Фасадное остекление, типы конструкций фасадного остекления, плюсы фасадных систем остекления
Фасадное остекление – это оформления фасада здания стеклом. Фасадное остекление осуществляется по средству установки светопрозрачного фасадного покрытия здания. Стеклянный фасад – это практичное решение для наружного оформления объекта. Фасадное остекление применяется в архитектуре для придания зданию модернизированного, эстетически привлекательного внешнего вида. Фасадное остекление применяется для:
- торговых комплексов;
- офисных центров;
- частных объектов;
- домов и коттеджей.
Стеклянный фасад позволяет соединить корпус здания и стекло, создавая единую поверхность. Такое решение является оригинальным для проектов, как общественного строительства, так и для реализации проектов частных домов и коттеджей. Несмотря на то, что большая часть конструкции выполняется из стекла, она отличается прочностью и надежностью.
Технология реализации остекления фасада может использовать, как обычные стеклопакеты, так и арочные и мансардные окна. Архитектурный проект остекления разрабатывается с учетом несущей способности металлического каркаса и всей конструкции в целом, это позволяет создать надежную и воздушную систему с высокими практическими свойствами. Фасадное остекление имеет оригинальный внешний вид и превращает обычное здание в ультрасовременную конструкцию.
Рис. 1. Фасадное остекление.
Назначение остекления фасадов
Основное назначение фасадного остекления – реализовать оригинальные архитектурные проекты и придать зданию стильный внешний вид. Даже многоэтажное здание с фасадным остеклением выглядит легко и воздушно, поэтому часто применяется стеклянный фасад для любых зданий в мегаполисах, чтобы оживить общую инфраструктуру.
Фасадное остекление применяется для зданий самого разного назначения. Основное назначение остекления – добавить естественного осветления в помещение, расширить его визуально и превратить обычный строительный объект в архитектурное произведение искусства.Офисная недвижимость является популярной сферой использования технологии. Фасадное остекление делает помещение более светлым и воздушным, и в тоже время сохраняет уют и комфорт внутри помещения. Кроме эстетичного внешнего вида эти конструкции обеспечивают проникновение света, позволяя сократить расходы на электроэнергию. В случае, если яркий свет солнца мешает, используется зеркальное покрытие, благодаря которому внутри будет светло, но воздействия солнца не будет.
Современные фасадные системы выполняются из прочного стекла, которое способно выдерживать большие нагрузки и устойчиво к воздействию внешней среды. Оно не подвергается повреждениям и механическим ударам, что делает конструкцию более надежной и крепкой.
Рис. 2. Назначение фасадного остекления.
Типы конструкций фасадного остекления
По типу конструкций фасадные системы могут быть разными. Стекло может быть установлено в профиль или устанавливаться без него. Безпрофильные системы используются только в качестве декоративных конструкций, поскольку им не свойственны тепло- и шумоизоляционные свойства. Профили могут изготавливаться из различных материалов, преимущественно из дерева и алюминия. Помимо материала, существует классификация по уровню теплозащиты. По этому критерию оценивают холодное и теплое остекление. Стандартная классификация учитывает следующие типы фасадного остекления:
- Классический.
- Планарный.
- Структурный.
- Полуструктурный.
- Спайдерный (точечный).
- Комбинированый.
- Витражный.
Рис. 3. Типы остекления.
Классическая система фасадного остекления
Классический тип отличается применением алюминиевого каркаса, который с внутренней стороны соединяется каркасом, и декоративной накрытием с внешней. Между каркасами находится стеклопакет. Толщина стекла может быть от 5 до 50 мм. Преимуществами классического типа является доступность монтажа и надежные теплоизоляционные свойства. Достигается тепло- и шумоизоляция благодаря герметику, который прижимается к стеклу. С виду это остекление похоже на сплошную стеклянную поверхность, разделенную узкими соединительными полосками.
Рис. 4. Классическая система фасадного остекления.
Структурная система фасадного остекления
Структурное остекление фасада — это сложный тип стеклянной облицовки, который заключается в креплении стеклопакетов к фасаду герметиком, выполняющим функцию несущего элемента конструкции. Швы и стекло имеют один цвет, поэтому остекление выглядит, как цельное полотно. Герметик для структурного типа отличается высокой прочностью и антикоррозийными свойствами. Стекло для этого типа остекления обрабатывается кромкой, чтобы снизить нагрузку на конструкцию. Система отличается теплоустойчивостью, водонепроницаемостью и звукоизоляцией.
Рис. 5. Полуструктурная система фасадного остекления.
Полуструктурная система фасадного остекления
Полуструктурная система представляет собой что-то среднее между предыдущими двумя видами остеклением фасада. Для полустртуктурной системы могут использоваться обычные стеклопакеты или зеркальные стекла. Для закрепления стекол используются тонкие профили, имитирующие структурные швы. Применяется полуструктурная система остекления для создания сплошной поверхности. Преимущество системы в установке скрытых створок, открывающихся снаружи. Окна для установки полуструктурного фасада соединяются на производстве, поэтому не нужно регулировать фурнитуру для установки.
Рис. 6. Полуструктурная система фасадного остекления.
Различные типы фасадов
Системы фасадного остекления бывают холодного и теплого типа. Холодное фасадное остекление устанавливается с одним стеклопакетом. Основное отличие данного остекления заключается в установке профилей шириной не меньше 50 мм. Профиль устанавливается на 3-4 камеры и утеплительные контуры не используются. Такая система применяется для облицовки фасада и обеспечивает защиту от осадков. Холодное остекление стоит дешевле, чем теплое.
Для установки теплого фасадного остекления применяются стеклопакеты несколькими контурами для уплотнения. Для теплого остекления применяются профили шириной от 100 мм. Оконные системы содержат 3-4 камеры. Алюминиевые профили оснащены с терморазрывом. Теплые системы устанавливаются в офисных и торговых центрах.
Также, фасадное остекление бывает рамным и безрамным.
В зависимости от вида используемого остекления, выделяют:
- систему фальш остекления;
- витражный тип;
- планарный;
- джамбо.
Рис. 7. «Теплое» фасадное остекление.
Технология монтажа фасадного остекления
Технология монтажа разных видов фасадного остекления осуществляется по-разному. Конструкция устанавливается по этапам:
- Монтируются перегородки для стекла. Оптимальная ширина для кровли и перегородок – 60 мм. Для фасадов используются двойные стеклопакеты.
- Алюминиевые профили устанавливаются в каркас. Алюминий – легкий и надежный материал, поэтому для установки большинства типов остекления используются именно алюминиевые профили.
- Начинать монтаж стекло нужно за ветром, чтобы порывы не мешали устанавливать стеклопакеты.
- На алюминиевые профили наклеиваются самоклеящиеся резиновые профили или герметик.
- Для многоэтажных конструкций можно использовать профили ПВХ, чтобы облегчить вес конструкции.
- В качестве несущей основы можно использовать деревянные балки.
Перед началом остекления составляется смета на стекло и прочие расходные материалы.
Рис. 8. Алюминиевое остекление.
Виды спайдерного фасадного остекления
Спайдерное фасадное остекление отличается от классического типа тем, что для облицовки не используются алюминиевые профили, а вся конструкция состоит из цельного полотна закаленного стекла, которое крепится к зданию крепежами из нержавейки. Такие крепежи называются spider, отсюда и название остекления. Виды и размеры спайдеров подбираются, исходя из размеров полотен стекла. Спайдерная система применяется не только для остекления стен, но можно покрыть и крышу. Для спайдерного остекления применяется свето-теплозащитное стекло, энергосберегающие и многослойные стеклопакеты. Несмотря на то, что конструкция имеет ровный зеркальный вид, она отличается высокой прочностью и надежностью. Снаружи такое остекление выглядит, как цельная стеклянная поверхность, которая не имеет видимых стыков и крепежей. Такое остекление отличается высокими шумоизоляционными и теплоизоляционными свойствами.
Различают несколько видов спайдерного остекления:
- Ригельные системы. Для установки конструкций используются соединительные элементы, а также профили разного сечения. Цена этого варианта самая низкая из всех спайдерных систем.
- Вантовые системы. Для этого типа используются ребра из стекла, на которые крепятся спайдеры. Для этого типа необходим больший расход стекла, но при этом прочность конструкции не уменьшается.
- Тросовая или стержневая система. Это самая сложная для установки система, но наиболее мобильная. Для монтажа стекла применяются стержневые и тросовые элементы. При этом нагрузка равномерно распределяется по всей конструкции.
Спайдерная система может являться декоративной отделкой или основным остеклением. Спайдерное остекления всех типов имеет ровную поверхность с минимально заметными швами.
Рис. 9. Виды спайдерного фасадного остекления.
Спайдерные конструкции фасадного остекления
Спайдерная система – современный вариант для облицовки. С ним здание выглядит легким и воздушным. Крепится этот тип остекления точечными стеклопакетами, что позволяет создать ровную и цельную поверхность, у которой не видно каркаса.
Рис. 10. Спайдерные конструкции фасадного остекления.
Преимущества спайдерных систем фасадного остекления
Этот тип остекления является очень популярным и востребованным не только, благодаря тому, что позволяет создать оригинальное здание, но и потому, что эта технология является одной из самых бюджетных и имеет множество преимуществ:
- по средству спайдерного остекления можно воплотить любые дизайнерские идеи;
- все элементы конструкции намного легче, что позволяет создать безопасную конструкцию;
- все элементы достаточно просто устанавливать и срок остекления по этой технологии меньше;
- конструкция устойчива к различным негативным факторам и выдерживает даже самые плохие погодные условия;
- для облицовки используется небольшое количество элементов несущей конструкции, поэтому нужно меньше материала, а сама конструкция будет не такой тяжелой, и фундамент дома не будет проседать;
- такая конструкция имеет большой срок службы, более 50 лет;
- остекление не требует дополнительного обслуживания;
- стекло для спайдерной системы покрывается специальным светоотражающим покрытием, поэтому солнечные лучи, при этом помещение остается отлично освещенным;
- можно легко заменить поврежденные элементы конструкции и не нужно для этого менять большой объем поверхности;
- с внешней стороны конструкция выглядит, как одно полотно, поскольку при спайдерной системе не видно швов, что придает зданию эстетически привлекательный внешний вид.
Рис. 11. Преимущества спайдерных систем фасадного остекления.
Прочность
Спайдерное остекление, несмотря на свой хрупкий внешний вид, очень надежное и способно выдержат нагрузки в несколько тонн без деформации и повреждения внешнего вида поверхности. Это обусловлено тем, что для конструкции используется сверхпрочное стекло и надежные системы крепления, которые не оказывают давление на каркас, а распределяют его по всей поверхности.
Рис. 12. Система крепления спайдерной системы.
Универсальность
Па системе спайдерного остекления можно создать дом любой формы и высоты. Для создания полотна используются небольшие стеклопакеты, которые соединяются между собой герметиком. Таким образом, можно создавать креативные здания разных архитектурных форм, без потери качества конструкции. Можно также покрывать этим видом облицовки не только стены, но и кровлю и делать межкомнатные перегородки.
Рис. 13. Универсальная сфера применения спайдерного остекления.
Простота в эксплуатации
Монтажные работы не занимают много времени, поэтому даже большой объем работ можно выполнить в кратчайшие сроки. При этом, компания, которая будет устанавливать эту систему, сможет воплотить все идеи и пожелания клиента в форме и внешнем виде здания. Также, готовая конструкция не требует обслуживания и неприхотлива в эксплуатации.
Рис. 14. Система установки спайдерного остекления.
Долговечность
Конструкция отличается долговечностью, поскольку для строительства используются прочные стеклопакеты и крепежные системы, которые не подвергаются нагрузкам и устойчивы к воздействию всей массы здания. Готовая система прослужит более полувека и при этом не потребует ремонта или замены структурных элементов.
Рис. 15. Пример спайдерной системы фасадного остекления.
Эстетичность
Готовое здание, покрытое по системе спайдерного остекления, выглядит, как настоящее произведение искусства. Выглядит такая облицовка очень по-современному, поэтому зачастую этот тип фасадного покрытия используется для офисных зданий больших компаний и торговых комплексов. Можно также использовать его для облицовки дома с панорамными окнами.
Рис. 16. Спайдерное остекление выглядит эстетически привлекательно.
Экологичность
Для остекления используются экологически чистые материалы, которые не выделяют токсинов и устойчивы к воздействию внешней среды. Готовое здание отличается безопасность не только со стороны надежности конструкции, но и с точки зрения отсутствия токсических примесей в материалах остекления. Поэтому все чаще спайдерное остекление применяется для жилых домов и коттеджей.
Рис. 17. Спайдерная система позволяет реализовать оригинальные решения для остекления.
Фасадное остекление | Группа компаний Алстек
Группа компаний Алстек > Фасадное остеклениеЧто такое фасадное остекление?
Фасадное остекление – это необходимый элемент современного здания, в последние годы современная архитектура все больше применяет для оформления фасада зданий стекло, так как это современно, долговечно в эксплуатации и безупречный внешний вид. Существует ряд систем для стеклянного фасада, позволяющий принимать смелые современные решения в архитектуре либо это многоэтажное здание: офисный либо торговый центр, иное общественное здание или частный дом, коттедж. Для фасадного остекления используются алюминиевые системы, изготовленные из современных материалов, которые имеют привлекательный внешний вид и высокие технические показатели. Фасадное остекление поможет сохранить тепло в здании, обеспечит хорошую звукоизоляцию, защитит от воздействия неблагоприятных погодных условий.
Широкое применение алюминия при остеклении фасадов зданий объясняется тем, что это легкий, прочный и практически не подверженный коррозии материал. Если речь идет о больших размерах пространств для остекления, то достоинства алюминия неоспоримы. Обладая великолепными тепло- и звукоизоляционными свойствами, что имеет значение для энергосберегающих строительных материалов с высоким уровнем защиты от дождя, ветра и шума, этот материал отличается высокой прочностью и долговечностью (по данным показателям алюминий значительно превосходит пластик или дерево), что особенно важно при фасадном остеклении. Также фасадные системы из алюминия характеризуются точностью, практичностью и надежностью сборки конструкций.
Рис. 1 Фасадное остекление в разрезе.
Кроме перечисленных достоинств, алюминий очень подходит для фасадного остекления и как наиболее безопасный материал в части пожароустойчивости. Особенно если сравнивать алюминий с пластиком или деревом. Конструкции алюминиевых фасадных систем нельзя назвать сложными, но при этом они, безусловно, являются очень технологичными. Технологические решения при разработке фасадов зданий без труда могут содержать не только обычные встроенные окна, но и мансардные, и арочные. Наши алюминиевые фасады разрабатываются при соблюдении различных требований ГОСТов и СНиПов. При их разработке производится точный расчет несущей способности алюминиевой конструкции фасада и всего сооружения в целом.
Рис.2 Фасад бизнес центра.
