СЕНДВІЧ-ПАНЕЛІ ЯК СПОСІБ ПІДВИЩИТИ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ БУДІВЛІ

 

Сендвіч-панель - це тришаровий будівельний виріб, який як правило, складається з двох листів оцинкованої фарбованої сталі і наповнювача між ними.

Технологія виробництва сендвіч-панелей з’явилася завдяки американським архітекторам Франку Ллойду Райту і Олдену Б. Доу, які в 1930-50-х роках вперше застосували її у своїх проектах. Вже в 1959 році американська компанія Koppers Inc. розпочала масове виробництво сендвіч-панелей. Найстаршими виробниками сендвіч-панелей в Європі є фінська компанія Rannila, відома сьогодні під брендом Ruukki, ірландська Kingspan та італійська Cannon.

Сендвіч-панелі мають гарні естетичні властивості, відмінні енергозберігаючі характеристики, а також швидко монтуються, тому широко застосовуються для будівництва торгових та офісних будівель, швидкомонтованих каркасних будівель, в тому числі складських комплексів, промислових об’єктів і сільськогосподарських споруд. 

Види сендвіч-панелей

Стінова сендвіч-панель

Покрівельна сендвіч-панель

В залежності від призначення, сендвіч-панелі підрозділяються на стінові і покрівельні. При виборі стінових панелей ключовими параметрами є теплотехнічні, міцнісні та протипожежні характеристики, а для покрівельних, на додаток до цього, – несуча здатність і довговічність.

Покрівельні сендвіч-панелі повинні забезпечувати повну герметичність і необхідну міцність покрівлі, тому рекомендується використовувати панелі з особливим профілюванням зовнішньої обшивки у вигляді гребенів.

Енергозбереження

EPDM ущільнювач

Енергозберігаючі властивості сендвіч-панелей визначаються видом наповнювача, герметичністю замка і наявністю в ньому ущільнювача.   Ущільнювач може бути бутиловий, який встановлюється в момент монтажу панелей або EPDM (етилен-пропіленовий каучук), що встановлюється в замок панелей при виробництві та забезпечує кращу герметичність і енергоефективність замкової частини сендвіч-панелі.

Найважливішим параметром енергоефективності сендвіч-панелей є термоопір (R0), що враховує теплові втрати в замковій частині конструкції. Мінімальний приведений опір теплопередачі (при 25 °С) для якісних сендвіч-панелей провідних європейських виробників представлено в таблиці:

Товщина панелі, мм	Термоопір, м2*К/Вт
	Мінеральна вата	Пінополіуретан
40	-	1,9
60	-	2,8
80	2,1	3,7
100	2,6	4,5
120	3,1	5,5
140	3,5	6,3
160	4,1	7,1
180	4,5	8,3
200	5,0	9,0

Панелі, термоопір яких знаходиться нижче зазначених параметрів, застосовувати при будівництві енергоефективних об’єктів не рекомендується.

 

При використанні сучасних наповнювачів, таких як мінеральна вата і PIR, можливе спорудження будівель навіть з нульовим рівнем енергоспоживання. Для зведення пасивних будинків і складів з регульованим газовим середовищем необхідно використовувати технічні рішення з герметизації всіх примикань, а також застосовувати сендвіч-панелі підвищеної енергоефективності, що дозволяє практично повністю виключити втрати енергії. Конструкція будівлі з сендвіч-панелей може вважатися енергоефективною якщо її повітропроникність становить менше 1,5 м3/м2год. При цьому кращі зразки панелей можуть досягати повітропроникності в межах 0,6-0,9 м3/м2год.

Найбільш інноваційними рішеннями з енергозбереження є сендвіч-панелі  з інтегрованими фотоелектричними модулями (сонячними батареями).

