Архітектура прозорої покрівлі

Багато хто з нас помітили, що в останні роки в будівельному комплексі відбулися значні зміни. І пов'язані вони, насамперед, з появою на вітчизняному ринку великої кількості нових сучасних будівельних матеріалів. Не випадково, що навіть одні з найбільш консервативних ділянок будівництва - покрівлі, отримав в останні роки цілий ряд нових покрівельних матеріалів.

Останнім часом поряд з традиційними покрівельними матеріалами при облаштуванні покрівлі все частіше використовують і світлопропускні - скло, і полімерні матеріали. Застосування цих матеріалів дозволяє говорити про нову тенденцію в сучасній архітектурі - створення стійкого зв'язку між зовнішнім простором та інтер'єром будівлі.

Вимоги до конструкцій

Основне завдання світлопропускаючих покрівельних конструкцій - забезпечення природного освітлення внутрішніх приміщень будівлі. Виходячи з цього, до них пред'являються такі вимоги:

- Забезпечення нормованих показників освітленості приміщень;

- Захист робочих зон приміщення від яскравості прямих і відбитих променів сонця;

- Забезпечення вентиляції приміщення, з можливістю димовидалення у разі пожежі;

- Розробка комплексу заходів для експлуатації світлопропускної конструкції (заміна світлопропускаючих заповнень, їх миття і т. п.);

- Вирішення питань видалення снігу і організованого водовідведення з поверхонь, що прилягають до конструктивних елементів;

- Вибір світлопроникних матеріалів (скло, склопакети, полімерні матеріали);

- Статична міцність конструкції; «гідроізоляція, пароізоляція, теплоізоляція, звукоізоляція;

- Вентиляція стиків конструкції і дренаж конденсату.

Світлопропускаючі покрівлі можуть бути виконані у вигляді окремих похилих скатів, арок, пірамід, куполів, багатокутників і т. п. При цьому в залежності від призначення внутрішніх приміщень, вони можуть бути як холодними, так і теплими.

Типи конструкцій

За конструктивною ознакою світлопропускні конструкції можна розділити на наступні типи:

- Світлопропускні конструкції на основі системних профілів;

- Конструкції із самонесучих світлопропускаючих елементів;

- Ліхтарі і мансардні вікна.

З системних профілів можна сконструювати будь-який тип даху: скатну, двосхилий, шатрову, купольну і т. д. Зазвичай у виробників профілів є готові технічні рішення для найбільш поширених типів дахів; для складних об'єктів, силами конструкторів фірм-виробників розробляються і спеціальні рішення.

Матеріалом для системних профілів служить:

- Сталь застосовується для великих прольотів;

- Алюміній-для середніх і малих прольотів;

- ПВХ - для малих прольотів.

Профілі можуть застосовуватися з будь-яким видом світлопропускаючого елемента. Фахівці відзначають, що між профілем і світлопропускаючих елементом необхідна наявність ущільнювача (в основному, з синтетичного каучуку).

Конструкції на основі самонесучих світлопропускаючих елементів виготовляються тільки з полімерних прозорих матеріалів. Виконуються у вигляді різних арок і сегментів, мають ребра жорсткості. Окремі елементи конструкції можуть відкриватися різними способами, в тому числі і автоматично.

Ліхтарі верхнього світла - це скляний просвіт на даху або засклений виступ у будинку. Вони можуть бути самих різних видів - прямокутними, трапецієподібними, пилкоподібними з вертикальним і похилим заскленням (шедові), зенітними.

Скління ліхтарів виконується як із світлопрозорих самонесучих елементів, так і на основі профільних систем із заповненням зі скла, склопакетів або полімерних матеріалів.

Крім перерахованих конструкцій, в якості джерел освітлення мансардного поверху можуть використовуватися традиційні вікна, розташовувані вертикально і, спеціально розроблені для цих цілей, так звані мансардні, які встановлюються в площині покрівлі (з нахилом скатів 15-90 °).

