Будинки з сіп панелей

Будинки з СІП панелей

Про теплоизолированной панелі SIP

Стіни житлового будинку повинні бути міцними і «теплими» (тобто погано проводити тепло). Для будівельних матеріалів вимоги міцності і низьку теплопровідність є взаємовиключними. Все міцні (конструкційні) матеріали добре проводять тепло. Щоб захистити від холоду, стіни з міцного матеріалу повинні бути дуже товстими. Набагато більш товстими, ніж потрібно критерієм міцності. Наприклад, щоб задовольнити чинним з 2003 р російським вимогам по теплозахисту житлових будівель, цегляна стіна в Тольятті повинна мати товщину 2-3 метра.

Навпаки, матеріали, які ефективно перешкоджають теплопередачі, (утеплювачі) недостатньо міцні, оскільки здебільшого складаються з повітря.

Теплоопір традиційних конструкційних матеріалів підвищують збільшенням їх пористості (пінобетон, поризована цегла, піноскло та інші), що неминуче знижує їх міцність. Стіни з таких матеріалів при значному зниженні міцності залишаються недостатньо теплими.

Інше рішення - конструкції з двох матеріалів. Один матеріал (утеплювач) забезпечує тепловий захист, інший (конструкційний) - несучу здатність. Сюди відносяться всі стіни з утепленням. Наприклад, цегляна або дерев`яна стіна, утеплена зовні пінополістиролом або мінватою. Але найяскравіший приклад - це каркасні конструкції, в яких навантаження від ваги будівлі і зовнішніх впливів несе міцний каркас (бетонний, металевий або дерев`яний), а вільний простір між елементами каркаса заповнене ефективним утеплювачем.

Наприклад, сучасна багатоповерхівка - це залізобетонний каркас з колон і перекриттів із зовнішнім огорожею з матеріалів з поліпшеними теплоізоляційними характеристиками:

В індивідуальному будівництві найбільш поширені удома з дерев`яним каркасом, часто звані канадськими.

У каркасних будинках конструкційний матеріал використовується найбільш раціонально. Деревини на каркас йде багаторазово менше, ніж на монолітні стіни з бруса або колоди. Саме це завжди було основним аргументом на користь вибору каркасної технології для індивідуального будівництва. Іншими словами, раніше каркасна технологія застосовувалася виключно з міркувань економії матеріалів! Але часи змінилися. Цивілізований світ зайнятий вирішенням проблеми енергозбереження. А каркасна технологія будівництва завдяки вдалому поєднанню в конструкції сучасних ефективних утеплювачів і каркасаобладает прекрасним потенціалом в галузі енергозбереження.

У більшості будівельних конструкцій утеплювач на міцність самої конструкції не впливає. Принципова відмінність SIP панелі полягає в тому, що утеплювач в ній грає ключову роль в забезпеченні міцності всього елемента.

Сама по собі тонка дерев`яна плита OSB-3 (ОСП-3) може витримати велику подовжню розтягувальну навантаження, але при поздовжньому стисканні легко згинається (витріщає, втрачає стійкість). Про несучої здатності пінополістиролу марки 25 в якості матеріалу стін говорити взагалі не доводиться (хоча в Японії вже будують одноповерхові будинки з пінополістиролу). Але якщо ці матеріали об`єднати в сендвіч-конструкцію, то вийде дивно міцна SIP панель:

У процесі склеювання SIP панелі під пресом плити ОСП-3 стають плоскими (втрачають початковий прогин), а щільний пінополістирол змушує обидві зовнішні плити ОСП-3 працювати під навантаженням спільно. При поздовжньому стисканні (і при зсуві) пінополістирол не дозволяє витріщає обшивці, яка приймає все навантаження на себе. Ефект добре відомий будь-якому фахівцю по міцності (стійкості) тонкостінних конструкцій.

Випробування промислово виготовлених SIP панелей показали, що вони витримують поздовжнє навантаження більше 10 тонн на погонний метр. Уявіть собі п`ятиповерховий будинок, в якому перший поверх зібраний з SIP панелей, а на ньому чотири поверхи цегляних стін товщиною півметра! Ось чому двоповерховий індивідуальний будинок з SIP панелей виходить надміцним.

Малюнок нижче виконаний в масштабі:

Невеликий одноповерховий будиночок з SIP витримує навантаження 315 тонн, що перевищує вагу Боїнга-747 в півтора рази!

При поперечному вигині завдяки пінополістиролу одна плита обшивки SIP стискається, а інша розтягується як полки у балки двотаврового перетину. Це забезпечує більшу жорсткість SIP на вигин. Випробування показали, що SIP витримує тиск в поперечному напрямку більше 2 тонн.

Це більш ніж достатньо. За СНиП розрахункове навантаження на експлуатоване перекриття становить 150 кг / м2, розрахункова максимальна снігове навантаження для Московського регіону - 180 кг / м2. У стінах, перекриттях і даху індивідуального будинку SIP панель має багаторазовий запас міцності по поперечній (експлуатаційної, снігового та вітрового) навантаженні.

