Медь заняла почетное место в смежных областях архитектуры , строительства зданий и дизайна интерьера . [8] От соборов до замков , от домов до офисов медь используется для различных архитектурных элементов, включая крыши , отливы , желоба , водосточные трубы , купола , шпили , своды , облицовку стен и строительные деформационные швы .
История меди в архитектуре может быть связана с ее долговечностью, коррозионной стойкостью , престижным внешним видом и способностью формировать сложные формы. [9] На протяжении столетий мастера и дизайнеры использовали эти свойства для создания эстетически привлекательных и долговечных строительных систем. [10]
За последнюю четверть века медь была спроектирована для гораздо более широкого спектра зданий, включая новые стили, разновидности цветов, а также различные формы и текстуры. [11] Стены, облицованные медью, являются современным элементом дизайна как в помещениях, так и на открытом воздухе.
Некоторые из самых выдающихся современных архитекторов мира полагались на медь. Примерами служат Фрэнк Ллойд Райт , который использовал медные материалы во всех своих строительных проектах; [9] Майкл Грейвс, обладатель золотой медали AIA, спроектировавший более 350 зданий по всему миру; [12] Ренцо Пиано , который разработал предварительно патинированную плакированную медь для Музея науки NEMO -Metropolis в Амстердаме ; [13] Малкольм Хольцман, чья патинированная медная черепица в Центре телевизионных коммуникаций WCCO сделала это сооружение архитектурной достопримечательностью Миннеаполиса; [14] и Марианна Дальбек и Йоран Монссон, которые спроектировали Музей Васа , выдающуюся часть горизонта Стокгольма, с медной облицовкой площадью 12 000 квадратных метров (130 000 квадратных футов). [15] Огромная медная скульптура рыбы архитектора Фрэнка О. Гери на вершине Вила Олимпика в Барселоне является примером художественного использования меди. [16] [17] [18]
Наиболее примечательной эстетической чертой меди является ее диапазон оттенков , от яркого металлического цвета до переливающегося коричневого, почти черного и, наконец, до зеленоватой патины яри-медянки . Архитекторы описывают спектр коричневых оттенков как красновато-коричневый, шоколадный, сливовый, красное дерево и черное дерево. [19] Отличительная зеленая патина металла давно пользуется спросом у архитекторов и дизайнеров.
В статье описываются практические и эстетические преимущества меди в архитектуре, а также ее применение в наружных конструкциях, элементах дизайна интерьера и экологичных зданиях.
Медь играла роль в архитектуре на протяжении тысяч лет. Например, в Древнем Египте , массивные двери храма Амон-Ра в Карнаке были облицованы медью. В 3 веке до н. э. медная черепица была установлена на крыше храма Лова Маха Пайя в Шри-Ланке . [10] А римляне использовали медь в качестве кровельного покрытия для Пантеона в 27 году до н. э. [20]
Спустя столетия медь и ее сплавы стали неотъемлемой частью средневековой архитектуры. Двери церкви Рождества Христова в Вифлееме (VI век) покрыты пластинами бронзы, вырезанными по узорам. Двери собора Святой Софии в Константинополе VIII и IX веков изготовлены из бронзы. Бронзовые двери Ахенского собора в Германии датируются примерно 800 годом нашей эры. Бронзовые двери баптистерия Флорентийского собора были завершены в 1423 году нашей эры Гиберти . [21]
Медная крыша собора Хильдесхайма , установленная в 1280 году нашей эры, сохранилась до наших дней. [22] А крыша в Кронборге , одном из важнейших замков эпохи Возрождения в Северной Европе , увековеченном как замок Эльсинор в шекспировском « Гамлете» , была установлена в 1585 году нашей эры. [23] Медь на башне была отреставрирована в 2009 году. [24]
В течение многих лет медь использовалась в основном для общественных учреждений, таких как церкви, правительственные здания и университеты. Медные крыши часто являются одной из наиболее архитектурно различимых особенностей этих сооружений. [9]
Сегодня архитектурная медь используется в кровельных системах, фартуках и карнизах , водосточных желобах и водосточных трубах , строительных деформационных швах , облицовке стен , куполах , шпилях , сводах и различных других элементах дизайна. Одновременно металл превратился из погодного барьера и элемента внешнего дизайна во внутреннюю среду зданий, где он меняет способ оформления коммерческих и жилых интерьеров. [25]
В 21 веке использование меди в помещениях продолжает развиваться. Недавно доказанные антимикробные свойства меди снижают патогенную бактериальную нагрузку на такие изделия, как поручни , перила кроватей, сантехника, столешницы и т. д. Эти антимикробные продукты на основе меди теперь используются в общественных учреждениях ( больницы , дома престарелых , объекты общественного транспорта ), а также в жилых зданиях из-за их пользы для здоровья населения. (Основную статью см. в статье: Антимикробные сенсорные поверхности из медного сплава .)
Как архитектурный металл, медь обеспечивает отличную коррозионную стойкость . [26] Медные поверхности образуют прочные оксидно-сульфатные патиновые покрытия, которые защищают нижележащие медные поверхности и противостоят коррозии в течение очень длительного времени. [19]
Медь корродирует с незначительной скоростью в незагрязненном воздухе, воде, деаэрированных неокисляющих кислотах и при воздействии солевых растворов, щелочных растворов и органических химикатов . Медная кровля в сельской атмосфере корродирует со скоростью менее 0,4 мм ( 1 ⁄ 64 дюйма) за 200 лет. [27]
В отличие от большинства других металлов, медь не страдает от коррозии снизу, которая может привести к преждевременному выходу из строя кровли. При использовании медной кровли поддерживающие подложки и конструкции обычно выходят из строя задолго до того, как медь на крыше. [11]
Однако архитектурная медь подвержена коррозионному воздействию при определенных условиях. Окисляющие кислоты , окисляющие соли тяжелых металлов, щелочи , оксиды серы и азота , аммиак и некоторые соединения серы и аммония могут ускорить коррозию меди. Осадки в областях с pH менее 5,5 могут вызвать коррозию меди, возможно, до того, как патина или защитная оксидная пленка успеют сформироваться. Кислотные осадки, известные как кислотные дожди , возникают из-за выбросов от сжигания ископаемого топлива , химического производства или других процессов, которые выделяют оксиды серы и азота в атмосферу . [ 28] Эрозионная коррозия может возникнуть, когда кислая вода с крыши, не являющейся медью, которая не нейтрализует кислотность, такой как черепица, шифер, дерево или асфальт, падает на небольшую площадь меди. Линейная коррозия может возникнуть, если капельный край инертного кровельного материала лежит непосредственно на меди. Решением этой проблемы может быть поднятие нижнего края черепицы с помощью наклонной полосы или установка сменной армирующей полосы между черепицей и медью. [26] Правильная конструкция и детализация водоотвода, которая сокращает время пребывания кислой воды на металлических поверхностях, может предотвратить большинство проблем с атмосферной коррозией. [28]
Латунь , сплав меди и цинка, обладает хорошей устойчивостью к атмосферной коррозии, щелочам и органическим кислотам. Однако в некоторых питьевых водах и морской воде сплавы латуни с 20% или более цинка могут подвергаться коррозионному воздействию. [29]
.JPG/1280px-Kresge_Auditorium,_MIT_(roof_detail).JPG)
Медные крыши чрезвычайно долговечны в большинстве сред. Они хорошо себя зарекомендовали на протяжении более 700 лет, в первую очередь из-за защитной патины, которая образуется на медных поверхностях. Испытания, проведенные на медных крышах XVIII века в Европе, показали, что теоретически они могут прослужить тысячу лет. [19]
Правильно спроектированные медные крыши минимизируют перемещения из-за термических изменений. Низкое тепловое расширение меди , на 40% меньше, чем у цинка и свинца, [30] помогает предотвратить ухудшение состояния и выход из строя. Кроме того, высокая температура плавления меди гарантирует, что она не будет ползти или растягиваться, как это делают некоторые другие металлы.
