Крепление наружных блоков кондиционеров на фасадах

М. Кордюков

ORCID: 0000-0003-4964-4176

Крепление наружных блоков кондиционеров на фасадах современных зданий представляет определенную проблему вследствие наличия термоизоляционной оболочки здания. Как правильно монтировать оборудование через довольно большой слой материала, который не может нести нагрузку?

Сложности, возникающие при монтаже наружных блоков кондиционеров, следующие:

в процессе выполнения работ по монтажу кондиционеров термоизоляционная оболочка здания не должна быть повреждена и должна быть гарантирована водонепроницаемость конструкции;
должна быть обеспечена надежность крепления кондиционера;
разнообразный материал утеплителя стены и собственно стены, на которой крепится кронштейн кондиционера, требует применения разных типов крепежных узлов;
конструкция крепления должна обеспечивать минимум тепловых мостов.

Ошибки крепления наружного блока кондиционера могут выглядеть так:

Рис 1. Ошибка крепления наружного блока

Расчетная схема крепления

Для примера расчета крепления наружного блока рассмотрим следующие входные данные.

наружный блок модели SCM71 (холодопроизводительность 7…9 кВт, количество внутренних блоков – 4 шт), габариты 750х900х340мм, масса 65 кг;
кронштейн кондиционера стандартный, при необходимости – удлинение опоры коробчатым перфорированным профилем;
стена толщиной 450 мм – силикатный кирпич;
термоизоляция – минераловатная плита 100 мм, гидроизоляция и декоративная штукатурка.

Распределение веса наружного блока кондиционера между двумя кронштейнами неравномерно в связи традиционностью компоновки компрессора. Одному из кронштейнов приходится удерживать массу 42 кг (из всего 65 кг).

Типичные решения

Альбом рекомендаций (Альбом «Принципові технічні рішення термореконструкції фасадів житлових будинків» – НДІБК 2012 р.) по термоизоляции зданий предлагает принципиальную схему, без учета реального состояния рынка термоизоляции и технологии монтажа кондиционеров. Попробуем детализировать задачу крепления на примере для типичной квартиры в многоэтажном доме с учетом размеров и нагрузок от кондиционера.

На схеме типового узла видно, что в массиве теплоизоляции предлагается выполнить отверстие (вырезать часть термоизоляции), смонтировать кондиционер, заполнить нишу (вне зависимости от вида основной термоизоляции) негорючей минераловатной массой и загерметизировать узел – т. е. восстановить термоизоляцию фасада.

Эскиз узла с размерами приведен на рис. 2.

Рис. 2. Размеры узла крепления наружного блока кондиционера

Расчетная схема для расчета нагрузок на крепления приведена на рис. 3. На этом эскизе видно, почему нельзя крепить кондиционер поверх термоизоляции – нагрузки на «пятку» кронштейна (площадку размером 60х100 мм) составляют 140 кг и под их воздействием материал термоизоляции (пенопласт или минеральная вата) со временем деформируется под действием вибрации и естественной релаксации упругого материала, и кронштейн просядет нижним концом. При этом кондиционер перекосит, и он выйдет из строя или произойдет то, что показано на рис. 1. Поэтому кронштейны следует крепить к основной стене здания или применять технологию передачи нагрузки на стены через изоляцию.

Рис. 3. Эпюра нагрузок на кронштейн

Фактически критичным в данном случае является выбор верхнего (на схеме) дюбеля, поскольку он работает на «вырывание» из стены. Механические характеристики материала стены, работающего «на разрыв», определяют устойчивость и надежность всей конструкции. Нижний дюбель работает «на срез» и у него запас прочности намного превышает расчетные нагрузки. Расчетная схема узла верхнего дюбеля (Ø8 мм) приведена на рис. 4.

Рис. 4. Напряжения в материале стены

Простая логика подсказывает, что чем длиннее дюбель, тем на большую площадь распространяется нагрузка и, следовательно, меньше напряжение на растяжение в строительном материале стены. Стены старого образца, сложенные из силикатного кирпича или нумулита позволяют использовать дюбели минимальной (80…100 мм) длины. Современные ненесущие стены из пенобетона или пустотелого кирпича требуют совершенно иного подхода.

Все вышеизложенное относилось к двум случаям:

Кронштейны устанавливаются в ходе нового строительства, когда теплоизоляция выполняется ПОСЛЕ установки кронштейнов.
Кронштейны уже установлены на стадии строительства и нужно смонтировать кондиционер и загерметизировать проем в термоизоляции.

