Модульные фасадные системы: Конструкция и виды модульных фасадов

Модульный структурный фасад ALT EF65

Преимущества при переработке

• Стандартизация модулей на этапе проектирования обеспечивает системный контроль в процессе изготовления и высокое качество сборки в цеху, а также выходной контроль качества конструкций.
• Монтаж готовых модулей на стройке с меньшим количеством рабочих операций, что значительно снижает влияние человеческого фактора (появление брака).
• Сокращение сроков строительства объекта благодаря изготовлению конструкций в производственном цеху.
• В процессе монтажа используется поэтажный способ, что позволяет проводить отделочные работы на более ранней стадии.
• Осуществлять монтаж модулей можно при низких температурах без существенного изменения технологического процесса.

Технические характеристики
Документация
Сертификаты
Видео

Технические характеристики

Энергоэффективность

до 56 мм

Толщина заполнения

R₀ ≥ 1,0 м²∙°С / Вт

Приведенное сопр. теплопередаче (ГОСТ 26602.1-99)

Uf ≤ 1,65 Вт / м²∙°С

Коэффициент теплопроводности (EN ISO 10077-2:2017)

Комфорт

Класс А

Водопроницаемость (ГОСТ 26602.1-99)

Класс А

Воздухопроницаемость (ГОСТ 26602.1-99)

Класс А

Сопр. ветровой нагрузке (ГОСТ 26602. 1-99)

до 48 дБ

Звукоизоляция (ГОСТ 22602.3-2016)

Функциональность

оконно-дверные конструкции ALT W72, интегрированные фасадные створки ALT F50

Тип встраиваемых конструкций

Размеры

3600 мм

Максимальная высота модуля

2700 мм

Максимальная ширина модуля

500 кг

Максимальный вес модуля

Безопасность

EI60

Предел огнестойкости для пожарной отсечки

Документация

Ещё больше документов
для авторизованных пользователей

АВТОРИЗАЦИЯ

Авторизуйтесь, если вам уже был предоставлен доступ к личному кабинету или порталу AService.

Получите маркетинговую поддержку, доступ к актуальной информации, рекламным материалам, технической документации. Вся необходимая информация и сервисы для партнера – на одной странице.

Сертификаты

3000

Сертификат покрытие Qualanod 2022

~484.88 kB

3900

Сертификат покрытие Qualicoat 2022

~0. 96 MB

Сертификат соответствия системы менеджмента требованиям стандарта ISO 14001:2015

~250.27 kB

Еще

Ещё больше документов
для авторизованных пользователей

АВТОРИЗАЦИЯ

Авторизуйтесь, если вам уже был предоставлен доступ к личному кабинету или порталу AService.

Получите маркетинговую поддержку, доступ к актуальной информации, рекламным материалам, технической документации. Вся необходимая информация и сервисы для партнера – на одной странице.

Теплоизоляция

Комфортный микроклимат в помещениях в любое время года. Экономия на отоплении.

Звукоизоляция

Эффективная защита от посторонних звуков с улицы и, как следствие, возможность установки на объектах, расположенных в зонах с повышенным уровнем шума (аэропорты, вокзалы, пр.).

Герметичность

Исключение риска продуваний и сквозняков. Отсутствие протечек и, как следствие, риска появления плесени и грибка.

Водоотвод и вентиляция

Повышенные показатели по воздухо- и водопроницаемости.

Долговечность

Высокая коррозионная стойкость (более 50 лет). Устойчивость покрытия к влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды. Длительный срок эксплуатации фасадов без необходимости в профилактике.

Дизайн

Богатый выбор цветов для окрашивания профилей, многообразие типов покрытий.

Вдохновитесь
нашими проектами

Мы реализовали тысячи проектов в разных частях света. Каждая работа — тщательно
продуманное решение под индивидуальные требования заказчика.