На небольших двускатных крышах тепловое движение относительно незначительно и обычно не является проблемой. На широкопролетных зданиях более 60 м (200 футов) и при использовании длинных панелей может потребоваться допуск на тепловое расширение. Это позволяет крыше «плавать» над поддерживающими подконструкциями, оставаясь при этом надежной. [31]
Медь не требует очистки или обслуживания. Она особенно подходит для мест, доступ к которым после установки затруднен или опасен.
При использовании в качестве полностью поддерживаемого кровельного покрытия медь весит в два раза меньше (включая подложку) свинца и только в четыре раза меньше черепичных кровель. Это обычно обеспечивает экономию на поддерживающей конструкции и расходах на материалы. Медная облицовка предлагает дополнительные возможности для снижения веса медных конструкций (более подробную информацию см. в разделах Медная облицовка и Облицовка стен).
Медь не требует сложных вентиляционных мероприятий. Подходит как для невентилируемых «теплых», так и для вентилируемых «холодных» кровельных конструкций. [20]
Чувствительное электронное оборудование уязвимо к помехам и несанкционированному наблюдению . Эти продукты также требуют защиты от высоких напряжений . Радиочастотное (РЧ) экранирование может решить эти проблемы, уменьшая передачу электрических или магнитных полей из одного пространства в другое.
Медь является отличным материалом для экранирования радиочастот, поскольку она поглощает радио- и магнитные волны . Другие полезные свойства для экранирования радиочастот заключаются в том, что медь имеет высокую электропроводность, является пластичной, ковкой и легко паяется. [32]
Корпуса экранирования радиочастот фильтруют диапазон частот для определенных условий. Правильно спроектированные и изготовленные медные корпуса удовлетворяют большинству потребностей в экранировании радиочастот, от компьютерных и электрических коммутационных комнат до больничных помещений для компьютерной томографии и МРТ . [10] [32] Особое внимание следует уделять потенциальным проникновениям экрана, таким как двери, вентиляционные отверстия и кабели.
Экран может быть эффективен против одного типа электромагнитного поля, но не против другого. Например, медная фольга или экран РЧ будут минимально эффективны против магнитных полей промышленной частоты. Магнитный экран промышленной частоты может обеспечить небольшое снижение радиочастотных полей. То же самое относится к различным частотам РЧ. Простой экран с большой ячейкой может хорошо работать для более низких частот, но может быть неэффективным для микроволн. [33]
_-_geograph.org.uk_-_586003.jpg/1280px-Bradbury_Buildings,_Belfast_(1)_-_geograph.org.uk_-_586003.jpg)
Листовая медь для экранирования радиочастот может быть сформирована практически в любую форму и размер. Электрическое соединение с системой заземления обеспечивает эффективное экранирование радиочастот.
Защита от удара молнии минимизирует ущерб зданиям во время грозовых разрядов. Обычно это достигается путем обеспечения нескольких взаимосвязанных путей с низким электрическим сопротивлением к земле.
Медь и ее сплавы являются наиболее распространенными материалами, используемыми в молниезащите жилых помещений, однако в промышленных, химически агрессивных средах медь может потребоваться покрыть оловом. [34] Медь эффективно облегчает передачу энергии молнии в землю благодаря своей превосходной электропроводности . Кроме того, она легко гнется по сравнению с другими проводниковыми материалами.
Когда медная кровля, желоба и водосточные трубы электрически соединены с заземляющим устройством, обеспечивается путь с низким электрическим сопротивлением к земле, однако без специальных путей проводимости для концентрации канала разряда рассеянная возбужденная поверхность может оказаться не самой желательной. [11] [35]
Поскольку медь имеет более высокую электропроводность, чем алюминий, а ее сопротивление во время грозового разряда меньше, медь позволяет использовать меньшую площадь поперечного сечения на линейную длину в ее сплетенном проводном пути, чем алюминий. Кроме того, алюминий не может использоваться в литом бетоне или для любого компонента под землей из-за его гальванических свойств . [36]
Чтобы быть эффективными, системы молниезащиты обычно максимизируют площадь поверхности контакта между проводниками и землей через заземляющую сетку различных конструкций. Для дополнения заземляющих сеток в земле с низкой проводимостью, такой как песок или камень, доступны длинные полые медные трубки, заполненные металлическими солями. Эти соли выщелачиваются через отверстия в трубке, делая окружающую почву более проводящей, а также увеличивая общую площадь поверхности, что снижает эффективное сопротивление. [34]
Медные крыши могут использоваться как часть схемы молниезащиты, где медная обшивка , желоба и трубы для дождевой воды могут быть связаны и соединены с заземляющим устройством. Толщина меди, указанная для кровельных материалов, обычно достаточна для молниезащиты. [37] Специальная система молниезащиты может быть рекомендована для адекватной молниезащиты с установленной системой медной крыши. Система будет включать молниеприемники и перехватывающие проводники на крыше, систему заземляющих электродов и систему токоотводов, соединяющих крышу и заземляющие компоненты. Рекомендуется, чтобы медная крыша была связана с системой проводников. Связывание гарантирует, что проводники и крыша остаются на эквипотенциале и уменьшают боковое мигание и возможное повреждение крыши. [35]
Иногда желательно химически изменить поверхность меди или медных сплавов, чтобы создать другой цвет. Наиболее распространенными цветами являются коричневые или скульптурные покрытия для латуни или бронзы и зеленые или патинированные покрытия для меди . [38] Механическая обработка поверхности, химическое окрашивание и покрытия описаны в другом месте этой статьи в разделе: Отделка.