Наповнювачі

Пінопластовий наповнювач Мінераловатний наповнювач PIR наповнювач IPN наповнювач

Наповнювач (утеплювач) сендвіч-панелей відповідає за такі характеристики як міцність, тепло- звукоізоляція і протипожежні властивості.   При виробництві сендвіч-панелей використовуються різні типи наповнювачів; при цьому найбільш поширеними є мінеральна вата, пінополіуретан (PU, PUR) і його модифікації – пенополіізоціанурат (PIR, IPN), а також пінополістирол (пінопласт). Панелі з пінопластовим наповнювачем мають найгірші експлуатаційні характеристики, тому, як правило, застосовуються для будівництва тимчасових споруд зі строком експлуатації до 10 років, до яких не висуваються вимоги з пожежної безпеки, оскільки пінопласт горить. До того ж пінопласт має погане шумопоглинання і схильний до поширення цвілі. Єдиною перевагою сендвіч-панелей з пінопластом є їх низька ціна. Мінеральна вата є найпоширенішим матеріалом і завжди застосовується в сендвіч-панелях з підвищеними вимогами по вогнестійкості (до EI360), наприклад, в протипожежних перегородках. Коефіцієнт теплопровідності мінеральної вати коливається в межах λ = 0,038-0,044 Вт/мК. Залежно від необхідних характеристик в конструкції сендвіч-панелей застосовується мінвата різної щільності: зниженої (нижче 90 кг/м3) – для внутрішніх перегородок, середньої (95-115 кг/м3) – для зовнішніх стін і покрівельних панелей або підвищеної (від 120 кг/м3) – в протипожежних перегородках та стінових панелях підвищеної несучої здатності. Характеристики мінеральної вати обумовлюють широке застосування сендвіч-панелей з таким наповнювачем при будівництві складів горючих матеріалів, пожежонебезпечних виробництв, а також будівель з підвищеними акустичними вимогами. Сендвіч-панелі з пінополіуретану зручні в монтажі завдяки малій вазі (в більшості випадків щільність пінополіуретану в панелях становить від 32 до 40 кг/м3) і мають підвищені порівняно з мінеральною ватою енергозберігаючи характеристики (λ = 0,020-0,021 Вт/мК). Пінополіуретан не вбирає вологу, тому може успішно застосовуватися в панелях для мийок, басейнів, виробництв з підвищеною вологістю (солодові цехи певних виробництв, грибні ферми тощо), а також об’єктів, розташованих поблизу водойм. Сендвіч-панелі з наповнювачем із пінополіуретану застосовуються на об’єктах з низькими вимогами пожежної безпеки, а також для складів холодного зберігання (холодильників і морозильників, в тому числі з регульованим газовим середовищем). При цьому для виключення мостів холоду і зменшення тепловтрат таких приміщень необхідно застосовувати поліпропіленові вставки в місцях кріплення панелей.

Варто відзначити, що пінополіуретан відноситься до горючих матеріалів (група горючості Г1) і схильний до поширення полум’я (група М1-М2), а вогнестійкість сендвіч-панелей з пенополіуретановим наповнювачем становить EI15.

Пенополіізоціанурат (PIR) являє собою нове покоління поліуретанових наповнювачів (λ = 0,020-0,021 Вт/мК) з підвищеними параметрами вогнестійкості до EI45. Пенополіізоціануратний наповнювач типу E-PIR має межу вогнестійкості (EI15 – EI30), а наповнювач Х-PIR має вогнестійкість до EI45.

IPN – торгова марка модифікованого пінополіуретану (λ=0,020-0,022 Вт/мК), що застосовується в сендвіч-панелях Kingspan. При цьому наповнювач IPN за характеристиками відповідає типу X-PIR, а IPN-L близький до E-PIR. Недоліком IPN є відсутність цього типу наповнювача серед рекомендованих європейським стандартом ДСТУ Б EN 14509:2014, що ускладнює підтвердження якісних характеристик продукції з таким наповнювачем і не гарантує його довговічність.

Архітектурна виразність

Асортимент представлених на ринку України сендвіч-панелей надає практично безмежні можливості створення унікальної архітектури об’єкту. Багатство колірних рішень, варіації напрямків монтажу, різні типи профілювання і декорування дозволяють архітектору застосовувати сендвіч-панелі не лише як конструкційний, а і як дизайнерський елемент будівлі.

