Светопрозрачные конструкции из алюминиевого профиля — особенности фасадного остекления алюминием

Современное высокотехнологичное градостроение невозможно представить без сооружения высотных зданий, в которых применяется фасадное остекление из алюминиевого профиля. Стекло в алюминиевой раме при возведении высоток не имеет конкурентов среди других материалов благодаря своим прочностным характеристикам, прозрачности и сопротивлению теплопередаче.

Фасадное остекление алюминием как передовая технология при строительстве в городах благодаря сочетанию эстетичности и высоких характеристик нашла широкое применение и в индивидуальном домостроении. Дома такого типа имеют не только красивый эстетичный внешний вид, но и выгодны с точки зрения экономии энергоресурсов на отопление, ведь основной элемент остекления — герметичный стеклопакет, обладает низкой теплопроводностью, которую можно изменять за счет использования различного вида профильных каркасов и стеклянных полотен.

Особенности алюминиевых фасадов

Стеклофасады включают в себя стеклянные пакеты, помещенные в алюминиевую раму, которая собирается из вертикально установленных стоек, примыкающим к горизонтальным опорам — ригелям.

Стеклянные фасады в  алюминиевом профиле отличаются между собой по следующим признакам:

1. Остекление является холодным при установке одного стеклянного полотна в неотапливаемых сооружениях, теплым с применением стеклопакетов для обогреваемых зданий, и тепло-холодным, совмещающих оба приведенных варианта.

2. По методам монтажа стеклопакетов различают следующие светопрозрачные конструкции, выполненные из алюминиевого профиля:

• с заметными снаружи профильными накладными элементами из алюминия (стоечно-ригельный метод);
• только с одним выступающим наружу видимым креплением по горизонтали или вертикали (стоечный или ригельный монтаж);
• со скрытыми профильными элементами, отвечающими за крепление стеклопакетов (структурный фасад).

3. По технологии привязки к каркасу здания различают навесной (используются в подавляющем большинстве архитектурных сооружений) и самонесущий профиль для фасадного остекления.

Нередко в индивидуальном домостроении при монтаже фасадного остекления на первых этажах зданий в нем размещают распашные (раздвижные) двери или окна для проветривания помещений, иногда используют комбинированный вариант, когда низ в алюминиевом каркасе закрывают теплыми светоблокирующими панелями, а вверху устанавливают стеклопакет.

Сфера применения

Так как стеклянные пакеты в каркасах из алюминия обладают высокой прочностью, низкой теплопроводностью и отличной светопроницаемостью, они применяются при строительстве любого вида сооружений, являясь достойной альтернативой традиционным материалам и во многих случаях превосходя их по функциональности. Фасадный алюминий со стеклянным полотном или стеклопакетом находит применение в следующих видах сооружений:

• Высотные жилые дома и здания иного назначения с этажностью более 16, небоскребы.
• Коммерческие и офисные здания, бизнес-центры.
• Торговые центры, магазины и культурно-развлекательные сооружения, кинотеатры.
• Здания крупных банков и администраций.
• Спортивные сооружения — стадионы, ледовые дворцы, легкоатлетические и теннисные манежи, велотреки, дворцы спорта.
• Школы и дошкольные учреждения.
• Здания сферы общественного питания, рестораны, бары, кафе.
• Индивидуальные коттеджи и другие сооружения в частном жилом секторе.
• Зимние сады, парники, теплицы.
• Нередко фасадное остекление применяют при сооружении внутренних перегородок в зданиях, получая отдельные офисные кабинеты, магазины и иные помещения при отсутствии перегородок на этажах.
• Фасадный алюминий, имеющий двери и окна в стеклопакетах, устанавливают в качестве входной группы при сооружении различного вида зданий в градостроительстве и индивидуальном домостроении.
• В некоторых конструкциях зданий, подземных сооружений, алюминиевые рамы используют в качестве светопропускающей кровли.

Характеристики светопрозрачных конструкций из алюминия

Профиль из алюминия, применяемый при сборке светопрозрачных ограждающих конструкций, изготавливают по нормативам, установленным ГОСТ 22233-2001, его основные положения:

1. При производстве каркасов используют разновидности профилей:

• сплошные, в их сечении нет закрытых воздушных камер;
• полые — во внутренней структуре имеются одна или более камер, закрытых со всех сторон;
• комбинированные — включают в себя полые и сплошные камеры из однотипного профильного алюминия, соединенные друг с другом через вставку с высоким сопротивлением теплопередаче.