Архитекторы часто обращаются к архитектурной меди для обеспечения непрерывности в элементах дизайна. Например, медная кровельная система может быть спроектирована с медными фартуками, выветриваниями, вентиляционными отверстиями, желобами и водосточными трубами. Детали покрытия могут включать карнизы , молдинги , навершия и скульптуры . [11]
С ростом использования вертикальной облицовки вертикальные и кровельные поверхности могут переходить друг в друга, так что сохраняется полная непрерывность материала и производительности. Дождевые экраны и навесные стены (часто связанные с фрамугами и стойками ) также набирают популярность в современном архитектурном дизайне. [39]
Обширные мировые испытания доказали, что непокрытая медь и медные сплавы (например, латунь, бронза, медно-никелевый, медно-никелево-цинковый сплав) обладают сильными собственными антимикробными свойствами с эффективностью против широкого спектра устойчивых к болезням бактерий , плесени , грибков и вирусов . [40] После многих лет испытаний США одобрили регистрацию более 300 различных медных сплавов (медь, латунь, бронза, медно-никелевый сплав и никель-серебро) в качестве антимикробных материалов. Эти разработки создают рынки для антимикробной меди и медных сплавов в архитектуре интерьера. Для удовлетворения потребностей в дизайне поверхностей зданий, конструкций, приспособлений и компонентов, антимикробные продукты на основе меди доступны в широком диапазоне цветов, отделок и механических свойств. [8] [41] Медные поручни, столешницы, коридоры, двери, нажимные пластины, кухни и ванные комнаты — вот лишь некоторые из антимикробных продуктов, одобренных для больниц, аэропортов, офисов, школ и армейских казарм для уничтожения вредных бактерий. См.: список продуктов, одобренных в США .
Хотя общепринятое определение устойчивости остается неясным, Комиссия Брундтланд ООН определила устойчивое развитие как развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Устойчивость, долгосрочное поддержание ответственности, требует согласования экологических , социальных и экономических требований. Эти «три столпа» устойчивости охватывают ответственное управление использованием ресурсов. Кроме того, это может означать, что мы можем использовать ресурс, который не перестанет быть обильным, несмотря на увеличивающееся потребление.
Медь — это устойчивый материал. Ее прочность обеспечивает длительный срок службы при минимальном обслуживании. Ее высокая электрическая и тепловая эффективность сокращает потери электроэнергии. Ее антимикробные свойства уничтожают патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания. А ее высокая стоимость лома и способность к непрерывной переработке без потери производительности гарантируют ответственное обращение с ней как с ценным ресурсом.
Доступна информация о жизненном цикле инвентаризации (LCI) медных труб, листов и проволочных изделий, использующая стандарты ISO и охватывающая горнодобывающие и первичные секторы производства меди (т. е. выплавку и очистку). [42] Используемые в оценках жизненного цикла (LCA), особенно в строительном секторе, наборы данных LCI помогают производителям медьсодержащих продуктов с инициативами по соблюдению и добровольному улучшению. Они также поддерживают политиков в разработке экологических руководств и положений с целью содействия устойчивому развитию .
Длительный срок службы медной кровли и облицовки оказывает существенное положительное влияние на оценку срока службы меди по сравнению с другими материалами с точки зрения потребления энергии (т. е. общего количества энергии, потребляемой на каждой фазе каждого жизненного цикла в МДж/м2 ) , образования CO2 и стоимости.
Вторичная переработка является ключевым фактором устойчивого материала. Она снижает необходимость в добыче новых ресурсов и требует меньше энергии, чем добыча . Медь и ее сплавы практически на 100% пригодны для вторичной переработки [10] и могут перерабатываться бесконечно без потери качества (т. е. медь не деградирует (т. е. не снижается ) после каждого цикла переработки, как большинство неметаллических материалов, если они вообще подлежат вторичной переработке). Медь сохраняет большую часть своей первичной металлической ценности: лом высшего сорта обычно содержит не менее 95% стоимости первичного металла из недавно добытой руды . Стоимость лома для конкурирующих материалов варьируется от примерно 60% до 0%. А переработка меди требует всего около 20% энергии, необходимой для извлечения и обработки первичного металла.
В настоящее время около 40% годового спроса на медь в Европе [44] и около 55% меди, используемой в архитектуре [11], поступают из переработанных источников. Новые медные рулоны и листы часто содержат 75%-100% переработанного материала.
К 1985 году было переработано больше меди, чем общее количество меди, потребленное в 1950 году. Это связано с относительной простотой повторного использования отходов переработки и утилизации меди из продуктов после окончания срока их службы. [11]
.
Производительность, обслуживание, срок службы и затраты на восстановление после переработки являются факторами, которые определяют экономическую эффективность строительных компонентов. Хотя первоначальная стоимость меди выше, чем у некоторых других архитектурных металлов, ее обычно не нужно заменять в течение срока службы здания. Благодаря ее долговечности, низким эксплуатационным расходам и конечной стоимости утилизации , дополнительные затраты на медь могут быть незначительными в течение срока службы кровельной системы. [45]
Медная кровля значительно дешевле свинцовой , сланцевой или глиняной черепицы ручной работы . Ее стоимость сопоставима с цинковой , нержавеющей сталью , алюминиевой и даже некоторыми глиняными и бетонными черепицами, если рассматривать общие расходы на кровлю (включая конструкцию). [11]
Некоторые исследования показывают, что медь является более экономически эффективным материалом на основе жизненного цикла, чем другие кровельные материалы со сроком службы 30 лет и более. [11] [46] [47] Европейское исследование, сравнивающее стоимость кровли из меди с другими металлами, бетоном и глиняной черепицей, шифером и битумом, показало, что в среднесрочной и долгосрочной перспективе (при сроке службы от 60 до 80 лет и 100 лет и более) медь и нержавеющая сталь являются наиболее экономически эффективными кровельными материалами из всех исследованных материалов. [19]
Такие методы установки, как сборка, машинное формование на месте, механизированное фальцевание и система длинных полос, помогают снизить затраты на установку медной кровли. Снижая затраты на установку, эти методы позволяют проектировщикам использовать медь в более широком спектре типов зданий, а не только в крупных престижных проектах, как это было распространено в прошлом. [11] [22]
Поскольку лом меди сохраняет большую часть своей первоначальной стоимости, затраты на жизненный цикл меди снижаются при учете ее ликвидационной стоимости. Для получения дополнительной информации см. раздел «Переработка» в этой статье.
Чистая медь. В отличие от других металлов, медь часто используется в чистом (99,9% Cu) нелегированном виде для листового и полосового применения в кровле, наружной облицовке и гидроизоляции. [8]
Закалка — это метод термической обработки, используемый для повышения прочности металлов. Закалки определяют пластичность металла и, следовательно, то, насколько хорошо он формуется и будет сохранять свою форму без дополнительной поддержки. [10] В США медь доступна в шести степенях закалки: мягкая 060, 1 ⁄ 8 твердая холоднокатаная, 1 ⁄ 4 холоднокатаная с высоким выходом, полутвердая, три четверти твердая и твердая. [48] [49] В Великобритании существует только три обозначения: мягкая, полутвердая и твердая. [22] Медь и ее сплавы определены в США в Стандартных обозначениях для меди и медных сплавов ASTM; в Европе — в BS EN 1172: 1997 — «Медь и медные сплавы в Европе»; и в Великобритании — в Британском стандартном кодексе практики CP143: Часть 12: 1970.
Холоднокатаная медная закалка является самой популярной в строительстве зданий в США. Она менее пластична, чем мягкая медь, но гораздо прочнее. [39] Холоднокатаная 1 ⁄ 8 закаленная медь часто рекомендуется для кровельных и фартучных установок. Кровельные листы с более высокой закалкой могут быть указаны для определенных применений. [10] [50]
Мягкая закаленная медь чрезвычайно пластична и обеспечивает гораздо меньшее сопротивление, чем холоднокатаная медь, напряжениям, вызванным расширением и сжатием. Она используется для сложных декоративных работ и там, где требуется экстремальная формовка, например, в сложных условиях сквозного фартука.
