Сендвіч-панелі
| Ця стаття не містить посилань на джерела. (квітень 2019) |
Сендвіч-пане́ль (англ. sandwich — багатошаровий бутерброд) — будівельний матеріал, що має тришарову структуру: два листи жорсткого матеріалу (метал, ПВХ, ДВП, магнезитова плита) і шар утеплювача між ними. Усі деталі сендвіч-панелей склеюються між собою за допомогою гарячого або холодного пресування. Залежно від призначення виділяються покрівельні та стінні панелі. У житловому будівництві сендвіч-панелі застосовуються для зведення швидкоспоруджуваних каркасних будинків. У цьому випадку використовується структурно-ізольована панель (СІП, від англійського SIP, Structural Insulated Panel), яка складається з двох орієнтовано-стружкових плит (ОСП або OSB), між якими під тиском приклеюється шар твердого утеплювача (пінополістиролу), або під тиском закачується пінополіуретан (ППУ). У комерційному будівництві сендвіч-панелі застосовуються для зведення швидкоспоруджуваних будівель на основі металевого каркаса (промислові цехи, автомийки, торгові центри, сільськогосподарські будівлі, спортивні споруди тощо). Як зовнішнє покриття таких будівель використовуються сендвіч-панелі з металевим покриттям.
Історія ред.
Поява сендвіч-панелей у США ред.
У 1930 році американський архітектор Френк Ллойд Райт уперше використав сендвіч-панелі зі стільниковим наповнювачем у проекті одноповерхового котеджу Unsonian, який проектувався як приклад економічного житла. Сендвіч-панелі, розроблені Райтом, мали ряд недоліків, але першочерговим завданням винаходу було поєднання в панелях естетичності й легкості в експлуатації. У 1950-му американський архітектор Олден Б. Доу (Alden B. Dow), учень Райта і брат генерального директора компанії Dow Chemical, створює ергономічні тришарові сендвіч-панелі з поліестером і покриттям з фанери. Матеріал використовується для спорудження будинку The Sandwich Panel House #1, також відомого як Paul N. Sutton Residence за адресою 4619 Concord Court в місті Мідланд, штат Мічиган. У травні 1959 року американська компанія Koppers Inc.[en] уперше почала масове виробництво сендвіч-панелей для спорудження житлових будинків. Для цього компанія переобладнала цех колишньої Hundson Motor Car Plant у Детройті. Сендвіч-панелі під торговою маркою Dylite випускалися на основі полістиролу, як обшивка також використовувалася фанера. У 1960-ті американська компанія Alside Home Program змогла значно скоротити час виробництва сендвіч-панелей з декількох годин до 20 хвилин. Проте попит на сендвіч-панелі був незначний, так що компанія незабаром збанкрутіла.
Історія ПІЦ- і ППУ-панелей ред.
За даними асоціації EPIC (Engineered Panels in Construction), технологія сендвіч-панелей з наповнювачем з пінополіізоціанурату (ПІЦ) і пінополіуретану (ППУ) з'явилася в 70-ті роки ХХ століття. До середини 80-х такі панелі монтувалися безпосередньо на місці будівництва, проте на початку 90-х з'явилися перші сендвіч-панелі з наповнювачем з пінополіуретану як кінцевий продукт. До кінця 90-х такі панелі займали вже 40 % ринку сендвіч-панелей.
Перспективи розвитку ред.
Одним з перспективних напрямів розвитку сендвіч-панелей є створення панелей, що генерують електроенергію. Зокрема у Швейцарії ще в 2009 році була розроблена технологія виробництва сендвіч-панелей з фотоелементом виробництва Flexcell. Фотоелемент захищає шар склопластику. Внутрішня частина сендвіч-панелі заповнена спіненим полімером. Такі сендвіч-панелі були використані для будівництва одного з корпусів Федеральної політехнічної школи в Лозанні (Швейцарія).
Профілі сендвіч-панелей ред.