Наиболее сложным является случай, когда дом построен, термоизоляция смонтирована, а теперь приступают к монтажу кондиционера. Вариант первый – полноценное «окно» в термоизоляции – рассмотрен выше. Вариант второй – минимизация трудозатрат и нанесение минимального ущерба термоизоляции – ниже.

Практические решения

Рассмотрим варианты конструкции узла дюбеля в зависимости от материала стены.

Самый сложный случай – пенобетон или пустотелый кирпич. Наиболее надежная конструкция узла такова: сквозная шпилька, обычно М8, и на внутренней стороне стены – опорная плита достаточного размера, углубленная так, чтобы ее можно было бы заштукатурить впотай. Эскиз такого крепления см. на рис. 5, где: 1 – кронштейн; 2 – шпилька; 3 – опорная плита; 4 – гайка с шайбой.

Рис. 5. Узел крепления в пенобетоне

Опорную плиту обычно изготавливают из доступного металла и выполняют антикоррозионную обработку, чтобы на штукатурке не проступало пятен ржавчины. Естественно, на один наружный блок идет 4 шпильки с соответствующей комплектацией. И что тоже естественно – сквозная шпилька представляет собой мостик холода, поэтому нужно уделить особое внимание тщательности теплоизоляции снаружи.

В тех случаях, когда монтажники в силу разных причин хотят минимизировать работу с термоизоляцией (заделывать выполненное в ней «окно»), используют вариант с дистанционной втулкой (обычно стальная труба 1 /2 дюйма или профильная труба 40 х 20 мм), см. рис. 6. Смысл такого решения в том, что вес кондиционера посредством втулки передается на стену, особенно на нижние анкеры. В этом случае материал стены работает на сжатие (а не на растяжение, как на верхнем дюбеле) и опорную плиту можно выполнить малого размера. Если стена выполнена из плотного материала (например, кирпича) можно отказаться от шпильки и использовать соответствующий дюбель. Экономия времени при таком решении заключается в том, что в слое изоляции выполняется окно малого размера – по диаметру наружной опорной плиты, а по окончании работ колодец запенивается монтажной пеной и сверху покрывается слоем герметика.

На рис. 6: 1 – кронштейн; 2 – герметик; 3 – пена монтажная; 4 - дистанционная втулка; 5 – передняя опорная плита; 6- шпилька; 7- задняя опорная плита; 8 – гайка с шайбой.

Рис. 6. Узел крепления с дистанционными втулками

В случае, когда стена сложена не из пенобетона, а из плотного материала, например – кирпича, вместо сквозной шпильки применяется резьбовой распорный дюбель, в который вкручивается шпилька или капроновый дюбель диаметром 10 мм с болтом длиной от 140 до 200 мм в зависимости от толщины изоляции. Диаметр шпильки выбирается в зависимости от конструкции дюбеля. Диаметр дистанционной втулки выбирается бóльшим, так чтобы она могла надеться на контргайку, фиксирующую затяжку дюбеля и расположенную после опорной плиты.

В этом случае фактически на шпильке располагаются два силовых пакета:

Дюбель – шпилька – опорная плита – контргайка. Этот пакет обеспечивает фиксацию распорного дюбеля в теле стены.
Опорная плита – дистанционная втулка – кронштейн – гайка. Этот пакет обеспечивает фиксацию кронштейна относительно стены.

Весьма сложным с технологической точки зрения представляется вариант монтажа кронштейнов на здании с законченном строительством, когда для монтажа кронштейнов вскрывается участок изоляции достаточного размера. Последовательность работ в данном случае может быть следующей:

На защитном мягком слое изоляции размечается расположение кронштейнов.
Выше верхних концов кронштейнов примерно на 100 мм выполняется горизонтальный разрез шириной на 100 мм больше, чем ширина кронштейна. Такой же разрез выполняется внизу кронштейна. Симметрично выполняется разрез для другого кронштейна.
От середины верхнего разреза до середины нижнего разреза выполняется вертикальный разрез, полотнища защитного слоя разводятся в стороны и закрепляются для каждого кронштейна одинаково.
В пределах вскрытого участка изымается вся термоизоляция, стена зачищается.
В верхней части разреза устанавливается опорный элемент, который жестко крепится к стене, на его наружный торец будет крепиться металлическая полоса – фиксатор защитного дополнительного слоя.
К стене крепятся кронштейны.
Разрезы заполняются кусками минераловатной термоизоляции с учетом конструкции кронштейна.
Полотнища существующего защитного слоя аккуратно сводятся, промазываются клеем, фиксируются в нескольких местах.
Поверх разреза приклеивается внахлест дополнительное полотнище с перекрытием отверстия на 100мм в каждую сторону.
В верхней части разреза устанавливается горизонтально и крепится к опорному элементу металлическая полоса с герметизацией отверстий крепежа силиконом.
Все элементы окрашиваются защитной краской в цвет фасада.