Остекление фасадов имеет массу преимуществ:
- Широкий выбор цветовой гаммы (по шкале RAL) полимерного покрытия, гальванического покрытия и нанесения структуры дерева
- Зеркальные и тонированные стёкла
- Плоские и объёмные формы
- Многообразие геометрических форм стоек и ригелей
- Высокая технологичность
- Любые размеры и конфигурация фасадов
- Высокая защита от промерзания
- Высокая огнестойкость
- Возможность возведения больших конструкций без дополнительного армирования
- Не подвержены коррозии, деформации и ультрафиолетового излучения
- Низкая теплопроводность элементов остекления
- Возможность применения элементов остекления с различными характеристиками
- Неограниченные архитектурные и дизайнерские решения, виртуально объединяющие внутреннее пространство с внешней средой
- Устойчивость к ветровым и термическим нагрузкам
- Повышенная износостойкость и неограниченный срок службы
- Высокая прочность при низком удельном весе
Рис. 3 Фасад коттеджа.
Благодаря своему низкому весу алюминиевое фасадное остекление позволяют минимизировать нагрузку на фундамент конструкции
Экологичны, изделия из алюминиевых сплавов не наносят вред окружающей среде и Вашему здоровью, они сохраняют свои экологически благоприятные свойства на протяжении всего срока эксплуатации
Во все алюминиевые светопрозрачные фасады могут быть установлены окна и двери. Створки в фасадных системах открываться в привычных положениях – поворотном, поворотно-откидном и фрамужном. Фрамуги с электроприводами или дистанционными открываниями очень актуальны для фасадного остекления, поскольку не всегда есть возможность спроектировать створку для проветривания на удобном для открывания расстоянии.
При проектировании фасадного остекления промышленных зданий, специалисты «АЛСТЕК» решают задачи не только эстетического характера внешнего вида здания, но и ряд чисто технических обязательных вопросов. Прежде всего – это расчет общих показателей статики конструкции, обеспечение при необходимости систем солнцезащиты; разработка решений примыкания узлов конструкции к корпусу здания; выбор стекол, а также самой конструкции стеклопакетов. Обратившись в нашу компанию, вы можете быть уверенным, что Вашы стеклянные фасады зданий будут обеспечены не только статистической прочностью, но и гидроизоляцией, звукоизоляцией, пароизоляцией, вентиляцией стыков конструкции за счет грамотного проектирования, профессионального изготовления и монтажа.
НАШИ РАБОТЫ :
Фасадное остекление для загородного дома – возможности и преимущества технологии
Фасадное остекление – стильный и оригинальный способ преображения пространства. Метод все чаще используется для оформления частной недвижимости – загородных домов и коттеджей.
Изначально способ остекления применялся исключительно для коммерческих зданий, торговых центров, офисов, организаций общественного питания и прочих объектов. В настоящее время фасадное остекление для загородного дома активно набирает популярность среди собственников недвижимости.
В нашей компании Гласстрой вы можете заказать фасадное остекление стен загородного дома и коттеджей, а также балконов и лоджий. Это отличный способ придать помещению стильный и оригинальный дизайн, создать уют и комфорт внутри. Работы по остеклению фасадов, балконов и лоджий проводятся в максимально короткие сроки. Мы беремся за выполнения проектов различной сложности. Благодаря большому опыту, использованию инновационных технологий и материалов исключительного качества, наши системы прослужат на протяжении длительного периода. В качестве подтверждения высокого качества наших услуг выступает длительная гарантия на проведенные операции.
Фасадное остекление дома – возможности и преимущества
Стекло – материал с высокими функциональными свойствами. С его помощью создаются целые фасады здания, которые отличаются легкостью, стилем и красотой. Светопрозрачный материал отлично подходит для использования в качестве конструктивного элемента дома, на его основе производят стены и крыши, используют для остекления балконов и лоджий. Стекло – идеальное решение для создания беседок, навесов и козырьков. Грамотное использование материала позволяет создать на своем участке сказочное оформление.
Фото 1. Фасадное остекление для лоджий, балконов и веранд домов.
Архитектурное исполнение загородных домов и коттеджей в первую очередь зависит от внешнего исполнения конструкции. Это интересный вариант обустройства, который все чаще используется в создании уникального дизайна.
Остекление фасадов стеклом обеспечивает эффективную защиту внутреннего пространства от пыли, влаги, осадков, создает комфортный микроклимат внутри огораживаемой зоны, а также оригинальный архитектурный шедевр.
Интерес к такому остеклению вызван следующими преимуществами:
- повышение естественной освещенности помещения обеспечивает экономию электричества, зрительно увеличивает границы помещения, позволяет создавать легкую и теплую атмосферу внутри объекта;
- современность – стекло является трендом в оформлении интерьеров и экстерьеров современной недвижимости;
- повышение обзора – фасадное остекление для дома стирает границы между внешним и внутренним пространством, открывая красивые природные виды;
- надежность – такие системы не выцветают, не ржавеют и надежно защищают от внешнего воздействия;
- легкость ухода – установив один раз такую систему, можно наслаждаться прекрасными видами и комфортной атмосферой без необходимости сложного обслуживания;
- направление дизайна – стекло является современным материалов, который используется в таких стилях, как хай-тек, минимализм и многие другие.
Стеклянные фасады – оригинальный и креативный способ преобразить объект, придать ему стиль и современность. Все чаще собственники загородной недвижимости делают выбор в пользу такого решения. Остеклить можно как одну, так и несколько стен. Также можно заказать фасадное остекление для лоджии или балкона, чтобы расширить жилое пространство. Обустроив на остекленной площади уютный уголок, можно наслаждаться прекрасными видами за стеклом в комфортной обстановке.
Методы и технологии остекления фасадов здания
Существует множество вариантов обустройства загородной недвижимости. В нашей компании можно заказать остекление фасадов различными способами. Чаще всего применяются стоечно-ригельные системы. В таких конструкциях алюминиевый профиль используется для создания надежного каркаса, в который устанавливаются стеклопакеты.
Фото 2. Современное фасадное остекление для загородного дома от пола до потолка.
Нередко для придания конструкции оригинального внешнего вида и снижения обзора внутри помещения используется тонированное стекло. Такие стекла имеют отражающее покрытие и обладают энергосберегающими свойствами.
Популярный вариант – безрамное остекление. Метод позволяет выполнять системы, которые смотрятся как единое целое. Используются скрытые крепежные элементы и специальный клей для соединения светопрозрачных полотен. На фасадное остекление домов цены во многом зависят от используемой технологии. Также на ценообразование влияет площадь и сложность конструкции системы.
Холодное остекление
Холодное остекление проводится с использованием металлических профилей, которые используются в качестве каркаса для крепления стеклопакетов. Метод рекомендуется применять для балконов и лоджий, в которых отсутствует отопление.
Холодное остекление надежно защищает помещение от пыли, ветра, влаги, осадков и атмосферного воздействия, а также повышает звукоизоляцию, придает помещению стильный и презентабельный вид.
Основной недостаток данного вида остекления – невысокая теплоизоляция. Температура внутри не сильно отличается от уличной температуры. Вариант подходит для обустройства беседок, зимних садов, веранд и прочих помещений.
Теплое остекление
Теплое остекление фасадов обеспечивает эффективное сохранение тепла внутри помещения. При создании такой конструкции используются герметичные стеклопакеты из нескольких камер. Высокий уровень теплоизоляции остекления позволяет преобразовать балкон или лоджию в полноценное жилое пространство. Даже в зимнее время внутри комфортно и уютно находиться. Используя теплое остекление, можно выгодно расширить жилое пространство и использовать его по целевому предназначению.
Остекление проводится и использованием алюминиевого профиля. Материал обладает высокой надежностью и пластичностью, поэтому можно выполнить конструкцию в различных формах и размерах. Основное преимущество теплого остекление – сохранение тепла, однако цена такого решения несколько выше, чем теплого остекления.
Остекление лоджий с крышей
Остекление фасада и крыши лоджий на последнем этаже – оригинальный архитектурный ход и сложная с технической стороны операция. Существует несколько вариантов создания светопрозрачных конструкций – каркасный и бескаркасный метод. Каждый вид характеризуется индивидуальными свойствами, особенностями и нюансами.
При обустройстве остекления без каркаса в качестве опоры применяется алюминиевый профиль. Работы проводятся сравнительно быстро и без сварочных операций. Остекление без каркаса – это холодный метод.
Теплый вариант остекления позволяет использовать балкон или лоджию в любое время года. Такое решение рекомендуется применять в том случае, если требуется расширить жилую площадь пространства. На остекленном участке можно организовать полноценную комнату, кабинет, библиотеку, место для отдыха и другие.
Остекление стен дома
Для остекления стен частного дома или коттеджа в несколько этажей могут использоваться различные технологии. Одна из них – остекление с использованием профиля с терморазрывом. Такое решение позволяет провести остекление площади различных размеров и форм. Отличительное свойство технологии – сохранение тепла внутри помещения. Готовая конструкция способна выдерживать существенную нагрузку и обеспечивает красивый вид здания снаружи.
Использование алюминиевых конструкций для остекления загородных домов и коттеджей позволяет получить прочные и надежные системы. Это сравнительно легкие изделия, которые не создают дополнительную нагрузку на несущие элементы.
Алюминиевые конструкции удобны в монтаже – отдельные элементы соединяются в единое целое по частям с помощью каркаса и фурнитуры. За счет сравнительной простоты устройства, метод позволяет проводить остекление в различных вариантах дизайна.
Фото 3. Фасадное остекление для дома в коттеджном поселке.
Окна на основе стекла и алюминия
Пластиковые окна постепенно утрачивают свою популярность. Все чаще собственники загородной недвижимости выбирают более современное решение – алюминиевые окна. Такие конструкции имеют более красивую внешность, строгость и элегантность.
Чаще всего используются теплые системы. Для обеспечения энергосбережения применяются конструкции со специальными термовставками и энергосберегающими стеклопакетами. Алюминиевый профиль способен выдерживать большие габариты и значительный вес. Это позволяет проводить остекление окон больших размеров.
Особенности фасадного остекления
Проведение фасадного остекления имеет свои технические нюансы. Работы проводятся с использованием закаленного стекла или триплекса. Два вида стекла обладают высокими показателями качества, надежности и безопасности, они способны выдерживать сложные аварийные ситуации и значительное механическое воздействие.
Если необходимо обеспечить энергосбережение, стоит использовать теплое остекление. Таким образом в помещении можно обеспечить уют, стабильный и комфортный микроклимат. Для обеспечения высоких показателей шумоизоляции применяются специальные технологии и шумопоглощающие материалы.
Эстетическая составляющая фасадного остекления
Частный дом или коттедж – это произведение искусства. Собственники недвижимости в создании объекта стремятся воплотить в реальность интересные архитектурные идеи и задумки. Стекло в качестве декоративного элемента отлично подходит для оформления экстерьера здания.
Фото 4. Фасадное остекление домов из алюминиевого профиля.
Остекление фасадов открывает широкие возможности в создании оригинального дизайна объекта. Необычные варианты оформления экстерьера всегда смотрятся выигрышно среди конструкций в традиционном исполнении.
Функциональность стеклянного заполнения в комплексе с высокой пластичность алюминиевого профиля позволяет изготавливать конструкции в различных вариантах стилистического исполнения. Профиль фасадного остекления можно покрасить в различные цвета для создания фасада в тон общего оформления здания.
По внешнему исполнению различают прозрачные, матовые, зеркальные стекла. Среди всевозможных вариантов высокой популярностью пользуются цветные стекла. Для любителей креативных решений доступны узоры и яркие витражи.
В зависимости от предпочтений заказчика, можно выполнить фасад здания в целостном исполнении или поделить его отдельными конструктивными элементами. Оставьте заявку на сайте, и мы перезвоним вам для предоставления консультации и обсуждения деталей.
Фасадное остекление зданий и виды отделки домов стеклом
В первую очередь фасадное остекление – это применение оригинальных конструкций, необходимых для выполнения сложнейших проектов. Специалисты при помощи стекла стараются создавать визуально невесомые и одновременно стильные многоэтажные здания.
Виды стекла для отделки фасада
1. Прозрачное. Наиболее распространенным является прозрачное и суперпрозрачное стекло. Иногда люди даже боятся подходить к краю плиты, так как им представляется свободное пространство на верхних этажах. Однако стекло лишь кажется обыкновенным. Оно обладает повышенными показателями механической прочности, чтобы выдержать жесткие стандарты качества. Разбить его почти невозможно, поэтому люди внутри многоэтажного здания остаются в полной безопасности.
2. Тонированное и полупрозрачное. С точки зрения дизайна проектировщиков больше интересует тонировка. Она создает непревзойденное ощущение яркого пятна, скрывающего внутреннее пространство здания. Дом представляется темным и скрытым практически сплошной стеной из стекла. Правда, полупрозрачные материалы позволяют людям внутри многоэтажки свободно осматривать окрестности. Снаружи даже их силуэты остаются скрытыми за непроницаемой стеной, что позволяет свободно работать с дизайном фасада.
Выбор стекла для отделки зависит исключительно от потребностей заказчика и сложности проекта. Технические характеристики всех видов высоки, поэтому их применение подходит для любых условий и нагрузок.
Типы фасадного остекления
На сегодняшний день существует множество конструктивных решений, используемых в фасадном остеклении. Естественно, каждый из них обладает собственными особенностями. Вкратце обсудить их нелегко, но все-таки перечислить нужно.
1. Структурное. В течение долгих десятилетий оттачивалось искусство создания уникальных каркасов для остекления. Сейчас в качестве основы применяются алюминиевые конструкции, которые за счет своей легкости и простоты монтажа, позволяют справляться со сложнейшими дизайнерскими проектами. Причем по сей день именно такой тип остается наиболее актуальным. Посредством легчайших сплавов профессионалы работают не только с фасадами, но и крышами, хотя именно для первых требования оказываются наиболее трудными.
Более подробна статья, описывающая структурное остекление:
2. Витражное. Новым течением в фасадном остеклении стало использование витражной технологии. Пожалуй, оно стало особо интересным для многоэтажных домов, так как позволило заполнить огромные свободные площади без ощутимых потерь механической прочности и надежности. Кроме того, технологии позволили добиться прекрасных проектов почти при полном отсутствии видимого каркаса. Осуществляется это за счет специальных прижимных планок, размещаемых между соседними стеклами по горизонтали и вертикали. Параллельно это повышает тепло и звукоизоляцию в таких зданиях.
Более подробна статья, описывающая витражное остекление:
3. Сплошное. По своей сути, такое остекление представляет собой сплошную стену на всем протяжении фасада. На ее поверхности полностью отсутствуют следы соединения, что позволяет создавать сказочные архитектурные проекты. Такой эффект креплением стекла к железобетонным плитам, то есть, изнутри люди видят сплошной прозрачный лист. Хотя сегодня часто для создания подобного визуального эффекта применяется технология вентилируемых фасадов. Они полностью соответствуют известным принципам, когда внутри многоэтажного здания люди даже не представляют себе ближайшее расположение стекла, однако, оно используется вместо облицовочных плит. В этом случае повышаются отдельные эксплуатационные показатели, помогая отказаться от дополнительной теплоизоляции в зданиях.
Более подробна статья, описывающая сплошное остекление:
4. Панорамное. Многоэтажные дома создают немало трудностей проектировщикам, однако, даже в них встречается панорамное остекление фасадов. Оно привычнее всех остальных, так как население сталкивается с ним даже на собственных лоджиях, когда создается специальная пластиковая рама с монтажом стеклопакета. В многоэтажном доме чаще используются алюминиевые конструкции, однако, за счет такого типа удается полностью окружить здание и даже сделать стекла подвижными.