Кольори сендвіч-панелей з обшивкою зі сталі з полімерним покриттям бувають стандартні (ті, що завжди підтримуються виробниками в наявності на своїх складах) і ті, що постачаються на замовлення. Гамма можливих відтінків панелей визначається відповідно до міжнародних колірних стандартів RAL, RR або NCS.

При виборі кольору сендвіч-панелі варто враховувати здатність металу різних відтінків до нагрівання і розширення, оскільки це багато в чому визначає довговічність і естетичні характеристики панелі. Чим темніше колір, тим сильніше нагрівається зовнішня обшивка, тому темні кольори не рекомендується застосовувати на покрівлі, де панель буде сильніше нагріватися під впливом сонця і з часом може стати хвилястою, а обшивка відшаровуватися від наповнювача. На південний фасад будівлі також не рекомендується встановлювати сендвіч-панелі темних відтінків, оскільки імовірний вигин виробу та поява хвилястості, особливо при довжині панелей більше 6 м.

Існує кілька типів профілювання обшивок сендвіч-панелей: мікропрофільне, лінійне, рифлене, гладке, тиснене і синусоїдальне. В силу технологічних особливостей виготовлення, гладка поверхня і синусоїдальне профілювання можливе лише для виробів з наповнювачем з пінополіуретану. Для приміщень, в яких необхідно виключити накопичення пилу або тих, що зазнають частого миття, для зручності слід застосовувати панелі з гладкою поверхнею або мікропрофілюванням.

Монтаж сендвіч-панелей може здійснюватися в горизонтальному, вертикальному або похилому напрямку. Сендвіч-панелі допускається використовувати навіть при зведенні криволінійних стін в разі якщо радіус кривизни становить 30 м і більше. Для рівномірного сприйняття деформацій панелей каркасом будівлі рекомендується здійснювати їх монтаж за однопролітною схемою. Ряд провідних виробників сендвіч-панелей пропонують додаткові можливості з їх декорування, такі як нанесення на поверхню виробу будь-яких кольорових зображень або встановлення поверх панелей вентильованих фасадів з декоративною общивкою.

Видиме кріплення

Приховане кріплення

Окрім зовнішньої обшивки панелі на візуальне сприйняття будівлі також впливає кріплення, яке буває видимим або прихованим, а також декоративні елементи, спеціальні кутові сендвіч-панелі тощо. Такі, здавалося б, незначні деталі в ряді об’єктів є визначальними в архітектурі фасадів. Тому за необхідності створення виразного дизайну будівлі рекомендується залучати до розробки проекту досвідчених фахівців.

Матеріали обшивок

Оптимальним вибором матеріалу зовнішньої обшивки сендвіч-панелей є оцинкована сталь з полімерним покриттям, що забезпечує виробу довгий термін експлуатації зі збереженням експлуатаційних характеристик.

Перед тим як купити сендвіч-панелі, варто звернути увагу на характеристики сталевих обшивок. Згідно стандарту ДСТУ EN 10346:2014 при виробництві панелей можуть використовуватися конструкційні марки сталей S280, S320, S350 з гарантованою межею плинності 280-350 МПа. Не дивлячись на це, ряд виробників для здешевлення вартості застосовують сталь марки DX51, яка не є конструкційною і тому використовувати її в несучих сендвіч-панелях неприпустимо.

Той же стандарт визначає необхідність застосування оцинкованої сталі з вмістом цинку не менше 190 г/м2. При цьому із зовнішнього боку листа товщина цинкового покриття повинна бути не менше 20 мікрон, а товщина шару поліестеру повинна становити не менше 25 мкм.

Згідно стандарту ДСТУ Б EN 14509:2014 товщина зовнішньої обшивки сендвіч-панелей може бути від 0,4 до 0,7 мм. При цьому чим товще сталевий лист, тим більш рівний вигляд матиме поверхня фасаду і менше відблисків буде на ній помітно в сонячну погоду. Товщина внутрішньої обшивки зазвичай знаходиться в межах від 0,4 до 0,6 мм і впливає на довговічність і несучу здатність сендвіч-панелей.

Залежно від призначення і умов експлуатації панелей, розрізняють кілька видів полімерного покриття, найбільш поширеними з яких є наступні:

• Поліестер (PE) – стандартне покриття для більшості будівель без специфічних вимог.

