Кіріспе
Металл бөлшектерінен немесе қыштардан тұратын шатыр жүйесі. Металл шатыр – коррозияға төзімді, су өткізбейтін және ұзақ қызмет ететін металл бөлшектерінен немесе қыштардан құралған шатыр жүйесі. Бұл ғимараттың сыртқы қабырғасының құрамдас бөлігі. Металл бөлшектері құрылымдық, су өткізбейтін шатырдың жабыны ретінде немесе өздігінен тіреуге қабілетті жамылғылар түрінде болуы мүмкін.
A metal roof is a roofing system featuring metal pieces or tiles exhibiting corrosion resistance, impermeability to water, and long life. It is a component of the building envelope. The metal pieces may be a covering on a structural, non waterproof roof, or they could be self supporting sheets.
Тарих
Қорғасын мен мыс мыңдаған жылдар бойы сәулет өнерінде маңызды рөл атқарды (қараңыз: сәулетте мыс). Қорғасын – алғашқы және ең оңай балқытылатын металдардың бірі болды, ал төмен балқу температурасының арқасында оны су өткізбейтін етіп оңай қалыптастыруға болады. Күміс балқытудың қосалқы өнімі ретінде, Рим дәуірінде ол қолжетімді және салыстырмалы түрде арзан болды. Б.з.д. III ғасырда Шри-Ланкадағы Ловамахапая ғибадатханасының үстіне мыстан жасалған шатырлар орнатылды. Римдіктер б.з.д. 27 жылы Пантеонның шатырына мыс қолданды. Ғасырлар өткен соң, мыс және оның қорытпалары Еуропаның ортағасырлық сәулетінде маңызды рөл атқарды. 1280 жылы орнатылған Хилдесхаймдегі Киелі Мария соборының мыс шатыры Екінші дүниежүзілік соғыстағы бомбалау кезінде жойылғанға дейін сақталды. Солтүстік Еуропаның ең маңызды Ренессанс кезеңінің сарайларының бірі (Шекспирдің «Гамлет» пьесасында Елсинор сарайы ретінде бейнеленген) – Кронборг сарайының шатыры 1585 жылы орнатылды. Мұнарадағы мыс 2009 жылы жаңартылды. XIX ғасырдың басында темірді балқыту кеңінен таралған кезде, процесі күрделі болғанымен, кеннің көптігіне байланысты темір қорғасыннан және мыстан әлдеқайда арзан болды. Кейіннен темірдің тозуын (қатыруын) ыстық темір табақтарын балқытылған қалайыға немесе мырышқа батырып, оны қорғайтын металлургиялық байланысқан қабатты қалыптастыру арқылы тоқтатуға немесе баяулатуға болатыны анықталды. Терне – 80-90% қорғасын және қалған бөлігі қалайы қоспасымен жабылған темір табақ, сол тәсілмен жасалған қалайыдан арзан болды, ал қорғасын ұзақ мерзімді сыртқы қолдануда қалайы мен мырыштан гөрі төзімдірек болды. Терне шатырлар мен ауа райына төзімді шаруашылық заттары үшін танымал болды. 1829 жылы Лондон док компаниясының инженері Генри Палмер «іңкейтілген немесе толқынды металл табақтарды» патенттеді, бұл бір бағытта иілуге арналған қосымша беріктік берді. Бұл темір табақтың төбе ретінде қолданылғанда өздігінен тұруына мүмкіндік берді; сол кездегі бір есепте бұл материал «Адам күндерінен бері ең жеңіл және ең мықты төбе» деп бағаланды. 1843 жылы Палмердің патенты аяқталғаннан кейін «толқынды галвандалған темір» (ТГТ) бүкіл әлемде сүйікті шатыр материалына айналды.
