Универсальный сухой способ утепления наружных стен для всех видов отапливаемых зданий и сооружений и конструкция для их утепления

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонтных, реконструктивных работах и при возведении новых зданий. Изобретение заключается в том, что при универсальном сухом способе утепления наружных стен отапливаемых зданий и сооружений облицовочные плитки изготавливают в заводских условиях и монтируют на стройплощадке. Плитки выполнены с армированием поперечной проволокой с образованием петель в нижнем и верхнем рядах. Механическое крепление плиток осуществляют в следующей последовательности: сначала первый ряд крепежных элементов пристреливают дюбелями к стене, затем нижний горизонтальный ряд плиток устанавливают с зазором так, чтобы свободные концы-крючки крепежных элементов входили в петли нижнего ряда плиток, а петли верхнего ряда заводят снизу в крепежные элементы, зазор между стеной и рядами облицовочных плиток заполняют любым эффективным (в том числе) местным утеплителем, предварительно проложив поверху нижнего ряда крепежных элементов полимерную сетку, на которую наносят слой цементного раствора толщиной до 2 см. Последующие ряды плиток монтируются по всей высоте зданий в "перевязку", угловые плитки устанавливают с образованием рустов, а плитки-наличники крепят нержавеющими дюбелями по месту к откосам окон и балконных дверей, работы производятся в любых погодных условиях, в том числе при низкой температуре. Способ обеспечивает повышение сопротивления теплопередачи наружных стен, позволяет произвести работы без отселения жильцов, использовать утеплитель различной толщины и вида. 2 с.и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к отрасли строительства и может быть использовано при ремонтных, реконструктивных работах, а также при возведении новых зданий повышенной теплоэкономичности.

Известна конструкция вентилируемого фасада здания, содержащая несущую или ограждающую конструкцию, к которой крепятся основание под анкерное крепление. К последнему крепится при помощи металлического каркаса слой теплоизоляции. К металлическому каркасу с зазором с теплоизоляцией крепежными элементами крепится облицовка наружных стен (Доклад "Вентилируемые конструкции наружных стен" д-ра Берлинского технического университета строительных конструкций и прочности г-на Э. Чизильского, М. Миннаука, 20 мая 1996 г.) Недостатками этой конструкции являются применение плотного плитного утеплителя, не подвергающегося деструкции в течение всего периода эксплуатации. Большая металлоемкость из-за применения металлического каркаса по всему фасаду.

Известен также способ крепления стекловолокнистого утеплителя, выполненного в виде профилированных плит, к конструкциям несущим или ограждающим с помощью крепежных элементов (пластмассовых кнопок, прикрепленных шляпками к поверхности конструкции (см. авторское свидет. СССР N 149203, кл. E 04 B 1/78, 1961 год).

Известные конструкции защиты стен зданий и сооружений являются наиболее близкими техническими решениями к изобретению, однако обладают рядом недостатков: большие материальные затраты, т.к. защитные плиты имеют большую себестоимость из-за дорогого материала, из которого они изготовлены; малое сопротивление теплопередачи наружных стен здания; требуются специальные средства большой механизации на сооружение известных конструкций; высокая материалоемкость и металлоемкость при защите и утеплении стен; низкие архитектурно-эстетические качества утепления.

Эти недостатки устранены в данном изобретении, цель которого заключается в том, чтобы повысить сопротивление теплопередаче наружных стен зданий на любую заданную величину в зависимости от вида и толщины утеплителя; осуществить производство работ по утеплению эксплуатируемых жилых зданий без отселения жильцов; все элементы конструкции утепления мелкоштучные и не требуют специальных средств большой механизации;
достичь снижения по сравнению с аналогами материалоемкости конструкций утепления;
использовать утеплители различного вида (засыпные, заливные, плитные, в виде матов), в том числе местного изготовления;
использовать различную толщину слоя утеплителя;
значительно повысить архитектурно-эстетические качества наружной отделки фасадов зданий и сооружений.

