Характеристики СИП панелей |
Канадские дома очень популярны во многих странах мира. В России тоже все больше людей предпочитают строить дома по SIP технологии. Такой интерес к канадским домам наблюдается благодаря их многочисленным достоинствам и относительно невысокой цене. Основным элементом конструкции таких домов являются СИП панели, и именно их свойства в большой степени определяют достоинства дома.
СИП (SIP) панель состоит из двух ОСП (OSB) плит и вклеенного между ними пенополистирола, который выступает в качестве утеплителя. Несложная конструкция и не дорогие материалы, тем не менее, дают строительный материал с уникальным набором свойств. Хорошая теплоизоляция, прочность и легкость панелей вместе с каркасной конструкцией, делают канадские дома очень прочными, теплыми, долговечными и недорогими в строительстве.
Теплоизоляционные свойства.
Коэффициент теплопроводность пенополистирола составляет 0,037-0,042 Вт/(м·К)). Для примера коэффициент теплопроводности дерева 0,12 Вт/(м·К), пенобетона 0,29 Вт/(м·К), кирпича — 0,7 Вт/(м·К), бетона — 1,51 Вт/(м·К).
То есть стена из пенополистирола толщиной 10 см по теплопроводности соответствует стене из дерева толщиной 30 см. Или стене из пенобетона толщиной 73 см или кирпичной стене толщиной 175 см.
Чем меньше теплопроводность тем меньше энергии будет тратиться на обогрев дома и соответственно меньше затрат на энергоносители. В среднем затраты на отопление дома из SIP панелей в 6–8 раз меньше чем на отопление обычных домов (деревянных или кирпичных с утеплением).
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.
Физико-механические свойства.
Хотя СИП панели сделаны из древесных плит и пенопласта, тем не менее, они выдерживают достаточно большие нагрузки. Например, SIP панель размерами 2,50х1,25 м и толщиной 174 мм выдерживает поперечную нагрузку 2 тонны. Она прогибается но не разрушается.
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 эксплуатируемое перекрытия составляет – 150 кг/м2, расчетная максимальная снеговая нагрузка – 180 кг/м2. Очевидно, что характеристики СИП панели удовлетворяют этим требованиям.
При продольных нагрузках SIP 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). Такие характеристики с большим запасом перекрывают строительные нормы по нагрузкам на конструкции зданий.
Сразу возникает вопрос, откуда такая прочность, ведь панели сделаны из деревоплиты и, смешно сказать, из пенопласта. Да, сама по себе OSB плита достаточно гибкая и даже при не очень больших нагрузках прогибается. Про пенопласт, даже толщиной 150 мм, говорить не приходится.
Но при склеивании этих разных по своим механическим свойствам материалов, появляется материал, который по прочности в несколько раз превосходит материалы, из которых он сделан.
Структурно СИП можно сравнить с двутавровой балкой. Пенная сердцевина работает как поперечная перегородка, а наружные твердые слои, как аналоги фланцев балки. Чем толще сердцевина, тем лучше панель противостоит поперечному изгибу. При продольном сжатии пенополистирол приклеенный к плитам не позволяет им выгибаться. При поперечном изгибе благодаря пенополистиролу одна из плит SIP панели сжимается, а другая растягивается обеспечивая 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)
Особо следует отметить, что в СИП панелях сочетается прочность и одновременно гибкость. Это позволяет домам, построенным из таких панелей выдерживать даже сильные ветровые нагрузки и землетрясения без повреждения конструкции.
Вес панелей.
Не маловажным является, и малый вес СИП панелей. Плотность пенопласта используемого в панелях 25 кг/м3, плотность OSB-3 550 – 650 кг/м3. Поэтому 1 м2 СИП панели толщиной 174 мм весит всего 19 кг. К примеру вес 1 м2 стены из кирпича (толщиной в один кирпич – 25 см) будет весить от 300 до 475 кг. Получается что дом, построенный из СИП панелей приблизительно в 20 раз легче кирпичного. Небольшой общий вес канадских домов позволяет применять облегченные типы фундаментов, а это существенно снижает стоимость строительства.
Кроме того вес стандартной панели около 60 кг, а это значит что строительство можно проводить без использования тяжелой строительной техники. Малый вес плиты вместе с ее большими размерами позволяет быстро возводить дома. Все это существенно снижает затраты на строительство.
Пожаростойкость.
Дома, построенные по SIP-технологии, обладают третьей степенью огнестойкости, которая обеспечивает сдерживание огня на протяжении одного часа. SIP-панели обладают свойством самозатухания благодаря входящему в их состав антипирену.
