Структурная утепленная панель - Structural insulated panel

SIP чаще всего изготавливают из панелей OSB, зажатых вокруг пенопласта из полистирола.

А структурная изолированная панель, или структурная изоляционная панель, (ГЛОТОК), является формой сэндвич-панели используется в строительство промышленность.

SIP - это композит с сэндвич-структурой, состоящий из изолирующего слоя жесткого сердечника, зажатого между двумя слоями структурной плиты, используемой в качестве строительный материал. Доска может быть листовой, фанерной, цементной, доска оксида магния (MgO) или ориентированно-стружечная плита (OSB), а ядро ​​можно расширить пенополистирол (EPS), экструдированный полистирол пена (XPS), полиизоцианурат пена полиуретановая пена, или быть композитные соты (HSC).

SIP имеют те же структурные свойства, что и Двутавровая балка или I-столбик. Жесткая изоляционная сердцевина SIP выполняет роль перемычки, а оболочка выполняет функцию фланцев. SIP объединяют в себе несколько компонентов обычного здания, таких как стойки и балки, изоляция, пароизоляция и воздушный барьер. Их можно использовать для множества различных применений, таких как системы наружных стен, крыш, полов и фундаментов.

История

Стандартные плиты OSB с сердцевиной из пенополистирола

Хотя панели с пенопластом привлекли внимание в 1970-х годах, идея использования панелей с обшивкой под напряжением для строительства возникла в 1930-х годах. Исследования и испытания технологии проводились в основном Лаборатория лесных товаров (FPL) в Мэдисон, Висконсин как часть Лесная служба США попытка сохранить лесные ресурсы. В 1937 году был построен небольшой дом из напряженной кожи, который привлек достаточно внимания, чтобы Первая леди Элеонора Рузвельт посвятить дом. В подтверждение долговечности таких панельных конструкций, они выдержали суровый климат Висконсина и использовались Университет Висконсина-Мэдисона в качестве детского сада до 1998 года, когда он был удален, чтобы освободить место для нового здания аптечной школы. После успеха панелей с обшивкой под напряжением было предложено, чтобы более прочная обшивка могла принять на себя всю структурную нагрузку и полностью устранить раму.

Таким образом, в 1947 году разработка структурных изолированных панелей началась, когда сердцевины гофрированного картона были испытаны с различными материалами обшивки из фанеры, закаленного ДВП и обработанного картона. Здание было разобрано в 1978 году, и большинство панелей сохранили свою первоначальную прочность, за исключением картона, который не подходит для использования вне помещений. Панели, состоящие из пенополистирола и бумаги, покрытой фанерой, использовались в здании в 1967 году, и панели хорошо себя зарекомендовали по сей день.

Системы SIP использовались строителями Woods из Санта-Паулы, Калифорния, в своих домах и квартирах с 1965 по 1984 год. Эта работа была основой для Джона Томаса Вудса, Пола Флэзера Вудса, Джона Дэвида Вудса и Фредерика Томаса Вудса, когда они использовали аналогичную концепцию. запатентовать форму опоры для модульных домов (Патент США № 4817353), выданную 4 апреля 1989 года. Во многих домах в Санта-Пауле, Филлморе, Палм-Спрингс и прилегающих районах в качестве основного метода строительства используются SIP-панели. Дизайн получил одобрение (тогда) ICBO и SBCCI, теперь ICC.

Материалы

SIP чаще всего изготавливают из панелей OSB, зажатых вокруг пенополистирола (EPS), экструдированного полистирола (XPS) или жесткого пенополиуретана. Другие материалы могут быть использованы вместо OSB, такие как фанера, фанера, обработанная давлением для стен фундамента ниже уровня земли, сталь,[1] алюминий, цементная плита такие как Hardiebacker, и даже экзотические материалы, такие как нержавеющая сталь, армированный волокном пластик и оксид магния. Некоторые SIP используют фиброцемент или листы фанеры для панелей и сельскохозяйственное волокно, такое как пшеничная солома, для сердцевины.

Третий компонент в SIP - это шлиц или соединительный элемент между SIP панелями. Обычно используется размерная древесина, но она создает тепловые мосты и снижает теплоизоляционные характеристики. Чтобы поддерживать более высокие значения изоляции через шлицы, производители используют изолированные пиломатериалы, композитные шлицы, механические замки, перекрывающиеся панели OSB или другие творческие методы. В зависимости от выбранного метода могут стать доступными другие преимущества, такие как полная поверхность забивания или повышенная прочность конструкции.