В одному мансардному поверсі можуть бути застосовані одночасно і мансардні і звичайні вертикальні вікна, якщо це допомагає підсилити пластику фасаду будівлі і завершити його архітектурне рішення.

Алюмінієві профілі

Розглядаючи алюміній як матеріал, що використовується в будівництві, фахівці відзначають, що в даний час алюмінієві конструкції стали найважливішим елементом архітектури і будівництва. Суцільноскляні споруди, дзеркальні фасади, скляні покрівлі та перекриття атріумів, прозорі вхідні групи офісних і торгових будинків перетворилися на невід'ємну частину сучасного міста.

Алюміній - чудовий матеріал для світлопрозорих покрівель. Він легкий, міцний і стійкий, не містить домішок важких металів і не виділяє шкідливих речовин під впливом ультрафіолетових променів. Він зберігає свої структурні властивості при перепадах температур і має високу теплопровідність. Після обробки поверхні алюмінієвих виробів, вони стають стійкими до шкідливих дій, що викликаються атмосферними опадами.

Сталеві профілі

Сталь - це сплав на основі заліза, який володіє одним з найважливіших властивостей - корозійною стійкістю. Стали також притаманні такі характеристики, як хороша вогнестійкість, в'язкість при низьких температурах, міцність при високих температурах.

Для виготовлення сталевих профілів використовується високоякісна гальванізована сталь.

ПВХ профілі

Полівінілхлорид (ПВХ) отримують з натуральної сировини, він складається на 43% з етилену (продукту нафтохімії) і на 57% - зв'язаного хлору, одержуваного з повареної солі. ПВХ - важко займистий і самогаситься матеріал, стійкий до впливу лугів, кислот і вапна, а також до атмосферних опадів.

ПВХ має низький модуль пружності, тобто деформується під впливом високих температур і зовнішніх навантажень, тому профілі з ПВХ обов'язково повинні бути посилені армуючими сталевими профілями.

Світлопропускаючі матеріали

У якості світлопрозорих матеріалів для дахів, в даний час використовуються скло або склопакети і різні полімерні матеріали. Фахівці відзначають, що в кожному конкретному випадку вибір роблять, грунтуючись на доцільності застосування того чи іншого матеріалу, з урахуванням його властивостей і технічних характеристик.

Скло і склопакети

Скло відоме людям давно. Найдавніші його зразки виявлені в Єгипті. В Індії, Кореї, Японії знайдені скляні вироби, що відносяться до 2000 року до н. е.. Однак в архітектурі цей матеріал почали активно використовувати тільки в другій половині XIX століття. Саме тоді з'явилося безліч будівель зі скляною покрівлею, що дозволяє в повній мірі використовувати природне освітлення-торговельні пасажі (московський ГУМ), вокзали (паризький вокзал Д'Орсе, перетворений в музей мистецтв), виставкові павільйони (міланська галерея Віктора Еммануїла II). Ажурні геометричним склепіння, арки й куполи стали характерним елементом архітектури зі скла і металу.

Однак скла, крім забезпечення природного освітлення, повинні ще й захищати приміщення від зовнішніх впливів - теплоізоляція взимку і влітку, звукоізоляція, захисні функції і естетичні властивості. Для забезпечення цих функцій розроблені різні типи стекол і вироби з використанням цього матеріалу - склопакети.

Склопакети складаються з двох або декількох стекол і дистанційної рамки з осушувачем. Скло розділені між собою проміжком, заповненим інертним газом (аргоном, криптоном) і герметично з'єднані по контуру. Завдяки цьому вони мають високі тепло-і звукоізоляційними властивостями. При виготовленні склопакетів використовують практично всі типи стекол. Їх вибір залежить від вимог, що пред'являються до конкретної світлопрозорої конструкції.

Сучасна скляна індустрія дозволяє вирішувати широкий спектр проблем, пов'язаних як з зовнішньою формою скління, так і з фізичними характеристиками скління дахів.