Қоршаған ортаға қолайлы
Металл шатырлар 100% қайта өңделеді және басқа да қайта өңделген өнімдерден жасалуы мүмкін. Асфальт жабындары мұнай негізінде жасалған және олардың құрамындағы химиялық заттар қайта өңдеу процесін уытты етеді. Көптеген жабындар қайта өңделмейді, ал әр жыл сайын 20 миллиард фунт қоқысқа тасталады және ыдырауға жүздеген жылдар қажет. Металл шатырлардың сәуле шығару қабілеті, түсіне байланысты, 10%–75% дейін күн сәулесін жақсырақ шағылыстырады, ал асфальт шатырлардың шағылыстыру деңгейі түсіне байланысты 5%–25% аралығында болады. Металл шатырлар қызмет ету мерзімі ішінде шағылыстыру қабілетінің 95% сақтайды, ал басқа шатыр түрлері 20%–40% шағылыстыру қабілетін жоғалтады. Металл шатырларды бояу үшін қолданылатын арнайы жарық шағылыстыратын жабындар энергия тұтынуды 40% төмендетуге мүмкіндік береді.
Артықшылықтар
Металл шатырлар 100 жылға дейін қызмет етеді, ал орнатушылар 50 жылдық кепілдік береді. Ұзақ қызмет ету мерзіміне байланысты, металл шатырлар көп жағдайда асфальт шиңгелінен ұзақ мерзімді есептегенде арзанға түседі. Металл шатырлардың құрамында жоғары пайызды қайта өңделген материал болуы мүмкін және олар 100% қайта өңделеді. Асфальт сияқты, металл шатырлар да қатты қызбайды, ал жазда ғимараттың астына жылуды шағылыстырады. Ірі масштабта қарағанда, оның қолданылуы асфальтпен салыстырғанда қалалардағы жылу аралдарының әсерін азайтады. 2008 жылы Oak Ridge Ұлттық зертханасы жүргізген зерттеуге сәйкес, металл шатырлар жақсы жылу оқшаулау қабілетімен бірге жазда энергия шығындарын 40%-ға дейін, ал қыста 15%-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді. Бұл нәтижелер фанера мен "салқын түсті" металл арасында төрт дюймдік бекіткіш жүйесін қолдану арқасында алынған, ол фанералық шатыр қаптамасы мен металл арасында ауа кеңістігін қамтамасыз етеді. "Салқын түсті" металдар – ақ түс сияқты, жарық түстер мен жарық шағылыстыратын түстер. Зерттеуде сондай-ақ, шатырдың үстіндегі ауа арналарын қайта жабыстыру және жылу оқшаулау одан да көп ақша үнемдеуге көмектеседі делінген. Металл шатырлар жеңіл, шатырдың арқалық құрылымдарына аз жүктеме түсіреді және ескі шатырдың үстіне орнатылуы мүмкін. Жеңіл шатыр үлкен және ескі құрылыстар үшін өте пайдалы, себебі ол ғимараттың жалпы құрылымдық тұрақтылығын сақтауға көмектеседі. Жеңіл салмағына қарамастан, металл шатырлар басқа шатыр материалдарымен салыстырғанда жоғары желге төзімділікке ие. Бұл металл шатыр жүйелерінде бір-бірімен байланысқан панельдердің қолданылуымен байланысты. Металл шатыр материалдары кез келген зиянкестер мен жәндіктердің шабуылына төзімді.
Материалдардың түрлері
Металл шатырлар кейде толқынды галвандалған болаттан жасалады: соғылған темір-болат парақ мырышпен қапталып, содан кейін толқынды парақтарға иленеді. Тағы бір тәсіл – мырыш, алюминий және кремниймен қапталған болат қоспасын пайдалану. Бұл өнімдер "Zincalume" немесе "Galvalume" сияқты әртүрлі сауда маркаларымен сатылады. Беті шикі мырыш түсімен болуы мүмкін, немесе ол зауытта жабылған түстердің астында негізгі металл ретінде қолданылуы мүмкін.
Тұрақты тігіс металл шатыр
Тұрақты тігіс металл шатырлар 30 футқа (9 метрге) дейін, кейде одан да ұзын табақтар түрінде келеді, ал ені... Тұрақты тігіс әдетте... Олар орнату және материалдық құны жағынан қымбатқа түседі, бірақ асфальт жалатыдан ұзақ қызмет етеді. 50 жылдан астам өмірлік цикл ескерілгенде, олар асфальт жалатыдан арзан. Бұл шатырдағы бекіткіштер ашық болғандықтан, олар толқынды металл шатырларға қарағанда аз күтімді қажет етеді.