Випробування американських інженерів (відео) показали, що триповерховий будинок з SIP панелей має триразовий запас міцності. Такі величезні запаси міцності дозволяють абсолютно не побоюватися за міцність правильно побудованих будинків з SIP.

Фахівцям високі властивості міцності конструкцій типу SIP давно відомі. Цікавий приклад аналога SIP - вертолітний лопать.

Таким чином, ми маємо третій напрямок пошуку нових будівельних матеріалів - збільшення міцності утеплювачів до можливості використання їх в якості конструкційних матеріалів. У SIP панелі це досягається приклеюванням обшивки до утеплювача. Таким чином, ми маємо справу з сучасним композитним матеріалом.

Це ще не все. Легкий конструкційний матеріал змінює технологію будівництва. З`являється можливість виготовлення великих елементів для ручного монтажу. SIP панель стандартного розміру - це стіна площею 3,5 квадратних метра! У розвинених країнах активно розвиваються технології будівництва індивідуальних будинків методом PRE-CUT, коли елементи будинку виготовляються промисловим способом за будівельними кресленнями, а на будмайданчику здійснюється тільки монтаж. СИП технологія ідеально підходить для будівництва методом PRE-CUT.

Крім цього, SIP панель привносить і інші корисні особливості в техніку складання будівельних конструкцій. Але про це ми поговоримо на інших сторінках сайту.

Тепер по вибору матеріалів для виробництва SIP. SIP панелі можна виготовити не тільки з плит OSB-3 і пінополістиролу ПСБ. Варіантів багато. Наприклад, за кордоном можна зустріти SIP панелі з обшивкою OSB-3 з одного боку і металом з іншого. Застосовуються такі панелі для будівництва дахів.

У Росії і за кордоном постійно робляться спроби знайти альтернативу OSB-3 в конструкції SIP. В якості обшивки пробуються в основному негорючі плитні матеріали такі, як цементно-стружкові плити (ЦСП), фібролітові плити, стекломагніевие листи (СМЛ).

Одне з основних вимог до обшивки SIP панелей - вона не повинна бути крихкою. Тому практично всі негорючі матеріали на мінеральній основі мало або умовно придатні для виготовлення SIP.

Є й інші моменти. Різати OSB-3 можна звичайною ножівкою. З плитами на основі мінеральних сполучних справа йде складніше. Інструмент для обробки деревини не підходить. Буде потрібно болгарка, спеціальні диски та ін. А довжина пропилів в середньому за розмірами індивідуальному будинку обчислюється сотнями метрів.

Деякі плитні матеріали не проходять для зовнішнього застосування по морозостійкості, а для SIP це дуже важливо, оскільки обшивка SIP являетсянесущей. Морозостійкі фібролітові плити, наприклад, коштують дорого. Тому такі плити використовуються в основному для декоративного оздоблення фасадів.

Саморізи в плитах на основі мінерального сполучного на відміну від OSB-3 тримаються погано і схильні до корозії.

Виходить, як в у відомій приказці: одне (горючість) лікуємо, інше (міцність, надійність) калічимо. Недорогий гіпсокартон, нашитий на OSB-3 без повітряного зазору, забезпечує не меншу захист від відкритого вогню, ніж інші негорючі плити, приклеєні безпосередньо до утеплювача (відео).

До речі, через крихкість небажано використовувати в будівництві панелі з дуже тонкої обшивкою з OSB-3 (стандарт 12 мм). Уже під час перевезення і вантажно-розвантажувальних роботах у SIP панелей з тонкої обшивкою часто обламуються кромки.

Як сердечника SIP нерідко використовують більш ефективні, але і більш дорогі пінополіуретан (ППУ) і екструдований пінополістирол (XPS). Така заміна дозволяє зменшити товщину панелі по теплотехнічним вимогам. Іншої причини для широкого застосування подібних панелей немає.

Негорючі утеплювачі на основі мінеральних волокон мають дуже низьку міцність на розтягнення. Відповідно SIP з мінеральним утеплювачем виходить неміцним, і її застосування в конструкції будинку обмежена. Будинок, побудований з таких панелей, мало чим відрізняється від звичайного каркасніков.

Тільки ледачий не думав про вдосконалення конструкції SIP панелі. Однак варіант SIP з утеплювача ПСБ-25С і плит OSB-3 отримав найбільшого поширення в індивідуальному житловому будівництві як оптимальний варіант. Наприклад, в 2007 році в США і Канаді було вироблено 6,5 млн. Квадратних метрів SIP, і тільки 3% склала частка панелей, в яких використовувалися в якості обшивки матеріали на основі цементу, гіпсу та інших.

OSB-3

Плити OSB-3 це сучасний матеріал, розроблений в США (1980 г.) як заміна ДСП. OSB (Oriented Strand Board - плита з орієнтованою плоскою тріскою) є продуктом глибокої переробки деревини шляхом пресування спеціально виготовленої прямокутної плоскої тріски в умовах високого тиску і температури, з використанням клеючої водостійкої смоли.

