ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online)

Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського
національного університету залізничного транспорту, 2020, № 6 (90)

Вступ

Сьогоднішній день важливим завданням експлуатації наявного фонду будівель та споруд є вчасне проведення реконструкції з метою поліпшення енергоефективності, архітектурно-естетичної привабливості, сприяння відповідності обліку будівель загальній концепції розвитку населених міст. Особливо актуальною ця проблема залишається для будівель транспортної інфраструктури. Оскільки основна частина таких об’єктів зведена протягом 60–80-х років ХХ сторіччя, теплоізолювальні якості фасадних систем не витримують сучасних задач щодо енергоефективності та теплозбереження.

Головним фактором, який впливає на енергоефективність будівель незалежно від їх призначення, є здатність огороджувальних конструкцій чинити опір процесу передачі теплової енергії крізь них. Згідно з вимогами нормативних документів, відповідні конструкції мають забезпечувати встановлений опір тепловтрат зі зменшенням теплопровідних включень, володіти значними пароізоляційними властивостями для скорочення можливості проникнення в огороджувальну конструкцію водяної пари із зовнішнього середовища та унеможливлювати накопичення вологи під час експлуатації. Використання однонаправлених парозахисних мембран призводить до ефективного відведення вологи, що поліпшує мікроклімат внутрішніх приміщень та підвищує експлуатаційні властивості.

В умовах гострої проблеми енергозбереження та заощадження ресурсів на створення мікроклімату приміщень, постає питання вибору раціональної фасадної системи об’єкта будівництва [4–6]. Наявні технологічні регламенти від сучасних виробників систем передбачають порівняння тільки за 2–3 параметрами (переважно за терміном експлуатації, вартістю, теплоємністю) без урахування ряду додаткових факторів, значення яких притаманні конкретним умовам будівництва [1–3, 7]. Тому важливим є об’єктивне порівняння кількох видів фасадних систем для зваженого вибору найбільш раціональної з них [8, 9, 11, 12].

Невирішеним залишається питання забезпечення надійної експлуатації фасадних систем за збереження енергоефективності огороджувальних конструкцій [10, 13–18].

Мета

Відповідно до викладеного, метою даної статті є формування алгоритму вибору раціональної фасадної системи для конкретного будівельного об’єкта з урахуванням кліматичних, організаційно-технологічних та експлуатаційних властивостей.

Методика

На підставі експертного оцінювання важливості чинників, що впливають на вибір раціональної фасадної системи, установлено:

– найбільше значення мають чинники, що обумовлюють термін служби фасадної системи, вартість і трудомісткість її улаштування та тривалість міжремонтних періодів. Спостерігається зацікавленість учасників будівельного процесу в зменшенні тривалості виконання робіт та підвищенні термінів безвідмовної експлуатації, навіть шляхом збільшення вартості улаштування фасадної системи;

– менше значення мають взаємовиключні визначальні чинники, такі як розрізненість елементів фасаду, їх світлопрозорість, наявність «мокрих» процесів під час виконання робіт. Також експерти зацікавлені в підвищенні енергоефективності фасадної системи, зручності обстеження її поточного стану, а також можливості миття зовнішнього шару фасаду для підвищення естетичних властивостей та поліпшення умов експлуатації;

– найменше значення мають чинники, які забезпечують адаптацію конструкцій фасадної системи до зміни кліматичних факторів, а також повторного використання окремих елементів системи.

Оскільки серед факторів, притаманних різним фасадним системам, є як якісні, так і кількісні показники, у тому числі взаємовиключні, класичний алгоритм вибору типу блок-схеми є неефективним. Тому доцільним буде створення комплексної методики, яка шляхом проходження нескладного алгоритму визначить найбільш раціональну фасадну систему за сукупною кількістю показників.

Приклад алгоритму вибору раціональної фасадної системи наведено в табл. 1.

У ньому запропоновано таку послідовність дій із вибору раціональної фасадної системи для об’єкта будівництва:

1. Оцінюють кожен чинник залежно від застосованості його значення до зовнішнього вигляду будівлі, умов виконання робіт та подальшої експлуатації об’єкта будівництва. При цьому найбільш раціональні значення чинників підкреслюють.

2. Обирають фасадну систему, колонка якої має найбільшу кількість позначок чинників. Саме ця фасадна система й буде найбільш раціональною для використання в конкретному проекті. У разі, якщо декілька фасадних систем мають однакове (близьке) число позначок, відкидаються невідповідні системи, після чого оцінку повторюють.