Цель достигается тем, что облицовочные плиты изготавливают в заводских условиях или на стройплощадке с нижним и верхним рядами петель, механическое крепление плиток осуществляют в следующей последовательности, сначала первый ряд крепежных элементов пристреливают нержавеющими дюбелями к стене, затем нижний горизонтальный ряд плиток устанавливают с зазором так, чтобы свободные концы-крючки крепежных элементов входили в петли нижнего ряда плиток, а петли верхнего ряда заводят снизу крепежных элементов, одновременно служащие в качестве фиксаторов и креплений нижней части второго ряда плиток, и закрепляют последние пристрелкой дюбелями к стене, затем зазор между стеной и нижними рядами плиток заполняют утеплителем, предварительно проложив по верху нижнего ряда крепежных элементов полимерную сетку, на которую наносят слой цементного раствора, толщиной до 2 см, после чего устанавливают со смещением на половину второй ряд плиток, в петли нижней части которых входят свободные концы-крючки верхних пристреленных крепежных элементов первого ряда плиток, последующие ряды плиток монтируются по всей высоте здания в "перевязку", угловые плитки устанавливают с образованием рустов, а плитки-наличники крепятся нержавеющими дюбелями по месту к откосам окон и балконных дверей.

В конструкции утепления наружных стен облицовочные плиты выполнены разного профиля толщиной до 20 мм с имитацией лицевой поверхности под кирпичную кладку, под мрамор и естественный камень и с закладной арматурой из проволоки диаметром 4 мм, проходящей поперек плиток и образующей при выходе из них верхний и нижний ряды петель, шириной 40 мм, крепежные элементы выполнены из полос металла гнутых C-, S- и П-образных профилей, а толщина δ утеплителя определяется в зависимости от теплотехнических характеристик его и стены, от климатических характеристик района по формуле:
δ_утепл.≥ λ_{утеплит.}(ΔR-K),
где
ΔR - приведенное сопротивление теплопередачи стены,
K = 0,156 - эмперический коэффициент.

Кроме того плитки изготавливают прямоугольные, угловые Г-образные, плитки-наличники для окон и балконных дверей и цокольные-уголкового профиля, причем две последние плитки дополнительно армированы металлической сеткой или дисперсной стекловолокнистой или стальной арматурой, а крепежные элементы могут быть выполнены из белого металла или слабокорродирующих и нержавеющих металлов или из черного металла с антикоррозионной обработкой. Причем наружная поверхность облицовочной плитки имеет высокие декоративные качества за счет использования при их изготовлении специальных заполнителей и добавок либо за счет рельефной обработки лицевой поверхности плитки.

На фиг. 1 изображен фрагмент укладки утеплителя на существующую стену; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вариант утепления стены цокольной плитой; на фиг. 5 - вариант утепления стены плитой-наличником; на фиг. 6 - вариант утепления стены разными плитами.

Конструкция для утепления стены здания включает облицовочные плитки 1 с имитацией лицевой поверхности под кирпичную кладку, мрамор и естественный камень, разных размеров и видов толщиной 20 мм (в том числе рядовых-плоских прямоугольных, угловых Г-образных, плит-наличников для окон и балконных дверей Г-образного профиля, цокольных плиток уголкового профиля). Облицовочные плитки прикрепляются к стене 2 при помощи крепежных деталей 3, выполненных гнутыми C-, S - и П-образных профилей из полос металла, толщиной 4 мм и шириной 15 мм. Эти крепежные детали пристреливаются нержавеющими дюбелями 4 по месту. Величины выноса полки крепежных деталей δ может быть различной и выбирается в зависимости от вида утеплителя. Крепежные детали могут быть изготовлены из черного металла со специальной антикоррозионной обработкой (покрытие спецсоставами, огрунтовка, окраска и т.п.). При обосновании они могут быть выполнены также из слабокорродирующих и нержавеющих, в том числе белых металлов. Все виды облицовочных плиток имеют закладную арматуру из проволоки диаметром 4 мм, проходящую поперек плиток и образующую при выходе из них петли 5 шириной 40 мм (для рядовых плиток - по две петли и верхнем и нижнем рядах). Количество арматурных петель зависит от вида плитки, а именно:
Рядовая облицовочная плитка - 4 арматурн. петли
Угловая - 6
Плита-наличник - 3 или 2
Цокольная - 3
Плитки-наличники и цокольные плитки имеют кроме того дополнительное армирование металлической сеткой диаметром 3 мм или дисперсное армирование стекловолкнистой или стальной арматурой (не показано). Крепежные элементы имеют свободные концы в виде крючков. Наружная поверхность облицовочных плиток имеет высокие декоративные качества. При их изготовлении используют специальные заполнители и добавки, позволяющие добиться различной фактуры, цвета, имитации естественного камня и т.д., либо рельефной обработкой с получением рельефа различных рисунков и глубины. Зазор между существующей конструкцией (стеной) и облицовочной плиткой заполняется утеплителем 6, материал и толщина которого выбирается при привязке проекта к конкретным условиям.

