Автор: Алексей Верховский, канд.техн.наук, зав.лабораторией "Ограждающие конструкции высотных и уникальных зданий" НИИСФ РААСН
В испытательном центре «Фасады СПК» НИИСФ РААСН регулярно проводятся лабораторные исследования фасадных конструкций на теплотехнические характеристики, воздухо- и водопроницаемость, сопротивление ветровой нагрузке, звукоизоляционные свойства. За годы, прошедшие с момента создания ИЦ, накоплен большой опыт натурных и лабораторных испытаний, проведения экспертиз, участия в техническом сопровождении при проектировании и монтаже данного класса конструкций.
Конечно же, приведенный перечень не охватывает всех эксплуатационных характеристик светопрозрачных фасадных конструкций, однако уже эта часть дает большой объем информации о возможности применения конкретного технического решения.
Остановимся на основных проблемах, встающих перед специалистами отрасли.
1. ОТСУТСТВИЕ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ.
В прошлом году совместно с компанией «Шуко Интернационал Москва» разработаны 2 проекта ГОСТ Р «КОНСТРУКЦИИФАСАДНЫЕ СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ. МЕОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХО- И ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ» и ГОСТ Р «КОНСТРУКЦИИ ФАСАДНЫЕ СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ. МЕТОДЫОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКЕ», гармонизированные с европейскими аналогами. Насколько этот процесс интересен «бизнес-сообществу», показывает тот факт, что за время общественного обсуждения и оповещения на сайте технического регулирования никто не обратился за полным текстом первой редакции.
Вероятно, таким образом большинству участников рынка выгодно находиться в условиях нормативного и правового вакуума. Существующая процедура сертификации и декларирования не предусматривает обязательного подтверждения заявленных параметров конструкции данного класса. Только те из заказчиков, которые включили требования проведения испытаний в техническое задание на проектирование или в контракт на поставку, вправе что-либо потребовать от подрядчика по фасадам. Зачастую так и делается, но для этого либо объект должен быть уникальным и общественно значимым (как некоторая часть зданий «Москва-Сити»), либо с заказчиками и инвесторами была проведена предварительная работа, разъясняющая опасность полного отсутствия информации о изготовленном и смонтированном светопрозрачном фасаде, либо в работе участвуют зарубежные консультанты, которые в состоянии потребовать проведения испытаний в России или в зарубежных лабораториях.
2. ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ОТРАСЛИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫМИ ЦЕНТРАМИ.
В большинстве зарубежных стран ни одна из уважающих себя фасадных компаний (будь то системодатель-разработчик системы либо крупный переработчик) не выполняет серьезный заказ без всего предварительного комплекса испытаний. Имеют свои центры, инновационные институты и пр. Schueco, Reynaers, Garner, Vicona, Yuanda. Помимо этого, в Германии, Бельгии, Франции, Китае, США есть серьезные государственные и коммерческие институты, проводящие аналогичные исследования и выдающие протоколы испытания, допуски для использования и прочее.
Что же происходит в родном Отечестве? Ни одна из фасадных компаний, включая ведущих российских разработчиков профильных систем для светопрозрачных фасадов, не имеет своей испытательной базы. Разговоры на эту тему ведутся давно. Закуплен комплект зарубежного оборудования МГСУ. Проводятся испытания оконных блоков на базе компании ТБМ. Однако специализированных испытательных центров уровня IFT Rosenheim, способных проводить тестирование полноразмерных конструкций, кроме ИЦ, на базе НИИСФ РААСН нет. А в условиях современной экономии ресурсов и сложной экономической ситуации, вероятно, и не будет в ближайшее время.
Летом прошлого года мы были участниками большой встречи на одном из строительных объектов Москвы. Уважаемый фасадный подрядчик не мог понять, что от него хотят заказчик и эксплуатационные службы... Точку на обсуждении вопроса поставило признание руководителя турецкой компании: «...Мы работаем на российском рынке более 10 лет. Смонтировали более 1,5 миллиона квадратных метров фасадов, но никогда и никому не предъявляли каких-то протоколов испытаний… Мы - великая европейская компания и только своим именем гарантируем достаточное качество», Комментарии, как говорится, излишни.
3. ОТСУТСТВИЕ КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ
Как правило, одни и те же сотрудники отрасли, поработав у одного из ведущих европейских разработчиков, начинают «ходить по кругу», меняя компании, создавая проектные, монтажные и пр. организации. Встретить высококвалифицированных специалистов на российском рынке весьма сложно. Их перекупают, перепрофилируют, переманивают.
При таком подходе собрать действительно грамотную команду хотя бы проектировщиков может себе позволить далеко не каждая организация.
Если в середине 2000-х годов наблюдался существенный рост фирм, повышался уровень сложности заказов и качество их исполнения, то в течение последних года-полтора даже известные и опытные фасадные подрядчики «порадовали» обилием ошибок и промахов. В силу специфики работы эксперта мы, конечно, не имеем права привести конкретные примеры, но четкая тенденция на снижение уровня качества при проектировании и монтаже светопрозрачных фасадных конструкций явно прослеживается.
Вместе с двумя ранее перечисленными проблемами это ставит отрасль на грань выживания не только и не столько из-за экономических неурядиц, Хотя для организаций, осуществляющих техническое сопровождение и экспертизу, это даже неплохо, так как резко повышается востребованность нашей работы.