Основное применение высокопрочной меди — изготовление фартуков, где важны как пластичность, так и прочность.
Толщина листовой и полосовой меди измеряется в США по ее весу в унциях на квадратный фут. Толщина, обычно используемая в строительстве в США, составляет от 12 унций (340 г) до 48 унций (1400 г). Поскольку в промышленности часто используются калибровочные номера или фактическая толщина для листового металла или других строительных материалов, необходимо выполнять преобразование между различными системами измерения.
В Европе фосфорная раскисленная немышьяковая медь используется с обозначением C106. Медь прокатывается до толщины от 0,5 до 1,0 мм ( 1 ⁄ 64 и 3 ⁄ 64 дюйма) ( 1,5–3,0 мм или 1 ⁄ 16 – 1 ⁄ 8 дюйма для навесных стен), но толщина 0,6–0,7 мм ( 3 ⁄ 128 – 1 ⁄ 32 дюйма) обычно используется для кровли. [11]
Легированная медь. Медные сплавы, такие как латунь и бронза, также используются в жилых и коммерческих строительных конструкциях. [8] Различия в цвете обусловлены в первую очередь различиями в химическом составе сплава.
Ниже приведены некоторые из наиболее популярных медных сплавов и связанных с ними номеров Единой системы нумерации (UNS), разработанных ASTM [51] и SAE [52] :
На практике термин «бронза» может использоваться для обозначения различных медных сплавов с небольшим содержанием олова или без него, если по цвету они напоминают настоящую бронзу.
Более подробная информация об архитектурных медных сплавах доступна здесь. [53] [54]
Критерии, по которым медь и медные сплавы выбираются для архитектурных проектов, включают цвет, прочность, твердость, устойчивость к усталости и коррозии, электро- и теплопроводность, а также простоту изготовления. [55] Соответствующие толщины и закаленные свойства для конкретных применений имеют важное значение; замены могут привести к ненадлежащей производительности. [28]
Архитектурная медь обычно используется в листах и полосах. Полоса имеет ширину 60 см (24 дюйма) или меньше, а лист имеет ширину более 60 см (24 дюйма), до 120 см (48 дюймов) в ширину и 240 или 300 см (96 или 120 дюймов) в длину, а также в форме рулона.
Структурные соображения играют важную роль в правильном проектировании медных приложений. Основная проблема касается тепловых эффектов: движения и напряжений, связанных с колебаниями температуры. Тепловые эффекты могут быть учтены путем предотвращения движения и сопротивления кумулятивным напряжениям или путем разрешения движения в заранее определенных местах, тем самым снимая ожидаемые тепловые напряжения. [56]
Ветроустойчивость является важным структурным фактором. Underwriters Laboratories (UL) провели ряд испытаний медных кровельных систем. Медная фальцевая крыша с испытательными панелями размером 10 на 10 футов (3 м × 3 м) была подвергнута испытанию на сопротивление подъему UL 580. Медная система не показала необычной деформации, планки не ослабли от структурного настила, и система прошла требования UL 580. Было присвоено обозначение UL-90. [58] [59]
Медь и ее сплавы легко соединяются механическими методами, такими как обжим, крепление, клепка и болтовое соединение; или методами соединения, такими как пайка , пайка твердым припоем и сварка . Выбор наилучшего метода соединения определяется требованиями к эксплуатации, конфигурацией соединения, толщиной компонентов и составом сплава.
Пайка является предпочтительным методом соединения, когда требуются прочные, водонепроницаемые соединения, например, для внутренних желобов, кровли и фартуков. [28] Паяный шов соединяет два куска меди в единое целое, которое расширяется и сжимается как единое целое. Хорошо пропаянные швы часто прочнее исходного основного материала и обеспечивают многолетнюю службу. [59]
Механические крепежи, такие как винты, болты и заклепки, часто используются для укрепления соединений и швов. Непрерывные, длинные паяные швы могут вызвать трещины под напряжением, поэтому их следует избегать. [60] Обычный оловянно-свинцовый припой 50-50 часто используется для непокрытой меди; оловянно-свинцовый припой 60-40 используется для свинцовой меди. [61] Многие бессвинцовые припои также приемлемы.
В некоторых случаях можно использовать клеи . Относительно тонкие листовые сплавы можно приклеивать к фанере или определенным типам пены, которые действуют как жесткая изоляция.
Пайка является предпочтительным методом соединения труб и медных сплавов. Медные металлические секции соединяются с помощью цветного присадочного материала с температурой плавления выше 800 градусов по Фаренгейту, но ниже температуры плавления основных металлов. Рекомендуются глухие или скрытые соединения, поскольку соответствие цвета серебряного присадочного материала удовлетворительное или плохое.
Сварка — это процесс, в котором куски меди эффективно сплавляются вместе, либо с помощью пламени, электричества или высокого давления. С ростом доступности современного оборудования для сварки TIG сварка даже тонких медных декоративных элементов получает все большее распространение.
Доступны обучающие видеоматериалы по методам флюсования и пайки ; как делать плоские паяные соединения, двойные стоячие швы, нахлесточные швы, пайку вертикальных нахлесточных швов листовой меди и стежков (включая стежок-бабочку); а также лужение меди , гибка , развальцовка и пайка твердым припоем . [62]
Герметики являются альтернативой припою, когда не требуется дополнительная прочность. В большинстве случаев герметики не нужны при правильно спроектированной установке меди. Они в лучшем случае являются относительно краткосрочным решением, требующим частого обслуживания. [28] Независимо от этого, заполненные герметиком стыки успешно использовались в качестве вторичной меры гидроизоляции для фальцевых и реечных кровельных работ, где крыши с небольшим уклоном составляют менее 250 мм/м (3 дюйма на фут). Герметики также могут использоваться в стыках, которые в первую очередь предназначены для компенсации теплового движения меди.
Используемые герметики должны быть протестированы производителем и иметь обозначение, что они совместимы с медью.
В целом, бутиловые , полисульфидные , полиуретановые и другие неорганические или резиновые герметики достаточно совместимы с медью. Акриловые , неопреновые и нитриловые герметики активно разъедают медь. Силиконовые герметики в некоторой степени успешны с медью, но их пригодность следует проверять перед применением. [59]
Гальваническая коррозия — это электрохимический процесс, при котором один металл корродирует преимущественно по сравнению с другим, когда оба металла находятся в электрическом контакте друг с другом в присутствии электролита , такого как влага и соли. Это происходит потому, что разнородные металлы имеют разные электродные потенциалы . Разность потенциалов между разнородными металлами является движущей силой для ускоренной атаки на металл с более низким гальваническим числом (т. е. анод). Со временем анодный металл растворяется в электролите. [59] [63] [64]
Металлы ранжируются в соответствии с гальваническими числами как качественной мерой их благородства. Эти числа определяют устойчивость к коррозии любого металла при контакте с другими металлами. [60] Большая разница в гальванических числах между двумя металлами, контактирующими друг с другом, указывает на большую вероятность коррозии. Гальванические числа наиболее распространенных металлов, используемых в строительстве, ранжируются следующим образом: [65] 1. алюминий; 2. цинк; 3. сталь; 4. железо; 5. нержавеющая сталь - активная; 6. олово; 7. свинец; 8. медь; 9. нержавеющая сталь - пассивная.
