Строительные материалы и технологии
Выпуск от 15.01.2004
Потолочные системы (часть первая).

Начинаем серию публикаций, посвященных потолочным системам. Предлагаем Вашему вниманию часть первую.

Наряду с традиционной отделкой потолка, такой как окраска и побелка, оклейка потолочными обоями широкое распространение получили следующие потолочные системы: подвесные, натяжные, подшивные и клеевые.

А	Б	В
Г	Д	Для устройства потолков сегодня применяют различные конструктивные системы и материалы: А - натяжной потолок (DPS) Б - подвесной потолок (ISOVER) В - "световой купол" (INLOOK) Г - ячеистый подвесной потолок (OWA) Д - подвесной потолок (KNAUF)

Но прежде чем перейти к рассмотрению конструктивных особенностей данных систем, применяемых для них материалов, остановимся на том, какие специальные задачи могут решать потолки в помещениях, каким техническим характеристикам при этом они должны удовлетворять. При этом необходимо понимать, что нельзя потолки рассматривать в отрыве от всей СИСТЕМЫ интерьера в целом. Для создания комфортной среды в помещении, выполнения акустических, противопожарных, гигиенических, противоударных и других требований пол, стены, потолок, и даже оборудование должны рассматриваться в тесной взаимосвязи.

Задачи, решаемые с помощью потолочных систем.

Потолочные системы призваны обеспечить решение двух задач - эстетической и функциональной, причем в большинстве случаев эти задачи необходимо решать одновременно.

К эстетическим задачам относится либо создание просто горизонтальной, однотонной плоскости потолка, которая является нейтральным элементом интерьера, либо устройство сложного криволинейного потолка, часто с декоративными подсветками, с применением цвета, фактур, нескольких уровней, и т.п. Во втором случае потолок становится инструментом мощного эмоционального воздействия на человека. Благодаря применению современных потолочных систем, которые позволяют использовать как встроенные, так и подвесные светильники, также значительно расширились возможности по решению освещения интерьера.

К функциональным задачам, для решения которых могут применяться потолочные системы, относятся:

• интегрирование инженерного оборудования в пространство между перекрытием и плоскостью потолка с возможностью обеспечения простого доступа к нему;
• создание благоприятной акустической среды в помещении;
• обеспечение необходимой долговечности потолка в помещениях с повышенной влажностью (бассейнах, санузлах и т.д.);
• обеспечения соответствия специальным гигиеническим требованиям "чистых" помещений (например, больниц);
• обеспечение необходимой огнестойкости потолочных конструкций;
• устойчивость к значительным ударным нагрузкам (для спортзалов).

В настоящее время разработаны потолочные системы, которые пригодны для решения, не только одной задачи, но и отвечающие целому комплексу требований, например, способные обеспечить требуемую акустику в помещениях с повышенной влажностью. При этом, естественно, что данные системы обязаны решать также и художественные задачи по формированию интерьера. Необходимо только понимать, что чем больше функциональных задач возлагается на потолочную систему, тем более сложной, и, следовательно, более дорогостоящей она будет.

Для того чтобы понять насколько данная потолочная система может удовлетворять конкретным функциональным требованиям, необходимо ознакомиться с ее техническими характеристиками.

Технические характеристики потолков.

К техническим характеристикам потолочных систем относятся: акустические и гигиенические показатели, влагостойкость, пожарно-технические характеристики, ударопрочность, светотехнические показатели и долговечность. Рассмотрим их подробнее.

Акустические характеристики.

Для большинства помещений, обеспечение необходимой акустической среды является едва ли не основным функциональным требованием (например, кинотеатры, концертные и лекционные залы, офисные помещения и т.д.).

Акустические характеристики помещения включают в себя два класса показателей, характеризирующих соответственно звукопоглощение и звукоизоляцию.

Для обеспечения необходимого звукопоглощения наибольшее внимание уделяется потолочному пространству. Поэтому уже достаточно давно выпускаются так называемые акустические потолки, поглощающие звук. В больших помещениях для улучшения акустики рекомендуется также использовать звукопоглощающие стеновые панели.

При решении данных задач необходимо понимать, что для помещений, где акустические факторы являются основополагающими (концертные залы, театры, лектории и т.п.) подбор и расстановку акустических материалов может выполнить только специалист-акустик. Ведь для этих помещений требуется сложный акустический расчет, учитывающий формы и размеры зала, расстановку звуковой аппаратуры и многое другое.

В помещении с хорошей акустикой, применяемые материалы и конструкции должны обеспечивать: разборчивость речи людей, снижение шума, возникающего в помещении и звукоизоляцию от шумов проникающих извне.

Разборчивость речи (хорошая слышимость).