Профілі бувають двох типів: стінні й покрівельні. Стінні сендвіч-панелі за типом зовнішнього профілю поділяються на гладкі, прості профільовані й декоративні профільовані (сайдингові). Покрівельні сендвіч-панелі можуть бути профільованими з обох боків або тільки із зовнішнього боку.
Утеплювач ред.
Як утеплювач використовуються:
- мінеральна вата (базальтове волокно);
- пінополіуретан ППУ (поліізоціанурат ПІЦ);
- пінополістирол;
- поліізоціанурат;
- скловолокно.
Також існують панелі на основі утеплювача з пінополіізоціанурату. Але на сьогодні цей продукт маловідомий.
Мінеральна вата ред.
Один з найбільш затребуваних нині утеплювачів для сендвіч-панелей. Базальтове волокно виробляється з силікатних розплавів гірських порід, шлаків або їх поєднань. Як правило, панелі з мінеральною ватою актуальні під час зведення нескладних за конструкцією будівель, ремонт яких за необхідністю буде проведений дуже швидко. Мінеральна вата цінна тим, що не підтримує відкритого горіння; вона забезпечує відмінні показники тепло- й звукоізоляції, стійко переносить температурні коливання, дію агресивних речовин.
Пінополіуретан (ППУ) ред.
Має комірчасту структуру. Його вирізняє унікальне поєднання легкості й міцності. Довговічність експлуатації ППУ не залежить від рівня вологості навколишнього середовища. Панелі з пінополіуретаном забезпечують високий рівень гідро- й теплоізоляції. ППУ не схильний до дії плісняви, грибків, комах і гризунів, а також інших несприятливих біологічних чинників. ППУ належить до категорії матеріалів, які важко горять, особливо його різновид поліізоціанурат (ПІЦ). Під час дії відкритого полум'я на поверхні ПІЦ утворюється вуглецева кірка-матриця, що перешкоджає подальшому поширенню полум'я і сприяє самозатуханню матеріалу.
Пінополістирол ред.
Легкий матеріал, що має комірчасту структуру. Це утеплювач, який широко використовується у будівництві цехів, складських приміщень, торгових павільйонів, холодильних камер, дачних і житлових будинків за «канадською технологією» тощо. Сендвіч-панелі з пінополістиролом монтуються/демонтуються за короткі терміни.
Поліізоціанурат ред.
Поліізоціанурат або PIR — теплоізоляційний матеріал сендві панелей, який складається на 99% із закритих пор, має низькій коефіцієнт теплопровідності (λ=0,021 Вт/м*С). Основна його відмінність з пінополіуретан (ППУ) в тому, що поліізоціанурат можна експлуатувати при температурі до 140 градусів вище нуля. Можна сказати, що PIR є різновидом ППУ в тому, що володіє підвищеною стійкістю до вогню. При загорянні зовнішній шар матеріалу обвуглюється. Новоутворена вуглецева матриця, що має пористу структуру, захищає внутрішні шари від подальшого горіння.
Скловолокно ред.
Специфічний матеріал, який виробляють з дуже тонких скляних ниток. Панелі зі скловолокном передусім мають попит завдяки своїм звукопоглинальним властивостям. За загальними характеристиками скловолокно схоже на базальтові волокна. Воно негорюче, екологічне, зручне в перевезенні й монтажі. Відзначається хороша стійкість до дії хімічних речовин. Сендвіч-панелі зі скловолокна не можна використовувати за температури більш ніж 40 °C.
Покриття ред.
Зовнішні шари сендвіч-панелей виготовляються, як правило, з оцинкованої сталі, проте можуть виготовлятися і з інших матеріалів, зокрема композитів на основі деревинної стружки. Для покриття зі сталі важливий склад додаткового покриття, якість якого багато в чому визначає характеристики сендвіч-панелей (термін служби, вицвітання і т. д.). Основні матеріали, що використовуються як покриття для сандвіч-панелей:
- оцинкована сталь;
- алюцинк;
- кортен (Cor-ten, кортенова сталь);
- гіпсокартон;
- пластизол;
- полідифторіонад;
- поліестер;
- пурал.
