Часть 3. Рекомендации по реставрации

А. B. СПИРИДОНОВ, канд. техн. наук, главный научный сотрудник,
Н.П. УМНЯКОВА, канд. техн. наук, заместитель директора,
А.А. ВЕРХОВСКИЙ, канд. техн. наук, главный научный сотрудник,
С.С. ПОТАПОВ, ведущий инженер, НИИСФ РААСН,
Н.Ю. РУМЯНЦЕВ, технический директор,
И.А. ИСТОМИНА, инженер-проектировщик, ООО «ГК «РОБИТЕКС»

Заключительная часть статьи о проблемах реставрации светопрозрачных конструкций музея, в частности о проведении натурного обследования исторических окон с целью разработки комплекса мер по модернизации существующих окон.

После проведения многочисленных натурных обследований и компьютерных расчетов вариантов совершенствования исторических светопрозрачных конструкций ГМИИ им. А.С. Пушкина [1, 2] на основе требований, изложенных в [3], были разработаны предложения по реставрации окон на 1-м этаже главного здания музея.

В связи с тем, что однозначным и неоспоримым требованием [3] является сохранение исторических светопрозрачных конструкций, установленных в 1912 году, основной целью разработанных рекомендаций стало восстановление и повышение эффективности металлических рам, исключение образования конденсата на внутренних поверхностях окон, защита произведений искусства от прямых солнечных лучей с использованием самых современных строительных технологий.

К сожалению, при сохранении металлических конструкций оконных рам исторических светопрозрачных конструкций 1-го этажа главного здания ГМИИ достаточно сложно обеспечить выполнение требований к приведенному сопротивлению теплопередаче окон в соответствии с действующими нормативными документами [4].

Настоящие рекомендации, основанные на результатах натурных обследований и компьютерного моделирования различных вариантов остекления, разбиты на несколько разделов, связанных с совершенствованием отдельных элементов конструкции.

Реставрация металлических рам исторических светопрозрачных конструкций

Металлические рамы поражены масштабной коррозией. В этой связи при их реставрации (может быть, больше подходит слово «восстановление») необходимо:

— демонтировать как внутренние, так и наружные рамы;

— провести их очистку от следов многочисленных покрасок, проведенных за последние сто лет;

— разобрать на составные части металлические рамы (в том числе главный вертикальный импост, состоящий из значительного числа элементов);

— провести тщательную очистку от ржавчины, а также обработку современными антикоррозионными составами абсолютно всех элементов конструкций;

— эксперты опасаются, что некоторые детали рам не подлежат восстановлению и потребуют замены (в частности, во многих рамах наверняка нуждаются в замене стальной уголок под нижней внутренней декоративной накладкой, наиболее подвергавшийся воздействию конденсата, а также нижние внутренние части главного вертикального импоста);

— при возможной замене исторических элементов «новоделами» необходимо исключить применение современных материалов, которые могут вступить в электрохимическую реакцию с историческими;

— новую окраску элементов металлических рам следует проводить только после проведения указанных выше мероприятий.

Модернизация узлов примыкания

В настоящий момент светопрозрачные конструкции закреплены напрямую к стене, что повышает вероятность возникновения конденсата на них за счет негативного влияния ограждающих конструкций.

Необходимо выполнить теплоизоляцию исторических оконных рам от ограждающих конструкций с использованием современных материалов.

С этой целью после снятия для реставрации металлических рам следует провести штробление стен в зонах установки наружных металлических рам, установить в полученные пазы современный эффективный теплоизоляционный материал из достаточно плотного экструдированного пенополистирола однородной структуры и только потом устанавливать исторические светопрозрачные конструкции на место.

Рекомендуемое сечение теплоизоляционного материала – 200 (ширина) на 20 мм (глубина). На рис. 1 приведен один из вариантов рекомендуемого утепления периметра светового проема.

Предложения по герметизации светопрозрачных конструкций

При монтаже восстановленных светопрозрачных конструкций в световые проемы необходимо предусмотреть максимальную герметизацию внутренней металлической рамы, чтобы по возможности исключить поступление внутреннего влажного воздуха в межстекольное пространство, и тем самым минимизировать вероятность образования конденсата на внутренней поверхности наружной металлической рамы.