Ещё больше проектов

ГОРОДСКОЙ КУРОРТ «ВОЛЖСКИЕ ТЕРМЫ»

Смотреть проект

Частный дом в стиле хай-тек

Смотреть проект

Минималистичный коттедж

Смотреть проект

БарнХауc

Смотреть проект

Ещё больше проектов

Навесные светопрозрачные фасады: основные типы

Навесными светопрозрачными фасадами (навесными наружными стенами) в широком понимании называют ненесущие ограждающие конструкции здания, которые «висят» на несущем каркасе здания подобно занавесу или шторе. Поэтому в англоязычной технической литературе эти стены так и называют «curtain wall». Навесные фасады не только преобразили внешний облик городов, но и изменили весь комплекс технических характеристик зданий, особенно с точки зрения энергосбережения и обеспечения комфорта для людей. Концепция навесных стен остается одной из самых устойчивых концепций современной теории архитектуры и поэтому с конца 19-го века ненесущие фасады являются основой практически всех модернистских архитектурных течений [1].

Светопрозрачные фасадные конструкции

ГОСТ 33079–2014 определяет светопрозрачные фасадные конструкции как «наружные ненесущие стены, состоящие из каркаса, крепежных элементов, уплотнителей и светопрозрачного и/или непрозрачного заполнения». Ниже наряду с термином «светопрозрачная фасадная конструкция» будем для краткости применять также такие выражения как «светопрозрачный фасад», «навесная стена» и просто «фасад».

Словами «светопрозрачный» и «стена» светопрозрачные навесные фасады отделяются от навесных вентилируемых фасадов, которые также являются навесными, но не являются светопрозрачными и не являются стенами.

В самом общем понимании светопрозрачная фасадная конструкция — это рамная конструкция, которая может включать большое разнообразие материалов, форм и функций. Не смотря на множество внешних форм и видов, в основе большинства светопрозрачных навесных стен лежат одни и те же фундаментальные конструкционные принципы (рисунок 1).

Рисунок 1 — Типичная светопрозрачная фасадная конструкция [2]

Основными компонентами навесных светопрозрачных фасадов являются вертикальные стойки, горизонтальные ригели, панели заполнения и элементы крепления. Стойки и ригели, которые обычно изготавливают из прессованных алюминиевых профилей, образуют несущий каркас навесного фасада. Этот каркас является аналогом несущего каркаса здания из колонн и балок.

Стойки, как правило, устанавливают вертикально от одного этажа до следующего этажа с горизонтальными ригелями между смежными стойками. Таким образом, стойки и ригели образуют каркас, в который устанавливаются панели заполнения — стеклянные, металлические, каменные, а также из других материалов.

Заполнение

Наиболее часто в фасадном каркасе устанавливают заполнение из стекла, обычно с помощью резиновых уплотнителей или силиконовых герметиков (рисунок 2), а также иногда с помощью точечных крепежных элементов (рисунок 3).

Рисунок 2 — Остекление стоечно-ригельного фасада:

по горизонтали — декоративная крышка, по вертикали — структурный силиконовый герметик [1]

Рисунок 3 — Остекление, поддерживаемое точечными креплениями из нержавеющей стали [1]

Металлические или каменные панели заполнения могут потребовать дополнительных крепежных элементов, чтобы поддерживать значительный вес этих панелей.

Панели заполнения подразделяют на прозрачные и непрозрачные. Прозрачные панели — это в основном изделия из стекла, непрозрачные панели — из стекла, металла, камня, терракоты и других материалов, сзади которых обычно располагается воздушная полость, герметичный короб и тепловая изоляция.

Кронштейны крепления

Вся конструкция из стоечно-ригельного каркаса и панелей заполнения прикрепляется к несущей строительной конструкции системой кронштейнов. Типичными кронштейнами навесного фасада являются стальные уголки или швеллеры (см. рисунок 1) со специальными мерами по защите их от коррозии. Эти кронштейны передают ветровые и статические нагрузки от навесного фасада на несущий строительный каркас. Система крепления навесной стены позволяют компенсировать отклонения от номинальных размеров, как несущей конструкции, так и самого навесного фасада путем регулировки в трех измерениях (осях x, y и z).

