ЛЕГКАЯ СТЕНОВАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к строительным элементам, точнее, к облегченным ограждающим конструкциям, преимущественно для жилых малоэтажных зданий, в частности, трехслойным стеновым панелям с жестким внутренним каркасом, листовыми обшивками и утеплителями из эффективных теплоизоляционных материалов.
В соответствии с принятой в строительном деле терминологией неконструкционным утеплителем в настоящей заявке будет называться утеплитель, не выполняющий никакой иной функции, кроме теплоизоляции. Конструкционный же утеплитель являясь составной частью общей конструкции панели, несет на себе определенную механическую нагрузку или сопротивляется ей при ее возникновении.
Далее обшивка панели, обращенная у смонтированной панели внутрь здания, для краткости будет называться внутренней обшивкой, а обшивка, обращенная у смонтированной панели кнаружи здания, будет называться наружной обшивкой.
Известна трехслойная строительная панель, содержащая жесткий внутренний каркас из продольных ребер, изготовленных из стальных тонколистовых профилей, и обшивки из асбестоцементных листов, соединенных с каркасом на клею [С.С.Пэн. «Составная армированная строительная плита, выполненная из асбестоцементных или подобных листов», а.с. СССР №147311, кл. Е04С 2/34, опубл. в 1964 г.]. Недостатками известной панели являются низкая декоративность обшивки, использование дорогостоящего металла для внутреннего каркаса, сравнительно невысокая несущая способность, из-за малой прочности каркаса, а также токсичность по асбесту листового материала, примененного в качестве обшивки. Достаточная жесткость и прочность известной панели обеспечиваются только в собранном виде, когда каркас и скрепленные с ним обшивки работают как единое целое. Это требует применения сравнительно толстых обшивок, толще, чем это требуется только целями ограждения, и потому увеличивает массу панели.
Известна также трехслойная стеновая панель, содержащая обшивки из асбестоцементного листа, внутренний скрытый жесткий каркас из пенополистирола и неконструкционный утеплитель из минераловатных плит,
причем обшивки соединены с каркасом на клею [Л.В.Лайхтман и др. «Трехслойная стеновая панель», а.с. СССР, №727786, кл. Е04С 2/26, Е04В 1/94, опубл. 20.04.80]. Недостатком известной панели является ее низкая декоративность, требующая дополнительной отделки поверхностей обшивок после монтажа панели в здание. Еще одним недостатком известной панели является то, что для организации ее изготовления требуются значительные капитальные затраты на специальное оборудование (камера вспенивания, паровой котел) и ее производство сравнительно энергоемко.
Известно также использование профилированных панелей из пластических материалов для отделки внешних стен зданий. Панели могут иметь вид досок (см., например, патентную публикацию США №2006101767 по кл. E04D 1/00) или листов, их поверхность часто профилируется как для соединения панелей между собой, так и для придания эстетически более привлекательного вида, например, оформляется в виде природного камня или кирпичной кладки. Недостаток известных панелей состоит в том, что они выполняют только декоративную и защитную функции, нуждаясь в закреплении на несущих стенах здания. Это удорожает строительство.
Известны гибкие декоративные панели, поверхность которых имитирует натуральные материалы: каменную или кирпичную кладку, деревянную обшивку [патент США №6237294 по кл. В28В 7/00]. Панели укрепляются на наружной поверхности несущих стен сооружений с целями их декорирования и защиты от атмосферных воздействий. Недостаток панелей состоит в том, что они не являются несущими и теплоизолирующими.
Известна также клеефанерная панель покрытия, включающая нижнюю обшивку, выполненную из клееных фанерных профилей гофрированного сечения, и верхнюю монолитную обшивку из заливочного пенопласта, выполняющего роль конструкционного утеплителя, снабженную продольными деревянными брусьями, заподлицо втопленными во верхнюю обшивку [а.с. СССР №969858 по кл. Е04С 2/26]. Недостатками известной панели являются малая механическая прочность, не позволяющая использовать ее в качестве стеновой и низкая стойкость к атмосферным воздействиям.
Известна также трехслойная стеновая панель, содержащая каркас из деревянных брусьев, конструкционный жесткий утеплитель и обшивки, снабженные прямоугольными выступами на внутренней стороне [а.с. СССР №1135877 по кл. Е04С 2/32]. В этой панели жесткость и формоустойчивость панели
обеспечивается использованием обшивок в качестве элементов, придающих ей жесткость и потому более толстых и массивных, чем это требуется для выполнения только ограждающей функции. В то же время их значение как теплоизоляции весьма мало. Кроме того, формоустойчивость панели определяется качеством деревянных брусьев, которые должны быть изготовлены из сухого высококачественного дерева. И тем на менее, при циклическом изменении температуры и влажности брусья, а, следовательно и панель, неизбежно начинают коробиться.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является трехслойная стеновая панель, содержащая каркас из деревянных брусьев, к которому с двух сторон на шурупах прикреплены плоские асбестоцементные листы обшивки. Между листами обшивки помещен жесткий неконструкционный утеплитель (пенопласт) [Типовые конструкции зданий и сооружений. Серия 1.832-1. Панели стен облегченной конструкции для производственных зданий сельского хозяйства. Вып.1. Панели длиной 3 м на деревянном каркасе с асбоцементными обшивками]. Недостатками известной панели являются низкая декоративность, требующая дополнительной отделки поверхностей обшивок после монтажа в здание, большая масса, обусловленная тем, что обшивка участвует в обеспечении жесткости панели и потому толще, чем это требуется для выполнения только ограждающей функции.
