RU128219U1

RU128219U1 - Модульный каркас здания

Info

Publication number: RU128219U1
Application number: RU2012155883/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Бондаренко; Ирина Николаевна Бондаренко
Original assignee: Владимир Иванович Бондаренко; Ирина Николаевна Бондаренко
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-05-20

Abstract

1. Модульный каркас здания, содержащий несущий каркас, внешние и внутренние обшивки и расположенный между ними утеплитель, потолок, пол, крышу и инженерные коммуникации, отличающийся тем, что состоит из двух контуров, причем внешний контур содержит каркас, выполненный из деревянного бруса, образующего жесткую пространственно-замкнутую систему, на котором закреплена внешняя обшивка потолка, стен и пола, а внутренний контур содержит каркас в виде стоек из металлического профиля, на которых закреплена внутренняя обшивка, причем расстояние S между внешней и внутренней обшивками связано с коэффициентом теполопроводности Кт утеплителя и нормируемым региональным тепловым сопротивлением для стен и перекрытий соотношением:S=Rp·Кт,где Rp - нормируемое региональное тепловое сопротивление для стен или перекрытий, строящегося дома;Кт - коэффициент теплопередачи, применяемого утеплителя.2. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что каркасная конструкция выполнена из соснового бруса сечением 50×100 мм.3. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что концы брусьев снабжены технологическими выступами и пазами для обеспечения плотного соединения брусьев в раму.4. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что в качестве стоек металлического каркаса используют трубу прямоугольного профиля.5. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода и закрыты утеплителем.6. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что в качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату.7. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что для о

Description

Полезная модель относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использована в малоэтажном домостроении для возведения жилых домов, общественных зданий и сооружений.

В настоящее время в связи с постоянно возрастающей стоимостью энергоносителей все более актуальной в строительстве становится проблема энергоэффективности строящихся малоэтажных жилых зданий.

В связи с многообразием климатических зон в России для эффективного теплосбережения жилого здания нужны различные требования к конструкции его стен и перекрытий в зависимости от региона строительства. Решающим фактором при строительстве малоэтажного жилья все больше становится выбор таких конструкций стен и перекрытий, которые обеспечивают энергоэффективность будущего жилья.

Известно энергоэффективное малоэтажное здание по патенту на полезную модель №110793 [1], которое выполнено в виде конструктивной системы, включающей фундамент, наружные и внутренние стены, перекрытия, сформированные на базе многослойных строительных панелей, скрепленных между собой и смонтированных на фундаменте. Многослойная строительная панель включает внутренний каркас, выполненный в виде рамы, содержащей перфорированные металлические профили, наружную и внутреннюю листовую обшивку, соединенную с рамой, и размещенный внутри панели утеплитель, выполненный из тепло- и звукоизоляционного материала. В качестве утеплителя панель содержит слой засыпного карбамидного пенопласта.

В известном энергоэффективном малоэтажном здании [1] не предусмотрено выполнение стен и утеплителя с размерами в зависимости от заданной величины тепосопротивления стен в конкретной климатической зоне.

Известно модульное здание по патенту на полезную модель №86634 [2], в котором достигнуто улучшение его эксплуатационных характеристик, в том числе обеспечение эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода"), пожаробезопасности, коррозионной стойкости. Несущий каркас выполнен из металлического профиля и является фиксирующим элементом для рамной конструкции из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки потолка, стен и пола, при этом все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода и закрыты утеплителем. Концы брусьев снабжены технологическими выступами и пазами для обеспечения плотного соединения брусьев в раму. При этом рамная конструкция выполнена из соснового бруса сечением 150×50 мм. В качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату. Внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты OSB, внутренние стены - из фанеры. Для обеспечения огнестойкости несущих конструкций используют обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. Покрытие днища модуля выполняется из влагостойкой фанеры 15-18 мм.

В известном модульном здании [2], выполненном малоэтажным, также не предусмотрено конструктивное выполнение стен и параметры утеплителя в зависимости от заданной величины тепосопротивления стен в климатической зоне.