Стандартные и специальные системы навесных стен

Системы навесных стен можно классифицировать как стандартные и специальные. Большинство производителей навесных стен предлагают стандартные системы, различные компоненты которых можно просто выбрать из каталога. Эти системы имеют заранее проработанные узлы, которые прошли все необходимые испытания. Такие системы обычно являются более дешевыми. Обычно они имеют возможность выбора типов своих компонентов по конструкции стеклопакетов, несущей способности стоек и ригелей, свойствам материалов заполнения и т. д. Стандартные системы обычно выбирают для маломасштабных или малобюджетных проектов или для навесных стен без особых уникальных характеристик или эстетических требований.

Для уникальных зданий с крупным финансированием разрабатывают специальные системы, чтобы обеспечить специфические технические требования или особое эстетическое выражение. Специальные системы требуют обширных испытаний и контроля качества как в ходе проектирования, так и в процессе строительства. В отличии от них стандартные системы уже прошли полный цикл необходимых испытаний и поэтому требуют только ограниченного объема испытаний и проверок в процессе строительства.

Кроме того, что навесные стены подразделяются на стандартные и специальные, они еще классифицируются по методу их изготовления и монтажа. Хотя встречаются и смешанные системы, большинство навесных стен относятся к двум основным категориям: ригельно-стоечные фасады и модульные фасады.

Стоечно-ригельные системы

В стоечно-ригельных фасадах отдельные детали монтируются одна за другой — стойка за стойкой, ригель за ригелем — непосредственно на строительной площадке (рисунок 4).

Рисунок 4 — Монтаж стоечно-ригельного навесного светопрозрачного фасада [1]

Сначала вертикальные стойки закрепляют на несущей конструкции здания, затем между ними устанавливают ригели и в конце — панели заполнения вместе с другими вспомогательными деталями, такими как устройства для затенения или декоративные детали. Большинство стоечно-ригельных систем являются стандартизированными, готовыми комплектами деталей, которые всегда доступны для поставки со склада. Это обеспечивает им относительно низкую стоимость по сравнению со специальными, часто уникальными, системами. Другим преимуществом стоечно-ригельных систем является низкая стоимость их доставки на строительную площадку, так все ее компоненты легко и компактно упаковываются и могут доставляться на место отдельно.

Основной недостаток стоечно-ригельных систем вытекает из метода их монтажа на строительной площадке, а именно, более медленным темпом работ, большой долей стоимости рабочей силы и повышенного потенциала для проблем с качеством и точностью выполнения работ, по сравнению с заводской сборкой. Поэтому стоечно-ригельные навесные стены обычно ограничиваются зданиями малой и средней высоты.

Модульные системы

Модульные системы навесных стен состоят из готовых модулей, которые собираются в контролируемых заводских условиях и затем доставляются на строительную площадку (рисунок 5). Типичная модульная единица навесного фасада имеет ширину от 1,2 до 3 метров и высоту в один или два этажа с креплением за каждое междуэтажное перекрытие или несущие балки.

Рисунок 5 — Монтаж модульной светопрозрачной навесной стены [1]

Каждая модульная фасадная панель прибывает на строительную площадку уже полностью застекленной и готовой к монтажу. Поэтому монтажные работы на строительной площадке сводятся к минимуму. К преимуществам модульных систем относится также более жесткий контроль качества в процессе изготовления и более быстрый монтаж на стене здания. Кроме того, модульные системы обладают большей способностью компенсировать перемещения здания под воздействием прогибов, ветровых нагрузок и температурного расширения-сокращения.

К недостаткам модульных систем относится более высокая стоимость их доставки на строительную площадку и необходимость последовательного монтажа. Дело в том, что смежные стеновые модули соединяются друг с другом специальными замками (см. ниже рисунок 8) и поэтому должны монтироваться в особой последовательности, тогда как стоечно-ригельные системы позволяют монтировать стены более свободно. Модульные фасадные системы обычно выбирают для высотных и очень больших зданий, а также в некоторых случаях при строительстве малоэтажных зданий при наличии достаточного финансирования.

Алюминиевые профили для навесных стен

Различия в методах монтажа между двумя этими системами становятся понятными при сравнении деталей их конструкции. Вертикальные и горизонтальные элементы каркаса в обоих типах конструкции состоят из прессованных алюминиевых профилей, которые проходят вертикально от одного этажа до другого на расстоянии около 1,5 м. Типичное заполнение проемов в обоих случаях — это однокамерные стеклопакеты. Алюминий как строительный материал обладает высоким отношением прочность/вес, что очень важно для создания легких ограждающих конструкций здания. Кроме того, алюминий хорошо воспринимает различные виды защитно-декоративных покрытий, такие как окраска (жидкая и порошковая) и анодирование.