• Полівінілхлорид (PVC) – єдине з представлених покриттів, що є плівковим, застосовується на об’єктах з підвищеною вологістю, в харчовій та фармацевтичній промисловості, в агресивних умовах впливу миючих та абразивних засобів.

• Поліуретан Pural – на додаток до характеристик полівінілхлориду має підвищену стійкість до корозії, механічних пошкоджень і впливу високих концентрацій хімічно активних речовин.

• Поліуретан Pural Farm (CSafe) – найбільш стійке покриття, яке відрізняється підвищеною стійкістю до стирання, дії агресивного середовища, забруднення, вицвітання, а також впливу хімічних сполук аміачної групи і гідроксиду натрію. Завдяки високій стійкості таке покриття найчастіше застосовується для об’єктів сільськогосподарського призначення.

• Полівінілдифторид PVDF (Hiarc) – стійке до вицвітання покриття, яке зберігає колірну насиченість з часом, тому рекомендується для фасадів будівель, розташованих в зонах підвищеної сонячної активності.

 

В особливих випадках, наприклад, коли всередині будівлі дуже агресивне середовище від впливу миючих і абразивних засобів, а також в фармацевтичній або харчовій промисловості рекомендується застосовувати обшивки сендвіч-панелей з нержавіючої сталі. Таке рішення є найбільш дорогим, але в деяких випадках єдино можливим.

Несуча здатність

Несуча здатність сендвіч-панелі є важливою характеристикою, оскільки в процесі експлуатації вироби піддаються впливам снігу, вітру, сейсмічної активності тощо. При проектуванні огороджувальних конструкцій із застосуванням сендвіч-панелей необхідно враховувати вимоги ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи». Наприклад, для будівництва однієї й тієї ж будівлі в різних регіонах значення як вітрового, так і снігового навантаження можуть відрізнятися в кілька разів. Також необхідно враховувати конструктивні особливості будівлі, сервісні навантаження і умови експлуатації. Наприклад, необхідно звертати увагу на те, що на додаток до снігового навантаження, покрівля повинна витримувати ще й людину з інструментом для очищення.

У випадках застосування стінових сендвіч-панелей на висотних будівлях особливу увагу слід приділяти вибору типу кріпильних виробів і кількості точок кріплення.

В об’єктах де можлива вибухонебезпечна ситуація, необхідне улаштування легкоскидних конструкцій. В таких конструкціях застосовуються сендвіч-панелі із спеціальними видами кріплень, які в разі підвищення внутрішнього тиску в будівлі забезпечують розгерметизацію певних ділянок фасаду. Це дозволяє уникнути травмування людей, що знаходяться в приміщеннях і біля об’єкту, а також пошкодження конструкцій будівлі.

Підбір необхідних характеристик сендвіч-панелей здійснюється за таблицями несучої здатності або розрахунковими програмами, тому перед купівлею варто впевнитися в їх наявності у постачальника.

Геометричні параметри

Товщина сендвіч-панелі підбирається відповідно до теплотехнічного розрахунку і може бути в межах від 40 до 300 мм, а її ширина становить від 1,0 до 1,2 м. Довжина панелей буває від 2 до 13,5 м і обмежується розміром транспортних засобів. Виходячи зі зручності монтажу, найбільш широке застосування знаходять сендвіч-панелі довжиною від 6 до 8 м.

Замок типу «шип-паз»

Сендвіч-панелі можуть постачатися з пласким або зигзагоподібним замком. У пласкому замку можлива поява конденсату і наскрізне промерзання. У свою чергу зигзагоподібний замок типу «шип-паз» є більш герметичним і енергоефективним. Важливо врахувати, що точні геометричні характеристики сендвіч-панелей в значній мірі впливають на герметичне стикування замків, а також на терміни та якість монтажу. Незважаючи на те, що на ринку України присутній широкий асортимент брендів панелей, лиш деякі виробники можуть гарантувати, що при монтажі панелей відхилення геометричних розмірів буде в межах допусків згідно ДСТУ Б EN 14509:2014.

