Сэндвич-панель – это трехслойное строительное изделие, как правило, состоящее из двух листов оцинкованной окрашенной стали и наполнителя между ними.
Технология производства сэндвич-панелей появилась благодаря американским архитекторам Франку Ллойду Райту и Олдену Б. Доу, которые в 1930-50-х годах впервые применили её в своих проектах. Уже в 1959 году американская компания Koppers Inc. начала массовое производство сэндвич-панелей. Старейшими производителями сэндвич-панелей в Европе являются финская компания Rannila, известная сегодня под брендом Ruukki, ирландская Kingspan и итальянская Cannon.
Сэндвич-панели обладают хорошими эстетическими свойствами, отличными энергосберегающими характеристиками, а также быстро монтируются, поэтому широко применяются для строительства торговых и офисных зданий, быстровозводимых каркасных зданий, в том числе складских комплексов, промышленных объектов и сельскохозяйственных сооружений.
Стеновая сэндвич-панель
Кровельная сэндвич-панель
В зависимости от назначения сэндвич-панели подразделяются на стеновые и кровельные. При выборе стеновых панелей ключевыми параметрами являются теплотехнические, прочностные и противопожарные характеристики, а для кровельных, в дополнение к этому, – несущая способность и долговечность.
Кровельные сэндвич-панели должны обеспечивать полную герметичность и необходимую прочность кровли, поэтому рекомендуется использовать панели с особым профилированием внешней обшивки в виде гребней.
Энергосберегающие свойства сэндвич-панелей определяются видом наполнителя, герметичностью замка и наличием в нем уплотнителя.
EPDM уплотнитель
Уплотнитель может быть бутиловый, который устанавливается в момент монтажа панелей или EPDM (этилен-пропиленовый каучук), устанавливаемый в замок панелей при производстве, что обеспечивает лучшую герметичность и энергоэффективность замковой части сэндвич-панели.
Важнейшим параметром энергоэффективности сэндвич-панелей является термосопротивление (R0), которое учитывает тепловые потери в замковой части конструкции. Минимальное приведенное сопротивление теплопередачи (при 25 °С) для качественных сэндвич-панелей ведущих европейских производителей представлено в таблице:
| Толщина панели, мм | Термосопротивление R0, м2*К/Вт | |
| Минеральная вата | Пенополиуретан | |
| 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 |
Панели, термосопротивление которых находится ниже указанных параметров, применять при строительстве энергоэффективных объектов не рекомендуется.
При использовании современных наполнителей, таких как минеральная вата и PIR, возможно строительство зданий даже с нулевым уровнем энергопотребления. Для возведения пассивных зданий и складов с регулируемой газовой средой необходимо использовать технические решения по герметизации всех примыканий, а также применять сэндвич-панели повышенной энергоэффективности, что позволяет практически полностью исключить энергопотери. Конструкция здания из сэндвич-панелей может считаться энергоэффективной если её воздухопроницаемость составляет менее 1,5 м3/м2час. При этом лучшие образцы панелей могут достигать воздухопроницаемости в пределах 0,6-0,9 м3/м2час.
Наиболее инновационными решениями по энергосбережению являются сэндвич-панели с интегрированными фотоэлектрическими модулями (солнечными батареями).
Наполнитель (утеплитель) сэндвич-панелей отвечает за такие характеристики как прочность, тепло- звукоизоляция и противопожарные свойства.
Пенопластовый наполнитель
При производстве сэндвич-панелей используются различные типы наполнителей; при этом наиболее распространенными являются минеральная вата, пенополиуретан (PU, PUR) и его модификации – пенополиизоцианурат (PIR, IPN), а также пенополистирол (пенопласт).
Панели с наполнителем из пенопласта обладают наихудшими эксплуатационными характеристиками, поэтому, как правило, применяются для строительства временных сооружений со сроком эксплуатации до 10 лет, к которым не предъявляются требования по пожарной безопасности, поскольку пенопласт является горючим. К тому же пенопласт обладает плохим шумопоглощением и подвержен распространению плесени. Единственным преимуществом сэндвич-панелей с пенопластом является их низкая цена.