Герметичность дома и плотные стыки панелей препятствуют задымлению помещений и распространению огня. При горении SIP-панели выделяют в 7 раз меньше тепловой энергии, чем древесина, и на порядок меньше отравляющих веществ, что снижает опасность удушья в случае нахождения внутри дома.
Экологичность.
СИП панели – это новый для России строительный материал. И у нас до сих пор еще не проводились серьезные и всесторонние испытания этого материала. А отсутствие достоверной информации (на русском языке) приводит к недоверию и многочисленным домыслам, в том числе и о вредности плит OSB и пенополистрола.
SIP панели состоят из материалов, удовлетворяющих самым высоким требованиям экологической безопасности. Плита ОСП на 90 % состоит из древесной стружки, остальные 10 % — натуральные смолы, наполнители и отвердители, синтетический воск и соль борной кислоты, которая усиливает защитные свойства ОСП. Обратите внимание, здесь нет фенола, формальдегида, бутанола. Пенополистриол производится из стирола – экологически безопасного вещества, использование которого не ограничено санитарно-гигиеническими нормативами.
Этот материал гипоалергенен и в мировом производстве используется даже для изготовления пищевой упаковки и посуды.
Следует помнить, что технология производства плит OSB и самих SIP панелей пришла к нам из Северной Америки и Европы, где проблемами экологии серьезно озаботились намного раньше, чем нам стало известно само слово «экология». Научные учреждения Европы и Америки проводили многочисленные и всесторонние исследования SIP технологии, и все материалы этих исследований опубликованы и доступны, правда, на английском языке. СИП панели не выделяют в атмосферу вредные вещества, поэтому во всём мире их используют для строительства социальных и медицинских учреждений.
Вес дома из СИП – около 263 кг на 1 квадратный метр площади застройки
Знаете ли вы, сколько будет весить ваш дом из СИП? Сколько свай нужно поставить, чтобы обеспечить правильную нагрузку каждой сваи? Можно ли делать тяжелую облицовку наружных стен? Что такое эксплуатационная и снеговая нагрузки и соответствуют ли они действительности?
Чтобы ответить на все эти вопросы одной статьи не хватит, поэтому я предлагаю обзор из 3-х частей:
- Вес стандартного прямоугольного 2-этажного дома из SIP-панелей от винтовых свай до конька крыши.
- Вес дома сложной конфигурации, включая холодные пристройки: террасу и крыльцо, а также одноэтажные и полумансардные дома.
- Дополнительные нагрузки, в том числе отделка дома, эксплуатационные и снеговые нагрузки и пр.
Часть 1. Вес самого дома
Расчет веса элементов поможет оценить стоимость материалов и транспортные расходы. Казалось бы, вопрос несложный, ведь вес СИП-панелей и деревянного каркаса известен. Однако есть моменты, на которые надо обратить внимание. Я последовательно пройду по всем уровням от винтовых свай до конька крыши, определяя их площадь, объем и вес для типового дома.
Везде, где можно, я буду нормировать вес на 1 кв.м площади застройки. Для простоты в этом обзоре я буду рассматривать: (1) простые дома без выступающих холодных пристроек (террасы и крыльца) и (2) только 2-этажные дома. Позже в другой части обзора я вернусь к этим вопросам.
Чтобы точнее оценить вес дома я взял 2 десятка реальных проектов двухэтажных домов и рассчитал в них точное количество стен, перегородок, свай, стропил и пр.
В следующих частях мы рассмотрим вес отделки, эксплуатационные и снеговые нагрузки и покажем, почему количество винтовых свай, устанавливаемых под СИП-домами, реально ниже того, который рекомендуют СНиПы.
Фундамент на винтовых сваях
Винтовая свая опирается наконечником, который находится в земле в самой нижней точке, поэтому вес самих свай также нужно учитывать при расчете нагрузки на фундамент.
Обычно используются сваи длиной 2,5 м диаметром 108 мм, которые внутри заполняют пескобетоном. Вес полой сваи около 30 кг, пескобетона — 40 кг, оголовка — 2-3 кг, итого 72 кг/сваю.
При нормальном грунте 1 свая примерно соответствует 4 кв.м площади застройки. Получается: 72/4= 18 кг/кв.м — нагрузка от винтовых свай.
Цокольная обвязка
Как правило, делается из бруса 200х200. Усреднив данные по двум десяткам проектов я получил: 1,1 пог.м бруса на 1 кв.м площади застройки. Плотность дерева в равновесном состоянии около 500 кг/куб.м.