Более подробна статья, описывающая панорамное остекление:
Тёплое фасадное остекление | Новый Дом
На сегодняшний день остекление фасадов является популярным направлением современности или так сказать, дань комфорту. Благодаря красивейшей и неповторимой облицовке внешних стен, любое строение будет выглядеть великолепным и лёгким. У сооружения, облицованного стеклом, вид приятней и красивее, чем у обыкновенной «бетонной коробки».Стеклянный фасад представляет собой довольно непростую конструкцию, но благодаря необыкновенной уникальности внешнего вида, данное сооружение стоит того, чтобы материализовать его. Стеклянная конструкция придаёт зданию некий эффект лёгкости, помогает ему выглядеть индивидуально, а дизайнеру даёт возможность в полной мере проявить свои способности, талант и креативность.
Важное качество стекла состоит в том, что оно обладает отличной способностью пропускать свет. А значит, применяя при отделке методы остекления, легко получить значительные светлые и просторные помещения.
Фасадное остекление бывает двух видов: теплым и холодным. Отличием холодного остекления от тёплого является разница в теплопередаче: у тёплых фасадных остеклений сопротивление больше, чем у холодных. И холодное остекление устанавливается в один стеклопакет. А тёплое фасадное остекление имеет несколько стеклопакетов, и здесь присутствуют два и более контура уплотнения.
Для тёплого фасадного остекления применяют широкие профили, а в алюминиевых сооружениях используют металлические профили (соответственно, из алюминия) с «термическим разрывом» – вставным механизмом, который уменьшает теплопроводность, т.е. объединяет внешнюю и наружную части профиля. Монтируются данные системы в развлекательных учреждениях, офисах, бизнес-центрах и многоэтажных зданиях.
Важнейшей функцией тёплого фасадного остекления является сохранение тепла внутри помещения. Тёплое фасадное утепление характеризуется следующими преимуществами:
- Полноценное утепление лоджии послужит вам ещё одной оборудованной комнатой или же, к примеру, небольшим, но уютным кабинетом;
- В небольшой квартире можно объединить утепленный балкон и кухню, что поможет вам целесообразно и разумно оборудовать рабочую зону;
- Теплое фасадное остекление даст вам возможность раз и навсегда избежать конденсата. Перестанут потеть стёкла, и это несмотря на то, что за окном будут низкие температуры;
- Панорамное остекление предоставит вам удивительной красоты вид, а также защитит помещение внутри от ненужных сквозняков и посторонних звуков.
Помните – главная задача тёплого остекления – это, прежде всего, сохранение тепла внутри здания. Чтобы сделать ваше жильё более комфортным, необходимо тёплое фасадное остекление. Благодаря этому повышается защита от посторонних шумов, снижаются затраты на отопление, увеличивается количество солнечного света в помещении. При монтаже применяются надёжные, устойчивые к ультрафиолетовым излучениям и механическим нагрузкам материалы, поэтому конструкция будет служить вам годами. По окончанию проводимых работ тёплое остекление лучшим образом поменяет образ помещения.
Прозрачные стеклянные фасады могут быть следующими: стоечно-ригельная система, структурная, полуструктурная, модульная – это виды рамных конструкций, а вантовая система и спайдерная – это безрамные вариации.
Самой применяемой и узнаваемой в данный момент представляется стоечно-ригельная система. Важнейшая часть данной системы – это отвесные стойки в вертикальном положении. На них укрепляются балки, которые берут на себя большую часть нагрузки, так называемые ригели. Основной каркас остекления располагается изнутри и внешне он почти невиден. Этот вид фасада эффективен, крепок, и, что немаловажно, выгоден в использовании. Достоинство системы в том, что наравне с наружной притягательностью и большой проницаемостью солнечного света, конструкция характеризуется высококачественной термической изоляцией. Профили можно соединять разными способами, и именно эти манёвры позволяют воплощать различные и неповторимые дизайнерские идеи.
Стоечно-ригельная система обладает следующей сферой применения: остекление витражей, кровли, панорам, оранжерей, садов, противопожарные стекла и прочее. Это остекление фасадов проводится как для новых, возводимых домов, так и для улучшения внешнего вида уже используемой постройки. Ведь данная система является популярнейшей и содержит много положительных моментов. В свою очередь, стоечно-ригельная система делится на два типа: закрытая и полузакрытая.
Первая – система, состоящая из основы: стоек и ригелей, и внешних профилей. Снаружи конструкции находятся особые алюминиевые крышки – предмет декора, с целью прикрытия прижимных планок, обеспечивающих крепеж стеклопакетов. Крышки различаются по цвету и виду: плоские, круглые и продолговатые. Алюминиевый каркас оборудован уплотнителями, крепко прижимающими стеклопакет и, тем самым, не пропускающие сквозняков, посторонних звуков и холодного ветра вовнутрь дома.
Вторая система – полузакрытая стоечно-ригельная, является смешанной комбинацией. Здесь фигурирует лишь один тип алюминиевых крышек. А взамен прижимных планок применяют такие штапики, которые крепко и устойчиво удерживают стекла. Достоинства этой системы в том, что обеспечивается хорошая тепло- и звукоизоляция. И сборку легко проводить изнутри.
Наравне с этой системой, пользуются и иными вышесказанными моделями остекления. Модульное фасадное остекление представляется одним из подвидов предыдущей системы, но из-за другой планировки и установки, она относится к другой группе. Состоит эта система тоже из ригелей и стоек, но отличается тем, что в классической системе не получается быстрым образом сделать проект сооружения и собрать её. Проекты витражей производятся долго, и поэтому тратится дольше времени. Структурное фасадное остекление – такое остекление, где профили не используют на наружной стене помещения. Удерживает стеклопакет специальный клей-герметик, который должен быть в тон цвета стекла. Он как раз и получается главнейшим опорным элементом системы, высокопрочным и долговечным.
Полуструктурное остекление отличается от других видов тем, что рамки будут тоньше, чем в стоечно-ригельной системе, благодаря чему создаётся вид целостного полотна. Смысл полуструктурного фасадного остекления в том, что крепления, которые держат стеклопакет, выступают от внешней стороны стеклопакета интервалом до четырёх миллиметров. Ширина уменьшается, а крепления окрашивают в чёрный тон, тем самым воспроизводя структурную систему.
Спайдерное фасадное остекление принадлежит к типу конструкции без рам. Стекла при таком остеклении закрепляются рутелями, которые крепятся на специальные крепления – спайдеры. Спайдеры (напоминающие лапки пауков) прикрепляются к основанию или прямиком к фасадам помещений. Закрепляют спайдеры на главной конструкции болтами, а иногда применяют и сварочные работы. Стекла прижимают плотно между собой и закрепляют общим спайдером, а стыки заполняют силиконом. Спайдерная система применима для оформления витражей, узоров, козырьков здания и др.
Особым вариантом спайдерного остекления будет вантовое фасадное остекление. Система креплений та же, что и в предыдущем варианте, но только с особыми поворотами. Каркасом в системе служит натяжная конструкция. Вантовые системы нелегко планировать и рассчитывать. Вся задача в том, что нужно правильно и досконально точно выполнить все расчёты, а также соорудить вантовый каркас, который может удержать стеклопакет, и давать отпор каким-либо нагрузкам.
В современном мире отделка фасада здания стеклом получила большое распространение. Процедура остекления направлена на решение двух задач одновременно: улучшение экстерьера постройки и оптимизация внутреннего пространства. Следовательно, данный тип фасадного остекления сейчас очень распространен. Он, прежде всего, универсальный, т.к. фасадное остекление возможно применить и для промышленных зданий, и для жилых домов. Данные светоотражающие конструкции из закалённого стекла и системы профилей из алюминия, долговечны и надёжны.
Естественно, каждая из вышеперечисленных систем имеет свои виды, плюсы и минусы. И выбирать конкретный тип остекления необходимо индивидуально, вместе с заказчиком. Стоимость проведения работ будет зависеть от типа конструкции, и рассчитать её можно будет лишь после обращения к специалистам компании и комплексной оценки здания.
Учтите, холодное остекление может причинять владельцам помещения малоприятные моменты. Это: отсутствие шумоизоляции, появление на стёклах конденсата, заполнение пространства влажным воздухом, и образование вредных грибков и плесени. При таких обстоятельствах правильным решением будет замена существующего холодного остекления на тёплое фасадное остекление. Двухкамерные стеклопакеты, используемые при тёплом фасадном остеклении, рассчитаны на применение в течение многих лет. Все материалы экологически чистые и безопасны для здоровья человека.
Виды фасадного остекления зданий – Bayerwald
Стеклянные фасады стали настоящим «писком» современной архитектурной моды. Благодаря подобной отделке здание кажется невероятно легким и практически невесомым. Плюс к этому, данное решение является еще и чрезвычайно практичным. Ведь описанный материал может похвастать необыкновенной светопропускной способностью. Другими словами, остекление фасадов позволит вам не только следовать трендам, но и создать максимально светлое и комфортное для жизни помещение.
Стоечно-ригельные системы
Это наиболее востребованная разновидность фасадного остекления. Конструкция в данном случае состоит из вертикальных несущих элементов и закрепленных на них ригелей. Именно на последние и приходится львиная часть нагрузки. Прелесть указанного решения заключается еще и в том, что основной каркас находится с внутренней стороны здания и малозаметен с улицы.
Среди других неоспоримых преимуществ подобного фасада можно отметить:
- высокую прочность;
- энергоэффективность;
- надежность;
- удобство в эксплуатации.
Также важно заметить, что указанная конструкция характеризуется качественной термоизоляцией. Это объясняется возможностью соединять алюминиевые профили в различных вариациях, что, в свою очередь, еще и открывает простор для творчества дизайнерам и архитекторам.
Стоечно-ригельный фасад вполне можно дополнить подвижными элементами. Таким образом, в вашем доме появятся настоящие элитные окна или двери. Причем интересно, что с внешней стороны их створки видны не будут. А значит, эстетический вид фасада не испортится.
Выделяют два подтипа стоечно-ригельной системы остекления:
- закрытая;
- полуоткрытая.
Первый вид считается классическим. В данном случае основным элементом системы является каркас, в который входят, как уже было отмечено выше, стойки и ригели. К нему крепятся внешние профили, прижимающие стеклопакет к остальной конструкции.
Также присутствует и декоративный элемент – особые алюминиевые накладки, шириной около пяти сантиметров, которые и предназначены для маскировки основных прижимных планок. Форма и цвет таких крышек могут быть различными, что позволяет придать фасаду индивидуальность. Снаружи такой фасад представляет собой цельную стеклянную поверхность, разделенную малозаметными рейками на равные прямоугольники.
Полуоткрытая стоечно-ригельная система характеризуется тем, что тут декоративные накладки расположены лишь в одном направлении – горизонтально или вертикально. Для надежной фиксации стеклопакета конструкция дополняется особые штапиками.
С внешней стороны указанная система представляет собой сплошную поверхность. Наличие планок только в одном направлении придает ей дополнительный объем. Кроме того, используя данный вид остекления, архитектор может зрительно удлинить или расширить здание, в зависимости от поставленных перед ним задач.
Крышки в данном случае также могут быть выполнены в различных цветовых решениях и иметь индивидуальную форму. В отличие от закрытых, полуоткрытые системы вполне часто монтируют изнутри дома.
Структурное остекление
Отличительной чертой данного типа является полное отсутствие металлического профиля на внешней стене строения. Основным несущим элементом в данном случае является особый клей-герметик. Снаружи такие фасады выглядят единым целым. Такой эффект достигается благодаря тому, что швы не превышают трех сантиметров, а цвет клея подбирается в соответствии с оттенком стекла.
Главная сложность, возникающая при монтаже структурного остекления, заключается в создании особого каркаса. Последний, помимо основной своей функции должен также компенсировать прогиб плит перекрытия.
Крайне важно также в данном случае правильно подобрать герметик. Он обязательно должен быть устойчив к влиянию влаги, перепадов температур, а также ультрафиолета.
Спайдерное остекление
Основным элементом в указанном случае являются особые кронштейны из высоколегированной стали. Их главная функция – соединения стеклопакетом между собой и монтаж их к общей несущей конструкции. Внешне указанный крепеж отдаленно напоминает паука. Как известно, по-английски это слово звучит, как «spider». Отсюда и название самого крепления и всей системы остекления.
Указанная конструкция не только легко монтируется, но при необходимости также просто разбирается. Такое свойство может оказаться чрезвычайно полезным особенно при повреждении одной или нескольких секций. А абсолютное отсутствие рамных элементов делает здание с таким фасадом практически воздушным.
Панорамный тип
В данном случае используется одно сплошное стекло от верха до низа. Такое решение позволяет максимально наполнить помещение светом, а также существенно расширить пространство, по крайней мере, визуально.
Конечно же, для панорамного фасада можно использовать только особые виды стекол, а именно:
- армированные;
- зеркальные;
- ламинированные;
- металлизированные.
Подобный вид остекления пользуется спросом уже довольно давно, а потому успел стать признаком успешности и достатка. Однако при создании такого фасада крайне важно точно придерживаться технологии монтажа. В противном случае целостность конструкции может оказаться под вопросом.
Фасадное остекление – цены на остекление фасадов в Москве
Мы предоставляем полный комплекс услуг по фасадному остеклению, начиная с производства высококачественных изделий и заканчивая их профессиональным монтажом, обеспечивая, таким образом, их надежность и долговечность, а также превосходные эстетические характеристики. Мы работаем, как с крупными организациями, так и с частными лицами.
К основным достоинствам фасадного остекления относят:
- Впечатляющий внешний вид, сочетание оптимальных показателей светопроницаемости всей конструкции и ее внешней привлекательности.
- Высокий уровень естественного освещения в помещениях, позволяющий сократить расходы на электроэнергию.
- Высокая надежность обеспечивается использованием только высокопрочных типов стекла и качественных профильных систем.
- Высокие теплоизоляционные и звукоизолирующие показатели, благодаря использованию энергосберегающих стекол и правильной формулы стеклопакета.
- Практичность конструкции: фасадное остекление является простым в обслуживании и ремонте. При нарушении целостности заменяются только поврежденные элементы, а не вся система.
Материалы для фасадного остекления
Более 90% площади фасадного остекления занимают стеклопакеты. Во многом от их качества зависят характеристики помещений , их шумо- и теплоизоляция. При остеклении применяются специальные высокопрочные энергоэффективные стекла.
Стеклопакеты различаются:
- Количеством камер. Наиболее бюджетными являются стеклопакеты с одной камерой, но такие изделия не могут обеспечить высоких показателей тепло- и звукоизоляции, поэтому применяются стеклопакеты с большим количеством герметичных секций, при этом учитывается общая масса конструкции.
- Показателями энергоэффективности. Применение специальных покрытий на стеклах, способных отражать тепловое излучение внутрь помещения, позволяет повысить энергоэффективность конструкции. Такое покрытие пропускает более 90% естественного освещения и отражает до 70% тепла. Данное свойство стекол актуально и зимой, и летом. В холодное время года сокращается перенос тепла с внутренней части здания на улицу. Летом поверхность препятствует нагреванию помещений прямыми солнечными лучами.
- Показателями звукоизоляции. Наиважнейшее свойство, особенно актуально в том случае, если здание располагается на оживленной улице, в непосредственной близости от строящихся объектов и железнодорожных путей. Звукоизоляция повышается благодаря использованию стекол с различной толщиной.
