Сандвич панели

решения за бързо и ефективно строителство

Сандвич панелите са леки строителни елементи, които се използват широко в строителството на сгради, различни по предназначение. Разработени са така, че да осигуряват бързо строителство, лесна манипулация, без това да е за сметка на качеството на строителство и експлоатационните характеристики на сградата. Сред най-разпространените сандвич панели са трипластовите, състоящи се от два листа пpoфилиpaнa гaлвaнизиpaнa лaмapинa cъc зaщитeн cлoй и пълнeж в cpeдaтa. Той може да е пeнoпoлиypeтaн, минepaлнa вaтa или cтиpoпop. В настоящия материал ще разгледаме някои особености и възможностите за приложение на сандвич панелите.

Текст: списание Строители

Сандвич панелите имат широко приложение в строителството и се използват в изграждането на различни по предназначение сгради - административни сгради, летища, хотели, спортни съоръжения, изложбени зали, дори такива, при които външните стени са с по-сложна форма. Те са практично, бързо и ефективно решение за ограждаща обвивка и покривно покритие. Използват се и като изолация на хладилни камери и други помещения, където е необходимо поддържането на фиксирана температура за дълъг период от време. Сандвич панелите са строителен елемент, който удовлетворява кратките срокове за изпълнение, високите изисквания за качество, за осигуряване на комфортни и надеждни експлоатационни условия. Влагането им в сгради с различни функции и предназначение е предпочитано, икономически и конструктивно оправдано. Съвместими са с известните видове носещи конструкции, но при металните конструкции са оптимално решение, заради съобразените с изискванията на този вид конструкция съединителни средства. 

Общи характеристики и предимства

Сандвич панелите, както и името показва, са елементи, състоящие се от няколко слоя, най-често три - два външни слоя и сърцевина, обикновено с ниска плътност. Първоначално са се считали предимно за продукти, подходящи само за индустриални сгради, но с развитието на технологиите последните 30 години, с добрите изолационни характеристики, които предлагат, качество и привлекателен визуален външен вид са довели до нарастващо и широко разпространено използване на панелите в огромно разнообразие от сгради. Предимствата, в резултата изпозлването на сандвич панели, са много: Типизация на елементите, която води до по-малък финансов ресурс. Бърз монтаж и съкращаване на сроковете за строителство. Липсват мокри процеси. Елементите са леки и натоварването върху фундаментите е по-малко, олекотява се и цялата конструкция. Може да се строи през всички сезони. Лекота при транспорт, монтаж и демонтаж. Осигуряват добра топлоизолация, намаляват се разходите за отопление. Предлагат се в богато разнообразие от цветове и декоративни елементи и не изискват допълнителни фасадни финишни елементи. Имат ниска степен на влагоабсорбция, което ги прави подходящи за изграждане на промишлени предприятия, в частност - хранително-вкусовата промишленост. Лесно се почистват – отново един плюс за сградите от хранително-вкусовата промишленост.

Саградите с панели, с вложена минерална вата, имат висока степен на пожароустойчивост. Сандвич панелите са идеален материал за сгради с различно приложение. По време на експлоатационния период, не се налага особено специална поддръжка на панелите. Освен това им части е нанесено защитно покритие, което предпазва от корозия на ламарината и отразява ултравиолетовите лъчи. Топлоизолационният пласт на качествените панели е от нестареещ материал, а дори и да има склонност към стареене, външният слой го предпазва от факторите, необходими за протичане на този процес. Сандвич панелите показват значително по-добри якостни свойства от тези на компонентите си поотделно. Тази значителна коравина се дължи на ефективното конструктивно решение на елементите. Оребряването и наличието на укрепващ вътрешен пласт премахват проблема със загубата на устойчивост. Панелите имат високо съпротивление на огъване.

В сравнение със сбора от съпротивителните характеристики на отделните слоеве, участващи в сандвич панела, взети поотделно, трислойният панел има по-високи показатели. От голямо значение за якостните характеристики на панела е адхезията между слоевете. В резултат на съчетанието от високото съпротивление на огъване и ниското тегло, тези панели имат незначително провисване. Фабричната изработка на отделните панели гарантира висока прецизност при производството им. Това има положителни ефекти върху цялостната конструкция и качественото изпълнение на проекта. Предварителното им изработване в заводски условия позволява по-точното планиране на строителния график, като намаляват зависимостта му от метеорологични фактори. Заводската им готовност, разнообразните решения, котио предлагат при монтаж, лесната работа и други предимства, прави този продукт ефективен, екологичен и надежден. 