Гальваническая коррозия является основной проблемой при обслуживании металлической крыши. Морская среда представляет собой дополнительную проблему из-за более высокой концентрации солей в воздухе и воде. [66]
Медь — один из самых благородных металлов. Она не пострадает от контакта с другими металлами, но вызовет коррозию некоторых других металлов при прямом контакте. Основными металлами, вызывающими беспокойство в отношении прямого контакта с медью, являются алюминий, легкая сталь и цинк. Алюминиевые и стальные фартуки и оцинкованные стальные крепежи не следует использовать с медью. Сток с медной крыши разъедает алюминиевые и стальные желоба. [67] [68] В большинстве случаев нет необходимости изолировать медь от свинца, олова или многих нержавеющих сталей. [69]
Если невозможно избежать контакта, требуется эффективный метод разделения материалов. [61] Если для изоляции используются краски или покрытия, они должны быть совместимы с обоими металлами. Битумные или цинкохроматные грунтовки могут использоваться между медью и алюминием. Битумные, цинкохроматные или свинцово-красные грунтовки могут быть эффективными для разделения меди от железа и других черных металлов. Лента или прокладка неабсорбирующими материалами или герметиками эффективны для разделения меди от всех других металлов. В зонах с сильным воздействием следует использовать свинец или аналогичные прокладочные материалы, за исключением случаев между медью и алюминием. Следует предотвращать сток воды с медных поверхностей от воздействия алюминия и оцинкованной стали, поскольку следы солей меди могут ускорить коррозию. [59] [69] В некоторых случаях анодирование может защитить более толстый алюминий, такой как стойки алюминиевых оконных систем.
Медь проходит через естественный процесс окисления , который образует на металле уникальную защитную патину . Поверхность металла претерпевает ряд изменений цвета: от радужных/лососевых розовых до оранжевых и красных с вкраплениями медно-желтых, синих, зеленых и пурпурных. По мере того, как оксид загустевает, эти цвета заменяются красновато-коричневыми и шоколадно-коричневыми, тусклыми сланцево-серыми или черными и, наконец, светло-зелеными или сине-зелеными. [19]
Процесс патинирования меди сложен. Он начинается сразу же после воздействия окружающей среды с начального образования пленок конверсии оксида меди , которые становятся заметны в течение шести месяцев. Выветривание может быть неравномерным сначала, но пленка становится ровной примерно через девять месяцев. [19] В течение первых нескольких лет пленки конверсии сульфида меди и меди темнеют до коричневого цвета, а затем становятся тускло-серыми или тускло-черными. Продолжающееся выветривание преобразует пленки сульфидов в сульфаты , которые являются заметными сине-зелеными или серо-зелеными патинами. [11] [20]
Скорость преобразования патинирования зависит от воздействия на медь влаги, соли и кислотности от кислотообразующих загрязняющих веществ. В морском климате весь процесс патинирования может занять от семи до девяти лет. [20] В промышленных условиях образование патины достигает своей финальной стадии примерно через пятнадцать-двадцать пять лет. В чистой сельской атмосфере с низкой концентрацией диоксида серы в воздухе финальная стадия может занять от десяти до тридцати лет. [20] [70] В засушливых условиях патина может вообще не образоваться, если влаги недостаточно. Там, где патинирование происходит в засушливых условиях, оно может созреть до цвета черного дерева или ореха. Во всех средах, за исключением прибрежных районов, патинирование занимает больше времени для вертикальных поверхностей из-за более быстрого стока воды.
Медные патины очень тонкие: всего 0,05080–0,07620 мм (0,002000–0,003000 дюйма) в толщину. Тем не менее, они хорошо прилипают к лежащему под ними медному металлу. Начальные и промежуточные пленки оксидной и сульфидной патины не обладают особой коррозионной стойкостью. Окончательная сульфатная патина представляет собой особенно прочный слой, который обладает высокой стойкостью ко всем формам атмосферной коррозии и защищает лежащий под ними металл от дальнейшего выветривания. По мере того, как патинирование прогрессирует и образуется прочный сульфатный слой, скорость коррозии уменьшается, составляя в среднем 0,0001–0,0003 мм (3,9 × 10−6–1,18 × 10−5 дюйма ) в год. Для листа толщиной 0,6 миллиметра ( 0,024 дюйма) это соответствует менее 5% коррозии за период в 100 лет. [11] [71] Дополнительная информация о патинировании меди доступна. [28] [60] [72] [73]
Медь и ее сплавы можно «отделать», чтобы придать им определенный вид, ощущение и/или цвет. Отделка включает механическую обработку поверхности, химическую окраску и покрытия. Они описаны здесь.
Механическая обработка поверхности. Существует несколько типов механической обработки поверхности. Отделка прокатом производится с помощью обычных производственных процессов, таких как прокатка, экструзия или литье. «Шлифованные» отделки придают яркий зеркальный вид после шлифовки, полировки и полировки. «Направленные текстурированные» отделки обеспечивают гладкий, бархатистый сатиновый блеск в непрерывном узоре из мелких почти параллельных царапин. «Ненаправленные текстурированные матовые» отделки достигают шероховатой текстуры, в основном на отливках, поскольку распыляемый песок или металлическая дробь наносятся под высоким давлением. А «узорчатые» отделки, получаемые путем прессования листа медного сплава между двумя валками, создают текстурированный и рельефный вид.