Работы по универсальному сухому способу утепления наружных стен отапливаемых зданий и сооружений выполняются следующим образом: первый снизу ряд крепежных элементов пристреливают дюбелями к наружной стене здания. Нижний горизонтальный ряд плиток устанавливают так, чтобы свободные концы-крючки крепежных элементов входили в петли, расположенные в нижней части плиток. В петли, имеющиеся в верхнем ряду, заводят снизу крепежные элементы, одновременно служащие в качестве фиксаторов и креплений нижней части второго ряда плиток, и закрепляют их пристрелкой к стене. Пространство, образованное между стеной и нижним рядом плиток, заполняют утеплителем, предварительно проложив полимерную сетку (не показана) по верху нижнего ряда крепежных элементов. В зависимости от вида утеплителя на полимерную сетку должен быть нанесен слой цементного раствора толщиной до 2 см. После этого на первый ряд плиток устанавливают второй так, чтобы свободные концы верхних пристреленных крепежных элементов первого ряда плиток входили в петли, расположенные в нижнем ряду плиток второго ряда. Крепление верхней части плиток второго ряда производится по аналогии с креплением верхней части первого ряда плиток. Последующие ряды плиток монтируются так же, как плитки второго ряда. Монтаж плиток осуществляется "в перевязку" так, чтобы вертикальные швы плиток нижележащего ряда приходились на середины плиток последующего ряда.

Подобные операции в той же последовательности выполняются до возведения конструкции по всей высоте здания. Угловые плитки устанавливаются так, чтобы их торцы накладывались на торцы рядовых облицовочных плиток таким образом, чтобы образовались русты, а между угловыми плитками и стеной здания принимается на 20 мм больше, чем для рядовых плиток. Крепление угловых плиток к стене аналогичен креплению рядовых плиток. Плитки-наличники устанавливаются в местах примыкания окон и балконных дверей после навески рядовых плиток и заполнения зазора утеплителем. Наличники крепятся к откосам окон и дверей при помощи специального S-образного профиля крепежных элементов, пристреливаемых дюбелями по месту. Швы в откосах окон, балконов, дверей после крепления плиток-наличников заполняются цементным раствором.

Выбор толщины слоя утеплителя зависит от теплотехнических характеристик утеплителя, от теплотехнических характеристик материала утепляемой стены, а также от климатических характеристик местности.

Ниже приведен алгоритм выбора толщины слоя утеплителя: величина градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) зависит от климатических условий местности и определяется по формуле
ГСОП = (t_в - t_от.пер.) Z_от.пер., (1)
где
t_в - расчетная температура внутреннего воздуха = 18^oC согласно СНиП при расчетной зимней температуре наружного воздуха до -30^oC;
t_от.пер. - средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ≅ 8^oC (см. СНиП 02.01.01.-82 "Cтроительная климатология". табл. 1 верх. столбец 23);
Z_от.пер. - продолжительность периода (в сутках) со средней суточной температурой воздуха ≅ 8^oC (там же, столбец 22).

Требуемое сопротивление теплопередаче стены жилого здания R^т₀^р находится в следующей зависимости от величины ГСОП:
ГСОП - R^т₀^р, м² C/Вт (нормы с 1995 года)
2000 - 1,2
4000 - 1,6
6000 - 2,0
8000 - 2,4
10000 - 2,8
12000 - 3,2
Промежуточные значения следует определять интерполяцией.

Приведенное сопротивление теплопередаче стены R^т₀^р принимается в соответствии с заданием на проектирование, но не менее значения требуемого сопротивления теплопередаче P, определяемого из условия энергосбережения и зависящей от ГСОП таким образом:
R₀≥ R^т₀^р (2)
Значения R₀ до утепления стены определяется по формуле

где
δ - толщина стены, м;
λ - коэффициент теплопроводности материала стены.