Механикалық тігілген
Механикалық тігілген шатырлар шатыр тігісшісімен тігіліп біріктіріледі және бір немесе екі қос тігіс болуы мүмкін, яғни бір рет бүктеліп тігіледі немесе қосымша ауа райынан қорғану үшін екі рет бүктеледі. Бұл үш түрдің ең қымбаты, бірақ ауа райына ең төзімді.
Бектеуші лентамен бекітілген кесім
Тігіс табақтың бір жағы екінші тігіс табаққа, төбеге бекітілген бекіткіштерді жасыратындай етіп, бірге қысылып бекітіледі, ал табақтың екінші жағы бұрандалармен төбеге бекітіледі, келесі табақ та осы бұрандаларды жабады. Бекіткіш бұрандаларды температура өзгергенде табақтың кеңеюіне және жирылуына мүмкіндік беру үшін тым қатты бұрауға болмайды, әр бекіткіш ойығы жылулық кеңеюге бейімделу үшін бұрандадан сәл жылғалатын бос орынға ие. Бұл әдістің кемшілігі – бекіткіш бастарының дұрыс орнатылмаған жағдайда немесе ауа райының күрт өзгеруінен тозу салдарынан үзіліп қалу мүмкіндігі.
Клиппен бекітілген кесім
Металл клипстермен шатырға бекітілген жылдам құлыптағыш жүйе, бекітуші таспалы тігіс металл шатырларға қарағанда көбірек жылулық кеңеюге мүмкіндік береді. Бұл жүйенің бекіткіштері мен клипстері металл жалатының астында жасырылған, және бұл нұсқа бекітуші таспалы жылдам құлыптағыш тігіс шатырға қарағанда сәл қымбат.
Металл шатырлардағы жұқа қабатты күн сәулелері
Жұқа пленкалы күн батареяларының тиімділігі артуымен, оларды металл шатырларға орнату дәстүрлі монокристалл және поликристалды күн батареяларымен салыстырғанда тиімдірек болып келеді. Жұқа пленкалы панельдер икемді, тік тігіс металл шатырлардың бойымен төмен қарай орналасады және жабысқыш арқылы металл шатырға жабысады, сондықтан орнату үшін тесіктер қажет емес. Қосылыс сымдары шатырдың үстіңгі жағындағы қырының астынан өтеді. Тиімділігі 10–18% аралығында, бірақ орнатылған қуаттың 1 ваттына шамамен 2,00–3,00 доллар тұрады, ал монокристаллды батареялардың тиімділігі 17–22% және орнатылған қуаттың 1 ваттына 3,00–3,50 доллар тұрады. Жұқа пленкалы күн батареялары 10–20 жыл бойы қызмет етеді, бірақ дәстүрлі күн батареяларына қарағанда қайтарымдылығы жылдам. Металл шатырлар ауыстыру алдында 40–70 жылға дейін, ал асфальт шатырлар 12–20 жылға дейін қызмет етеді. + Әртүрлі күн шатыр түрлерінің құны Түрі Ваттқа құн Тиімділігі Орташа 6 кВт жүйе құны Поликристалды $2.80–$3.00 13–17% $17,400 Монокристаллды $3.00–$3.50 17–22% $19,000 Жұқа пленкалы панельдер $2.00–$3.00 10–18% $17,000
Болаттан жасалған үй төбелері
Толқынды металл төбелер – иілген және толқын тәрізді пішінде келген, алдын ала дайындалған қабаттар, олардың беріктігін арттыру үшін жасалған. Толқынды металл төбелердің орнату бағасы асфальтты шифер төбелермен шамалас. Бұл төбелерге бекіткіштер металл арқылы бұралып бекітіледі, сондықтан бұрандалардың қауіпсіздігін үнемі тексеру және күтім жасау қажет. Дұрыс күтім жасалған жағдайда толқынды металл төбелер 30–45 жылға дейін сақталады.
