Канадские дома в последнее время стали очень распространены в большинстве государств мира, и Россия не исключение. Таковой успех отмечается за счет их множественных преимущественных качеств и доступной ценовой политике. Основным звеном этих домов являются структурно изолированные панели (СИП), которые в большей степени и есть непосредственно главным преимуществом.
СИП (SIP) панель содержит две ориентированно-стружечные плиты (ОСП или OSB), которые скреплены пенополистиролом. Элементарный в своем роде механизм и дешевизна наработки все же дают стройматериал с особым комплексом качеств. Высокая степень теплоизоляции, устойчивость и небольшой вес в совокупности с каркасной системой, создают канадские дома очень крепкими, теплыми, многолетними и бюджетными.
Теплоизоляционные качества
Перегородка из пенополистирола толщиной 10 см по теплопроводности аналогична деревянной перегородке толщиной 30 см, или перегородке из пенобетона в 73 см, или кирпичной перегородке в 175 см.
Чем меньше теплопроводность, тем меньше идет расход энергии на обогрев дома, и как результат – минимальный расход на отопительные устройства. Ориентировочно расходование на отопление дома из SIP панелей в 6-8 раз меньше чем на обогрев обычных домов (из дерева или кирпича вместе с утеплителем).
Сделаем расчет теплового сопротивления СИП панели толщиной 174 мм. (Тепловое сопротивление – величина обратная теплопроводности и используется для тепловых расчетов).
Коэффициент теплопроводности пенополистиролва марки ПСБ-С-25 равен 0,039 Вт/(м·К). При толщине 0,15 м его теплопроводность будет составлять 0,039 Вт/(м·К) / 0,15 м = 0,26 Вт/К. Тепловое сопротивление (R) пенополистирола толщиной 15 см будет 1 / 0,26 Вт/К = 3,85 К/Вт
Коэффициент теплопроводности плит OSB-3 равен 0,13 Вт/(м·К). При толщине 24 мм (две плиты по 12мм) теплопроводность будет 0,13 Вт/(м·К) / 0,024м = 5,42 Вт/К, тепловое сопротивление будет 1/ 5,42 Вт/К = 0,18 К/Вт.
Тепловое сопротивление СИП панели будет равно R (утеплителя) + R (плит) = 3,85 К/Вт + 0,18 К/Вт = 4,03 К/Вт. Чем больше значение теплового сопротивления, тем меньше происходит теплопотерь, тем «теплее» стены.
Согласно строительным нормам для Москвы и области тепловое сопротивление ограждающих конструкций для дома постоянного проживания должно быть не менее 3,13 К/Вт, для административных зданий не менее 2,55 К/Вт. Видно, что СИП панель толщиной 174 мм вполне отвечает требованиям, более того существенно их превосходит.
Механическо-физические характеристики
Невзирая на то, что сэндвич-панели устроены из древесных плит и пенопласта они выносят вполне большие нагрузки. SIP панель может удержать поперечную нагрузку до 2 тонн, при этом она возможно прогнется, но точно не сломается. Такая нагрузка соответствует нагрузке 640 кг/м2. Для сравнения, железобетонные плиты перекрытий, которые используются в строительстве выдерживаю нагрузку порядка 300 – 400 кг/м2. Согласно СНиП-ам расчетная нагрузка на эксплуатируемые перекрытия составляет – 150 кг/м2.
При продольных нагрузках СИП панели выдерживают до 11 тонн на 1 м.п. То есть если взять дом с размерами 10 на 10 метров, то на эти стены можно нагрузить до 440 тонн (периметр стен 40 м.п. * 11 тонн). Получается что СИП панели с большим потенциалом выполняют строительный регламент по нагрузкам на конструкции зданий.
Тут же появляется вопрос, откуда берется такая крепость, все же панели изготовлены из деревянной плиты и пенопласта. Да, как таковая OSB довольно пластичная и даже при малейшей нагрузке прогибается. Про пенопласт, даже если его толщина составляет 150 мм разговоры ни к чему. Но при склеивании этих двух различных по своим техническим характеристикам материалов, образуется новый вид стройматериала, устойчивее в несколько раз тех, из которых он выполнен.
По структуре сэндвич-панель приравнивается к двутавровой балке. Пенная середина выполняет функцию поперечной перегородки, а твердые прослойки снаружи идентичны фланцам балки. Чем толще середина, тем лучше панель выдерживает поперечный изгиб. При продольном сжатии пенополистирол приклеенный к плитам не дает им коробиться. При поперечном изгибе при помощи пенополистирола одна из плит панели зажимается, а другая вытягивается создавая всей конструкции высокую прочность на изгиб.
Допустимый прогиб панели измеряется следующим образом: длина пролета делится на коэффициент отклонения (L/480, L/360, L/240, L/180, где L – длина пролета). Чем больше знаменатель в этом уравнении, тем меньше прогиб и тем жестче конструкция. Обычно, коэффициент L/360 применяется для расчета несущих способностей перекрытия, а L/240 – для несущих способностей кровли.
В таблице приведены данные по нагрузкам для СИП панели толщиной 174 мм.