Минераловатный наполнитель
Минеральная вата является самым распространённым материалом и всегда применяется в сэндвич-панелях с повышенными требованиями по огнестойкости (до EI360), например, в противопожарных перегородках. Коэффициент теплопроводности минеральной ваты колеблется в пределах λ=0,038-0,044 Вт/мК. В зависимости от необходимых характеристик в конструкции сэндвич-панелей применяется минвата различной плотности: пониженной (ниже 90 кг/м3) – для внутренних перегородок, средней (95-115 кг/м3) – для наружных стен и кровельных панелей или повышенной (от 120 кг/м3) – в противопожарных перегородках и стеновых панелях повышенной несущей способности. Характеристики минеральной ваты обуславливают широкое применение сэндвич-панелей с таким наполнителем при строительстве складов горючих материалов, пожароопасных производств, а также зданий с повышенными акустическими требованиями.
PIR наполнитель
Сэндвич-панели из пенополиуретана удобны в монтаже благодаря малому весу (в большинстве случаев плотность пенополиуретана в панелях составляет от 32 до 40 кг/м3) и обладают повышенными по сравнению с минеральной ватой энергосберегающими характеристиками (λ=0,020-0,021 Вт/мК). Пенополиуретан не впитывает влагу, поэтому может успешно применяться в панелях для моек, бассейнов, производств с повышенной влажностью (солодовенные цеха пивных производств, грибные фермы и т.д.), а также объектов, расположенных вблизи водоемов.
Сэндвич-панели с наполнителем из пенополиуретана применяются на объектах с низкими требованиями по пожарной безопасности, а также для складов холодного хранения (холодильников и морозильников, в том числе с регулируемой газовой средой). При этом для исключения мостов холода и уменьшения теплопотерь таких помещений необходимо применять полипропиленовые вставки в местах крепления панелей.
Стоит отметить, что пенополиуретан относится к горючим материалам (группа горючести Г1) и подвержен распространению пламени (группа М1-М2), а огнестойкость сэндвич-панелей с пенополиуретановым наполнителем составляет EI15.
IPN наполнитель
Пенополиизоцианурат (PIR) представляет собой новое поколение полиуретановых наполнителей (λ=0,020-0,021 Вт/мК) с огнестойкостью до EI45. Пенополиизоциануратный наполнитель типа E-PIR имеет предел огнестойкости (EI15 – EI30), а наполнитель Х-PIR обладает огнестойкостью до EI45.
IPN – торговая марка модифицированного пенополиуретана (λ=0,020-0,022 Вт/мК), применяемого в сэндвич-панелях Kingspan. При этом наполнитель IPN по характеристикам соответствует типу X-PIR, а IPN-L близок к E-PIR. Недостатком IPN является отсутствие этого типа наполнителя среди рекомендованных европейским стандартом ДСТУ Б EN 14509:2014, что усложняет подтверждение качественных характеристик продукции с таким наполнителем и не гарантирует его долговечность.
Ассортимент представленных на рынке Украины сэндвич-панелей предоставляет практически безграничные возможности создания уникальной архитектуры объекта. Богатство цветовых решений, вариации направлений монтажа, различные типы профилирования и декорирования позволяют архитектору применять сэндвич-панели не только как конструкционный, а и как дизайнерский элемент здания.
Цвета сэндвич-панелей с обшивкой из стали с полимерным покрытием бывают стандартные (всегда поддерживаемые производителями в наличии на своих складах) и поставляемые на заказ. Гамма возможных оттенков панелей определяется по международным цветовым стандартам RAL, RR или NCS.
Из-за сложности технологических процессов производители стали с органическим покрытием в цветах металлик RAL 9006 и RAL 9007 не гарантируют совместимость цветовых тонов при будущих поставках. Поэтому для обеспечения однородности цвета обшивок сэндвич-панелей рекомендуется заказывать производство сырья одного цвета для всей предполагаемой партии продукции.