Особености на вътрешния слой

Вътрешният слой изпълнява ролята на топлоизолация, затова предпочитаните материали са такива, които да имат добри топлоизолационни характеристики, да са леки и устойчиви. Минерална вата (MW). Основното предимство на минералната вата е, че е негорим материал. Също така, нишките на минералната вата са успешно съчетание от дълготрайност, характерна за камъка, и добри изолиращи качества, присъщи на вълната. Минералната вата има и много добри звукопоглъщащи характеристики. Тя е изградена от базалтови влакна с въздушни кухини, което й осигурява отлични акустични свойства. Минералната вата има и висока устойчивост на механични въздействия. Материалът не променя формата и размерите си през целия период на експлоатация. Тя е напълно екологично чист материал, тъй като се изработва от естествени продукти. Не съдържа азбест и токсични вещества. Благодарение на порестата си структура е паропропропусклив материал.

Полиуретанова пяна (PUR). Полиуретаните са в една група с полистирените, както по структура, така и по произход. Те са с неорганичен синтетичен произход и много от физическите характеристики се припокриват. Според големината на коефициента λ (характеризиращ топлоизолационните свойства на материала) материалите се делят на добри и лоши изолатори. Полиуретанът е с най-ниска є от изолационните материали. При еднаква дебелина на изолационните материали, полиуретанът е най-добър топлоизолатор. Съдържанието на затворени клетки на полиуретана е над 95%, което го прави хидроизолиращ продукт. Полиуретанът показва задоволителни резултати при тестовете за непропускливост на вода.

Полиизоцианурат (PIR). Полиизоциануратът има същите предимства като полиуретана (ниско тегло, висока якост, отлични топлоизолационни качества, много добра адхезия към другите слоеве), но освен всичко изброено, едно негово отличително предимство е цикличната структура, която осигурява по-висока термична стабилност. Твърдата пяна е в резултат на химична реакция, която протича при смесването на изоцианат и полимерен етер в присъствието на катализатор. Вследствие на висока температура и специфични катализатори се образуват циклични структури, характеризиращи се с много здрави химични връзки Това обяснява и високата термична устойчивост и повишена якост на натиск на полиизоцианурата. 

Материали за външните слоеве

Външните слоеве, или обшивката, може да бъде от ламарина, алуминий, мед, плоскости от ориентирани дървени частици и др. Ламаринени външни слоеве. Ламарината на външните пластове може да е поцинкована, галванизирана, боядисана с корозионно устойчиво покритие. По-рядко се използва неръждаемата стомана, заради по-високата цена, но тя осигурява абсолютна антикорозионна устойчивост. Дебелината на металните слоеве се движи в границите 0.4–0.7mm, като често вътрешният е по-тънък от външния. Възможни са и по-големи дебелини, но при тях собственото тегло на панела се завишава и се усложнява монтирането. Ламаринената обшивка може да е гладка, стандартно формована или микро-V (плисе). Всеки производителе има своя производствена линия, поради което съществуват различни видове релеф или формоване на лицевата ламарина. 

Материалите за вътрешния слой също могат да бъдат разнообразни, но най-често се използват минерална вата и полиуретан. Използваната минерална вата е във вид на нишки, разположени перпендикулярно на профила на ламарината, и се характеризира с плътност около 80-100, топлопроводност l - 0.043 и присъщата за този материал висока звукоизолационна способност и негоримост. В зависимост от изискванията на проектите и производителя на сандвич панелите дебелината на стоманените листи, използвани за направата им също варира в диапазон от 0,4 до 0,8mm, а стандартните дебелини на финиша са съответно 5 и 20 микрона. Профилът на ламаринената обшивка също оказва влияние върху носимоспособността на панела. В сравнение с гладката повърхност, профилирането на ламарината създава множество надлъжни ръбове, които локално възпрепятстват всякакви измятания и смачквания.

Алуминиевият композитен (сандвич) панел се състои от сърцевина от полиетилен или пропилен, слепена между два алуминиеви листа. За защита от влиянието на UV лъчите и други атмосферни условия, външният алуминиев лист е покрит със защитно фолио. То може да бъде и в различни цветове, в зависимост от желания архитектурен и дизайнерски ефект на облика на фасадата. Може да се влагат както в ново строителство, така и за модерна визия на някои по-стари сгради. В сравнение с алуминиев лист със същата дебелина като тази на композитния алуминиев панел, последният е по-лек, но със същите якостни показатели. Според дебелината на панела, а и според дебелината на самите алуминиеви листове, материала за сърцевина, защитното покритие, се предлагат различни видове панели. Заради сърцевината, която не е алуминиева и играя ролята на бариера, композитните бариери имат много добри топлоизолиращи свойства.