Разница нового и старого значений приведенного термического сопротивления стены составит
ΔR₀= R_0(нов)= R_0(с.тер) (4)
или

Пользуясь значениям R₀ из формулы 4, определяем необходимую толщину слоя δ утеплителя, в м:
δ_утепл.≥ λ_утепл.(ΔR-0,156) (5)
где
δ_утепл. - коэффициент теплопроводности материала утеплителя.

Разработанный способ утепления наружных стен утепления наружных стен особенно эффективно может быть применен при модернизации 5-этажной и меньшей этажности жилой застройки, осуществленной в 60-70 годах на территории Р.Ф. по типовым проектам домов и составляющей суммарно около 250 млн. кв. м. общей площади жилья, в силу крайне низких эксплуатационных, теплотехнических и архитектурно-эстетических качеств требующей первоочередных незамедлительных реконструктивных мероприятий.

Формула изобретения

1. Универсальный сухой способ утепления наружных стен для всех видов отапливаемых зданий и сооружений для всех климатических районов в процессе ремонтных или реконструктивных работ, а также при возведении новых зданий повышенной теплоэкономичности, включающий механическое крепление облицовочных плиток к существующим наружным стенам при помощи крепежных элементов, отличающийся тем, что облицовочные плитки изготавливают в заводских условиях или на стройплощадке с нижним и верхним рядами петель, механическое крепление плиток осуществляют в следующей последовательности, сначала первый ряд крепежных элементов пристреливают нержавеющими дюбелями к стене, затем нижний горизонтальный ряд плиток устанавливают с зазором так, чтобы свободные концы-крючки крепежных элементов входили в петли нижних рядов плиток, а в петли верхнего ряда заводят снизу крепежные элементы, одновременно служащие в качестве фиксаторов и креплений нижней части второго ряда плиток, и закрепляют последние пристрелкой дюбелями к стене, затем зазор между стенкой и нижними рядами плиток заполняют утеплителем, предварительно проложив по верху нижнего ряда крепежных элементов полимерную сетку, на которую наносят слой цементного раствора толщиной до 2 см, после чего устанавливают со смещением на половину второй ряд плиток, в петли нижней части которых входят свободные концы-крючки верхних пристреленных крепежных элементов первого ряда плиток, последующие ряды плиток монтируются по всей высоте здания в "перевязку", угловые плитки устанавливают с образованием рустов, а плиты-наличники крепятся нержавеющими дюбелями по месту к откосам окон и балконных дверей.

2. Конструкция утепления наружных стен для всех видов отапливаемых зданий и сооружений, содержащая облицовочные плитки, прикрепленные к стене с помощью крепежных элементов, отличающаяся тем, что облицовочные плитки выполнены разного профиля толщиной до 20 мм с имитацией лицевой поверхности под кирпичную кладку, мрамор и естественный камень и с закладной арматурой из проволоки диаметром 4 мм, проходящей поперек плиток и образующей при выходе из них верхний и нижний ряды петель шириной 40 мм, а крепежные элементы выполнены из полос металла гнутых С-, S- и П-образных профилей.

3. Конструкция по п.2, отличающаяся тем, что плитки изготавливают прямоугольные, угловые Г-образные, плитки-наличники для окон и балконных дверей и цокольные - уголкового профиля, причем две последние плитки дополнительно армированы металлической сеткой или дисперсной стекловолокнистой или стальной арматурой, а наружная поверхность облицовочной плитки имеет высокие декоративные качества за счет использования при их изготовлении специальных заполнителей и добавок либо за счет рельефной обработки лицевой поверхности плитки.

4. Конструкция по п.2 или 3, отличающаяся тем, что толщина δ утеплителя определяется в зависимости от теплотехнических характеристик его и стены и от климатических характеристик района по формуле
δ_утепл≥ λ_утепл(ΔR - K),
где λ - коэффициент теплопроводности утеплителя;
ΔR - разница нового и старого значений приведенного термического сопротивления стены;
К = 0,156 - эмпирический коэффициент.

5. Конструкция по любому из пп.2 - 4, отличающаяся тем, что крепежные элементы могут быть выполнены из белого металла или слабокорродирующих и нержавеющих металлов или из черного металла с антикоррозионной обработкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6