энергоэффективность для сэндвич панелям

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.

Виды сэндвич-панелей

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.

Энергосбережение

Энергосберегающие свойства сэндвич-панелей определяются видом наполнителя, герметичностью замка и наличием в нем уплотнителя.

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, ммТермосопротивление R0, м2*К/ВтМинеральная ватаПенополиуретан40—1,960—2,8802,13,71002,64,51203,15,51403,56,31604,17,11804,58,32005,09,0

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).

Наполнители

Наполнитель (утеплитель) сэндвич-панелей отвечает за такие характеристики как прочность, тепло- звукоизоляция и противопожарные свойства.

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.

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.

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. ), 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.

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.

Архитектурная выразительность

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 цветаRAL: 1015, 1016, 1018, 6019, 7035, 9001, 9002, 9010II цветовая группа – светлые цветаRAL: 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, 40III цветовая группа – тёмные цветаRAL: 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:

• Выбрать метод крепления и статическую систему в соответствии с рекомендациями, предоставленными в программном обеспечении для расчёта TrayPan.
• Уменьшить максимальную длину сэндвич-панелей.
• Учитывать температуру при монтаже сэндвич-панелей.

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.

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. 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.

Материалы обшивок

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:

• Полиэстер (PE) – стандартное покрытие для большинства зданий без специфических требований.
• Поливинилхлорид (PVC) – единственное из представленных покрытий, являющееся пленочным, применяется на объектах с повышенной влажностью, в пищевой и фармацевтической промышленности, в агрессивных условиях воздействия моющих и истирающих средств.
• Полиуретан Pural – в дополнение к характеристикам поливинилхлорида обладает повышенной устойчивостью к коррозии, механическим повреждениям и воздействию высоких концентраций химически активных веществ.
• Полиуретан Pural Farm (CSafe) – наиболее устойчивое покрытие, отличающееся повышенной стойкостью к истиранию, воздействию агрессивной среды, загрязнению, выцветанию, а также воздействию химических соединений аммиачной группы и гидроксида натрия. Благодаря высокой устойчивости такое покрытие чаще всего применяется для объектов сельскохозяйственного назначения.
• Поливинилдифторид PVDF (Hiarc) – устойчивое к выцветанию покрытие, которое сохраняет цветовую насыщенность со временем, поэтому рекомендуется для фасадов зданий, расположенных в зонах повышенной солнечной активности.

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

Несущая способность сэндвич-панели является важной характеристикой, поскольку в процессе эксплуатации изделия подвергаются воздействиям снега, ветра, сейсмической активности и т. При проектировании ограждающих конструкций с применением сэндвич-панелей необходимо учитывать требования ДБН В. 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.

Геометрические параметры

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.

Необходимые сертификаты

Прежде чем купить сэндвич-панели, необходимо удостовериться в наличии у продавца перечня обязательных сертификатов и протоколов испытаний, к которыми относятся:

• Сертификат соответствия Укрсепро.
• Протокол теплотехнических сертификационных испытаний.
• Протокол прочностных сертификационных испытаний.
• Протокол или сертификат пожарных испытаний, в котором указаны показатели по огнестойкости EI для стеновых панелей, RE для неэксплуатируемых кровель, REI для эксплуатируемых кровель и распространению пламени M.
• Гарантийный сертификат производителя или поставщика. Согласно ДСТУ Б В.2.7-169:2008 гарантийный срок должен быть не менее 1 года. Стоит отметить, что ведущие производители предоставляют гарантию на сэндвич-панели до 5 лет – на целостность изделия, до 25 лет – на эффективную эксплуатацию наполнителя и до 30 лет – на эстетические свойства обшивки.
• Санитарно-эпидемиологическое заключение (необходимо для объектов фармацевтической и пищевой промышленности).

Представленный выше перечень документов лишь отчасти подтверждает качество поставляемой продукции, поэтому рекомендуется запрашивать у поставщика дополнительные документы, подтверждающие характеристики сэндвич-панелей, такие как:

• СЕ декларацию или сертификат соответствия европейским нормам ДСТУ Б EN 14509:2014.
• Сертификат соответствия техническим регламентам.
• Протокол испытания наполнителя на горючесть (НГ или Г).
• Протоколы испытаний панелей согласно ДСТУ Б EN 14509:2014 на воздухо- и водонепроницаемость, долговечность, ползучесть, шумопоглощение и т.д.
• Протоколы испытаний полимерных покрытий обшивок согласно ДБН В.1.7-2002 на горючесть Г, распространение пламени по поверхности РП и т.д.
• Экологические сертификаты соответствия системам LEED, BREEAM и FM.
• Таблицы несущей способности сэндвич-панелей.
• Библиотека технических решений и инструкция по монтажу.

