При установці віконних блоків в стінах цивільних будівель, повинні бути дотримані наступні основні вимоги:
- Забезпечення надійного закріплення віконного блоку в стіні. При цьому необхідно врахувати його можливі температурні деформації.
примикання віконної коробки (рами) до стіни. При цьому віконний блок
повинен бути встановлений таким чином, щоб уникнути промерзання
віконних укосів і безпосередньо профілю рами, що веде до випадання
на них конденсату в розрахунковий зимовий період.
- щільними і герметичними;
- мати низьку теплопровідність і високу довговічність;
- сприймати температурні розтягування-стиснення віконного блоку, при цьому не втрачаючи своєї герметичності;
- мати достатню стійкість до впливу парообразной і капілярної вологи.
На підставі перерахованих вимог, з урахуванням розрахунків на вітрове навантаження і архітектурних умов, розробляються робочі креслення на установку віконних блоків, що включають в себе набір характерних перетинів і детальне опрацювання вузлів примикання до зовнішніх стін.
ПВХ-системи - найбільш технологічні, але в той же час, і найбільш складні в монтажі за рахунок значних температурних деформацій.
Зупинимося детальніше на принципах підготовки та розробки проектних рішень по установці віконних конструкцій у зовнішніх стінах будинків.
Температурний режим у вузлі примикання вікна до зовнішньої стіни
Конструкція скління володіє термічним опором в 2-3 рази нижчим порівняно з глухими ділянками зовнішніх стін. У місцях пристрої світлових прорізів, таким чином, відбувається ослаблення загального термічного опору зовнішньої оболонки будівлі, що супроводжується формуванням характерних температурних полів у віконних укосів.
Мал. 1 Температурне поле в зовнішній стіні, набивки керамзитобетонних панелей:
а) на суцільному видовженому ділянці; б) в вузлі примикання вікна
Мал. 1. На суцільному видовженому ділянці конструкція зовнішньої стіни є теплофізичних однорідною. Ізотерми в ній розташовані паралельно поверхні стіни, а тепловий потік спрямований перпендикулярно ізотермам зсередини приміщення назовні. У місці установки вікна в температурному режимі конструкції починають позначатися одночасно два негативних фактори. З одного боку, різко падає безпосередньо термічний опір огородження, з іншого, - з'являються додаткові втрати тепла через укіс.
У міру наближення до вікна, паралельні ізотерми згинаються в бік зовнішньої поверхні, так що віконний укіс виявляється майже повністю в холодній зоні. Температура в місці примикання віконної коробки до стіни при цьому знаходиться значно нижче точки роси, що в свою чергу, призводить до випадання в цьому місці рясного конденсату по всій висоті вікна.
При спільному розгляді малюнків відзначимо, що установка вікна в даному випадку вже спочатку була проведена в зоні негативних температур.
На рис. 2 показано температурне поле за умови пересування вікна в сторону приміщення, і відповідно, в теплу зону стіни. Тут представлений так званий варіант зовнішнього утеплення вузла примикання. В цьому випадку укіс обігрівається теплим повітрям приміщення, а утеплювач перешкоджає витоку цього тепла назовні. Тепло отримує можливість як би «локально акумулюватися» в товщі стіни поблизу вузла примикання вікна. Верхній і нижній малюнок ілюструють вплив товщини ефективного утеплювача на температури укосу в місці установки коробки і на розі. З малюнка видно, що розвиток утепленій зони вглиб стіни перешкоджає тепловтрат через площину укосу і призводить до підвищення його температур. Найбільш сприятлива ситуація складається за умови установки вікна в тришарової панелі, тобто в тому випадку, коли навіть максимально можливе конструктивно зміщення його в бік вулиці не призводить до потрапляння коробки в зону негативних температур і до переохолодження укосу як показано на рис. 2.
Мал. 2 Температурне поле в вузлі примикання вікна до стіни з одношарових керамзитобетонних панелей з додатково утепленій чвертю.
На рис. 4 показаний варіант внутрішнього утеплення віконного укосу стіни з одношарових керамзитобетонних панелей. Такий варіант є найбільш простим і технологічним з точки зору виконання, однак не дає відчутного теплотехнічного ефекту. Вікно при цьому залишається в області негативних температур стіни, а розташований зсередини утеплювач перешкоджає обігріву укосу теплим повітрям приміщення. Крім того, в цьому випадку надходить з приміщення волога буде конденсуватися в площині дотику пористого утеплювача з більш щільним бетоном, що призведе до поступового накопичення вологи в утеплювачі і, відповідно, до втрати його теплозахисних якостей.
Правила закріплення віконних блоків в стінах
Найбільшу складність при вирішенні питань закріпленні віконного блоку представляють вікна з ПВХ. Високий коефіцієнт температурного розширення ПВХ в поєднанні з малою загальною жорсткістю рами за рахунок відсутності з'єднання внутрішніх армуючих елементів між собою по кутах, обумовлюють необхідність більш продуманого їх кріплення в порівнянні з вікнами інших систем. Для монтажу вікон використовують спеціальні монтажні пластини або дюбелі (рис. 5).