Полімерні матеріали

Одним з перших матеріалів, у пошуках альтернативи склу був акрил, іменований органічним склом. Він був винайдений німецькими вченими в 1930 році. У світі використовується кілька термінів для його позначення: поліметилметакрилат (ПММА), акрилове скло, оргскло, плексиглас. Це абсолютно безбарвний матеріал, який витримує значний механічний вага, легкий в обробці і чудово піддається гарячому формованию.

Однак властивості акрилу не в усьому можуть задовольнити проектувальників - це змусило продовжувати пошуки інших полімерних матеріалів.

ПВХ-покрівлі

Крім акрилу для пристрою світлопрозорих покрівель використовують гофровані листи з ПВХ. Найбільш відомі в Україну - марки: «ONDEX» (Франція), «SALUX» (Німеччина) і «PALRUF» (Ізраїль).

На думку фахівців, завдяки особливому запатентованому процесу виробництва, при якому аркуш розтягується в поздовжньому і поперечному напрямках, «ONDEX» відрізняється високою міцністю при ударі і деформації. У результаті «двуосном орієнтації» структура пластика набуває властивості тривало протистояти механічним навантаженням.

У цілому, гофровані листи з ПВХ мають різне призначення - світлові ліхтарі, легкі даху, захист для балконів і терас, альтанки і т. д. Вони володіють рядом важливих характеристик, серед яких особливе місце займає вологонепроникність і стійкість до високих температур.

Полікарбонатні покрівлі

Полікарбонат являє собою полімер, властивості і стабільність якого дозволяють від нести його до пластичних матеріалів інженерного класу. Його фізико-механічні якості залишаються незмінними в набагато ширшому, ніж у акрилу діапазоні температур (від -40 до +120 ° С).

У сучасному будівництві полікарбонат застосовується у двох видах - у вигляді монолітних і структурованих листів і панелей.

Монолітний полікарбонат використовується в якості покрівельного матеріалу і є ідеальним матеріалом, з якого створюють як плоскі покрівлі, так і криволінійні форми покрівельних конструкцій, які не поступаються за своєю прозорістю скла. Однак, на думку фахівців, в Україні він застосовується рідко і пов'язано це, в першу чергу, з його вартістю. Монолітний полікарбонат значно дорожче структурованих полікарбонатних виробів.

Структуровані листи і панелі (їх ще називають стільниковими або ніздрюватими) - це найбільш поширений вид полікарбонату в будівельній індустрії. Сьогодні, в основному, використовується саме в горизонтальних або арочних перекриттях. Цей матеріал важить в 6-10 разів менше звичайного силікатного скла і в 6 разів менше акрилового. Гнучкість аркушів дозволяє покривати споруди складної геометричної форми. Це різні купола з круглим, квадратним або прямокутним підставою, протяжні модульні світлові ліхтарі з необмеженою довжиною і окремі секції величезних куполів, що досягають 8-Ю м в діаметрі (легко транспортуються і стягуються).

До основних достоїнств структурованих полікарбонатних виробів належать:

- Мала питома вага (від 0,7 до 4,8 кг / м.кв), що дозволяє запроектувати легкі конструкції з великою кількістю дизайнерських можливостей і здешевити вартість покриття;

- Високі теплоізоляційні властивості (коефіцієнт приведеного опору теплопередачі складає 0,30-0, 65 м.кв С / Вт);

- Висока несуча здатність;

- Прозорість;

- Гнучкість, що дозволяє легко виготовляти арочні перекриття;

- Висока хімічна стійкість;

- Довговічність (гарантований термін служби -10-12 років);

- Низька горючість.

Крім перерахованих достоїнств, стільниковим полікарбонатні виробам притаманна висока ударна міцність. Випробування за методом Гарднера - метод визначення стійкості до ударів падаючих предметів (Gardner Falling Dart Impact Test) - показали, що стільниковий полікарбонат має високий ступінь поглинання енергії в порівнянні з іншими матеріалами. Це властивість гарантує високу стійкість до впливу граду і падаючих предметів.