Оцинкована сталь надійно захищає поверхню від корозії. Довговічність конструкції прямо пропорційна товщині шару цинку. Для покриття характерна легкість у використанні.
Алюцинк — це сплав алюмінію і цинку, запатентований американською компанією Bethlehem Steel (зараз Mittal Steel). Точний склад речовини — 55 % алюмінію, 43,4 % цинку, 1,6 % кремнію. Покриття відбиває ультрафіолетове випромінювання. Панелі з таким верхнім шаром можуть експлуатуватися за температури до +315 °C.
Кортенова_сталь — атмосферостійка, що має властивість самостійно з часом змінювати свій колір. Спочатку листи Кортен мають глянсову сталеву поверхню, а з часом під впливом циклічного намокання та висихання сталь покривається оксидною плівкою, змінюючи своє забарвлення спочатку на світло-помаранчевий, потім — на коричневий, а пізніше колір наближається до насичено-бурого. З 2021 року сендвіч-панелі з облицюванням Кортен доступні в Україні[1].
Гіпсокартон — матеріал із двох листів будівельного картону з гіпсовим осердям. Це легке й абсолютно безпечне покриття для панелей; актуальне для використання в оздобленні житлових приміщень.
Пластизоль — це модифікований за допомогою пластифікаторів полівінілхлорид. Завдяки підвищеній щільності покриття зберігає свої експлуатаційні властивості навіть у несприятливих умовах навколишнього середовища. Пластизоль добре переносить механічний вплив. Підходить як для внутрішнього, так і для зовнішнього оздоблення.
Пластикові листи з жорсткого ПВХ, полістиролу або поліпропілену застосовуються для виробництва сендвіч-укосів під час обробки вікнин.
Полідифторіонад (PVF2) — склад, що формується з 80 % пластизолу й 20 % акрилу. Шар полідіфторионаду надійно захищає матеріал від шкідливої дії перепадів температур, ультрафіолету, корозії.
Поліестер виробляється з поліефірів, має волокнисту структуру. Добре переносить навіть регулярну дію високих температур. Покриття на основі поліестеру не вигоряє, адекватно сприймає механічний вплив.
Пурал — речовина, яку отримують з модифікованого поліамідом поліуретану. Захищає поверхню від корозії, вигорання, руйнування під дією перепаду температур. Використовується як всередині, так і зовні будівлі.
Орієнтовано-стружкова плита (ОСП) створюється шляхом склеювання дерев'яної стружки під високим тиском.
Вологостійкий оргаліт — композитний матеріал з деревних волокон і стружок на основі клею. Міра вологостійкості матеріалу залежить від вживаного клею як всередині, так і зовні будівлі.
Колір сендвіч-панелей ред.
Для сендвіч-панелі з покриттям зі сталі гама відтінків визначається за міжнародними колірними каталогами RR (RaColor — 22 основні кольори) і RAL (RAL 841 GL — 202 кольори, RAL 840 HR — 17 кольорів). Під час вибору кольору враховується його здатність до світлопоглинання/світловідбивання, оскільки в сукупності з характеристиками довкілля ця умова багато в чому зумовлюватиме загальний термін служби будівлі.
Чим темніше колір, тим сильніше нагрівається зовнішня обшивка, тому темні кольори не рекомендується застосовувати на покрівлі, де панель буде сильніше нагріватися під впливом сонця і з часом може стати хвилястою, а обшивка відшаровуватися від наповнювача.