Фасадное остекление может быть выполнено с поляризационными и тонировочными покрытиями стеклопакетов. Такие решения актуальны, когда необходимо ограничить прозрачность конструкции. Тонировка защищает не только от посторонних взглядов, но и успешно поглощает часть светового спектра. Поляризационные покрытия обеспечивают проникновение света в помещение, но при этом делает его скрытым от наблюдателей.
Остекление от нашей компании
Мы предоставляем весь комплекс услуг по остеклению – от разработки проектного плана до вывоза мусора с площадки проведения работ. Это позволяет вам устранить необходимость в обращении в другие организации.
Мы не завышаем цены на остекление. Благодаря этому воспользоваться услугами по оптимальной стоимости могут все желающие. Расчет происходит в индивидуальном порядке и заранее. Вы можете спланировать расходы на работы по остеклению. Осуществляем оформление рассрочки услугу.
Остекление фасадов с «Компанией ДОМКОМ» – это качественное выполнение работ любой сложности в строго оговоренные сроки с гарантийными обязательствами. Установка конструкций на вашем объекте будет производиться профильными мастерами, отлично знакомыми со всевозможными проблемами, которые могут возникнуть в процессе монтажа, и готовыми к решению нестандартных задач.
Обращайтесь! Наши специалисты ответят на все вопросы. К вам быстро выедет наш замерщик. Он определит все особенности конструкции и согласует их с вами. К работам мастера приступят сразу же после оформления заявки.
Остекленные фасады | CPNI
Введение
«Навесная стена» – это термин, обычно применяемый к вертикальным внешним элементам здания, которые предназначены для защиты людей и конструкции этого здания от воздействия внешней среды.
Доступно множество опций в отношении внешнего вида и функций. Он может быть полностью стеклянным или включать другие материалы, такие как камень или алюминиевые панели. Завеса может содержать элементы, предназначенные для улучшения внешнего вида или управления эффектами окружающей среды.
Навесная стена не является конструктивным элементом, поэтому ее снятие или разрушение не приведет к непропорциональному повреждению конструкции.
Ключевые особенности
Системы стеклянных навесных стен, как правило, представляют собой сложные инженерные решения. Однако их можно разделить на три основных типа в зависимости от способа изготовления и установки:
Системы рукояти
Состоит из отдельных вертикальных и горизонтальных элементов, обычно называемых стойками и фрамугами, которые соединены друг с другом и плитами перекрытия.Элементы обычно изготавливаются из алюминиевых профилей и могут быть разных размеров, цветов и отделок.
Элементы изготавливаются на заводе, доставляются и устанавливаются на стройплощадке по частям для создания сетки. После того, как элементы установлены, остекление и другие панели устанавливаются на свои места. Обычно они фиксируются на месте с помощью прижимных пластин.
Эта система обычно используется для малоэтажных офисов или цокольных этажей в многоэтажных зданиях.
Единичные системы
Используйте те же компоненты, что и система стиков, для создания каждого блока.Эти системы собираются и застекляются на заводе, транспортируются на объект и затем устанавливаются.
Заводская подготовка означает, что детали подключения могут быть более сложными и с использованием материалов, которые необходимо применять в контролируемой среде.
Основным преимуществом является скорость установки, которая, вероятно, займет треть времени. Таким образом, этот тип системы обычно используется в многоэтажных зданиях.
Остекление на болтах
Болтовое крепление или «плоское» остекление обычно используется для частей здания, чтобы создать особый элемент. Панели остекления удерживаются на месте с помощью тщательно спроектированных болтовых соединений, способных охватить большие стекла.
Панели и фурнитура подготовлены и доставлены на площадку для монтажа. Помимо отожженного стекла, можно использовать те же типы остекления, что и в других системах навесных стен.
Системымогут поставляться в различных формах. Если поставка осуществляется по отдельности, важно, чтобы вся система была оценена и ее использование координировалось инженером с соответствующей квалификацией.
Более подробную информацию можно найти в инструкции ниже.
Сопротивление взрыву
Взрывостойкость систем навесных стен можно повысить, сосредоточив внимание на следующих элементах:
Взрывные испытания
Поскольку в настоящее время не существует национальных или международных стандартов для оценки характеристик навесных ограждений против взрывной нагрузки, CPNI разработал Стандарт испытаний на взрывостойкость навесных ограждений CPNI, который состоит из двух частей:
- Часть 1: Требования и классификация
- Часть 2: Метод испытаний
Центр CE – Библиотека Центра CE
Все курсыТемаСтатьиМультимедиаВебинарыНано кредитыСпонсорыПодкасты
, 12 мая 2021 г. , 14:00 EDT
18 мая 2021 г., 14:00 EDT
19 мая 2021 г., 14:00 EDT
20 мая 2021 г., 14:00 EDT
, 25 мая 2021 г., 14:30 EDT
, 25 мая 2021 г., 13:00 EDT
Для уборных, раздевалок и других общественных мест
25 мая 2021 г., 11:00 EDT
Использование моделирования для управления проектированием на основе данных
, 26 мая 2021 г., 14:00 EDT
, 26 мая 2021 г., 14:30 EDT
Выбор подходящего стеклянного решения для вашего школьного или высшего образования
, 26 мая 2021 г., 13:00 EDT
Обеспечьте гибкую планировку классной комнаты, которая создает здоровое учебное пространство и повышает внимание и удерживает внимание…
26 мая 2021 г., 11:00 EDT
1 июня 2021 г., 14:00 EDT
2 июня 2021 г., 14:00 EDT
3 июня 2021 г., 14:00 EDT
9 июня 2021 г. , 14:00 EDT
10 июня 2021 г., 14:00 EDT
Могут ли фасады зданий с высоким остеклением быть экологичными?
Когда я вижу полностью застекленное коммерческое или институциональное здание от пола до потолка, я вижу энергоемкий кошмар здания, которое требует много обогрева и охлаждения по периметру только для поддержания комфорта.В результате в холодный зимний день офисы, находящиеся на солнце, нуждаются в охлаждении, а в тени – в тепле. Если система управления не настроена должным образом, слишком большое количество пассажиров также будет испытывать дискомфорт. Хотя общепринято, что «зеленые» здания – это, прежде всего, здания с низким энергопотреблением, существует ошибочное мнение, почти миф, что здания с большими стеклянными пространствами почему-то являются зелеными.
Системы остекления, в том числе почти все современные высокопроизводительные, имеют очень небольшую способность контролировать тепловой поток и солнечное излучение. Старые окна также мало помогали контролировать потери тепла и солнечные лучи. Следовательно, у большинства старых зданий было ограниченное соотношение площади окна к стене. Большая часть огромного прироста производительности в технологии остекления за последние 25 лет была потрачена на увеличение площади окна, а не на улучшение характеристик.
Фотография 1: Цельностеклянная «высокопроизводительная» термически разбитая навесная стена с низкоэмиссионными стеклопакетами, заполненными аргоном, и межслойной изоляцией R-12. Элегантный внешний вид, но мрачная производительность по любым нормам.Показатель R комбинированной перемычки и остекления меньше, чем R-4, а солнечная энергия достаточно высока, чтобы потребовать кондиционирования воздуха в холодные солнечные зимние дни.
Обычные термически разрушенные коммерческие алюминиевые окна и навесные стены обычно имеют коэффициент теплопередачи около 0,5, что соответствует значению R, равному двум. Используя лучшие доступные стеклопакеты с покрытием low-e и наполненные аргоном стеклопакеты (с R-значением в центре стекла, равным четырем) в термически сломанных алюминиевых рамах, можно приблизиться к общему показателю R окна, равному трем. Если цель – здания с низким энергопотреблением, зачем покрывать большие части любого здания такой системой с низким R-значением, особенно в холодном климате? Панели Spandrel в этом плане не намного лучше. Несмотря на то, что металлические задние панели и алюминиевый каркас часто содержат три или более дюймов изоляции (обеспечивая номинальный R-12), они замыкают изоляцию накоротко, так что их общее значение R обычно ближе всего к четырем или пяти. Большинство так называемых «высокопроизводительных» навесных стен, состоящих из видеостекла и перемычек, имеют общие значения R менее 4.Трудно понять, как такой выбор внешней стены может считаться «зеленой» системой, когда простая недорогая стена с одним дюймом сплошной жесткой изоляции обеспечит значительно лучший контроль теплового потока!
Но тепловые характеристики – это только часть истории. Остекление пропускает свет. В конце концов, это основная причина, по которой мы используем остекление. Возникающее в результате солнечное тепло является причиной того, что во многих зданиях требуется кондиционирование воздуха. Размер установки кондиционирования воздуха в здании почти всегда определяется площадью остекления: чем больше остекление, тем больше чиллеров, воздуховодов, змеевиков и вентиляторов.В прошлом термически массивные офисы, школы и магазины с ограниченным остеклением не переносили механическое кондиционирование воздуха или почти не допускали его. Это свидетельство чудес современного остекления (в котором используются покрытия с низким энергопотреблением и низким коэффициентом излучения, позволяющие избирательно пропускать больше видимого света, чем инфракрасное тепловое излучение), что многие здания могут иметь такие большие окна и оставаться комфортными летом. Тем не менее, даже очень хорошее коммерческое прозрачное остекление все же пропускает около одной трети солнечного тепла.
Это правда, что дневной свет может компенсировать потребность в электрическом освещении и обеспечить психологически здоровую связь с окружающей средой, но для этого не нужно стекло от пола до потолка. В большинстве жилых помещений и типов зданий установка смотрового стекла на уровне пола не приносит пользы (если люди не проводят большую часть своего времени, лежа на полу рядом с окном), но это приводит к значительным потерям энергии. Хороший дизайн дневного света может использовать все преимущества остекления с использованием смотрового стекла, покрывающего менее половины помещения.Многочисленные исследования показали, что при соотношении окна к стене более 60 процентов дневное освещение или энергетические преимущества отсутствуют, и в большинстве случаев оптимальной является площадь от 25 до 40 процентов (то есть минимальное потребление энергии). Даже при этих соотношениях окна в энергосберегающем здании должны, как правило, иметь высокие характеристики (с тройным остеклением в холодном климате), с большими тепловыми разделениями (более 1 / 2 дюймов толщиной) и некоторой формой внешнего затемнения (предпочтительно
Фотография 2: Почти весь фасад этой башни кондоминиума покрыт навесной стеной с низким коэффициентом теплопередачи и высоким коэффициентом солнечного излучения.При таком подходе практически невозможно создать комфортабельное здание с низким энергопотреблением.
Как выбрать остекление для экологичных коммерческих зданий с низким энергопотреблением? На самом базовом уровне есть три критических показателя эффективности, которые должны быть выбраны при проектировании и указаны в контрактных документах: значение U (1 / R-значение), коэффициент солнечного тепла (SHGC) и коэффициент пропускания видимого света. (VT).
Значение U является обратной величиной R-значения. U-значение 0.33 – это, например, значение R, равное 3 (за исключением того, что в случае систем остекления значение U включает эффект поверхностных пленок, в отличие от стен). Когда климат становится холодным или очень жарким, низкое значение U становится важным для экономии энергии и комфорта. В зданиях с окнами и / или навесными стенами с низким коэффициентом теплопередачи можно обойтись без специального и дорогостоящего обогрева по периметру даже в очень холодном климате.
Коэффициент увеличения солнечного тепла (SHGC) – это доля солнечного излучения, которая попадает на остекление, проходит через остекление и становится теплом внутри комнаты.Например, если SHGC единицы остекления составляет 0,50, а солнце светит на окно с интенсивностью 250 БТЕ / час / фут 2 , 125 БТЕ / час / фут 2 войдет в здание как тепло . Чем ниже SHGC, тем выше его способность к затемнению. Хотя специально спроектированные дома в холодном климате часто могут получать выгоду от солнечного тепла в холодную погоду (например, пассивное солнечное отопление), современные офисы и сборочные помещения должны иметь достаточную изоляцию и воздухонепроницаемость, чтобы внутреннее тепло, генерируемое людьми и деятельностью, обеспечивало большую часть тепла. тепло даже в холодную погоду.Яркие солнечные дни часто вызывают перегрев застекленных помещений, выходящих на южную сторону, в холодные (например, -10 ° F) дни, тогда как ночью без людей, когда необходимо отопление, низкие значения R приводят к потребности в отоплении. Функциональное внешнее затемнение избавляет от необходимости выбирать низкое окно SHGC и обеспечивает гораздо больший контроль, но требует значительных усилий при проектировании, изменяет внешний вид и может быть дорогостоящим. Увеличение площади непрозрачной перемычки, тем самым уменьшая зону обзора, также, конечно же, снижает общее проникновение солнечной энергии в здание.
Фотография 3: Окна жилых домов обычно снабжены наклейкой, на которой указаны проверенные и полезные значения производительности: коэффициент теплопередачи, коэффициент солнечной теплопередачи и коэффициент пропускания видимого света. Специалисты по проектированию коммерческих окон должны определять эти показатели производительности в своей строительной документации.
Третья мера, коэффициент пропускания видимого света (VT), сообщает процент видимого света, проходящего через остекление. Типичное прозрачное окно с двойным остеклением будет иметь VT 0.60, что означает, что он пропускает 60% видимого света. Когда в помещении желателен дневной свет, например, в выставочных залах, логичным выбором будет остекление с высоким VT. В офисах и классах, где ослепление является реальной проблемой, средний диапазон VT может быть указан для больших площадей остекления или высокий VT для небольших площадей остекления. Остекление с низким VT, такое как бронзовые, серые или окна с отражающей пленкой, часто использовалось в офисных зданиях в прошлом, поскольку они также снижали приток солнечного тепла. Современные спектрально-селективные (SS) окна допускают как высокую VT, так и низкую SHGC (и всегда имеют более низкое значение U, чем стекло без покрытия).Эти SS окна уменьшают возможность значительного дневного света и психологической пользы, избегая перегрева в солнечные дни.
В конце концов, остекление – это классическая проблема дизайна, которая требует от человека баланса между стремлением к тепловому комфорту, энергоэффективности и качеству света (все это требует небольших оконных площадей) с одинаково важными желаниями в отношении обзора, дневного света и возможности подключения к Интернету. на открытом воздухе (все это выигрывает от больших областей обзора). Меньшая площадь окон / навесных стен и более высокая производительность системы – это недорогой и высокопроизводительный рецепт для зданий, страдающих от чрезмерной площади остекления.Тщательный выбор, а затем определение общего U-значения системы, SHGC и VT – лучший старт для создания высокопроизводительного остекления в вашем следующем проекте.
Многие дизайнеры показали, что красивые и высокопроизводительные здания могут быть результатом правильного баланса количества и качества остекления. Однако слишком часто дизайнеры выбирают цельностеклянные навесные стены или окна от пола до потолка, потому что они позволяют легко создать впечатление гладкости, оставляя все сложные детали в руках производителей. Как долго мы можем позволить себе оплачивать счета за электроэнергию в результате этого выбора? Пора возродить ремесло создания красивых фасадов, не требующих больших затрат.