Речь говорящего без напряжения человека должна быть понятна без труда, причем местонахождение его в помещении не должно играть никакой роли. Хорошая слышимость - одно из важнейших требований, которому должны удовлетворять помещения для концертов, лекций и т.д.

Находящийся в помещении человек слышит звуки двух типов: прямой и отраженный. Отраженный звук является совокупностью отражений звуковых волн от всех поверхностей помещения. Каждая из этих волн имеет собственную амплитуду и собственное время, за которое она доходит до слушателя. Волны, отраженные от твердых поверхностей вблизи говорящего, следуют непосредственно за прямым звуком, и это улучшает разборчивость речи, усиливая речевой сигнал. При отражении звука от удаленных поверхностей помещения отраженные волны прибывают с большой разницей во времени после прямого звука (затухание звуков), что может снизить разборчивость речи.

Это явление называется реверберация (продолжительность послезвучия в замкнутом пространстве вследствие многократного отражения от поверхностей стен, потолка, пола и т.д., после остановки источника звука). Реверберация является важным фактором при оценке качества и уровня звука в помещении.

Если же отраженный звук воспринимается во времени отдельно от прямого звука, то это уже эхо. Наличие эха является недостатком акустики помещений. Реверберация же при определенной продолжительности даже желательна. Если время реверберации (время в секундах, требующееся распространяющемуся в замкнутом пространстве звуку для затухания до одной миллионной (60 дБ) от своей начальной интенсивности после умолкания источника звука. Время реверберации зависит от частоты и обычно измеряется в третьоктавном или октавном диапазоне) очень долгое, слоги в словах сливаются и становятся нечеткими. Если же очень короткое - обстановка становится безжизненной и неуютной.

Время реверберации можно регулировать путем применения звукопоглощающих материалов. Наиболее эффективно применять материалы с хорошими акустическими свойствами, как уже говорилось выше, в потолочных конструкциях. Выбор потолка зависит от назначения помещения. Например, в конференц-зале важно, чтобы все могли слышать докладчика. В офисе открытой планировки должна быть хорошая слышимость в пределах небольшого расстояния, чтобы при этом не мешать рядом сидящим коллегам.

Из вышесказанного следует, что разборчивость речи зависит от уровня прямого и первого отраженного звука (чем выше, тем лучше), реверберующего звука (чем ниже, тем лучше, но до определенных значений, чтобы не создать эффект безжизненности помещения) и фонового шума (чем ниже, тем лучше).

Снижение уровня шума.

Звуковые волны, встречая на своем пути стены, потолок, мебель и т.д., частично проникают сквозь преграду, частично отражаются, и частично поглощаются (звукопоглощение -преобразование звуковой энергии в тепловую (вследствие трения) при прохождении сквозь толщу материала, столкновении с поверхностью или резонансе столба воздуха в помещении). Для уменьшения шума в помещении необходимо снизить уровень отраженного звука за счет применения звукопоглощающих материалов при отделке потолка и стен. Это также приводит к снижению времени реверберации.

Различные типы потолочных панелей обеспечивают различные уровни звукопоглощения. Звукопоглощение в существенной степени зависит от дизайна поверхности. Чем больше шероховатость поверхности, тем выше звукопоглощение. Отверстия или перфорация также улучшают поглощение звука.

Акустическая эффективность звукопоглощающих потолков выражается коэффициентом звукопоглощения α, который может изменяться в пределах от 0 до 1. Если α=0, то это означает, что поверхность полностью отражает звук, а при α=1, весь звук, попавший на данную поверхность, поглощается (это тоже плохо - люди в помещении друг друга практически не слышат).

Значение коэффициента звукопоглощения также зависит и от частоты звука. Звукопоглощающую способность той или иной модели потолка, как правило, характеризует график или таблица для стандартного набора частот от 125 Гц до 4000 Гц. Благодаря данным по различным частотам можно решать узкие задачи по уменьшению шумов от конкретного источника, издающего звуки той или иной частоты (например, работающего оборудования).

Для характеристики акустических свойств потолка может также применяться так называемый средний коэффициент звукопоглощения NRC. Он определяется (согласно ASTM 423 90a) как кратное 0,05 среднее арифметическое значение для коэффициентов звукопоглощения в четырех диапазонах с центральными значениями частоты 250, 500, 1000 и 2000 Гц, и предназначен, прежде всего, для оценки звукопоглощения в речевом диапазоне частот. Поскольку в офисных помещениях важен именно данный диапазон, для выбора подходящей модели акустического потолка корректно сравнивать именно коэффициенты NRC. Потолок может называться акустическим при значениях NRC, превышающих 0,6-0,7.

Звукоизоляция.

Величину звукоизоляции подвесного потолка необходимо учитывать в офисах открытого типа (ISOVER).