Техническими результатами настоящего предложения является снижение массы, удешевление панели и строительства с ее применением, повышение декоративности и атмосферостойкости панели.
Указанные результаты достигаются тем, что в известной трехслойной стеновой панели, содержащей внутренний деревянный каркас, утеплитель и обшивки, наружная обшивка выполнена из декоративных профилированных пластиковых панелей, каркас выполнен клееным из деревянных пластин, уложенных слоями, причем пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего слоя, по меньшей мере, на половину своей ширины, а утеплитель является жестким конструкционным и образует, по меньшей мере, с внешней обшивкой неразъемное соединение.
Кроме того, часть пластин уложена с промежутками.
Кроме того, часть пластин, образующих периметр каркаса, уложена с промежутками, в которых установлены закладные детали, например, для соединения панелей между собой.
Кроме того, жесткий конструкционный утеплитель выполнен монолитным.
Кроме того, в качестве жесткого конструкционного утеплителя использована эковата - целлюлоза с добавлением антипиренов и антисептиков.
Кроме того, по меньшей мере, наружная обшивка на стороне, обращенной к жесткому утеплителю имеет средства для улучшения сцепления обшивки с утеплителем, например, расширяющиеся к концам выступы.
Благодаря выполнению каркаса клееным из деревянных пластин и благодаря укладке пластин так, чтобы расстояние между стыками пластин каждого последующего слоя и стыками пластин предыдущего слоя составляло, по меньшей мере, половину ширины пластины, снижается масса панели и удешевляется строительство с применением панели. Благодаря этому жесткость и прочностью панели становятся настолько высокими, что отпадает необходимость в дополнительном подкреплении каркаса обшивками. В свою очередь, это позволяет использовать в качестве внешней обшивки тонкостенные и непрочные декоративные пластиковые панели, а толщину внутренней обшивки назначать не большей, чем требуется по условиям эксплуатации внутреннего помещения. Предложенная панель сразу изготавливается с декоративной внешней поверхностью, что удешевляет строительство.
Благодаря тому, что жесткий конструкционный утеплитель образует с внешней обшивкой неразъемное соединение, например приклеен к ней, он выполняет роль опоры для тонкой обшивки, обеспечивая тем самым жесткость поверхности панели. Если же такое неразъемное соединение образовано и с внутренней обшивкой, то это создает возможность снижения толщины и внутренней обшивки при сохранении ее жесткости за счет подкрепления утеплителем.
Укладка части пластин с промежутками снижает массу панели и удешевляет ее благодаря сокращению расхода материала каркаса. Это возможно потому, что при размерах панелей не более трех метров прочность сплошного клееного каркаса оказывается избыточной.
Установка закладных деталей в промежутках между пластинами, из которых склеен каркас, удешевляет строительство за счет облегчения монтажных операций.
Выступы на внутренней поверхности пластиковых панелей повышают надежность сцепления панелей с монолитным утеплителем в случаях, когда отсутствует надежная адгезия утеплителя и обшивок.
Существо предложения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена предложенная панель в плане.
На фиг.2 изображен разрез панели секущей плоскостью, перпендикулярной плоскости панели.
На фиг.3-6 изображено послойное расположение пластин в каркасе панели. Нумерация слоев соответствует порядку их укладки при изготовлении панели.
Предложенная панель состоит из деревянного каркаса 1, собранного из деревянных пластин 2, соединенных клеевыми прослойками. С двух сторон к каркасу примыкают внешняя 3 и внутренняя 4 обшивки, соединенные с ним клеем или шурупами 5 (показаны на фиг.6). Между обшивками 3 и 4 внутри каркаса 1 расположен жесткий конструкционный утеплитель 6.
Пластины 2, образующие брусья 7 каркаса 1, уложены слоями. Стыки 8 между пластинами последовательных слоев разнесены так, что пластины предыдущего слоя перекрывают пластины последующего не менее чем на половину свое ширины. Это иллюстрируется чертежами фиг.3-6.
Для облегчения панели и сокращения расхода пиломатериалов пластины 2 в средних слоях брусьев 7 могут быть уложены с промежутками. Промежутком может быть тем больше, чем меньше размеры и масса панели. В промежутках могут быть установлены закладные детали 9 (фиг.4) для соединения панелей между собой или с перекрытиями.
