Утеплители для сэндвич-панелей: особенности выбора

Навигация по статьям:

>

Качественное утепление для сэндвич-панелей позволяет не только обеспечить достаточный уровень теплоизоляции, но и придать панелям дополнительные свойства, такие как негорючесть, противодействие влиянию грибка и вредителей и т. д. Именно поэтому многие производители проводят тщательный отбор и тестирование свойств готовых панелей для каждого вида утеплителя. Применение конкретного типа теплоизоляции позволяет во многом определять толщину панелей, так как они имеют разные коэффициенты теплопроводности.

1.1. Металлическая облицовка

В качестве обшивок используется оцинкованный стальной лист с защитно-декоративным лакокрасочным покрытием по ГОСТ 14918-80, ГОСТ Р 52246-2004.

При прокате сэндвич-панелей, стандартом является толщина металла 0,5 мм. Под заказ возможно использование стального листа толщиной 0,45 мм, 0,6 мм, 0,7 мм.

Таблица 1. Технические характеристики стали для сэндвич-панелей.

Разновидности панелей

• размеры – зависит от величины сборной конструкции;
• типы профилирования и материала обшивки;
• способы монтажа;
• двухсторонняя или односторонняя обшивка;
• тип крепежа – открытый или закрытый – закрытый замок лучше удерживает тепло;
• разновидность полимерного покрытия обшивки;
• предназначение материала.

Выбор изделий зависит от многих факторов, поэтому необходимо обращаться к профессионалам, которые имеют лицензию на работу с данным видом материалов.

По назначению

Назначение панелей может быть двух видов – кровельное и стеновое. Они изготавливаются для теплых регионов и северных, отапливаемых и неотапливаемых зданий, жилых и нежилых.

По типу полимерного покрытия

• Поливинилхлорид – пленочное покрытие, которое рекомендуется для влажных помещений. Также подходит для зданий, внутри которых часто проводится мойка, например, фармацевтические компании по изготовлению лекарств.
• Полиэстер – предназначено для зданий с обычными требованиями.
• Полиуретан Пурал. Имеет повышенную стойкость к коррозии, агрессивным химическим веществам.
• Полиуретан Пурал Фарм. Самое устойчивое покрытие, в том числе к выцветанию и ультрафиолету.
• Поливинилдихлорид – покрытие рекомендуется для фасадов, расположенных с солнечной стороны.

В зданиях фармацевтической и пищевой промышленности применяется нержавеющая сталь как единственно возможный вариант соблюдать требования санэпидстанции. По стоимости это обходится дороже.

Оцинкованная сталь с покрытием из полимерного материала – оптимальный вариант для всех типов строений, не имеющих каких-либо особых требований. В свою очередь имеются требования к марке стали, толщине слоя оцинковки. Для марки стали важное значение имеет предел текучести – от 280 до 350 МПа. Если сталь не является конструкционной, она не должна использоваться при изготовлении панелей. Недобросовестные производители применяют не конструкционную сталь для удешевления продукции.

По типу обшивки

Внешняя обшивка варьируется по толщине – от 0,4 до 0,7 мм. От качества стали и ее толщины зависит внешний эффект – стена будет казаться ровнее. Для внутренних стен можно использовать сталь толщиной от 0,4 до 0,7 мм.

Кроме стали для обшивки могут использоваться и другие материалы – менее прочные и долговечные. Некоторые из них требуют дополнительного покрытия, чтобы противостояли осадкам.

Стоимость сэндвич-панелей

1.2. Полимерные покрытия

Структура стального листа с полимерным покрытием:

Типы покрытий:

Полиэстер (Polyester) – полиэфирное покрытие. Применяется для наружных и внутренних работ. Устойчиво к атмосферным воздействиям и коррозии. Подходит для всех климатических поясов.

Толщина покрытия — 25 мкм.

Пурал (Pural) – полиуретановое покрытие. Практически не подвержен механическим воздействиям, воздействиям ультрафиолета, химически активных компонентов, что обеспечивает продолжительный срок службы, не теряет цвет, целостность покрытия. Толщина покрытия 25 мкм. Применяется для наружных и внутренних работ.