3. У разі відсутності в прогнозованій найбільш раціональній фасадній системі обраних взаємовиключних чинників оцінку повторюють з урахуванням цих чинників або ж приймають рішення щодо вибору відповідної системи.

4. Після вибору найбільш раціональної фасадної системи всі учасники будівництва виконують її оцінку на предмет збігу результатів та можливості застосування до конкретного об’єкта будівництва. Якщо результати не збігаються, виконують сумісну відкриту нараду з метою обґрунтування кожного з факторів вибору раціональних фасадних систем та знаходження найбільш придатної до конкретних умов будівництва й експлуатації.

5. Учасники будівельного процесу розпочинають реалізацію обраної найбільш раціональної фасадної системи в об’єкт будівництва.

У цьому алгоритмі користувач послідовно підкреслює (або позначає іншим методом) значення факторів, яким має відповідати раціональна фасадна система об’єкта будівництва. У випадку, якщо декілька видів фасадних систем мають однакове значення фактора, підкреслюють усі варіанти. У другій частині алгоритму виділяють значення взаємовиключних показників. Після чого обирають фасадну систему з найбільшою кількістю обраних факторів.

Якщо вибір неоднозначний відносно взаємовиключних факторів, окремо розглядають кожен із них з метою однозначного вибору найбільш раціональної фасадної системи для конкретних умов і конкретного об’єкта будівництва.

Результати

Із метою аналізу результатів алгоритму виконаємо його тестове проходження. За приклад обираємо архітектурно-конструктивне рішення з такими параметрами:

Таблиця 1

Алгоритм вибору раціональної фасадної системи

Table 1

Algorithm for choosing a rational facade system

Кількісні показники	Вартість 1 м2 фасаду, грн
	700	1 500	8 000
	Трудомісткість улаштування 1 м2 фасадної системи, люд.год
	10	4	1,6
	Термін служби фасадної системи, років
	20	50	100
	Тривалість періоду між поточними ремонтами, років
	5	20	30
	Тривалість періоду між капітальними ремонтами, років
	15	30	50
	Питома трудомісткість та вартість капремонту відносно нової системи
	130 %	80 %	50 %

Продовження табл. 1

Continuation of Table 1

Якісні взаємовиключні показники	Наявність технологічних пауз на тверднення матеріалів під час виконання робіт
	Так	Ні	Ні
	Наявність «мокрих процесів» під час виконання зовнішніх робіт
	Так	Ні	Ні
	Можливість візуального та інструментального обстеження елементів системи
	Ні	Так	Так
	Можливість повторного використання елементів системи під час ремонту
	Ні	Так	Так
	Світлопрозорість системи
	Ні	Ні	Так
	Можливість миття зовнішнього шару системи
	Ні	Так	Так
	Розрізненість елементів фасадної системи
	Ні	Так	Так
	Можливість навішування обладнання, розташування кріпильних елементів
	Ні	Так	Ні
	Підвищення енергоефективності шляхом заміни модульних елементів
	Ні	Можливо	Так
	Можливість адаптації системи до нових чинників шляхом внесення незначних змін
	Ні	Так	Так
	Результуюча система
	«Мокрий» фасад	Вентильований фасад	Скляний фасад

– багатоповерхова будівля громадського призначення, із цокольним та 10 типовими поверхами, на яких розташовані офісні приміщення;

– конструктивна система – стінова, з несучими поздовжніми стінами із силікатної цегли;

– перекриття – збірні, із пустотних залізобетонних плит безперервного формування;

– альтернативною каркасною системою може бути монолітний залізобетонний каркас із заповненням стінами з газобетону товщиною 400 мм;

– будівля розташована в місті Дніпро. Оскільки товщина стін складає 380 або 510 мм, із внутрішнім шаром штукатурки, розрахункова товщина утеплювача (мінераловатні плити) становить 90 мм.

Необхідно визначити раціональну фасадну систему. Визначення будемо виконувати шляхом проходження алгоритму (табл. 2), система має задовольняти таким вимогам:

Таблиця 2

Заповнення алгоритму вибору раціональної фасадної системи

Table 2

Filling the algorithm for choosing a rational facade system

– розрахунковий термін служби має складати не менше 50 років;

– тривалість міжремонтного періоду має бути максимальною;

– трудомісткість улаштування фасадної системи має складати не більше 8 люд.год/м², із метою максимального прискорення термінів улаштування системи та, відповідно, будівлі в цілому;

– вартість ремонту має бути мінімальною для оптимізації витрат на утримання фасаду;