Прогиб | Длинна пролета | ||||
3050 мм | 3660 мм | 4270 мм | 4880 мм | 5490 мм | |
L/360 | 340 кг/м2 | 236 кг/м2 | 172 кг/м2 | 122 кг/м2 | 95 кг/м2 |
L/240 | 454 кг/м2 | 358 кг/м2 | 259 кг/м2 | 186 кг/м2 | 141 кг/м2 |
Что это означает? Например, если взять пролет 3050 мм, положить на него панель шириной 1 метр, и на каждый квадратный метр плиты положить по 340 кг, то плита прогнется на 8,5 мм ( 3050мм / 360 = 8,5мм)
Больше всего необходимо обратить внимание на то, что в сэндвич-панелях совмещается выносливость и в то же время эластичность. Все это дает возможность строению из таких панелей держаться даже при очень сильном ветре и землетрясении без нанесения ущерба зданию.
Вес сэндвич-панелей
Очень важным моментом является и то, что вес структурно-изоляционной панели небольшой. Дом, возведенный из СИП панелей в среднем в 20 раз легче кирпичного. Небольшой общий тоннаж канадских домов дает возможность использовать облегченные типы цоколей, а это значительно уменьшает себестоимость постройки.
К тому же вес стандартной панели составляет около 60 кг, а это означает, что постройку можно выполнять без применения специализированной тяжелой строительной техники. Не большой вес плиты совместно с ее большими габаритами дает возможность за короткое время выстраивать дома. Все это значительно уменьшает расходы на строительство.
Свойства пожарной безопасности
Дома, возведенные по SIP-технологии, владеют третьим уровнем невоспламеняемости, которая создает эффект удержания огня в течение одного часа. Структурные изоляционные панели отличаются способностью самозатухания за счет входящего в состав антипирена. Плотность стыков панелей готового здания не дают задымится помещению и распространится огню. В процессе горения панели источают значительно меньше тепловой энергии, чем древесина, и на порядок меньше токсичных веществ, что сокращает риск удушья в случае пребывания в помещении во время пожара.
Принцип экологичности сэндвич-панелей
Для России СИП панели – это новинка в строительной отрасли. Мало того, на территории России еще не было выполнено ни одного серьезного и разностороннего исследования данного ресурса. А нехватка точных сведений на родном языке вызывает сомнение и множественные подозрения, в том числе и о токсичности плит OSB и пенополистирола.
Структурно-изоляционные панели содержат материалы, отвечающие условиям наивысшей экологической безвредности. Основной состав ориентированно-стружечной плиты это древесная стружка, и всего лишь 10 % – натуральные смолы, наполнители и отвердители, синтетический воск и соль борной кислоты, повышающие защитные свойства ОСП. Стоит обратить внимание, что в ее составе отсутствует фенол, формальдегид, бутанол. Пенополистирол изготавливается из стирола – экологически безвредное вещество, применение которого не запрещено санитарно-гигиеническими нормативами. Данный материал гипоаллергенен и во всемирной промышленности потребляется даже для производства пищевой упаковки и посуды.
Необходимо учитывать, что методика создания плит OSB и самих SIP панелей берет свое начало в Северной Америке и Европе, где вопросами экологии всерьез обеспокоились куда раньше, чем мы узнали само слово «экология». Исследовательские лаборатории Европы и Америки вели множественные и во всех отношениях испытания SIP технологии, и вся информация об этом размещена и в открытом доступе, правда, на английском языке. Поскольку СИП панели не источают в атмосферу опасных веществ, то их по всему миру применяют для строительства муниципальных и медицинских ведомств.
Испытания СИП-панелей
Методика построения домов из СИП-панелей возникла в нашей стране относительно недавно. Новые, неизученные строительные материалы вызывают опасение относительно качественных характеристик канадских домов. Вместе с тем показатели, демонстрирующие характеристики панелей, нередко не ясны человеку, который не разбирается в этом вопросе. Исходя из этого, наша команда совместно с воронежским альманахом «Аксидом» выполнит ряд опытов СИП панелей. Мы будем испытывать конструкции из панелей и ее составляющие разного рода влияниям, и следить за результатом. Предупреждаем сразу, эти опыты не назовешь сугубо научными.
Испытание плит OSB-3 и пенополистирола марки ПСБ-С на способность к возгоранию
В данном опыте мы не будем имитировать пожар, и устанавливать огнестойкость всего построения канадского дома на протяжении длительного промежутка времени. Основная задача этого исследования – узнать на сколько легко (или нелегко) возникает загорание СИП панелей. Мы имитируем процесс загорания, к примеру, электропроводки и увидим, загорится ли при этом панель, на которой будет расположена электрическая розетка.
Проверка панели на сопротивление поперечной нагрузке
В этом испытании у нас была цель проверить, как СИП панель переносит поперечную нагрузку и в какой степени она при этом прогибается. Для эксперимента была выбрана панель толщиной 174 мм (пенополистирол толщиной 150 мм и OSB-3 толщиной 12 мм). Длинна панели 2500 мм, ширина 1250 мм, общая площадь панели 3,125 м2.