ПВДФ (PVDF) – поливинилдифторидное покрытие. Покрытие состоит из 80% поливинилфторида и 20% акрила. Преимущества покрытия: высокие антикоррозийные свойства, устойчивость к атмосферным воздействиям и к загрязнению, подходит для наружного применения в любых условиях. Сохраняет свои свойства в диапазоне температур от -60°С до +120°С и обладает хорошей пластичностью.

Пластизоль (PVS) – поливинилхлоридное покрытие. Обладает превосходной пластичностью, устойчиво к царапинам, коррозии и воздействиям окружающей среды. Рекомендуется к применению в тяжелых условиях эксплуатации и в загрязненной окружающей среде. Помимо этого Пластизоль позволяет существенно улучшить внешний вид фасада. Толщина покрытия 200 мкм.

Таблица 2. Виды полимерных покрытий металлических обшивок сэндвич-панелей.

Пенополистирол

Пенополистирол в качестве утепления для сэндвич-панелей является практически идеальным материалом. Он защищает панели от различных химических и биологических воздействий, экологичен и обладает максимальными теплоизолирующими свойствами, при сравнении с другими материалами. Его вес благодаря ячеистой структуре минимальный, что позволяет изготавливать панели с малым весом, не нагружающими фундамент. Пенополистирол устойчив к воздействию влаги и не способствует развитию бактерий и плесени.

Среди недостатков можно выделить его высокую горючесть и высокие требования к ровности поверхности основания под его установку из-за хрупкости. При монтаже он требователен к качеству герметизации стыков специальной лентой.

1.3. Цветовые решения

Стандартные цвета по каталогу RAL, применяемые на производстве SteelPanel, покрытие Полиэстер (Polyester):

Возможно изготовление сэндвич-панелей в нестандартных цветах. При выборе нестандартных цветов, покраска металла осуществляется под заказ, что увеличивает срок поставки сэндвич-панелей.

При выборе цветового решения нужно учитывать, что более темные цвета больше подвержены нагреву поверхности, что может привести к тепловым деформациям (вздутие обшивок между креплениями, образование складок на металле в местах крепления). При выборе темных цветов, не рекомендуется применять трехпролетную схему крепления.

В тоже время светлые цвета имеют большую отражательную способность. Светлые поверхности не подвержены перегревам, что сохраняет поверхность сэндвич-панели в изначальном виде.

1.4. Утеплители

Металлические сэндвич-панели производятся с двумя типами утеплителей: базальтовая минеральная вата и пенополистирол.

Базальтовая минеральная вата – теплоизоляционный материал на основе базальта, также называют каменной ватой. Вата имеет волокнистую структуру, поэтому промежутки между волокон заполняются воздухом и обеспечивают высокие теплоизоляционные характеристики.

В сэндвич-панелях для обеспечения жесткости, применяются так называемые ламели. Плита минеральной ваты разрезается на полоски нужной ширины и разворачивается при подаче в линию перпендикулярно металлическим обшивкам (обичайкам). За счет такого направления волокон ваты достигается необходимая прочность на сжатие готовой сэндвич-панели.

Основные преимущества минеральной ваты – низкая теплопроводность, экологичность, группа горючести НГ, устойчивость к химическим воздействиям.

Таблица 3. Теплофизические и механические свойства базальтовой минеральной ваты.

Пенополистирол – теплоизоляционный материал на основе стирола. Производится путем вспенивания (наполнения воздухом) гранул стирола. За счет хорошей наполненности воздухом, имеет высокие теплоизоляционные характеристики. Обладает малым весом, при этом достаточно хорошей жесткостью.

В сэндвич-панелях пенополистирол укладывают готовыми листами, листы плотно прижимаются.

Основные преимущества пенополистирола – влагостойкость, низкий коэффициент теплопроводности, экологичность, при обработке антипиреном может относиться к классу трудногорючих (группа П).

Таблица 4. Теплофизические и механические свойства пенополистирола.

Все утеплители, используемые при производстве сэндвич-панелей сертифицированы и не представляют опасности для человека и окружающей среды.

Точка росы в гараже из сэндвич-панелей

Есть один важный нюанс, о котором должны знать те, кто планирует что-либо строить из сэндвич-панелей, например, гараж. Дело в том, что даже отличные теплоизоляционные характеристики сэндвич-панелей не отменяют законы физики, и как любой другой материал они чувствительны к расположению точки росы.