Известно малоэтажное здание модульной конструкции по патенту на полезную модель №105652 [3], содержащее несущий каркас из металлического профиля, являющегося фиксирующим элементом для рамной конструкции из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки стен, перекрытия потолка и пола, потолочное перекрытие первого этажа и перекрытие пола второго этажа выполнены из древесного материала и разделены воздушным зазором при помощи распорного элемента, при этом в качестве распорного элемента использован обвязочный брус. Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик малоэтажного здания модульной конструкции, а именно: повышение звукоизоляции, теплосбережения, экологичности, долговечности и прочности конструкции. Известное техническое решение также не предусмотривает конструктивное выполнение стен и параметры утеплителя в зависимости от заданной величины тепосопротивления стен в определенном климатическом районе.

По совокупности признаков модульное здание по патенту №86634 [2] принято в качестве наиболее близкого аналога.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного технического решения, является создание модульного каркаса малоэтажного здания с конструкцией стен, обусловленной климатическими условиями региона, обладающими высокими теплоизоляционными свойствами, и образованных из элементов, не выделяющих вредных для организма человека и окружающей среды веществ.

Предлагаемая полезная модель расширяет арсенал технических средств, предназначенных для использования в малоэтажном строительстве.

Сущность предложенного технического решения заключается в следующем

Модульный каркас здания, содержащий несущий каркас, внешние и внутренние обшивки и расположенный между ними утеплитель, потолок, пол, крышу и инженерные коммуникации, согласно полезной модели состоит из двух контуров, причем внешний контур содержит каркас, выполненный из деревянного бруса, образующего жесткую пространственно-замкнутую систему, на котором закреплена внешняя обшивка потолка, стен и пола, а внутренний контур содержит каркас в виде стоек из металлического профиля, на которых закреплена внутренняя обшивка, причем расстояние S между внешней и внутренней обшивками связано с коэффициентом теполопроводности Кт утеплителя и нормируемым региональным тепловым сопротивлением для стен и перекрытий соотношением:

S=Rp·Кт, где

Rp - нормируемое региональное тепловое сопротивление для стен или перекрытий, строящегося дома;

Кт - коэффициент теплопередачи, применяемого утеплителя.

При этом каркасная конструкция выполнена из соснового бруса сечением 50×100 мм.

При этом концы брусьев снабжены технологическими выступами и пазами для обеспечения плотного соединения брусьев в раму.

При этом в качестве стоек металлического каркаса используют трубу прямоугольного профиля.

При этом все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода и закрыты утеплителем.

При этом в качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату.

При этом для обеспечения огнестойкости несущих конструкций используют обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов.

При этом внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты OSB.

При этом покрытие днища модуля выполнено из влагостойкой фанеры 18-20 мм.

При этом металлический каркас модуля имеет антикоррозийное покрытие.

Заявляемый модульный каркас поясняется фигурой 1 - схема заявляемого каркаса.

Заявляемый модульный каркас здания (фиг.1) содержит несущий каркас 1, внешние 4 и внутренние 6 обшивки и расположенный между ними утеплитель 7, а также потолок, пол, крышу и инженерные коммуникации (не показаны).

Модульный каркас содержит два контура - внешний и внутренний. Внешний контур содержит несущий каркас 1, выполненный из деревянного бруса, и образующий жесткую рамную конструкцию. Внешний контур выполняет две функции: ограждение от внешних воздействий и силовой каркас, воспринимающий вертикальные нагрузки. Он состоит из вертикальных стоек 3, выполненных их деревянного бруса сечением, например, 50×100 мм. Брусья снабжены технологическими выступами и пазами, которые обеспечивают возможность плотного соединения брусьев в раму. Полученная рама по всему периметру не имеет зазоров, что позволяет получить единое замкнутое пространство для укладки утеплителя.

Внешняя обшивка 4 каркаса может быть выполнена из ориентированно-стружечной плиты OSB (или ОСП). Преимуществами использования плиты OSB являются: повышенная прочность; способность удерживать шурупы и гвозди у OSB приближена к натуральному древесному массиву (физико-механические показатели у OSB выше в 2,5 раза, чем у ДСП); стабильность формы; устойчивость к погодным условиям: уникальные влагостойкие свойства плит OSB позволяют плите выполнять роль водонепроницаемого барьера, препятствуя проникновению влаги; долговечность; хорошая звукоизоляция; высокая эстетичность в отделке помещений (Интернет-pecypc. www.belhouse.net). Лист OSB выбирается толщиной не менее 12 мм.