– необхідна можливість простого та ефективного контролю поточного стану складових фасадної системи, вимір ефективності роботи всіх елементів, включаючи теплоізоляційні властивості та рівень вологості. Причому фасадна система має відводити вологу з середини приміщень для підтримання оптимального мікроклімату;

– світлопрозорість системи фасаду не має вирішального значення;

– з огляду на особливості експлуатації (великий потік людей біля будівлі, експлуатація прибудинкової території тощо) необхідно забезпечити розрізненість елементів фасаду та можливість повторного використання його елементів під час поточних і капітальних ремонтів для мінімізації вартості ремонтних робіт;

– фасадна система повинна забезпечувати можливість монтажу устаткування (зовнішні блоки кондиціонерів);

– під час капітального ремонту необхідно забезпечити повну заміну утеплювача, мембран, можливо, на нові більш ефективні та довговічні елементи.

Очевидно, що на етапі вибору значень факторів найбільш раціональною здавалась система скляного фасаду. Проте значення фактора «вартість улаштування 1 м² фасаду» перевищує вимоги замовника. Крім того, замовнику в цьому прикладі потрібна непрозора фасадна система. Оскільки можливо було зменшити міжремонтні періоди та загальний термін експлуатації фасадної системи, з урахуванням доцільної вартості улаштування 1 500 грн/м² обрано найбільш раціональну фасадну систему для конкретного об’єкта – фасадну систему з вентильованим повітряним прошарком, так звану систему «вентильований фасад». Більш дешева на етапі улаштування система типу «мокрий фасад» хоча й призводить до першочергового заощадження коштів, потребує більших працевитрат. Крім того, у подальшій експлуатації її утримання дорожче у зв’язку зі збільшенням термінів ремонту, зменшення загальної довговічності та тривалості міжремонтних періодів. Тому ця система не є ефективною для конкретних умов будівництва.

Апробація розробок під час проектування багатоповерхових житлових та громадських будівель відбувалась протягом 2018–2020 рр. у практичній діяльності ТОВ «Архітектурне бюро «Алюр», ТОВ «Омега–СКС» та ТОВ» ОМЕГА АРХИТЕКЧЕРАЛ БЮРО».

Діяльність цих організації полягає в проектуванні переважно багатоповерхових будівель та багатофункціональних комплексів громадсько-житлового призначення на території України. Відповідно, часто постає питання вибору раціональної фасадної системи для багатоповерхових будівель.

Оскільки вказані вище організації виконують переважну більшість проектів для приватних замовників, деякі з проектних рішень, зокрема вартість проектних робіт, вартість деяких елементів будівлі (у тому числі й вартість фасадних систем), а також конкретні рішення фасадних систем складають комерційну таємницю. Тому алгоритм вибору раціональної фасадної системи з табл. 2 на наступних прикладах буде змінено.

1. У ТОВ «Архітектурне бюро «Алюр» упровадження алгоритму вибору раціональної фасадної системи наочно видно з проекту «Нове будівництво багатоквартирного житлового будинку в районі вул. Херсонської – вул. Костомарівської – пров. Ушинського – просп. Пушкіна, м. Дніпро». Цей проект має на меті забудову наявної ділянки з частковим використанням залишків монолітного залізобетонного каркасу багатоповерхової будівлі поблизу пішохідної частини бульв. Кучеревського в м. Дніпро. Об’ємно-планувальні рішення передбачають розміщення житлового будинку з вбудовано-прибудованими нежитловими приміщеннями, а саме чотири 12-поверхові секції, прибудовані двоповерхові нежитлові приміщення та дворівневий паркінг. Проектні роботи виконано протягом 2020 року.

На нараді із замовником було встановлено такі вимоги до фасадної системи, крім теплотехнічних вимог згідно з нормативними документами:

– термін служби фасадної системи не менше 50 років; максимальна тривалість міжремонтних періодів для поліпшення експлуатації системи;

– мінімальна трудомісткість улаштування фасадної системи для скорочення термінів виконання робіт;

– обов’язкова можливість миття зовнішнього шару фасаду для поліпшення естетичного сприйняття та архітектурної виразності будівлі під час експлуатації;

– розрізненість елементів фасаду для швидкого ремонту в разі пошкодження;

– можливість розташування кріпильних елементів у середині фасадної системи з метою навішування обладнання для кондиціонування тощо.

– світлопрозорість фасадної системи не потрібна.