Многие обладатели гаражей и других построек из сэндвич-панелей удивляются, обнаружив на стенах конденсат. Это случается, когда точка росы оказывается на внутренней поверхности стен объекта. В этом случае на стенах и появляются капельки воды. Причём неважно из чего сделаны стены – из сэндвич-панелей, кирпичей или дерева. Кстати, теплоизоляция сэндвич-панелей (пенополистирол, пенополиуретан) не боится образования конденсата внутри панели, та как в закрытых полостях утеплителя для этого просто недостаточно влаги. А вот образование конденсат на поверхности панели нежелательно.

Избежать появления конденсата несложно. Но это тема следующей нашей статьи.

1.6. Защитная монтажная пленка

Для защиты полимерного покрытия от легких механических повреждений (царапин) во время перевозки, погрузо-разгрузочных работ, монтажа, на поверхность сэндвич-панелей наносят защитную монтажную пленку. После окончания монтажных работ, пленка снимается.

ВАЖНО! Инструкция по использованию защитной пленки:

1. Защитная пленка предназначена для защиты поверхностей от повреждений и загрязнений во время транспортировки и монтажа, а так же от механических воздействий во время обработки (сгибание, нарезка, формирование, штамповка)

2. Все заявленные технические характеристики защитной пленки являются действительными в диапазоне 20 градусов Цельсия. Данная температура является обязательной как для самой пленки, так и для покрываемой поверхности в момент нанесения. Оптимальная температура хранения 15-30°С.

3. При долгом нахождении пленки в неблагоприятных условиях (перепады температур в диапазоне, отличном от рабочих; агрессивная среда и т. д.) ее свойства могут быть утеряны.

4. Не допускается обработка поверхности всеми видами растворителей.

5. Пленка наносится в условиях производства и снимается сразу после монтажа изделия.

6. Хранение поверхностей с нанесенной пленкой под прямыми солнечными лучами недопустимо, т.к. может вызвать изменения свойств клея, что повлечет за собой появление трудностей при снятии пленки с изделия.

7. Для того чтобы на поверхности не остались фрагменты защитной пленки или клея пленку недопустимо снимать при очень низких (не ниже -10°С) и очень высоких температурах воздуха (не выше 40 °С).

8. Срок хранения изделий с нанесенной пленкой не более 1 месяца.

9. Все заявленные требования являются рекомендованными производителем данного типа пленки.

Внимание!

Если условия хранения и использования защитной пленки были нарушены и пленка плохо сдирается, можно локально при температуре приблизительно 60 градусов потихонечку пройтись техническим феном. Если пленка долго находилась на изделии, и после ее удаления остался клей, то его можно удалить техническим спиртом, но ни в коем случае не растворителем.

При применении растворителя, нарушается не только защитная пленка, но и полимерная поверхность сэндвич-панели.

Пенополиуретан

Вспененный полиуретан обладает всеми преимуществами пенополистирола, но обладает более качественными гидро- и теплоизоляционными свойствами за счёт пористой структуры с количеством закрытых пор от 99%. Его структура однородна и равномерна, за счёт чего коэффициент теплопроводности одинаковый в любой точке утепляемой поверхности. Минимальный вес и высокая прочность делает его устойчивым к механическим воздействиям без разрушения или потери свойств. Он наносится в виде пены на поверхность равномерным слоем и застывает под действием воздуха, либо укладывается панелями. Недостатком пенополиуретана является повышенная горючесть.

2.1. Таблицы с характеристиками

Таблица 5. Характеристики стеновых сэндвич-панелей с утеплителем минеральная вата.

Таблица 6. Характеристики кровельных сэндвич-панелей с утеплителем минеральная вата.

Таблица 7. Характеристики стеновых сэндвич-панелей с утеплителем пенополистирол.

Таблица 8. Характеристики кровельных сэндвич-панелей с утеплителем пенополистирол.

Звукоизоляция и огнестойкость сэндвич-панелей

Также, как и с весом звукоизоляционные свойства панелей зависят от применяемого утеплителя и толщины. Именно по этой причине выбор утеплителя должен основывается на требованиях к пожарной безопасности на основе назначения постройки. Например, торговые павильоны, жилые и административные, быстровозводимые здания строят только из панелей с минераловатным утеплителем, тогда, как при строительстве холодильных и морозильных камер используется пенополиуретан или пенополиизоцианурат. Конечно, обязательно стоит учитывать экономическую целесообразность по соотношению цена-качество. Ниже в таблице приведены характеристики панелей с учетом разных видов утеплителей.

