پانل عایق سازه‌ای

تاریخچه

اگرچه پنل‌های هسته فومی در سال ۱۹۷۰ مورد توجه بسیاری قرار گرفت، اما ایدهٔ آن برای سازه‌ها از سال ۱۹۳۰ شروع شده‌است. تحقیق و آزمایش این فناوری در درجه اول توسط (Forest Products Laboratory) در مدیسون، ویسکانسین به عنوان بخشی از یک تلاش برای خدمات جنگلداری ایالات متحده برای حفظ منابع جنگل‌ها انجام شد. در سال ۱۹۳۷ یک خانه کوچک عایق ساخته شد که بسیار مورد توجه خانم «النور روزولت» قرار گرفت. به عنوان امتحان ساختار پنل‌ها نسبت به تحمل آب و هوای ویسکانسین دانشگاه ویسکانسین ساخته شد، تا اینکه در سال ۱۹۹۸ برای ایجاد راه برای دانشکده داروسازی جدید تخریب شد. با موفقیت پنل‌های کششی غشایی توانست جایگزین آن پنل‌های سنگین تر و جمع‌آوری آن‌ها شود.
تا اینکه در سال ۱۹۴۷، توسعه ساختاری پنل عایق زمانی آغاز شد که هسته مقوا راه راه با مواد مختلف پوست از تخته سه لا، تخته فوق‌العاده و مقوا فشرده مورد آزمایش قرار گرفتند. ساختمان در سال ۱۹۷۸ برچیده شد و بسیاری از پنل‌ها قدرت اصلی خود را حفظ کرده بودند به غیر از مقواها که در معرض فضای باز قرار گرفته بودند. پنل‌های متشکل از عایق پلی استایرن و پوشش کاغذ با غشای تخته سه لا در یک ساختمان در سال ۱۹۶۷ مورد استفاده قرار گرفت و پنل‌های خوبی تا به امروز بوده‌اند.
سیستم این عایقها توسط شرکت ساخت و ساز چوب سنت پائولای کالیفرنیا در خانه و آپارتمان‌های آنجا از سال ۱۹۶۵ تا سال ۱۹۸۴ مورد استفاده قرار گرفت. این کار پایه‌ای برای شرکت‌های جان توماس وودز، پل فلدر وودز، جان دیوید وودز، و فردریک توماس وودز بود که آن‌ها با استفاده از یک مفهوم مشابه برای ثبت اختراع Footing Form برای خانه‌های مدولار اقدام کردند. خانه‌های متعددی در سانتا پائولا، فیلمور، پالم اسپرینگز، و مناطق اطراف آن از پنل‌های عایق را به عنوان روش اصلی ساخت و ساز استفاده کردند. تأیید طراحی توسط ICBO و سپس SBCCI و در حال حاضر ICC انجام می‌شود.

مصالح

پانل‌های عایق سازه‌ای معمولاً از پانل‌های ساندویچی که در اطراف یک هسته فوم ساخته شده از پلی استایرن (EPS)، پلی استایرن اکسترود (XPS) یا فوم پلی یورتان سخت احاطه شده ساخته شده‌اند، اما مواد دیگری نیز می‌توانند استفاده شوند مانند: تخته سه لا، تخته سه لا فشرده (که برای عملکرد در ترازهای پایین دیوار مورد استفاده قرار می‌گیرند) فولاد، آلومینیوم، صفحه سیمان مانند Hardiebacker، و حتی مواد عجیب و غریب مانند فولاد ضد زنگ، تقویت شده با الیاف پلاستیکی، و اکسید منیزیم. برخی از عایق‌ها از فیبر سیمان یا تخته سه لا ورق برای صفحات کناری، و فیبر کشاورزی مانند کاه گندم، برای هسته عایق استفاده می‌کنند.
جزء سوم در این عایق‌ها نوار باریک یا اتصال دهنده بین پنل‌ها است. یک قطعه نواری معمولاً استفاده می‌شود اما پل حرارتی ایجاد می‌کند و ارزش عایقکاری را کاهش می‌دهد. برای حفظ و بالابردن بازدهی عایق‌ها از طریق نوار باریک، تولیدکنندگان از لبه‌های عایق شده، نوار ترکیبی، قفل‌های مکانیکی، همپوشانی صفحه‌های رشته‌ای یا دیگر روش‌های خلاقانه استفاده می‌کنند. بر حسب روش انتخاب شده، مزایای دیگر مانند اتصال کامل سطوح یا افزایش قدرت ساختاری ممکن است بدست آید.