Всі ці якості дозволяють успішно застосовувати полікарбонатні вироби для створення багатьох об'єктів, таких як:

- Світлові ліхтарі, світлопропускні покрівлі для промислових, спортивних та приватних будівель;

- Навіси для АЗС, автостоянок, ринків, басейнів та дитячих майданчиків;

- Теплиці і оранжереї в приватному і промисловому застосуванні;

- Козирки, веранди, альтанки, душові кабінки;

- Перегородки в офісах, підвісні стелі, декорації сцен у театрах і клубах;

- Світлові короби, стенди.

Враховуючи всі особливості і властивості полікарбонатних листів, фахівці відзначають, що полікарбонат - один з найбільш вдалих замінників скла в застосуванні до світлопрозорим покрівельним конструкціям.

На світовому ринку полікарбонатних виробів представлені різні торгові марки стільникового полікарбонату. Найбільш відомі з них Makrolon (Німеччина), Makrolux, Oaulux (Швейцарія), Barlo PC (Бельгія), Akyver (Франція), Polygal, Danpalon (Ізраїль), Lexan Thermoclear (США) та інші.

За оцінками фахівців, на українському ринку полікарбонатних листів і панелей представлені вироби MACROLUX - компанії Є. М. P. Sa і DAULUX (Швейцарія), полікарбонатні плити MAKROLON спільного підприємства фірм Bayer AG і Rohm GmbH & Co.KG компанії MAKROFORM (Німеччина), вироби-EXAN GE PLASTICS (Австрія, Англія, Голландія), AKYVER компанії KAYZERBERG (Франція), POLYGAL виробництва компанії Polygal industries Ltd (Ізраїль). Просувається на українському ринку і полікарбонатна система світлопрозорих покриттів DANPALON і система ControLite компанії DAN PAL (Ізраїль) та ін

Існує помилкова думка, що всі марки стільникового полікарбонату - один і той же пластик всього лише з різними назвами, бо постачальники сировини для виробництва полікарбонату одні й ті ж. Однак у дійсності вищезгадані матеріали відрізняються один від одного, іноді істотно.

Фахівці відзначають, що полікарбонатні вироби різних торгових марок можуть відрізнятися:

- За використанням різного екструзійного обладнання та добавок, що визначають прозорість, кольоровість листів і панелей;

- За структурою сот і геометрії виробів;

- За способом нанесення захисту від ультрафіолетового випромінювання;

Наприклад, панелі MACROLUX Longlife (Швейцарія), POLYGAL (Ізраїль) і MAKROLON компанії MAKROFORM (Німеччина), для захисту від ультрафіолетового випромінювання покриті невіддільним від них спеціальним захисним шаром. До того ж листи Makrolon на внутрішній стороні мають покриття «no drop» - запобігає утворення крапель води на внутрішній стороні панелі. Ця технологія вирішує проблему утворення крапель за рахунок особливої ​​обробки внутрішньої поверхні цих панелей. Волога в цьому випадку рівномірно розподіляється по поверхні листа тонким шаром, що не дозволяє порушити світлопропускаючих здатність полікарбонатних матеріалів.

На панелі POLYCAL може також наноситися спеціальне покриття «антифог», що запобігає утворення крапель. Панелі з цим покриттям, за оцінкою фахівців, дають хороші результати при їх використанні в теплицях, так як за рахунок запобігання утворення крапель води збільшується світлопроникність і знижується захворюваність рослин.

Має свої особливості і продукція компанії GE Plastics - мобільні полікарбонатні листи LEXAN THERMOCLEAR (Австрія), мають захист від ультра фіолетового випромінювання, з двох сторін, що продовжує термін експлуатації листа при несприятливих впливах зовнішнього середовища.

Система покриття DANPALON відрізняється від інших полікарбонатних листів тим, що в ній закладена ідея вертикальних ребер жорсткості. Запатентований метод складання та кріплення систем за допомогою вертикальних елементів екструдованих по краях панелей, забезпечує покриттю абсолютну герметичність і підвищену міцність.