Химически индуцированная патина. Архитекторы иногда запрашивают определенный цвет патины при установке. Заводские системы химически индуцированной предварительной патинации могут производить широкий спектр цветных покрытий, похожих на естественную патинацию. Предварительно патинированная медь особенно полезна при ремонте, когда необходимо обеспечить близкое соответствие цвета старым медным крышам. [74] Предварительная патинация также рассматривается в некоторых современных строительных материалах, таких как вертикальная облицовка, свесы и желоба, где патинирование желательно, но обычно не происходит. [11]
Химическое окрашивание металлов — это искусство, требующее мастерства и опыта. Методы окраски зависят от времени, температуры, подготовки поверхности, влажности и других переменных. [38] Предварительно патинированные медные листы производятся производителями в контролируемых условиях с использованием запатентованных химических процессов. Зеленая патина в основном создается с использованием хлорангидрида или сернокислой кислоты. Обработка хлоридом аммония ( нашатырным спиртом ), хлоридом меди / соляной кислотой и сульфатом аммония дает определенный успех. [75] [76] Отделка скульптур может быть светло-, средне- и темно-коричневой в зависимости от концентрации и количества нанесений краски. Одним из преимуществ является то, что обработка скрывает поверхностные отметины на блестящей меди и может ускорить процесс естественной патинизации. [11] [38]
Из-за количества задействованных переменных химически индуцированные патины подвержены таким проблемам, как отсутствие адгезии, чрезмерное окрашивание соседних материалов и невозможность достижения разумной однородности цвета на больших площадях поверхности. Химическое патинирование, применяемое в полевых условиях, не рекомендуется из-за колебаний температуры, влажности и химических требований. [59] Гарантии разумны при покупке предварительно патинированной меди для архитектурных проектов. [ необходима цитата ]
Доступны полезные методы и рецепты для окраски меди, латуни, желтой латуни, бронзы, литой бронзы, золочения металла, а также различные физические и химические текстурные покрытия. [77]
Покрытия. Прозрачные покрытия сохраняют естественный цвет, тепло и металлический тон медных сплавов. Однако, особенно при наружном применении, они вносят обслуживание в то, что по своей природе не требует обслуживания. Это органические химикаты, которые высыхают при температуре окружающей среды или требуют тепла для отверждения или испарения растворителя. Примерами прозрачных органических покрытий являются алкидные , акриловые , ацетат бутират целлюлозы, эпоксидные , нитроцеллюлозные , силиконовые и уретановые . Более подробная информация доступна. [78] [79]
Масла и воски исключают влагу из медных поверхностей и одновременно улучшают их внешний вид, выявляя богатый блеск и глубину цвета. Промасливание обычно используется для продления времени, в течение которого открытая медь остается в коричнево-черном тоне. Оно не сохранит блеск меди при наружной установке. Масла и воски обеспечивают краткосрочную защиту для наружных применений и долгосрочную защиту для внутренних применений. [80]
Промасливание преобладает при кровельных работах и работах по фартукам. Наиболее популярными маслами являются Lemon Oil, USP, Lemon Grass Oil, Native EI, парафиновые масла, льняное масло и касторовое масло . На медной кровле или фартуке повторное нанесение не реже одного раза в три года может эффективно замедлить образование патины. В засушливом климате максимальный промежуток между промасливаниями может быть увеличен до трех-пяти лет.
Вощение обычно применяется для архитектурных компонентов, подвергающихся тщательному осмотру и/или движению. Смеси, считающиеся удовлетворительными, включают карнаубский воск и древесный скипидар , или пчелиный воск и древесный скипидар , или пастообразные воски. [76]
Непрозрачные лакокрасочные покрытия в основном используются для работ, наносимых на медь, когда желательны целостность и долговечность основания, но требуется определенный цвет, отличающийся от естественных оттенков меди. [81]
Цинк-оловянные покрытия являются альтернативой свинцовым покрытиям, поскольку они имеют примерно такой же внешний вид и обрабатываемость. [82] [83]
Стекловидные эмалевые покрытия используются в основном для художественных работ по меди.
Более подробная информация о медной отделке доступна здесь. [84] [85] [86] [87]
Мастера и дизайнеры используют присущие меди преимущества для создания эстетически приятных и долговечных строительных систем. От соборов до замков и от домов до офисов медь используется во многих продуктах: пологие и скатные крыши, карнизы , фасции , фартуки , желоба , водосточные трубы , строительные компенсационные швы, купола , шпили и своды . Медь также используется для облицовки стен и других поверхностей в наружной и внутренней среде. [10] [11] [88]
Медь предлагает уникальный характер и долговечность в качестве кровельного материала. Ее внешний вид может дополнить любой стиль здания, от традиционного до современного. Ее тепло и красота делают ее желанным материалом для многих архитекторов. Медь также удовлетворяет требованиям архитекторов и владельцев зданий относительно стоимости срока службы, простоты изготовления, низкого обслуживания и экологичности.
Монтаж медной кровли — это ремесло, требующее опытных монтажников. Его пластичность и податливость делают его совместимым материалом для формирования нестандартных кровельных конструкций. Его легко забивать молотком или обрабатывать в водонепроницаемые конструкции без герметика или прокладок. [89] Купола и другие изогнутые формы крыш легко обрабатываются медью.
При правильном проектировании и установке медная крыша обеспечивает экономичное и долгосрочное решение для кровли. Испытания европейских медных крыш XVIII века показали, что в теории медные крыши могут прослужить тысячу лет. [19]
Еще одним преимуществом медных кровельных систем является то, что их относительно легко ремонтировать. В случае небольших ямок или трещин пораженные участки можно очистить и заполнить припоем . В случае больших площадей заплаты можно вырезать и припаять на место. В случае больших площадей пораженную медь можно вырезать и заменить, используя плоский запаянный шов. [28]
Медные крыши могут быть спроектированы так, чтобы соответствовать или превосходить другие материалы с точки зрения экономии энергии. Вентилируемая медная крыша в Oak Ridge National Laboratories (США) существенно снизила приток тепла по сравнению со стальной черепицей с каменным покрытием (SR246E90) или битумной черепицей (SR093E89), что привело к снижению затрат на энергию. [90]
Типы медных кровель включают: [91]
Кровля со стоячим фальцем состоит из предварительно сформированных или сформированных в поле лотков. Лотки идут параллельно скату крыши и соединяются с соседними лотками с помощью двойных замковых стоячих фальцев. Медные планки, запертые в эти швы, крепят кровлю к настилу.
Кровля с фальцевыми рейками состоит из медных поддонов, идущих параллельно скату крыши и разделенных деревянными рейками. Рейки покрыты медными колпачками, которые свободно защелкиваются в соседних поддонах, помогая закрепить кровлю. Крепления, прикрепленные к рейкам, фиксируют кровельные поддоны. Поперечные фальцы требуются для соединения концов предварительно отформованных поддонов.
Крыши с горизонтальным швом, также называемые бермудским стилем, состоят из медных поддонов, где длинный размер проходит горизонтально по крыше, прикрепленных к горизонтальным деревянным гвоздям. У каждого гвоздя используется ступенька, чтобы соседние поддоны могли эффективно защелкиваться. Высота и расстояние между ступенями позволяют создавать разные образы.
Распространенная конструкция шевронной крыши основана на конструкции фальцевой обрешетки, к которой крепятся вспомогательные обрешетки. При правильном проектировании декоративные обрешетки могут иметь практически любую форму или размер и располагаться в любом направлении.
Плоские замковые и спаянные фальцевые кровельные системы обычно используются на плоских или пологих крышах. Они также используются на изогнутых поверхностях, таких как купола и своды.
Плоскофальцевая непаянная медная кровля — это вариант, похожий на черепицу, для крыш с большим уклоном.
Мансардные крыши используются на вертикальных или почти вертикальных поверхностях. В большинстве случаев эти крыши основаны на конструкции стоячего фальца или фальца с обрешеткой.
Системы с длинными панелями (панели и швы длиной более 3 м или 10 футов) компенсируют кумулятивное напряжение расширения на больших пролетах медных листов. Эти установки могут быть сложными из-за длины кровельного панеля по сравнению с длиной шва, конструкции и расстояния между планками, а также физических характеристик расширения медных листов. Это расширение должно быть компенсировано путем фиксации панеля на одном конце (который накапливает расширение на свободном конце) или путем фиксации центра панеля (который накапливает половину расширения на обоих свободных концах). [59] [92] В дополнение к панелям, медная черепица может добавить уникальности кровельной системе. Ее можно использовать на крышах любой формы и во всех типах климата. [93]
Хотя большинство современных строительных материалов достаточно устойчивы к проникновению влаги, многие стыки между каменными блоками, панелями и архитектурными элементами не являются таковыми. Эффекты естественного движения из-за осадки, расширения и сжатия могут в конечном итоге привести к протечкам.
