Vėdinamųjų fasadų sistemos – vienas iš nedaugelio naujų ir renovuojamų daugiaaukščių pastatų apšiltinimui bei apdailai tinkamų sprendimų. Šios sistemos (toliau – trumpinys „VF sistemos“) gali būti klasifikuojamos pagal laikančiųjų profiliuočių medžiagas bei konstrukcinius sprendimus: vieno arba dviejų lygių laikančiojo kreipiančiųjų profiliuočių karkasą.
Kiti klasifikavimo požymiai – fasado apdailos elementų atmaina ir jų tvirtinimo būdas su regimomis ar paslėptomis tvirtinimo detalėmis. Statybos techniniame reglamente STR 2.01.11:2012 „Išorinės vėdinamos termoizoliacinės sistemos“, Europos techniniame liudijime ETAG 034, statybos taisyklėse ST 121895674.205.20.02:2012 įvardijama ir apibūdinama daugiau kaip aštuoni VF sistemų konstrukcinių sprendimų variantai, suskirstyti į raidėmis pažymėtas grupes. Įdomu, kad Vokietijoje šiuo metu žinoma apie 35–40 VF sistemų.
Bendrieji vėdinamųjų fasadų sistemų reikalavimai
Įrengiant VF sistemas atliekama daug darbų, kurių kokybę įvertinti baigtame montuoti fasade yra labai sunku. Be to, kinta ir VF konstrukcijų reikalavimai. Tai susiję su priešgaisrinių reikalavimų griežtinimu ir su santykiniu vėjo apkrovų augimu. Šiuos veiksnius lemia didėjantis šalyje statomų pastatų aukštis. Kita vertus, projektuotojams ir statybininkams nuolat tenka spręsti VF sistemų patikimumo didinimo klausimus – nors šios konstrukcijos nėra gyvybiškai svarbios statinio funkcionavimui, bet jų vertė sudaro iki 6–12 % pastato statybos išlaidų, o projektavimo ir montavimo klaidos gali išaiškėti visiškai netikėtai reprezentatyviausioje pastato vietoje – fasado apdailoje.
VF sistemos konstrukcinę dalį sudaro inkariniai tvirtinimo varžtai, jais tvirtinami distanciniai laikikliai – gembiniai profiliuočiai (vadinamieji kronšteinai), prie jų po termoizoliacinio sluoksnio įrengimo priveržiami arba kniedijami vertikalūs ar / ir horizontalūs profiliuočiai bei apdailos sluoksnio tvirtinimo elementai – įvairios konstrukcijos kabės, spraustukai, laikikliai kabliukai ir t. t.
Projektuotojų požiūriu, VF sistemos kokybė susijusi su pagrindinėmis jos funkcijomis – užtikrinti pastovius atitvarų šiluminių savybių rodiklius ir patrauklią fasado išvaizdą. Esminius šios konstrukcijos atitvaroms keliamus reikalavimus galima formuluoti bendrojo ir specifinio pobūdžio klausimų forma.
a) Eksploataciniai: ar bus galimybė sumontuoti ir tinkamai eksploatuoti reikiamo storio termoizoliacinį sluoksnį bei užtikrinti patikimą oro cirkuliavimą prie jo išorinio paviršiaus, atsižvelgiant į objekto aplinkos sąlygas? Kaip bus keičiami pažeisti VF apdailos elementai?
b) Technologiniai: kokio dydžio sienų nelygumą ir nevertikalumą galima kompensuoti VF sistema? Kaip sparčiai ji gali būti sumontuojama? Koks taip pat montavimo darbų našumą lemiančių tvirtinimo elementų – savisriegių varžtų, kniedžių ir pan. – skaičius tenka VF sistemos 1 m2?
c) Konstrukciniai: ar pasirinktos VF sistemos konstrukciniai sprendimai ir medžiagos tenkina eksploatacinius poveikius, aplinkos sąlygas? Ar suderinti apdailos sluoksnio ir karkaso elementų deformaciniai rodikliai? Ar VF sistema dera su laikančiųjų sienų medžiagomis ir konstrukcija? Kaip hermetizuojamas langų angų perimetras?
d) Priešgaisrinės saugos: ar VF sistema, jos konstrukciniai sprendimai ir panaudotos medžiagos atitinka priešgaisrinius reikalavimus? Ar ji buvo išbandyta gaisrų poligone, kokie yra šių bandymų rezultatai?
e) Architektūriniai: ar su šia sistema galima pasirinkti ir tame pačiame objekte panaudoti skirtingos rūšies tvarias, taršai atsparias apdailos medžiagas, pavyzdžiui, vienoje fasado dalyje kompozicines plokštes, kitoje – keramines plyteles? Ar su pasirinkta VF sistema tinka išgauti pasvirą fasadinį paviršių, įkomponuoti jame įstiklinimo elementus ir pan.?