Полікарбонатні вироби інших виробників також мають певні відмінні характеристики, при цьому необхідно відзначити, що кожен виробник постійно працює над вдосконаленням своєї продукції, використовуючи останні досягнення науки і техніки.

У цілому, говорячи про стільниковий полікарбонат, фахівці відзначають, що на сьогоднішній день на українському ринку представлений широкий діапазон цих виробів, як по товщині, так і за різноманітністю панелей. Наприклад, в лінійці панелей стільникового полікарбонату Polygal, присутні більше 10 спеціальних видів панелей, розроблених для різних кліматичних та експлуатаційних умов.

Таке розмаїття видів панелей дозволяє проектувальникам добитися максимальної виразності конструкції при незмінно високих її технічні характеристики.

Склад ринку

На сьогоднішній день, на думку фахівців, український ринок світлопропускаючих покрівельних конструкцій представляє собою багатопрофільний сегмент ринку будівельних матеріалів. У цьому сегменті працюють фірми, що мають у своєму асортименті різні матеріали та вироби, що застосовуються при виготовленні світлопрозорих покрівельних конструкцій і надають послуги з їх проектування та будівництва.

Найбільша кількість фірм (за різними оцінками, тільки в Києві їх близько 50) пропонують алюмінієві профілі як українських, таких як київський завод алюмінієвих будівельних конструкцій (м. Бровари), СП ЗАТ «Донецький завод алюмінієвих конструкцій», завод «Югчермет» (м. Днепропетровск) и др., так и зарубежных производителей — Schuco International (Германия), Reynaers Aluminium NV (Бельгия), Saray (Турция) и др. Стекло-алюминиевые конструкции производства Four Seasons Solar Corhoration (США) представляет на украинском рынке фирма «Болдеко Инжиниринг». Кроме алюминиевых профилей ряд фирм имеют в своем ассортименте ПВХ профили различных зарубежных производителей — REHAU, SCHUKO, THYSSEN и др.

Около 8-10 фирм в Украине занимаются реализацией стекла отечественных, российских, белорусских и крупнейших европейских производителей — британской компании Pjlkington Glass Ltd, французской St-Gobain и бельгийской Glaverbel SA

Как светопропускающий элемент в кровле, в настоящее время в Украине, все активнее используются мансардные окна — ROTO (Германия), VELUX (Дания), FAKRO (Польша) и OKWELL (Словения). Значительную долю рынка светопропускающих материалов занимают системы поликарбонатных панелей.

Вартість

Светопрозрачные материалы можно условно разделить на три ценовых диапазона. Первый диапазон — высоких цен, занимает стекольная продукция. В диапазон средних цен, специалисты относят поликарбонатные листы и панели. И диапазон низких цен составляют прозрачные ПВХ листы, стоимость которых — от $5 до $7 за 1 м.кв.

Однако, говорить только о стоимости светопропускающих материалов, рассматривая «прозрачные» кровельные конструкции будет не совсем правильно, так как в ее состав входят различные элементы. Поэтому специалисты отмечают, что необходимо говорить о стоимости всей конструкции, которая определяется в процессе проектирования.

Перспектива

Рассматривая украинский рынок светопропускающих кровельных конструкций, специалисты отмечают его динамику в вопросах появления новых материалов. Поэтому говорить о том, что рынок окончательно сформировался пока рано.

В то же время в Украине уже имеются специалисты, способные технологически правильно выполнить монтаж светопропускающих конструкций. Что касается наших сограждан, как потенциальных заказчиков, то и они значительно изменились. Период первого ознакомления с материалами заканчивается. Многие хотят получить конструкцию, изготовленную из современных и качественных материалов. А именно светопропускающие материалы позволяют решить эту задачу.

Крупные операторы светопропускающих материалов считают, что в ближайшее время спрос на эти материалы будет расти. Уже сегодня отмечается значительное увеличение поставок на украинский рынок поликарбонатных панелей и разнообразного стекла мировых лидеров стекольного производства.

Источник: Бойко Н. / Строительство и реконструкция. 2003. № 4. С. 32-33