Несущие конструкции стен обычно выполняются из кирпичной кладки, натурального или искусственного камня, бетона или железобетона. Сегодня стены, как правило, работают и в качестве так называемой утепляющего компонента с помощью оснащения стен слоем утеплителя, т.е. непосредственно на несущей конструкции устраивается слой теплозащитного покрытия, который может быть расположен как внутри, так и на внешней стороне.
Утеплитель также служит в качестве защиты от погодных явлений и тепловой изоляции. Тёплый фасад на себя функции геометрической и термической границы между помещениями и внешней средой. В большинстве случаев утеплитель выполняется как лёгкий слой на внешней стене (например, как утеплительные панели) при весе стены ≤150 кг/кв.м, и внешне предстаёт как оштукатуренный фасад. При весе от 150 кг/кв.м до 300 кг/кв.м речь идёт о так называемых наружных стенах со средним весом.
Если теплоизолирующий слой отделён от облицовки, защищающей от неблагоприятных погодных явлений, воздушным зазором, то фасад называют холодным. Слой воздуха обеспечивает просушку теплоизоляционного слоя после того, как на него попадает вода от атмосферных воздействий, поступающая через швы облицовочного слоя.
В то же время он предотвращает нагрев пространства между утеплителем и фасадом. Вариантом исполнения холодного фасада является навесной вентилируемый фасад (вентфасад), в котором облицовочный слой защиты от атмосферных воздействий подвешен на подконструкции и имеет позади себя вентилируемый воздушный зазор.
Облицовка может быть изготовлена из любого устойчивого к воздействию погоды материала, обычные материалы для облицовки фасада – это дерево, природный и искусственный камень, металлические профили и листы, композитные материалы, алюминиевые или из другого материала.
Особой формой несущей конструкции стены являются самонесущие сэндвич-панели, в которых на утеплителе с обеих сторон зафиксированы с поперечной устойчивостью пластины из алюминия или стали. Утеплитель обычно изготавливаются из жёсткого пенополиуретана, отвечающего противопожарным требованиям или из минеральной ваты.
Изменения в восприятии, изменения в функциональных задачах
Классический модернизм, движимый желанием найти новые, менее массивные архитектурные формы, проводит в жизнь идею максимальной прозрачности. Она возникла – и до сих пор развивается, в связи с появлением широкоформатных стеклянных поверхностей, функционально отделённых от каркаса здания, несущего весовую нагрузку.
Это стало возможным благодаря индустриализации, удешевлению и массовому распространению металлоконструкций и начавшемуся в 19-ом веке разделению несущей конструкции здания и его оболочки, выраженном в использовании скелетных конструкций строений.
В результате получило развитие и разделение функций фасада здания в различных фасадных элементах. Различные функции внешних стен здания включают в себя несение механических весовых нагрузок, обеспечения прочности и массивности, а также обустройство чередующихся с открытыми проёмами закрытых структур – для устройства остекления, или устройства открываемых светопрозрачных конструкций для освещения и проветривания.
На следующей стадии эволюции фасадных технологий к концу 20 и начале 21-го века было достигнуто дальнейшее повышение эффективности отдельных функций, осуществляемых различными компонентами фасадной системы, однако их интеграции в едином многофункциональном элементе не произошло.
В это время максимально возможная степень заводской готовности фасадных конструкций и элементов приобретает все более важную роль, разрабатываются сэндвич-структуры и панели.
Влияние тенденций в потреблении энергии в последние десятилетия, вызванных нефтяным кризисом 1973 года, привело к существенному изменению подхода к ограждающим конструкциям зданий. Всё меньшее использование функций замкнутой конструкции и возможность получения солнечной энергии на поверхности открытых или светопрозрачных конструкций привело к дальнейшему развитию технологий строительства стен и фасадных систем.
Таким образом, в качестве первой меры в западных странах в зданиях новой архитектуры было значительно уменьшено влияние оконных блоков на температурный режим в помещениях, было произведено термическое разделение в оконных профилях для того, чтобы уменьшить количество мостиков холода. На втором этапе, мотивированном также и эстетически, было создано новое поколение зданий, ориентированных на солнце, вплоть до концепции “дом в стеклянном доме”, осознанно ориентированную на получение и сохранение солнечной энергии, насколько это возможно.
Это развитие происходило вместе с развитием проблематики борьбы с перегревом помещений и необходимости последовательного решения задач забора и отвода воздуха системами вентиляция, а также оборудования устройств затенения.
В результате в конце 1990-х годов как результат развития концепции «дом в стеклянном доме» были разработаны двойные фасады, которые имели внешнюю стеклянную поверхность, служащую для того, чтобы утилизировать энергию солнца, а также осуществляющую внешнюю защиту от неблагоприятных погодных явлений, что позволяет более просто сформировать внутреннюю стену.
В начале, как правило, для того, чтобы иметь наибольшую вариативность управления и чтобы иметь возможность опереться на опыт реализации концепции «дом в стеклянном доме», устраивалось большое фасадное пространство между поверхностями стен (внутренней и внешней).
Постепенно размеры этого зазора были сокращены и была реализована раздельная вентиляция, которая за счёт целенаправленного разделения забора воздуха снаружи и отвода воздуха из помещений позволяет контролировать качество воздуха и температуру внутри здания. В системе коридорного фасада пространство между внешними (служащими для механической изоляции от внешней среды и пропускание солнечных лучей) и внутренней стеной (служащей для ветрозащиты и ограничивающей пространство помещений изнутри) составляет примерно один метр.
В коробочно-шахтном фасаде расстояние между поверхностями сводится к минимуму и фасад устраивается так, что подаваемый воздух проникает в помещения поэтажно через промежуток между внутренними и фасадными поверхностями, в то время как отработанный воздух выводится восходящим конвекционным потоком через шахту вверх.
В результате реализации такой конструкции оболочка здания берет на себя помимо выполнения своих описанных выше классических функций, решение дополнительных задач интеграции инженерных систем. Это включает в себя, в частности, активное воздействие на качество воздуха в помещениях и его температуру посредством систем отопления или охлаждения, которые могут быть децентрализовано интегрированы в фасадную конструкцию. Во-вторых, фасад может взять на себя функцию освещения. В дополнение к целенаправленному управлению проникновением в помещения дневного света, искусственное освещение помещений также может быть реализовано непосредственно в фасадной конструкции.
