Медь завоевала уважаемое место в смежных областях архитектуры , строительства 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 компенсационные швы зданий .
История меди в архитектуре связана с ее долговечностью, устойчивостью к коррозии , престижным внешним видом и способностью образовывать сложные формы. [9] На протяжении веков мастера и дизайнеры использовали эти атрибуты для создания эстетически привлекательных и долговечных строительных систем. [10]
За последнюю четверть века медь использовалась в гораздо более широком спектре зданий, включая новые стили, разновидности цветов, различные формы и текстуры. [11] Стены, облицованные медью, являются современным элементом дизайна как внутри, так и снаружи помещений.
Некоторые из самых выдающихся современных архитекторов мира использовали медь. Примеры включают Фрэнка Ллойда Райта , который использовал медные материалы во всех своих строительных проектах; [9] Майкл Грейвс, золотой медалист AIA, спроектировавший более 350 зданий по всему миру; [12] Ренцо Пиано , который спроектировал 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 здание выдающимся архитектурным памятником Миннеаоплиса; [14] и Марианна Дальбек и Йоран Монссон, спроектировавшие музей Васа , выдающуюся особенность горизонта Стокгольма, с медной облицовкой площадью 12 000 квадратных метров (130 000 квадратных футов). [15] Огромная скульптура медной 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 ярь- патины . Архитекторы описывают множество коричневых оттенков как красновато-коричневый, шоколадный, сливовый, красное дерево и черное дерево. [19] Характерная зеленая патина металла уже давно пользуется популярностью среди архитекторов и дизайнеров.
В этой статье описываются практические и эстетические преимущества меди в архитектуре, а также ее использование в наружных применениях, элементах дизайна интерьера и зеленых зданиях.
Медь играла роль в архитектуре на протяжении тысячелетий. Например, в Древнем Египте массивные двери храма Амен-Ра в Карнаке были облицованы медью. В III веке до нашей эры медная черепица была установлена на вершине храма Лова Маха Пая в Шри-Ланке . [10] А римляне использовали медь в качестве покрытия крыши Пантеона в 27 г. до н. э. [20]
Столетия спустя медь и ее сплавы стали неотъемлемой частью средневековой архитектуры. Двери церкви Рождества Христова в Вифлееме (VI в.) покрыты бронзовыми пластинами, вырезанными узорами. Храмы Святой Софии в Константинополе VIII и IX веков выполнены 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 Кронборга , одного из самых важных замков Северной Европы эпохи Возрождения , который был увековечен как Эльсинорский замок в шекспировском « Гамлете» , была установлена в 1585 году нашей эры. [23] Медь на башне была отремонтирована в 2009 году . [24]
В течение многих лет медь предназначалась в основном для государственных учреждений, таких как церкви, правительственные здания и университеты. Медные крыши часто являются одной из наиболее отличительных с архитектурной точки зрения особенностей этих построек. [9]
Сегодня архитектурная медь используется в кровельных системах, отливах и наличниках , водосточных желобах и водосточных трубах , компенсаторах зданий , облицовке стен , куполах , шпилях , сводах и различных других элементах дизайна. В то же время металл превратился из погодного барьера и элемента внешнего дизайна в внутреннюю среду зданий, где он меняет способ оформления коммерческих и жилых интерьеров. [25]
В 21 веке использование меди продолжает развиваться в помещениях. Недавно доказанные антимикробные свойства снижают патогенную бактериальную нагрузку на такие изделия, как поручни , перила кроватей, сантехнику , столешницы и т. д. Эти противомикробные продукты на основе меди в настоящее время используются также в общественных учреждениях ( больницах , домах престарелых , объектах общественного транспорта ). как и в жилых домах, из-за пользы для здоровья населения. (Основную статью см. в разделе: Антимикробные сенсорные поверхности из медного сплава .)
Как архитектурный металл, медь обеспечивает отличную коррозионную стойкость . [26] Медные поверхности образуют прочную оксидно-сульфатную патину , которая защищает нижележащие медные поверхности и сопротивляется коррозии в течение очень длительного времени. [19]
Медь корродирует с незначительной скоростью в незагрязненном воздухе, воде, деаэрированных неокисляющих кислотах, а также при воздействии солевых растворов, щелочных растворов и органических химикатов . Медная кровля в сельской местности корродирует со скоростью менее 0,4 мм ( 1 ⁄ 64 дюйма) за 200 лет. [27]
В отличие от большинства других металлов, медь не подвержена коррозии снизу, которая может привести к преждевременному разрушению кровли. При медной кровле несущие основания и конструкции обычно выходят из строя задолго до появления меди на крыше. [11]
Однако архитектурная медь при определенных условиях подвержена коррозионному воздействию. Окисляющие кислоты , окисляющие соли тяжелых металлов, щелочи , оксиды серы и азота , аммиак и некоторые соединения серы и аммония могут ускорить коррозию меди. Осадки в зонах с pH менее 5,5 могут вызвать коррозию меди, возможно, до того, как успеет сформироваться патина или защитная оксидная пленка. Кислотные осадки, известные как кислотные дожди , возникают в результате сжигания ископаемого топлива , химического производства или других процессов, в результате которых в атмосферу выбрасываются оксиды серы и азота . [28] Эрозионная коррозия может возникнуть, когда кислая вода с немедной крыши, которая не нейтрализует кислотность, например, с черепицы, шифера, дерева или асфальта, падает на небольшой участок меди. Линейная коррозия может возникнуть, если кромка инертного кровельного материала опирается непосредственно на медь. Решением этой проблемы может быть приподнятие 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, связанных с атмосферной коррозией. [28]
Латунь , сплав меди и цинка, обладает хорошей устойчивостью к атмосферной коррозии, щелочам и органическим кислотам. Однако в некоторых питьевых и морских водах латунные сплавы с содержанием цинка 20% и более могут подвергаться коррозионному воздействию. [29]
.JPG/1280px-Kresge_Auditorium,_MIT_(roof_detail).JPG)
Медные крыши чрезвычайно долговечны в большинстве условий. Они хорошо служат уже более 700 лет, в первую очередь благодаря защитной патине, 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 сводят к минимуму движения из-за температурных изменений. Низкое тепловое расширение меди , на 40% меньше, чем у цинка и свинца, [30] помогает предотвратить износ и отказы. Кроме того, высокая температура плавления меди гарантирует, что она не будет ползать или растягиваться, как это делают некоторые другие металлы.