Фотография 4: Современное офисное здание с почти оптимальной площадью от окна до стены для обеспечения энергоэффективности и дневного света в Бостоне, Массачусетс
Post Script: Самые лучшие коммерческие алюминиевые навесные стены и окна способны к R От -6 до R-9. В исследовательских лабораториях есть суперокна с R-значениями 10 и даже 12 с динамически управляемым затенением, способными снизить солнечное усиление до менее 0.10 при ярком солнце и раскрытие до 0,60 и более в пасмурные дни. Другие системы, которые включают светорассеивающие элементы (такие как Kalwall и Solera) и материалы с фазовым переходом (например, Glass-X), могут уменьшить потоки энергии через панели дневного света в десять раз! Со временем такая технология должна стать более доступной и доступной, открывая возможность получения большой площади остекления и высоких эксплуатационных характеристик.
Воздействие теплового моста через промышленные стеновые конструкции и тепловой поток через оконные системы можно рассчитать с относительно хорошей точностью путем расчета средневзвешенного значения R-значений окон и непрозрачных секций стен. .Уравнение принимает вид: U общий = (WWR * U окно + (1 – WWR) * U стена ), где U = 1 / R . Результаты ряда сценариев представлены на диаграмме ниже. Типичные системы навесных стен имеют R-значение только 2 или 3, с «высокопроизводительными» системами (не показаны) с использованием высокоизолированных (скажем, R-12) перемычек и лучших в своем классе двойных стеклопакетов (с низким -е и аргон) может достигать R-4.Только некоторые системы, такие как серия Kawneer 7550 или Visionwall, могут достигать значений R 6 или более. Кривая 1 выше для стандартных U = 0,50 термически разбитых алюминиевых перфорированных окон с заполненными воздухом стеклопакетами в системе стен из шпона из стального кирпича с наполнителем R-12 (истинное значение R для R -6 с учетом теплового моста). Общее эффективное значение R для этой стены составляет от 3 до 4 по сравнению с нормальным диапазоном отношения окна к стене (WWR) от 25 до 50%. Кривая 2 показывает, что увеличение значения R непрозрачной стены до R-11 путем добавления дюйма пены снаружи приводит к увеличению только R-0,5 до R-1,5 для общего значения R для того же самого. ассортимент ВВР. Кривая 3 показывает, насколько значительными могут быть рабочие характеристики окна, даже если имеется хорошая стена. Стена с внешней изоляцией из R-16 в сочетании с плохими окнами образует вертикальное ограждение со значением R только от R-3 до R-6 для нормального диапазона оконных площадей. Кривая 4 предполагает наличие оконной рамы хорошего качества с остеклением высшего качества (низкоэмиссионное, заполненное аргоном): результат для вертикального ограждения в целом остается только от R-4 до R-7. Эти первые четыре кривые охватывают характеристики широкого диапазона коммерческих шкафов с широким диапазоном типов облицовки. Несмотря на то, что думают большинство дизайнеров и владельцев, простой вывод состоит в том, что современные коммерческие вертикальные шкафы на самом деле имеют R-value, который редко превышает 7, а чаще находится в диапазоне от 3 до 5! Кривые 5 и 6 дают представление о возможных значительных улучшениях.Кривая 5 показывает, что даже со стеной из R-40 общее значение R будет в диапазоне от 7 до 12 для WWR меньшего размера с использованием лучших в своем классе термически разрушаемых алюминиевых рам и высококачественного остекления (U = 0,30). более 40% (самый высокий коэффициент, рекомендованный для высокопроизводительных зданий). Несмотря на то, что это низкий уровень, это все же значительно больше, чем альтернативы. Серая кривая под кривой 5 показывает, что уменьшение R-значения непрозрачной стены с 40 до 20 имеет небольшое отрицательное влияние, особенно при высоких степенях остекления. Curve 6 использует коммерчески доступные низкоэмиссионные, заполненные аргоном стеклопакеты в изолированной стекловолоконной раме, обеспечивающую коэффициент теплопроводности всего 0,14. Даже со стеной, изолированной до «всего» R-20, такая комбинация может обеспечить общий R-показатель 12–14, что в два-три раза больше, чем у типичных коммерческих вертикальных шкафов. Во всех случаях видно, что высокие коэффициенты остекления приводят к образованию дорогих стен корпуса с очень высокими потерями тепла и притоком тепла. Этого высокого соотношения следует избегать как в отдельных помещениях, таких как конференц-залы, так и в среднем во всем здании. |
Ссылки
Джонсон, Р., Салливан, Р., Сельковиц, С., Нозаки, С., Коннер, К., Арастех, Д. «Энергетические характеристики остекления. и оптимизация дизайна с дневным освещением », Energy & Buildings, Vol. 6, No. 4, pp. 305-317, 1984.
Кармоди, Дж., Селковиц, С., Арастех, Д., Ли, Э. С., Уиллмерт, Т. Оконные системы для высокопроизводительных зданий. Norton & Co., 2004.
Bodart, M, De Herde, A., «Исследование параметров и критериев, влияющих на выбор остекления в офисных зданиях в Бельгии», Proc of DOE / ASHRAE Buildings VIII, Clearwater, FL, декабрь 2001 г.
Лав Дж., Тиан В., Тиан З., «Окно- to-Wall Ra7os и экологический контроль коммерческих зданий в холодном климате », Proc. 3-я 33-я совместная конференция SBRN и SESCI, Фредериктон, 8 стр., 2008 г.
Пойрасис, Х., Бломстерберг, А., Уолл, М., «Моделирование энергии для застекленных офисных зданий в Швеции», Energy & Buildings, Vol 40 , стр.1161-1170, 2008.
Росс, Б., Дизайн с энергией в уме. Маршировать. Диссертация, Школа архитектуры, Университет Ватерлоо, 2009.
Ли, И. Высокоэффективные оконные системы и их влияние на использование энергии в коммерческих зданиях. M.A. Sc. Диссертация на инженерном факультете Университета Ватерлоо, 2010 г.
Застекленные фасады: мифы и факты
Могут ли застекленные здания быть энергоэффективными? Какой оптимальный процент застекленной поверхности должен иметь здание? В диалоге об энергоэффективности зданий застекленные здания всегда считаются энергоэффективными, а стекло считается самым большим фактором увеличения потребления энергии. Но давайте сделаем паузу … подумаем рационально … и зададим себе простой вопрос … можем ли мы избегать стекла?
Представьте себе здание без окон и стекла, в котором вы не знаете, день сейчас или ночь, солнце или дождь. Остекление играет большую роль в строительстве, и исследования доказали, что дневной свет оказывает большое положительное влияние на производительность и здоровье человека. С одной стороны, остекление и стекло позволяют нам соединиться с природой, пропускают дневной свет, облегчают естественную вентиляцию (когда они остаются открытыми), а с другой стороны, также пропускают тепло, отвод которого требует много энергии.В то время как использование меньшего размера окон / застекленных поверхностей потребует включения света в дневное время и увеличения использования энергии для освещения и кондиционирования воздуха, чрезмерное использование стекла также приводит к дополнительному нагреву и ослеплению и увеличению нагрузки на кондиционирование воздуха. Таким образом, остается проблема использования в здании оптимального количества и качества стекла. Таким образом, нам необходимо понять, как тепло передается через стекло, и взаимосвязь между потреблением энергии и использованием стекла.
Glass пропускает тепло в основном двумя способами: за счет усиления теплопроводности и за счет усиления прямого / рассеянного излучения.Увеличение проводимости происходит из-за разницы температур снаружи и внутри, а прямое усиление происходит из-за падающего на стекло солнечного излучения. Как правило, в жаркий и солнечный день составляющая солнечного тепла через стекло в несколько раз превышает усиление теплопроводности. Получение солнечного тепла через окна является важным фактором, определяющим охлаждающую нагрузку зданий.
Источником притока солнечного тепла является прямое и рассеянное излучение, исходящее от солнца и неба (или отраженное от земли и других поверхностей).Некоторая часть излучения передается напрямую через остекление внутрь здания, а некоторая часть может поглощаться остеклением и косвенно попадать внутрь. В то время как коэффициент теплопроводности можно изменить с помощью двойного / тройного остекления с заполнением воздухом или газом, усиление солнечного излучения можно регулировать с помощью количества оконных стекол, простых затеняющих устройств и с помощью современных покрытий и пленок на стекле. Прирост солнечного тепла от остекления колеблется от более 80% для прозрачного стекла без покрытия до менее 20% для сильно отражающих покрытий на тонированном стекле.Верно также и то, что использование покрытий и пленок снижает проникновение дневного света в здание. Видимый коэффициент пропускания – это количество света в видимой части спектра, которое проходит через материал остекления.
Более высокий VT означает, что в помещении больше дневного света, который при правильном проектировании может компенсировать электрическое освещение и связанные с ним охлаждающие нагрузки. Видимое пропускание зависит от типа остекления, количества стекол и любых покрытий стекла. Видимый коэффициент пропускания остекления колеблется от более 90% для прозрачного стекла без покрытия до менее 10% для сильно отражающих покрытий на тонированном стекле.Раньше окна с меньшим солнечным усилением (с тонировками и покрытиями) также имели пониженное пропускание видимого света. Однако высокоэффективное стекло нового поколения с покрытиями low-E с низким коэффициентом усиления солнечного излучения позволило уменьшить приток солнечного тепла при небольшом снижении пропускания видимого света.
Ключевые свойства стекла, влияющие на потребление энергии, – это его коэффициент u, солнечный фактор и пропускание видимого света. Процент остекления, который будет использоваться в здании, определяется его ориентацией, потребностями в дневном свете, функцией пространства, прилегающего к пространству, глубиной пространства, эстетическими потребностями и требованиями к вентиляции.Исследования TERI доказывают, что в нашем климате оптимальное соотношение площади окна к площади стены в типичном дневном коммерческом здании составляет около 20-40%, что позволяет использовать дневное освещение и оптимизирует получение энергии. Контроль бликов играет важную роль, если мы хотим использовать застекленные поверхности в качестве источников дневного света, чтобы уменьшить наши потребности в освещении. Более пристальный взгляд на полностью застекленные здания в дневное время показывает, что жалюзи и занавески опущены, что в значительной степени сводит на нет цель использования стекла. Доступны передовые инструменты моделирования энергопотребления зданий, которые могут помочь нам спроектировать здания с оптимальными застекленными поверхностями и выбрать свойства стекла и затеняющих устройств, которые обеспечивают необходимый дневной свет без ослепления и умеренное проникновение тепла.
Свойства стекла имеют гораздо меньшее значение, когда окна остаются открытыми, например. в жилых домах в дневное время. Затенение, положение, ориентация и размер окон в таких случаях имеют большое значение.
Строительный кодекс по энергосбережению 2007 (ECBC) Индии содержит предписывающие стандарты для использования стекла, что особенно важно в коммерческих зданиях. Кодекс допускает максимальный предел в 60% остекленной площади, но 40% является рекомендуемым оптимальным верхним пределом.Это убедительно подтверждается тем фактом, что использование солнечного фактора стекла в зданиях, площадь остекления которых превышает 40%, является более строгим. Также необходимо понимать, что ECBC – это энергетический кодекс, а не проектный код. У дизайнера есть различные варианты использования положений кода в соответствии с его / ее требованиями. Неверно обвинять код в чрезмерном использовании стекла в зданиях.
GRIHA (Зеленый рейтинг для комплексной оценки среды обитания: www.grihaindia.org), собственная рейтинговая система, разработанная TERI при поддержке Минприроды, очень эффективно интегрировала требования ECBC.Здание, соответствующее требованиям GRIHA, не может превышать предписывающие требования к остеклению ECBC (особенность, уникальная только для GRIHA), и GRIHA также требует соблюдения строгих критериев энергоэффективности и положений о дневном освещении, что «вынуждает» дизайнеров использовать меньше стекла, затененное стекло и лучшее стекло.
Некоторые общие советы по выбору или дизайну открывания / остекления:
1. Правильно сориентируйте здание так, чтобы большинство областей, требующих дневного света, были обращены на север или юг (в северном полушарии).
2. Проектирование плит перекрытия меньшей глубины; размещайте буферные пространства, такие как лестницы, туалеты, магазины и т. д., на восток или запад.
3. Правильно заштрихуйте восток и запад.
4. Затенение южного фасада сравнительно проще, чем затенение восточной и западной стен.
5. Выберите соотношение окна и стены в зависимости от требований дневного света в прилегающих помещениях. Если планируется оставить окна открытыми для обеспечения вентиляции, соотношение окна и стены определяется также в соответствии с требованиями к вентиляции.
6. U-фактор (общий коэффициент теплопередачи) для оконных окон (включая створку и раму) должен быть низким, SHGC (коэффициент увеличения солнечного тепла) для оконных окон (включая оконную раму и раму) должен быть низким для оконных проемов. жаркий климат, и коэффициент пропускания видимого света должен быть высоким.
7. Обратите внимание на потери при инфильтрации, которые могут незначительно сказаться на потреблении энергии.
8. Максимально допустимое WWR на фасаде не должно превышать 60%; Однако исследования TERI доказали, что 20-40% – это оптимальная площадь остекления для коммерческих зданий дневного использования.
9. Сбалансируйте конфликт между бликами и светом.
10. Объедините дневное освещение с искусственным освещением с помощью элементов управления с привязкой к дневному свету.
11. Используйте затемняющие устройства, такие как чаджас, вертикальные / горизонтальные проекции, чтобы контролировать блики.
12. Внешние затемняющие устройства намного эффективнее внутренних.
13. Используйте световые полки, световые трубы, чтобы пронести дневной свет в более глубокие помещения.
14. Размер окна и выбор остекления могут быть компромиссом.
15. Большие окна требуют лучшего остекления.
16. Темное стекло не обязательно обеспечивает хороший контроль солнечного света.
17. Не рассчитывайте только на остекление, чтобы уменьшить приток тепла и дискомфорт.
Наконец, в коммерческих зданиях с высокой внутренней нагрузкой на людей, оборудование, компьютеры приток тепла через оболочку может быть значительно ниже, чем выделяемое внутреннее тепло.В таких случаях следует сосредоточить внимание на отводе тепла, накапливающегося внутри. В таких случаях часто обнаруживается, что более плотный и высокопроизводительный диапазон может увеличить потребление энергии, если не будут приняты адекватные меры.
В заключение, не только стекло виновато в высоком энергопотреблении… используйте стекло разумно, и оно может творить чудеса !!!!!!
FacebookTwitterLinkedinEmailЗаявление об ограничении ответственности
Мнения, выраженные выше, принадлежат автору.
КОНЕЦ СТАТЬИ
Важность инспекции остекления зданий
В большинстве современных коммерческих зданий много стекла, будь то витрины, стеклянные двери, окна от пола до потолка или световые люки. Хотя это эстетически желательно, эти стеклянные компоненты архитектуры здания могут привести к более высоким затратам на электроэнергию и большей уязвимости к повреждениям, создавая проблемы с безопасностью для арендаторов здания. Инспекция остекления здания важна для того, чтобы убедиться, что ваше остекление хорошо защищено, чтобы предотвратить возможные проблемы до того, как они возникнут.
Правильное остекление может улучшить некоторые компоненты здания при правильной установке. Во-первых, он предотвращает повреждение от влаги, предотвращая попадание воды внутрь здания. Создание герметичной оболочки и остекления предотвращает такие проблемы, как плесень, и делает окна или стеклянные панели более устойчивыми к конденсации.Помимо плесени, конденсат может создать опасность скольжения и со временем разрушить стойкость здания. Кроме того, это может повредить оборудование внутри здания.