Сьогодні в розвинених країнах OSB-3 є основним матеріалом для будівництва житлових і комерційних будівель на основі дерев`яного каркаса. Застосовується в основному для обшивки каркаса:

Але матеріал настільки хороший, що навіть витісняє деревину з таких елементів каркасу як балки перекриттів. Двотаврові балки зі стінкою з OSB-3 по міцності і жорсткості можуть посперечатися з масивним дерев`яним брусом.

OSB-3 - перша плита деревного походження розроблена спеціально для будівництва, проте в даний час OSB знаходить все більш широке застосування і в меблевій промисловості, витісняючи фанеру і ДСП, головним чином, з силових елементів меблів.

Унікальні фізико-механічні параметри плити пояснюються розмірами і характером укладання тріски - довгі тонкі тріски (довжина - до 140 мм, товщина - до 0,6 мм) укладаються в килимі трьома шарами. Зовнішні шари утворюються тріскою, орієнтованою паралельно довжині готової плити. У внутрішньому шарі тріска укладається перпендикулярно довжині готової плити. Завдяки такій орієнтації плоскої тріски ми отримуємо конструкційний матеріал з анізотропними властивостями - підвищеною міцністю на вигин і підвищеною пружністю вздовж головної осі плити.

По суті, OSB - це «поліпшена деревина» - більш міцна і еластична за рахунок збереження в плоскій трісці всіх корисних властивостей масиву деревини, при відсутності таких дефектів як сучки і зміна напрямку волокон у зв`язку з природними умовами росту дерева.

Сполучна і спеціальна обробка поверхні (ContiFinish) забезпечують водо- і вогнестійкість плит, що значно перевищують подібні характеристики масиву деревини. Плити OSB стійкі до зміни погодних умов (вологість, температура), легко пиляються і обробляються будь-яким інструментом, призначеним для роботи з деревиною.

Істотною відмінністю плит OSB від інших плитних матеріалів є те, що міцнісні властивості і здатність утримувати кріплення забезпечуються не сполучною, а характером укладання тріски - при навантаженні в процесі експлуатації довгі тріски передають навантаження один через одного, створюючи єдиний конструкційний елемент, вільний від концентраторів напружень, і поєднує в собі високу міцність з високою еластичністю. Кріплення (шурупи, кільцеві цвяхи, будівельні скоби і ін.) Утримуються нещільності сполучного, а численними тонкими щепами, орієнтованими в площині, перпендикулярній до осі кріпильних елементів.

На відміну від ДСП плити ОСП на 95% складаються з спеціально виготовленої тріски, а не відходів виробництва. В цьому відношенні ОСП ближче до фанери, ніж до ДСП. Причому не до звичайної фанері, а до вологостійкої! Плити ОСП прекрасно протистоять впливу навколишнього середовища (волога, температура). Навіть довготривале перебування у воді не руйнує ОСП, і після просушування ОСП відновлює свої властивості. Обшивка з ОСП прекрасно охороняє утеплювач і від пара, і від гризунів.

За рівнем емісії формальдегідів OSB відносяться до класу E1, тобто по екологічності мало відрізняються від масиву деревини, яка вважається еталоном здорового матеріалу.

Найякіснішими на російському ринку заслужено вважаються плити OSB-3 німецького виробництва.

ПСБ-С25

Утеплювач ПСБ - це один з видів пінополістиролу. Абревіатура технічну назву матеріалу «пінополістирол суспензійний безпресовим». Закордонне назву - Expanded Polystyrene (EPS). Батьківщина цього матеріалу - Німеччина.

Сучасні наукові дослідження дозволяють однозначно стверджувати, що ПСБ, як і багато інших полістироли, нешкідливий для здоров`я людини.

При горінні ПСБ виділяє менше токсичних речовин, ніж деревина. Спеціальні добавки роблять пінополістирол самозатухаючим (буква С в кінці абревіатури ПСБ-С).

З іншого боку, ПСБ-С25, який на 98% складається з повітря, укладеного в порожнисту матрицю - один з кращих утеплювачів. Цифра після абревіатури ПСБ-С характеризує щільність матеріалу в кг / м3 за класифікацією ГОСТ.

ПСБ, як і багато інших будівельних матеріалів, класифікується як горючий. Його застосування визначається вимогами технічного регламенту про протипожежної безпеки та СНиП.

Навколо пінополістиролу виникло (сфабриковано, поширене) кілька чуток, пов`язаних з використанням цього унікального за своїми властивостями матеріалу в будівництві. У Великобританії компанія по боротьбі з неправдивою інформацією про пінополістирол йде під девізом "EPS - Economy, Performance, Sustainability (ПСБ - це економічність, високі експлуатаційні характеристики, екологічність)".

Пінополістирол ПСБ має найвищий підсумковий рейтинг A + за всіма показниками, що перевіряються відповідно до останньої і найбільш жорсткою Інструкцією по вибору екологічних матеріалів з представлених на світовому ринку (BRE Global Green Guide to Specification), виданої Відомством з досліджень в будівництві в Великобританії (докладніше) .

Детально питання, пов`язані екологічної та пожежною безпекою OSB-3 і ПСБ, розглянуті тут.