На небольших двускатных крышах тепловое движение относительно незначительно и обычно не является проблемой. В зданиях с большими пролетами более 60 м (200 футов) и при использовании длинных панелей может потребоваться допуск на тепловое расширение. Это позволяет крыше «парить» над несущими конструкциями, оставаясь при этом в безопасности. [31]
Медь не требует чистки и ухода. Он особенно подходит для мест, доступ к которым после установки затруднен или опасен.
При использовании в качестве полностью поддерживаемого кровельного покрытия медь составляет половину веса (включая подложку) свинца и составляет лишь четверть веса черепичной крыши. Обычно это обеспечивает экономию затрат на несущую конструкцию и материалы. Медная облицовка дает дополнительные возможности по снижению веса медных конструкций (подробнее см.: Медная облицовка и Облицовка стен).
Медь не требует сложных мероприятий по вентиляции . Подходит как для невентилируемых «теплых», так и для вентилируемых «холодных» кровельных конструкций. [20]
Чувствительное электронное оборудование уязвимо для помех и несанкционированного наблюдения . Эти изделия также требуют защиты от высоких напряжений . Радиочастотное (РЧ) экранирование может решить эти проблемы за счет уменьшения передачи электрических или магнитных полей из одного пространства в другое.
Медь является отличным материалом для радиочастотной защиты, поскольку она поглощает радио- и магнитные волны . Другими полезными свойствами радиочастотного экранирования является то, что медь обладает высокой электропроводностью, пластична, податлива и легко паяется. [32]
Радиочастотные экранирующие корпуса фильтруют диапазон частот для конкретных условий. Правильно спроектированные и изготовленные медные корпуса удовлетворяют большинству потребностей в радиочастотном экранировании: от компьютерных и электрических коммутационных помещений до больничных кабинетов компьютерной томографии и МРТ . [10] [32] Особое внимание необходимо уделить потенциальным местам проникновения в экран, например, через двери, вентиляционные отверстия и кабели.
Щит может быть эффективен против одного типа электромагнитного поля, но не против другого. Например, радиочастотный экран из медной фольги или экрана будет минимально эффективен против магнитных полей промышленной частоты. Магнитный экран промышленной частоты может обеспечить незначительное снижение радиочастотных полей. То же самое справедливо и для разных радиочастот. Простой экран с крупной сеткой может хорошо работать на низких частотах, но может быть неэффективен для микроволн. [33]
_-_geograph.org.uk_-_586003.jpg/1280px-Bradbury_Buildings,_Belfast_(1)_-_geograph.org.uk_-_586003.jpg)
Листовой меди для радиочастотного экранирования можно придать практически любую форму и размер. Электрическое соединение с системой заземления обеспечивает эффективное радиочастотное ограждение.
Защита от удара молнии сводит к минимуму ущерб зданиям во время молний. Обычно это достигается путем создания нескольких взаимосвязанных путей с низким электрическим сопротивлением к земле.
Медь и ее сплавы являются наиболее распространенными материалами, используемыми для молниезащиты жилых помещений, однако в промышленных, химически агрессивных средах медь может потребоваться плакировать оловом. [34] Медь эффективно облегчает передачу энергии молнии на землю благодаря своей превосходной электропроводности . Кроме того, он легко гнётся по сравнению с другими проводниковыми материалами.
Когда медная кровля, желоба и водоотводы электрически соединены с заземляющим устройством, обеспечивается путь с низким электрическим сопротивлением к земле, однако без специальных проводящих путей для концентрации разрядного канала поверхность с рассеянным напряжением может быть не самой желательной. . [11] [35]
Поскольку медь имеет более высокую электропроводность, чем алюминий, и ее полное сопротивление во время молниеотвода меньше, медь позволяет использовать меньшую площадь поперечного сечения на погонную длину в плетеных проводах, чем алюминий. Кроме того, алюминий нельзя использовать в заливочном бетоне или в каких-либо подземных компонентах из-за его гальванических свойств . [36]
Чтобы быть эффективными, системы молниезащиты обычно максимизируют площадь контакта между проводниками и землей через заземляющую сетку различной конструкции. В дополнение к заземляющим решеткам в грунтах с низкой проводимостью, таких как песок или камень, доступны длинные полые медные трубки, заполненные солями металлов. 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 оболочка , желоба и трубы для дождевой воды могут быть соединены и соединены с заземляющим устройством. Толщина меди, указанная для кровельных материалов, обычно достаточна для молниезащиты. [37] Для адекватной молниезащиты с установленной медной кровельной системой может быть рекомендована специальная система молниезащиты. Система будет включать в себя молниеприемники и перехватывающие проводники на крыше, систему заземляющих электродов и систему токоотводов, соединяющих крышу и компоненты заземления. Медную крышу рекомендуется соединить с системой проводов. Соединение гарантирует, что проводники и крыша остаются эквипотенциальными, а также уменьшают боковые отблески и возможные повреждения крыши. [35]
Иногда желательно химически изменить поверхность меди или медных сплавов, чтобы придать ей другой цвет. Наиболее распространенными цветами являются коричневая или скульптурная отделка для латуни или бронзы и зеленая отделка или патина для меди . [38] Механическая обработка поверхности, химическая окраска и покрытия описаны в других разделах этой статьи: Отделка.
Архитекторы часто обращаются к архитектурной меди для обеспечения преемственности элементов дизайна. Например, медная кровельная система может быть спроектирована с медными отливами, 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, что обеспечивает полную непрерывность материала и эксплуатационных характеристик. Дождевые экраны и навесные стены (часто связанные с фрамугами и стойками ) также набирают популярность в современном архитектурном дизайне. [39]
Обширные испытания во всем мире доказали, что медь и медные сплавы без покрытия (например, латунь, бронза, медь-никель, медь-никель-цинк) обладают сильными внутренними антимикробными свойствами и 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, медь-никель и никель-серебро) в качестве антимикробных материалов. Эти разработки создают рынки для антимикробной меди и медных сплавов во внутренней архитектуре. Чтобы удовлетворить потребности в проектировании строительных поверхностей, конструкций, арматуры и компонентов, антимикробные продукты на основе меди доступны в широком диапазоне цветов, отделок и механических свойств. [8] [41] Медные поручни, столешницы, коридоры, двери, толкатели, кухни и ванные комнаты — это лишь некоторые из антимикробных продуктов, одобренных для уничтожения вредных бактерий в больницах, аэропортах, офисах, школах и армейских казармах. См.: список продуктов, одобренных в США .
Хотя общепринятое определение устойчивости остается неуловимым, Комиссия Брундтланд Организации Объединенных Наций определила устойчивое развитие как развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Устойчивость, долгосрочное сохранение ответственности, требует согласования экологических, социальных и экономических требований. Эти «три столпа» устойчивости включают в себя ответственное управление использованием ресурсов. Кроме того, это может означать, что мы можем использовать ресурс, который не перестанет быть в изобилии, несмотря на увеличение потребления.