С этой же целью необходимо восстановить и отрегулировать историческую фурнитуру форточек (как в наружных, так и особенно во внутренних металлических рамах) и открывать их только в случае крайней необходимости. Притворы форточек следует оклеить современным самоклеящимся губчатым материалом (в настоящее время имеется достаточно обширный список таких герметиков).

При проведении герметизации наружной металлической рамы следует предусмотреть продухи для обеспечения естественной вентиляции межстекольного пространства и доступа в холодный период года относительно сухого наружного воздуха, чтобы избежать возникновения конденсата. Общая длина отверстий для обеспечения естественной вентиляции межстекольного пространства не должна превышать 1-3% от общего периметра стыка окна с ограждающей конструкцией.

Предложения по совершенствованию остекления исторических светопрозрачных конструкций

В ходе проведенных натурных и компьютерных исследований [1, 2] было установлено:

— исторические светопрозрачные конструкции требуют незамедлительной реконструкции;

— при условии их сохранения достаточно сложно добиться выполнения требований действующих нормативных документов по значению приведенного сопротивления теплопередаче [4], однако возможно значительное повышение их теплотехнической эффективности;

— температура на внутренних поверхностях существующих светопрозрачных конструкций ниже температуры точки росы практически при всех отрицательных температурах наружного воздуха (см. табл. 3 [2]), что вызывает обильный конденсат.

В результате оценки 6 вариантов реконструкции был выбран вариант №5 [2]. Он предусматривает отреставрированные наружную и внутреннюю металлические рамы. Светопрозрачное заполнение – однокамерный стеклопакет с наружным солнцезащитным стеклом с минимальным зеркальным эффектом и внутренним теплоотражающим стеклом 4СЗ-10Ar-4И в наружной металлической раме и стекло с мягким теплоотражающим покрытием с повышенной стойкостью к истиранию (имеются современные И-стекла, которые можно использовать и не в стеклопакетах) толщиной 6 мм во внутренней металлической раме.

Именно этот вариант обеспечивает наилучшие температуры внутренних поверхностей остекления, исключающие возникновение конденсата при нормируемой в г. Москве температуре наружного воздуха минус 28оС.

Приведенное сопротивление теплопередаче такой светопрозрачной конструкции будет составлять 0,58 м2 °С/Вт, что соответствует требованиям [4] (0,54 м2 °С/Вт) для климатических условий г. Москвы. Однако после введения в действие Изменения №1 к Своду правил приведенное сопротивление теплопередаче окон должно составлять не менее 0,64 м2 °С/Вт. Но большее значение получить невозможно.

В стеклопакете, который будет установлен в наружной металлической раме, рекомендуется использовать «теплую» дистанционную рамку SWIGGLE STRIP (рис. 2), которая минимально изменит внешний вид исторических светопрозрачных конструкций. Верхний цвет герметика можно выбрать черным (как и сама рама), а толщину рамки – минимальную из всех других доступных вариантов.

Между стеклопакетом и металлической рамой необходимо установить стандартные пластиковые подкладки минимально возможной толщины, а закрепить стеклопакет следует одним из герметиков для структурного остекления по его периметру. Также закреплять следует и стекло во внутренней металлической раме.

Полочка металлической рамы, куда будет устанавливаться стеклопакет, имеет ширину 21 мм, поэтому невозможно использовать более эффективные пакеты с дистанционными рамками шириной 12-16 мм. Однако и предлагаемый тип стеклопакета (4СЗ-10Ar-4И) толщиной 18 мм обеспечивает необходимые температуры на внутренней поверхности стекла.

В связи с тем, что в верхних четвертях исторической светопрозрачной конструкции на стекле установлены металлические накладки, надо предусмотреть установку между накладками и стеклом/стеклопакетом пористых лент на основе двустороннего скотча.

В случае необходимости для повышения безопасности возможно нанесение полимерной пленки на стекло, расположенное во внутренней металлической раме так же, как это сделано сегодня.

