Мансарда: конструктивные особенности и интерьер
Мансардное помещение, располагаемое над первым этажом жилого дома, представляет собой единый архитектурный объем, который венчает жилое сооружение. На его строительство, по расчетам экономистов, требуется на 30–50 % меньше расходов, чем на возведение обычного этажа дома. Помимо экономических преимуществ мансарда придает дому архитектурную выразительность и композиционную законченность.
Кирпичный дом с мансардой
Стропильная система мансардной кровли
Создавая это уютное семейное гнездо, необходимо знать и учитывать ряд важных особенностей при строительстве и отделке этих помещений. Нельзя забывать, что стены мансарды – это ограждающие конструкции, которые одновременно выполняют важную роль утепления и защиты дома (функции крыши) от различных неприятных погодных явлений, таких как дождь, град, снег, ветер и т. д.
Остекленный балкон на скатной крыше мансарды
Несущая часть кровли, которая одновременно является ограждающими стенами мансарды опирается на стропила или стропильные фермы. От них зависит форма крыши, наличие и расположение внутренних опор, а также величина перекрываемого пролета.
К числу наиболее часто применяемых в строительной практике несущих конструкций относятся наклонные деревянные стропила, элементы которых выполняют функцию балок. Их оптимальное сечение 50 × 150 мм, 100 × 150, 150 × 200 мм.
Такие конструкции наиболее характерны для домов с узким корпусом (шириной до 9–12 м) и для малоэтажных домов.
Более сложные стропила выполняются в виде стропильных ферм. Они могут быть деревянными, стальными или смешанными. Их используют для большепролетных перекрытий. Стропила берут на себя как постоянную (вес кровли, обрешетки, прогонов и собственный вес стропил), так и временную нагрузку (снег, ветер).
Расстояние между стропилами может быть 60, 80, 100 см. Для крыш с уклонами более 45° этот интервал увеличивается до 120–140 см, а в регионах с большим снежным покровом это расстояние уменьшается до 60–80 см, что связано с увеличением нагрузок на стропила. Сегодня проектировщики, учитывая конструктивные возможности современных строительных материалов, предлагают для возведения мансард разнообразные формы крыш. Наиболее простая и распространенная треугольная, которую можно видеть в индивидуальных загородных домах. Более сложные, такие как ломаная форма или несимметричная крыши характерны для коттеджей и многоэтажных зданий.
При ломаной форме крыши нижней части мансарды придают крутой уклон (60–70°), а верхней – пологий (15–30°).
После установки и закрепления стропильных конструкций можно приступать к кровельным работам. Правда, предварительно необходимо для кровельного материала создать надежную основу, т. е. обрешетку. Ее рекомендуется сделать из деревянных брусков (50 × 50 мм).
Отечественный рынок предлагает широкий ассортимент кровельных покрытий, в числе которых металлочерепица, натуральная черепица, профнастил, ондулин и др.
Учитывая, что в мансарде должны быть созданы оптимально комфортные условия для проживания и работы, очень важно правильно выбрать кровельный материал, который будет выполнять основную защитную функцию помещения.
Наиболее востребованным материалом для строительства стропильной системы является, конечно, древесина, но не исключаются другие конструктивные материалы, такие как металлические балки, железобетон.
Последние используются для домов, стены которых выполнены из кирпича, блоков или монолитного бетона. Кроме того, фундаменты таких жилых зданий рассчитаны на достаточно большие нагрузки, и возможность применения железобетонных ферм не вызовет серьезных конструктивных изменений основания дома.
Стропильные ноги соединены между собой крестообразными брусками
Как показывает практика, в жилищном строительстве ширина корпуса малоэтажного дома варьируется в пределах 600, 900, 1200 и более см.
Деревянная конструкция стропил может перекрыть пролет сооружения и до 1500 см при соответствующих расчетах узлов и дополнительных элементов крепления.
Стропила подразделяются на два типа: наклонные и висячие. Причем первые из них опираются на стены здания, а средней частью – на промежуточные опоры.
Висячие стропила своими концами опираются на стены здания, в частности, на мауэрлатные брусья, габариты которых зависят от нагрузок мансардной кровли (100 × 100, 150 × 150, 200 × 200 мм).
Один из способов жесткого крепления стропильных ферм к стенам здания – специальные крепежные шпильки. Они больше подходят для кирпичных, каменных или бетонных стен.