Под термином звукоизоляция понимается ослабление силы звука при прохождении звуковой энергии через преграду. Характеризуется степенью звукоизоляции, которая показывает во сколько раз уменьшилась сила звука при прохождении через конструкцию, выражается в децибелах.

Согласно EN (европейским нормам) звукоизоляция подвесных потолков характеризуется показателем Dncw (численное выражение лабораторных измерений звукоизоляции двух соседних помещений, обеспеченное подвесным потолком при распространении звука по воздуху в общей потолочной пазухе; определяется согласно EN ISO 717-1 на основании значений, измеряемых в соответствии с EN 20140-9 в третьоктавном полосном диапазоне частот 100-3150 Гц).

Если мы будем говорить о величине звукоизоляции относительно подвесных потолков, то необходимо отметить, что данная характеристика (приведенная в каталогах) справедлива только для звукоизоляции самого подвесного потолка. И она абсолютно непригодна для оценки дополнительной звукоизоляции существующего междуэтажного перекрытия путем подвеса к нему подвесного потолка.

Величину звукоизоляции обычно необходимо учитывать при проектировании офисов открытого плана, т.е. помещений с общим потолком и с перегородками идущими не до перекрытия, а только до потолочной плоскости.

Очень важно также понимать, что звукоизолирующие способности подвесного потолка абсолютно не связаны с его звукопоглощающими свойствами. В акустических потолках звукоизоляция достигается за счет толщины используемого материала и его плотности, а высокое звукопоглощение - за счет пористой или неровной поверхности. Таким образом, лучшими акустическими характеристиками обладают панели из минерального или стекловолокна со специальной поверхностью или перфорированные металлические панели со звукопоглощающей прокладкой.

Существуют и комбинированные модели подвесных потолков, где потолочная плита представляет собой сэндвич-панель, составленную из звукоизоляционного и звукопоглощающих слоев. Однако необходимо помнить, что собственная звукоизоляция потолка и коэффициент звукопоглощения потолочной конструкции - величины между собой не связанные.

Влагостойкость.

Влагостойкость - это способность потолочных систем функционировать без деформации, провисания, коробления, расслоения и т.п. в помещениях с определенным влажностным режимом - относительной влажности воздуха (содержание водяного пара по сравнению с точкой росы или точкой насыщения, выраженное в %). Чем показатель ближе к 100%, тем меньше опасность деформации потолка во влажной атмосфере. Металлические потолки в помещениях с высокой влажностью не должны подвергаться коррозии.

Распространенным заблуждением является то, что потолки, называемые производителями "влагостойкими" могут выдерживать прямой контакт с водой (хотя существуют и подобные потолочные панели). Повторим еще раз, что влагостойкие потолки предназначены для "работы" в условиях повышенной влажности и только. А для потолков, выдерживающих и прямое попадание воды, в технической документации это оговаривается особо.

При выборе потолочных систем крайне важно также понимать, что негативное влияние на них может оказать не только постоянная повышенная влажность, но резкие колебания температуры и влажности.

Колебания влажности могут возникать в ночное время суток или в периоды, когда здание временно не отапливается (температура при этом может понизиться и подняться уровень влажности). В подобных случаях, в помещениях с постоянно высоким уровнем влажности, таких как кухни и душевые, относительный уровень влажности может достигнуть 95% и выше. В помещении, где одновременно собралось много народу относительная влажность также резко возрастает, т.к. человек выделяет в виде пара литр воды в течение суток. Примеров подобно этим можно привести много, но главное необходимо понимать, что дешевые системы, не предназначенные для высоких влажностных режимов не способны выдерживать и резкие колебания температуры и влажности, т.к. при этом они могут также необратимо деформироваться.

По влагостойкости подвесные потолки достаточно условно можно разделить на несколько групп (в зависимости от типа помещений, в которых их можно использовать):

• 1 группа (70-75%) - это стандартные помещения, как правило, офисы или кабинеты, где есть центральное отопление, кондиционирование, т.е. среда контролируемая, постоянно поддерживается определенная влажность и температура.
• 2 группа (90-95%) - это помещения с неконтролируемой атмосферой, с часто изменяемой температурой, а также где есть возможность доступа влажного воздуха с улицы, например, постоянно открывается окно на улицу или потолки монтируются до начала включения отопления в здании.
• 3 группа (95-100%) - это помещения бассейнов, душевые и другие особо влажные помещения, а также козырьки входных групп.

Это деление очень условное. Обычно производители потолочных систем дают четкие рекомендации, для каких помещений предназначена их продукция. Например, для бассейнов у ряда производителей предлагаются потолки с характеристикой влагостойкости 95%, а у других 100%. При этом необходимо понимать, что в подвесных системах, используемых для влажных помещений необходимо применять и коррозиеустойчивые несущие конструкции, иначе использование дорогих влагостойких плит теряет всякий смысл. Для получения гарантий на долговременную работу потолочных конструкций необходимо четко выполнять рекомендации производителей.