Правильное остекление здания может повысить энергоэффективность здания.
Остекление зданий может иметь разные уровни тонировки и отражательной способности, чтобы отводить внешнее тепло и способствовать повышению энергоэффективности здания. Эти оттенки создают более комфортные условия для людей, работающих внутри, и позволяют сэкономить деньги на охлаждении внутри здания.Конечно, во Флориде есть более важное соображение, чем любое из них: стандарты безопасности, необходимые для того, чтобы противостоять ударам урагана. Эти стандарты требуют, чтобы окна устанавливались правильно и в соответствии с государственными строительными нормами. Это еще одна из важных функций инспекции остекления. Инспекторы гарантируют, что установка и материалы соответствуют государственным нормам. Помимо постоянной экономии энергии, проверка остекления здания может спасти вас еще больше, предотвратив потенциально катастрофический ущерб от урагана.
Помимо потенциальных потерь для вашего здания или его частей в результате урагана, правильное остекление может гарантировать, что ваше здание будет достаточно защищено для безопасности сотрудников. Это поможет уберечь вас от юридических проблем в случае, если случится шторм и ваше остекление не соответствует требованиям. Если какая-либо несоответствующая или некачественная установка была упущена из виду и пострадали люди в здании, ответственность за ущерб может быть возложена на вас.
В дополнение к установленному в здании стеклу инспекция остекления также проанализирует окружающую конструкцию, чтобы выявить потенциальные слабые места и недостатки и рекомендовать правильные решения.Это может включать улучшения кровли, стен или фундамента здания. Инспекторы могут предоставить четкий письменный отчет с подробной информацией об этих потенциальных проблемах и смете затрат на ремонтные работы, которые могут потребоваться для улучшения внешней оболочки здания.
Осмотр остекления и сопутствующие услуги предназначены для того, чтобы владельцы зданий были уверены в том, что строительные работы в их здании были тщательными и детализированными, чтобы предотвратить или исправить возможные проблемы.Это процесс, который помогает сохранить ваше здание и сотрудников в безопасности, а вашу структуру – энергоэффективным, чтобы сэкономить ваши деньги.
Обзор основных требований к стандартизации
Определение уровня защиты от взрыва многослойных окон и фасадов имеет решающее значение, и обычно это делается с помощью экспериментальных исследований. В последние годы численные методы стали намного более мощными и в отношении этого вида приложений.В этой статье делается попытка дать первое представление о возможной стандартизации такого численного моделирования. Обращается внимание на представление взрывной нагрузки и правильное описание поведения материала упомянутых изделий, геометрическое зацепление и моделирование соединений стеклянных компонентов с основной конструкцией. Подчеркивается необходимость проверки численных моделей на надежных экспериментальных данных, некоторые из которых указаны.
1.Введение
Недавние теракты показали, что взрывы могут привести к массовому отказу окон, как это было в террористической атаке в Осло в 2011 году (рис. 1). Стекло широко используется в современной архитектуре в составе фасадов, часто в сочетании со стальным основанием. Однако стекло в целом также является наиболее хрупкой частью конструкции, и его разрушение приводит к осколкам, которые могут серьезно травмировать людей внутри здания. Окна ответственных зданий и в целом критической инфраструктуры можно укрепить (и повысить их защиту), например, с помощью многослойного стекла.Такого рода вмешательство и полученная в результате усиленная защита можно увидеть на Рисунке 1, где некоторые окна на 5-м этаже сохранились.
Особая уязвимость стекла показана в расследовании нападения в Оклахома-Сити, проведенном Norville et al. [1]. В этом исследовании была выявлена очень большая зона риска, где окна выходят из строя, и их осколки потенциально могут травмировать людей. Что касается повреждений, вызванных взрывами, риск, связанный с первичным воздействием взрыва на человека (рис. 2), уже достаточно хорошо описан несколькими авторами [2].Однако это еще не касается вторичных взрывных воздействий, которые возникают из-за того, что осколки летят с большой скоростью и поражают человеческое тело. Соответствующим примером крупномасштабного взрыва в плотной городской среде является взрыв на заводе AZF в Тулузе, Франция, в 2001 году, где более 3000 человек получили ранения, в основном осколками [3]. Это область интересов и интенсивных исследований. В настоящее время разрабатывается простая процедура оценки дополнительного риска из-за осколков как части вторичных взрывных воздействий [4].
(1) Численное моделирование стеклянных систем, подвергающихся взрывной нагрузке . Было проведено несколько численных исследований с различными моделями многослойного стекла. Мюллер и Вагнер [6] показали, что элемент многослойной оболочки может достаточно хорошо отражать поведение при разрушении многослойного стекла. Упрощенные модели представлены Timmel et al. [7] и Sun et al. [8], которые, по-видимому, не отражают все механизмы разрушения многослойного стекла.
Некоторые авторы (Чжан и Хао [9], Беннисон и др.[10] и Hidallana-Gamage et al. [11]) представили трехмерные модели с твердыми элементами, которые позволяют использовать подробный закон материала для прослойки. Число степеней свободы в этом моделировании быстро увеличивается. Примеры и расчеты с критериями разрушения обычного стекла показаны, например, Мюллером и Вагнером [6] и Бурмейстером [12].
Несколько дополнительных эффектов, касающихся многослойных окон, также были исследованы численно. Согласно Чжану и Хао [9], влияние граничных условий очень велико.Поэтому детальное моделирование соединения между стеклом и жесткой конструкцией, к которой крепится окно или фасад, имеет важное значение. Возможное расслоение многослойного стекла исследовали Pelfrene et al. [13] с использованием комбинированной модели оболочка-твердое тело. Установлено, что в зависимости от промежуточного слоя из поливинилбутираля (ПВБ) расслоение может иметь значительное влияние на поведение при разрушениях.
Классификация и проектирование окон взрывозащищенного типа проводится, как правило, путем экспериментальных исследований.Zhang et al. [14] представляют некоторые предварительные формулы PI, которые можно использовать для предварительного проектирования. Формулы получены с помощью параметрических исследований с моделированием методом конечных элементов. Однако, поскольку проектирование такой защиты часто имеет отношение к безопасности, нет информации о степени включения такого числового проекта в инженерную практику. Как описано ниже, численное моделирование может заменить некоторые дорогостоящие экспериментальные работы и может добавить дополнительные возможности, касающиеся параметрических исследований.
(2) Существующие стандарты для взрывостойких стеклянных окон . Европейский комитет по стандартизации (CEN) опубликовал первые стандарты для испытаний взрывостойкого остекления в 2001 году. К ним относятся европейский стандарт (EN) для тестирования одних только защитных стекол (EN 13541: 2012) и набор стандартов для тестирования полных систем, таких как окна, двери и ставни (EN 13123-1: 2001, EN 13123-2: 2004, EN 13124-1: 2001 и EN 13124-2: 2004). В настоящее время стандартов на испытания остекленных фасадов нет.В стандарте EN 13541: 2012 рассматривается только одно стекло с одним фиксированным размером в жесткой раме при предписанных испытаниях и граничных условиях. EN 13123-1: 2001 и EN 13123-2: 2004 рассматривают всю оконную систему и позволяют испытывать ее в ее реальном размере и с ее реальной рамой, что дает более реалистичные результаты. Эти стандарты предусматривают испытания с использованием ударной трубы и испытания на арене с небольшими зарядами. Администрация общего обслуживания (GSA) правительства Соединенных Штатов (США) опубликовала протокол испытаний остекления в 2003 году (GSA-TS01: 2003), который разрешает испытания с помощью ударной трубы или испытания на дальность.Международная организация по стандартизации (ISO) опубликовала в 2007 году стандарт ISO 16933: 2007. Это во многом основано на стандартах EN. Он расширяет условия испытаний, позволяя использовать большие заряды в тестах на дальность, а также включает дополнительные небольшие заряды для выполнения требований испытаний GSA. Параллельный стандарт (ISO 16934: 2007) охватывает испытания ударных труб.
(3) Цели и открытые задачи . По-видимому, не определена стандартизированная процедура того, как численные подходы могут использоваться для поддержки конструкции многослойного стекла или окон.Несмотря на то, что численное моделирование окон или фасадов, подвергшихся взрыву, может вызвать множество трудностей, численное моделирование в настоящее время используется для проектирования таких конструкций. Таким образом, чтобы уменьшить возможные ошибки и неправильные интерпретации, будет полезна стандартизованная процедура численного моделирования. В этой работе представлены элементы для построения стандартизированной процедуры в будущем.
В этом направлении обзорная статья построена следующим образом.Современные средства проектирования стеклянных конструкций, подвергнутых ударной нагрузке, впервые описаны в разделе 2 как классическим способом, так и в отношении возможного последовательного использования численного моделирования. Затем процедура численного моделирования в этой области описывается в разделе 3, в который включено определение критических частей такого моделирования. Подтверждение и возможная оценка характеристик систем остекления, подвергнутых пескоструйной обработке, затем представлены в Разделе 4. Наконец, в Разделе 5 представлены некоторые выводы и представление возможных следующих шагов на пути к стандартизации.
2. Проектирование защищенных от взрыва окон
Проектирование защиты критически важной инфраструктуры (в частности, где стеклянные элементы вызывают беспокойство) от террористических атак обычно осуществляется в следующих направлениях: (i) Первый шаг – определить сценарии. Это совместное решение собственника или стейкхолдера и дизайнера. Оценка риска может быть подходящим инструментом для определения и выбора возможных сценариев. Об этом свидетельствует, например, Соглашение о стандартизации Организации Североатлантического договора (НАТО) (STANAG) 2280 [21].(ii) Следующим шагом является расчет соответствующих нагрузок на конструкцию путем определения наихудшего сценария. В некоторых случаях это можно сделать с помощью простых формул для распространения взрывной волны, используя, например, уравнения Кингери-Булмаша [22] и уравнение Кинни и Грэма [23] или используя серию абак, предложенных в Unified Facility Criteria. такие как UFC 3-340-2 [24]. Сравнение этих уравнений с экспериментальными данными выполнено Bogosian et al. [25]. В городской среде ситуация может быть намного сложнее, поскольку распространение взрыва перестало быть сферическим.Затем численное моделирование может быть необходимым и адекватным для расчета возможной нагрузки на конструкцию, как показано в [26]. (Iii) Объявление о тендере должно включать спецификации, чтобы защитить окна или фасады от взрывной нагрузки. Это означает, что должны быть указаны максимальные значения давления и импульса, а также должен быть определен способ подтверждения соответствия этим требованиям. Некоторые возможности (числовые, экспериментальные) могут быть приняты во внимание, как показано в [27]. (Iv) Участник тендера в большинстве случаев консультируется со специализированным конструкторским бюро, которое может предоставить доказательства (на основе технических характеристик продукта, экспериментов или расчеты), что конкретная система Windows действительно защищает от указанной максимальной нагрузки.
2.1. Численное моделирование окон, подвергнутых взрывной нагрузке
Даже если есть несколько открытых вопросов в численном моделировании ламинированного стекла, подвергшегося взрывной нагрузке, есть веские причины, по которым они могут помочь в работе инженера. Взаимодействие между численным моделированием и их верификацией, валидацией и одобрением проекта экспериментами можно описать, как показано на рисунке 3.
Можно также привести несколько других аргументов в пользу использования численного моделирования в конструкции защиты, включающей изделия из стекла. .
Численное моделирование может помочь понять поведение конструкции . Хотя подробные экспериментальные исследования выполнить непросто, численное моделирование может восполнить этот пробел. Численное моделирование может помочь в разработке новых материалов или конструкций. Эти структуры могут быть испытаны численно перед проведением дорогостоящих экспериментов. Численное моделирование может помочь исследовать различные параметры окон для проекта. Когда серия экспериментов проводится либо для демонстрации защиты окна, либо для подтверждения численного моделирования, моделирование затем может быть использовано для исследования, например, других размеров стеклянных листов.Таким образом, экспериментальные результаты могут быть распространены на аналогичные конфигурации с помощью численного моделирования. Следовательно, количество полевых экспериментов может быть сокращено с помощью численного моделирования. В то время как экспериментальное исследование охватывает в основном один сценарий или даже только одну кривую зависимости давления от времени, представляющую этот сценарий, численное моделирование может использоваться для исследования множества сценариев угроз . Место заряда и его размер можно легко изменить, чтобы увидеть влияние этих параметров.Также могут быть приняты во внимание гораздо более крупные конструкции, такие как целые фасады, и могут быть испытаны различные типы фасадов, например, с несущими конструкциями из стального каркаса или кабельной сети. Кроме того, необходимо заранее разработать экспериментальные исследования, чтобы знать возможные режимы отказа. Численное моделирование может поддержать этот процесс либо при проектировании ударной трубы для испытаний окон , либо при проектировании опорной конструкции для многослойного стекла в случае испытаний на арене .
Несомненно, необходимы экспериментальные исследования, чтобы понять физические явления при выборе подходящих методов моделирования и законов материала.Необходимы дополнительные специализированные испытания материалов, чтобы получить соответствующие параметры материалов для моделей материалов.
Помимо более сложных методов конечных элементов, другим численным методом является метод осциллятора с одной степенью свободы (SDOF), где окно представлено одной массой и особой жесткостью (Фишер [28, 29 ]). Большое количество экспериментальных результатов используется для получения данных для моделирования свойств нелинейной жесткости пружины. Очевидно, что метод SDOF не может заменить экспериментальные исследования для более сложной конструкции.
2.2. Ожидания от численного моделирования
Европейские, ISO и американские стандарты испытаний для окон из многослойного стекла (например, [15]) определяют уровень опасности, который оценивается и измеряется состоянием повреждения стекла и положением осколков стекла, которые находятся после эксперимента за стеклом. Более подробную информацию можно найти в Администрации общих служб США [30] и стандарте ISO [15] (Таблица 1), а также в [29, 31].
|
В отношении этих критериев научная и техническая литература показала, что численное моделирование можно с уверенностью использовать для определения разрушения ламинированного стекла и его прослойка и может быть полезна для приближения условий запуска осколков [4].Несущая способность и степень повреждения остекления оконных систем и их компонентов также могут быть адекватно определены с помощью численного моделирования. Однако прогнозирование образования и развития осколков или осколков многослойного стекла, подвергнутого пескоструйной обработке, до сих пор было недостаточно точным и представляет собой проблему для численного моделирования. Также нельзя численно определить скорость осколка и разброс за окном.
2.3. Выбор типичных сценариев нагрузки
Сценарий нагрузки зависит от конкретных требований защиты и местных условий.Подробные инструкции по определению сценариев загрузки приведены в национальных правилах или должны быть обсуждены с оператором / владельцем инфраструктуры или ответственными органами. Сценарии атак, которые следует учитывать при проектировании конструкции, обычно выражаются в терминах эквивалентной массы тринитротолуола (ТНТ) и дистанции защиты, например, расстояния между проектируемой конструкцией и предполагаемым источником взрыва. Указание размера заряда можно взять из [21].Различные эквиваленты тротила для других взрывчатых веществ, таких как, например, тетранитрат пентаэритрита (ТЭН), приведены в [32].