مزایا و معایب

استفاده از عایق‌ها مزایای بسیاری و برخی از معایب که در مقایسه با یک ساختمان معمولی ساخته می‌شود به ارمغان می‌آورد.
هزینه عایق‌ها بالاتر از مواد معمول برای یک ساختمان مشابه در ایالات متحده هستند؛ با این حال، این ممکن است برای مکان دیگر درست نباشد. یک خانه که به خوبی با این پانل‌ها ساخته شده یک پوشش متراکم تر و دیوارهای عایق تری خواهد داشت که منجر به مصرف کمتر و افزایش هزینه‌های ساخت می‌گردد. همچنین، با توجه به استانداردسازی و همه آنچه که در وجود پانلهاست، زمان ساخت و ساز و همچنین نیاز به نیروی انسانی می‌تواند کمتر شود. پنل‌ها می‌تواند به عنوان کف، دیوار و سقف استفاده شود، استفاده از پنل‌های کف به عنوان عایق زمانی که بالاتر از یک فضای خالی استفاده می‌شود بسیار بهینه می‌باشد. به عنوان یک نتیجه، هزینه چرخه کل عمر یک ساختمان که از این پنل‌های عایق ساخته شده‌است، به‌طور کلی، پایین‌تر از شکل متعارف آن به اندازه ۴۰٪ می‌باشد. در هر صورت هزینه ساخت و ساز کل (مواد و نیروی کار) پایین‌تر از سازه‌های معمولی به نظر می‌رسد که بسته به شرایط متفاوت است، از جمله شرایط کار محلی و نوع کاربری که برای ساختمان در نظر گرفته شده‌است یا برای یک یا فناوری دیگری بهینه شده باشد.
یک سیستم غشایی OSB اساساً در بعضی موارد ساختار خود را در خصوص قدرت تحمل بار بهینه کرده‌است. پانل‌های عایق سازه‌ای تطبیق پذیری خود را برای ترکیب با چارچوب خانه و طراحی‌های سفارشی حفظ کرده‌اند. همچنین از آنجایی که عایق‌ها به عنوان فریم، عایق، پوشش بیرونی کار و... می‌تواند از کارخانه برای این کار خاص پیش بریده شده باشند، نمای بیرونی ساختمان را می‌توان کاملاً به سرعت ساخت.
بعد از اینکه در شرایط آزمایشگاهی آزمایش شد، این پنل‌های عایق، شامل یک دیوار، فنداسیون، طبقه، یا سیستم سقف، در یک حالت ثابت (بدون نفوذ هوا) در محیط نصب می‌شود، سیستم‌های ترکیب عایق فایبر گلاس در محیط‌های حالت پایدار نصب نمی‌شود چرا که آن‌ها نیازبه تهویه هوا به منظور حذف رطوبت دارند.
با یک استثناء از فلزات سازه‌ای مثل فولاد همه مصالح سازه‌ای در طول زمان خزش پیدا می‌کنند. در موردی از این پنل‌ها پتانسیل خزش صفحات OSB با هسته فوم پلی استر مطالعه شد و توصیه‌های طراحی خزش موجود است. آثار درازمدت استفاده غیر متداول صفحات و مواد هسته احتیاج به آزمایش مخصوص مواد برای سنجیدن کمیتهای طراحی خزش دارد.
متأسفانه، جرم کم و سختی بالای پنل‌های عایق ساختاری نامناسب در عملکرد کنترل سر و صدا ایجاد کرده‌است. پارتیشن ساخته شده از عایق‌های ساده معمولاً به کاهش وزن صدا (RW) کمتر از ۳۰ دسی بل، با یک شیب چشمگیردر عملکرد در اواسط فرکانس، یک حریم سخنرانی بسیار ضعیف بین فضاها ایجاد می‌کند. دیوارهای خارجی به‌طور قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌یابد هنگامی که روکش فلزی در برابر حفره‌های هوا اضافه شده‌است، اما به کلی در زمنیهٔ کنترل صدا سیستم معمولی چوبی عملکرد بهتری نسبت به عایق‌ها دارد.