Перед установкой мауэрлата на шпильки, следует уложить гидроизоляцию (два слоя рубероида). Место шпилек следует рассчитывать таким образом, чтобы они располагались в местах, где стропила опираются на мауэрлат. Если шаг стропил равен 100 см, то шаг для шпилек такой же – 100 см. Шпильки после укладки на них мауэрлата, затягивают гайками и шайбами.
Варианты покрытий для мансарды
Выровняв и временно закрепив стропильные фермы расчалками, затем их следует соединить между собой при помощи легких досок и козырька, имеющего «Г»-образную форму. Последний накрывает вершины ферм.
Иногда крайние фермы мансарды для устойчивости соединяют между собой с помощью досок, расположенных крестообразно.
С внутренней стороны фермы устанавливают ригели, которые одновременно усиливают конструкцию стропил и служат основой для крепления потолка мансарды.
В случае, когда мансарда имеет ломаную крышу, в местах «слома» устанавливают ригель, если он не снизит высоту помещения.
После монтажа и закрепления стропильных ферм можно приступать к установке обрешетки, которая может быть сплошной или разреженной, т. е. состоящей из реек-брусков (50 × 50 мм), укрепляемых с определенным интервалом между собой (от 150 и более мм).
Сплошная обрешетка делается из шпунтованных досок или плит ОСБ (ДСП) и предназначена для мягкой кровли (мягкая черепица, плоский шифер, асбоцементные плитки и т. д.). Разреженная – для металлочерепицы, профилированных листов стали и т. д.
Почему при покрытии мансардных помещений предпочтение отдается металлочерепице? Во-первых, ее вес не превышает 5–7 кг/м2. Это значительно снижает нагрузку на стены, фундамент. Во вторых, большие листы металлочерепицы ускоряют монтаж такой кровли по сравнению с монтажом цементной или керамической черепицы.
В малоэтажном строительстве материал кровельного покрытия – важный визуальный фактор художественно-декоративного оформления дома. Поэтому такая черепица, благодаря своей красивой фактуре и разнообразию цветовой гаммы (более 10 расцветок) становится дополнительным и неоспоримым элементом архитектуры всего сооружения.
Покрытие из металлочерепицы – холодная кровля, требующая усиленного утеплителя в том случае, если она является наклонной крышей мансарды и под ней может собираться конденсат. Для того, чтобы подобное явление не случилось, необходима хорошая гидроизоляция и вентиляция подкровельного пространства, позволяющая выводить пары конденсата наружу.
В последние годы разработаны новые технологии создания современных видов металлочерепицы с покрытием из мелких крошек различных минералов, придающих кровле долговечность, надежность при эксплуатации.
К числу легких и мягких кровельных материалов относятся рулонные кровли, изготовленные в виде больших полотен, скатанных в рулоны. Ширина рулона не более метра, длина полосы от 7 до 20 метров, а толщина от 1 мм до 6 мм.
Рулонные кровли можно применять для крыш с уклоном 45°. Причем, качество этой кровли, сложенной на крыше, как правило в два и более слоев с общим весом 1 м2 – 5–12 кг, обеспечивает надежную защиту от влаги.
Рулонные кровли в зависимости от их структуры разделяются: безосновная и основная кровля, а в зависимости от состава материала, из которого они изготовлены, могут быть полимерные, битумно-полимерные и битумные рулонные кровли.
Главная особенность мягких рулонных покрытий – устойчивость к внешним погодным воздействиям (солнце, снег, дожди, экстремально низкие и высокие температуры воздуха и т. д.). Такая кровля не трескается при сильном морозе, не плавится под лучами горячего солнца, т. к. в ее составе присутствуют специальные компоненты, сохраняющие ее гибкость и не дающие материалу плавиться на солнце.
Конструкция «пирога» кровельного покрытия
Среди кровельных материалов особое место занимает плоская мембранная кровля, изготовленная из различных полимеров. Она обладает высокой прочностью и эластичностью, а также ее поверхность не подвластна воздействию низких и высоких температур. Срок эксплуатации значительно превосходит другие битумно-полимерные кровельные покрытия, которые могут служить достаточно прочной защитой крыши в течение десяти – тридцати лет.
Не менее важное преимущество мембранных покрытий заключается в том, что они имеют разную ширину, что дает возможность уменьшить количество швов на крыше, а для некоторых крыш небольших габаритов можно обойтись без них.
Для покрытия мансардных этажей различной формы может применяться мягкая битумная черепица. Внешне она представляет собой пластины, похожие на натуральную черепицу. Ее форма волнообразная, шестиугольная или прямоугольная, что позволяет легко, без особых трудностей покрывать неровности крыши. Благодаря четкой геометрической форме черепицы и богатой цветовой гамме покрытие становится прекрасным декоративным украшением крыши дома.