Медь является прекрасным материалом для фартука из-за ее пластичности, прочности, паяемости, обрабатываемости, высокой устойчивости к едкому воздействию растворов и агрессивных сред, а также длительного срока службы. Это позволяет строить крышу без слабых мест. Поскольку фартук стоит дорого заменять в случае его выхода из строя, длительный срок службы меди является основным преимуществом с точки зрения затрат. [19] [64]
Холоднокатаная 1 ⁄ 8 -дюймовая (3,2 мм) твердая медь рекомендуется для большинства применений в качестве фартука. Этот материал обеспечивает большую устойчивость к напряжениям расширения и сжатия, чем мягкая медь. Мягкая медь может быть указана там, где требуется экстремальная формовка, например, в сложных формах крыш. Тепловое движение в фартуках предотвращается или допускается только в заранее определенных местах. [61]
Неправильно установленный фартук может способствовать коррозии линии и сократить срок службы ендовы, особенно в кислотных средах. Риск наиболее распространен на переднем крае черепицы, где края черепицы опираются на медный фартук. [58] [59]
Сквозной фартук отводит влагу, которая проникла в стену, прежде чем она сможет нанести ущерб. Контрфартук отводит воду к базовому фартуку, который, в свою очередь, отводит ее к другим материалам.
Существуют различные типы медных фартуков и окантовок. Доступны схематические пояснения. [94] [95] [96]
Протекающие желоба и водосточные трубы могут нанести серьезный ущерб интерьеру и экстерьеру здания. Медь является хорошим выбором для желобов и водосточных труб, поскольку она обеспечивает прочные герметичные соединения. Ожидается, что желоба и водосточные трубы, изготовленные из меди, прослужат дольше других металлических материалов и пластика. Даже в подверженных коррозии прибрежных средах или в районах с кислотными дождями или смогом медные желоба и водосточные трубы могут прослужить 50 лет и более. [97] [98]
Водосточные трубы могут быть гладкими или гофрированными, круглыми или прямоугольными. Обычно используется холоднокатаная медь весом шестнадцать или двадцать унций (450 или 570 г). Также доступны декоративные конструкции.
Подвесные медные желоба поддерживаются латунными или медными кронштейнами или подвесками, или латунными ремнями. Медные желоба часто встраиваются в деревянные каркасные опорные конструкции. Шпигаты используются для обеспечения выхода через парапетные стены или гравийные упоры на плоских и сборных крышах для обеспечения стока излишков воды. Их можно использовать вместе с желобами и водосточным трубами для отвода потока воды в желаемое место. Медные кровельные водосборники обычно используются для осушения небольших участков крыши, таких как навесы. Водосточные воронки для кровли не рекомендуются для общих систем водоотвода с крыши.
Одним из недостатков меди является ее склонность оставлять пятна на светлых строительных материалах, таких как мрамор или известняк . [19] Зеленые пятна особенно заметны на светлых поверхностях. Медь, покрытая свинцом, может давать черные или серые пятна, которые могут хорошо сочетаться с более светлыми строительными материалами. Окрашивание можно уменьшить, собирая стоки в желобах и направляя их от здания через водосточные трубы или проектируя края капель, чтобы помочь уменьшить количество содержащей медь влаги, которая вступает в контакт с материалом ниже. Покрытие прилегающей поверхности пористого материала прозрачным силиконовым герметиком также уменьшает окрашивание. Окрашивание может не развиться в областях быстрого стока из-за короткого времени пребывания воды на меди.
Существует множество типов медных куполов , шпилей и сводов , как с простой геометрией, так и со сложными изогнутыми поверхностями и многогранными конструкциями. [99] Примерами являются круглые купола с диагональными плоскими системами швов, круглые купола с системами стоячих швов, круглые купола с системами плоских швов, конические шпили, плоские фальцевые кровли на восьмиугольных шпилях, цилиндрические своды со стоячим швом и цилиндрические своды с плоским швом. Доступна информация о шагах для макетов панелей купола [100] и спецификации для медных конструкций [101] .
Медная облицовка стала популярной в современной архитектуре. Эта технология позволяет архитекторам включать в свои проекты визуально привлекательные элементы, такие как рельефная или профилированная металлическая облицовка.
Плакирование позволяет создавать конструкции с гораздо меньшим весом, чем сплошная медь. Композиты толщиной четыре миллиметра ( 5 ⁄ 32 дюйма) весят 10 кгс/м 2 (2,08 фунта на квадратный фут), что составляет всего 35% от веса сплошной меди той же толщины. [102]
Медная облицовка используется в экстерьерах зданий и внутри помещений. На экстерьерах зданий медные облицовочные листы, черепица и сборные панели защищают здания от стихии, выступая в качестве первой линии защиты от ветра, пыли и воды. Облицовка легкая, прочная и устойчивая к коррозии, что особенно важно для больших зданий. [103] Обычные внутренние применения включают стены вестибюлей , софиты , облицовку колонн и внутренние стены кабин лифтов .
Медную облицовку можно резать, фрезеровать, пилить, шлифовать, сверлить, прикручивать, сваривать и изгибать для создания сложных форм. Доступны различные варианты отделки и цветов.
Плоские, круглые и необычной формы стены могут быть покрыты медной облицовкой. Большинство из них изготавливаются на месте из листового материала. Они также могут быть изготовлены заранее. Кроме того, доступны такие инженерные системы, как изолированные панели, неизолированные сотовые панели, медные экранные панели и структурная облицовка стен. Горизонтальный медный сайдинг обеспечивает относительно плоский внешний вид с тонкими горизонтальными линиями. Скошенные медные панели имеют глубину для эффектов сильной тени. Плоский сайдинг имеет минимальные тени. Структурные панели предназначены для крепления непосредственно к конструкции стены без использования сплошной подложки. Диагональные плоские замковые панели используются на изогнутых поверхностях, таких как купола, шпили и своды. Горизонтальные плоские замковые панели в основном идентичны плоской фальцевой кровле, нанесенной на вертикальную поверхность. Медные экранные панели представляют собой легкий финишный экран, который может быть перфорированным или иметь фигурные отверстия для использования в качестве солнцезащитных или декоративных экранов. Навесная стена из медного сплава представляет собой неструктурное внешнее покрытие здания, которое защищает от непогоды. [104] Композитная медная облицовка изготавливается путем прикрепления медных листов к обеим сторонам жесткого термопластичного листа.
Доступно несколько различных систем медной облицовки фасадов:
Техника фальцевания. Это вертикальная или горизонтальная классическая конструкция облицовки, используемая в медных кровлях и фасадах. Доступная в листах и полосах, облицовка крепится зажимами. Поскольку водонепроницаемость может не быть проблемой на вертикальных поверхностях, угловых стоячих фальцев часто бывает достаточно. Двойные стоячие фальцы часто не нужны. Доступны ссылки на фотографии горизонтальных и вертикальных стоячих и плоских замковых швов в Университете Дебрецена Copper Gateway в Венгрии [105] и предварительно окисленных медных облицованных фальцевых фасадов в отеле Crowne Plaza Milano в Милане , Италия , [106] .