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.

Аксессуары и монтаж

Покупая сэндвич-панели, важно помнить, 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.

Производители

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.

Из истории энергосбережения в строительстве

Особую актуальность тема энергосбережения приобрела в строительстве с 70-х годов прошлого века после мирового энергетического кризиса 1974 года. Проблема была вынесена на рассмотрение на Международную энергетическую конференции (МИРЭК) ООН, где была высказана мысль о том, что современные здания обладают огромными резервами повышения их тепловой эффективности.

Проект первого энергоэффективного здания был реализован в 1972 году в Манчестере (штат Нью-Хэмпшир, США) архитекторами Николасом Исааком и Эндрю Исааком. Второе здание было построено в г. Отаниеми, Финляндия. Уже 30 лет назад в обоих зданиях было предусмотрено использование тепла солнечной радиации и возможностей компьютерной техники для управления инженерным оборудованием. Первая тенденция продолжает успешно развиваться, например в Финляндии — в экспериментальном строительстве жилого района VIIKKI в. Хельсинки, Финляндия, — а вторая тенденция выросла в крупное направление в инженерии зданий, получившее название «Интеллектуальные здания». За прошедшие годы западным странам удалось не только стабилизировать, но и существенно снизить рост энергопотребления в строительстве.

Первыми на государственном уровне новые энергосберегающие строительные нормы и стандарты приняли скандинавские страны: в 1977 году — в Дании (Danish BR77 standard) и в 1980 году — в Швеции (SBN-80, Svensk Bygg Norm). В результате к 1988 году Швеция снизила ежегодное потребление тепла в жилых зданиях на 28 ТВтч из 50 ТВт·ч в 1978-м, а Дания уже к 1985 году потребляла на 28% меньше тепловой энергии на отопление жилья по сравнению с 1972 годом. Датские и шведские энергостандарты в строительстве самые жестких в мире.

Во второй половине 80-х годов получает распространение концепция так называемого пассивного дома (Passivhaus). Авторы — швед Бу Адамсона (Университет Лунда) и немецкий архитектор Вольфганга Фейста (Institut fr Wohnen und Umwelt). Согласно базовой идее, «пассивные дома» должны использовать для отопления преимущественно внутренние тепловые ресурсы, иметь минимальный энергообмен с окружающей средой за счет высококачественной теплоизоляции)и максимально утилизировать тепло всех выбросов. Первый экспериментальный дом типа Passivhaus был построен в немецком Дармштадте в 1991 году (четырех квартирный жилой дом, возведенный из силикатного кирпича с наружным утеплением слоем пенополистирола толщиной 40 см). В 1999 году в Германии таких домов было уже около 300 таких домов, к концу 2000-го их было более 1000, а по данным на начало 2007 года их число превысило 7000.

С середины 90-х годов акцент в исследованиях переносится на изучение проблемы эффективности использования энергии и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата. Логическим завершением этапов развития энергоэффективных зданий стала практика строительства Sustainable building. Такие здания сочетают три взаимосвязанных понятия: комфортный микроклимат помещений, максимальное использование энергии природы, оптимизированные энергетические элементы здания как единого целого.

Новый закон по энергетической эффективности зданий — Директива 2002/91/ЕС — был принят в декабре 2002 года и вступил в силу в январе 2003 года. Этот закон устанавливает общие принципы по энергоэффективности зданий для государств — членов ЕС.

Законом усиливается роль сертификата энергоэффективности зданий. Сертификат энергоэффективности здания должен включать контрольные величины, имеющиеся в существующих утвержденных стандартах в странах — членах ЕС и обеспечивающие возможность потребителю сравнить и оценить энергоэффективность здания. Сертификат должен быть дополнен рекомендациями по экономически выгодным решениям энергоэффективности.

Согласно используемой в странах ЕС методике, жилые дома с точки зрения энергосбережения разделяют на обычный дом (потребление энергоресурсов — 400 кВтч в год на 1 кв. м), дом с низким энергопотреблением (менее 70 кВтч), «пассивный» (не более 15 кВтч) и «активный дом».