Найбільшу кількість обраних факторів (табл. 3) отримала фасадна система з вентильованим повітряним прошарком. У результаті сумісних рішень обрано комплексну систему фасадної теплоізоляції з негорючим утеплювачем – мінераловатними плитами, з індустріальним опорядженням та вентильованим повітряним прошарком. Теплоізоляційний шар системи передбачено влаштовувати з мінераловатних плит «ТЕХНО» марки «ТЕХНОВЕНТ ЕКСТРА СП» товщиною 100 мм для керамічних блоків та 150 мм для залізобетону густиною 80 кг/м3. Індустріальне опорядження фасаду – керамогранітні плити.

Таблиця 3

Заповнений алгоритм вибору раціональної фасадної системи під час апробації
в ТОВ «Архітектурне бюро «Алюр»»

Table 3

Filled out algorithm for choosing a rational facade system during testing
in Architectural Bureau Allure LLC

Кількісні показники	Вартість 1 м2 фасаду, грн
	700	1 500	8 000
	Трудомісткість улаштування 1 м2 фасадної системи, люд.год
	10	4	1,6
	Термін служби фасадної системи, років
	20	50	100
	Тривалість періоду між поточними ремонтами, років
	5	20	30
	Тривалість періоду між капітальними ремонтами, років
	15	30	50
	Питома трудомісткість та вартість капремонту відносно нової системи
	130 %	80 %	50 %
Якісні взаємовиключні показники	Наявність технологічних пауз на тверднення матеріалів під час виконання робіт
	Так	Ні	Ні
	Наявність «мокрих процесів» під час виконання зовнішніх робіт
	Так	Ні	Ні

Продовження табл. 3

Continuation of Table 3

Якісні взаємовиключні показники	Можливість візуального та інструментального обстеження елементів системи
	Ні	Так	Так
	Можливість повторного використання елементів системи під час ремонту
	Ні	Так	Так
	Світлопрозорість системи
	Ні	Ні	Так
	Можливість миття зовнішнього шару системи
	Ні	Так	Так
	Розрізненість елементів фасадної системи
	Ні	Так	Так
	Можливість навішування обладнання, розташування кріпильних елементів
	Ні	Так	Ні
	Підвищення енергоефективності шляхом заміни модульних елементів
	Ні	Можливо	Так
	Можливість адаптації системи до нових чинників шляхом внесення незначних змін до конструкції
	Ні	Так	Так
	Результуюча система
	«Мокрий» фасад	Вентильований фасад	Скляний фасад

2. У ТОВ «Омега–СКС» упровадження алгоритму вибору раціональної фасадної системи видно з проекту «Будівництво житлового комплексу з вбудовано-прибудованими приміщеннями та підземним паркінгом по вул. Антона Цедіка, 14а, у Шевченківському районі м. Києва». Будівля являє собою 3 житлових секції 16 та 9 поверхів, які з’єднані 2-поверховими прибудованими приміщеннями комерційного призначення, а також передбачений однорівневий підземний паркінг. Будівля має бути виконана в монолітному залізобетонному каркасі із заповненням керамічною цеглою. Проектні роботи виконано протягом 2020 року.

На сумісній нараді проектувальником та замовник заповнили бланк алгоритму вибору раціональної фасадної системи (табл. 4) за такими вимогами:

– термін служби фасадної системи не менше 50 років; максимальна тривалість міжремонтних періодів для поліпшення експлуатації системи;

– мінімальна трудомісткість улаштування фасадної системи для скорочення термінів виконання робіт;

– обов’язкова можливість миття зовнішнього шару фасаду для поліпшення естетичного сприйняття та архітектурної виразності будівлі під час експлуатації;

– розрізненість елементів фасаду для швидкого ремонту в разі пошкодження;

– світлопрозорість фасадної системи не потрібна, проте необхідно забезпечити стикування фасадної системи з елементами панорамного засклення будівлі.

Таблиця 4

Заповнений алгоритм вибору раціональної фасадної системи
під час апробації в ТОВ «Омега–СКС»

Table 4

Filled out algorithm for choosing a rational facade system during testing in Omega-SKS LLC

Найбільшу кількість обраних факторів отримала фасадна система з вентильованим повітряним прошарком. У результаті сумісних рішень обрано комплексну систему фасадної теплоізоляції з негорючим утеплювачем – мінераловатними плитами, з індустріальним опорядженням та вентильованим повітряним прошарком. Теплоізоляційний шар системи передбачено влаштовувати з мінераловатних плит «ТЕХНО» марки «ТЕХНОВЕНТ ЕКСТРА СП» товщиною 100 мм для керамічних блоків та 150 мм для залізобетону густиною 80 кг/м³. Опорядження фасаду – керамогранітні плити.