Це обумовлено тим, що для виготовлення виробів з точними геометричними параметрами необхідно мати висококласне автоматизоване обладнання, яке є в наявності лише у провідних європейських виробників.

Необхідні сертифікати

Перш ніж купити сендвіч-панелі, необхідно впевнитися в наявності у продавця переліку обов’язкових сертифікатів і протоколів випробувань, до яких відносяться:

• Сертифікат відповідності УкрСЕПРО.

• Протокол теплотехнічних сертифікаційних випробувань.

• Протокол міцності сертифікаційних випробувань.

• Протокол або сертифікат пожежних випробувань, в якому вказані показники по вогнестійкості EI для стінових панелей, RE для неексплуатованих покрівель, REI для експлуатованих покрівель та поширенню полум’я M.

• Гарантійний сертифікат виробника або постачальника. Згідно ДСТУ Б В.2.7-169:2008 гарантійний термін повинен бути не менше 1 року. Варто зазначити, що провідні виробники надають гарантію на сендвіч-панелі до 5 років – на цілісність виробу, до 25 років – на ефективну експлуатацію наповнювача і до 30 років – на естетичні властивості обшивки.

• Санітарно-епідеміологічний висновок (необхідно для об’єктів фармацевтичної і харчової промисловості).

Наведений вище перелік документів лише частково підтверджує якість продукції, що поставляється, тому рекомендується запитувати у постачальника додаткові документи, що підтверджують характеристики сендвіч-панелей, такі як:

• CE декларацію або сертифікат відповідності європейським нормам ДСТУ Б EN 14509:2014.

• Сертифікат відповідності технічним регламентам.

• Протокол випробування наповнювача на горючість (НГ або Г).

• Протоколи випробувань панелей згідно ДСТУ Б EN 14509:2014 на повітро- і водонепроникність, довговічність, повзучість, шумопоглинання і т.д.

• Протоколи випробувань полімерних покриттів обшивок згідно ДБН В.1.7-2002 на горючість Г, поширення полум’я по поверхні РП та ін.

• Екологічні сертифікати відповідності системам LEED, BREEAM і FM.

• Таблиці несучої здатності сендвіч-панелей.

• Бібліотека технічних рішень та інструкція з монтажу.

При використанні сендвіч-панелей на будівництві в зонах підвищеної сейсмічної активності рекомендується запитувати у постачальника висновок на сейсмостійкість. А для повної впевненості в якості панелей що поставляються, необхідно також запитувати окремі сертифікати і протоколи на матеріали, які були використані при виробництві конкретної партії панелей: сталь і наповнювач.

Аксесуари та монтаж

Купуючи сендвіч-панелі, важливо пам’ятати що навіть найкраща продукція при використанні низькоякісних аксесуарів або при неправильному монтажу навряд чи слугуватиме заявлений виробником термін. Вибір кріплення, герметиків і декоративних елементів, як і вибір сендвіч-панелей, повинен ґрунтуватися на якісних характеристиках виробів, особливостях конкретного типу панелей і рекомендаціях виробника.

Монтаж сендвіч-панелей є досить складним і відповідальним етапом, від якого залежать подальші операційні витрати і термін експлуатації будівлі. Тому монтаж сендвіч-панелей рекомендується довіряти спеціалізованим монтажним компаніям з досвідом роботи, які спроможні підтвердити це відповідною гарантією.

Виробники

Ринок сендвіч-панелей в Україні представлений наступними найбільшими виробниками: Balex, Gor-Stal, Isopan, Kingspan, Paneltech, Pruszynski, Ruukki, Интеко, Пантек, Промстан, Термобуд и ТПК.

Варто пам’ятати, що ціна сендвіч-панелей – це не лише спочатку вкладені кошти в продукцію і монтаж. Купуючи якісніші вироби, власник будівлі отримує не лише відмінний зовнішній вигляд і безпеку будівлі, а і зможе компенсувати вкладені кошти зниженням витрат на опалення і кондиціонування, а також на відсутності проблем з експлуатацією покрівлі та фасадів протягом всього терміну служби будівлі.