Сэндвич-панель

Сэндвич-пане́ль(англ.sandwich— многослойныйбутерброд) —строительный материал, имеющий трёхслойную структуру, состоящую из двух листов жёсткого материала (металл,ПВХ,ДВП, магнезитовая плита) и слояутеплителямежду ними. Все детали сэндвич-панелей склеиваются между собой с помощью горячего или холодногопрессования. В зависимости от назначения выделяются кровельные и стеновые панели.
В жилищном строительстве сэндвич-панели применяются для строительства быстросборныхкаркасных домов. В строительстве используетсянесущая утепленная панель(СИП, от английского SIP, Structural Insulated Panel), которая состоит из двухориентированно-стружечных плит(ОСП или OSB), между которыми под давлением приклеивается слой твердого утеплителя (пенополистирола), либо под давлением закачиваетсяпенополиуретан(PUR).
В коммерческом строительстве сэндвич-панели применяются для строительствабыстровозводимых зданийна основеметаллического каркаса(промышленные цеха, автомойки, торговые центры, сельскохозяйственные здания, спортивные сооруженияи т. д.). В качествеограждающих конструкцийтаких зданий используются сэндвич-панели с покрытием из металла, которые имеют полимерную основу и служат финишной отделкой, как снаружи быстровозводимых зданий так и внутри.
В1930 годуамериканский архитекторФрэнк Ллойд Райтвпервые использовал сэндвич-панели с сотовым наполнителем в проекте одноэтажного коттеджа «Unsonian», который проектировался как пример экономичного жилья. Сэндвич-панели, разработанные Райтом, имели ряд недостатков, но первоочередной задачей изобретения было сочетание в панелях эстетичности и лёгкости в эксплуатации.
1950-м году американский архитекторОлден Б. Доу(Alden B. Dow), ученик Райта и брат генерального директора компании «Dow Chemical», создаётэргономичныетрёхслойные сэндвич-панели с полиэстером и покрытием из фанеры. Материал используется для строительства дома The Sandwich Panel House #1, также известном как Paul N. Sutton Residence по адресу 4619 Concord Court в городе Мидланд, штатМичиган.
В мае 1959 года американская компанияKoppers Inc.впервые начала массовое производство сэндвич-панелей для строительства жилых домов. Для этого компания переоборудовала цех бывшей Hundson Motor Car Plant в Детройте. Сэндвич-панели под торговой маркой Dylite выпускались на основе полистирола, в качестве обшивки также использовалась фанера.
В 1960 годы американская компания Alside Home Program сумела значительно сократить время производства сэндвич-панелей с нескольких часов до 20 минут. Однако, спрос на сэндвич-панели был незначительный, так что компания вскоре обанкротилась.
По данным ассоциации EPIC (Engineered Panels in Construction), технология сэндвич-панелей с наполнителем изпенополиизоцианурата(PIR) ипенополиуретана(PUR) появилась в 70-е годы. До середины 80-х такие панели монтировались непосредственно на месте строительства, однако в начале 90-х появились первые сэндвич-панели с наполнителем из пенополиуретана как конечный продукт. К концу 90-х такие панели занимали уже 40 % рынка сэндвич-панелей
ВСССРсобственное производство появилось только в 1974 году. Первым производителем трехслойных сэндвич-панелей с наполнителем из пенополиуретана (ППУ) и минеральной ваты сталЧелябинский завод профилированного стального настила, расположенный в городе Челябинске.
Решение о создании завода было принято Центральным Комитетом КПСС и Советом Министров СССР с целью помощи Челябинскому тракторному заводу имени В. И. Ленина по переходу на производство гусеничных тракторов типаТ-130. Позже в Москве было подписано соответствующее постановление секретарем Центрального Комитета КПСС Брежневым Л. и Председателем Совета Министров Союза ССР Косыгиным А. № 383 от 28 мая 1970 года. На основе перечня объектовМинтяжстроя СССРправительство планировало построить на базе Челябинского завода профилированного стального настила несколько цехов:
4 февраля 1974 года Государственной комиссией подписан акт приемки и пуск Челябинского завода профилированного стального настила. На заводе стали испытывать первые пробные партии сэндвич-панелей. 23 февраля 1975 года началось серийное производство сэндвич-панелей, приуроченное кДню Советской Армии. Со временем завод стал обеспечивать потребности 60 % строек СССР.
Одним из перспективных направлений развития сэндвич-панелей является создание панелей, генерирующих электроэнергию. В частности, в Швейцарии ещё в 2009 году была разработана технология производства сэндвич-панелей с фотоэлементом производства Flexcell. Фотоэлемент защищён слоем стеклопластика. Внутренняя часть сэндвич-панели заполнена вспененным полимером. Такие сэндвич-панели были использованы для строительства одного из корпусовФедеральной политехнической школы в Лозанне(Швейцария).