Найбільшу кількість обраних факторів отримали фасадна система з вентильованим повітряним прошарком та система скляного фасаду. Проте через наявність взаємовиключних факторів (відсутність прозорості фасадної системи) під час сумісної наради із замовником було вирішено зупинитись на системі вентильованого фасаду. У результаті обрано таку систему фасаду:

– повнотіла керамічна цегла марки 100 на цементно-піщаному розчині марки M100, примикання цегляної кладки до залізобетонних конструкцій здійснюється через демпферну стрічку зі спіненого поліетилену товщиною 10 мм;

– шар із мінеральною плитою NG, 45 кг – 50 мм;

– шар мінеральної плити NG, 80 кг – 50 мм;

– повітряний прошарок – 50 мм;

– керамограніт – 10 мм.

3. У ТОВ «ОМЕГА АРХИТЕКЧЕРАЛ БЮРО» впровадження алгоритму вибору раціональної фасадної системи видно з проекту «Реконструкція магазину (літ. Д) під адміністративну будівлю за адресою: вул. Теліги Олени, 4, у Шевченківському районі м. Київ». Проектом передбачено знесення наявних будівель на майданчику забудови, розробку котловану під захистом шпунтового огородження та зведення нової офісної будівлі. Будівля являє собою прямокутний у плані адміністративний будинок зі стилобатом та підземним паркінгом. На першому поверсі знаходяться вестибюль та офісні приміщення. На 2–8-му поверхах – офісні приміщення.

На нараді з замовником було встановлено такі вимоги до фасадної системи, крім теплотехнічних вимог згідно з нормативними документами:

• термін служби фасадної системи не менше 100 років; максимальна тривалість міжремонтних періодів для поліпшення експлуатації системи;

• мінімальна трудомісткість улаштування фасадної системи для скорочення термінів виконання робіт;

• обов’язкова можливість миття зовнішнього шару фасаду для поліпшення естетичного сприйняття та архітектурної виразності будівлі під час експлуатації;

• обов’язкова прозорість фасадної системи для забезпечення максимальної архітектурної виразності офісної будівлі;

• розрізненість елементів фасаду для швидкого ремонту в разі пошкодження.

За цими вимогами на сумісній нараді проектувальник та замовник заповнили бланк алгоритму вибору фасадної системи (табл. 5).

У результаті обрано сучасну систему панорамного фасадного скління. Значна тривалість
міжремонтних періодів, а також застосування сучасних енергоефективних склопакетів призводить до значного заощадження коштів, що компенсує підвищені витрати на улаштування системи.

Наукова новизна та практична
значимість

Установлено закономірність впливу ряду організаційно-технологічних та експлуатаційних чинників на процес вибору раціональної фасадної системи. Підвищено ефективність визначення відповідної системи для конкретних умов будівництва з урахуванням особливостей експлуатації та призначення будівлі.

Учасник будівництва шляхом проходження нескладного алгоритму має змогу наочно оцінити вплив організаційно-технологічних та експлуатаційних факторів на вибір раціональної фасадної системи. Під час оцінювання придатних параметрів відповідних факторів визначають найбільш раціональну фасадну систему для конкретного об’єкта. Унаслідок суттєво знижується вартість експлуатації фасадної системи за оптимізації тривалості міжремонтних періодів та поліпшення умов роботи її складових.

Таблиця 5

Заповнений алгоритм вибору раціональної фасадної системи під час апробації
в ТОВ «ОМЕГА АРХИТЕКЧЕРАЛ БЮРО»

Table 5

Filled out algorithm for choosing a rational facade system during testing
in OMEGA ARCHITECTURAL BUREAU LLC

Висновки

Таким чином, розроблена методика вибору раціональної фасадної системи шляхом проходження нескладного алгоритму дає змогу будь-якому учаснику будівельного процесу підібрати найбільш раціональну систему фасаду для конкретного об’єкта будівництва з урахуванням особливостей експлуатації, місцевих кліматичних та організаційно-технологічних умов, і як наслідок – заощадити кошти за рахунок найбільш доцільного підбору термінів виконання ремонтних робіт і тривалості міжремонтних періодів, які можуть мати вирішальний вплив на експлуатацію фасадної системи.

Creative Commons Attribution 4.0 International

doi: 10.15802/stp2020/225268
© А. В. Радкевич, Т. В. Ткач, К. М. Нетеса, 2020