Главное преимущество алюминия заключается в том, что легко поддается экструзии. Этот процесс заключается в том, что нагретый алюминий продавливается через специальные матрицы с образованием профилей со сложным сечением. Стойки и ригели стоечно-ригельных систем прессуются в виде прямоугольных коробчатых профилей со специальными пазами для установки уплотнителей. Вертикальные стойки закрепляют кронштейнами к междуэтажным перекрытиям, а уже на них устанавливают горизонтальные ригели.

В образовавшиеся проемы устанавливают стеклопакеты и прикрепляют их к стоечно-ригельному каркасу специальными прижимными планками винтами-саморезами. Давление, которое передается от прижимных планок на стеклопакеты через уплотнители, обеспечивает их надежное крепление к алюминиевому каркасу. Прижимная планка обычно отделяется от стойки и ригеля пластиковым или резиновым терморазрывом, чтобы снизить потери тепла в зимнее время. Снаружи на прижимную планку обычно устанавливается самозащелкивающаяся крышка, которая также представляет из себя алюминиевый профиль. Эта крышка скрывает детали крепления прижимной планки и обеспечивает каркасу декоративный вид (рисунок 6).

Рисунок 6 — Состав стоечно-ригельного светопрозрачного навесного фасада [2]

Вертикальная стойка в стоечно-ригельной системе — это один цельный профиль (рисунок 7). В отличие от него в модульном фасаде вертикальный элемент состоит из двух смежных элементов соседних модулей, которые образуют замковое соединение (рисунок 8). Иногда такую вертикальную стойку называют динамической потому, что она позволяет некоторое относительное перемещение между смежными модулями под воздействием температурного расширения или сокращения. Это дает модульной системе в целом большую гибкость по сравнению со стоечно-ригельной системой.

Рисунок 7 – Поперечное сечение стоечно-ригельного светопрозрачного навесного фасада [1]

Рисунок 8 — Поперечное сечение
модульного светопрозрачного навесного фасада [1]

Герметизация стыков

Чтобы обеспечить герметичность стыков между двумя модулями применяют уплотнители. Вариант модульной стены, который показан на рисунке 9, включает так называемое структурное остекление, когда стеклопакет «вклеивается» в свою раму с помощью высокопрочного силиконового герметика вместо уплотнителя, прижимной планки и крышки, как это показано на рисунке 9. Структурное остекление дает декоративный эффект непрерывной плоской стеклянной поверхности за счет минимума видимых алюминиевых профилей.

Известно, что при применении силиконовых герметиков необходима высокая культура производства и жесткий контроль качества. Поэтому структурное остекление применяют в основном только при применении модульных систем навесных стен, которые изготавливаются в контролируемых заводских условиях. По этой причине применение структурного остекления для стоечно-ригельных систем, которые полностью монтируются в условиях строительной площадки весьма ограничено, но, тем не менее, применяется (см. например, рисунок 2).

Необходимо отметить, что модульные системы могут также применять более традиционные методы остекления с прижимной планкой и наружной крышкой. Материалом для рамных элементов большинства навесных стен являются прессованные алюминиевые профили из сплавов 6060 и 6063, однако в специальных системах навесных стен возможно применение и других материалов, например, нержавеющих сталей.

Источники:

1. Scott Murray, Contemporary Curtain Wall Architecture, Princeton Architecture Press, New York, 2009.

2. ГОСТ 33079–2014 — Конструкции фасадные светопрозрачные навесные. Классификация. Термины и определения.

унифицированных фасадов | Металлическая архитектура

Характеристики

Марси Марро
редактор
Опубликовано 01 ноября 2021 г.