В общем, численное моделирование позволяет обрабатывать практически произвольный сценарий нагружения для рассматриваемого элемента конструкции. Принимая во внимание эти возможности в отношении нагрузки, важно обеспечить возможность сравнения смоделированных сценариев с экспериментальными результатами. Для этого было бы необходимо зафиксировать фактическую нагрузку исследуемого конструктивного элемента с той же логикой, что и в экспериментах.Поэтому рекомендуется записывать в каждом моделировании результирующее давление нагрузки и импульс для рассматриваемых элементов конструкции, особенно в расчетах, которые объединяют жидкость и конструкции.
2.4. Характеристика нагрузки
Взрывные волны обычно характеризуются фазой сжатия, называемой избыточным давлением (быстрое повышение давления выше давления окружающей среды). Затем за этим пиком избыточного давления следуют волны разрежения, вызывающие отрицательную фазу, во время которой давление падает ниже давления окружающей среды.Фаза сжатия начинается с сильного повышения давления от давления окружающей среды () до пикового давления () в течение микросекунд. На рисунке 4 показана упрощенная форма истории давления взрывной волны и указаны соответствующие параметры. Еще некоторые описания параметров приведены в [22, 33, 34]. Важное значение для нагружения стеклянных окон также имеет отрицательная фаза, поскольку она может быть достаточно сильной, чтобы вытащить наружу осколки, образовавшиеся в результате положительной фазы, особенно в сочетании с эффектами отскока.
Для взрывонагруженной конструкции можно выделить различные условия нагружения: импульсное, динамическое и квазистатическое нагружение (рисунок 5). Нагрузки с очень короткой продолжительностью (относительно естественного периода конструкции) известны как импульсные нагрузки, и в окнах из многослойного стекла они часто приводят к разрушению при сдвиге рядом с границей или на самой границе. Нагрузки с большей продолжительностью (динамическая нагрузка), как правило, вызывают отказы стеклянных панелей из-за режима изгиба. Только очень медленно развивающиеся давления (квазистатическая нагрузка) могут быть смоделированы с помощью статической нагрузки.Для рассматриваемой конструкции эти режимы нагружения схематически можно представить на так называемой диаграмме PI (давление-импульс) (рисунок 5).
3. Основные входные параметры для численного моделирования систем остекления при взрыве
3.1. Дискретизация модели
Дискретизация модели основана на преобразовании реальных структурных компонентов в числовое представление с использованием конечных элементов. Элементы характеризуются тремя основными параметрами: (i) типом элемента (и степенями свободы).(ii) Количество узлов / порядок элементов. (iii) Интеграция.
Некоторые типы элементов, которые используются при анализе напряжений, представлены на Рисунке 6 [35]. Одно из основных различий между этими типами элементов – их геометрия. Элементы также можно различать на сплошные элементы, элементы оболочки, балки и фермы.
В зависимости от программного обеспечения, используемого для оценки структурной модели исследуемой стеклянной системы, доступны и могут использоваться различные типы элементов.Число степеней свободы связано с типом элемента и является фундаментальной переменной, вычисляемой во время анализа. Для моделирования напряжения / смещения степени свободы могут быть поступательными, а для элементов оболочки, трубы и балки – поступательными и вращательными.
Элементы могут быть реализованы как линейные (первый порядок) или квадратичные (второй порядок) элементы в зависимости от количества узлов. Квадратичные элементы дают более высокую точность, но за счет использования большего количества узлов на элемент. Как правило, увеличение порядка элементов улучшает точность результата для того же размера элемента.Однако увеличение порядка элементов увеличивает время ЦП (время расчета). Как правило, элементы первого порядка лучше подходят для распространения волн.
Численные методы используются для интегрирования различных величин по объему каждого элемента. Элементы часто могут использоваться в полной или ограниченной интеграции, выбор, который может существенно повлиять на точность элемента для данной проблемы. Использование сокращенной интеграции также может уменьшить необходимое процессорное время. Уменьшенная интеграция в основном используется для уменьшения блокировки элементов.Это может привести к появлению режимов песочных часов, которых следует избегать.
При моделировании оконной панели или фасада следует принимать во внимание следующие вопросы: (i) геометрическую форму оконной панели. (Ii) дизайн конструкции (ламинированная, многослойная и т. Д.) (Iii) ) Тип решателя, используемый для анализа конструкции (явное или неявное интегрирование по времени). (Iv) Тип изученного повреждения (хрупкое разрушение, расслоение и т. Д.). (V) Тип связей между рассматриваемыми структурными компонентами.(vi) Граничные условия.
Дискретизация модели для многослойного стекла является довольно сложной задачей. Несколько вариантов, начиная от одиночных оболочек и заканчивая твердотельными трехмерными элементами, представлены Ларчером и др. [20]. В зависимости от вопроса следует выбирать сбалансированную модель между точностью и временем расчета.
Пример изолированной многослойной стеклянной панели и ее рамы приведен на рисунке 7. Дополнительная информация о моделировании стеклопакетов приведена в [36].
3.2. Модели материалов
Следует выбирать соответствующие модели материалов, чтобы наилучшим образом представить поведение материала в исследуемых условиях нагружения и в соответствии с дискретизацией модели, описанной в разделе 3.1. Механическая калибровка всех оконных компонентов должна выполняться в зависимости от типологии системы остекления, принимая во внимание характерное поведение повреждений и возможные явления, зависящие от скорости деформации.
Модели материалов для моделирования окон и фасадов из многослойного стекла обычно основаны на следующих теориях: (i) Линейное поведение с пределом хрупкого разрушения (растрескивание).(ii) Теория пластичности с правилом пластического течения. (iii) Теория повреждений. (iv) Теория вязкоупругости и вязкопластичности.
Выбор подходящей теории зависит от конкретного приложения, то есть от цели моделирования. В целом модель материала должна быть как можно более простой, но настолько полной, насколько это необходимо. Сложные модели материалов требуют множества параметров материалов, которые не всегда доступны, и, кроме того, эти модели иногда сложнее проверить.
3.2.1. Стекло
Стекло – это обычно хрупкий материал. Линейно-упругое представление с критерием разрушения или эрозии хорошо работает в большинстве случаев, представляющих технический интерес. Иногда добавляется пластиковая деталь для более медленного ослабления напряжения, а также для уменьшения численных проблем нестабильности, если такая модель материала не является физической. Скорость деформации стекла до сих пор недостаточно исследована. Первые результаты показывают, что предел прочности при разрушении увеличивается при очень высоких скоростях деформации [37].Типичные значения параметров материала для отожженного, а также для закаленного стекла можно взять из [38, 39] и приведены в таблице 2.
|
3.2.2. Промежуточные слои
Модель материала для прослойки ПВБ сильно зависит от рассматриваемого уровня повреждений. Его поведение до первого растрескивания стекла можно считать упругим, поскольку деформация еще очень мала. Более точное описание поведения прослойки становится важным, особенно когда стекло треснуло. Кроме того, закон пластичного материала мог бы, например, достаточно хорошо представить поведение нагружения при более высоких скоростях деформации, когда поведение разгрузки ПВБ становится более вязкоупругим.Некоторые значения для межслойного материала приведены в [20] и в таблице 2.
3.2.3. Клеи и структурные герметики Соединения
Клеевые соединения и структурные герметики обычно вводятся между стеклянными панелями и металлическими каркасами. Литературные ссылки для их механических характеристик доступны, например, от производителей. В общем, клеи и герметики, обычно используемые в конструкционных стеклах, обычно характеризуются низким модулем упругости, ограниченным сопротивлением растяжению / сдвигу и большой предельной деформацией.Простейший подход численного моделирования для механического описания конструкционных герметиков при растяжении принимает форму эквивалентных линейно-упругих материалов с хрупким поведением [40]. Некоторые данные о материалах герметиков можно найти в технических паспортах производителей [41–43].
3.2.4. Сталь и алюминиевые компоненты
Влияние скорости деформации алюминия обычно невелико, в то время как у стали может быть высоким. В зависимости от конфигурации конструкции скорость деформации несущей конструкции может быть меньше.Тем не менее, материальный закон Джонсона-Кука [44] может отражать скорость деформации и температурное поведение многих металлических материалов. Примеры приведены в [31].
3.3. Граничные условия
Для анализа реакции стеклянного окна или фасада на ударную нагрузку цифровые модели КЭ должны быть надлежащим образом проверены и оценены не только с точки зрения механических характеристик материалов, но и с учетом всех основных влияющих параметров.
В частности, особое внимание следует уделить численному моделированию каждого компонента окна (например,g., стеклянная панель, металлический каркас и возможные клеевые соединения между ними) и соединение с конструкцией здания [9, 20].
Могут использоваться как геометрически упрощенные модели, так и детализированные с помощью вычислений, если они правильно проверены для конкретного случая. Примером упрощенных моделей может быть описание окна в виде трехмерных элементов оболочки (стеклянные панели), балочных элементов (металлический каркас) и механических точечных соединителей (правильно откалиброванных, чтобы они могли адекватно воспроизводить физическое взаимодействие между стеклом). панель и рама).Тот же подход к моделированию можно распространить на системы остекления в целом, а именно, состоящие из модульных элементов навесных стен, систем кабельных сетей и металлических точечных соединителей для стеклянных панелей (рис. 8).
Соответствующее числовое описание каждого компонента окна должно быть соответствующим образом проверено и подтверждено с помощью простых аналитических моделей или экспериментов, полученных на небольших образцах / отдельных компонентах фасада.
Перед выполнением динамического анализа на полных трехмерных твердотельных КЭ-моделях необходимо внимательно изучить оценку правильного описания клеевых соединений и / или механических соединителей.Что касается граничных условий моделей FE, следует должным образом учитывать наличие специальных устройств / систем соединения или кронштейнов между окном остекления и конструктивной системой (например, бетонной плитой здания), чтобы обеспечить точность измерений. могут быть обеспечены прогнозируемые эффекты из-за расчетной взрывной нагрузки на стекло, а также максимальные силы реакции, передаваемые на опорную конструкцию.
3.4. Приложение нагрузки
Численные подходы можно разделить на две основные группы: связанные и несвязанные методы расчета.Связанный подход может потребоваться в случае, когда взаимодействие структура-жидкость является существенным, например, в случае очень гибкой конструкции, изолированного стекла, траекторий фрагментов и отверстий в стекле. В общем, определение нагрузки основано на методе эквивалента TNT. В любом случае понятие тротилового эквивалента необходимо использовать осторожно: необходимо указать метод определения тротилового эквивалента, геометрию заряда и диапазон применимости [46].
3.4.1. Несвязанный подход
Давление, вызванное взрывными волнами, можно рассчитать в соответствии с теорией отражения прямой и наклонной ударной волны, где параметры сферической взрывной волны оцениваются с помощью эмпирических уравнений или диаграмм (например,г., Кинни и Грэм [23], Кингери и Булмаш [22]). Эти функции нагрузки можно использовать, если нет изменений распространяющейся взрывной волны между точкой взрыва и исследуемой конструкцией (из-за аномалий местности, других препятствий и т. Д.). Очевидно, что этот метод учитывает исключительно динамическое поведение конструкции (а не окружающий воздух), и его преимуществом является гораздо меньшая стоимость вычислений.
3.4.2. Связанный подход
Более полное моделирование взрыва использует схему моделирования произвольного эйлерова-лагранжа (ALE).В ALE взрывчатое вещество и окружающий воздух моделируются с использованием эйлерова подхода, типичного для механики жидкости. Поведение обоих газообразных материалов моделируется с использованием моделей уравнения состояния (EOS), которые связывают давление с плотностью материала и внутренней энергией. Для воздуха это обычно закон идеального газа, а для взрывчатых веществ, таких как тротил, может использоваться модель Джонса-Уилкинса-Ли (JWL) [29]. Конструкция, подверженная взрывным нагрузкам, моделируется с использованием традиционного лагранжевого подхода.Связь между эйлеровыми и лагранжевыми элементами включена, так что твердая лагранжева структура занимает эйлерово пространство, и давления на границе раздела действуют как нагрузки на твердую структуру. По сравнению с несвязанным подходом, результаты могут намного лучше описывать распространение взрыва, если элементы достаточно малы. В частности, в случае множественных отражений, формирования каналов или затенения необходимо использовать комбинированный подход. Время расчета этой процедуры обычно намного больше, поскольку оно зависит от процесса детонации, который имеет очень короткое характерное время.
3.5. Исследование чувствительности для основных параметров расчета
Тема исследования чувствительности обширна и может охватывать множество аспектов. В этом разделе рассматриваются некоторые важные параметры, которые необходимо проанализировать, такие как (i) определение размера сетки и форма элементов, (ii) параметры для моделирования материалов.
3.5.1. Определение размера сетки и форма элемента
Некоторые рекомендации были написаны в [29, 31], а в таблице 3 представлены типовые параметры, которые необходимо проверить до и во время моделирования.Большинство числовых кодов обеспечивают собственные проверки качества, которые могут помочь инженерам разработать числовую модель.
|
После проверки качества элемента следует провести исследование чувствительности сетки с использованием моделей с разной степенью измельчения сетки и сравнения основных результатов, таких как место и размер разрушения, максимальное отклонение конструкции и значение максимальной деформации (пластической деформации).По крайней мере, два разных уточнения сетки должны дать аналогичные результаты, чтобы минимизировать чувствительность сетки.
Другой способ направить создание сетки – это оценить, где возникают самые высокие значения напряжения, а затем убедиться, что размер сетки может моделировать градиент этих напряжений. Если градиент слишком крутой, это может привести к неправильной оценке максимального значения напряжения. Общий пример сходимости сеток приведен в [47].
Ниже приведен пример локальной дискретизации, представляющий собой многослойную стеклянную пластину, нагруженную взрывом, аналогично эксперименту Kranzer et al.[18]. Моделирование выполняется с использованием EUROPLEXUS [48] таким же образом, как это было предложено Ларчером и др. [20] с использованием слоистых элементов (линейных) по толщине. Стеклянная пластина зажимается между двумя стальными рамами, как определено в ISO 16933, где эластичные полосы помещаются между стальной рамой и стеклом. Размеры элементов, количество элементов и время расчета приведены в таблице 4. Полученные результаты (рисунки 9 и 10) показывают, что самая грубая сетка приводит к другой истории смещения.Это может быть связано с расширенными граничными условиями для самой грубой сетки, где эластичная полоса шире. Только самая тонкая сетка может представить поведение многослойного стекла при разрушении, как показывает эксперимент. История смещения также сильно отличается для самого мелкого размера ячеек по сравнению с более грубым размером ячеек, особенно в фазе отскока.
|
3.5.2. Параметры для моделирования материала
Выбор модели материала определяет количество входных параметров.Например, для чисто упругого материала (такого как стекло) с пределом напряжения параметры материала, необходимые для анализа, будут: (i) модуль Юнга, (ii) коэффициент Пуассона, (iii) плотность (из-за динамического отклика конструкции). , (iv) предел упругости по напряжению.
Во многих случаях количество параметров материала намного больше. Например, количество параметров модели пластичности Джонсона-Кука [44] (скорость деформации и модель, зависящая от температуры, включая разрушение), как правило, составляет шесть. Как правило, чем более «продвинута» модель материала, тем больше требуемых входных параметров.