Medžiagų pasirinkimo kriterijai
Lietuvoje dominuoja tendencija rinktis pigesnius VF sistemų profiliuočius (kreipiančiąsias), dažniausiai elementarius kampuočius – prie jų patogu prisukti ar prikniedyti apdailą laikančius elementus. Tačiau šiose sistemose galima montuoti ir pusiau uždaro skerspjūvio ar su apdailos tvirtinimo fiksavimo grioveliu ir standinančiomis briaunomis, t. y. brangesnius specializuotus profiliuočius. Jungtys su jais laikomos patikimesnėmis. Tokių profiliuočių skerspjūvio forma labiau pritaikyta patikimiau pritvirtinti plokščių gnybtams, sprausteliams, apdailos plytelėms.
Panaši paprastesnių konstrukcinių sprendimų ir elementų formų pasirinkimo tendencija dominuoja renkantis ir kitas tvirtinimo detales. Pavyzdžiui, renovuojant daugiabučius namus, o ir naujų pastatų šiltinimo konstrukcijose dažniau naudojami „L“ formos distanciniai gembiniai profiliuočiai, kurie, palyginti su santykinai stabilesniais „U“ formos gembiniais profiliuočiais, gali apie 1,5 karto sumažinti šilumos nuostolius. Dominuojanti tokių detalių medžiaga – aliuminio lydiniai, nors Europos šalyse plačiau naudojami ir nerūdijančio plieno gembiniai profiliuočiai. Nerūdijančio plieno šilumos laidumas yra apie 5–6 kartus mažesnis už mūsų šalyje paplitusių aliuminio lydinių. Be to, aliuminio lydinys yra apie 2,5–3 kartus silpnesnis už nerūdijantį plieną, taigi tokio plieno gembinių profiliuočių plotas galėtų būti mažesnis. Tiesa, sąmatinę VF sistemos vertę toks pasirinkimas padidina – literatūroje teigiama, kad skirtumas dėl dalies šalčio tiltelių panaikinimo atsiranda tik tada, jei šiltinimo sluoksnio storis – ne mažesnis nei 18–20 cm.
Praktika rodo, kad statybininkai ne itin mėgsta ir nėra labai kruopštūs montuodami distancinių gembinių profiliuočių tarpines. Kartais brangesnes audiniu armuotas ir agresyviems poveikiams atsparias gumos paranito tarpines bando keisti paprastos gumos atraižomis. Palyginti plonos 3–8 mm storio tarpinės tarp distancinių gembinių profiliuočių ir sienos paviršiaus yra mažai efektyvios – jų tankis ir šilumos laidumas, palyginti su termoizoliacinėmis medžiagomis, yra didelis. Šilumos nuostolius jos sumažina vos 1–3 %, todėl praktiškai nekeičia sienoje įtvirtinto inkaro temperatūros, nepanaikina ir šalčio tiltelio, tačiau saugo gembinį profiliuotį nuo nepalankaus šarmų, įmirkusios sienos drėgmės, druskų poveikio.