Термин «пассивный дом» означает, что этот дом должен излучать как можно меньше тепла и обеспечивать комфортную температуру в помещениях в любое время года. Это достигается с помощью теплоизоляции, обеспечивающей «эффект термоса», закрытой системы отопления и рекуперативной вентиляции. В таких домах расходуется почти на 80% меньше энергии, чем, например, в новых зданиях, построенных по традиционным технологиям. «Пассивному дому» требуется на 90% меньше энергии для обогрева, но его стоимость выше на 10–25% обычного дома. Специалисты подсчитали, что с учетом цен на энергоресурсы в Европе экономический эффект, получаемый за счет снижения эксплуатационных расходов, в течение семи — десяти лет окупает увеличение размеров капитальных затрат. Тем не менее затраты на обустройство и строительство «пассивного дома» резко сократились: если на начальном этапе для «высокоэффективного энергооснащения» зданий в среднем требовалось дополнительно вложить порядка 50 тыс. евро, то сегодня они составляют от 6 тыс. до 15 тыс. евро (в зависимости от размеров дома: чем больше дом, тем меньше средние дополнительные расходы). Нерешенной на текущий момент проблемой остается их достаточно жесткая привязка к климатическим условиям Центральной Европы: как показывают техрасчеты, при строительстве таких домов в районах, расположенных выше 60° северной широты (например, в Северной Скандинавии), отмеченные выше дополнительные издержки очень существенно возрастают.

Что касается «активного дома», то он представляет собой следующий этап развития «пассивного дома», который в принципе может сам обеспечивать себя электроэнергией и горячей водой. Типичным оснащением активного дома в последнее время становится солнечный коллектор для нагрева воды, солнечная электростанция на его крыше и тепловой насос, преобразующий низко потенциальное тепло земли или бытовых стоков в горячую воду. То есть настоящий «активный дом» функционирует еще и в качестве электростанции.

Возможности повышения энергоэффективности зданий при использовании сэндвич-панелей

Главным направлением энергосбережения в зданиях является повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций. Эффективность сохранения тепла здания зависит от нескольких переменных, таких как теплоизоляция, общая площадь окон, количество солнечного света, который проникает в здание, вентиляция.

Самым важным фактором в строительстве энергоэффективных зданий является его изоляция, ведь именно благодаря только качественной изоляции можно сэкономить до 70–75% от общего потребления энергии, что означает примерно 460 миллионов тонн углекислого газа (СО2) в год.

Здания из трехслойных сэндвич-панелей имеют огромный потенциал энергосбережения. Надежно изолированное здание из сэндвич-панелей с пенополиизациануратом использует только 20% энергии, необходимой для нагрева постройки из классических строительных материалов.

Минеральная вата обеспечивает экономию электроэнергии (отопление помещений), теплосбережение и экологичность. При этом минеральная вата сохраняют в 100 раз больше энергии, чем затрачивалось на ее производство.

Здания из металлических сэндвич-панелей являются разумным вложением средств. Такие постройки способны экономить значительные средства на отоплении. Изоляция из каменной ваты является простым и экономически эффективным способом экономии энергии и защиты окружающей среды.

Сэндвич-панели – чрезвычайно востребованный современный материал, который применяется для обшивки каркаса быстровозводимых зданий и при других строительных работах. Он обладает солидным перечнем достоинств, среди которых одно из основных занимают отличные теплоизоляционные свойства, обеспечивающие высокую энергоэффективность использования здания.

Сферы применения сэндвич-панелей

Каркасные здания с ограждающими конструкциями из стеновых сэндвич-панелей могут применяться в разнообразных сферах жизнедеятельности:

• в одно- и многоэтажных объектах сферы услуг (автомойки, павильоны и т.д.);
• в складах и ангарах;
• в объектах промышленности;
• в сельском хозяйстве;
• для возведения любых других сооружений различного типа.

Многослойная структура металлических сэндвич-панелей такова, что она позволяет отражать холод с наружной поверхности и не выпускать тепло изнутри.

Виды утеплителей

Внутренний слой, утеплитель, сэндвич-панелей чаще всего выполняется из:

• Минеральной ваты. Негорючий материал отличается низкой теплопроводностью и прочностью на разрыв.
• Пенополистирола. Отличается долговечностью и хорошей звукоизоляцией.

Оба материала, в первую очередь, отличаются хорошими показателями энергоэффективности и, в среднем, обеспечивают до 40% экономии ресурсов на отопление.

Так, в сравнении с бетонной или кирпичной кладкой, толщиной 500-750 мм, для сэндвич-панели для создания аналогичного уровня теплоизоляции  существенно (в разы) меньшей толщины:

• пенополистирол – 75 мм;
• минеральная вата  — 90 мм.

