Сэндвич-панели для быстровозводимых зданий: как избежать ошибок

Быстровозводимые здания (далее — БВЗ) — это строения на металлическом каркасе с обшивкой из стеновых и кровельных сэндвич-панелей.

Чаще всего проектное бюро, поставщик легких металлических конструкций (ЛМК) и поставщик сэндвич-панелей (СП) — совершенно независимые компании. Инвестор видит в этом свою выгоду, выбирая самый дешевый проект, каркас и обшивку. В результате он нередко получает неэффективные конструкторские решения, которые приводят к удорожанию строительства и повышению затрат на эксплуатацию здания.

Во время монтажа строительные фирмы сталкиваются со сложностями интеграции закупленных отдельно сэндвич-панелей в готовый проект. Неправильный выбор обшивки приводит к ухудшению теплозащитных свойств стен и даже к их промерзанию, к быстрой потере внешнего вида фасада и нарушению его герметичности.

Гораздо выгоднее заказывать проект, изготовление металлоконструкций и поставку полнокомплектного здания у одной компании. Комплексный подход исключает риск ошибок.

Проектировщики не только спроектируют каркас, но и подберут сэндвич-панели, соответствующие требованиям по нагрузке, теплоизоляционным свойствам, пожаробезопасности и другим характеристикам. Проект содержит лист с раскладкой панелей по металлокаркасу и узлами соединений для быстрой и безошибочной установки.

Мы расскажем, как выбрать сэндвич-панели для обшивки здания и как избежать ошибок при их применении.

Кто придумал сэндвич-панели

Прототип сэндвич-панелей появился в 30-х годах прошлого века. Американский архитектор Ф. Л. Райт предложил использовать для обшивки три слоя досок с прослойкой из пергамина. Даже такое, далекое от современной технологичности решение, позволило значительно сократить сроки строительства. Единственный недостаток — высокая пожарная опасность ограждающих конструкций.

Промышленное производство СП стало возможным только через 30 лет. Студент Олден Доу смог не только доработать идею Райта, но и «продавить» изготовление нового материала на заводах компании Dow Chemical, которая принадлежала его отцу. Панели Доу уже очень похожи на те, которые мы используем сейчас. Они собирались из утеплителя и двух металлических листов, обработанных методом горячего цинкования.

Сложную, длительную и дорогую технологию усовершенствовали специалисты компании Alside. Как только сэндвич-панели стали доступны для массового потребителя, их популярность резко возросла. И это при том, что первые конструкции были громоздкими и тяжелыми, для их монтажа были необходимы тяжелые краны. В качестве утеплителя использовалась стекловата — неудобный, недолговечный и опасный для здоровья утеплитель.

Технология СП с утеплителем из пенополиуретана (ПУР) и пенополиизоцианурата (ПИР) была разработана в 70-х годах. Панели с минераловатным утеплителем и стальной обшивкой появились около 25 лет назад. Их главное преимущество состоит в том, что они не поддерживают горение.

А как обстоят дела с применением сэндвич-панелей сегодня?

7 выгод быстровозводимых зданий с обшивкой СП

1. Высокая скорость строительства. Легкие металлические конструкции каркаса собираются по принципу конструктора. Сэндвич-панели поставляются на стройплощадку полностью готовыми к установке.
2. Экономия на фундаменте. Небольшой вес быстровозводимого здания позволяет избавиться от мощного фундамента, необходимого для железобетонных и кирпичных сооружений.
3. Отсутствие расходов на отделку фасада. Сэндвич-панели эстетически привлекательны, представлены в богатой цветовой палитре и не нуждаются в дополнительных отделочных работах. Нужно просто снять защитную пленку.
4. Низкие затраты на оплату труда рабочих и аренду строительной техники. Монтаж металлического каркаса осуществляется с помощью болтовых соединений — с работой легко справятся даже неквалифицированные рабочие. В большинстве случаев можно обойтись без дорогостоящего кранового оборудования большой грузоподъемности.
5. Уменьшение расходов на логистику. Быстровозводимое здание уменьшенной металлоемкости экономит бюджет, заложенный на транспортировку каркаса до стройплощадки.
6. Круглогодичный монтаж. Поскольку мокрые процессы отсутствуют, строительство не зависит от сезона и может осуществляться при любой температуре и влажности воздуха.
7. Гарантированный срок службы до 60 лет. Технология строительства из ЛМК еще очень молода. Вполне возможно, что недавно возведенные здания при условии соблюдения технологии монтажа и правил эксплуатации прослужат 100 лет и более.