При выборе цвета сэндвич-панели стоит учитывать способность металла различных оттенков к нагреванию и расширению, поскольку это во многом определяет долговечность и эстетические характеристики панели. Чем темнее цвет, тем сильнее нагревается внешняя обшивка, поэтому темные цвета не рекомендуется применять на кровлю где панель будет сильнее нагреваться под воздействием солнца и со временем может стать волнистой, а обшивка отслоиться от наполнителя. На южный фасад здания также не рекомендуется устанавливать сэндвич-панели темных оттенков, поскольку вероятен прогиб изделия и образование волнистости, особенно при длине панелей более 6 м.
Стандарт ДСТУ EN 14509:2013, описывающий требования к сэндвич-панелям, разделяет цвета обшивок на 3 группы: очень светлые, светлые и тёмные. Значение температуры наружной обшивки устанавливается, основываясь на группе, к которой относится данный цвет и составляет +55 °C для очень светлых цветов, + 65 °C для светлых цветов и +80 °C для тёмных цветов.
Цветовые группы по влиянию тепловых нагрузок на конструкции из сэндвич-панелей.
| I цветовая группа – очень светлые цвета | RAL: 1015, 1016, 1018, 6019, 7035, 9001, 9002, 9010 |
| II цветовая группа – светлые цвета | RAL: 1002, 1003, 1004, 1014, 1017, 1019, 1021, 1023, 1035, 2000, 2003, 2004, 2008, 2009, 5012, 5018, 5024, 6018, 6021, 6033, 7000, 7037, 7040, 9006, 9022, RR: 20, 21, 24, 30, 40 |
| III цветовая группа – тёмные цвета | RAL: 3000, 3002, 3003, 3005, 3011, 3013, 5002, 5005, 5009, 5010, 5011, 5022, 6000, 6003, 6005, 6011, 6020, 6029, 7015, 7016, 7022, 7024, 8016, 8017, 8023, 9005, 9007, RR: 22, 23, 29, 34, 35, 36, 41, 288 |
Наружная обшивка сэндвич-панелей тёмных цветов (III цветовая группа) в следствие повышенной тепловой нагрузки по сравнению со светлыми цветами может подвергаться искривлениям. Поэтому при проектировании зданий из сэндвич-панелей необходимо учитывать особенности тёмных панелей и предотвращать повреждения с помощью решений, основанных на следующих условиях:
Существует несколько типов профилирования обшивок сэндвич-панелей: микропрофильное, линейное, рифленое, гладкое, тиснёное и синусоидальное. В силу технологических особенностей изготовления, гладкая поверхность и синусоидальное профилирование возможно только для изделий с наполнителем из пенополиуретана. Для помещений, в которых необходимо исключить накопление пыли или подверженных частым мойкам, для удобства следует применять панели с гладкой поверхностью или микропрофилированием.
Сэндвич-панели с гладкой обшивкой следует устанавливать только в виде однопролётных конструкций после статических расчётов с использованием программного обеспечения TrayPan. Применение сэндвич-панелей с гладкими обшивками в других конструкциях может привести к появлению волнистости лицевой поверхности. Это может быть слабозаметный эффект, видимый только при определенных условиях, например, при очень высокой инсоляции стены или конструкции крыши.
Возможное появление волнистости на гладкой обшивке не ухудшает несущую способность сэндвич-панелей, но может привести к ухудшению эстетики фасада.
Монтаж сэндвич-панелей может осуществляться в горизонтальном, вертикальном или наклонном направлении. Сэндвич-панели допускается использовать даже при возведении криволинейных стен в случае если радиус кривизны составляет 30 м и более. Для равномерного восприятия деформаций панелей каркасом здания рекомендуется осуществлять их монтаж по однопролётной схеме. Ряд ведущих производителей сэндвич-панелей предлагают дополнительные возможности по их декорированию, такие как нанесение на поверхность изделия любых цветных изображений или установку поверх панелей вентилируемых фасадов с декоративной обшивкой.