4. ИСПЫТАНИЯ ЗА РУБЕЖОМ
Проведения испытаний в зарубежных центрах вызваны в первую очередь невозможностью их исполнения на территории России. Как уже отмечалось ранее, испытательных стендов и квалифицированных специалистов в стране мало, возможности проведения испытаний ограничены. За год мы проводим тестирование 15-20 фасадных конструкций, т. е. технические возможности ИЦ «Фасады СПК» практически на пределе. При этом большинство зарубежных консультантов рекомендуют проведение испытаний по стандартам, максимально приближенным к европейским. Кроме того, зачастую требуется провести тестирование образцов сложной геометрической формы с большим количеством элементов конструкции, с высотой испытываемого фрагмента до 12-15 м... при этом заданная ветровая нагрузка также может быть весьма существенной. Известны случаи, когда по результатам продувки в зарубежном центре для объекта в Санкт-Петербурге назначалось значение ветровой нагрузки более 7200 Па.
Вкратце остановимся на определении этого параметра. Назначение ветровой нагрузки — важный аспект при проведении испытаний. Определяется значение по результатам продувки в аэродинамической трубе или компьютерного моделирования. Как правило, для большинства высотных объектов России продувка производилась в зарубежных лабораториях, таких как RWDI (Канада) и BMT FM (Англия). В России известны результаты работы аэродинамических труб в ЦАГИ, МГУ, Новосибирске. К сожалению, данные, полученные расчетным методом, сегодня не имеют столь большой статистики сопоставлений с результатами моделирования в аэродинамической трубе.
После выполнения моделирования (продувки) в аэродинамической трубе по полученным аэродинамическим коэффициентам назначаются значения ветрового давления. При этом должно быть подтверждено достижение автомодельного режима, при котором обеспечивается независимость этих коэффициентов от числа Рейнольдса (скорости потока) и проанализировано распределение коэффициентов давления на поверхности модели при различных углах потока.
Как правило, адаптацией проведенных за рубежом исследований занимаются специалисты ЦНИСК им В. А. Кучеренко, являющиеся при этом авторами российских нормативных документов в данной области.
Мы, обычно, имеем дело с уже назначенными значениями максимального ветрового давления.
Перед проведением испытаний в иностранных ИЦ предварительно подготавливается их методика, учитывающая требования как зарубежных, так и действующих российских нормативных документов. Лаборатория, в которой проводятся испытания, должна подтвердить компетентность специалистов и метрологическое обеспечение используемого оборудования. В проведении испытаний участвуют специалисты от ведущих российских профильных организаций и представители заказчика.
За последние пару лет были проведены серии испытаний в ИЦ компаний «Гартнер» (Германия), «Пермастелидзе» (Италия), «Юанда» (Китай). Не всегда результат испытаний полностью удовлетворяет заказчика, однако совместная работа позволяет в результате достигнуть разумного компромисса и обеспечить полное соответствие требованиям проекта.
5. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДИК В РОССИИ
До недавнего времени мы скептически относились к испытаниям на динамическую водопроницаемость, активно использующимся в странах Евросоюза. Методы этого тестирования регламентированы ЕN 13050 «Определение динамической водонепроницаемости ограждающих конструкций».
Этот стандарт фактически подтверждает возможность конструкции выдержать тропический ливень одновременно с ураганным ветром. Если для испытаний на сопротивление ветровой нагрузке все понятно, то применить эти требования к условиям российских климатических зон сложно. Таким воздействиям могут подвергаться отдельные районы Дальнего Востока, Камчатки, Северо-Западного региона России.
Тем не менее в 2013-2014 гг. сразу несколько зарубежных компаний обратились в НИИСФ РААСН с просьбой провести комплекс испытаний на сопротивление динамической ветровой нагрузке.
Стандарта на эти испытания в России на тот момент не имелось, оборудования также. НИИСФ РААСН был разработан комплекс испытательного оборудования, полностью удовлетворяющий требованиям ЕN 13050. Был разработан СТО 02495359-3.001-2014 «КОНСТРУКЦИИ ФАСАДНЫЕ СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ».
Нами проведены несколько серий экспериментов, пока, правда, под эгидой научно-исследовательских работ. Велико же было наше удивление, когда эксперименты выявили странную закономерность — конструкции, благополучно проходившие все испытания на воздухо-, водопроницаемость и сопротивление ветровой нагрузке, «протекали» при проведении тестирования на динамическую водопроницаемость. При этом при проведении аналогичных испытаний в зарубежных центрах результат был неизменно положительным. По данным наших иностранных коллег, только 1 из 4-5 светопрозрачных фасадов показывает отрицательный результат при проведении испытаний. Российский опыт пока 100% отрицательный. Что послужило причиной столь характерного показателя, пока непонятно. Либо неготовность отечественных монтажников к столь ответственным испытаниям, либо недостаточная квалификация проектировщиков именно испытанных систем, либо недостаточная технологическая дисциплина.
В настоящее время специалистами нашего центра проводятся исследования целого ряда параметров светопрозрачных фасадных конструкций, отвечающих за климатическую применимость той или иной системы. Это и термические деформации конструкций, и изменения воздухопроницаемости при климатических воздействиях, и возможность использования новых разработанных для российских условий конструкций для различных климатических регионов. Так, например, специально разработанная деревоалюминиевая система одного из ведущих европейских партнеров успешно прошла испытания для условий Урала и некоторых регионов Сибири. В первую очередь разработанные методики и оборудование были запатентованы, чтобы исключить нездоровую конкуренцию со стороны любителей чужих инноваций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Верховский А.А., Брешков Р.В., Нормативная база и методы испытания фасадных конструкций. Светопрозрачные конструкции, № 1-2, 2009 г.
2. Верховский А.А., Шеховцов А.В., Нанасов И.М., Энергоэффективность высотных зданий //Высотные здания, октябрь-ноябрь, 2011, с. 96-101.