Получается 1,1х0,2х0,2х500= 22 кг/кв.
м — нагрузка от цокольной обвязки.
Цокольное перекрытие
Чаще всего делается из СИП-панелей толщиной 224 и шириной 625 мм, что обеспечивает нужную жесткость перекрытия.
Чтобы точнее посчитать вес перекрытия нужно учитывать плотность внутреннего каркаса — ведь плотность самой панели гораздо меньше, чем дерева. Из спецификаций СИП-224 по выбранным проектам видно, что чаще всего используются куски шириной 625 и длиной: 2800, 2500, 1400 и 1250. Средний размер куска по нескольким проектам у меня получился 2031х625, его площадь — 1,269 кв.м.
Вес перекрытия включает в себя (1) вес OSB, (2) вес ППС и (3) вес деревянного каркаса. Плотности соответственно равны 650, 15 и 500 кг/кв.м.
Для среднего куска вес: 19,8 кг — OSB, 3,2 кг — ППС и 20,6 кг — деревянный каркас.
Получается (19,8+3,2+20,6)/1,269= 34,4 кг/кв.м — нагрузка от цокольного перекрытия.
Стены и перегородки 1 этажа
Стены в нашем стандартном доме сделана из СИП-174, перегородки — из СИП-124.
Высота — 2,8 м. Площадь наружных стен равна периметру, умноженному на высоту. Поэтому сначала определим вес 1 кв.м стены. Из спецификаций многих проектов (аналогично тому, как мы делали это в цокольном перекрытии) я получил «средний кусок» площадью 2,66 кв.м и его вес. Получаем:
(41,5+5,3+22,0)/2,66=25,9 кг/кв.м — вес 1 кв.м наружной стены 1 этажа.
Нужно учесть, что это 1 кв.м стены, а не площади застройки. Позже с учетом перегородок мы нормируем этот вес на площадь застройки.
Аналогично для перегородок получаем:
(35,0+3,0+14,1)/2,24=23,3 кг/кв.м — вес 1 кв.м перегородки 1 этажа.
Из анализа реальных проектов видно, что чем больше дом, тем меньше в нем наружных стен, но больше перегородок — в расчете на 1 кв.м площади застройки, поэтому общий вес стен и перегородок примерно пропорционален площади застройки. Из усреднения по разным проектам я могу получить средний вес стен+перегородок в расчете на кв.м площади застройки:
25,9х1,2= 31,1 кг/кв.
м — нагрузка от стен 1 этажа на 1 кв.м площади застройки.
23,3х1,1= 25,6 кг/кв.м — нагрузка от перегородок 1 этажа на 1 кв.м застройки.
Межэтажное перекрытие
Обычно делается из тех же панелей, что и цокольное. В отличие от цокольного в межэтажном перекрытии есть отверстие — лестничный проем, — поэтому его нагрузка немного меньше. В среднем по проектам получается 94,5% от цокольного:
34,4х0,945= 32,5 кг/кв.м — нагрузка от межэтажного перекрытия.
Стены и перегородки 2 этажа
Нагрузка от стен и перегородок 2 этажа считается аналогично первому. Высота 2 этажа — 2,5 м. Коэффициенты для перевода из площади стен на площадь застройки я беру из усреднения по реальным проектам:
(37,1+4,7+20,1)/2,38 = 26,1 кг/кв.м — вес 1 кв.м наружной стены 2 этажа.
(31,2+2,6+12,9)/2,0 = 23,4 кг/кв.м — вес 1 кв.м перегородки 2 этажа.
26,1х0,91= 23,8 кг/кв.м — нагрузка от стен 2 этажа на 1 кв.м площади застройки.
23,4х0,88= 20,6 кг/кв.
м — нагрузка от перегородок 2 этажа на 1 кв.м застройки.
Чердачное перекрытие
В отличие от цокольного перекрытия чердачное имеет толщину 174 и делается из панелей шириной 1250. Из усреднения по проектам получается:
(39,6+5,7+19,2)/2,54= 25,4 кг/кв.м — нагрузка от чердачного перекрытия.