Lietuvoje naudojamose VF sistemose kreipiantieji profiliuočiai dažniausiai būna iš plastiško aliuminio lydinio, o laikantieji (distanciniai) gembiniai profiliuočiai – iš standesnio aliuminio ir magnio lydinio. Mažaaukščių pastatų VF sistemose dažniausiai naudojami pigesni cinkuoto plieno profiliuočiai. Kai kuriose VF sistemose, dažniau turtingesnėse šalyse, plačiai naudojami ir nerūdijančio plieno profiliuočiai kreipiančiosios. Tokiu atveju akcentuojamas dar vienas šio plieno pranašumas – mažesnis nei aliuminio šiluminės plėtros koeficientas. Nerūdijančio plieno jis bus apie 10o×10-6 C-1, o aliuminio lydinio – 25o×10-6 C-1. Todėl reglamentuoto 3 m ilgio profiliuočiai temperatūrai pakitus nuo –15 iki +50 °C (būdinga tamsių spalvų apdailai vasario–kovo mėn.), apie 2 mm atitinkamai pailgės plieniniai ir apie 5 mm iš aliuminio. Taigi naudojant VF sistemoje nerūdijančio plieno profiliuočius, galima dvigubai sumažinti atviros siūlės storį tarp fasado apdailos elementų. O tai reiškia, kad į vėdinamąjį oro tarpsluoksnį pateks mažiau drėgmės, jis geriau funkcionuos net ir esant mažesniems oro srautų greičiams.
Vakarų šalyse nerūdijantis plienas pasirenkamas ir dėl priešgaisrinės saugos reikalavimų. Jis lydosi 1 600–1 700 °C temperatūroje, o profiliuočiams naudojami aliuminio lydiniai – apie 650–680 °C temperatūroje. VF sistemų gaisrinių bandymų ataskaitose nurodoma, kad temperatūra fasado plote prie langų apdailinių plytelių, akmens plokščių vidiniame paviršiuje gali siekti nuo 700 iki 800 °C.
Tokiu atveju laikančiosios konstrukcijos iš aliuminio tikrai deformuosis ar net išsilydys.
Straipsnio pradžioje minėtos normos leidžia visas iš įvardytų VF sistemos medžiagų – aliuminio, cinkuoto ir nerūdijančio plieno. Tačiau konkretūs reikalavimai VF sistemų profiliuočiams ir gembiniams profiliuočiams keliami Europos techniniame liudijime ETAG 034, statybos taisyklėse ST 121895674.205.20.02:2012. Jose teigiama, kad „įrengiant vėdinamąjį fasadą ypatingą dėmesį reikia atkreipti į naudojamų medžiagų suderinamumą (pvz., aliumininiai elementai neturi liestis su cinkuotaisiais elementais, vengti elektrocheminės korozijos židinių)“. Tas pat dar kartą pakartota p.
15.1.2: „visų tvirtinimo komponentų savybės turi išlikti nepakitusios visą sistemos naudojimo laiką, įvertinant normalias naudojimo sąlygas ir priežiūrą“. Jame taisyklių rengėjai reikalauja VF tvirtinimo konstrukcijų komponentų cheminio ir fizikinio stabilumo, „visų medžiagų natūralaus (?) atsparumo korozijai (…) arba jos turi būti prieš naudojant atitinkamai apsaugotos“. Be to, dar kartą nurodoma, kad „medžiagos turi būtų tarpusavyje suderinamos (negali vykti elektrocheminė korozija)“. Dar konkretesni reikalavimai keliami aliuminio metalui ir plieno dangai iš cinko: „profiliuočiai turi būti pagaminti iš karštai cinkuoto plieno, kurio markė S280GD+Z275mac arba DX51D+Z275mac EN 10346:2009 ar aukštesnė“, „aliumininio karkaso sisteminiams elementams gali būti naudojami tik ekstrudiniu būdu pagaminti profiliuočiai, aliuminio lydinys, pagamintas pagal EN AW 6060“. Tokia logika suprantama – karštasis plieninių profiliuočių ir gembinių profiliuočių cinkavimas yra patikimesnis už galvaninį. Kita vertus, reikalavimuose neatsispindi plieną pasyvinančių dangų įvairovė – profiliuočiai ar kiti tvirtinimo elementai gali būti padengti ir cinko su aliuminiu dangomis (galvaliumu). Beje, Rusijos miestuose cinkuoti profiliuočiai padengiami ir milteliniais dažais.
Aptariamose taisyklėse visiškai neminimas anoduotasis aliuminis, kurio naudojimas vidutinio agresyvumo sąlygomis taip pat prailgina VF konstrukcijos eksploatavimą.
Deja, normatyvuose pasigendama aiškesnių nuorodų dėl įvardytų alternatyvų pasirinkimo: kokius VF karkaso elementus derėtų naudoti mūsų pajūryje, koks būtų VF sistemų skirstymas, panaudos rekomendacijos pagal aplinkos agresyvumą?