С утеплителем из минеральной ваты

С утеплителем из пенополистирола

С утеплителем из пенополиуретана/пенополиизоцианурата

2.2. Звукоизоляция

Таблица 9. Звукоизоляционные характеристики стеновых и кровельных сэндвич-панелей с минераловатным утеплителем.

Rw – изоляция воздушного шума, является нормируемым параметром параметром звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, а также вспомогательных зданий производственных предприятий.

Ra – представляющая собой изоляцию внешнего шума, производимого потоком городского транспорта, является нормируемым параметром звукоизоляции наружных ограждающих конструкций.

Нормируемые параметры регламентируются:

— СП 51.13330.2011 «Защита от шума»,

— СНиП 23-03-2003 «Защита от шума»,

— СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий»,

— ГОСТ 27296-87 (СТ СЭВ 4866-84) «Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения».

Нюансы выбора теплоизоляции

Основной показатель утеплителей — коэффициент теплопроводности, который отражает способность материалов проводить тепло в количественном выражении. Чем ниже его значение, тем лучше теплоизоляционные свойства. Кроме того, утеплитель для сэндвич-панелей должен:

• иметь небольшой вес;
• быть прочным, экологически безопасным, устойчивым к воздействию климата, влаги и перепадам температуры;
• выдерживать значительные нагрузки;
• сохранять свои параметры в течение всего периода использования.

Прежде чем купить сэндвич панели, необходимо поинтересоваться условиями эксплуатации. В зависимости от назначения возводимых зданий подбирают утеплитель с определенным пределом огнестойкости. Не менее важным критерием выбора теплоизоляционного материала является его стоимость, которая оказывает существенное влияние на общие затраты по возведению строительных объектов. Наиболее часто в качестве утеплителя для сэндвич-панелей используют минеральную вату и пенополистирол. Они отличаются структурой, технологией изготовления и техническими характеристиками. Производство сэндвич панелей осуществляется под строгим контролем с точным соблюдением технологии изготовления. Выпускаемые изделия соответствуют требованиям пожарной безопасности, которые подтверждены в ходе испытаний натурных образцов. В результате проведенных исследований были получены показатели пределов огнестойкости утеплителей. В зависимости от толщины изделий они составляют:

• для кровельных панелей — REI 30;
• для стеновых панелей — EI 30- EI 150.

2.3. Несущая способность

Несущая способность – это максимальная нагрузка без потери функциональных качеств, которую может нести конструкция, ее элементы, а также грунты оснований.

Расчет несущей способности произведен в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Стеновые сэндвич-панели

Расчеты несущей способности стеновых сэндвич-панелей учитывают, что плотно вклеенный утеплитель, помогает распределению напряжений при нагрузках и воспринимает усилия сдвига, при этом металлические обшивки подвержены растяжению и сжатию.

В расчете не учитывается, возможное изменение формы панелей (вырезы, обрезы краев и прочее). Для стеновых панелей вычислены предельные состояния несущей способности. Значения, указанные в таблицах, являются справочным материалом и должны рассчитываться при проведении проектных работ.

Расчеты проведены с учетом следующих упрощений и допущений:

— толщина сэндвич-панели указана по толщине утеплителя,

— толщина металлических обшивок 0,6 мм,

— ширина внешних опор не менее 40 мм,

— ширина внутренних опор не менее 70 мм,

— допускаемый прогиб панели 1/100 L пролета,

— при определении предельного прогиба учтена разность температур наружной и внутренней металлических обшивок t=55°C.

Таблица 10. Расчетная несущая способность стеновых сэндвич-панелей с минеральной ватой.

Рис.1. График несущей способности стеновых сэндвич-панелей с минеральной ватой при равномерно распределенной нагрузке. Схема нагружения – однопролетная.

Таблица 11. Расчетная несущая способность стеновых сэндвич-панелей с пенополистиролом.

Рис.2. График несущей способности стеновых сэндвич-панелей с пенополистиролом при равномерно распределенной нагрузке. Схема нагружения – однопролетная.

