Это  проект дома который построит Джек Это Дом который построит Джек Это помошники Джека




 
 

Крыши, кровли и мансарды :: Светопропускающие кровельные конструкции :: Светопропускающие материалы


Стекла и стеклопакеты
Полимерные материалы

Рис.1
Светопропускающая конструкция, выполненные методом горячего формовани (CAODURO).

Рис.2
Кровельная конструкция со светопропускающим заполнением из структурированных поликарбонатных листов (POLYGAL).

В качестве светопрозрачных материалов для крыш, кроме стекол или стеклопакетов, применяются также и различные полимерные материалы. В каждом конкретном случае необходимо делать выбор, основываясь на целесообразности применения того или иного материала, а для этого необходимо знать его свойства и технические характеристики.

 

Стекла и стеклопакеты

Рис.1
Конструкция стеклопакета:
1 - стекло;
2 - дистанционная рамка;
3 - осушитель;
4 - внутренний герметик;
5 - внешний герметик.

Стекла, помимо обеспечения естественного освещения, должны также защищать помещения от внешних воздействий. Можно выделить пять основных функций стекол: теплоизоляция зимой, теплоизоляция летом, звукоизоляция, защитные функции и эстетические свойства.

Для обеспечения этих функций разработаны различные типы стекол: энергосберегающие, солнцезащитные, ламинированные, армированные, закаленные в массе, окрашенные в массе и другие. Остановимся кратко на некоторых из них.

Энергосберегающие стекла

Придание стеклу энергосберегающих свойств, связано с нанесением на его поверхность низко эмиссионных оптических покрытий, откуда и получено название низко эмиссионного (или селективного). В настоящее время для этих целей используются два типа покрытий: так называемое, К-стекло (Low-E) - <твердое> покрытие и i-стекло (Double Low-E) - <мягкое> покрытие.

Различия между К-стеклом и i-стеклом заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии его производства. I-стекло в 1,5 раза превосходит К-стекло по теплосберегающим свойствам.

В основном применяют такие стекла в составе стеклопакетов.

Солнцезащитные стекла

Под <солнцезащитным> понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные во всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями.

Ламинированные стекла

Ламинированное стекло (триплекс) - это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, соединенных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости.

Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении ламинированное стекло не рассыпается благодаря ламинированной пленке, т.е. осколки остаются прикрепленными к ней. Ламинированное стекло обеспечивает также лучшую звукоизоляцию помещений, т.к. многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов.

Армированные стекла

Армированное стекло - это листовое стекло с металлической сеткой. Оно безопасное и пожаростойкое, хотя, при пожаре может треснуть, однако арматура удерживает его на месте, предотвращая тем самым распространение огня. Осколки стекла не выпадают даже при образовании нескольких разломов, а удерживаются арматурой.

Закаленные стекла

Закаленное стекло - это стекло, у которого (по сравнению с обычным) путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры. При разрушении оно распадается на маленькие безопасные осколки.

Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.

Окрашенные в массе стекла

Окрашенное в массе стекло - это абсорбирующее (солнцезащитное) стекло, при изготовлении которого используются различные вещества, применяемые для получения желаемого цвета. Оно поглощает больше солнечной энергии и света, чем обычное прозрачное стекло.

Наиболее распространенными являются серый и зеленый цвета, а также промежуточные оттенки бронзово-коричневого. Изготавливают стекла и других цветов.

Стекло было и остается крайне привлекательным материалом для архитекторов и строителей. К его достоинствам следует отнести высокую прозрачность, не меняющуюся с течением времени, химическую инертность, позволяющую применять различные чистящие средства, не менее высокую стойкость к абразивным воздействиям, дающую возможность стеклянным поверхностям сохранять безупречный внешний вид практически неограниченное время. Немаловажным качеством стекла, при использовании в крупных общественных зданиях и сооружениях, является также и его стойкость к возгоранию - стекло не горит и не выделяет ядовитых газов при нагреве. В то же время следует заметить, что стекло обладает и рядом негативных особенностей, что затрудняет его применение в качестве конструкционного материала. Стекло, например, совершенно непластично, что требует от проектировщиков идти на значительные (и дорогостоящие) ухищрения при создании сложных криволинейных поверхностей с его использованием. Существенным недостатком стекла является также и его высокая хрупкость. Даже незначительная конструктивная ошибка способна вызвать разрушение стеклянной поверхности (или ее элементов), что может привести и к трагическим последствиям.