Кровля из стальных оцинкованных листов
Перечисленные мягкие виды кровли ни в коей мере не умаляют значения других видов покрытий, которые могут быть прекрасным декоративно-художественным завершением загородного малоэтажного жилища. В их числе тонколистовая сталь, обладающая легким весом, достаточно высокой прочностью и универсальностью использования, т. е. с помощью таких кровельных листов можно покрыть крышу любой конфигурации и создать великолепную цветную «картину», отвечающую декоративно-художественному облику дома.
Правда, тонколистовое покрытие обладает существенными недостатками, к числу которых относится требование при эксплуатации частой повторной покраски, и для них характерна малая огнестойкость. Перед тем, как монтировать кровельную сталь, ее поверхность следует загрунтовать, а потом покрасить.
Для соединения отдельных листьев в единое кровельное полотно используют несколько видов фальцев. В зависимости от внешней формы применяют лежачий или стоячий фальцы.
Конструкция крыши и покрытия мансарды
Схемы установки утеплителя на коньке и наклонной крыше мансарды
Схема размещения утеплителя: 1. Крыша-ендова; 2. Перекрытие (плита ж. бетонная); 3. Деревянное перекрытие
Работы по соединению листов производят на специальном столе, размеры которого составляют не менее 2 м, а ширина до 1 м. К одной из сторон прикрепляют стальной уголок, благодаря которому происходят сгибы листа, а с помощью деревянного бруска и киянки можно скреплять листы вместе.
Еще один вид покрытия может быть применен для мансарды – это профилированный оцинкованный лист или профнастил с полимерным покрытием, самыми ходовыми являются листы длиной 3,6 м, шириной 1,2 м. Благодаря небольшому весу, его легко поднимают на крышу и укладывают на обрешетку внахлест. Крепление к обрешетке происходит при помощи кровельных саморезов. В итоге любая легкая современная кровля представляет собой многослойный «пирог», состоящий из нескольких компонентов.
Занимаясь покрытием кровли, следует продумать обустройство интерьера мансарды, которое имеет свои особенности, связанные, прежде всего, с формой наклонной крыши, которые отсекают часть площади, превращая ее в «мертвую» зону.
Поэтому планируя мансардный этаж, приходится учитывать это важное обстоятельство.
Планировка и отделка интерьера может быть самой разнообразной. Опорной конструкцией для внутренних стен служит каркас из бруса, а для межкомнатных перегородок используют вагонку, листы ДСП, ДВП и гипсокартонные плиты, на которые затем наклеиваются различные виды обоев.
При выборе традиционной вагонки предпочтение отдается тем образцам, которые хорошо высушены, обработаны, в них минимальное количество сучков, чтобы внешние данные впоследствии не портили внутреннее пространство помещений мансарды. На практике большим спросом пользуется вагонка из осины и хвойных пород древесины.
Кроме конструктивных несущих элементов в состав пирога входит слой утеплителя, сохраняющий зимой тепло внутри дома, а летом защищает помещение от перегрева. Слой пароизоляции не дает влажному воздуху проникнуть в утеплитель, а гидроизоляционная пленка служит защитой утеплителя от подкровельного конденсата и возможных локальных протечек в кровле.
Самыми уязвимыми местами во время эксплуатации могут быть ендовы, образующие входящий угол кровли. Здесь, как правило, в летний период скапливаются потоки дождевой воды, весной собирается талая вода, зимой – снег.
Чтобы обезопасить дом от возможных неприятностей, узлы соединения крыши требуют особой тщательности и аккуратности при выполнении таких работ. Ендова делается в виде лотка, ширина которого не менее 30 см. Толщина досок его образующих – 25 мм.
Покрытием лотка служит кровельный оцинкованный или окрашенный под цвет основного покрытия крыши стальной лист. Его концы заходят под кровлю на 20 см с каждой стороны.
Извечную проблему защиты крыши вокруг дымовой трубы от проникновения влаги и возможного перегрева мягкой черепицы, примыкающей к ней, можно решить с помощью металлического фартука, изготовленного из прямоугольного металлического листа (его размеры зависят от сечения трубы). Фартук заходит под вышележащую кровлю, а ниже трубы накрывает кровлю. Поэтому дождевые потоки, наталкиваясь на металлический бортик фартука, обходят его слева и справа от трубы. Пространство между трубой и бортиком заполняется высокотемпературным силиконовым герметиком.