Видимый крепёж
Скрытый крепёж
Кроме внешней обшивки панели на визуальное восприятие здания также влияет крепеж, который бывает видимым или скрытым, а также стыкующие и обрамляющие элементы, нащельники, специальные угловые сэндвич-панели и т.д. Такие, казалось бы, незначительные детали в ряде объектов являются определяющими в архитектуре фасадов. Поэтому при необходимости создания выразительного дизайна здания рекомендуется привлекать к разработке проекта опытных специалистов.
Оптимальным выбором материала внешней обшивки сэндвич-панелей является оцинкованная сталь с полимерным покрытием, обеспечивающая изделию долгий срок эксплуатации с сохранением эксплуатационных характеристик.
Перед тем как купить сэндвич-панели, стоит обратить внимание на характеристики стальных обшивок. Согласно стандарта ДСТУ EN 10346:2014 при производстве панелей могут использоваться конструкционные марки сталей S280, S320, S350 с гарантированным пределом текучести 280-350 МПа. Несмотря на это, ряд производителей для удешевления стоимости применяют сталь марки DX51, которая не является конструкционной и поэтому использовать её в ненесущих сэндвич-панелях недопустимо.
Тот же стандарт определяет необходимость применения оцинкованной стали с содержанием цинка не менее 190 г/м2. При этом с наружной стороны листа толщина цинкового покрытия должна быть не менее 20 микрон, а толщина слоя полиэстера должна составлять не менее 25 мкм.
Согласно стандарта ДСТУ Б EN 14509:2014 толщина внешней обшивки сэндвич-панелей может быть от 0,4 до 0,7 мм. При этом чем толще стальной лист, тем более ровной будет выглядеть поверхность фасада и меньше бликов будет на нём заметно в солнечную погоду. Толщина внутренней обшивки обычно находится в пределах от 0,4 до 0,6 мм и влияет на долговечность и несущую способность сэндвич-панелей.
В зависимости от предназначения и условий эксплуатации панелей, различают несколько видов полимерного покрытия, наиболее распространенными из которых являются следующие:
В особых случаях, например, когда внутри здания очень агрессивная среда от воздействия моющих и истирающих средств, а также в фармацевтической или пищевой промышленности рекомендуется применять обшивки сэндвич-панелей из нержавеющей стали. Такое решение является наиболее дорогостоящим, но в некоторых случаях единственно возможным.
Несущая способность сэндвич-панели является важной характеристикой, поскольку в процессе эксплуатации изделия подвергаются воздействиям снега, ветра, сейсмической активности и т.д. При проектировании ограждающих конструкций с применением сэндвич-панелей необходимо учитывать требования ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия». Например, для строительства одного и того же здания в разных регионах значения как ветровой, так и снеговой нагрузки могут отличаться в несколько раз. Также необходимо учитывать конструктивные особенности здания, сервисные нагрузки и условия эксплуатации. Например, необходимо обращать внимание на то, что, в дополнение к снеговой нагрузке, кровля должна выдерживать ещё и человека с инструментом для очистки.
В случаях применениях стеновых сэндвич-панелей на высотных зданиях особое внимание следует уделять выбору типа крепёжных изделий и количеству точек крепления.
В объектах где возможна взрывоопасная ситуация необходимо устройство легкосбрасываемых конструкций. В таких конструкциях применяются сэндвич-панели со специальными видами крепежей, которые в случае повышения внутреннего давления в здании обеспечивают разгерметизацию определенных участков фасада. Это позволяет избежать травмирования людей, находящихся в помещениях и возле объекта, а также повреждения конструкций здания.
Подбор необходимых характеристик сэндвич-панелей осуществляется по таблицам несущей способности или расчетным программам, поэтому перед покупкой стоит удостовериться в их наличии у поставщика.
Толщина сэндвич-панели подбирается согласно теплотехнического расчета и может быть в пределах от 40 до 300 мм, а её ширина составляет от 1,0 до 1,2 м. Длина панелей бывает от 2 до 13,5 м и ограничивается возможностями транспортировки. Исходя из удобства монтажа наиболее широкое применение находят сэндвич-панели длиной от 6 до 8 м.