Однако, стекло применяемое в основном в вертикальных поверхностях, где оно обладает непревзойденными качествами, недостаточно пригодно для использования его в конструкциях прозрачных кровель. Высока хрупкость стекла, его значительная масса, требующая мощных несущих опор, невысокие теплоизоляционные свойства, значительно ограничивают его применение в горизонтальных конструкциях.

Стеклопакеты

Стеклопакеты состоят из двух или нескольких стекол и дистанционной рамки с осушителем (рис. 1). Стекла разделены между собой промежутком, заполненным разреженным воздухом или инертным газом (аргоном, криптоном) и герметично соединены по контуру.

Стеклопакеты обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Благодаря герметичности в промежуток между стеклами не попадает влага и пыль, не ухудшается освещенность помещений.

Для стеклопакетов можно использовать практически все типы стекол. Выбор стекол зависит от требований, предъявляемых к конкретной светопрозрачной конструкции.

Дистанционная рамка выполняется полой, со специальными диффузионными отверстиями. Внутри находится осушитель, функция которого способствовать быстрой абсорбции (впитыванию) влаги, образовывающейс внутри стеклопакета.

Швы между дистанционной рамкой и стеклами заделываютс герметиками. Основная задача герметиков - обеспечить прочность стеклопакетов и не допустить проникновение водяных паров в межстекольное пространство. Качественные стеклопакеты изготавливаются по принципу двойной герметизации. Внешний герметик обладает высокой способностью сопротивляться проникновению водяного пара, а внутренний придает требуемую прочность конструкции.

Полимерные материалы

Акрил
Поликарбонат

Рис.1
Кровельная конструкция со светопропускающим заполнением из ПВХ (ОNDEX, концерн SOLVAY).

Одним из первых материалов, на которые упал взгляд конструкторов в поисках альтернативы стеклу, был полиметилметакрилат (акрил), в просторечии именуемый органическим стеклом. Но его свойства не во всем могут удовлетворить проектировщиков - это заставило продолжать поиски других полимерных материалов.

В настоящее время достаточно широкое распространение получили полимерные материалы из ПВХ (прежде всего ONDEX, производства концерна SOLVAY (Франция) и ТАРИКОН, производства EUTON s.a. (Бельгия). Но настоящей революцией было изобретение в середине 70-х годов поликарбоната.

Акрил

Акрил (полиметилметакрилат) был изобретен немецкими учеными в 1933 году. Это абсолютно бесцветный материал, который выдерживает большой механический вес, а, самое главное, легок в обработке и замечательно поддаетс горячему формованию. Помимо монолитных листов, в которых сказывается высока эластичность материала, стали также применять листы структурированные, в поперечном сечении представляющие собой ряд воздухом наполненных каналов, разделенных тонкими перегородками. В таком решении сразу три плюса - листы стали заметно легче, воздушные каналы значительно улучшили теплоизоляционные свойства, поперечные перегородки стали одновременно исполнять роль продольных ребер жесткости, позволив тем самым достичь очень высокой конструктивной прочности материала по отношению к его весу (и облегчить тем самым конструкцию несущих элементов). Еще одним достоинством акрила стал высокий уровень пропускания им ультрафиолетовых лучей, что позволяет загорать под естественными солнечными лучами в помещениях, закрытых прозрачной кровлей из структурированного акрила. В свое время это обусловило широкое применение подобных перекрытий в конструкциях разного рода естественных соляриев и бассейнов.

Поликарбонат

Поликарбонат представляет собой полимер, свойства и стабильность которого позволяют отнести его к пластическим материалам инженерного класса. Его физико-механические качества остаются неизменными в гораздо более широком, чем у акрила, диапазоне температур (от -45 0С до +120 0 С), а ударная стойкость поликарбоната больше чем стекла в сто раз, и больше чем акрила почти в десять раз.

Заводы-изготовители поликарбонатных плит получают готовый исходный материал в виде прозрачных и инертных гранул. В настоящий момент поликарбонатное сырье производится рядом крупных химических корпораций (BAYER, DOW CHEMICAL, GENERAL ELECTRIC и другие), а сам поликарбонат нашел очень широкое применение в самых различных областях человеческой жизнедеятельности - в оптике, электронике, медицине, авиации, связи и т.д. В повседневной жизни мы также сталкиваемся с этим материалом - достаточно лишь взять в руки сотовый телефон или современный фотоаппарат, корпуса которых выполнены именно из поликарбоната.

