Материалы для светопропускающих кровель
Системы верхнего освещения (а также их элементы в комбинированных системах) могут быть различными - от полностью светопрозрачных покрытий (светопрозрачных кровель) до точечных фонарей.
Светопропускающие кровли могут быть выполнены в виде отдельных наклонных скатов, арок, пирамид, куполов, многоугольников и т.п.
Общие требования
Применение светопропускающих конструкций требует решения проектировщиками не только задач, связанных с обеспечением естественного освещения помещений и созданием красивого внешнего вида крыши, но и ряда технических вопросов. К ним, в частности, относятся:
- обеспечение вентиляции помещения с возможностью дымоудаления в случае пожара и применение необходимых для этого специальных мероприятий;
- решение вопросов применения автоматических систем пожаротушения;
- обеспечение при необходимости системы солнцезащиты;
- разработка комплекса мер для эксплуатации светопропускающей конструкции (замена светопропускающих заполнений, их мытье и т.п.);
- решение вопросов удаления снега и организованного водоотвода с поверхностей, прилегающих к конструктивным элементам;
- решение вопросов статики всей конструкции в целом и особенно в местах крепления к каркасу здания;
- разработка конструктивных решений узлов примыканий светопропускающей конструкции к корпусу здания;
- выбор светопропускающих материалов (стекло, стеклопакеты, полимерные материалы).
Пренебрежение любой из вышеперечисленных проблем на стадии проектирования приведет к повышенным расходам при эксплуатации. Так, например, часто упускаемый вопрос о системах технологического ухода за кровлей (мытье и замена светопропускающих элементов) превращается впоследствии в проблему, требующую от исполнителей альпинистских навыков.
В силу того, что светопропускающие конструкции являются ограждающими, они могут быть как "теплыми", так и "холодными", в зависимости от назначения внутренних помещений здания. К "теплым" конструкциям предъявляются повышенные требования, и поэтому целесообразно остановиться именно на этом типе конструкций.
При грамотном решении всех перечисленных проблем на стадии проектирования и при качественном претворении в жизнь этих разработок "теплая" светопропускающая конструкция должна обеспечивать: статическую прочность конструкции, гидроизоляцию, пароизоляцию, теплоизоляцию (летом и зимой), звукоизоляцию, вентиляцию стыков конструкции и дренаж конденсата, противопожарную защиту, молниезащиту.
Типы светопропускающих конструкций
Светопропускающие конструкции для крыш можно классифицировать по различным признакам: функциональным, конструктивным, по форме, размерам и т.п. Для удобства изложения материала нами принят за основу конструктивный признак, который позволяет разделить все светопропускающие конструкции на следующие типы:
- светопропускающие конструкции на основе системных профилей: алюминия, стали, ПВХ с заполнением из одинарного стекла, стеклопакетов, полимерных материалов;
- конструкции из самонесущих светопропускающих элементов;
- фонари;
- мансардные окна.
Светопропускающие крыши на основе системных профилей. Для изготовления конструкций светопропускающих кровель широко применяются системные профили из таких материалов, как алюминий, сталь, ПВХ (для небольших конструкций).
Системные профили позволяют сконструировать любой тип крыши: скатную, двускатную, шатровую, купольную и т.д.
Как правило, для больших пролетов применяются стальные, для средних пролетов - алюминиевые, для малых пролетов - алюминиевые и ПВХ-профили. Выбор материала определяется расчетом. Профили собираются в виде рам, в соответствии с конкретными статическими нагрузками, по формам, соответствующим архитектурному замыслу крыши - в виде прямоугольников, треугольников, сегментов и т.п.
Несущие системы оснащены скрытыми желобами, предназначенными для удаления образующегося конденсата. Для конструирования каркасов используются в основном "теплые" профили с теплоизоляционными вставками, прерывающими мостики холода. Из таких теплоизоляционных профилей, имеющих равные габаритные размеры, но разную толщину, при одинаковых схемах конструкции можно получать остекленные крыши для различных пролетов или нагрузок
Одними из важнейших элементов являются уплотнители между профилем и светопропускающим элементом. Чаще всего уплотнители делают из синтетического каучука (EPDM). С внутренней стороны используют прочный, способный удерживать стекло уплотнитель, с внешней стороны - уплотнитель мягкий, плотно прилегающий к стеклу. Надежность уплотнителей может дополнительно увеличиваться за счет вплавления проволоки, которая препятствует геометрическим усадкам уплотнителя, со временем происходящим.