Минеральная вата: характеристики и свойства

В соответствии с положениями ГОСТ Р 52953-2008 сырьем для изготовления минеральной ваты могут служить расплавы горных пород, доменных шлаков и стекловолокна. В качестве утеплителя используют материал, состоящий из волокон, которые получают из расплавленной каменной массы. В зависимости от расположения слоев различают теплоизоляцию с пространственной, горизонтальной или вертикальной структурой.

• низкий коэффициент теплопроводности;
• длительный срок эксплуатации, составляющий 30-40 лет;
• способность сохранять свои параметры при нагревании или охлаждении и выдерживать до +1000 ° C;
• устойчивость к механическим повреждениям и воздействию агрессивных химических веществ;
• высокий показатель прочности на разрыв.

Коэффициент поглощения влаги минеральной ваты определяется способом ее изготовления. Величина показателя материала, который производится с применением современных технологий, составляет 1-2 %. Минеральная вата не подвержена гниению, появлению плесени или грибка и не деформируется грызунами. Сэндвич панели с минеральной ватой используются при строительстве быстровозводимых зданий разного назначения. Особенно они востребованы при сооружении объектов, к несущим ограждениям которых предъявляются повышенные требованиями огнестойкости. Минеральная вата — негорючий материал, поэтому при ее использовании исключается вероятность воспламенения.

Кровельные сэндвич-панели

Расчеты несущей способности стеновых сэндвич-панелей учитывают, что плотно вклеенный утеплитель, помогает распределению напряжений при нагрузках и воспринимает усилия сдвига, при этом металлические обшивки подвержены растяжению и сжатию.

В расчете не учитывается, возможное изменение формы панелей (вырезы, обрезы краев и прочее). Для стеновых панелей вычислены предельные состояния несущей способности. Значения, указанные в таблицах, являются справочным материалом и должны рассчитываться при проведении проектных работ.

Расчеты проведены с учетом следующих упрощений и допущений:

— толщина сэндвич-панели указана по толщине утеплителя,

— толщина металлических обшивок 0,6 мм,

— ширина внешних опор не менее 60 мм,

— ширина внутренних опор не менее 80 мм,

— допускаемый прогиб панели 1/100 L пролета,

— при расчете учтена собственная масса панелей и сосредоточенная нагрузка величиной 100 кгс в середине пролета

Таблица 12. Расчетная несущая способность кровельных сэндвич-панелей с минеральной ватой

Рис.3. График несущей способности кровельных сэндвич-панелей с минеральной ватой при равномерно распределенной нагрузке. Схема нагружения – однопролетная.

Таблица 13. Расчетная несущая способность кровельных сэндвич-панелей с пенополистиролом

Рис.4. График несущей способности кровельных сэндвич-панелей с пенополистиролом при равномерно распределенной нагрузке. Схема нагружения – однопролетная.

2.4. Выбор длины пролета в зависимости от температуры

Из-за разницы температур наружной и внутренней поверхностей металлических листов, может происходить вздутие (коробление) обшивок в местах наибольших напряжений. Чаще всего такое происходит на солнечной стороне зданий. Причем температура нагреваемой солнцем обшивки во многом зависит от цвета и его отражательной способности. Все цвета условно разбивают на три группы с различными свойствами (см. таблицу 12).

Во избежание деформации металлических обшивок панелей, находящихся под регулярным воздействием солнца, необходимо ограничивать длину пролета таким образом, чтобы возникающее в процессе эксплуатации напряжение металла было меньше максимально допустимых значений. Максимальные длины пролетов при неразрезной схеме крепления указаны в таблицах 13, 14.

Таблица 12. Группы цветов металла по отражательной способности.

Таблица 13. Максимальные длины пролетов стеновых сэндвич-панелей

Таблица 14. Максимальные длины пролетов кровельных сэндвич-панелей

2.5. Теплопроводность

Расчет теплоизоляционных характеристик регламентируется следующими документами:

— СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»,

— СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»,

— СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий»,

— СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника»,

— СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Таблица 15. Теплоизоляционные характеристики стеновых и кровельных сэндвич-панелей.

Таблица 16. Минимальная толщина стеновых и кровельных сэндвич-панелей по областным и региональным центрам России по группам зданий.