В современном строительстве поликарбонат применяетс в двух видах - в виде монолитных или структурированных листов различной толщины.

Монолитный поликарбонат редко используется в горизонтальных перекрытиях - слишком дорог для этого. Но он является идеальным материалом, из которого путем горячего формования получают элементы криволинейной формы. Это различные купола с круглым, квадратным или прямоугольным основанием, протяженные модульные световые фонари с неограниченной длиной и отдельные секции огромных куполов, достигающие 8-10 м в диаметре (легко транспортируемые и собираемые).

Одна из ведущих фирм, которая в числе первых начала заниматьс горячим формованием полимерных материалов - CAODURO, Италия (c 1951г. - акрила, с 1974 г. - поликарбоната).

Технология производства, развитая на CAODURO, ведетс путем повышения (постепенного) температуры в специальной печи с циркуляцией воздуха, где находятся листы монолитного поликарбоната. Затем горячий лист переносится на штамп. Такая технология обеспечивает постоянную толщину получающегося элемента криволинейной формы. Подобные элементы имеют чрезвычайно высокую ударную прочность. В процессе формования эти элементы приобретают ребра жесткости, что делает их пригодными для самонесущих перекрытий и снимает необходимость в применении металлического каркаса (отсутствие мостиков холода и конденсата).

Структурированные же листы (порой именуемые сотовые или ячеистые) - это наиболее распространенный вид применения поликарбоната в строительной индустрии сегодня, в основном используемый именно в горизонтальных либо арочных перекрытиях - крышах, навесах, зенитных фонарях и т.д.

Структурированные поликарбонатные листы производят методом экструзии, при этом происходит плавление гранул и выдавливание полученной массы через особое устройство, форма которого определяет строение и конструкцию листа.

К основным достоинствам структурированных поликарбонатных листов относятся:

  • малый удельный вес (от 1,5 до 3,5 кг/м2), что позволяет запроектировать легкие конструкции с большим количеством дизайнерских возможностей и удешевить стоимость покрытия;
  • высокие теплоизоляционные свойства (коэффициент приведенного сопротивлени теплопередаче составляет 0,36 - 0, 57 м2С/Вт);
  • высокая ударная прочность (к примеру, в районе Флориды с сильными ветрами такие листы применяются для покрытия зданий и предохраняют их от летящих предметов);
  • высокая несущая способность (до 250 кг/м2 при шаге обрешетки 1-2 м), которая сохраняется в температурном режиме от -40 0С до 120 0С;
  • прозрачность;
  • гибкость, позволяющая легко изготавливать арочные перекрытия;
  • высокая химическая стойкость;
  • долговечность (гарантированный срок службы - 10-12 лет);
  • низкая горючесть.

У поликарбоната, как и у каждого материала, есть и некоторые недостатки, на которые необходимо обращать внимание при его использовании. Поликарбонат, как и любой пластический материал, подвержен температурному расширению в большей степени, чем материалы конструкций. Это свойство требует особого технического решения при проектировании, особенно в плоских покрытиях больших размеров. Возможны также механические повреждения поверхности листов, как и у стекла, например. Для решения этой проблемы поверхность листов можно обрабатывать специальным покрытием, либо сохранять защитное полиэтиленовое покрытие до окончания монтажа.

Какие же поликарбонатные панели сегодня имеются на отечественном рынке? Говоря о торговых марках, следует, в первую очередь, упомянуть <большую четверку>, занявшую лидирующее положение в России (в алфавитном порядке): DECARGLASS (Германия), LEXAN THERMOCLEAR (Австрия), MACROLON (Германия) и POLYGAL (Израиль). Поликарбонат LEXAN THERMOCLEAR- продукция корпорации GENERAL ELECTRIC; MACROLON - заводов BAYER, а об изделиях компании POLYGAL стоит сказать отдельно. 26 лет назад именно это израильское предприятие первым начало выпуск панелей из структурированного поликарбоната (опередив даже американцев - создателей самого материала), заложив тем самым стандарты, на которые впоследствии стали ориентироваться остальные изготовители. Помимо вышеупомянутых марок, на российском рынке в последнее время появилось немало и других поликарбонатных листов, причем порой не очень высокого качества.