Вес элементов крыши
Стропила и обрешетка
Площадь кровли больше, чем площадь перекрытий за счет того, что имеются выступы — свесы крыши, шириной в среднем 600 мм, а также поскольку крыша имеет уклон. Объем стропил зависит и от типа крыши (двухскатная или вальмовая), и от сечения типовых стропил (обычно 50х150). В проектах есть спецификация стропил, из которой можно точно посчитать количество кубометров дерева в стропилах каждого дома. Усредняя по проектам получаем два коэффициента. К1=1,47 — среднее отношение площади кровли к площади застройки — во всех случаях свес=600 мм, а уклон=30 градусов. К2=0,023 — среднее отношение объема стропил (куб.
м) к площади кровли (кв.м). В результате:
1,47х0,023х500= 16,9 кг/кв.м — нагрузка от стропильной системы без учета обрешетки на 1 кв.м площади застройки.
Далее рассмотрим обрешетку холодной крыши для металлочерепицы. Используем доску сечением 100х25 с шагом 350, т.е. обрешетка покрывает 100/350= 28,6% площади кровли, такм образом:
1,47х0,286х0,025х500= 5,25 кг/кв.м — нагрузка от обрешетки под металлочерепицу.
Кровля
Вес металлочерепицы около 5 кг на 1 кв.м. кровли. С учетом коэффициента 1,47 получаем
1,47х5= 7,4 кг/кв.м — нагрузка от самой металлочерепицы в расчете на 1 кв.м площади застройки.
Всего в расчете на 1 кв.м площади застройки дома
Теперь мы можем просто просуммировать все веса и получить:
18,0+22,0+34,4+31,1+25,6+32,5+23,8+20,6+25,4+16,9+5,25+7,4=263.0
263 кг/кв.м — полная нагрузка среднего дома из СИП-панелей в расчете на 1 кв.м площади застройки.
Многие строительные фирмы указывают, что дом из СИП размерами 10х10 будет весить 10-15 тонн.
Реально дом будет тяжелее, поскольку мы не учли:
Вес наружной отделки дома.
Вес инженерного оборудования.
Эксплуатационные нагрузки.
Снеговые нагрузки.
Кроме того, мы рассматривали дом прямоугольного сечения без выступающих террасы и крыльца. Для одноэтажных и полумансардных домов цифры будут немного другие. Всё это мы обсудим в следующей части.
Часто задаваемые вопросы – Thermapan Structural Insulated Panels, Inc.
Сколько весит SIP?
SIP размером 4 x 8 x 4½” весит около 100 фунтов.
Являются ли панели конструкционными?
Да. И тесты показывают, что SIP-панели Thermapan значительно прочнее, чем обычные стены 2×4 или 2×6.
Фактически, дома, построенные из SIP-панелей Thermapan, выдержали силу ураганов 6-го класса, таких как Эндрю, Хьюго и Митч.
Что такое R-значение SIP?
R-значение SIP в реальном времени зависит от его толщины и факторов окружающей среды.
Нет ли теплового моста на столбах точечной нагрузки в SIP-стене?
Точечные нагрузки, изготовленные из пиломатериалов, не являются настоящим тепловым мостом. Древесина является достойным изолятором, хотя и далеко не таким хорошим, как изоляция, используемая в SIP. В целом стены SIP намного превышают действующие требования R-значения строительных норм, даже с учетом точечных нагрузок.
Пакеты строительных норм, которые требуют слоя непрерывной изоляции на внешней стороне традиционного каркаса из каркаса и войлока, разработаны для снижения вероятности образования точки росы (конденсата) внутри полости стены, что может привести к росту плесени. В SIP-системах этого не произойдет, потому что стеновая полость отсутствует, а слой утеплителя из пенополистирола закрытоячеистый, т.
е. жесткий.
Учтите, что стандарт номинального кода R-19 + «5 ci» (пакет OBC A-2) соответствует действующему R-20.32. 4,5-дюймовые SIP обеспечивают эффективный R-22,7 в виде отдельного компонента, значительно повышая воздухонепроницаемость среди многих других преимуществ.
Поставляются ли SIP с предварительно обрамленными окнами и дверями?
Нет. В SIP Thermapan используется стандартная система, которая делает их простыми в сборке и чрезвычайно экономичными. Одним из ключевых преимуществ системы Thermapan является гибкость конструкции. SIP могут работать с любым количеством комбинаций окон и дверей. Справочное руководство Thermapan также упрощает и упрощает установку окон и дверей. Посмотрите сегмент «Дверные и оконные проемы» нашего видео по установке и убедитесь, насколько это просто.
Какие инструменты мне нужны для установки SIP?
Вам понадобятся обычные столярные инструменты, горячий нож и монтажная пена. Горячий нож — это инструмент для проделывания канавок в пенополистироле, и он необходим всякий раз, когда SIP необходимо разрезать по размеру.