Как выбрать сэндвич-панели для БВЗ

Разные производители выпускают панели с разным защитным покрытием и разным утеплителем.

Выбор покрытия

Облицовку СП образуют два металлических листа, которые защищены от внешних воздействий полимерным покрытием.

• Полиэстер. Толщина 25–35 мкм. Бывает матовый и глянцевый. Выдерживает нагревание до 120°C, обладает высокой стойкостью к механическим воздействиям. Коррозионная стойкость при проведении соляного теста в 2 раза ниже, чем у других покрытий.
• Пластизоль. Толщина 100–200 мкм. Рабочая температура 60°C. Подходит как для внутренних, так и для наружных конструкций. Прямое попадание солнечных лучей приводит к выгоранию покрытия, однако влияние на светлые оттенки намного меньше.
• Пурал (торговая марка принадлежит финской компании Rautaruukki). Толщина 50 мкм. Рабочая температура 120°C. Покрытие на основе полиуретана выдерживает резкие температурные перепады, отличается хорошей цветостойкостью и не боится царапин.

Намного реже используются покрытия:

• Оцинковка. Самый простой и недорогой вид защиты. Низкий уровень эстетики ограничивает его применение в производстве СП.
• Алюцинк. Сплав алюминия и цинка по своим антикоррозионным свойствам намного превосходит цинк. Алюцинковое покрытие служит в 2–4 раза дольше. Гладкая поверхность серебристого цвета хорошо отражает солнечные лучи — особенно эффективно при использовании СП в качестве кровельного материала
• Полифторионад (PVDF). Дорогостоящий материал с повышенной устойчивостью к высокой влажности и химически активным веществам. Рекомендуется для обработки конструкций, которые нуждаются в защите от агрессивного воздействия промышленной среды или насыщенного солями морского воздуха.

Выбор утеплителя

Материалом для теплоизоляционного слоя сэндвич-панелей служат:

• Базальт (минвата). Самый тяжелый утеплитель из списка, что необходимо учитывать при расчете статических нагрузок на каркас. Сохраняет объем весь срок эксплуатации. Обладает низкой гигроскопичностью.
• Пенополиуретан (ПУР). Обеспечивает высокий уровень теплозащиты, не вступает в химическую реакцию с щелочами и кислотами, прочен, устойчив к температурным и механическим деформациям.
• Пенополиизоцианурат (ПИР). Модернизированный ПУР — лидер по теплоизоляции. Экологически чистый, высокопрочный, химически и биологически устойчивый. Стоит дороже пенополиуретана и пенополистирола.
• Пенополистирол (ППС). По теплозащитным свойствам сравним с минеральной ватой, при этом вес намного меньше. Короткий срок службы — в процессе деструкции ППС превращается в порошок.

Платите только за те свойства, которые вам важны!

Главное преимущество базальтовой ваты — негорючесть, поэтому ее применяют для зданий с высокими требованиями к огнестойкости. Для сооружений с низкой степенью пожарной опасности применение СП с базальтовым утеплителем может быть экономически не оправдано. Зато этот материал незаменим при строительстве жилых и административных зданий, животноводческих комплексов, торговых центров, складов для хранения горючих веществ, автозаправок, производственных цехов с пожароопасными технологическими процессами.

Пенополистирол подходит для недорогих быстровозводимых зданий 2–5 категорий огнестойкости: складов, гаражей, ангаров, автомоек, сельскохозяйственных построек, бассейнов и крытых спортивных площадок. Сэндвич-панели с ППС рекомендованы для использования в условиях повышенной влажности.

Низкая теплопроводность пенополиуретана и пенополиизоцианурата обусловила их применение в строительстве холодильных складов и зданий, во внутренних помещениях которых необходимо поддерживать определенный уровень температуры.