Что же общего и различного в представленных материалах? Общим для них (как уже упоминалось выше) является следующее: это прозрачные, легкообрабатываемые панели, обладающие малым удельным весом, высокими теплоизоляционными свойствами и исключительной ударной стойкостью. Их основной областью применения являются арочные, горизонтальные и наклонные (реже - вертикальные) светопропускающие перекрытия в различных жилых, общественных и индустриальных зданиях и сооружениях. Поликарбонатные структурированные листы широко используются во всех развитых странах мира, в конструкциях спортивных и выставочных залов, крытых пешеходных переходов, заводских цехов и торговых комплексов. За четверть века своего развития индустри выработала ряд стандартов, в том числе и на толщину панелей: 4, 6, 8, 10, 16 и 25 мм. Выпускаются панели толщиной 32 мм, но на Российском рынке они пока редкость. Стандартизованы и горизонтальные размеры - подавляющее большинство предприятий выпускает листы шириной 2100 и длиной 6000 или 12 000 мм. Некоторые фирмы, впрочем, способны поставлять своим заказчикам листы гораздо большей длины (к примеру, фирма POLYGAL несколько лет назад осуществила поставку в Англию 36-метровых панелей). Это же касается и окраски - только у завода POLYGAL помимо общепринятых в отрасли расцветок поликарбонатных панелей (прозрачная, молочная, бронзовая) в ассортименте присутствуют синий, бирюзовый, серый и зеленый цвета.

Говоря о толщине панелей, необходимо заметить следующее - панели толщиной 4 и 6 мм не являются конструкционными материалами и не предназначены для использования в наружных конструкциях, особенно в регионах с высокими снеговыми либо ветровыми нагрузками. Основная область применения подобных панелей - рекламные щиты, световые короба, а также различного рода вывески и надписи. Для использования в архитектурных целях рекомендуются материалы от 8 до 16 мм, а там, где необходима особо высока теплоизоляция - 25 мм или толще.

Несколько отдельных слов следует сказать об ещ_ одной области применения структурированного поликарбоната - это аграрный сектор. Сочетание высокой прозрачности вкупе с достаточно высоким светорассеиванием (исключающим ожоги растений прямыми солнечными лучами), отличной теплоизоляцией и долговечностью делает поликарбонатные панели незаменимым материалом для изготовления крупных промышленных теплиц и парников. Хотя поликарбонат менее чем стекло проницаем для УФ-излучения, доля проникающего сквозь него ультрафиолета достаточна для нормального развития растений. Оптимальными для такого использования следует признать панели толщиной 8 мм вследствие удачного сочетания цены, пропускающей способности и прочностных качеств. Особо хотелось бы отметить, что ряд ведущих фирм-изготовителей предлагает панели с покрытием , которое предотвращает образование капель воды на внутренней стороне панели. А отсутствие конденсата способно заметно повысить общий уровень освещенности внутри теплицы.

Если же попытаться понять различия между поликарбонатными листами производства различных фирм, то здесь, в первую очередь, следует заметить разницу в поперечных сечениях панелей. Фирмы варьируют толщиной наружных поверхностей и продольных перегородок, а также расстоянием между ними. Для увеличения жесткости вводят в перегородки дополнительные диагональные (панели DECARGLASS) или Х-образные (панели POLYGAL TITAN) элементы, разрабатывают свои собственные системы монтажа и крепления панелей. Уникальной конструкцией обладает, например, не единожды упомянутое предприятие POLYGAL - названная TRIPLE-CLIP специальная алюминий-поликарбонатная система панелей и особых профилей позволяет с минимальными трудозатратами собрать гладкую, практически без стыков поверхность. Более того, применение подобной системы исключает для строителей и проектировщиков необходимость задумыватьс над проблемой компенсации линейного термического расширения поликарбоната - общей беды практически всех термопластиков. Особым образом сконструированные алюминиевые профили вкупе со специальной заделкой продольных краев поликарбонатных панелей исключают возможность коробления материала при нагреве и обеспечивают полную герметичность стыков. Имеются и другие различные системы для надежного монтажа поликарбонатных панелей.

Поликарбонатные панели, очевидно, не являются универсальными заменителями стекла или стеклопакетов в любых конструкциях, но, будучи грамотно примен_нными, безусловно, способны помочь архитекторам в разработке долговечных, комфортабельных, пластически разнообразных зданий и сооружений.