Способы изготовления

SIP чаще всего производятся на традиционном заводе. Технологическое оборудование используется для равномерного и последовательного регулирования давления и нагрева. Существует два основных метода обработки, которые соответствуют материалам, используемым для сердечника SIP-панели. При изготовлении панели с наполнителем из полистирола требуется как давление, так и тепло, чтобы клей проник и полностью схватился. Несмотря на то, что существует ряд вариантов, как правило, вспененную сердцевину сначала покрывают клеем, и пленку закрепляют на месте. Три детали устанавливаются в большое зажимное устройство, и к ним прилагается давление и тепло. Три детали должны оставаться в зажимном приспособлении до полного высыхания клея.

При производстве панели с полиуретановой сердцевиной давление и тепло возникают в результате расширения пены во время процесса вспенивания. Шкуры помещаются в большое зажимное устройство, которое выполняет роль формы. Кожухи должны находиться отдельно друг от друга, чтобы жидкие полиуретановые материалы могли стекать в устройство. Попав в устройство, пена начинает подниматься. Форма / пресс обычно конфигурируется так, чтобы выдерживать тепло и давление, создаваемое химическим вспениванием. SIP-панель оставляют в пресс-форме / прессе для небольшого отверждения, а после удаления продолжают отверждаться в течение нескольких дней.

До недавнего времени оба этих процесса требовали заводских настроек. Однако недавние достижения представили альтернативу оборудованию для обработки панелей SIP, которое позволяет изготавливать панели SIP на стройплощадке. Это долгожданная новость для строителей в развивающихся странах, где технологии, возможно, лучше всего подходят для сокращения выбросов парниковых газов и повышения устойчивости жилищного строительства, но недоступны.

Преимущества и недостатки

Использование SIP дает множество преимуществ и некоторые недостатки по сравнению с обычным каркасным зданием.

Стоимость SIP выше, чем стоимость материалов для сопоставимого каркасного здания в США; однако в другом месте это может быть неверно. Хорошо построенный дом с использованием SIP будет иметь более плотную оболочку здания, а стены будут иметь более высокие изоляционные свойства, что приведет к меньшему количеству сквозняков и снижению эксплуатационных расходов. Кроме того, из-за стандартизированного и универсального характера SIP время строительства может быть меньше, чем для каркасного дома, а также требует меньшего количества специалистов. Панели могут использоваться в качестве пола, стены и крыши, причем использование панелей в качестве пола особенно полезно при использовании над неизолированным пространством внизу. В результате общая стоимость жизненного цикла здания, построенного из SIP, в целом будет ниже, чем для обычного каркасного здания - на целых 40%. Будет ли общая стоимость строительства (материалы и рабочая сила) ниже, чем для традиционного каркаса, по-видимому, зависит от обстоятельств, включая местные условия труда и степень оптимизации конструкции здания для той или иной технологии.

Система OSB с обшивкой по конструкции в некоторых случаях превосходит традиционную конструкцию с рамой из стержней; прежде всего в силе осевой нагрузки. SIP-панели обладают такой же универсальностью, что и дома с каркасным домом, при использовании нестандартных конструкций. Кроме того, поскольку SIP работают как каркас, изоляция и внешняя обшивка и могут быть предварительно вырезаны с завода для конкретной работы, внешнюю оболочку здания можно построить довольно быстро. SIP-панели также имеют тенденцию быть легкими и компактными, что способствует этой конструкции вне строительной площадки. Более того, экологические характеристики SIP очень хороши благодаря их исключительной теплоизоляции. Они также обладают устойчивостью к сырости и холоду, таким как усадка при сжатии и образование мостиков холода, которые не могут сравниться с древесиной и более традиционными строительными материалами.[2]

При испытании в лабораторных условиях СИП, включенный в систему стен, фундамента, пола или крыши, устанавливается в устойчивой (без проникновения воздуха) среде; системы с изоляцией из стекловолокна не устанавливаются в стационарных условиях, так как они требуют вентиляции для удаления влаги.

За исключением конструкционных металлов, таких как сталь, все конструкционные материалы ползать через некоторое время. В случае SIP, потенциал ползучести облицованных OSB SIP с пенополистиролом или пенополиуретаном был изучен, и существуют рекомендации по расчету ползучести.[3][4] Долгосрочные эффекты от использования нетрадиционных материалов облицовки и сердечника требуют испытаний конкретных материалов для количественной оценки расчетных значений ползучести.