Чтобы оценить влияние каждого параметра материала, полезно определить степень неопределенности значения параметра материала. Затем можно провести анализ чувствительности по каждому параметру материала, чтобы проверить его влияние на результаты.
Для решения этого типа задач могут использоваться различные математические подходы. На основе итеративного процесса несколько программ моделирования обеспечивают численный подход для проведения этого типа анализа (задача оптимизации).
3.6. Разрушение, разрушение и эрозия
Как только необходимо смоделировать поведение после разрушения, механизмы разрушения стекла, промежуточного слоя и каркаса становятся важными. Поведение стекла при разрушении хрупкое. Разрушение приводит к разрушению материала, и численно можно применить несколько методов, чтобы описать такой эффект. Наиболее подходящим явным методом конечных элементов является эрозия. Элементы, в которых достигнут критерий отказа, удаляются из таблицы элементов и больше не учитываются в расчетах.Снимаемую массу необходимо контролировать или перемещать на соседние элементы. Ширина трещины определяется размером элемента, поэтому либо небольшие элементы должны использоваться с самого начала моделирования, либо могут использоваться дополнительные методы разделения элементов или адаптивность [49]. Другие возможности предоставляются безэлементным методом Галеркина, расширенным методом конечных элементов (XFEM) или прямым разделением элементов.
4. Проверка и оценка эффективности
4.1. Валидация численных моделей
Численный метод и модель материала должны быть подтверждены экспериментальными данными.Эта валидация должна включать следующее: (i) Основные испытания материалов, а именно, предназначены для надлежащей механической характеристики стекла и других компонентов окна (например, промежуточных слоев в присутствии многослойного стекла и рам, клеевых соединений и механических соединителей). Было бы целесообразно проводить базовые испытания материалов, даже если в большинстве случаев это невозможно и не рентабельно. Данные из литературы или от производителей продукции могут заменить испытания материалов. (Ii) Структурные испытания: отдельные компоненты оконного остекления (оконное стекло, рама и соединители), а также их соответствующее структурное взаимодействие должны быть в достаточной степени подтверждены.(iii) Исследование чувствительности сетки: оно должно быть выполнено, как указано выше, для проверки модели.
Целью нелинейного анализа является моделирование поведения конструкции и определение сопротивления конструкции. Такую задачу также можно сформулировать как прогноз наиболее вероятного сопротивления, которое в таком случае будет средним значением предельного сопротивления. Поэтому среднее сопротивление выбрано в качестве эталона для оценки безопасности с помощью нелинейного анализа. Неопределенность из-за случайного изменения свойств материала (и, возможно, других параметров сопротивления) может быть описана случайным изменением сопротивления.Кроме того, неопределенность модели должна быть включена отдельно.
4.2. Примеры проверочных экспериментов из литературы
Для проверки численных моделей необходимы экспериментальные данные. Соответствующие эксперименты не всегда доступны заранее. Таблица 5 включает несколько наборов экспериментов, опубликованных в открытой литературе, которые могут быть использованы для разработки и проверки модели в этой области.
|
4.3. Оценка производительности
Интерпретация результатов может быть произведена несколькими способами. Параметр повреждения или предел разрушения вместе с критерием эрозии могут идентифицировать трещины в стекле, в промежуточном слое или в других элементах конструкции. Имитация, приводящая к полностью неповрежденному состоянию, может быть идентифицирована как полная защита без каких-либо осколков стекла внутри.Предполагая, что существует модель, которая может представить разрушение промежуточного слоя, для моделирования, приводящего к неповрежденному промежуточному слою, можно констатировать, что внутренняя часть комнаты защищена от крупных осколков стекла. Кроме того, разрушение окна можно различить между разрывом при сдвиге у границ окна и разрушением при изгибе в середине окна. Наконец, точечные соединители могут иметь другой механизм локального отказа. Сила взаимодействия между якорями / звеньями и окружающими конструкциями также должна быть проверена, чтобы избежать их разрушения.
4.4. Области применения численного моделирования в соответствии с действующими стандартами
В таблице 1 показаны уровни опасности, которые обычно устанавливаются экспериментально. Они представляют собой своего рода образование и выброс осколков или фрагментов за стеклом из многослойного стекла. Фрагментация многослойного стекла еще не может быть хорошо представлена с помощью численного моделирования. Таким образом, что касается уровней опасности, численное моделирование можно рассматривать только как дополнение к экспериментальным исследованиям.
Что касается конкретно уровней опасности в ISO 16933: 2007 [15], можно представить идею предложения по интерпретации результатов численного моделирования и соотнесения их с уровнями опасности A, B и C, как указано в таблице 6. Возможные варианты Развитие методов и моделей расчета должно позволить получить более надежные результаты и отнести их к более высоким уровням опасности.
|
5.Выводы
Был проведен обзор возможностей численного моделирования для оценки окон и фасадов из многослойного стекла, подвергнутых взрывной нагрузке, и их использования при определенных обстоятельствах для определения соответствующих уровней опасности.
Как подчеркивалось, особое внимание следует уделить валидации численных моделей, поскольку выбор условий нагружения, параметров материала и конфигураций границ может иметь сильное влияние на результаты. В частности, в этом обзорном документе представлены первые шаги текущей деятельности по европейской стандартизации в этой области.Следующим шагом будет дальнейшая проработка этих выводов и их обсуждение с ответственными техническими комитетами соответствующих стандартов EN и ISO.
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. БлагодарностиFermi 2749, Испра, Варезе (Вирджиния), Италия.
Типы стекла, применяемого для остекления
Стекло играет важную роль в фасаде. Фасад – это особый вид стены. Он отделяет внутреннюю часть от внешней. Стекло – это однородный материал, застывшая жидкость. Благодаря своему свойству прозрачности он открывает наши здания внешнему миру. В современной архитектуре есть тенденция открывать наши здания за счет использования очень больших фасадов, которые максимально прозрачны.
В наружной стене стекло можно использовать в качестве навесной стены или структурного остекления.
Стекло не всегда прозрачно. Они доступны в нескольких вариантах непрозрачности, с различной текстурой и отделкой.
СОСТАВ
Стекло производится из следующего сырья: песок; кальцинированной соды; известняк; доломит; полевой шпат; сульфат натрия. Эти вещества сами по себе представляют собой соединения различных элементов, и химический анализ показывает, что листовое стекло состоит из следующих материалов, используемых в различных пропорциях:
- Кремнезем (S2O2) 71.От 0 до 78,0%
- Глинозем (Al2O3) от 0,5 до 1,5%
- Оксид железа (Fe203) от 0,05 до 0,15%
- Оксид кальция (CaO) от 5,0 до 10,0%
- Оксид магния (MgO) от 2,0 до 5,0%
- Оксид натрия (Na2O) от 13,0 до 16,0%
- Оксид калия (K2O) от 0,0 до 1,0%
- Триоксид серы (SO3) от 0,0 до 0,5%
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СТЕКЛА…
- флоат-стекло
- листовое стекло
- узорчатое стекло
- армированное стекло
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ СОРТА СТЕКЛА
Основные типы стекла, модифицированные различными методами для получения гибридных разновидностей:
- Светоотражающее стекло
- Стеклопакет
- Безопасное стекло
– Стекло многослойное безопасное
-Закаленное безопасное стекло
- Стеклоблоки
- Тонировка стёкол и т.д…
ПОПЛАВКОВОЕ СТЕКЛО
- Самый распространенный вид стекла
- Монолитный и очень прозрачный
- Производится методом стекания жидкого стекла
- над ванной с расплавленным оловом и
- медленно остывает.
- Имеет равномерную толщину, плоскостность
- и отличное оптическое качество.
- Изготавливается двух основных разновидностей, а именно: чистый и тонированный.
- Используется в зеркалах, окнах, ненесущих стенах и дверях. Флоат-стекло
- может быть закалено. Этот процесс позволяет создать безопасное стекло из отожженного стекла.
- Доступны толщиной 2-19 мм
- Может окрашиваться в процессе производства.
ЛИСТОВОЕ СТЕКЛО…
- Существует три различных вида листовых стекол:
– Стекло отожженное плоское
– Стекло обработанное плоское
– Разное.стекло
- Актуальный цвет – зеленый (иногда синий).
- Доступные размеры: 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм,
6 мм, 8 мм, 10 мм, 12 мм, 15 мм и 19 мм.
- Область применения: окна, полки, большие двери и столешницы
Толщина | Стоимость |
4-6 мм | Rs 53 / кв.м |
8-12 мм | Rs 63 / кв.м |
СТЕКЛО С РИСУНТОМ.. .
- Иногда называют «фигурным» или «рулонным» стеклом.
- Имеет рисунок или текстуру, отпечатанные с одной или обеих сторон в процессе прокатки.
- Эта стеклянная поверхность имеет узорчатый декоративный рисунок, который обеспечивает прозрачность и некоторую степень затемнения.
- Узоры классифицируются как декоративные или остекленные, т. Е. Используются в первую очередь из-за их функциональных свойств.
- Область применения: декоративное остекление окон, перегородок для ванных комнат, дверей.
- Сложно чистить, так как пыль оседает между щелями
- Толщина: 4 мм, 6 мм,
- Размеры: 2140 x 1280 мм, 2140 x 1320 мм соответственно.
ПРОВОДНОЕ СТЕКЛО…
- Тонкая витая шестигранная проволочная сетка или сетка, вставленная в процессе прокатки.
- Может быть с рисунком, гладкой прокаткой или шлифовкой и полировкой.
- Используется в основном в противопожарных окнах, дверях, световых люках и в тех случаях, когда требуется безопасный материал для остекления.
- Разбитые осколки стекла удерживаются проволочной сеткой.
- Грузинская проволочная сетка, 13 мм в комплекте.
- Толщина: от 5 до 7 мм.
- Размер: 3300 х 1830 мм.
ОТРАЖАТЕЛЬНОЕ СТЕКЛО…
- Покрытие из металлического компаунда, нанесенного на одну поверхность путем химического осаждения.
- Отражает свет и солнечное тепло
- Может наноситься на стекло любого типа и толщиной до полдюйма.
- Область применения: в основном используется в остеклении навесных стен и структурном остеклении, окнах поездов (отсеки переменного тока), дверях и окнах коммерческих зданий, перегородках и внутренней облицовке стен.
- Недостатки: вызывает световое загрязнение и опасен для движения.
Толщина | Стоимость |
4-6 мм | Rs 53 / кв.м |
8-12 мм | Rs 63 / кв.м |
ИЗОЛЯЦИОННОЕ СТЕКЛО…
- Блок заводской сборки, состоящий из двух или более оконных стекол, разделенных воздушными пространствами.
- Влагостойкость
- Периферия воздушных пространств герметично закрыта.
- Есть два типа таких герметичных узлов:
- – Тип органического уплотнения: два или более оконных стекла, разделенных воздушными пространствами, уплотненными по краям органическим уплотнением.
- – Тип кромки стекла: два листа прозрачного стекла одинарной или двойной прочности, сплавленные вместе по краям, образуя номинальное воздушное пространство 3/16 дюйма. Этот тип стекла не производится с несколькими воздушными пространствами.
ЗАЩИТНОЕ СТЕКЛО…
- Разработано в основном для транспортных средств, где защита от разрушения стекла является серьезной проблемой.
- Требование непрерывного обзора исключает использование армированного стекла.
- Состоит из двух типов –
Многослойное безопасное стекло
Закаленное безопасное стекло
ЛАМИНИРОВАННОЕ БЕЗОПАСНОЕ СТЕКЛО…
- Изготовлен в виде сэндвича, состоящего из прослойки из прозрачного пластика, например целлулоида, между двумя листами листового или листового стекла.
- Целлулоид помещен между листами, уже покрытыми желатином и специально подготовленной эмалью.
- Адгезия достигается за счет значительного нагрева и давления.
- Когда один или оба листа этого композитного материала разбиваются, стекло прилипает к промежуточному слою, поэтому разлетающиеся осколки не представляют опасности.
ЗАПРЕЩЕННОЕ ЗАЩИТНОЕ СТЕКЛО…
- Кусочки листового или листового стекла подвешены в электрической печи до размягчения и внезапно охлаждаются обдувом воздуха с обеих сторон.
- Фрагменты не имеют режущей кромки.
- Закаленное стекло выдерживает статическую нагрузку более чем в четыре раза по сравнению с обычным стеклом.
- Дополнительные сжимающие напряжения в поверхностях делают стекло более прочным.
- Может безопасно выдерживать высокие растягивающие усилия из-за предварительного напряжения.
- Разрушение может произойти после превышения предварительного напряжения.
СТЕКЛЯННЫЙ КИРПИЧ…
- Это полые стеклопакеты или блоки из стекла в форме кирпичей
- Соединяется с помощью силиконовых герметиков для получения бесшовной отделки
- Две внешние открытые поверхности могут быть гладкими или текстурированными.
- Стеклоблоки могут быть цветными и иметь декорированные поверхности.
- Возможны также стены из стеклоблоков, обладающих огнестойкостью.
- Найдено в сортах Индонезии, Шри-Ланки, Китая, США и Германии
- Шриланкийский и индонезийский
сорта: 80 рупий за штуку
- Европейский прозрачный: 350 рупий / шт
Европейские цветные: 450 рупий / шт
Китайская прозрачная: 52 рупий / шт
Китайский цветной: 152 рупий / шт
- Размеры: 71/2 “на 71/2” на 3 “
ТОНИРОВАННОЕ СТЕКЛО…
- Изготовлено путем добавления красителя на стадии расплавленного стекла
- Используется для минимизации солнечного тепла и бликов, а также для поглощения тепла.
- Доступен в сером, бронзовом, зеленом, синем и сине-зеленом цвете
- Обеспечивает повышенный контроль комфорта и энергопотребления
Доступные размеры:
- Серый и бронзовый – 4 мм, 5 мм, 6 мм, 8 мм и 10 мм
- Синий – 6 мм
- Зеленый – 5 мм, 6 мм и 10 мм
- Синий / зеленый – 6 мм и 10 мм
Толщина | Ставка / кв.м (Rs.) |
3 мм | 22 |
4 мм | 30 |
5 мм | 35 |
6 мм | 38 |
8 мм | 70 |
10 мм | 90 |
ПРИМЕР – ЛИЧНОЕ ЗДАНИЕ, C.П.
- Здание LIC снаружи имеет навесную стену.
- Для навесной стены использовано светоотражающее стекло.
Вид на здание с использованием световозвращающего стекла и пространственной фермы
Конструкционный каркас стоек и фрамуг
ДЕТАЛЬ ВЕРТИКАЛЬНОГО УЗЛА С R.C.C. ПЛИТА
Фотография детали
ПРИМЕР – DLF SQUARE, GURGAON
Вид на площадь DLF с дороги
Деталь крепления кромки
Косые стойки
Поскольку плиты перекрытия отсутствуют, стойки прикреплены к стальным связям, идущим от колонны к колонне
БИБЛИОГРАФИЯ
- Инструкция по изготовлению стекла от SCHITTICH
- Шпиндлер, Р.Г., «Практики архитектурного остекления – материалы, методы и возможные проблемы». Новости стандартизации ASTM, сентябрь 1985 г.
Основные компании, занимающиеся производством стекла: –
- Сен-Гобен
- Асахи Индия
- Группа Goldplus
- Очки Allied
- Флоат-стекло India ltd.