Chase Center Arena в Сан-Франциско. (Фото любезно предоставлено MG McGrath)

В традиционном строительстве отдельные изделия изготавливаются в цеху, доставляются на место работы и собираются монтажниками на месте. В модульной конструкции компонент фасада изготавливается и предварительно монтируется за пределами площадки в соответствии с размерами помещения или строительного модуля. После сборки оставшаяся конструкция, механическая часть, внутренняя отделка и т. д. устанавливаются до того, как весь модуль будет отправлен на рабочую площадку. В блочном строительстве стеновые блоки изготавливаются, собираются и остекляются в заводских условиях перед отправкой на строительную площадку для установки.

«Унифицированные стеновые блоки изготавливаются и собираются за пределами площадки в цехе, но они устанавливаются в полевых условиях на более традиционно построенную конструкцию», — объясняет Райан Радемахер, AIA, директор по развитию бизнеса в MG McGrath, Мейплвуд, Миннесота. «Часто внутренняя отделка не начинается до тех пор, пока не будет установлен фасад и здание не просохнет».

Башня B2 в Атлантик-Ярдс в Нью-Йорке. (Фото предоставлено MG McGrath)

Типы проектов

Когда дело доходит до принятия решения о том, является ли конкретный проект хорошим кандидатом для модульного строительства, здания с большими внешними поверхностями, повторениями, простой геометрией или даже тесными строительными площадками — все это хорошие кандидаты.

Как объясняют Питер Бабаян, SE, директор Simpson Gumpertz & Heger (SGH), Чикаго, и Кристофер Грей, PE, старший руководитель проекта, SGH, Бостон: «Большие, повторяющиеся фасады на ограниченных строительных площадках или с компактной конструкцией график может счесть модульную конструкцию стены более выгодной».

По словам Радемахера, модульное строительство может хорошо работать на большинстве типов рынка как в жилом, так и в коммерческом строительстве. «Малоэтажные и среднеэтажные проекты хорошо подходят для модульных систем», — говорит он. «Unitized в целом является более гибким и подходит для самых разных типов проектов. Хорошо подходят крупные проекты с большой площадью и сжатыми сроками, в том числе высотное строительство с унифицированными навесными стенами».

Чад Шоуолтер, вице-президент по продажам компании Metal Design Systems Inc. (MDSI), Сидар-Рапидс, штат Айова, объясняет, что компания продвигает и активно производит сборные конструкции для самых разных проектов, от больниц до гостиниц и школ. «Наши клиенты в автомобильной, розничной и пищевой промышленности могут получить особую выгоду от экономии времени и труда за счет модульного строительства, приумножая эту экономию по сравнению с крупномасштабными программами брендирования нескольких объектов».

Публичная библиотека Сидар-Рапидс, Сидар-Рапидс, Айова (Фото предоставлено MDSI)

Упрощенные преимущества

Комплексное строительство предлагает владельцам, проектировщикам и подрядчикам еще один вариант эффективного проектирования и строительства систем наружных стен. «Сборные системы наружных стен могут оптимизировать графики строительства, снизить общие затраты на строительство и улучшить качество сборки наружных стен», — объясняют Бабаян и Грей. «Использование сборных систем наружных стен особенно выгодно на строительных площадках с ограниченным доступом».

Предварительная сборка наружных стен на заводе позволяет подрядчикам и монтажникам быстрее и эффективнее собирать стены на месте. По словам Шоуолтера, «Унифицированное строительство может ускорить время, необходимое для облицовки фасада или элементов фасада здания. Это позволяет архитекторам включать в фасад более сложные углы и изгибы, в то время как сама структура может оставаться относительно простой. Это снижает конкретные трудозатраты, так как большая часть стены и деталей может быть спланирована и организована на этапе предварительного строительства проекта, а не в полевых условиях».

Радемахер добавляет, что блочная конструкция позволяет контролировать качество в магазине с климат-контролем. Он также обеспечивает более высокие структурные, тепловые и влагостойкие характеристики.

Панели, готовые к отгрузке и установке в терминале MAC 1 Silver Parking Ramp Expansion в Minneapolis/St. Международный аэропорт Павла. (Фото любезно предоставлено MG McGrath)

Проблемы проектирования

Как и при любом методе строительства, при использовании модульного строительства могут возникнуть некоторые проблемы. «Проектирование и координация могут сделать сами системы более дорогими, чем другие подходы», — объясняют Бабаян и Грей. «Координация между панельными и непанельными системами может быть затруднена и потенциально может привести к проблемам в здании. Ремонт или модификация после установки панелей чрезвычайно сложны».