Размеры и характеристики

В Соединенных Штатах SIP, как правило, имеют ширину от 4 футов (1,22 м) до 24 футов (7,32 м). В других странах типичные размеры продукции составляют 300, 600 или 1200 мм в ширину и 2,4, 2,7 и 3 м в длину, с кровельными SIP длиной до 6 м. Меньшие секции облегчают транспортировку и обращение, но использование максимально больших панелей создаст наилучшую изоляцию здания. При 15-20 кг / м2, более длинные панели могут стать трудными в обращении без использования крана для их размещения, и это соображение, которое необходимо учитывать из-за ограничений по стоимости и площадке. Также следует отметить, что при необходимости в особых обстоятельствах часто могут потребоваться более длинные пролеты, например, для длинного пролета крыши. Типичная высота панелей в США составляет от 2,44 до 2,75 м (восемь или девять футов). Панели бывают шириной от 4 до 12 дюймов, а приблизительная стоимость составляет 4–6 долларов за фут.2 в США.[5] В 4 квартале 2010 г. были внедрены новые методы формирования радиусов, синусоид, арок и трубчатых СИП. Из-за индивидуального характера и технической сложности формования и отверждения специальных форм цена обычно в три или четыре раза выше стоимости стандартных панелей за фут.[6]

EPS является наиболее распространенным из используемых пен и имеет R-значение (термическое сопротивление ) около 4 ° F · фут2· Ч / БТЕ (примерно 0,7 К · м2/ Вт) на 25 мм толщины, что даст 3,5 дюйма (89 мм) пенопласта в панели толщиной 4,5 дюйма (110 мм) значение R, равное 13,8 (осторожно: экстраполяция значений R на толщину может быть неточной из-за к нелинейным тепловым свойствам большинства материалов). По номинальной стоимости это похоже на войлок из стекловолокна R-13, но поскольку в доме со стандартным каркасом из палки значительно больше стен, содержащих древесину с низким значением R, которая действует как мост холода, тепловые характеристики R-13,8 Стенка SIP будет значительно лучше.

Особенности воздухонепроницаемости домов из SIP привели к тому, что Агентство по охране окружающей среды разработало программу Energy Star, чтобы установить протокол проверки вместо типично требуемого испытания двери с вентилятором для оценки утечки воздуха в доме. Это позволяет ускорить процесс и сэкономить деньги застройщика / домовладельца.

Стандартизация и дизайн

Строительство сборный модульный дом (Нажмите здесь, чтобы просмотреть замедленное видео )

Международный строительный кодекс ссылается на APA, Спецификацию проектирования фанеры 4 - Проектирование и изготовление многослойных фанерных панелей для проектирования SIP.[7] В этом документе рассмотрены базовые инженерные принципы работы с SIP-панелями, но не указаны конструктивные свойства панелей, предоставляемых каким-либо конкретным производителем. В 2007 году нормативные положения о проектировании SIP с облицовкой OSB были впервые введены в Международный жилищный кодекс 2006 года. Эти положения содержат руководство по использованию SIP только в качестве стеновых панелей.

Помимо этих непатентованных стандартов, индустрия SIP в значительной степени полагалась на отчеты об оценке проприетарного кода. В начале 2009 года SIPA начала сотрудничество с NTA Inc, агентство по сертификации продукции, чтобы подготовить первый отраслевой отчет о кодах, который будет доступен всем членам SIPA, которые соответствуют требованиям. В отличие от предыдущих отчетов по коду, предписывающие положения, представленные в отчете о коде SIPA, получены из методологии инженерного проектирования, которая позволяет специалисту по проектированию учитывать условия нагрузки, не указанные в отчете о коде.[4][8]

использованная литература

  1. ^ Рекомендации по проектированию и архитектурному проектированию.pdf
  2. ^ «Структурные изолированные панели | Зеленые модульные». Зеленый Модульный. Получено 2016-04-19.
  3. ^ Тейлор, С.Б., Манбек, Х.Б., Яновяк, Дж.Дж., Хилтунум, Д. «Моделирование прогиба структурной изолированной панели (СИП) при ползучести». J. Структурная инженерия, Vol. 123, No. 12, декабрь 1997 г.
  4. ^ а б 3NTA IM 14 TIP 01, Руководство по проектированию с использованием данных отчета о листинге NTA. NTA, Inc. Nappanee, IN. 19.03.2009, 12 стр.
  5. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-04-30. Получено 2011-01-14.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  6. ^ "Cowley Timber & Partners - Строительная древесина, балки и облицовка". Cowley Timber + Partners.
  7. ^ APA. Приложение 4 к техническим условиям на проектирование фанеры: Проектирование и изготовление многослойных панелей из фанеры. Документ U814-H. Март 1990 г.
  8. ^ Отчет о кодах SIPA В архиве 2009-06-20 на Wayback Machine Требования к отчету о коде SIPA на веб-сайте SIPA

внешние ссылки