Много разпространено е решение, при което за фасадна облицовка се използват алуминиеви композитни панели. За монтажа на панелите обикновено върху носещата конструкция на сградата се прави рамка (монтажна скара), върху която се закрепват панелите. След монтиране на панелите, между тях и носещата констрикция се образува въздушен слой – вентилируемо пространство, което дава възможност на стената да диша. 

Структурно изолирани панели (СИП)

С оглед екологично строителство и изграждане на пасивни сгради, все по-разпространено става строителството с дърво. Дървените сглобяеми постройки имат редица предимства и са предпочитан вариант за бързо строителство на красив, уютен и енергийно ефективен дом. Дървеният сандвич панел е основният конструктивен елемент в сглобяемото дървено строителство.  Сандвич панелът се състои от дървена рамка, запълнена с топлоизолационен материал. Дебелината на вложените материали е различна и зависи от предписанията на проекта. За топлоизолация в дървенатa рамка се влага минерална вата. Дебелината на стената, изпълнена със сандвич панел, може да бъде допълнително увеличена, ако се добави допълнително външна топлоизоалция. Ако се изпълнява стандарта пасивна къща, дебелината на стената трябва да достигне поне 30 сантиметра. За разлика от конвенционалните сандвич панели, структурно изолираните панели не се нуждаят от предварителна конструкция. Това се постига благодарение на здравината на панелите и снаждащите ограждащите вертикални елементи, които са носещи. СИП са композитен материал с много добри характеристики. Състоят се от две структурни плоскости и между тях топлоизолационен материал. За структурните плоскости най-често се прилагат OSB (oriented strand board) или FCB (fiber cement board).

Топлоизолационната пяна между тях е EPS (expanded polystyrene), XPS (extruded polystyrene), PUR (polyurethane) или PIR (polyisocyanurate). Панелите може да се използват за стени и покриви, както и подове. Благодарение на свойствата на панелите и добрите им якостни характеристики, те заместват традиционните компоненти на традиционната дървена конструкция - дървена рамка, изолация, въздушна бариера. Сградата, построена със СИП има здрава и плътна обвивка, а стените й притежават висока изолираща способност. Системата с OSB плоскости предлага възможности за различни решения и разнообразни проекти. За производството на панелите се използва OSB с дебелина 9, 11, и 15mm. За производството на СИП е необходимо много по-малко количество изходен материал, в сравнение с използването на стандартна носеща конструкция от дърво. Затова и този продукт може да се счита за екологично отговорен и с по-малко влияние върху околната среда. 

Особености на сандвич панелите според приложението 

Сандвич панелите са универсален строителен елемент, защото имат различни приложения и могат да бъдат влагани в сгради с различна цел и предназначение. Панелите за стени, в зависимост от дебелината на изолационния слой имат няколко приложения – за монтаж на фасада, за оформяне на преградни стени, в някои случаи и носещи стени. Стенните сандвич панели може да се класифицират според начина на монтаж и изолационните свойства, които имат. Друга класификация е според местоположението – за външни или вътрешни стени. Стенни панели може да се използват за строителството на жилищни, обществени и промишлени сгради. Панелите може да се монтират с открит или скрит монтаж. Прилагането на открит монтаж спестява средства, но от естетическа гледна точка не е предпочитан вариант. Най-използвани са панелите със скрит монтаж. Полагане на панели със скрит монтаж и възможностите, които предлага много производители на богата гама от цветове, може да вдъхне нов живот на стената и да направи визията й атрактивна. Фасадните панели се използват за облицоване на фасади. Съществено предимство на фасадните панели е, че може да се използват за облицоване на различни сгради и разнообразни фасади. Предлагат се панели с възможност за монтиране вертикално и хоризонтално по метода на скрит монтаж чрез двоен зъб-жлеб.

Покривните сандвич панели, предвид ниското тегло и добрите якостни характеристики, имат много добро поведение при понасяне на покривни товари. Позволяват достигане на по-големи разстояния между столиците и съответно спестяване от носещата конструкция и съкращаване на времето за изпълнение. Панелите с висококачествени сглобки са изключително водоплътни и елиминират проблеми с течове, пропускане на вода и образуване на влага в помещенията. Благодарение на бързия монтаж, добрите якостни и топлоизолационни характеристики, покривните панели все по-често са предпочитана алтернатива за покрива. Много сгради използват естествената дневна светлина. В халета, производствени сгради, селскостопански сгради, оранжерии и спортни съоражения, пропускането на дневна светлина се осъществява от горното осветление. За тази цел покривната конструкция се изгражда с прозрачни панели. Прозрачните панели се изработват от екструдиран поликарбонат с външен слой UV защита. Прозрачните панели имат висок коефициент на светлопреминаване, добра шумоустойчивост и висока устойчивост на атмосферни влияния, съвместими са с повечето покривни сандвич панели и лесно се монтират.