Таспен қапталған металл төбелер
Металл плиткалар да қолданылуы мүмкін. Олар әдетте боялған немесе тас жабынталған болаттан жасалады. Тас жабынталған болат шатыр панельдері цинк/алюминиймен қапталған болаттан және акрилдік гельмен жабынталған. Тастар көбінесе түсті керамикалық жабынмен жабдықталған табиғи материалдар болып табылады. Тот баспайтын болат та бір мүмкіндік. Ол әдетте шатыр үшін тік тігіс профильдеріне иіліп жасалады, бірақ жеке жапқыштар да қолжетімді. Шатырға қолданылатын басқа металдар – қорғасын, қалайы, алюминий және мыс.
Мыс шатырлар
Мыс шатырларға қолданылады, себебі ол коррозияға төзімді, берік, ұзақ қызмет етеді, аз күтімді қажет етеді, радиожиіліктерді қорғайды, молниядан сақтайды және экологиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Мыс шатырлар көбінесе ерекше архитектуралық ерекшеліктерімен көзге түсетін маңызды ғимараттардың – шіркеулердің, мемлекеттік ғимараттардың және университеттердің бірі болып табылады. Бүгінде мыс тек шатырларды жабу үшін ғана емес, сонымен қатар су өткізбейтін элементтер, қоршаулар, жаңбыр жинағыштар мен түтіктер, күмбездер, мұнаралар, қанаттар және басқа да әртүрлі архитектуралық дизайн элементтерінде де қолданылады. Калифорния штатының Помона қаласындағы Лайл жаңарту зерттеулер орталығында мыс жамылғы үшін жаңарту принциптерімен сай келіп таңдалды: егер ғимаратты бөлшектеу қажет болса, мыстың жоғары қайта өңдеу құндылығы мен алуан түрлі қолданылу мүмкіндіктеріне байланысты оны қайта пайдалануға болады. Oak Ridge Ұлттық зертханасында (АҚШ) орнатылған желдеткішті мыс шатыр жинағы, таспен қапталған болаттан жасалған (SR246E90) немесе асфальттан жасалған (SR093E89) шатырлармен салыстырғанда жылудың жұтылуын айтарлықтай төмендетіп, энергия шығындарын азайтты.
Қаптама
Металл панельдерде қолданылатын бірнеше түрлі жабын тотығуды болдырмауға, су өткізбеуге немесе жылуды кері шағылыстыруға арналған. Олар эпоксид және керамика сияқты әртүрлі материалдардан жасалады. Металл шатыр материалдарына жылуды шағылыстыру қасиеттерін қосу үшін керамикалық жабындар қолданылуы мүмкін. Көптеген керамикалық жабындар әдеттегі бояудан тұрады, оған қосымша ретінде керамикалық бөлшектер араластырылады. Жабындар кейде мысқа да жағылады. Мұндай жабындар мыстың табиғи түсін, жылулығын және металл теріс түсін сақтайды. Майлар мыс шатырлар мен қорғау элементтерінен ылғалды шығарып, олардың сыртқы түрін жақсартады, жарқыраған жылтырлық пен терең түс береді. Ең танымал майлар – лимон майы (USP сияқты), лимон шөп майы (Шығыс Үнді майы сияқты), парафин майы, зығыр майы және кастор майы. Мыс шатырлар мен қорғау элементтерін үш жылда бір рет қайта жағу патинаның пайда болуын тиімді түрде тежеуге мүмкіндік береді. Құрғақ климатта майлау аралығы бес жылға дейін ұзартылуы мүмкін. Мысқа түссіз жабындар негізінен қолданылады, егер субстраттың тұтастығы мен беріктігі қажет болса, бірақ табиғи мыс түстерінен өзгеше нақты бір түс қажет болса. Қорғасынмен жабылған шатырлар қазіргі кезде металл шатырлар деп есептелмейді, бірақ қорғасын металлургиялық байланысқа түсетіндіктен (қоспада қараңыз), мысқа жағылған жұқа қорғасын жабындары өте ұзақ қызмет етеді. Қорғасынмен жабылған мыс, қорғасынның көрінуі қажет болған жағдайларда немесе таза мыс қоспасынан ағатын судың әсерінен ақшыл құрылыс материалдары, мысалы, мрамор, әктас, штукатур, цемент немесе бетон боянуын болдырмау үшін қолданылуы мүмкін. Цинк-қалай жабындары қорғасын жабындарына балама болып табылады, себебі олардың сыртқы түрі мен жұмыс істеуге қолайлылығы шамамен бірдей.