Для вовлечения в дело маломерного пиломатериала слой пластин 2 предпочтительно внутри брусьев 7 может быть составлен из нескольких коротких пластин 2, как это показано на фиг.5.
Для вовлечения в дело узкого пиломатериала, улучшения сцепления утеплителя 6 с каркасом и образования пазов на наружных кантах брусьев каркаса, при склеивании каркаса слои пластин могут состоять из пластин разной ширины (фиг.2).
Внешняя обшивка 3 выполнена из пластиковых панелей, имеющих вид досок (фиг.1), наподобие предложенных в вышеупомянутом патентной публикации США №2006101767, либо иной вид поверхности, либо выполненной
в виде цельного листа, как это предложено в вышеупомянутом патенте США №6237294. Во всех случаях обшивка не является жесткой и не способна нести значительные нагрузки. Обшивка может укрепляться поверх каркаса 1 (правая часть фиг.1) или на одном уровне с ним, в зависимости от конкретного вида пластиковых панелей.
Для внутренней обшивки 4 наиболее рационально использование цементно-стружечной плиты. Благодаря высокой жесткости предложенного каркаса и поддержке обшивки жестким конструкционным утеплителем 6, толщину внутренней обшивки можно уменьшить по сравнению с известными панелями приблизительно в 1,5 раза, например, с 12 мм до 8 мм. Это существенно облегчает и удешевляет панель без ущерба для ее прочности и жесткости.
Роль опоры для внешней обшивки выполняет жесткий конструкционный утеплитель 6. Наиболее технологично использование литых утеплителей, например известного под торговым названием «эковата», утеплителя на основе целлюлозы с добавками антисептиков и антипиренов. Он наиболее дешев, экологически чист, технологичен и образует после затвердевания жесткий массив с низкой теплопроводностью.
Если конструкционный жесткий утеплитель 6 обладает низкой адгезией к материалу обшивки, то для предотвращения отставания от него обшивки, последняя снабжается средствами для улучшения выступами 10, ширина которых у основания А меньше ширины В по концам, например, наподобие ласточкиного хвоста, как это показано на фиг.2. Если утеплитель 6 при изготовлении панели заливается через технологические отверстия в каркасе 1, то подобными средствами могут быть снабжены обе обшивки 3 и 4.
Предложенная панель изготавливается следующим образом.
На монтажный стол укладывается внешняя пластиковая обшивка 3 и скрепляется с первым слоем пластин 2 (фиг.1). Пластины промазываются клеем и на них укладывается второй слой пластин так, чтобы стыки 8 между пластинами первого слоя были бы перекрыты пластинами второго слоя не менее, чем на половину ширины пластин (фиг.3). Если каркас 1 панели имеет внутренние брусья, то составляющие их пластины 2 также укладываются с перекрытием стыков слоев. Экспериментально установлено, что при расстоянии между стыками смежных слоев меньшем половины ширины пластин 2, бывают случаи излома длинных (свыше 6 метров) панелей при их подъеме за два смежных угла.
На чертежах для примера представлена панель, каркас которой склеен из пяти слоев пластин. В зависимости от размеров панели, слоев может быть и больше и меньше. Предпочтительно, чтобы выпуклости годовых колец у древесины пластин смежных слоев были направлены в противоположные стороны. Это снижает риск коробления. В промежутки между пластинами средних слоев могут быть установлены закладные детали 9 (фиг.4). После укладки последнего (в данном примере, пятого) слоя пластин (фиг.6) они прессуются или стягиваются шурупами (гвоздями) 12, излишки клея, выступившие на боковых кантах каркаса удаляются.
Внутрь каркаса 1 заливается жесткий конструкционный утеплитель 6, поверх каркаса с утеплителем укладывается внутренняя обшивка 4, которая скрепляется с каркасом 1 шурупами 5 или клеем. Если позволяют реологические свойства утеплителя 6, то сначала к каркасу крепится внутренняя обшивка 4, а затем внутрь почти готовой панели через специально предусмотренные отверстия в брусьях каркаса 1 заливается утеплитель 6.
Важным достоинством предложенной панели является нетребовательность к качеству пиломатериалов пластин, которые могут быть на один-два сорта ниже, чем это обычно принято при изготовлении трехслойных панелей с деревянным внутренним каркасом. Трещины, сучки, обзол и другие дефекты практически не сказываются на прочности панели в сборе. Пластины не строгаются, так как ворсинки, остающиеся на их поверхности после распиловки, хорошо армируют клеевое соединение.
Неконструкционная внешняя декоративная обшивка из-за малой толщины имеет малую по сравнению с цементно-стружечным листом массу. Это позволяет уменьшить сечение брусьев каркаса панели, что дополнительно облегчает панель. Среднее по нескольким типоразмерам уменьшение массы по сравнению с обычными панелями составляет 31%.