Мал. 5. Закріплення вікна з ПВХ в зовнішніх стінах різної конструкції: а) суцільна цегляна стіна; б) цегляна стіна з пористим ефективним утеплювачем: 1 -оконная рама, 2 - утеплювач в стіні, 3 - дюбель, 4 - монтажна пластина, 5 - анкер
Через кріпильні елементи вітрове навантаження, що сприймається вікном, передається на непрозорі ділянки зовнішніх стін. При цьому вибір типу кріплення визначається конструкцією сусідньої ділянки стіни.
Виходячи з закономірностей формування температурних полів, установка вікна повинна проводитися в теплій зоні зовнішнього огородження, для того, щоб уникнути промерзання віконних укосів. Залежно від розташування утеплювача в стіні або від прийнятого способу додаткового утеплення укосу, віконна коробка може безпосередньо примикати як до твердого матеріалу - цегли, бетону і т.п. так і до легкого пористій утеплювача.
Як дюбель, так і монтажна пластина забезпечують можливість вільної зрушення віконного блоку при його нагріванні-охолодженні, викликаному зміною температур зовнішнього повітря. При нагріванні віконного блоку і, відповідно, збільшення його розмірів в більшу сторону, монтажна пластина згинається, а закріплені в стіні анкери працюють на висмикування.
Дюбель працює на висмикування при охолодженні вікна, що супроводжується зменшенням його розмірів. При цьому забезпечується можливість вільної зрушення віконного блоку при його температурному розширенні уздовж своєї осі дюбеля.
Більш потужні, в порівнянні з монтажними пластинами, дюбелі добре працюють на вигин, і, відповідно, краще сприймають вітрове навантаження. Однак, при такому способі кріплення, вікно може примикати тільки до твердого матеріалу. З огляду на, що утеплювач в конструкції стіни розташований, як правило, ближче до зовнішньої поверхні, вікно, що закріплюється, за допомогою дюбелів, неминуче повинно бути зміщений всередину в бік приміщення, що призводить до додаткового затінення светопроемов. Вікна з ПВХ мають велику кількість необхідних точок кріплення, в яких встановлюються кріпильні елементи. На рис. 6 приведена схема кріплення, прийнята як загальне правило більшістю фірм-виробників профілів з кроком закріплення, рівним 700 мм.
Мал. 6. Схема закріплення вікна з ПВХ в стіні
Мал. 7 Нижній вузол примикання вікна з ПВХ до зовнішньої стіни
Слід зазначити, що при установці дюбелів в нижню горизонтальну частину вікна, виникає ймовірність попадання дощової води в стіну (через нещільність в зовнішньому контурі ущільнення і наскрізні отвори, просвердлені в коробці, під дюбель). Тому в нижній частині вікно необхідно закріплювати тільки за допомогою анкерів (рис. 7).
Принципи пристрою монтажних швів. Призначення товщини і вживані матеріали
У місці примикання вікна до непрозорих ділянок зовнішніх стін по всьому периметру утворюються монтажні шви, піддаються в процесі експлуатації силових навантажень і різноманітним впливам внутрішньої і зовнішньої середовища.
Монтажні шви сприймають зусилля розтягу-стиску, що виникають при температурному розширенні-стисканні рами. На них впливають атмосферна штага, вітер, сонячна радіація, а також перепади температур внутрішнього і зовнішнього повітря. Через монтажні шви здійснюється дифузія парообразной вологи зсередини приміщення назовні. Крім того, через нещільність в місцях примикання віконних блоків до стін в приміщення може проникати вуличний шум.
Відповідно до характеру сприймаються впливів може бути визначений комплекс вимог до монтажних швах, сформульований у вигляді наступних основних положень.
Монтажний шов в місці примикання віконної коробки до стіни повинен:
- забезпечувати вільний температурне розширення віконного блоку при
підвищенні температури зовнішнього повітря; - бути щільним, герметичним, повітронепроникним;
- володіти стійкістю до дії атмосферної вологи;
- володіти необхідними теплозахисними якостями (термічним опором), достатніми для того, щоб виключити локальне промерзання огороджувальної конструкції по монтажному шву;
- володіти достатньою довговічністю і зберігати стабільність своїх
властивостей протягом всього розрахункового періоду експлуатації вікна; - мати хорошу опірність до впливу водяної пари, що йде в
холодний період зсередини приміщення назовні.
При цьому очевидно, що навіть при дуже добре продуманому ущільненні, за рахунок істотної різниці парціальних тисків водяної пари, що міститься у внутрішньому і зовнішньому повітрі, деяка частка парообразной вологи все одно буде проникати в товщу шва. У міру наближення до зовнішньої поверхні, різниця тисків між вологою, що знаходиться в шві і зовнішньому повітрі, буде поступово вирівнюватися. Якщо зовнішній контур шва зробити таким же щільним, як і внутрішній, волога буде поступово накопичуватися в шві, що призведе до втрати його теплозахисних якостей. Тому при влаштуванні монтажних швів завжди необхідно дотримуватися принципу «зсередини щільніше, ніж зовні».