VF sistemų laikančiojo karkaso montavimo klaidos
VF sistemos montavimas prasideda nuo distancinių gembinių profiliuočių montavimo, nors dar pasitaiko atvejų, kai pirmiau prie išorinės sienos pritvirtinamas šiltinimo sluoksnis. Būna, kad suklystama parenkant minėtų gembinių profiliuočių skaičių ir vėliau, jau sumontavus šiltinimo sluoksnį, jį tenka didinti ir montuoti papildomus gembinius profiliuočius (1 pav.). Kartais, ypač esant nelygiam fasadui, nederamai naudojami ir nesisteminiai gembiniai profiliuočiai – dažniausiai kampuočių nuopjovos. (2 pav.). Renkantis laikančiųjų (distancinių) gembinių profiliuočių skaičių ir išdėstymą, tenka įvertinti išorinių sienų medžiagų laikomąją gebą. Jei VF sistema tvirtinama prie akytbetonio ar kiaurymėtųjų keraminių blokelių, gembinių profiliuočių skaičių tenka didinti ir juos tvirtinti specialiais inkarais. Tačiau visų rūšių inkarai neturėtų būti tvirtinami laikančiojoje sienoje arčiau nei 8–10 cm nuo jos krašto.
Beje, pasitaiko, kad montuojant dviejų inkaravimo lygių karkasus netaisyklingai sumontuojami horizontalūs profiliuočiai – vertikali kampuočio briauna turi būti nukreipta į apačią. Užtat karkaso vertikaliosios ir horizontaliosios kreipiančiosios dažnai montuojamos supjaustytos į gerokai ilgesnes nei 3 m atkarpas, nurodytas reglamentuose (3 pav.). Prie jų nepriklijuojama specialios guminės tarpinės ar pasirenkami pigesni profiliuočiai be jos. Ši tarpinė turi būti iš šalčiui atsparios, patvarios gumos, nes atlieka svarbias funkcijas: neleidžia vėjo gūsių veikiamoms apdailos plytelėms ar plokštėms pasislinkti į kraštus, tolygiai paskirsto vėjo ir pastato deformacijų sukeltas apkrovas išorinio apdailos sluoksnio elementams, mažina vibracijos, vėjo gūsių veikiamų apdailos elementų virpesius.
Dar viena VF laikančiųjų sistemų konstravimo taisyklė – jų zonavimas, suskirstymas į atskirus, konstrukciškai nesusijusius blokus. Laikančiųjų konstrukcijų zonavimu galima ekonomiškiau pagal aukštingumą ir veikiančią vėjo apkrovą suskirstyti VF sistemos elementus į konstrukcines grupes. Žinoma, kad arti pastato kampų ir fasado bei stogo plokštumų sankirtų susidaro didelis, bet skirtingo dydžio slėgio skirtumas, o kitose fasado plokštumose jo nėra. Šį skirtumą lemia pastato aukštis, vėjo poveikio arba slėgio į gretimas (kampines) plokštumas netolygumas. Šiuos skirtumus galima išnaudoti renkantis skirtingus tos pačios VF sistemos konstrukcinius parametrus – profiliuočių išdėstymo, tvirtinimo tankį ir pan.
Teigiama, kad dėl to oro srautas vėdinamajame sluoksnyje nukreipiamas ir horizontalia kryptimi – už kampo, kur slėgis mažesnis. Tad šios pastato fasado sritys veikia kaip savotiškas siurblys, įtraukiantis į save aplinkos orą, drėgmę, kritulius. Todėl skirtingose VF vietose apdailiniai ir termoizoliaciniai sluoksniai gali įmirkti skirtingai. Kyla klausimų: ar verta riboti horizontalų oro judėjimą tarpsluoksnyje, kaip išlygintume slėgių skirtumą skirtingose oro tarpsluoksnio vietose, kokiomis konstrukcinėmis priemonėmis tai daryti? Kuo šis slėgių skirtumas bus mažesnis, kuo sparčiau jis išsilygins, tuo mažiau į vėdinamąjį tarpsluoksnį pateks drėgmės. Praktiniais oro srautų ir slėgio matavimais įrodyta, kad slėgių skirtumas VF oro tarpsluoksnyje išsilygins sparčiau, jei jame bus vertikaliomis pertvaromis, vientisais fasadinės sistemos tvirtinimo profiliuočiais atskirti, nesusisiekiantys skyriai. Kita vertus, tam padeda ir platesnės išorinės apdailos siūlės – tarpai tarp apdailos elementų: plytelių, laminato ar kt.