Внутренний контур состоит из металлического каркаса в виде стоек 8 из металлического профиля, например, прямоугольного сечения с размерами 80×40×3 мм.

Стойки 8 жестко соединены с нижним 9 и верхним 2 поясами рамы, в свою очередь жестко соединенными с вертикальными стойками 3 рамы (фиг.1).

На стойках 8 закреплена внутренняя обшивка 6, например, в виде листов гипсокартона, толщиной 12 мм.

Расстояние S (м) между внешней и внутренней обшивками стены здания согласно заявляемой полезной модели определяют в зависимости от региона и коэффициента теплопроводности Кт утеплителя соотношением по формуле (см. СНиП 23-02-2003 Строительные нормы и правила Российской Федерации, тепловая защита зданий):

S=Rp·Кт, где

Rp - нормируемое региональное тепловое сопротивление для стен (м²С_град/Вт).

Кт - коэффициент теплопроводности утеплителя (Вт/м·К).

Таким образом, появилась возможность более точного определения ширины стены строящегося здания, обладающего наиболее эффективным теплосбережением, в конкретной климатической зоне страны.

Снаружи и изнутри каркас облицован листовым материалом, образуя внутреннее пространство, в котором могут быть расположены инженерные коммуникации. Внутренняя 4 и внешняя 6 обшивки служат для герметизации внутреннего пространства стены. Расстояние S между ними выбрано с учетом климатической зоны и вида утеплителя. Внутреннее пространство заполняют утеплителем 7. В качестве эффективного утеплителя используют, например, листовой целлюлозный утеплитель - эковату. Эковата - экологически чистый целлюлозный материал, обладающий высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, высокой биостойкостью (Интернет-ресурс. Википедия). Утеплитель 7 укладывают в полости между внешним и внутренним контурами модуля влажным способом с применением клея. Такая конструкция стены обеспечивает практически 100%-ное теплосбережение.

Все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода, т.к. снаружи закрыты брусом и утеплены слоем утеплителя, в зависимости от региона эксплуатации, что полностью исключает «мостики холода».

Внутренняя обшивка 6 для обеспечения огнестойкости несущих конструкций выполнена из гипсокартона или ГВЛ. Покрытие 12 днища модуля выполнено из влагостойкой фанеры 18-20 мм. Дополнительно днище покрывают противогрибковой краской.

Металлический каркас модуля имеет антикоррозийное покрытие.

Модульные здания с модульным каркасом по полезной модели строят в виде секций, или модулей: 95% здания готовят на заводе, а остальные 5% - на строительной площадке.

Процесс сборки в цехе осуществляют следующим образом. Собирают нижнюю панель пола- балки 9 перекрытия пола, например, шириной 3,5 м. Деревянные рамы внешнего контура каркаса 1 устанавливают с шагом 50 см. На балки перекрытия пола устанавливают предварительно собранный металлический каркас 8, который по ширине обеспечивает необходимый зазор между внешней и внутренней обшивкой, определяемый с учетом нормируемого регионального теплового сопротивления и вида утеплителя. Поскольку внутренняя обшивка монтируется на металлокаркасе 8 внутреннего контура, то, выполнив расчет по формуле S=Rp·Кт, определяют размер толщины стены S, по которому и устанавливают стойки металлокаркаса 8. При этом нет никаких изменений технологических операций и не требуется перестройка линии сборки объемных модулей

На смонтированный таким образом каркас сверху укладывают верхний обвязочный брус 2 рамы, который образует потолочные перекрытия, придавая жесткость каркасу, который может служить основанием для межэтажного перекрытия. Части рамы и металлического каркаса скрепляют болтовым соединением, что также способствует усилению конструкции, исключая деформации. В собранный каркас устанавливаются элементы коммуникаций, согласно планировочных решений. После обшивки каркаса модуля листами ГКЛ и OSB и укладки утеплителя, приступают к внутренней отделки модуля. Устанавливаются двери, окна и ведется отделка стен, укладка полового покрытия и потолка.

Изготовленный на заводе модуль транспортируют на стройплощадку, где ведут окончательную сбору здания.

Примеры конкретного выполнения приведены для наглядности в сравнении размера стены с использованием утеплителя эковаты и стены из кирпича с бетонным перекрытием.