ابعاد و ویژگی‌ها

در ایالات متحده، عایق‌ها معمولاً در اندازه‌های مختلف از ۴ فوت (۱٫۲۲ متر) به ۲۴ فوت (۷٫۳۲ متر) عرض دارد. در جای دیگر، ابعاد محصول معمولی ۳۰۰، ۶۰۰، یا ۱٬۲۰۰ میلی‌متر عرض و ۲٫۴، ۲٫۷، و ۳ متر طول، با سقف عایق تا ۶ متر طول دارد. اندازه‌های کوچکتربرای سهولت حمل و نقل و حمل و نقل است، اما استفاده از پنل بزرگتر این امکان را خواهد داد که برای ساختمان عایق بهتری ایجاد کنید. در ۱۵–۲۰ کیلوگرم / متر مربع، پنل‌های دیگر دشوار می‌شود که دسترسی بدون استفاده از یک جرثقیل به موقعیت آن‌ها را مشکل می‌سازد، و این یک نظر است که باید به حساب را به دلیل هزینه و محدودیت‌های سایت گرفته شده‌است. همچنین توجه داشته باشید که وقتی برای شرایط خاص مورد نیاز دهانه‌های طولانی‌تر اغلب می‌تواند درخواست شود، از جمله برای یک دوره سقف بلند. نمونه ایالات متحده این است. ارتفاع برای پانل‌های هشت یا نه فوت (۲٫۴۴–۲٫۷۵ متر) است. پانل در عرض ۴ تا ۱۲ اینچ ضخامت آمده و هزینه خشن $ $ 4- 6 / FT2 در ایالات متحده است در 4Q ۲۰۱۰، روش‌های جدید از تشکیل شعاع، منحنی سینوسی، قوس و SIPها لوله توسعه داده‌اند. با توجه به ماهیت سفارشی و مشکل فنی تشکیل و درمان شکل خاص، قیمت گذاری معمولاً سه یا چهار بار است که از پانل‌های استاندارد در هر فوت است.
ویژگی‌های آب بندی هوا از خانه‌های عایق در برنامه انرژی استار سازمان حفاظت محیط زیست برای ایجاد یک پروتکل بازرسی به جای آزمون درب دمنده معمولاً مورد نیاز برای ارزیابی نشت هوا از خانه است. این خدمت به سرعت روند و صرفه جویی در پول سازنده / صاحب خانه است.

استاندارد و طراحی

کد بین‌المللی ساختمان اشاره APA، تخته سه لا مشخصات طراحی ۴-طراحی و ساخت ساندویچ پنل تخته سه لایی برای طراحی عایق‌ها است. این سند مهندسی مکانیک پایه‌ای ازپنل‌های عایق است، اما خصوصیات طراحی برای پنل‌های ارائه شده توسط هر تولیدکننده خاص را ارائه نمی‌دهد. در سال ۲۰۰۷، مفاد طراحی تجویزی برای OSB مواجه عایق‌ها برای اولین بار در سال ۲۰۰۶ بین‌المللی کد مسکونی معرفی شدند. این مقررات ارائه راهنمایی در استفاده از عایق‌ها به عنوان دیوار تنها است.