Легкий вес теплоизолирующего и защитного слоев сэндвич-панелей по сравнению с блочными материалами позволяет значительно снизить вес здания, что позволяет выполнять более легкий фундамент и обеспечить оптимальную металлоемкость здания за счет уменьшения сечения несущего профиля.

Купить сэндвич-панели с пенополистиролом и минеральной  ватой вы можете на нашем сайте!

Полистовая сборка ограждающих конструкций широко применимый и всем известный метод, доказавший свою эффективность годами существования. Не так давно конкуренцию «полистовке» составили трехслойные сэндвич-панели, полная монтажная готовность которых достигается в заводских условиях — на стройплощадку попадает готовый к установке элемент, что позволяет существенно сократить сроки строительства.

Возникновение споров относительно эффективности применения двух равноправных методов вполне обосновано. К сожалению, данному вопросу не уделяется должного внимания, и вся имеющаяся на сегодня информация – это СНиПы, ГОСТы и другие нормативные документы, самостоятельное изучение которых не сулит обывателю полного понимания вопроса, да и, к тому же, отнимает массу времени. Обращаться за помощью ко всемирной паутине бесполезно, потому как подавляющее большинство данных имеет субъективных характер — предоставлены они производителями все тех же сэндвич-панелей и элементов полистовки. Каждый «тянет одеяло на себя», не подкрепляя выводы и не подтверждая достоверность сведений расчетами, ссылками на авторитетные источники и другими весомыми аргументами.

Решим задачу?

Предположим, у заказчика есть железобетонный или металлический каркас, высота до низа кровельных конструкций — 6,00 м, шаг колонн — 6,00 м, кровля утеплена или теплопотерь через кровлю просто нет (давайте представим себе такой не совсем жизненный случай, для того, чтобы упростить и ускорить расчет). Необходимо рассчитать стоимость стенового ограждения в двух, интересующих нас вариантах.

На помощь в данном вопросе откликнулись специалисты технического отдела Завода Теплоизоляционных материалов ТМ «ИЗОВАТ» г. Житомир. Данный расчет основан на методике, приведенной в ДСТУ Б В. 6-189- 2013 «Методи вибору теплоізоляційного матеріалу для утеплення будівель».

Основное требование — одинаковое приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций из сэндвич-панели и «полистовой сборки». В качестве сэндвич-панели будем использовать стеновую панель строительной серии «АлюТерм» С150МВ, где в качестве термоизоляционного слоя применяется минеральная вата Izovat Sandwich 110 толщиной 150мм, плотностью 110кг/м. куб.

При расчете «полистовой сборки» в качестве термоизоляционного слоя применяем минеральную вату Izovat 40, толщину утеплителя будем рассчитывать, плотность утеплителя — 40 кг/м. куб (данной плотности достаточно в зданиях, высотой до 12,00м высотой) Внутренний и наружный слой-стеновой профнастил НС-20 с цветным полимерным покрытием, толщина листа 0,5мм, 1й класс цинкования.

Исходные данные

Для расчета сопротивлений теплопередаче сэндвич-панели и «наборного сэндвича» в расчет принимаем:

• Утеплитель наборной сэндвич-панели – «Izovat 40» (Теплопроводность в условиях эксплуатации Б, λБ = 0,042Вт/(м·К);
• Утеплитель сэндвич-панели АлюТерм С150МВ – «Izovat сэндвич 110» (Теплопроводность в условиях эксплуатации Б, λА = 0,039Вт/(м·К);
• Толщина утеплителя (сэндвич-панели заводской готовности) 150мм
• Для наборного сэндвича профиль Z –образный высотой 150мм, толщина 2,5мм (ширина полки — 40мм) шаг профиля 1м .

Сэндвич-панели АлюТерм С150МВ

R = δ/ λутепл + 1/αв +1/αз

R = 0,15/0,039+1/23+1/8,7 =4,0 (м2·К)/Вт

Принимаем, что в ограждающей конструкции, выполненной из сэндвич-панелей, имеются теплопроводные включения в виде крепежных винтов в количестве 1шт/м2.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции из сэндвич-панели АлюТерм С150МВ:

Ψ – точечный коэф. теплопередачи

Сопротивление теплопередаче

R = 0,15/0,042+1/23+1/8,7 =3,73 (м2·К)/Вт

Наборная сэндвич-панель имеет теплопроводное включение в виде Z –профиля 2,5мм, так как профиль меньшей толщины не сможет воспринимать вес утеплителя и профлиста.