Системная черепица. Черепица представляет собой предварительно изготовленную прямоугольную или квадратную плоскую черепицу для крыш, стен и отдельных строительных компонентов. Она имеет 180 0 сгибов вдоль всех четырех границ – два сгиба к внешней стороне и два к внутренней стороне. Черепица сцепляется во время монтажа. Крепление скрыто с помощью зажимов из нержавеющей стали или меди на деревянных листах или трапециевидных панелях. Машинная насечка и сгиб гарантируют, что черепица будет иметь одинаковые размеры. Доступны ссылки на наглядные примеры медной черепицы в наружной [107] и внутренней [108] среде.
Панели. Панели представляют собой листы предварительно профилированной меди длиной до 4–5 м (13–16 футов) и стандартной шириной до 500 мм (20 дюймов). Это двусторонние элементы облицовки, которые могут быть с торцевым основанием или без него. Сборка выполняется по принципу гребня и паза или внахлест. Панели можно собирать вертикально, горизонтально или по диагонали. Существует три основных формы: гребневые панели, уложенные вертикально в качестве фасадной облицовки с ровной поверхностью; гребневые панели, уложенные горизонтально в качестве фасадной облицовки с ровной поверхностью; и индивидуальные панели, уложенные в разных направлениях с видимым или замаскированным креплением, вплотную к поверхности или внахлест. Доступны ссылки на репрезентативные фотографии золотистых [109] и патинированных зеленых панелей [110] .
Кассеты системы. Это жесткая прямоугольная вентилируемая стеновая система, состоящая из изогнутых или плоских металлических панелей, установленных и закрепленных на опорной конструкции. Все четыре границы предварительно сложены на заводе. Сложенные края с каждой стороны позволяют крупным листовым деталям лежать вровень с поверхностью облицовки. Крепление обычно осуществляется заклепками, винтами или с помощью угловых кронштейнов или болтовых крючков для фиксации кассет непосредственно на подложке. Кассеты системы предварительно профилированы для соответствия определенным архитектурным требованиям. Доступны ссылки на репрезентативные фотографии облицовки кассет. [111] [112]
Профилированные листы. Профилированные листы хорошо подходят для покрытия больших поверхностей облицовки без стыков благодаря их регулярным, невыразительным профилям. Доступные в широком разнообразии форм, они хорошо подходят для новых плоских крыш, фасадов и скатных крыш, а также для работ по реконструкции. Доступные профили включают: синусоидальные волнистые гофрированные профили; трапециевидные профили с различной геометрией; и индивидуальные профили со специальной геометрией и краями. Они могут быть предварительно изготовлены и указаны с тиснеными узорами или другими дизайнами.
Специальные формы. Доступны фасады специальной формы для придания желаемых визуальных эффектов. Перфорированные металлические листы доступны с различными формами (круглые, квадратные, продолговатые и т. д.) и расположениями (прямоугольные, диагональные, параллельной ширины, ступенчатые и т. д.). Они могут быть разработаны для создания тонких узоров, «суперграфики» и текста. Также доступны сетчатые и текстильные структуры. Доступны ссылки на фотографии облицованных зданий специальной формы. [113] [114] [115]
Проектирование перемещения компонентов здания из-за температуры, нагрузок и усадки является важной частью архитектурной детализации. Строительные деформационные швы обеспечивают барьеры для внешней среды и покрывают пространства между компонентами. Медь является отличным материалом для деформационных швов, поскольку ее легко формировать и она служит долго. Доступны подробные сведения о состоянии крыши, краях крыши, полах. [116]
Медь эстетически улучшает внутренние стеновые системы, потолки, приспособления, мебель и оборудование, вызывая атмосферу тепла, спокойствия и умиротворения. Что касается преимуществ производительности, она легкая, огнестойкая, долговечная, обрабатываемая и неорганическая (не выделяет газ). Типичные интерьеры на основе меди включают панели, черепицу , экраны, украшения , приспособления и другие декоративные улучшения. [10]
Поскольку медные поверхности убивают патогенные микробы , архитекторы, которые проектируют общественные объекты, такие как больницы и объекты общественного транспорта , рассматривают медные изделия как пользу для общественного здравоохранения . [8] [41] В последние годы медные столешницы , вытяжки, раковины, ручки , дверные ручки , краны и украшения для мебели стали модными — как из-за их внешнего вида, так и из-за их антимикробных свойств. (См. основную статью: Антимикробные сенсорные поверхности из медного сплава ).
Медь в помещениях соединяется стыковой сваркой, пайкой, заклепками, гвоздями, винтами, болтами, стоячими швами, нахлесточными швами (с крепежом и без него), плоскими швами, болтовыми фланцами, шлицами, гладкими нахлесточными швами и рейками. [117]
Устойчивые материалы являются ключевыми элементами зеленых зданий . Некоторые преимущества устойчивых материалов включают прочность, длительный срок службы, пригодность к переработке, а также энергоэффективность и теплоэффективность. Медь занимает высокие позиции во всех этих категориях.
Медь является одним из самых эффективных тепловых и электрических проводников природы, который помогает экономить энергию. Благодаря своей высокой теплопроводности она широко используется в системах отопления зданий, тепловых насосах с прямым обменом , а также в оборудовании для солнечной энергии и горячего водоснабжения. Ее высокая электропроводность повышает эффективность освещения , электродвигателей, вентиляторов и приборов, делая эксплуатацию здания более экономически эффективной с меньшими затратами энергии и воздействием на окружающую среду. [118]
Поскольку медь имеет более высокий показатель теплопроводности, чем обычные фасадные и кровельные материалы, она хорошо подходит для солнечных тепловых фасадных систем. Первое коммерческое применение полностью интегрированной солнечной тепловой медной фасадной системы было установлено в общественном плавательном комплексе Пори в Финляндии . Установка является городским примером устойчивости и сокращения выбросов углерода . Солнечный фасад работает совместно с коллекторами на крыше и дополняется установленными на крыше фотоэлектрическими элементами , которые обеспечивают 120 000 кВт·ч тепла, что эквивалентно количеству энергии, потребляемому ежегодно шестью средними семейными домами в холодном климате Финляндии. [119]
Один из стандартов рейтинговой системы LEED Совета по экологическому строительству США (USGBC) требует, чтобы вновь построенные здания включали материалы, содержащие переработанный контент до и после потребления. Большинство медных изделий, используемых в строительстве (за исключением электротехнических материалов, для которых требуется высокоочищенная первичная медь), содержат большой процент переработанного контента. См.: Медь в архитектуре#Переработка.
Программы награждения выделяют медные архитектурные инсталляции в Канаде и США [120] и в Европе. [121] Также существует Международный конкурс «Медь и дом». [122] Критерии для программ награждения, оцениваемые экспертами в области архитектуры и медной промышленности, включают медь в проектировании зданий, мастерство монтажа меди, выдающиеся достижения в инновациях и историческую реконструкцию.