2. Профили подразделяют по состоянию материала (алюминия), из которого он выполнен, они бывают:

• закаленные и состаренные естественным способом (индексы Т, Т4 в маркировке алюминия);
• закаленные и состаренное искусственным методом (Т64, Т6, Т1);
• искусственно состаренные и частично закаленные (Т5);
• высокопрочные закаленные и состаренные искусственным методом (Т1, T22, T25, T66).

3. Алюминиевый профиль по размерным отклонениям при изготовлении подразделяют на типы с нормальной (Н), повышенной (П) и прецизионной (ПР) точностью.

4. Виды покрытия готовых алюминиевых профилей:

• Ан — анодно-окисное;
• Жл — жидкое лакокрасочное или электрофорезное;
• П — однослойное или многослойное полимерное порошковым методом нанесения;
• К — комплексное, состоящее из двух слоев, сочетающее в себе перечисленные выше типы покрытий.

1. По сопротивлению теплопередаче алюминиевый профиль разбивают на 7 классов: первый имеет наивысший показатель от 0,5 до 0,55 м²*°С/Вт, остальные — значения ниже с шагом 0,5, последний 7 класс обладает сопротивлением менее 0,2 м²*°С/Вт.
2. Профиль, из которого собирают рамы для фасадного остекления, имеет длину от 2000 до 7000 мм.
3. Алюминиевый профиль изготавливают на основе сплавов с легирующими добавками кремния и магния, в комбинированных системах дополнительно используют полиамидные стеклонаполненные вставки.
4. В соответствии с нормами Евразийского Совета по Стандартизации, метрологии и сертификации (ЕАСС), при изготовлении элементов фасадного остекления соблюдают следующие требования:

• в обогреваемых зданиях обязательно используют теплосберегающие стеклопакеты;
• площадь створок остекления для жесткости и прочности конструктивного узла не должна быть выше 2,5 м², масса готовой конструкции профиля со стеклопакетом — не более 100 кг;
• габаритные размеры дверных проемов не более 2100х900 мм;
• створка обязана выдерживать статическую нагрузку в плоскости не менее 1200 Н, в углах не меньше 400 Н, конструкция в сборе должна выдерживать напряжение от 500 Н;
• срок службы алюминиевого профиля вместе с комплектующими деталями не должен опускаться ниже 40 лет.

На склеенные стеклопакеты общестроительного применения, используемые при изготовлении створок для наружного фасадного остекления, распространяется ГОСТ 24866-99, его основные положения:

1. Тип конструкции по количеству камер:

• с одной (СПО);
• двумя (СПД).

2. Наполнение камер:

• сухим атмосферным воздухом;
• газами (криптон Kr, аргон Ar и другие);
• фтористой серой SF₆.

3. По назначению разбивают на общие строительные или специальные с повышенными характеристиками по:

• ударной стойкости (Уд);
• шумозащите (Ш);
• морозоустойчивости (М);
• защите от солнца (С);
• энергосбережению (Э).

4. Толщина стеклянных пакетов в сборе от 14 до 60 мм, зазор между стеклянными листами 8 — 36 мм, сечение стеклянного листа от 3 до 6 мм.

5. Габаритные размерные параметры пакетов до 3200х3000 мм, соотношение сторон не более 5:1.

6. Сопротивление теплопередаче от 0,28 до 0,8 м^2*°С/Вт.

Преимущества фасадного остекления алюминиевым профилем

Алюминиевое фасадное остекление способно заменить стены любых зданий вместе с теплоизолятором, дом со стеклянным фасадом имеет следующие преимущества перед обычным типовым зданием:

• Придает внешнему виду сооружения эстетичный, презентабельный и элегантный вид, рамы делаются любой формы со стеклопакетами различного цветового оттенка.
• Стеклофасад в 2 раза прочнее ПВХ и в 7 раз крепче дерева.
• Благодаря легкому весу и функциональности является единственным вариантом устройства стен архитектурных сооружений, превышающих в высоту 16 этажей, все небоскребы делают с фасадным остеклением, им можно покрывать огромные площади лицевых сторон любых зданий.
• Алюминий, стекло и фурнитура, из которых делаются фасадные стены, относятся к экологичным материалам, не наносят ущерб здоровью человека.
• Алюминий и кварц негорючи и пожаробезопасны, при пожаре не выделяют ядовитых для организма веществ.
• Работы по устройству фасадного остекления осуществляют при любых погодных условиях, монтаж проводят круглый год.
• Благодаря использованию готовых конструкций, скорость проведения работ по монтажу стен значительно возрастает в сравнении с классическими блочными материалами.
• Срок службы стеклянных фасадов достигает 50 лет, благодаря свойству алюминия со временем увеличивать свою прочность (естественное старение), для профиля он может быть сколь угодно большим.
• Высокая светопрозрачность стекла позволяет экономить электроэнергию на освещении.