В случае, если термоизоляция выполнена по технологии «вентилируемый фасад», работы выполняются аналогично, без окраски, но с восстановлением наружных элементов.

Проработки также требует вопрос герметизации выхода фреонопроводов из термоизоляции. Рекомендуется коммуникации (фреоновые газовую и жидкостную трубы, конденсатопровод, силовые жилы и кабель управления) заключить в гильзу. Обычно в качестве гильзы используют пластиковую канализационную трубу диаметром 60…70 мм.

Последовательность работ может быть, как описано ниже.

В стене выполняется отверстие диаметром 25...32 мм в заранее размеченном месте с уклоном 10…15 % в сторону улицы. При сверлении термоизоляции следует соблюдать особую осторожность, а при прохождении покровного декоративного слоя – его лучше предварительно надрезать снаружи.
Полученное отверстие рассверливается до диаметра 60…70 мм с соблюдением уклона. В самой теплоизоляции отверстие лучше расширить вручную;
В отверстие вставляется пластиковая труба, предварительно отрезанная до необходимых размеров. Эта труба будет использоваться в качестве гильзы. Внутри помещения гильза фиксируется заподлицо со стеной, снаружи выступает из стены на 30 мм.
Гильза фиксируется в стене и в изоляции с помощью монтажной пены. Концы трубы герметизируются с помощью герметика, особо тщательно – наружный конец, контактирующий с атмосферой.
В гильзу заводятся фреонопроводы, дренажный трубопровод, кабели. Следует осторожно обращаться с термоизоляцией фреонопроводов и не повредить ее.

Схема узла представлена на рис. 7.

Рис. 7. Гильза под коммуникации

При выполнении этой операции возможны отступления от предложенного сценария в силу комплектации монтажников различным инструментом и материалами.

Аккуратная и качественная установка кронштейнов позволит уменьшить теплопотери и теплопритоки, а главное – увеличить срок службы термоизоляции здания. Правильный монтаж наружных блоков кондиционеров также благоприятно сказывается на условиях их работы и продлевает срок работы климатической техники. Отсутствие возникновения условий для расшатывания креплений в процессе эксплуатации также снижает уровень вибраций, передаваемых через стену и проникающих в помещение. Монтаж наружных блоков кондиционеров требует от монтажников надлежащих профессиональных навыков и ответственности, поскольку ошибки или некачественное проведение работ проявляются намного позже и могут привести к серьезным последствиям.

Говоря о монтаже наружных блоков кондиционеров на фасадах многоэтажных зданий следует рассмотреть два чрезвычайно важных момента, недостаточно освещенных в специальной литературе.

В архитектурных проектах все чаще можно увидеть специальные «корзины» для установки наружных блоков кондиционеров. Как правило, «корзины» устанавливаются одна над другой по всей высоте здания. Следует помнить, что в таких корзинах недопустимы горизонтальные жалюзи. Они отклоняют поток нагретого воздуха из наружного блока к стене, поток всасывается вышестоящим наружным блоком и приводит к перегреву кондиционера. Такое явление носит название «замыкание воздушного потока». Причем «корзины» следует заказывать с условием, что вертикальные жалюзи будут установлены таким образом, чтобы поток воздуха отклонялся налево – направо – налево и т.д. по всей высоте здания. Этим возможно избежать перегрева кондиционеров, т.е. увеличения энергопотребления и аварийного выхода из строя компрессора.
На южном фасаде при компоновке наружных блоков «один над другим» возможно устанавливать на более 4 наружных блоков по высоте. Дело в том, что термоизолированный фасад в летний солнечный безветренный день нагревается до 60°С, вдоль фасада формируется струя нагретого воздуха, которая перегревает наружные блоки и ведет к заклиниванию компрессора. Применение вертикальных рассеивающих жалюзи позволяет увеличить количество наружных блоков до 6.

Конечно, идеально, если архитекторы предусмотрят в новых зданиях специальную лоджию с северной стороны здания для установки наружных блоков кондиционеров.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!