Замок типа «шип-паз»
Сэндвич-панели могут поставляться с плоским или зигзагообразным замком. В плоском замке возможно появление конденсата и сквозное промерзание. В свою очередь зигзагообразный замок типа «шип-паз» является более герметичным и энергоэффективным.
Важно учесть, что точные геометрические характеристики сэндвич-панелей в значительной степени влияют на герметичную стыковку замков, а также на сроки и качество монтажа. Несмотря на то, что на рынке Украины присутствует широкий ассортимент брендов панелей, лишь немногие производители могут гарантировать, что при монтаже панелей отклонение геометрических размеров будет в пределах допусков согласно ДСТУ Б EN 14509:2014. Это обусловлено тем, что для изготовления изделий с точными геометрическими параметрами необходимо иметь высококлассное автоматизированное оборудование, которое имеется в наличии только у ведущих европейских производителей.
Прежде чем купить сэндвич-панели, необходимо удостовериться в наличии у продавца перечня обязательных сертификатов и протоколов испытаний, к которыми относятся:
Представленный выше перечень документов лишь отчасти подтверждает качество поставляемой продукции, поэтому рекомендуется запрашивать у поставщика дополнительные документы, подтверждающие характеристики сэндвич-панелей, такие как:
При использовании сэндвич-панелей на строительстве зданий в зонах повышенной сейсмической активности рекомендуется запрашивать у поставщика заключение на сейсмостойкость. А для полной уверенности в качестве поставляемых панелей необходимо также запрашивать отдельные сертификаты и протоколы на материалы, использованные при производстве конкретной партии панелей: сталь и наполнитель.
Прежде чем купить сэндвич-панели, важно знать, что даже самая лучшая продукция при использовании низкокачественных аксессуаров или при неправильном монтаже вряд ли прослужит заявленный производителем срок. Выбор крепежа, герметиков, нащельников и направляющих, как и выбор сэндвич-панелей, должен основываться на качественных характеристиках изделий, особенностях конкретного типа панелей и рекомендациях производителя.
Несмотря на кажущуюся простоту, монтаж сэндвич-панелей является достаточно сложным и ответственным этапом, от которого зависят последующие эксплуатационные расходы и срок службы здания. Поэтому монтаж сэндвич-панелей рекомендуется доверять специализированным монтажным компаниям с опытом работы, которые способны подтвердить это соответствующей гарантией.
При складировании минераловатных сэндвич-панелей под открытым небом наполнитель может впитать влагу, в следствие чего теплотехнические характеристики изделий значительно ухудшаются. Для предотвращения намокания замковых частей сэндвич-панелей финский производитель Ruukki предлагает технологию Rain Protect, которая защищает утеплитель от дождя во время складирования и сохраняет качество панелей.
Бюджетные сэндвич-панелей с наименьшими требованиями к качеству и долговечности представлены в Украине широким списком брендов, среди которых можно выделить АлюТерм, Арсенал, Астен, Пантек, Промстан, Cualimetal, Gor Stal, Izovol, Paneltech.
Средний ценовой сегмент заполнен продукцией производства компаний Adamietz, Arcelor, Balex, Isopan, Joris, Metecno, Pruszynski, USP, Изоспан, Интеко, Системинвест, Термо-буд, ТПК.
И наиболее высококачественные сэндвич-панели в Украине, соответствующие европейскому стандарту качества ДСТУ Б EN 14509:2014, представлены лишь двумя брендами – Kingspan и Ruukki.
Стоит помнить, что цена сэндвич-панелей – это не только первоначально вложенные средства в продукцию и монтаж. Приобретая более качественные изделия, собственник здания получает не только отличный внешний вид и безопасность здания, а и сможет компенсировать вложенные средства снижением расходов на отопление и кондиционирование, а также на отсутствии проблем с эксплуатацией кровли и фасадов в течение всего срока службы здания.