• Так как дополнительные оконные элементы можно врезать в оконные створки, вентилируемость помещений находится на высоком уровне.
• Алюминиевая светопрозрачная конструкция надежна и практична, для борьбы с линейным расширением алюминия применяются прогрессивная инженерные методы с использованием пластичных материалов и элементов, допускающих увеличение линейных и радиусных размеров основного конструкционного узла.
• Люди внутри помещений с естественным освещением чувствуют себя намного комфортнее, пространство внутри визуально выглядит более обширным.
• Теплозащитные параметры остекления характеризуют его сопротивлением теплопередаче, в отличие от теплопроводности, показатель учитывает различную толщину изделия (его получают делением размера сечения на теплопроводность). Как видно из таблицы на рис. 7, использование двухкамерного энергоэффективного стеклопакета в алюминиевом каркасе по теплопроводности (таблица на рис. 8) можно приравнять к самому теплому дому без дополнительного утепления из бруса толщиной 200 мм с сопротивлением теплопередаче 0,8 м^2*°С/Вт. Однокамерный энергоэффективный пакет удерживает тепло на уровне сруба из бревен диаметром 250 мм или кирпичной кладки в 3 кирпича толщиной 790 мм.

К основным недостаткам метода относят стоимость стеклопанелей, минимальная цена которых за 1 квадратный метр 6000 рублей.

Виды алюминиевого фасадного остекления

Разработано несколько технологий устройства стеклофасадов, придающих зданиям наиболее эстетичный вид и отличающихся методами фиксации стеклопакетов в профиле. Каждая из технологий имеет свои преимущества и недостатки, отличается стоимостью проведения работ.

Стоечно-ригельное

Как следует из названия, стоечно-ригельный конструкционный узел включает в себя несущие вертикально и горизонтально расположенные стойки (ригели), при этом опорная часть системы, испытывающая максимальную нагрузку, часто располагается внутри здания.

При остеклении конструктивный узел собирают из одинакового по поперечным размерам алюминиевого профиля, рассчитанного на установку конкретного стеклопакета, сборочный этап состоит из следующих операций:

• Соединяют вертикальные и горизонтальные стойки между собой посредством п-образных сухарей (алюминиевых соединителей), прикручиваемых к вертикальным стойкам снаружи по краям и вставляемых внутрь горизонтального профиля. После ставки в горизонтальные ригеля сухари прикручивают к ним на саморезы снаружи, получая прочную раму.
• Внутрь вертикального стоечного профиля помещают алюминиевые закладные пятки, в выступах которых просверлены специальные отверстия для крепления к потолку и полу.

• Вставляют в специальные пазы собранного каркаса герметичный резиновый уплотнитель по периметру, помещают внутрь стеклопакет, сверху фиксируют его накладными планками с уплотнителем, который прижимают к стеклу саморезами. Чтобы избежать перекоса прижимных планок, по периметру каркаса укладывают специальный пластиковый выравниватель прямоугольного сечения — спейсер, на который опирается прижимной крепеж.
• После прикручивания прижимных планок, фиксирующих стеклопакет снаружи здания, на их верх методом защелкивания одевают декоративные алюминиевые накладки подходящего цвета.

На заметку: Как видно из технологического процесса сборки стоечно-ригельного узла, замена стеклопакета возможна только с внешней стороны здания с использованием труда промышленных альпинистов — в этом заключается основное отличие фасадного от обычного остекления.

Существует два основных метода крепления остекления фасадов:

Навесной. При подобной технологии система вешается снаружи и фиксируется посредством кронштейнов к плитам перекрытия, при этом горизонтально расположенные ригели удерживают вес всего конструкционного узла, передавая его стойкам, и поэтому выполняются из профиля большого сечения.

Самонесущий. При данном методе алюминиевый каркас устанавливается на плиты перекрытия, данный метод более экономичен из-за возможности использования менее прочного профиля, нагрузка на которой значительно ниже по сравнению с навесной системой. По данной технологии обычно монтируют стеклянные фасады частных домов, где нерациональна высокая прочность конструкции и нежелательны лишние финансовые расходы.