И, как отмечает Радемахер, требуется дополнительная координация заранее, что необходимо планировать на ранней стадии процесса проектирования. быть более сложной или ограниченной с унифицированной конструкцией. И, поскольку большая часть работы по модульному строительству выполняется на заводе, строителям и монтажникам важно соблюдать определенные размеры при строительстве в полевых условиях. «Как правило, существуют стандартные отраслевые допуски на размеры, например, для конструкционной стали, поэтому их унифицированную конструкцию можно построить на основе заводских чертежей», — добавляет Шоуолтер.

«С помощью сборных наружных стеновых панелей можно удовлетворить не любую эстетику дизайна», — говорят Бабаян и Грей. «Производители панелей могут не предлагать определенные системы облицовки или иметь ограниченный опыт работы с другими. Панельные проекты лучше всего работают с часто повторяющимися фасадами. И дизайн должен учитывать ограничения панелей с точки зрения размеров и расположения стыков панелей».

Однако, как отмечает Шоуолтер, унифицированная конструкция действительно может расширить выбор дизайна. «Вот почему мы настоятельно рекомендуем архитекторам задействовать MDSI на ранних стадиях эскизного проектирования или разработки дизайна своих проектов, чтобы мы могли найти возможности сохранить их эстетическое видение, объединяя определенные элементы стен».

Детская больница Stead Family Университета Айовы. (Фото любезно предоставлено MDSI)

Растущий спрос

Даже принимая во внимание эти моменты, Шоуолтер говорит, что все больше и больше их субподрядчиков хотят сэкономить рабочую силу на местах за счет унификации во время производства. «Наша проектная лаборатория постоянно внедряет инновации, чтобы найти новые способы помочь нашим клиентам объединить, снизить стоимость проекта и ускорить сроки строительства, связанные с фасадом проекта».

Бабаян и Грей говорят, что они также видят все больше проектов, которые рассматривают и выбирают сборные модульные конструкции наружных стен во всех офисах SGH, включая унифицированные системы навесных стен, которые существуют уже давно, и сборные модульные системы наружных стен, которые более недавно на рынке.

Радемахер соглашается, говоря: «Каждый год мы видим рост запросов и желания строить таким образом. Наряду с этим мы продолжаем наращивать наши возможности и возможности для удовлетворения растущего спроса».

Чейз-центр Арена в Сан-Франциско. (Фото любезно предоставлено MG McGrath)

Ключи к успеху

Как и во всех строительных проектах, общение имеет ключевое значение. И эта коммуникация распространяется от владельцев и архитекторов до генеральных подрядчиков и строителей. Как отмечает Шоуолтер: «Важно рассмотреть возможность унифицированной конструкции стен, потому что правильное планирование может привести к значительной экономии времени монтажа и трудозатрат».

«Раннее участие и сотрудничество имеют решающее значение для успеха в будущем», — добавляет Радемахер. «При этом традиционный метод и процесс доставки «проектирование-заявка-строительство» не очень хорошо согласуется с модульной конструкцией. Проект должен быть адаптирован (путем сотрудничества и переговоров) к возможностям и процессам модульного изготовителя/подрядчика».

«Чтобы проект был успешным, все должно быть продумано и доведено до сведения с самого начала, — продолжает Шоуолтер. «Слишком часто мы наблюдаем задержки строительства, когда одна или несколько сделок отстают от графика — все из-за плохого или недостаточного планирования. Унифицированная конструкция позволяет изготовителю и монтажнику планировать, проектировать и проектировать, а затем строить. Если вы выберете подходящего производителя на раннем этапе, модульная конструкция может избавить вас от большого стресса, путаницы, упущенных объемов работ, времени и неожиданных затрат на этапе фактического строительства проекта».

