Використання склодерев’яних стінових конструкцій для зведення малоповерхових будівель

Abstract

Будинки використовують велику кількість енергії протягом усього свого терміну експлуатації: від будівельного майданчика, до моменту деконструкції – знесення. Будівельна галузь сприяє значній частині загальних викидів парникових газів і споживає велику кількість водних та енергетичних ресурсів. З огляду на це, вибір матеріалів, що використовуються у будівництві, останнім часом відіграє важливу роль у контексті стійкості будівель. Тенденція полягає у використанні природних матеріалів з відновлюваних джерел, які мають менший вплив на довкілля, ніж ті, що використовуються традиційно, але які, в той же час, здатні задовольнити структурні та архітектурні потреби. Дерево – це матеріал, який присутній у будівельних традиціях майже всіх країн і має давню і горду історію, його знову впровадили для застосування в будівництві завдяки своїм характеристикам стійкості; насправді він здатний захоплювати і зберігати СО2 з атмосфери. Крім того, низькі енергетичні потреби у виробництві та висока утилізація роблять його важливим будівельним матеріалом. Значний попит на прозорі фасади з часом призвів до масового впровадження скла як основної складової фасадів будівель. Дипломна робота розпочинається з огляду існуючого типу світлопрозорих фасадів – з алюмінієвих профілів з подвійним або потрійним склінням, розгляду гібридних, композиційних та комбінованих матеріалів. Ключовою концепцією у всіх трьох випадках є поєднання двох або більше матеріалів з різними характеристиками, щоб отримати продукт, який має кращі загальні властивості, ніж вихідні компоненти. Однак ці матеріали чітко не класифікуються. Потім надається класифікація, що стосується виробів, пов’язаних з деревом та склом, і вводиться новий термін, що описує поєднання між ними, відповідно до визначень, наведених вище. Поняття EWGC (інженерна комбінація деревини та скла) походить від об’єднання концепції EWP (інженерного дерев’яного виробу) та комбінації формально різних матеріалів.Також в першому розділі описуються властивості окремих компонентів та структурні переваги, якими володіє склодерев’яна панель. Структурна жорсткість і міцність, пов'язані зі склом, врівноважуються пластичністю деревини при компресії. Цей фасадний елемент дозволяє передавати горизонтальні сили навантаження через скло, так що додаткові елементи металевого армування (кріплення) можуть бути опущені. Крім того, продукт EWGC підтримує високий ступінь прозорості корпусу. Другий розділ досліджує архітектурні можливості панелі та повідомляє про всі типи складання, вивчені протягом останніх років. Проте протестовано лише декілька профілів, і це призвело до випуску на ринок лише одного типу панелей, які в даний час використовуються в будівельній галузі. Крім того, форма EWGC підходить для інтеграції систем контролю вентиляції та приросту сонячної енергії, дозволяючи розробку вдосконалених інтегрованих фасадів, спрямованих на забезпечення комфортних умов всередині будівлі. В третьому розділі проводяться дослідження склодерев’яних, алюмінієвих та склопластикових профілів на теплові містки. Для обчислення двовимірних теплових мостів використовується програмне забезпечення WINISO від Sommer-Informatik. Ця програма базується на методі скінченних різниць. Результати порівнянь розрахунку теплових містків поданнно у вигляді графіків та діаграм. Несуча панель з дерева та скла також розглядається як потенційна екологічна альтернатива традиційним структурним фасадам, що забезпечується складанням алюмінієвих елементів та скляних листів за допомогою герметизуючих клеїв. З цієї причини в останньому розділі було проаналізовано два дослідження для оцінки життєвого циклу (LCA) різних профілів та кількісної оцінки їх відповідних впливів на навколишнє середовище. Результати сильно залежать від меж розрахунків та вибору бази даних, однак слід зазначити, що алюміній, який використовується як будівельний матеріал для фасадних елементів, вимагає в 4 рази більше енергії та виробляє до 16 разів більше викидів CO2 в порівнянні з деревиною, що використовується в комбінованих панелях. Економічно порівнявши вартість монтажу склодерев’яних стінових конструкцій та з алюмінієвого профілю, можна сказати, що будівельна продукція, яка має менший вплив на навколишнє середовище, трішки дорожча. Зрештою, незважаючи на деякі слабкі сторони, такі як відсутність стандартизованих норм, обмежена кількість виробників та уявлення про використання дерева як конструкційного матеріалу, така комбінована фасадна панель може бути використана для майбутніх застосувань у галузі будівництва.