На заметку: При остеклении значительных объемов экономически нецелесообразно заниматься сборкой каждой рамы со стеклопакетом в отдельности, на производстве заказывают готовые конструкции (фасадные кассеты) из большого количества однотипных рам, которые затем закрепляют в проемах этажей или навешивают снаружи.

Спайдерное

Спайдерное или планарное фасадное остекление заключается в сквозном креплении листового стекла к специальным крестообразным коннекторам из нержавейки, по внешнему виду напоминающих паука (от spider — паук). Для фиксации в каждом стеклянном листе по углам имеются сквозные отверстия, через которые полотно прикручивают болтами к спайдеру. В качестве несущей поверхности для прикрепления спайдеров используют вертикальные стальные ригели, колонны, торцы стен и плит перекрытия, примыкающих к фасадной стороне зданий, горизонтальные и вертикальные стеклянные полотна, жесткие тросы большого сечения, на которые снаружи подвешивают фасад.

При такой системе устройства фасада между стеклянными полотнами имеются зазоры, через которые в помещения поступает наружный воздух, поэтому данная конструкция более рассчитана на декоративную защиту сооружений от осадков, чем на защиту от холодного воздуха в зимнее время.

Иногда для утепления зданий используют стеклянные двойные фасады, в которых снаружи на спайдерном крепеже зафиксировано листовое стекло, придающее зданию высокую декоративность и респектабельный вид, а внутри помещаются рамы с теплыми стеклопакетами.

Структурное

Данный вид остекления получил название из-за того, что по внешнему виду фасад напоминает безрамную монолитную структуру из стекла без промежуточных стоек по горизонтали и вертикали, иногда с накладками, разделяющими стеклянные полотна. Между стеклянными листами для компенсации температурных расширений предусмотрены минимальные зазоры, в которые помещают пластиковые герметизирующие планки, резиновые уплотнители, шовный герметик или оставляют в нетронутом виде, при этом защиту от холодного воздуха осуществляет герметичный алюминиевый профиль.

Эффект структурного покрытия достигается наклеиванием пакета к раме из алюминия, которая прикручивается к ригелям. Часто используют особую разновидность пакетов, в которой внешний лист выступает за габариты внутреннего, что позволяет приклеивать к опорной раме два полотна одновременно, повышая тем самым прочность всей конструкции и уменьшая наружные зазоры.

Полуструктурное (комбинированное)

Для повышения надежности системы и безопасности в некоторых конструкциях предусмотрена возможность дополнительного крепления стеклопакетов на опорной раме, которая вытягивается на фасад и загибается за край стекла, при этом она заметна снаружи (готовые сборные модульные системы). Данная модификация обладает повышенной безопасностью при пожарах, во время которых нагревание стеклопакетов температурой выше 200 °С приводит к размягчению клея и отклеиванию полотен, что в конечном итоге ведет к обрушению стеклянного фасада, в то время как загнутый край профиля удерживает стеклянное полотно при расслоении пакета.

К полуструктурной системе крепления стеклопакетов относят их фиксацию стоечно-ригельным методом только по вертикали или горизонтали, при этом в перпендикулярном направлении в зазоры между стеклопакетами часто вставляют эластичные штапики из резины или полимеров, отвечающие за герметизацию.

Металлическими фиксаторами

Еще одна система крепления фасадных стекол — применение механических фиксаторов в виде поворотных скоб в форме пропеллера, размещаемых внутри стеклопакета специальной конструкции, в котором стекла выступают за габариты их внутренней рамки, формируя внутри его паз. При монтаже прижимные скобы разворачиваются, их усы размещаются в пазах стеклопакета, а стекло с помощью винта прижимают к поверхности опорной рамы. Наружные швы заполняются силиконовым уплотнителем, который обеспечивает герметичность, компенсирует деформации при термическом расширении стеклянного полотна, неточностях монтажа.

Также стекло можно крепить на металлические пластины в виде гнутых усиков, которые удерживают полотно вверху и внизу по аналогии с популярной отделкой фасада керамогранитными плитами, правда, такой вариант встречается довольно редко вследствие высокой стоимости закаленного стекла, применяемого для украшения наружных фасадов.

Фасадное остекление в алюминиевых рамах благодаря своим высоким физическим характеристикам, изысканному внешнему виду и функциональности завоевывает все большую популярность в отечественном градостроении, являясь украшением любых городов. В интернете можно выбрать из большого количества подходящее фото стеклянного фасада для своего индивидуального дома, который очень популярен в Европе и постепенно находит применение в отечественном домостроении, заменяя традиционные материалы.