Рис. 3. Температурные поля в зоне главного вертикального импоста наружной металлической рамы без установленного нащельника (пример для варианта №5)

Рис. 4. Температурные поля в зоне главного вертикального импоста наружной металлической рамы после установки нащельника (пример для варианта № 5)

Исключение образования конденсата на металлических переплетах

С точки зрения образования конденсата элементов светопрозрачных конструкций наиболее критичными являются металлические переплеты, особенно главный вертикальный массивный металлический импост.

Практически при всех отрицательных температурах наружного воздуха на его внутренней поверхности также будут появляться минусовые температуры, что, без сомнения, будет способствовать возникновению на них конденсата, а в особо экстремальных ситуациях возможно появление инея.

Для улучшения температурного режима этого элемента конструкции предлагается установить на его невидимую часть в межстекольном пространстве специальную накладку, выполненную, например из экструдированного вспененного ПВХ, и окрашенную в черный цвет (чтобы она не выделялась на фоне металлической рамы). Она значительно повысит температуру на внутренней поверхности главного вертикального импоста конструкции (рис. 3 и рис. 4).

При большинстве отрицательных температур на улице также могут возникнуть проблемы с появлением конденсата на внутренних поверхностях основных переплетов внутренних металлических рам.

Нами предлагается скрытая от взгляда прокладка в межстекольном пространстве по периметру этих переплетов специальных греющих шнуров. Рекомендуется использование регулируемых по температурным режимам шнуров из композитных материалов с максимальными температурами до 38оС.

Следует обеспечить свободную конвекцию теплого воздуха от отопительных приборов, которые сегодня закрыты декоративными решетками и подоконниками. Для этого необходимо сделать перфорацию подоконников (установить в них специальные вентиляционные решетки).

Одним из возможных решений повышения температуры внутренних поверхностей остекления и металлических рам является установка в межстекольном пространстве тепловых конвекторов. Однако это представляется экспертам не самым рациональным решением проблемы исключения конденсации.

Повышение визуального комфорта

Значительное число светопрозрачных конструкций главного здания музея ориентированы на солнечные румбы горизонта.

Помимо того, что чрезмерное поступление прямой и рассеянной солнечной радиации в помещения оказывает отрицательное действие на эффективность систем кондиционирования воздуха, прямой солнечный свет может негативно влиять на произведения искусства и мешать их восприятию.

В этой связи эксперты предлагают устанавливать в межстекольном пространстве специальные солнцезащитные шторы с электроприводом. Такие солнцезащитные устройства есть в производственных программах многих фирм.

В связи с тем, что между внутренней и наружной металлическими рамами установлены металлические скобы, которые, помимо функции лестницы, выполняют роль связи между рамами, практически невозможно устанавливать целиковые солнцезащитные шторы. Их придется делить на две части.

Авторы очень рассчитывают, что проведенные исследования и разработанные рекомендации по реконструкции очень непростых исторических светопрозрачных конструкций одного из значительных федеральных памятников культуры позволят обратить внимание специалистов на необходимость учета особенностей окон старых конструкций при реставрации старинных зданий. Мы готовы принять участие в аналогичных работах и в других исторических зданиях. Они достойны того, чтобы все их элементы, с одной стороны, соответствовали замыслу архитекторов, а с другой – отвечали современным требованиям по энергосбережению. Сегодня есть очень много возможностей, используя современные оконные технологии, дать новую жизнь старинным светопрозрачным конструкциям.

Библиографический список

1. Спиридонов А., Умнякова Н. и др. Исторические светопрозрачные конструкции ГМИИ им. А.С. Пушкина. // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века», №7-8, 2019, с. 40-43.
2. Спиридонов А., Умнякова Н. и др. Инструментальные обследования и компьютерные расчеты исторических светопрозрачных конструкций ГМИИ им. А.С. Пушкина. // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века», № 9-10, 2019, с. 42-45.
3. «Комплексная реконструкция, реставрация и приспособление под современные музейные технологии главного здания Государственного музея изобразительных искусств имени А.С. Пушкина (г. Москва, ул. Волхонка, д. 12)» (документация подготовлена Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральные научно-реставрационные проектные мастерские»).
4. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.