Медь – экологически безопасный материал. Его долговечность обеспечивает долгий срок службы при минимальном обслуживании. Его высокая эффективность электрической и тепловой энергии снижает потери электроэнергии. Его антимикробные свойства уничтожают патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания. А высокая стоимость лома и возможность непрерывной переработки без потери производительности обеспечивают ответственное обращение с ним как с ценным ресурсом.
Доступна информация об инвентаризации жизненного цикла (LCI) медных труб, листов и проволоки с использованием стандартов ISO и охватывающая сектора горнодобывающей промышленности и производства первичной меди (т. е. выплавку и рафинирование). [42] Используемые в оценках жизненного цикла (LCA), особенно в строительном секторе, наборы данных LCI помогают производителям медьсодержащей продукции обеспечивать соблюдение требований и инициативы по добровольному улучшению. Они также поддерживают политиков в разработке экологических руководящих принципов и правил с целью содействия устойчивому развитию .
Длительный срок службы медной кровли и облицовки оказывает значительное положительное влияние на оценку всего срока службы меди по сравнению с другими материалами с точки зрения энергопотребления (т. е. общего количества энергии, потребляемой на каждом этапе каждого жизненного цикла в МДж/м 2 ), CO 2 поколение и стоимость.
Пригодность к вторичной переработке является ключевым фактором устойчивого материала . Это снижает потребность в добыче новых ресурсов и требует меньше энергии, чем добыча полезных ископаемых . Медь и ее сплавы практически на 100% подлежат вторичной переработке [10] и могут перерабатываться бесконечно без какой-либо потери качества (т. е. медь не разлагается (т. е. не восстанавливается ) после каждого цикла переработки, как это происходит с большинством неметаллических материалов, если они пригодны для вторичной переработки. совсем). Медь сохраняет большую часть своей ценности первичного металла: лом высшего сорта обычно содержит не менее 95% стоимости первичного металла из вновь добытой руды . Стоимость отходов конкурирующих материалов колеблется от примерно 60% до 0%. А переработка меди требует лишь около 20% энергии, необходимой для извлечения и переработки первичного металла.
В настоящее время около 40% годового спроса на медь в Европе [44] и около 55% меди, используемой в архитектуре [11], поступает из переработанных источников. Новые медные рулоны и листы часто на 75–100 % состоят из переработанных материалов.
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 по истечении срока их полезного использования. [11]
.
Производительность, техническое обслуживание, срок службы и затраты на восстановление после переработки являются факторами, определяющими экономическую эффективность компонентов здания. Хотя первоначальная стоимость меди выше, чем у некоторых других архитектурных металлов, ее обычно не нужно заменять в течение срока службы здания. Из-за ее долговечности, низких эксплуатационных расходов и максимальной ликвидационной стоимости дополнительные затраты на медь могут быть незначительными в течение срока службы кровельной системы. [45]
Медная кровля значительно дешевле, чем свинцовая , шиферная или глиняная черепица ручной работы . Ее стоимость сопоставима с цинком , нержавеющей сталью , алюминием и даже с некоторыми глиняными и бетонными плитками, если учитывать общие затраты на кровельные работы (включая конструкцию). [11]
Некоторые исследования показывают, что медь является более экономичным материалом с точки зрения жизненного цикла, чем другие кровельные материалы со сроком службы 30 и более лет. [11] [46] [47] Европейское исследование, сравнивающее затраты на кровельные работы из меди с другими металлами, бетонной и глиняной черепицей, шифером и битумом , показало, что в среднесрочной и долгосрочной перспективе (срок службы от 60 до 80 лет и 100 лет) и более), медь и нержавеющая сталь оказались наиболее экономически эффективными кровельными материалами из всех исследованных материалов. [19]
Такие методы установки, как сборное изготовление, машинное формование на месте, механизированное соединение и система длинных полос, помогают снизить затраты на установку медной кровли. Снижая затраты на установку, эти методы позволяют дизайнерам использовать медь в более широком спектре типов зданий, а не только в крупных престижных проектах, как это было распространено в прошлом. [11] [22]
Поскольку медный лом сохраняет большую часть своей первоначальной стоимости, затраты жизненного цикла меди снижаются при учете ее ликвидационной стоимости. Дополнительную информацию см. в разделе «Вторичная переработка» этой статьи.
Чистая медь. В отличие от других металлов, медь часто используется в чистом (99,9% Cu) нелегированном виде для изготовления листов и полос при кровле, наружной облицовке и гидроизоляции. [8]
Закалка – это метод термической обработки, используемый для повышения ударной вязкости металлов. Закал определяет пластичность металла и, следовательно, то, насколько хорошо он формируется и сохраняет форму без дополнительной поддержки. [10] В США медь доступна в шести состояниях: 060 мягкая, 1 ⁄ 8 твердая холоднокатаная, 1 ⁄ 4 холоднокатаная с высоким выходом, полутвердая, три четверти твердая и твердая. [48] [49] В Великобритании существуют только три обозначения: мягкий, полутвердый и твердый. [22] Медь и ее сплавы определены в США в Стандартных обозначениях меди и медных сплавов ASTM; в Европе согласно BS EN 1172: 1997 – «Медь и медные сплавы в Европе»; а в Великобритании – Британским стандартным сводом правил CP143: Часть 12: 1970.
Холоднокатаная медь, безусловно, наиболее популярна в строительстве зданий в США. Она менее податлива, чем мягкая медь, но намного прочнее. [39] Холоднокатаная закаленная медь толщиной 1 ⁄ 8 часто рекомендуется для кровли и гидроизоляции. Для определенных применений могут быть указаны кровельные листы более высокой температуры. [10] [50]
Мягкая отпущенная медь чрезвычайно податлива и обеспечивает гораздо меньшую устойчивость, чем холоднокатаная медь, к напряжениям, вызванным расширением и сжатием. Он используется для сложных декоративных работ и там, где требуется экстремальная формовка, например, в сложных условиях сквозного гидроизоляции.
Высокопроизводительная медь в основном используется в продуктах оплавления, 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 номера размеров или фактическая толщина листового металла или других строительных материалов, необходимо выполнить преобразование между различными системами измерения.