Профили бывают двух типов: стеновые и кровельные.
Стеновыесэндвич-панели по типу внешнего профиля разделяются на гладкие, простые профилированные и декоративные профилированные (сайдинговые и бревенчатые).Кровельныесэндвич-панели могут быть профилированными с обеих сторон или только с наружной стороны.
В качестве утеплителя используется:
Один из наиболее востребованных в настоящее время утеплителей для сэндвич-панелей. Базальтовое волокно производится из силикатных расплавовгорных пород,шлаковили их сочетаний. Как правило, панели с минватой актуальны при возведении несложных по конструкции построек, ремонт которых при возникновении необходимости будет проведен очень быстро. Минеральная вата ценна тем, что не поддерживает открытогогорения; она обеспечивает отличные показатели тепло- и звукоизоляции, стойко переносит температурные колебания, воздействие агрессивных веществ.
Имеет ячеистую структуру. Его отличает уникальное сочетание лёгкости ипрочности.Долговечностьэксплуатации ППУ не зависит от уровнявлажностиокружающей среды. Панели с пенополиуретаном обеспечивают высокий уровень гидро- и теплоизоляции. ППУ не подвержен воздействиюплесени, грибков, насекомых и грызунов, а также других неблагоприятных биологических факторов. ППУ относится к категории трудносгораемых материалов, особенно его разновидностьполиизоцианурат(ПИР). При воздействии открытого пламени на поверхности ПИР образуется углеродная корка-матрица, препятствующая дальнейшему распространению пламени и способствующая самозатуханию материала.
Малый по весу материал, имеющий ячеистую структуру. Это утеплитель, который широко используется при строительстве цехов, складских помещений, торговых павильонов, холодильных камер, дачных и жилых домов по «канадской технологии» и так далее. Сэндвич-панели с пенополистиролом монтируются/демонтируются в короткие сроки.
Является специфичным материалом, производимым из тончайших стеклянных нитей. Панели со стекловолокном, прежде всего, востребованы благодаря своим звукопоглощающим свойствам. По общим характеристикам стекловолокно схоже с базальтовыми волокнами. Оно негорючее, экологичное, удобное при перевозке и монтаже. Отмечается хорошая устойчивость к воздействию химических веществ. Сэндвич-панели из стекловолокна нельзя использовать при температуре более 400 °C.
Сотовые панели обладают хорошей устойчивостью к воде, к большинству кислот, щелочей и солей. Также отличаются низкой теплопроводностью, высокой прочностью при сжатии и лёгким весом. Защита сотовых панелей от воздействия огня и ультрафиолета обеспечивается за счет правильного выбора облицовочных материалов (например, алюминий, МДФ, ДСП, акрил, стеклопластик и пр.).
Наружные слои сэндвич-панелей изготавливаются, как правило, из оцинкованной стали, однако могут изготавливаться и из других материалов, в частности композитов на основе древесной стружки. Для покрытия из стали важен состав дополнительного покрытия, качество которого во многом определяет характеристики сэндвич-панелей (срок службы, выцветание и т. д.).
Основные материалы, используемые в качестве покрытия для панелей типа сэндвич: оцинкованная сталь, алюцинк, гипсокартон, пластизол, полидифторионад, полиэстер, пурал.
Для сэндвич-панели с покрытием из стали гамма оттенков определяется по международным цветовым каталогам RR (RaColor — 22 основныхцвета) иRAL(RAL 841 GL — 202 цвета, RAL 840 HR — 17 цветов). При выборе цвета учитывается его способность к светопоглощению/светоотражению, так как в совокупности с характеристиками окружающей среды это условие будет во многом предопределять общий срок службы постройки.
Важнейшим параметром энергоэффективености сэндвич-панелей является термосопротивление (R0), которое учитывает тепловые потери в замковой части конструкции. Минимальное приведенное сопротивление теплопередачи (при 25 °С) для качественных сэндвич-панелей приведено в таблице:
Конструкция здания из сэндвич-панелей может считаться энергоэффективной, если её воздухопроницаемость составляет менее 1,5 м/мчас. При этом лучшие образцы панелей могут достигать воздухопроницаемости в пределах 0,6-0,9 м/мчас.
Помимо классических (клееных) существует и другая разновидность сэндвич-панелей — это панели поэлементной сборки. Основным отличием от классических панелей является то, что они собираются и монтируются непосредственно на строительном объекте из трех видов комплектующих: самонесущего кассетного профиля (основы панели поэлементной сборки), утеплителя и, как правило,профнастилав качестве внешнего слоя. Такие панели являются более экономичными, но и более трудоемкими при монтаже быстровозводимых зданий.