Гигиенические характеристики.

Диаграмма классификации стерильных помещений (ISOVER).

Под гигиеническими потолками понимают изделия, которые могут многократно подвергаться влажной уборке, возможно с использованием моющих растворов или даже струей воды под давлением. Гигиенические потолки предназначены для использования в помещениях пищевой промышленности и здравоохранения, т.е. в помещениях с особыми требованиями к чистоте и возможности уборки, дезинфекции.

В качестве гигиенических разработаны различные варианты потолков. Например, плитки обработанные составом, обладающим выраженными бактерицидными и противогрибковыми, плитки с гладкой полиэфирной пленкой, которая отталкивает пыль. Или плитки с алюминиевой фольгой и виниловой пленкой, а также алюминиевые потолки, которые легко поддаются чистке, их можно даже мыть, они удовлетворяют самым строгим требованиям в отношении чистоты и гигиены.

Классификация стерильности помещений.

Из стандартов, применяемых для классификации стерильности помещений, наиболее известным является Федеральный стандарт США N 209Е, в котором помещения и продукция делятся на шесть уровней в зависимости от размеров и количества присутствующих в воздухе твердых частиц. Подсчет частиц с измеренным диаметром 0,1 мкм, 0,3 мкм, 0,5 мкм ведется по специальному методу. На диаграмме, представленной на рис. показаны категории помещений и на примере продукции фирмы ISOVER соответствующие для этих помещений изделия.

Пожаробезопасность.

Потолки подлежат обязательной пожарной сертификации и им присваиваются соответствующие классы. В соответствии со СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений" пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

По горючести строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г), Г1 (слабогорючие), Г2 (умеренногорючие), Г3 (нормальногорючие) и Г4 (сильногорючие).

Строительные же конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Однако для подвесных потолков (см. раздел Подвесные потолки) в России нет технологии испытания на всю потолочную конструкцию, испытывается только плита. В других же странах испытывается вся система. Ведь металл подвесной конструкции при повышенной температуре начинает расширяться, и плита может упасть, поэтому ведущие производители подвесных систем предусматривают специальные температурные компенсаторы. Существуют даже специальные конструктивные решения, которые позволяют использовать потолочные системы в качестве противопожарной защиты.

Ударопрочность.

В некоторых помещениях, например, школах, спортивных залах потолки должны выдерживать высокие механические нагрузки - в частности обладать ударопрочностью. Для ударопрочных потолков применяются не только специальные материалы, но и особые конструкции.

Светоотражение.

В большинстве интерьеров отражение света поверхностью потолка - важный фактор. Светоотражающая способность выражается в процентах как количество отраженного и прямого света.

Значение данного коэффициента важно потому, что если разница между светом поверхности светильника и светом с остальной поверхности потолка велика, то есть риск неприятного ослепления. При косвенном освещении требования к отражающей поверхности возрастают, т.к. уровень освещения в помещении зависит от того, сколько света отражает поверхность потолка. При косвенном освещении также важно, чтобы свет отражался и распространялся с высокой степенью рассеивания для избежания блеска и ослепляющего воздействия со стороны освещенных поверхностей.

При прямом освещении светоотражающая способность потолка должна быть не менее 70%. В помещениях с непрямым освещением потолок должен отражать не менее 80-85% света. Если поверхность потолочной плиты имеет отверстия или перфорацию, ее светоотражательная способность уменьшается пропорционально площади, приходящейся на отверстия.

Хорошая светоотражательная способность потолка, особенно при непрямом освещении, уменьшает расход энергии и затраты на электроэнергию.

Стойкость к чистке и к фильтрации воздуха.

Под стойкостью к чистке (в технической документации также часто называют долговечностью потолочных систем) потолочных систем понимают высокую устойчивость потолочной плиты к сухой протирке, чистке щеткой или частому мытью.

Стойкость к фильтрации воздуха.

Перепад давления между основным помещением и пространством между несущей плитой перекрытия и подвесным потолком может привести к возникновению воздушного потока сквозь потолочные плиты, в результате чего они могут быстро загрязниться, работая как фильтр. Во избежание этого следует оставлять небольшие зазоры по краям потолка или в местах крепления светильников, либо использовать герметичные плиты, например, панели с ламинатом из алюминиевой фольги на обратной стороне.

Теплоизоляция.

Теплоизоляция подвесного потолка характеризуется сопротивлением теплопередачи - R (м²·°C/Вт). Эта характеристика важна при использовании конструкции подвесного потолка в мансардных помещениях, а также при реконструкции зданий, когда заказчики стремятся уменьшить высоту потолка для экономии на отоплении (например, с 6 м до 3 м).