В Европе применяется раскисленная фосфором немышьяковистая медь под обозначением С106. Медь прокатывают 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 0,6–0,7 мм ( 3 ⁄ 128 мм). – Толщина 1 ⁄ дюйма обычно используется для кровли. [11]
Легированная медь. Медные сплавы, такие как латунь и бронза, также используются в конструкциях жилых и коммерческих зданий. [8] Изменения цвета обусловлены, прежде всего, различиями в химическом составе сплава.
Некоторые из наиболее популярных медных сплавов и связанные с ними номера Единой системы нумерации (UNS), разработанные ASTM [51] и SAE [52], следующие:
На практике термин «бронза» может использоваться для обозначения различных медных сплавов с небольшим содержанием олова или без него, если они по цвету напоминают настоящую бронзу.
Дополнительную информацию о архитектурных медных сплавах можно получить. [53] [54]
Критериями выбора меди и медных сплавов для архитектурных проектов являются цвет, прочность, твердость, устойчивость к усталости и коррозии, электро- и теплопроводность, а также простота изготовления. [55] Для конкретных применений необходимы соответствующая толщина и закалка; замены могут привести к неадекватной производительности. [28]
Архитектурная медь обычно используется в листах и полосах. Полоса имеет ширину 60 см (24 дюйма) или менее, а ширина листа превышает 60 см (24 дюйма) и ширину до 120 см (48 дюймов) и длину 240 или 300 см (96 или 120 дюймов), плюс в виде катушки.
Структурные соображения играют важную роль в правильном проектировании медных устройств. Основное беспокойство вызывают тепловые эффекты: движение и напряжения, связанные с изменениями температуры. Тепловые эффекты можно компенсировать 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 конструктивным фактором. Лаборатории страховщиков (UL) провели серию испытаний медных кровельных систем. Медная крыша со стоячим фальцем с испытательными панелями размером 10 на 10 футов (3 м × 3 м) была подвергнута UL 580, Протоколу испытаний на сопротивление подъему. Медная система не показала необычной деформации, планки не оторвались от несущего настила, и система соответствовала требованиям UL 580. Получено обозначение UL-90. [58] [59]
Медь и ее сплавы легко соединяются механическими методами, такими как опрессовка, крепление, клепка и болтовое соединение; или с помощью методов соединения, таких как пайка , пайка и сварка . Выбор наилучшего метода соединения определяется требованиями к эксплуатации, конфигурацией соединения, толщиной компонентов и составом сплава.
Пайка является предпочтительным методом соединения там, где требуются прочные и водонепроницаемые соединения, например, для внутренних желобов, кровли и гидроизоляции. [28] Паяный шов соединяет два куска меди в единое целое, которое расширяется и сжимается как одно целое. Хорошо пропаянные швы часто прочнее исходного основного материала и обеспечивают долгие годы службы. [59]
Механические крепления, такие как шурупы, болты и заклепки, часто используются для усиления соединений и швов. Непрерывные, длинные паяные швы могут вызвать трещины под напряжением, поэтому их следует избегать. [60] Обычный припой из олова и свинца 50-50 часто используется для меди без покрытия; Оловянно-свинцовый припой 60-40 используется для меди, покрытой свинцом. [61] Также приемлемы многие бессвинцовые припои.
Клеи могут использоваться в определенных приложениях. Относительно тонкие листы сплавов можно приклеивать к фанере или некоторым типам пенопласта, которые действуют как жесткая изоляция.
Пайка является предпочтительным методом соединения труб из медных сплавов. Медные металлические секции соединяются с помощью присадочного материала из цветных металлов с температурой плавления выше 800 градусов по Фаренгейту, но ниже температуры плавления основных металлов. Рекомендуется использовать глухие или скрытые швы, поскольку соответствие цвета серебряного наполнителя варьируется от удовлетворительного до плохого.
Сварка — это процесс, при котором куски меди эффективно сплавляются вместе с помощью пламени, электричества или высокого давления. С ростом доступности современного оборудования для сварки TIG все большее распространение получает сварка даже декоративных элементов из легкой меди.
Доступны обучающие видеоролики по методам флюса и пайки ; выполнение плоских паяных соединений, стоячих двойных швов, нахлесточных швов, пайки нахлесточных швов из вертикальной листовой меди и стежков (в том числе стежка-бабочки); а также лужение , гибка , развальцовка и пайка меди . [62]
Герметики являются альтернативой припою, где не требуется дополнительная прочность. В большинстве случаев герметики не требуются при правильно спроектированной медной установке. В лучшем случае это относительно краткосрочное решение, требующее частого обслуживания. [28] Тем не менее, швы, заполненные герметиком, успешно используются в качестве вторичной меры гидроизоляции для стоячих фальцевых кровель и фальцевых кровель, где уклон крыш с небольшим уклоном составляет менее 250 мм/м (3 дюйма на фут). Герметики также можно использовать в швах, которые в первую очередь предназначены для компенсации термического смещения меди.
Используемые герметики должны быть проверены производителем и признаны совместимыми с медью.
В целом бутиловые , полисульфидные , полиуретановые и другие герметики на неорганической или каучуковой основе вполне совместимы с медью. Герметики на основе акрила , неопрена и нитрила активно разъедают медь. Силиконовые герметики в некоторой степени успешно справляются с медью, но их пригодность следует проверить перед применением. [59]
Гальваническая коррозия — это электрохимический процесс, при котором один металл разъедает преимущественно другой, когда оба металла находятся в электрическом контакте друг с другом в присутствии электролита , такого как влага и соли. Это происходит потому, что разные металлы имеют разные электродные потенциалы . Разность потенциалов между разнородными металлами является движущей силой ускоренного воздействия на металл с меньшим гальваническим числом (т. е. на анод). Со временем металл анода растворяется в электролите. [59] [63] [64]
Металлы ранжируются по гальваническим числам как качественному показателю их благородства. Эти цифры характеризуют стойкость к коррозии любого металла при контакте с другими металлами. [60] Большая разница в гальваническом числе между двумя металлами, находящимися в контакте друг с другом, указывает на больший потенциал коррозии. По гальваническим числам наиболее распространенных металлов, используемых в строительстве, ранжируются следующим образом: [65] 1. алюминий; 2. цинк; 3. сталь; 4. утюг; 5. нержавеющая сталь – активная; 6. банка; 7. вести; 8. медь; 9. нержавеющая сталь – пассивная.