Горячие ножи просты в использовании, их можно купить или взять напрокат в Thermapan. Расширяющаяся пена используется для герметизации всех соединений между отдельными SIP-панелями и верхней и нижней плитами, что обеспечивает структурную целостность системы. Полный список SIP-инструментов, которые Thermapan может поставить, можно найти на странице «Аксессуары».
Как установить электричество?
SIP-панели Thermapan просты и легки в подключении для электриков. Посетите нашу страницу «Фотографии установки», чтобы просмотреть подробные снимки электромонтажа и посмотреть наш фильм «Электромонтаж».
Какова огнестойкость SIP?
С 1/2-дюймовым гипсокартоном панели SIP имеют 15-минутную огнестойкость, что соответствует нормам пожарной безопасности для жилых помещений. SIP Thermapan также соответствуют Национальным строительным нормам Канады. Однако, как и в случае любой проблемы огнестойкости, требования различаются в зависимости от региона, занятости и классификации здания.
Вам следует обратиться в местное здание или пожарную службу, чтобы определить необходимые требования и обеспечить соблюдение местных правил пожарной безопасности.
Содержат ли SIP формальдегид?
Ответ на этот вопрос: технически да, но фактически нет. Это связано с тем, что количество формальдегида, выделяемого ориентированно-стружечной плитой (OSB), используемой в SIP, составляет менее 0,1 PPM (частей на миллион). Это значительно ниже допустимых уровней, установленных Министерством жилищного строительства и городского развития США (HUD). Дополнительную информацию и результаты испытаний можно найти в этом Техническом документе.
Структурные изолированные панели – Что такое SIP-панели?
Структурно-изолированные панели (SIP) сегодня быстро становятся ключевым строительным материалом на рынке.
Вес панелей SIP
| Панель | 72 мм | 98 мм | 122 мм | 147 мм |
|---|---|---|---|---|
| 2440 x 1220 мм | 46 кг | 49 кг | 52 кг | 55 кг |
SIP-панели Значение U
| Толщина | Значение U |
|---|---|
| 72 мм | 0,44 |
| 98 мм | 0,29 |
| 122 мм | 0,22 |
| 147 мм | 0,17 |
Значительная экономия на счетах за отопление
SIP — одна из самых экологичных строительных систем.
Здание SIP обеспечивает чрезвычайно высокий уровень изоляции и чрезвычайно воздухонепроницаемо, а это означает, что количество энергии, используемой для обогрева и охлаждения помещения, может быть сокращено до 50 процентов.
Здания из SIP более энергоэффективны, прочны, тише и в них меньше сквозняков, чем в старых технологических системах, таких как деревянный каркас. Меньшее движение или утечка воздуха приводит к меньшему количеству сквозняков, меньшему проникновению шума, меньшим счетам за электроэнергию и значительно более комфортной и контролируемой внутренней среде.
В результате снижается энергопотребление и выбросы CO2. Присущая воздухонепроницаемая конструкция подходит для систем механической вентиляции и рекуперации тепла (MVHR), которые снижают затраты на энергию и улучшают качество воздуха.
Экологичность
В настоящее время на жилье в Великобритании приходится 27 процентов выбросов углекислого газа в стране. Сокращая количество энергии, используемой в зданиях, архитекторы, строители и домовладельцы могут внести свой вклад в создание чистой окружающей среды в будущем.
SIP превосходят другие методы строительства практически во всех экологических категориях, потому что изоляция является компонентом системы, а не дополнением. .
Внешняя обшивка СИП-панелей изготавливается из ориентированно-стружечной плиты (ОСП). Это сделано из молодых быстрорастущих деревьев, которые намеренно выращены на плантациях, аккредитованных Лесным попечительским советом (FSC). Молодые деревья производят кислород и удаляют из нашей атмосферы больше углекислого газа, чем взрослые деревья, и являются возобновляемыми, пригодными для вторичной переработки, биоразлагаемыми и нетоксичными. Чтобы сделать продукт такой же прочности, древесина использует 20% энергии, необходимой для бетона. Древесина, естественно, имеет низкую теплопроводность и отличный изолятор. Как изолятор он в 15 раз лучше бетона, в 400 раз лучше стали и в 1770 раз лучше алюминия.
Прочность конструкции
SIP легкие (приблизительно 25 кг/м2), что упрощает и ускоряет их сборку на месте. Тем не менее, SIP также известны своей превосходной прочностью.