Кабель в водостоке
Крепление кабеля в водосточной трубе и к краю крыши
Греющий кабель на краю крыши
Греющий кабель в водосточной системе (крыша, желоб, водосточная труба)
Нельзя забывать о том, что кровля в целях пожарной безопасности не должна доходить до поверхности трубы не менее 14–15 см, а все деревянные элементы располагаются не ближе 40–50 см.
Сверху трубу накрывают металлической треугольной крышей, которая не позволяет дождю, снегу проникнуть в дымоход.
Еще одна важная деталь, которую нужно учитывать при конструировании кровли мансарды – защита кровли от скопления снега и наледи. Эта дополнительная нагрузка может нарушить, как минимум, цельность кровельного полотна, а большие перегрузки из снега и льда создадут перекосы или даже разрушения несущих конструкций. Кроме того, после снежной зимы наступают первые оттепели, когда огромные массы снега, приютившиеся на крыше домов, начинают подтаивать и двигаться, образуя ледяные сказочные каскады сосулек, представляющие большую опасность не только для крыши, но и для прохожих и самих жильцов этого дома.
Хозяева загородных жилищ до сих пор используют традиционный механический способ борьбы с сосульками – лом, скребок, лопату. Эти инструменты используют простую «ручную» технологию, сбивают с крыши все ледовые наросты, образующиеся от таяния снега на крыше здания. Эта работа опасна и трудна, т. к. вместе со снегом может съехать с крыши человек, который занимается очисткой снега и льда. Образование ледового панциря, который может становиться прекрасным декоративным украшением заснеженного дома, возникает из-за разницы температур между центральной частью кровли, подогреваемой теплом здания и неподогреваемой кромкой крыши с водостоками. Здесь талая вода под слоем снега стекает по кровле вниз и замерзает в водостоках. Она забивает водосток и желоб, что приводит к образованию сосулек. Учитывая подобную ситуацию, для водостока требуется дополнительный управляемый подогрев, который обезопасит хозяев дома от падения наледи с крыши.
Установка солнечных батарей на скатной кровле
Наиболее эффективный и безопасный способ борьбы с обледенением – нагревательный кабель, включающий в систему датчики и распределительный электрический щит с блоком управления. Электрические кабели и датчики монтируются на кровле любого типа и должны быть электробезопасными и влагозащищенными, а также стойкими к прямым солнечным лучам. Это касается в первую очередь ультрафиолета. Необходимо помнить, что применяются и используются только негорючие кабели с двухслойной изоляцией и металлической экранирующей оплеткой.
Обезопасить крышу от ледяного узора можно с помощью электрического кабеля. Он бывает двух видов: резистивный и саморегулирующийся. Первый кабель – с постоянным сопротивлением по всей длине. Его конструкция отличается тем, что он состоит из металлической жилы, которая выделяет тепло, затем изоляции, медной оплетки и оболочки. Такой кабель может быть одножильным или двужильным.
Второй вид – саморегулирующийся греющий кабель. Его важное свойство: дает возможность экономить электроэнергию, т. е. он меняет свою мощность, ориентируясь на температуру окружающей среды. И что очень важно, при эксплуатации его мощность на различных участках кабеля может быть различной. Он обладает высокой надежностью.
Внутри кабеля находится матрица из специального пластика, окружающая несколько тонких токопроводящих жил. Поэтому нагревание происходит за счет избирательного изменения ее сопротивления. В холодных зонах температура провода оказывается выше, чем в более теплых, что позволяет не только сэкономить энергию, но и разумно ее распределить.
Способы укладки и крепления кабеля зависят от типа кровли и ее профиля.
Высота укладки кабеля равна длине нависающего ската кровли от стены до края по плоскости кровли плюс 30 см. Эта зона считается наиболее вероятной для скопления снега. Шаг укладки нагревательного кабеля для всех типов кровли – 30–40 см.
Обеспечить беспрепятственный сток талой воды позволит тепло, излучаемое кабелем. Он укладывается в водостоках, желобах, ендовах, где может скопиться наледь и снег.
Под занавес зимы на скатах кровель собирается много снега и возможен его лавинный сход. Поэтому при обогреве края кровли необходимо устанавливать устройство для снегозадержания.
При обогреве водостоков желательно опускать в водосток одну линию кабеля, проходящего в желобе. Для его крепления используют подвеску из нержавеющей стали.
На крыше кабель укладывается синусоидой и закрепляется с помощью монтажной ленты, рекомендуемой производителем.