Особенности проектирования и применения сэндвич-панелей

Грамотное проектирование и монтаж обеспечивают прекрасный вид фасада не только сразу после крепления сэндвич-панелей, но и в течение всего срока эксплуатации здания.

Дешевые сэндвич-панели

Правило «дешево хорошо не бывает» на 100% применимо к сэндвич-панелям. Они прослужат долго, только если выполнены из первосортных материалов на высокотехнологичном оборудовании. Автоматизированные линии легко справляются с выпуском крупных партий без потери в качестве.

Когда цена — главный и единственный фактор выбора, велик риск нарваться на сэндвич-панели, произведенные кустарным способом. Они изготавливаются чуть ли не в гараже, на устаревшем оборудовании, без соблюдения каких-либо стандартов.

Раскладка слоев и приклеивание металла к утеплителю осуществляется вручную. Ни о каком качестве говорить не приходится:

• Неправильно спрофилированные замки и нарушенная геометрия панелей не обеспечивают герметичность швов.
• Через 3–5 лет такая облицовка разбухает, металлические листы ржавеют и отслаиваются от теплоизоляции.
• При использовании слишком тонкой стали поверхность идет волнами.

Покупайте сэндвич-панели у проверенных производителей!

Тепловая деформация

В летнее время под воздействием высокой температуры возможно появление тепловых деформаций, которые проявляются поперечными складками, отрывом либо срезом крепежей. Изменение размеров облицовки зависит от цвета и отражающей способности поверхности. Во избежание потери устойчивости металлической облицовки нужно обеспечить правильное опирание многопролетной конструкции так, чтобы не возникало критических напряжений.

В связи с тем, что СП могут закрепляться в нескольких точках, нужно предпринять меры по уменьшению деформаций обшивки:

• Выбирать сэндвич-панели более светлых оттенков;
• Применять двухопорную схему закрепления;
• Использовать конструкции размером до 6-ти метров.

Толщина панели

Толщина панели подбирается исходя из теплотехнических расчетов. Задача потребителя — купить обшивку, которая обеспечит нужный уровень теплоизоляции, и не переплатить за лишние сантиметры утеплителя.

Учитывается требуемая температура помещений, градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) и сопротивление теплопередаче, характерное для конкретного типа СП. Условный показатель ГСОП рассчитывается как разность внутренней и наружной температур, умноженная на продолжительность отопительного периода.

Например: Здание расположено в Московской области, температура помещений составляет 18°C. Тогда ГСОП — 4940, сопротивление теплопередаче стен — 3,12 м²·°C/Вт, сопротивление теплопередаче кровли — 4.66 м²·°C/Вт. Соответственно, для стеновых панелей с утеплителем ППС достаточно толщины 120 мм, для кровельных — не менее 200 мм. Пенополиуретан и пенополиизоцианурат «теплее», поэтому плиты из этих материалов могут быть тоньше.

Ошибки проектирования и монтажа

• Неточные расчеты нагрузок при использовании СП с гигроскопичным утеплителем. Вес обшивки увеличивается при наборе влаги, нагрузка возрастает, что может привести к обрушению стен и/или кровли.
• Отсутствие в проекте деформационного шва или его неправильное выполнение при монтаже обшивки. В результате деформируется замок, нарушается геометрия панели, возникают протечки.
• Ошибки в раскладке панелей влекут за собой чрезмерное количество отходов. Разрезка фасадов должна быть максимально экономичной.
• Отклонения от вертикали при стыковке становятся причиной деформации замков.
• Резать СП можно только холодным способом (циркулярной пилой или электролобзиком).
• Саморезы должны закручиваться строго под углом 90 градусов: не слишком туго и не слишком слабо. Иначе возможно искривление наружного металлического листа, потеря герметичности облицовки, снижение несущей способности крепления.
• Количество саморезов определяется не на глазок на стройплощадке, а еще на этапе проектирования. Учитываются: тип здания, ветровая нагрузка, вид, длина и расположение панели.

Заказывайте полнокомплектное здание высокой заводской готовности. Так вы получите эффективный проект, каркас низкой металлоемкости и оптимальную обшивку. Вы экономите свое время и деньги, повышаете рентабельность строительства и увеличиваете долговечность сооружения.