Гальваническая коррозия является основной проблемой при обслуживании металлической кровли. Морская среда представляет собой дополнительную проблему из-за более высокой концентрации солей в воздухе и воде. [66]
Медь – один из самых благородных металлов. Контакт с другими металлами не повредит его, но при прямом контакте он вызовет коррозию некоторых других металлов. Основными металлами, вызывающими беспокойство при прямом контакте с медью, являются алюминий, легкая сталь и цинк. Алюминиевые и стальные отливы, а также крепеж из оцинкованной стали не следует использовать с медью. Сточные воды с медной крыши разъедают алюминиевые и стальные водостоки. [67] [68] В большинстве случаев нет необходимости изолировать медь от свинца, олова или многих видов нержавеющей стали. [69]
Когда невозможно избежать контакта, требуется эффективный метод разделения материала. [61] Если для изоляции используются краски или покрытия, они должны быть совместимы с обоими металлами. Между медью и алюминием можно использовать битумные или хроматные грунтовки. Битум, хромат цинка или грунтовка из свинцового сурика могут быть эффективными для отделения меди от железа и других черных металлов. Наклеивание ленты или прокладка неабсорбирующими материалами или герметиками эффективно отделяют медь от всех других металлов. В зонах с сильным воздействием следует использовать свинец или аналогичные прокладки, за исключением меди и алюминия. Следует избегать попадания воды с медных поверхностей на алюминий и оцинкованную сталь, поскольку следы солей меди могут ускорить коррозию. [59] [69] В некоторых случаях анодирование может защитить более толстый алюминий, например стойки алюминиевых оконных систем.
Медь проходит естественный процесс окисления , который образует на металле уникальную защитную патину . Поверхность металла претерпевает ряд изменений цвета: от радужно-розового до оранжевого и красного с вкраплениями медно-желтого, синего, зеленого и пурпурного. По мере загустения оксида эти цвета сменяются красновато-коричневыми и шоколадно-коричневыми, тускло-серыми или черными и, наконец, светло-зелеными или сине-зелеными. [19]
Процесс патинирования меди сложен. Оно начинается сразу же после воздействия окружающей среды с первоначального образования конверсионных пленок оксида меди , которые становятся заметными в течение шести месяцев. Поначалу выветривание может быть неравномерным, но примерно через девять месяцев пленка становится ровной. [19] В течение первых нескольких лет конверсионные пленки сульфида меди и меди делают поверхность темнее до коричневого, а затем тускло-серого или тускло-черного цвета. Продолжающееся выветривание превращает сульфидные пленки в сульфаты , которые представляют собой заметные сине-зеленые или серо-зеленые патины. [11] [20]
Скорость преобразования патинирования зависит от воздействия на медь влаги, соли и кислотности кислотообразующих загрязнителей. В морском климате весь процесс патинирования может занять от семи до девяти лет. [20] В промышленных условиях формирование патины достигает финальной стадии примерно через пятнадцать-двадцать пять лет. В чистой сельской атмосфере с низкими концентрациями диоксида серы в воздухе развитие последней стадии может занять от десяти до тридцати лет. [20] [70] В засушливых условиях патина может вообще не образовываться, если влажность недостаточна. Если патинирование происходит в засушливых условиях, оно может созреть до цвета черного дерева или орехово-коричневого цвета. Во всех средах, кроме прибрежных зон, патинирование вертикальных поверхностей занимает больше времени 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 очень привязаны к основному металлу меди. Первичные и промежуточные пленки оксидной и сульфидной патины не обладают особой коррозионной стойкостью. Окончательная сульфатная патина представляет собой особенно прочный слой, обладающий высокой устойчивостью ко всем формам атмосферной коррозии и защищающий основной металл от дальнейшего атмосферного воздействия. По мере развития патинирования и формирования прочного сульфатного слоя скорость коррозии снижается, составляя в среднем 0,0001–0,0003 мм (3,9 × 10–6–1,18 × 10–5 дюймов ) в год. Для листа толщиной 0,6 миллиметра (0,024 дюйма) это соответствует коррозии менее 5% в течение 100 лет. [11] [71] Дополнительную информацию можно получить по патинированию меди. [28] [60] [72] [73]
Медь и ее сплавы можно «отделать», чтобы придать им особый вид, ощущение и/или цвет. Отделка включает механическую обработку поверхности, химическую окраску и покрытие. Они описаны здесь.
Механическая обработка поверхности. Существует несколько типов механической обработки поверхности. Отделка проката получается в результате обычных производственных процессов, таких как прокатка, экструзия или литье. «Шлифованная» отделка придает яркий зеркальный вид после шлифовки, полировки и полировки. Покрытие «Направленная текстура» обеспечивает гладкий, бархатистый атласный блеск в виде непрерывного узора из мелких, почти параллельных царапин. Матовая поверхность с «ненаправленной текстурой» обеспечивает шероховатую текстуру, в первую очередь на отливках, поскольку распыляемый песок или металлическая дробь наносятся под высоким давлением. А «узорчатая» отделка, полученная путем прессования листа медного сплава между двумя валками, создает текстурированный и тисненый вид.
Химически индуцированная патина. Архитекторы иногда требуют при установке патины определенного цвета. Применяемые на заводе системы химического предварительного патинирования позволяют получить широкий спектр цветных покрытий, похожих на натуральное патинирование. Предварительно патинированная медь особенно полезна при ремонте, когда необходимо обеспечить точное соответствие цвета старым медным крышам. [74] Предварительное патинирование также рассматривается в некоторых современных строительных материалах, таких как вертикальная облицовка, потолочные перекрытия и желоба, где патинирование желательно, но обычно не происходит. [11]
Химическая окраска металлов – это искусство, требующее мастерства и опыта. Техника окрашивания зависит от времени, температуры, подготовки поверхности, влажности и других переменных. [38] Предварительно патинированные медные листы производятся производителями в контролируемых условиях с использованием запатентованных химических процессов. Отделка с зеленой патиной в основном создается с использованием хлорангидрида или сульфата кислоты. Лечение хлоридом аммония ( аммиачная кислота ), хлоридом меди / соляной кислотой и сульфатом аммония дает определенный успех. [75] [76] Статуэтная отделка может быть светлого, среднего и темно-коричневого цвета, в зависимости от концентрации и количества нанесений красителя. Одним из преимуществ является то, что обработка маскирует маркировку на поверхности меди с блестящей прокатной обработкой и может ускорить процесс естественного патинирования. [11] [38]
Из-за множества факторов химически индуцированная патина склонна к таким проблемам, как отсутствие адгезии, чрезмерное окрашивание соседних материалов и неспособность достичь 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. [ нужна цитата ]
Доступны полезные приемы и рецепты 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, теплоту и металлический оттенок медных сплавов. Однако, особенно при наружном применении, они требуют ухода за материалом, который, естественно, не требует ухода. Это органические химикаты, которые являются сухими при температуре окружающей среды или требуют нагрева для отверждения или испарения растворителя. Примеры прозрачных органических покрытий включают алкид , акрил , ацетат-бутират целлюлозы, эпоксидную смолу , нитроцеллюлозу , силикон и уретан . Более подробная информация доступна. [78] [79]
Масла и воски удаляют влагу с медных поверхностей и одновременно улучшают их внешний вид, придавая богатый блеск и глубину цвета. Промасливание обычно используется для продления времени, в течение которого медь сохраняет цвет от коричневого до черного. Он не сохранит блеск меди при наружной установке. Масла и воски обеспечивают кратковременную защиту при наружном применении и долговременную защиту при внутреннем применении. [80]
Промасливание преобладает при кровельных и гидроизоляционных работах. Наиболее популярными маслами являются Lemon Oil, USP, Lemon Grass Oil, Native EI, парафиновые масла, льняное масло и касторовое масло . На медную кровлю или гидроизоляцию повторное нанесение не чаще одного раза в три года может эффективно замедлить образование патины. В засушливом климате максимальный интервал между смазками может быть увеличен до трех-пяти лет.
