую очередь от строительных растворов).

4. ► Утечка воздуха и ее контроль

   Утечка воздуха – это не контролируемый поток воздуха через ограждающую конструкцию, создаваемый механическими вентиляционными системами, который возникает посредством образования тяги или давления. В зимнее время эксфильтрация увеличивает потребность в обогреве и увлажнении, а проникновение воздуха в летний период времени увеличивает необходимость в охлаждении и сушки. Даже, при небольшом потоке воздуха в условиях нагревания и кондиционировании воздуха, количество влаги, которая попадает и уплотняется в стенах может повлечь за собой негативные эффекты, например потерю коэффициента сопротивления теплоотдачи, выцветы на кирпичной кладке; образование льда в промоинах и под облицовкой верха проема; ухудшения качеств гипсокартона; появление плесени; и коррозии.

   Спроектировав и установив правильную воздушную/паровую завесу можно избежать утечки воздуха. Также можно учесть стандартную обшивку стен: воздушные барьеры, которые обеспечивают полную проходимость, находятся под контролем, стыки изолированы, целостность воздушной завесы соблюдена, а обшивка стены и ее соединительные элементы благодаря своей структуре противостоять перепаду давления вдоль воздушной завесы.

    

5. ► Взаимодействие воздушного потока и теплопроизводительности

   При строительстве стеновых панелей из металлических стоек используется изоляционный материал, который располагается между стойками.
    
   Существует ряд аспектов, на которые следует обратить относительно данного вида конструкции:
   
       ► Внешняя изоляция
   
    
   В мягких климатических условиях Канады, минимальная ширина изоляции повышенной механической прочности на внешней стороне должна составлять 25 мм. Эта ширина необходима для уменьшения теплового моста и конденсации. Возможно, многие требования могут стать необходимыми в целях удаления точки росы с вентиляционного зазора стойки и с поверхности стального каркаса во внешней изоляции.
    
   В исследовании жилищно-строительной корпорации (Драйсдел 1990) Канады говорится о металлических каркасных стенах, изоляция которых находится между стойками. Данная конструкция изучалась в искусственно созданных зимних условиях (минимальная температура -17’С), относительная влажность - 35-40 и продолжительный перепад давления вдоль стены (75 Па). В целях изучения уязвимости системы к утечке воздуха, специально были созданы некоторые дефекты в воздушной завесе. Было обнаружено, что на стойках и внутренних сторонах стеновой панели, при отсутствии внешней изоляции, начала накапливаться влага. Плотная изоляция из полистирола (25мм), не позволяет скапливаться влаге, как на стойках, так и на внутренней стороне внешней обшивки. При плотной изоляции из полистирола (25мм) при повышенной относительной влажности (50-55%) с теплой стороны, конденсация наблюдалась на внутренней стороне внешней обшивки. Для более полной информации см. Отчет об исследовании. Во многих частях Канады из-за наличия внешней изоляции, влага начинает скапливаться на стальных элементах, и появляется коррозия.
    
   При наличии внешней изоляции (минимальная ширина 25мм), на стальных частях обычно не образовывается конденсация. В данном случае, тепловой мост, который возникает в профилях, является главным преимуществом; профили проводят тепло к холодной стороне и сохраняют температуру выше точки росы.
    
   Рассчитать вероятность возникновения конденсации между стойками можно при помощи классической формулы для вычисления теплопроводности, и определить температуру в любой точке стены по сравнению с рассчитанной точкой росы. Расчетная формула для вычисления теплопроводности следующая:
   
    
   tx = ti – (Rx/Rt)(ti-to) Где,
   
    
   tx = Температура в любой точки стены
   Rx = теплопроводность любой точки стены, температура которой известна.
   Rt = Общая теплопроводность стены, которая определяется разницей температуры внутри и снаружи помещения.
   ti = Температура внутри помещения
   tо = Температура снаружи помещения
   
    
   Для стен с кирпичной облицовкой, для расчета общей теплопроводности стены Rt, обычно не учитывается воздушное пространство вентиляционного зазора и кирпичная облицовка, в связи с циркуляцией воздуха в вентиляционных отверстиях и водостоках.
    
   Данная формула должна применяться корректно. Если повышенный коэффициент влажности с внутренней стороны и внешняя температура приняты во внимание, в этом случае применяются традиционные методы проектирования. Будет допустимым случайное образование сырости в стойках, в том случае если присутствует возможность сушки на внешней стороне, и стеновые материалы, такие как листовая сталь, с металлическим покрытием с влажной поверхностью.
    
   Дополнительные информация предоставлена в НССТ/95, часть 9, пункт 9.25.1.2 (для ознакомления: данный пункт не связан с частями 3-4, типовые панели).
    
   Исходные данные представлены в IRC Усовершенствование строительных технологий.
   
      ► Устойчивость к влаге и потенциальной сушке
   
    
   При использовании изоляции в стойках, воздушная завеса и пароизоляционная пленка должны располагаться на утепленной стороне стойки. Например, в последующих строительных конструкциях, воздушная завеса и пароизоляционная пленка расположены на внутренней стороне гипсокартона.
    
   Однако необходимо убедиться в том, что внешняя обшивка не будут служить воздушной завесой и пароизоляционной пленкой, т. к. это может способствовать высыханию стены с ее внешней стороны. Необходимо, чтобы воздух и пар проникали на внешнюю поверхность.
    
   Последующая выдержка взята из «Драйсдэл и Сатер» 1991:
    
   «Тесты и анализы показателей, того что количество воды, которое может проникнуть в стену через малые воздушные отверстия – в несколько раз больше, чем количество воды, которое перемещается вдоль стены с учетом диффузии.
    
   Следовательно, когда влага конденсируется, маловероятно, что пар в большом количестве проникнет на внешнюю сторону. Однако высушивание наиболее вероятно, при проникновении сухого воздуха через стену, при определенных климатических и погодных условиях». 

   

   Кроме того, элементы стен должны быть приспособлены к возможной высокой влажности.
   
      ► Необходимо, чтобы внешняя обшивка была приспособлена к высокой влажности
      ► Гисокартон с внешней стороны защищен слоем обшивки.
      ► Предпочтение должно быть отдано более плотному покрытию стоек и направляющих, покрытые цинком 275 Z 275 или 55% сплавом алюминия-цинка AZM 150. (Спецификации S5 и S6 показывают, что Z180 имеет минимальную толщину оцинкования). При незначительном увеличении в цене, цинкование Z275 обеспечит увеличение примерно на 50% срока службы без коррозии.
      ► Необходимо указать крепежные детали, которые не подвергаются образованию коррозии.
      ► Для металлических конструкций с прислонной каменной облицовкой, кирпичные связи должны соответствовать нормам облицовки, которые указаны в КАС А370.
    

Свернуть все

Преимущества систем Genesis	Проектирование, обзор сооружений	Описание конструкций Genesis	Образцы деталей конструкций	Дополнительная информация

Сделать заказ или узнать стоимость

По вопросам сайта обращаться: отдел маркетинга Гришина Дарья 8-910-703-38-37  или

Проектирование / Проектирование складов / Проектирование домов / Проектирование гостиниц / Проектирование таунхаусов / Проектирование магазинов / Проектирование малоэтажных домов / Проектирование гаражей лстк / Строительство жилых домов / Проект автосервиса / Ограждающие конструкции / Строительство складов / Оборудование для строительства   / Линии ЛСТК / Завод для строительства