При строительстве индивидуальных малоэтажных жилых домов, расположенных в южных регионах страны, крыша мансардного этажа может быть дополнительным источником отопления помещений. На ее наклонных плоскостях могут располагаться солнечные источники тепла – батареи, которые аккумулируют солнечное тепло, отдавая его в отопительную систему дома.
Учитывая дополнительный вес солнечных батарей, опорную конструкцию крыши мансарды следует делать более монументальной и жесткой (стальные или железобетонные фермы, деревянные фермы, устанавливаемые с интервалом в 60 см).
Размещение солнечных батарей осуществляется, начиная от конька до свеса крыши или параллельно коньку по всей крыше, огибая наклонные окна.
Отечественные производители разработали несколько видов надкрышных солнечных батарей. Наиболее популярные из них: плоскопанельные и вакуумные (трубчатые).
Причем каждая их них имеет свои конструктивные особенности и технологию нагрева. Так, наиболее простыми и надежными считают плоскопанельные приборы, отвечающие требованиям знака экологической безопасности, – «Голубой ангел». Главной изюминкой конструкции солнечной плоскостной батареи является абсорбер, – медная пластина с приваренной к ней трубкой-меандром, по которой движется теплоноситель.
Конструкция трубчатого вакуумного солнечного коллектора
Схема (принцип) действия солнечных батарей (модулей)
Несущее основание всей конструкции – бесшовная цельнотянутая алюминиевая ванна, обеспечивает надежную защиту коллектора от воздействия окружающей среды. Теплоизоляция из минеральной ваты толщиной 60 мм гарантирует минимальные потери тепла при понижении температуры окружающей среды. Коллекторы имеют дополнительную теплоизоляцию боковых стенок корпуса. Абсорбер с высококачественным покрытием обеспечивает максимальную производительность коллектора. Теплоноситель проходит по трубам на обратной стороне абсорбера, конструктивно выполненных в виде меандра или ряда параллельных труб (в виде «арфы») для коллекторов. Такая конструкция обеспечивает равномерное протекание теплоносителя и эффективное функционирование в различных режимах. Плоский солнечный коллектор закрыт предохранительным стеклом толщиной 3,2 мм, защищающим его от попадания града или случайных твердых предметов. В этих коллекторах монтируется стекло с повышенной светопроницаемостью.
Принцип работы таких батарей не отличается сложностью. Технология подачи тепла в дом проста, но требует дополнительных устройств. Солнечные лучи нагревают абсорбер, а циркулирующий по трубкам теплоноситель передает тепло в аккумулирующий бак с водой. Есть в этой технологии недостаток: невысокий КПД (до 50 %).
Вакуумные солнечные коллекторы характеризуются более высокой мощностью при относительно небольших габаритах.
Их применяют для работы в солнечных установках как для приготовления горячей воды, так и для поддержки систем отопления. Длительный срок службы: прямоточные трубы, объединенные в общий коллектор, работают по принципу термосканирования, хорошая теплоизоляция достигается благодаря вакууму в стеклянных трубках.
Оптимальная работа: абсорбер – внутренняя стеклянная трубка с высокоселективным покрытием внешней стороны находится в вакууме, благодаря чему практически отсутствует рассеивание солнечных лучей и осуществляется максимальная защита от воздействия окружающей среды.
Гибкость в применении: модульная конструкция позволяет оптимально размещать коллектор на любой крыше.
Солнечные батареи, как правило, не являются автономным элементом оборудования. Они «сотрудничают» вкупе с источником тепловой энергии для водонагревательной системы в жилом доме.
Такая система состоит из нескольких элементов, включающих, прежде всего солнечные модули, которые монтируются на крыше с южной стороны дома под уклоном 45°.
Следует напомнить, что трубчатые коллекторы, учитывая их конструктивную особенность, могут располагаться в любом положении (горизонтально на крыше, вертикально на стене здания или под углом), что очень важно при оборудовании жилых домов с мансардой.
Этот «энергетический» комплекс помимо солнечного модуля включает накопительный бак с бойлером, насосную станцию, которая служит для перекачки воды между баком и теплообменником коллектора, контроллер управления и регулировки температуры, а также для обеспечения стабильности зарядки АКБ (аккумулятор батареек). Для связи всей системы необходимы водопроводные трубы и крепежно– опорная фурнитура, позволяющая надежно закрепить все элементы комплекса.
Инвертор, входящий в систему, выполняет функции преобразователя постоянного тока 12В с АКБ для потребителей переменного тока 220В, оборудование солнечного электроснабжения кроме солнечных модулей размещается внутри дома (подвал, цокольный этаж или утепленная мансарда).