Покрытие воском обычно предназначено для архитектурных компонентов, подлежащих тщательному осмотру и/или движению транспорта. Смеси, которые считаются удовлетворительными, включают карнаубский воск и древесный скипидар , или пчелиный воск и древесный скипидар , или пастообразные воски. [76]
Непрозрачные лакокрасочные покрытия используются в основном для работ, наносимых на медь, когда желательны целостность и долговечность основы, но требуется особый цвет, отличный от естественных медных оттенков. [81]
Цинк-оловянные покрытия являются альтернативой свинцовым покрытиям, поскольку имеют примерно такой же внешний вид и технологичность. [82] [83]
Стекловидные эмалевые покрытия используются в основном для художественных работ по меди.
Более подробную информацию о медной отделке можно получить. [84] [85] [86] [87]
Мастера и дизайнеры используют присущие меди преимущества для создания эстетически привлекательных и долговечных строительных систем. От соборов до замков , от домов до офисов, медь используется во многих изделиях: пологих и скатных крышах, потолочных перекрытиях, фасадах , отливах , желобах , водосточных трубах , компенсаторах зданий, куполах , шпилях и сводах . Медь также используется для облицовки стен и других поверхностей снаружи и внутри помещений. [10] [11] [88]
Медь предлагает уникальный характер и долговечность в качестве кровельного материала. Его внешний вид может дополнить любой стиль здания: от традиционного до современного. Его теплота и красота делают его желанным материалом для многих архитекторов. Медь также удовлетворяет требованиям архитекторов и владельцев зданий в отношении стоимости срока службы, простоты изготовления, низких эксплуатационных расходов и экологичности.
Монтаж медной кровли – дело, требующее опытных монтажников. Его пластичность и податливость делают его подходящим материалом для изготовления конструкций крыш неправильной формы. Легко забить или создать водонепроницаемые конструкции без герметика и прокладок. [89] Купола и другие изогнутые формы крыш легко обрабатывать медью.
При правильном проектировании и установке медная кровля представляет собой экономичное и долговечное кровельное решение. Испытания европейских медных крыш XVIII века показали, что теоретически медные крыши могут прослужить тысячу лет. [19]
Еще одним преимуществом медных кровельных систем является то, что их относительно легко ремонтировать. При небольших ямках или трещинах пораженные участки можно очистить и заполнить припоем . Для больших площадей патчи можно вырезать и припаять на место. На больших участках пораженную медь можно вырезать и заменить с помощью плоского спаянного шва. [28]
Медные крыши могут быть спроектированы так, чтобы соответствовать другим материалам или превосходить их с точки зрения экономии энергии. Вентилируемая медная кровля в Ок-Риджских национальных лабораториях (США) существенно снизила приток тепла по сравнению со стальной черепицей с каменным покрытием (SR246E90) или асфальтовой черепицей (SR093E89), что привело к снижению затрат на электроэнергию. [90]
К типам медных крыш относятся: [91]
Кровля со стоячим фальцем состоит из предварительно отформованных или сформированных на месте листов. Поддоны проходят параллельно скату крыши и соединяются с соседними поддонами с помощью стоячих фальцев с двойным замком. Медные планки, вставленные в эти швы, крепят крышу к настилу.
Фальцевая кровля состоит из медных лотков, идущих параллельно скату крыши и разделенных деревянными рейками. Обрешетки покрыты медными колпачками, которые свободно фиксируются в соседних поддонах, чтобы закрепить кровлю. Шипы, прикрепленные к обрешетке, фиксируют кровельные панели. Поперечные швы необходимы для соединения торцов формованных противней.
Крыши с горизонтальным фальцем, также называемые бермудским стилем, состоят из медных поддонов, длинная часть которых проходит горизонтально поперек крыши, прикрепленных к горизонтальным деревянным гвоздям. На каждом гвоздезабивателе используется ступенька, позволяющая эффективно зафиксировать соседние лотки. Высота и расстояние между ступенями обеспечивают различный внешний вид.
Распространенная конструкция шевронной крыши основана на конструкции фальцевой обрешетки, к которой прикреплены вспомогательные обрешетки. При правильном проектировании декоративные рейки могут иметь практически любую форму и размер и проходить в любом направлении.
Кровельные системы с плоскими и паяными фальцами обычно используются на плоских или пологих крышах. Они также используются на изогнутых поверхностях, таких как купола и цилиндрические своды.
Непаянная медная кровля с плоскими швами — это вариант, напоминающий черепицу, для работы на больших уклонах.
Мансардные крыши применяют на вертикальных или почти вертикальных поверхностях. По большей части эти крыши имеют конструкцию со стоячим фальцем или фальцевой обрешеткой.
Системы с длинными листами (длина лотков и швов более 3 м или 10 футов) выдерживают кумулятивное напряжение расширения на длинных пролетах медных листов. Эти установки могут быть сложными из-за длины кровельного проема в зависимости от длины шва, конструкции и расстояния между планками, а также характеристик физического расширения медных листов. Это расширение необходимо компенсировать, зафиксировав поддон на одном конце (который накапливает расширение на свободном конце) или зафиксировав центр поддона (который накапливает половину расширения на обоих свободных концах). [59] [92] Помимо панелей, медная черепица может добавить уникальности кровельной системе. Их можно использовать на крыше любой формы и во всех типах климата. [93]
Хотя большинство современных строительных материалов достаточно устойчивы к проникновению влаги, многие швы между каменными блоками, панелями и архитектурными элементами таковыми не являются. Эффекты естественного движения из-за оседания, расширения и сжатия могут в конечном итоге привести к утечкам.