Линейный коэффициент теплопередачи

k= 0,1-0,4·0,15+2,2·0,04+25·0,0025= 0,1905Вт/К,

Сопротивление теплопередаче наборной сэндвич-панели

Коэффициент термической однородности

Минимальная толщина утеплителя в ограждающей конструкции при применении «полистовой сборки» из условия:

δ = (3,78/0,584 — (1/23+1/8,7) )·0,042=0,265м≈ 270мм.

Подведем итог

Таким образом, расчет показал, что аналогом стеновой сэндвич-панели заводской готовности при толщине утеплителя 150мм может быть «полистовая сборка», при толщине применяемого слоя в 270мм. Так как минеральная вата сороковой плотности в 90% случаях выпускается кратной 50мм по толщине, то для дальнейшего сравнения мы будем брать минвату толщиной 250мм.

* стоимость материалов и работ, принятая в расчет, актуальна на момент написания — осень 2015 г.

Вывод очевиден, полистовая сборка, хоть является привычной технологией, но явно уступает функциональным трехслойным сэндвич-панелям, как минимум, в трех показателях:

• Экономичность;
• Скорость;
• Простота монтажа.

Учитывая, что разница стоимости квадратного метра ограждающих конструкций из двух равноправных материалов составляет порядка 20%, не сложно подсчитать, сколько средств удастся сэкономить, отказавшись от традиционной «полистовки» в пользу сэндвича.

Время производства работ сокращается благодаря полной монтажной готовности сэндвича. К тому же монтаж ограждающих конструкций может выполняться несколькими звеньями монтажников одновременно, если это предусматривает ППР, позволяет площадь объекта, и требуют сроки реализации проекта.

Не стоит также забывать, что сэндвич-панели отличаются непревзойденной легкостью, что позволяет снизить нагрузку на фундамент и, соответственно, снизить затраты на его обустройство. Поверхность трехслойного сэндвича не нуждается в дополнительной отделке, декоративно-защитный полимерный слой успешно справляется с эстетической функцией.

О преимуществах сэндвич-панелей можно говорить достаточно долго, но стоит ли? Ведь цифры подтверждают истину гораздо лучше слов!

Слой утеплителя, положенный в основу сэндвич-панелей, надежно скрыт под обкладками из стального проката, но свойства его более чем заметны. Благодаря использованию в процессе производства современных экологически безопасных материалов – минеральной ваты и пенополистирола, трехслойные панели не имеют равных по уровню сопротивления теплопередаче. Если сравнивать их с традиционными материалами, то при равной теплоизолирующей способности стандартная 100-миллиметровая сэндвич-панель легко заменит кирпичную кладку толщиной 1200 мм.

Сопротивление теплопередаче сэндвич-панелей «АлюТерм», м. кв/КВт*

* расчетные теплотехнические показатели минеральной ваты приняты по Протоколу No09к/14 квалификационных испытаний по определению срока эффективной эксплуатации изделий из минеральной ваты ТМ «IZOVAT», пенополистирола — по СНиП 23-02 «Тепловая защита зданий»;

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций – определяется как отношение разности температур по краям изоляционного материала к величине теплового потока проходящего сквозь него. Иными словами, это плотность материала, поделенная на его теплопроводность. Для определения величины на большой площади следует разделить меру теплосопротивления на площадь участка, для которого осуществляется расчет.

Коэффициент теплопроводности сэндвич-панелей «АлюТерм»**

**Коэффициент теплопроводности МВ-панелей рассчитан для λ=0,041 Вт/мК, ПП-панелей для λ=0,039 Вт/мК

Теплопроводность – один из трех механизмов теплопередачи, характеризуется как способность материалов переносить тепловую энергию от более нагретых к менее нагретым телам. Количественное обозначение способности к переносу тепла называется коэффициентом теплопроводности.

Преимущества высокого уровня сопротивления теплопередаче

Как упоминалось выше, высокая энергетическая эффективность панелей достигается за счет использования передовых материалов. Но особую роль в формировании привлекательных технико-эксплуатационных характеристик играет пористость наполнителя, а точнее количество и размер пор. Особое переплетение базальтового волокна, способствующее конвекции воздуха, переносящего тепло между порами, обеспечивает высокий уровень теплоизоляции здания.

Различная толщина сэндвич-панелей позволяет применять их для строительства объектов самого разного назначения:

• Коммерческих;
• Производственных;
• Спортивных;
• Логистических;
• Сельскохозяйственных и других.

Незначительная толщина позволяет рационально использовать пространство и оптимизировать полезную площадь здания. При этом значительно сокращаются затраты на энергоносители в холодное время года.

Строительство БМЗ с применением полностью готовых к монтажу панелей выгодно не только с экономической, но и с практической точки зрения.