Очевидно, що складні умови роботи монтажного шва не дозволяють задовольнити весь набір пропонованих до нього вимог при використанні будь-якого одного ущільнювача матеріалу. Тому для забезпечення надійного ущільнення в місці примикання вікна до стіни необхідно застосовувати комплекс матеріалів, в сукупності утворюють певну систему.
Шов повинен включати в себе:
- Нізкотеплопроводного піддатливий матеріал з низьким модулем пружності,
легко стискається і повертається в попереднє положення з малими залишковими деформаціями. Ущільнювачі, набивки й спеціальні стрічки (так
звані попередньо стиснуті ущільнювальні стрічки - ПСУЛ), ви
конання з матеріалу з такими характеристиками і прокладаються
між стіною і вікном, не перешкоджають вільному температурного розширення віконного блоку при нагріванні, а при охолодженні беруть вихідну форму, зберігаючи, таким чином, теплозахисні властивості шва. - Утеплювач, заповнює порожнечі, але вони не попадають в зону впливу
температурних напружень розтягу-стиску. найбільш вживаним
подібним утеплювачем в даний час є саморозширюється
поліуретановий герметик. - Ущільнювальний вологонепроникний матеріал, що захищає шов від впливу водяної пари, що йде з приміщення, і від попадання атмосфер
ної вологи. В якості такого матеріалу, як правило, застосовуються резиноподібного силіконові герметики або спеціальні ущільнювальні стрічки.
Товщина шва призначається, виходячи з умови можливого подовження елементів віконного блоку при нагріванні. За даними німецьких виробників, для вікон з ПВХ температурні зміни довжини складають: 1.6 мм / м для твердого білого ПВХ і
2.4 мм / м для твердого кольорового ПВХ.
У практиці монтажу, застосовуваної російськими фірмами, можна зустріти найрізноманітніші підходи.
Найбільш широко відомої вважається система тришарової ізоляції монтажного шва, в основі якої лежить принцип постійного підтримання утеплювального шару в сухому стані.
Мал. 8 Принципова схема монтажного шва з системою 3-х шарової ізоляції:
I - зовнішній гідроізоляційний паропроницаемий шар;
II - центральний теплоізоляційний шар;
III - внутрішній пароізоляційний шар;
III * - додатковий гідроізоляційний шар (від технологічної та експлуатаційної вологи)
Передбачається, що навіть при дуже добре продуманому ущільненні, за рахунок істотної різниці парціальних тисків водяної пари, що міститься у внутрішньому і зовнішньому повітрі, деяка частка парообразной вологи все одно буде проникати в товщу шва. У міру наближення до зовнішньої поверхні, різниця тисків між вологою, що знаходиться в шві і зовнішньому повітрі, буде поступово вирівнюватися. Якщо зовнішній контур шва зробити таким же щільним, як і внутрішній, волога буде поступово накопичуватися в шві, що призведе до втрати його теплозахисних якостей. Система тришарової ізоляції дозволяє реалізувати конструктивний принцип - «зсередини щільніше, ніж зовні».
З точки зору довговічності шва цей принцип можна вважати досить ефективним, оскільки поліуретанова піна, укладена в шві, є матеріалом, що утеплює, котрі виявляють подвійну чутливість до впливу вологи. З одного боку - як безпосередньо пористий матеріал, добре абсорбує вологу, що характерно практично для всіх утеплювачів (крім екструдованого пінополістиролу (марки Styrodur і ін.), Що має дрібні замкнуті пори. З іншого боку - як матеріал, негайно вступає в хімічну реакцію при зіткненню з вологою.
За рахунок хімічної реакції з вологою, що міститься в повітрі або на оброблюваних поверхнях, відбувається затвердіння піни при виході з балона. Після затвердіння піна являє собою однорідну комірчасту пластмасу, в осередках якої знаходиться повітря.
Після руйнування осередків, піна починає інтенсивно вбирати вологу і фарбували, що супроводжується, відповідно намоканням і продуванием монтажного шва.
Оскільки в реальних експлуатаційних умовах часткове руйнування пористої структури піни практично неминуче за рахунок температурного розширення - стиснення віконного блоку, виникає об'єктивна необхідність гарного захисту піни, що міститься в монтажному шві, від впливу всіх видів вологи: атмосферної, парообразной, що йде зсередини приміщення назовні, а також від капілярної технологічної та експлуатаційної, що йде зсередини приміщення назовні, а також від капілярної технологічної та експлуатаційної вологи, що знаходиться в стіні.
Саме це принцип реалізується в системі тришарової ізоляції, показаної на рис. 8. Як внутрішня захисту піни застосовується герметизуючі стрічки на основі бутилового каучуку.
Для зовнішнього шару найчастіше використовуються стрічки мембранного типу - пропускають молекули парообразной вологи, але не пропускають атмосферну вологу.
У комплексній системі ізоляції шва зовнішня і внутрішня леніи працюють спільно і виконують функцію «силового елемента», що сприймає зусилля розтягування-стиснення.