Для дома из кирпича с бетонным перекрытием, чтобы обеспечить равные энергосберегающие параметры с домом, где в качестве утеплителя применена эковата, надо иметь рассчитанные толщину стены из кирпича и толщину перекрытия из бетона. Так, например, в условиях Краснодарского края кирпичная стена должна быть толщиной 1,57 м.

Размер стены модульного каркаса:

1. Для районов крайнего Севера, Верхоянск:

Утеплитель эковата

S=5,6 м²С_град/Вт*0,04 Вт/м·К=0,22 м; для перекрытий S=5,75*0,04=0,23 м

Конструкция из кирпича и бетона:

S_кирпич=5,6 м²Cград/Вт*0,67 Вт/м·К=3,7 м;

для перекрытия S_бетон=5,75*0,18=1 м.

2. Для средней полосы РФ:

Утеплитель эковата

S=3,2 м²С_град/Вт*0,04 Вт/м·К=0,13 м; для перекрытий S=4,2*0,04=0,17 м.

Конструкция из кирпича и бетона;

S_кирпич=3,2 м²С_град/Вт*0,67 Вт/м·К=2,1 м; для перекрытий S_бетон=4,2*018=0,76 м.

3. Для Юга России:

Утеплитель эковата

S=2,35 м²С_град/Вт*0,04 Вт/м·К=0,094 м; для перекрытий S=3,13*0,04=0,125 м.

Конструкция из кирпича и бетона:

S_кирпич=2,35 м²С_град/Вт*0,67 Вт/м·К=1,57 м;

для перекрытий S_бетон=3,13*0,18=0,56 м.

Примеры даны в отношении утеплителя - эковаты. Специалисту в данной области будет понятно, что зная коэффицент теплопередачи для строительного материала и региональное сопротивление теплоплотерь, можно определить размер стен строящегося здания, обеспечивающих энергосберегающие параметры

Улучшение эксплуатационных характеристик, а именно обеспечение эффективного теплосбережения в заявляемой полезной модели достигается за счет выбора размера стен здания с учетом теплопроводности утеплителя и климатической зоны строительства здания. Кроме того, усиление теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода") достигается за счет плотной деревянной рамной конструкции, полностью закрывающей металлический каркас; применения эффективного целлюлозного утеплителя-эковаты.

Кроме этого, модульный каркас образован из элементов, не выделяющих вредных для организма человека и окружающей среды веществ: дерево, металл, экологичный утеплитель.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. Патент на полезную модель №110793 Энергоэффективное малоэтажное здание (Опубликовано: 27.11.2011).

2. Патент на полезную модель №86634. Модульное здание (Опубликовано 10.09.2009) - наиболее близкий аналог.

3. Патент на полезную модель №105652. Малоэтажное здание модульной конструкции (Опубликовано: 20.06.2011)

Claims

1. Модульный каркас здания, содержащий несущий каркас, внешние и внутренние обшивки и расположенный между ними утеплитель, потолок, пол, крышу и инженерные коммуникации, отличающийся тем, что состоит из двух контуров, причем внешний контур содержит каркас, выполненный из деревянного бруса, образующего жесткую пространственно-замкнутую систему, на котором закреплена внешняя обшивка потолка, стен и пола, а внутренний контур содержит каркас в виде стоек из металлического профиля, на которых закреплена внутренняя обшивка, причем расстояние S между внешней и внутренней обшивками связано с коэффициентом теполопроводности Кт утеплителя и нормируемым региональным тепловым сопротивлением для стен и перекрытий соотношением:

S=Rp·Кт,

где Rp - нормируемое региональное тепловое сопротивление для стен или перекрытий, строящегося дома;

2. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что каркасная конструкция выполнена из соснового бруса сечением 50×100 мм.

3. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что концы брусьев снабжены технологическими выступами и пазами для обеспечения плотного соединения брусьев в раму.

4. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что в качестве стоек металлического каркаса используют трубу прямоугольного профиля.

5. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода и закрыты утеплителем.

6. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что в качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату.

7. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения огнестойкости несущих конструкций используют обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов.

8. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты OSB.

9. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что покрытие днища модуля выполнено из влагостойкой фанеры 18-20 мм.

10. Модульный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что металлический каркас имеет антикоррозийное покрытие.