Медь является отличным материалом для гидроизоляции благодаря своей пластичности, прочности, паяемости, обрабатываемости, высокой стойкости к едкому воздействию строительных растворов и агрессивных сред, а также длительному сроку службы. Это позволяет построить крышу без слабых мест. Поскольку замена перепрошивки в случае ее выхода из строя обходится дорого, длительный срок службы меди является основным экономическим преимуществом. [19] [64]
Холоднокатаная твердая медь толщиной 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм) рекомендуется для большинства применений. Этот материал обеспечивает большую устойчивость, чем мягкая медь, к напряжениям расширения и сжатия. Мягкую медь можно использовать там, где требуется экстремальная формовка, например, при крышах сложной формы. Тепловое перемещение отливов предотвращается или разрешается только в заранее определенных местах. [61]
Неправильно установленный гидроизоляционный материал может способствовать коррозии трубопровода и сократить срок службы гидроизоляционного покрытия, особенно в кислой среде. Риск наиболее распространен на передней кромке черепицы, где края черепицы опираются на медный отлив. [58] [59]
Гидроизоляция сквозь стену отводит влагу, попавшую в стену, прежде чем она сможет нанести ущерб. Ответный отлив отводит воду к базовому отливу, который, в свою очередь, отводит ее к другим материалам.
Существуют различные типы медных отливов и колпачков. Имеются схематические пояснения. [94] [95] [96]
Протекающие желоба и водосточные трубы могут нанести серьезный ущерб интерьеру и экстерьеру здания. Медь — хороший выбор 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 пластмасс. Даже в подверженных коррозии прибрежных зонах или в районах с кислотными дождями или смогом медные желоба и водосточные трубы могут прослужить 50 и более лет. [97] [98]
Водосточные трубы могут быть простыми или гофрированными, круглыми или прямоугольными. Обычно используется холоднокатаная медь весом шестнадцать или двадцать унций (450 или 570 г). Также имеются декоративные конструкции.
Подвесные медные желоба поддерживаются латунными или медными кронштейнами или подвесками, либо латунными ремнями. Медные облицовки желобов часто встраиваются в несущие конструкции с деревянным каркасом. Шпилги используются для обеспечения выхода через парапетные стены или гравийные упоры на плоских и застроенных крышах, чтобы обеспечить отвод лишней воды. Их можно использовать в сочетании с желобами и водосточными трубами для направления потока воды в нужное место. Медные кровельные отстойники обычно используются для осушения небольших площадей крыш, таких как навесы. Водоотводы с крыш не рекомендуются для использования в системах общего водоотвода с крыш.
Одним из недостатков меди является ее склонность к окрашиванию светлых строительных материалов, таких как мрамор или известняк . [19] Зеленые пятна особенно заметны на светлых поверхностях. Медь, покрытая свинцом, может привести к образованию черных или серых пятен, которые хорошо сочетаются с более светлыми строительными материалами. Образование пятен можно уменьшить, собирая стоки в желобах и направляя их от здания через водосточные трубы или спроектировав кромки капель, которые помогут уменьшить количество содержащей медь влаги, которая вступает в контакт с материалом внизу. Покрытие прилегающей поверхности пористого материала прозрачным силиконовым герметиком также уменьшает появление пятен. Окрашивание может не появиться в местах быстрого стекания 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] Примеры включают круглые купола с системами диагональных плоских фальцев, круглые купола с системами стоячих фальцев, круглые купола с системами плоских фальцев, конические шпили, плоскую фальцевую крышу на восьмиугольных шпилях, цилиндрические своды со стоячим фальцем и цилиндрические своды с плоским фальцем. Доступна информация о шагах компоновки купольных панелей [100] и технических характеристиках медных конструкций [101] .
Медная облицовка стала популярной в современной архитектуре. Эта технология позволяет архитекторам включать в свои проекты визуально желательные элементы, такие как тисненая или фасонная металлическая облицовка.
Облицовка позволяет изготавливать конструкции с гораздо меньшим весом, чем из цельной меди. Композиты толщиной четыре миллиметра ( 5 ⁄ 32 дюйма) весят 10 кгс/м 2 (2,08 фунта на квадратный фут), что составляет всего 35% от веса твердой меди той же толщины. [102]
Медная облицовка используется для наружной и внутренней отделки зданий. На внешней стороне здания медные облицовочные листы, черепица и сборные панели защищают здания от непогоды, 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] Обычное внутреннее применение включает стены вестибюля , потолочные перекрытия, облицовку колонн и внутренние стены кабин лифтов .
Медную облицовку можно резать, фрезеровать, распиливать, напиливать, сверлить, привинчивать, сваривать и изгибать для образования сложных форм. Доступны различные варианты отделки и цвета.
Плоские, круглые и необычной формы стены можно покрыть медной облицовкой. Большинство из них формируются в полевых условиях из листового материала. Они также могут быть изготовлены заранее. Кроме того, доступны инженерные системы, такие как изолированные панели, неизолированные сотовые панели, медные экранирующие панели и структурные облицовки стен. Горизонтальный медный сайдинг обеспечивает относительно плоский вид с тонкими горизонтальными линиями. Скошенные медные панели имеют глубину для создания эффектов тяжелых теней. Плоский сайдинг имеет минимальные тени. Структурные панели предназначены для крепления непосредственно к стеновой конструкции без использования непрерывной подложки. Панели с диагональными плоскими замками используются на изогнутых поверхностях, таких как купола, шпили и своды. Горизонтальные плоские замковые панели по своей сути идентичны плоскофальцовой кровле, укладываемой на вертикальную поверхность. Медные экранирующие панели представляют собой легкий финишный экран, который может быть перфорированным или иметь фигурные отверстия, которые могут использоваться в качестве солнцезащитных или декоративных экранов. Навесная стена из медного сплава представляет собой ненесущее наружное покрытие здания, защищающее от непогоды. [104] Композитная медная обшивка изготавливается путем прикрепления медного листа к обеим сторонам жесткого термопластического листа.
Доступны несколько различных систем облицовки фасада медью:
Техника сшивания. Это вертикальная или горизонтальная классическая облицовочная конструкция, используемая в конструкциях медных крыш и фасадов. Выпускается в листах и полосах, обшивка фиксируется клипсами. Поскольку водонепроницаемость может не вызывать беспокойства на вертикальных поверхностях, часто бывает достаточно угловых стоячих фальцев. Стоячие фальцы с двойным замком часто не требуются. Ссылки на фотографии горизонтальных и вертикальных стоячих и плоских фальцев на Медных воротах Дебреценского университета в Венгрии [105] и фальцевых фасадов с предварительно окисленной медью в отеле Crowne Plaza Milano в Милане , Италия , [106] доступны.