Теплоизоляция. Говоря о "теплых" алюминиевых системах, нельзя не упомянуть о теплоизоляции, которую необходимо выполнять таким образом, чтобы за светопропускающей конструкцией было одинаково комфортно жарким летом и холодной зимой. Для этого следует применять стеклопакеты со специальными стеклами или другие материалы, препятствующие проникновению ультрафиолетового излучения снаружи и инфракрасного излучения от систем отопления изнутри.
Гидро- и пароизоляция. Разрабатывая ту или иную крышу необходимо помнить, что профильная система должна быть герметичной как снаружи (система гидроизоляции), так и изнутри (система пароизоляции). Теплый воздух из помещения, содержащий пары воды, не должен проникать к холодным зонам конструкции. Эта проблема в равной степени касается проектирования примыканий между элементами профильной конструкции и стенами здания. Если ограничиться утеплением и герметизацией только снаружи, то влага все равно попадет в толщу конструкции с внутренней стороны в виде паров воды, которые сконденсируются в капли
Впоследствии эта влага может явиться серьезным разрушающим фактором.
Звукоизоляция. Вопросы звукоизоляции становятся особенно актуальными, если под светопрозрачной конструкцией расположены два или более независимых друг от друга помещений, которые должны быть звуконепроницаемы. Как правило, металлическая стойка - это пустотелый короб, хорошо передающий звуковые колебания. Чтобы этому воспрепятствовать, необходимо предпринять ряд конструктивных мер, сложность которых зависит от уровня шумопоглощения. Часто внутри стойки располагают пластины из жесткого материала, между которыми размещают мягкую среду (например, минеральную вату). Такой "сэндвич" хорошо препятствует прохождению звуковых колебаний.
Крыши из самонесущих светопропускающих элементов.Для светопропускающих самонесущих элементов применяются только полимерные материалы. Эти элементы могут выполняться в виде различных арок или сегментов куполов. Прочностные свойства им придают ребра жесткости, которые способом горячего формования получают в процессе изготовления изделий. Отсутствие металлического несущего каркаса исключает образование термомоста и тем самым уменьшает возможность образования конденсата. В данных свегопрозрачных конструкциях предусматривается система дымоудаления и проветривания помещений с помощью открывающихся различными способами (в том числе и автоматически) отдельных элементов куполов, фонарей, туннелей.При устройстве различных навесов для автомобилей, террас, беседок, веранд, крытых рынков, неотапливаемых промышленных зданий и т.п. используются светопрозрачные волнистые листы из зкструдированного ПВХ (по типу прозрачного шифера) или пластины со специальными трубчатыми швами для соединения (также выполненные из ПВХ). Подобные листы и пластины крепятся непосредственно на обрешетку.
Фонари верхнего света.Фонари верхнего света могут быть самых разных типов: прямоугольные, трапециевидные, пилообразные с вертикальным и наклонным остеклением (шедовые), зенитные. Соответственно, направление света может быть двустороннее, одностороннее, зенитное.
Прямоугольные фонари достаточно сложны в изготовлении, имеют, как правило, низкие теплотехнические характеристики, быстро загрязняются, при эксплуатации часто не могут обеспечить требуемый уровень и равномерность освещения на рабочих местах. В зимнее время между фонарями могут образовываться значительные отложения снега, что создает дополнительную нагрузку на несущие конструкции покрытия и затрудняет эксплуатацию здания.
В настоящее время наибольшее распространение получили зенитные фонари. Это обусловлено следующими причинами: простотой решения покрытия при их применении, исключением снеговых мешко8 в зимний период а, главным образом, благодаря тому, что освещенность при их использовании в два раза больше, чем при использовании фонарей с вертикально расположенным остеклением.
Общими элементами для всех видов зенитных фонарей являются: основание (металлическое или железобетонное), остекление и механизмы открывания (для открывающихся конструкций).
Основание может быть круглое, квадратное, прямоугольное, большой протяженности, а также со специальной вытяжкой.
Остекление выполняется как из светопрозрачных самонесущих элементов, так и на основе профильных систем с заполнением из стекла/стеклопакетов или полимерных материалов (акрил и поликарбонат), которые могут использоваться как отдельно, так и в комбинации друг с другом.