Колірні групи за впливом теплових навантажень на конструкції з сендвіч-панелей[2].
| I колірна група – дуже світлі кольори | RAL: 1015, 1016, 1018, 6019, 7035, 9001, 9002, 9010 |
| II колірна група – світлі кольори | RAL: 1002, 1003, 1004, 1014, 1017, 1019, 1021, 1023, 1035, 2000, 2003, 2004, 2008, 2009, 5012, 5018, 5024, 6018, 6021, 6033, 7000, 7037, 7040, 9006, 9022,
RR: 20, 21, 24, 30, 40 |
| III колірна група – темні кольори | RAL: 3000, 3002, 3003, 3005, 3011, 3013, 5002, 5005, 5009, 5010, 5011, 5022, 6000, 6003, 6005, 6011, 6020, 6029, 7015, 7016, 7022, 7024, 8016, 8017, 8023, 9005, 9007,
RR: 22, 23, 29, 34, 35, 36, 41, 288 |
Теплотехнічні властивості ред.
Найважливішим параметром енергоефективності сендвіч-панелей є термоопір (R0), що враховує теплові втрати в замковій частині конструкції. Мінімальний приведений опір теплопередачі (при 25 °С) для якісних сендвіч-панелей провідних європейських виробників представлено в таблиці[2]:
| Товщина панелі, мм | Термоопір R0, м2*К/Вт | |
| Мінеральна вата | Пінополіізоцианурат | |
| 40 | - | 1,9 |
| 60 | - | 2,8 |
| 80 | 2,1 | 3,7 |
| 100 | 2,6 | 4,5 |
| 110 | 2,8 | 5,0 |
| 120 | 3,1 | 5,5 |
| 140 | 3,5 | 6,3 |
| 150 | 3,8 | 6,7 |
| 160 | 4,1 | 7,1 |
| 170 | 4,3 | 7,7 |
| 180 | 4,5 | 8,3 |
| 200 | 5,0 | 9,0 |
| 210 | 5,3 | - |
| 230 | 6,0 | - |
Конструкція будівлі з сендвіч-панелей може вважатися енергоефективною, якщо її повітропроникність становить менше 1,5 3/м2год. При цьому кращі зразки панелей можуть досягати повітропроникності в межах 0,6-0,9 м3/м2год.
Переваги матеріалу ред.
- Короткі строки зведення або ремонту будівель;
- будівництво може проводитися у будь-яку пору року, практично незалежно від температури;
- високі показники теплоізоляції;
- екологічність, гігієнічність, безпека для людини;
- низьке навантаження на фундамент будівлі;
- легкість транспортування;
- не потрібна додаткова обробка;
- висока звукоізоляція;
- можливість використання у сфері харчової промисловості й медичних установах;
- відсутність реакції на дію хімічно агресивних речовин або біологічних чинників (пліснява, грибок);
- низька ціна порівняно з аналогами (цегла, бетон, дерево).
Недоліки матеріалу ред.
- Не витримують істотного додаткового навантаження;
- висока імовірність косметичного ушкодження (подряпини);
- протяг холодного повітря через щілини в місцях з'єднання (неактуально для споруд, побудованих за «канадською технологією»);
- промерзання або «містки холоду» панелей в місцях з'єднання через відсутність утеплювача (неактуально для споруд, побудованих за «канадською технологією»);
- ушкодження каркаса й кріплення в місці стику панелей під дією «точки роси» й рясного конденсату;
- емісія токсичного формальдегіду з поверхні ОСП-плит, якими зазвичай облицьовувалися СІП-панелі.
Сендвіч-панелі поелементного складання ред.
Окрім класичних існує й інший різновид сендвіч-панелей — це панелі поелементного складання. Основною відмінністю від класичних панелей є те, що вони збираються і монтуються безпосередньо на будівельному об'єкті з трьох видів комплектуючих: самонесучого касетного профілю (основи панелі поелементного складання), утеплювача і, як правило, профлиста як зовнішнього шару. Такі панелі є економнішими, але і більш трудомісткими у процесі монтажу швидкоспоруджуваних будівель.
Примітки ред.
- ↑ Сендвіч-панелі Ruukki Patina – яскраве рішення для енергоефективних будівель. 02 червня 2021.
- ↑ а б Все, що потрібно знати про сендвіч-панелі: як вибрати і що купити. 10 березня 2017.