И помните, что не каждый проект подходит для возведения сборных модульных наружных стен. Проекты требуют ранних проектных решений, которые нельзя изменить без ущерба для бюджета проекта, подчеркивают Бабаян и Грей. «Они требуют раннего участия подрядчика и субподрядчиков, часто на стадии разработки дизайна проекта. Первоначальные затраты на проектирование и планирование выше. Широкий спектр производителей и дизайнов панелей требует тщательной проверки, чтобы убедиться, что производитель панелей соответствует требованиям проекта — как по производительности, так и по эстетике».

Кроме того, Бабаян и Грей всегда рекомендуют проводить испытания макета в лаборатории перед изготовлением, чтобы убедиться, что панель подойдет для конкретного проекта. «После установки полевые испытания имеют решающее значение для подтверждения производительности».

Модульный фасад с технологией интегрированных систем обеспечивает здания возобновляемой энергией

Внешний вид модульного фасада RE с фотоэлектрическим элементом от пола до потолка. Предоставлено: Fraunhofer-Gesellschaft

Темпы реконструкции в строительном секторе все еще слишком низки для того, чтобы обеспечить энергетический переход к сроку, установленному федеральным правительством Германии. Однако более широкое использование готовых компонентов может помочь ускорить этот процесс. Исследователи из Фраунгоферовского института строительной физики IBP и Фраунгоферовского института экономики энергетики и технологий энергетических систем IEE разрабатывают фасадный модуль, который интегрирует техническое оборудование здания и снабжает его возобновляемой энергией для обогрева, охлаждения и вентиляции прилегающих помещений. Это стало возможным благодаря интегрированной в модульный фасад фотоэлектрической системе для подачи энергии, мини-тепловому насосу для отопления и охлаждения и децентрализованной вентиляционной установке с рекуперацией тепла. Помимо того, что система подходит для ремонта существующих фасадов, ее также можно использовать в качестве экологичного и энергоэффективного решения в новых зданиях.

В Германии здания вносят значительный вклад в общее потребление энергии и выбросы парниковых газов. Энергоэффективные здания с интеллектуальными средствами управления и сетью в сочетании с экономичным и безвредным для климата энергоснабжением являются, таким образом, центральным компонентом для обеспечения успешного перехода на энергетику и отопление. Фотогальваника (PV) будет играть ключевую роль в создании будущего, основанного на устойчивой энергии, как при обновлении фасадов существующих зданий, так и при снижении энергопотребления и потребления новых зданий.

Исследовательские группы Fraunhofer IBP и Fraunhofer IEE в настоящее время разрабатывают модульный фасад RE (возобновляемая энергия) для снабжения зданий экологически чистой энергией, которая затем используется для обогрева, охлаждения и вентиляции помещений внутри. В основе модуля лежит фотоэлектрическая система в сочетании с тепловым насосом, выполняющим функции высокоэффективного генератора тепла и холода, а также децентрализованная вентиляционная установка с рекуперацией тепла. Все необходимые технические компоненты размещены в модульном фасаде RE, что обеспечивает высокую степень заводской готовности. Федеральное министерство экономики и энергетики Германии (BMWi) финансирует совместный исследовательский проект. Партнерами проекта являются Implenia Fassadentechnik GmbH, предоставляющая инженерные услуги по проектированию модульного фасада RE, Lare GmbH Luft- und Kältetechnik, разрабатывающая тепловой насос, и LTG AG, предоставляющая услуги в области децентрализованной вентиляции.

Минимально инвазивная реконструкция фасада

Исследовательский проект направлен на разработку рентабельного модульного фасада для использования в проектах реконструкции и новостроек, который, следуя принципу, используемому во многих медицинских операциях, обеспечит минимально инвазивный подход. «Мы реконструируем не все здание, а только фасад. В будущем старый фасад будет заменен новыми модулями заводского изготовления с интегрированными системными технологиями, что обеспечит многофункциональное решение, отвечающее последним энергетическим стандартам», — объясняет Ян Кайзер, руководитель проекта и научный сотрудник Fraunhofer IEE. «Все отопительное, охлаждающее и вентиляционное оборудование, необходимое для соседних офисов, встроено в фасад».