Žemutiniuose aukštuose, I ir II fasadų pasiekiamumo zonose, VF sistemų profiliuočių išdėstymas gali būti kitoks – neretai jie sutankinami, norint sustiprinti apdailos sluoksnius, eliminuoti ar sumažinti vandalų daromą žalą (4 pav.). Tačiau viena iš svarbesnių VF laikančiųjų konstrukcijų zonavimo priežasčių – sumažinti ir tolygiau paskirstyti fasade terminių ir kitokių deformacijų keliamus efektus bei VF sistemos elementų svorio sukeltas apkrovas (tada jos nesumuojamos apatinėje profiliuočių dalyje ir apatinių aukštų laikančiosiose pastato konstrukcijose). Žinoma, tokios apkrovos dydis priklauso ir nuo distancinio gembinio profiliuočio bei profiliuočio jungties pobūdžio. Literatūroje teigiama, kad VF sistemose, kuriose vertikalūs ar horizontalūs karkaso elementai įtvirtinti standžiai (5 pav.), pavienius gembinius profiliuočius gali veikti iki 2,5 kN apkrova ir jie dažniausiai tampriai deformuojasi, tiesa, retai kada sukeldami sistemos irimą. Dėl įvardytų priežasčių profiliuočiai su distanciniais gembiniais profiliuočiais dažniau jungiami slankiąja jungtimi (6 pav.) – normatyvuose nustatyta, kad standi jungtis vienoje profiliuočio atkarpoje tebūtų viena – jo viduryje arba viršutinėje dalyje. Standus karkaso profiliuočių tvirtinimas sudaro rūpesčių ir gaisro atveju. Dėl aukštos temperatūros standžiai įtvirtinti kreipiančiųjų profiliuočiai gerokai deformuojasi, padidėja apkrovos inkarams sienoje. Distancinių gembinių profiliuočių metale gali pasireikšti plastinės deformacijos, didelė tikimybė, kad suirs, iškris ir fasado apdailos elementai.
Kita vertus, tokiu principu suskirsčius VF plotą ir jame montuojamas laikančiąsias konstrukcijas, būtina užtikrinti adekvačią jungties tarp šių VF sistemos blokų konstrukciją. Tam kiekvienas fasado apdailos elementas (plytelė, plokštė, kasetė…) tegali būti montuojamas ant vieno bloko lygiagrečių profiliuočių – jis negali sujungti dviejų vienoje ašyje išdėstytų skirtingiems, galuose siūle atskirtiems blokams priklausančių profiliuočių.
Pasitaiko, kad montuojantieji VF sistemas su plieniniais profiliuočiais, ypač mažaaukščiuose pastatuose, tokių deformacinių siūlių atsisako arba palieka pernelyg siauras. Argumentuojama, kad plieno šiluminė plėtra yra apie du kartus mažesnė už aliuminio, todėl siūlės, profiliuočių ilgio ribojimas nebūtini. Iš tikrųjų vienu laipsniu įkaitęs plieninis profiliuotis pailgės apie 0,010–0,012 mm/m, o toks pat profiliuotis iš aliuminio – apie 0,023–0,025 mm/m. Tačiau deformacinės siūlės kompensuoja ir netolygias pastato dalių deformacijas; kartu su pusiau laisvomis profiliuočių ir distancinių gembinių profiliuočių jungtimis jos užtikrina, kad VF apdailos sluoksniui nepersiduos apkrovos ir įtempiai. Jei profiliuočiai vis dėlto patiria didelius įtempius, kyla pavojus, kad bus suardyti prie jų pritvirtinti apdailos elementai.
Jei VF sistema sumontuota tinkamai, pradinę jos karkaso ar tvirtinimo elementų laikomosios gebos netekimo (sumažėjimo) stadiją galima nustatyti pagal fasado plokštumų geometrinius pokyčius – pakinta pradiniai fasado apdailos siūlių matmenys, forma, apdailos plokštumos ima „banguoti“ ir pan. Tokius defektus lengva aptikti, todėl jie dažniausiai pašalinami ir VF sistema sustiprinama.