Системная черепица. Черепица представляет собой предварительно изготовленную прямоугольную или квадратную плоскую черепицу для крыш, стен и отдельных компонентов здания. Они имеют 1800 складок вдоль всех четырех границ – две складки к внешней стороне и две к внутренней стороне. Черепицы сцепляются во время установки. Крепление скрыто с помощью зажимов из нержавеющей стали или меди на деревянном листе или трапециевидных панелях. Машинная насечка и фальцовка гарантируют, что черепица будет иметь одинаковые размеры. Доступны ссылки на иллюстрированные примеры медной черепицы во внешней [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). Они представляют собой двусторонние облицовочные элементы, которые могут быть с торцевым основанием или без него. Сборка производится по принципу шпунта и паза или внахлест. Панели можно собирать вертикально, горизонтально или по диагонали. Существует три основных формы: панели с пазами и шпунтами, уложенные вертикально в качестве облицовки фасада с ровной поверхностью; шпунтованные панели, уложенные горизонтально в качестве облицовки фасада по ровной поверхности; и нестандартные панели, уложенные в разных направлениях с видимым или замаскированным креплением, вровень с поверхностью или внахлест. Доступны ссылки на репрезентативные фотографии золотистых [109] и патинированных зеленых панелей [110] .
Системные кассеты. Это жесткая прямоугольная вентилируемая стеновая система, состоящая из изогнутых или плоских металлических панелей, смонтированных и закрепленных на несущей конструкции. Все четыре края предварительно сгибаются на заводе. Загнутые со всех сторон края позволяют крупным деталям из листового металла прилегать к поверхности облицовки. Крепление обычно осуществляется путем заклепывания, привинчивания или использования угловых кронштейнов или болтовых крючков для крепления кассет непосредственно к подложке. Системные кассеты предварительно профилируются в соответствии с конкретными архитектурными требованиями. Доступны ссылки на репрезентативные фотографии кассетной облицовки. [111] [112]
Профилированные листы. Профилированные листы благодаря правильному, невзрачному профилю хорошо подходят для облицовки больших поверхностей без стыков. Доступные в широком разнообразии форм, они хорошо подходят для новых плоских крыш, фасадных и скатных крыш, а также для ремонтных работ. Доступные профили включают в себя: гофрированные профили синусоидальной формы; трапециевидные профили различной геометрии; и нестандартные профили со специальной геометрией и краями. Они могут быть изготовлены заранее и украшены тиснеными узорами или другими рисунками.
Специальные формы. Фасады специальной формы позволяют придать желаемый визуальный эффект. Перфорированные металлические листы выпускаются различной формы (круглой, квадратной, продолговатой и т. д.) и расположения (прямоугольной, диагональной, параллельной ширины, в шахматном порядке и т. д.). Их можно спроектировать для создания тонких узоров, «суперграфики» и текста. Также доступны сетчатые и текстильные конструкции. Доступны ссылки на фотографии облицованных зданий особой формы. [113] [114] [115]
Проектирование движения компонентов здания в зависимости от температуры, нагрузок и осадки является важной частью архитектурной детализации. Строительные компенсаторы создают барьеры для внешней среды и закрывают пространство между компонентами. Медь — отличный материал для компенсаторов, поскольку ее легко формовать и она служит долго. Доступна подробная информация о состоянии крыши, краях крыши, полах. [116]
Медь эстетически улучшает внутренние стеновые системы, потолки, сантехнику, мебель и оборудование, создавая атмосферу тепла, спокойствия и покоя. Что касается эксплуатационных преимуществ, он легкий, огнестойкий, прочный, работоспособный и неорганический (не выделяет газы). Типичные интерьеры на основе меди включают панели, черепицу , ширмы, украшения , светильники и другие декоративные элементы. [10]
Поскольку медные поверхности убивают болезнетворные микробы , архитекторы, проектирующие 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 , смесители и украшения 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 соединяют внутри помещений с помощью стыковой сварки, пайки, заклепок, гвоздей, шурупов, болтов, стоячих швов, нахлесточных швов (с крепежными деталями и без них), плоских швов, фланцев с болтовым соединением, шлицев, заподлицо внахлест и швов реек. [117]
Экологичные материалы являются ключевыми элементами «зеленых» зданий . Некоторые преимущества экологически чистых материалов включают долговечность, длительный срок службы, возможность вторичной переработки, а также энергоэффективность и термическую эффективность. Медь занимает высокие места во всех этих категориях.
Медь является одним из наиболее эффективных природных проводников тепла и электричества, что помогает экономить энергию. Из-за своей высокой теплопроводности он широко используется в системах отопления зданий , тепловых насосах с прямым обменом , а также в оборудовании для солнечной энергетики и горячего водоснабжения. Его высокая электропроводность повышает эффективность освещения , электродвигателей, вентиляторов и бытовой техники, делая эксплуатацию здания более экономичной с меньшим воздействием энергии и окружающей среды. [118]
Поскольку медь имеет лучший показатель теплопроводности, чем обычные фасадные и кровельные материалы, она хорошо подходит для солнечных тепловых фасадных систем. Первое коммерческое применение полностью интегрированной солнечной термомедной фасадной системы было установлено в общественном плавательном комплексе Пори в Финляндии . Инсталляция является городским примером устойчивого развития и сокращения выбросов углекислого газа . Солнечный фасад работает вместе с коллекторами на крыше и дополняется установленными на крыше фотоэлектрическими установками , которые обеспечивают 120 000 кВтч тепла — количество энергии, эквивалентное тому, которое ежегодно используется шестью средними семейными домами в Финляндии с холодным климатом. [119]
Один из стандартов рейтинговой системы «Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании» ( LEED ) Совета по экологическому строительству США (USGBC ) требует, чтобы вновь построенные здания включали материалы, содержащие материалы, переработанные до и после потребления. Большинство медных изделий, используемых в строительстве (за исключением электротехнических материалов, для которых требуется высокоочищенная первичная медь), содержат большой процент переработанных материалов. См.: Медь в архитектуре#Переработка.
В программах награждений отмечаются установки медной архитектуры в Канаде, США [120] и Европе. [121] Также существует международный медный и домашний конкурс. [122] По мнению экспертов по архитектуре и медной промышленности, критерии для программ награждения включают медь в проектировании зданий, мастерство установки меди, выдающиеся достижения в инновациях и историческую реконструкцию.