Так как модули могут быть изготовлены заранее, они могут быть изготовлены готовыми к использованию. Это обеспечивает планировщикам и инвесторам высокий уровень безопасности затрат и четко определенные рамки затрат. Переключение может быть выполнено всего за несколько часов. Поскольку технология отопления и вентиляции уже интегрирована, нет необходимости прокладывать новые трубы внутри здания. Фасад просто нуждается в подключении к электросети, чтобы продолжать кондиционирование воздуха и вентиляцию помещений в периоды без фотоэлектрической энергии. Это снижает объем работ, необходимых для установки и настройки на месте. В идеальном случае пользователям соседних комнат не нужно выезжать во время ремонтных работ. 9№ 0003

Модульный фасад RE лучше всего подходит для использования в офисах, административных зданиях и школах, построенных по каркасному методу строительства, распространенному в 1950-х, 60-х и 70-х годах. Вместо несущих стен железобетонные колонны поддерживают плиты перекрытий. Во время ремонтных работ старые элементы фасада удаляются, а новые модули от пола до потолка крепятся к передней части конструкции здания. Единый технический узел модульного фасада RE имеет ширину 1,25 м и глубину 30 см. Каждая единица может обслуживать комнату площадью ок. 24 м².

Вид на испытательную комнату за модульным фасадом с измерительными приборами. Предоставлено: Fraunhofer-Gesellschaft

Модульный фасад как энергетическая оболочка

Встроенная фотоэлектрическая система создает необходимую энергию и обеспечивает питанием тепловой насос и другие компоненты. Этот тепловой насос действует как генератор тепла и холода. Это решающий компонент в техническом блоке модульного фасада RE, обеспечивающий интеллектуальное регулирование потоков энергии. Из каждой единицы электроэнергии можно получить от трех до четырех единиц тепла. С помощью фанкойла, расположенного в воздушном зазоре за фотоэлектрическим элементом, насос извлекает тепло из наружного воздуха и отдает его, также через фанкойл, в соседнее (офисное) помещение для обогрева. Если вместо обогрева требуется охлаждение, тепловой насос извлекает тепло из внутреннего воздуха и отдает его наружу.

Встроенная децентрализованная система вентиляции регулирует процессы воздухообмена и рекуперации тепла. Выборочная активация воздушных заслонок означает, что требуется только один вентилятор, что сводит к минимуму энергопотребление. Вентиляционная установка, поставляемая LTG, переключается между режимами забора и вытяжки воздуха, создавая эффект «дыхания». Элементы вакуумной изоляции также защищают от потери тепла.

«Новый модульный фасад RE обеспечивает идеально скоординированную защиту от тепла и солнечного света в сочетании с низким энергопотреблением и высоким уровнем удобства для пользователя», — подчеркивает Майкл Эберл, научный сотрудник Fraunhofer IBP, работавший над проектом вместе с Яном Кайзером. Между 1950 и примерно в 1990 году примерно от 25 до 30 процентов всех офисных зданий в Германии были построены с использованием методов каркасного строительства. Вместе они ежегодно потребляют 3200 гигаватт-часов (ГВтч) электроэнергии. «Использование нашего модульного фасада из возобновляемых источников энергии сократит это до 600 ГВтч. Высокий уровень заводского изготовления также увеличит низкие темпы обновления всего на один процент в год», — объясняет Кайзер.

В настоящее время партнеры по проекту тестируют демонстрационную версию модульного фасада RE на южной стороне здания VERU и оборудовали примыкающую испытательную комнату. И демонстратор, и испытательная комната оснащены широким набором измерительных приборов. К ним также относятся внутренние источники тепла и влажности, контролируемые с помощью таймеров, которые предназначены для представления реальных «пользователей» и обеспечения проверки функциональной эффективности в реальной офисной среде. Измерительные приборы фиксируют такие параметры, как температура воздуха, влажность и скорость воздуха на разных высотах, а также уровень освещенности — все значения, влияющие на уровень комфорта в помещении. Потребление электроэнергии отдельными компонентами технического блока в модульном фасаде RE также регистрируется, как и мощность фотоэлектрического элемента, для расчета энергетического баланса. Взаимодействие между всеми компонентами уже работает очень хорошо, хотя отдельные элементы в настоящее время все еще оптимизируются.