Структурно изолированные панели (SIP или СИП) – это передовой метод строительства.
Разрабатывались первые SIP-объекты с 1930-х годов в лаборатории лесной промышленности в Мэдисоне, штат Висконсин.
Идея была задумана Лесной службой США с целью сохранения лесных ресурсов.
Поскольку первоначально такие щиты не содержали утеплителя, они не пользовались большим спросом. В 1950-х годах Олден Б. Доу, который занимался вопросами энергоэффективности в строительстве, разработал структурную панель с изолированным внутренним слоем. Так была создана первая в мире структурная изолированная панель – СИП.
Характеристики в зависимости от наполнителя
Есть два основных направления в конструкциях SIP – полная структурная оболочка или заполнение стен. Во всех этих случаях продукт проектируется с учетом несущей способности объекта, сопротивления полной весовой нагрузки дома с оборудованием и требованиям по ветровой нагрузке.
Для заполнения стен конструкция SIP получается путем наполнения теплозащитным слоем стальных, бетонных или деревянных структурных каркасов. Такие стены невероятно быстро устанавливаются, что делает их инновационным методом для многоэтажных жилых домов.
Полная структурная оболочка выполняется для формирования всей несущей конструкции здания. В настоящее время максимальная длина для несущих конструкций SIP-зданий составляет 18 м. Производство SIP происходит на заводах согласно технологическому регламенту, который должен соответствовать нормам СНиП и ГОСТ РФ, вне зависимости от страны производителя.
Технология производства всех СИП-панелей не является сложной.
Панели из жесткого пенопласта EPS/ XPS/ PUR/ PIR помещаются впрыском с высоким давлением между 2-мя жесткими обшивочными материалами, чаще всего это ориентированно-стружечные плиты (OSB), которые далее упрочняются опять же под давлением. В результате получают современный стеновой материал с высокими потребительскими характеристиками.
СИП панель, согласно стандартам, должна относится к классу безопасности Е1 и являться безопасной для здоровья окружающих. К данному классу также относится мебель из ЛДСП. СИП-панели производятся из компонентов, которые удовлетворяют всем требованиям экологической безопасности. Плита ОСП практически на 90 % производится из опилок. 10 % состава внешнего материала –натуральные компоненты, отвердители и наполнители. В этом составе нет вредных веществ которые представляют угрозу людям и домашним животным: формальдегида, фенола и бутанола.
Пенополистирол также производят из экологически безопасного вещества – стирола, применение в быту его не ограничено нормативами СЭС. Данный материал гипоаллергенный, его во всем мире используют для производства пищевой посуды.
Данная технология пришла в Россию с запада, где она начала применяться на несколько десятилетий раньше. За это время научные институты ЕС и США всесторонне изучили SIP-технологии, в том числе и по вопросам экобезопасности, не найдя в них источников загрязнения и рекомендовав для применения в строительстве не только жилых, но детских и медицинских учреждений.
Материал, из которого выпускают СИП-изделия имеет существенные различия между собой, что определяется областью применения: жилищное или промышленное строительство, пол, стены и кровля.
Разновидности СИП-панелей по внутреннему утеплителю:
- Пенополистирол, наиболее часто применяемый наполнитель для жилых объектов. Готовые конструкции отличаются высоким производственным качеством и наибольшей прочностью, а срок эксплуатации их более 100 лет.
- Пенополиуретан – промышленная разновидность стенового материала, кроме ОСП может применяться более усиленный вариант – металл и бетон.
- Минеральная вата. Этот вид СИП – российская модификация. Такой вариант дает возможность существенно экономить на панелях и повышает уровень теплозащиты дома. Тем не менее, он снижает прочностные характеристики, поскольку минвата отличается повышенной усадкой и способна оседать вниз.
- Стеломагнезит с пенополистироловой прослойкой – революционный материал в панельно-каркасном домостроительстве. Каркас таких плит выполнен из комбинированного материала, в составе которого присутствует карналлит и оксид магния.
Эта разновидность на западе более известна как каменные SIP-панели. Экологический чистый стеновой материал с отличными производственными качествами, особенно предпочтителен для возведения наружных и внутренних самонесущих стен домов.
Важно! В последнее время на строительном рынке появились новые плиты СИП российской разработки с внешним фибролитовым слоем и наполнителем из пенополистирола или минваты. Впрочем, специалисты читают их дорогими, а дома, возведенные из них, менее прочные и более тяжелые.
Так как фибролит обладает максимальной шириной в 60 см, что в 2 раза меньше, чем у ОСП, потому число панелей еще и удваивается.
Это одна из важных характеристик, она устанавливает число циклов разморозки/заморозки материала конструкции при его наибольшем уровне влагонасыщения.
Тест на данный показатель выполняют в лабораторных условиях до тех пор, пока конструкция не будет разрушена. Характеристика обозначается литерой F.
По российским стандартам считается достаточной для эксплуатации стены с показателем F25, большинство СИП-панелей имеют морозостойкость F50.
Кроме морозостойкости, для стеновых материалов важен рабочий диапазон температур, при которых они не разрушаются. Здания из СИП отлично работают при Т до -70C, что доказано практикой размещения и эксплуатации таких конструкций на полярной станции.
Это способность стен оказывать сопротивление огню, при этом не теряя своих несущих характеристик. Предел огнестойкости обозначается REI и далее идет цифра в течении которого времени в минутах конструкция может выдержать огонь без потери несущей способности (R), целостности строения (E) и теплозащитных качеств (I).
Пожаробезопасность – это обобщенная характеристика, свидетельствующая о поведении стенки под воздействием открытого огня. Существуют 5 классов горючести от негорючего с индексом «НГ», слабогорючего «Г1» и завершается классом сильно горючего материала «Г4».
Здания, возведенные из СИП, соответствует огнестойкости REI 60, способны удержать огонь в течение часа. Современные плиты СИП на заводах обрабатываются антипиреном – огнебиозащитным раствором, который придает этому стройматериалу свойство самозатухания, поэтому по пожаробезопасности они относятся к слабогорючим «Г1».
СИП-плиты впитывают влагу не более 16 % по внешнему слою, поскольку он обрабатывается специальной пропиткой. Внутренний слой (пенополистирол) имеет полную водостойкость, поэтому не разбухает. Тем не менее, вследствие наличия у материала механизма капиллярной диффузии, жидкость все же способна проникнуть во внутреннюю структуру, но не выше 1-2 %. К тому же при определенных условиях тот же диффузионный механизм выводит эту воду из материала.
При строительстве СИП-домов при внешней отделке не используют паро-гидроизоляционные пленки, только в панелях, заполненных минеральной или базальтовой ватой.
Показатели водопоглощения при 24 ч для популярных видов стеновых СИП-панелей:
- OSB – 15%;
- GB – 4%;
- ЦСП – 16%;
- СМЛ – 9%.
Показатели по разбуханию при 24 ч для популярных видов стеновых СИП-панелей:
- OSB – 15%;
- GB – 4%;
- ЦСП – 1,5%;
- СМЛ – 0,2%.
Теплопроводность «k» характеристика материала, определяющая ее способность проводить тепло от нагретого воздуха в помещении к холодному на улице в холодный период года и, наоборот, в теплый. Обратным показателем теплопроводности является тепловое сопротивление «R», характеризующееся, как конструкция способна сопротивляться потерям тепла, и во многом зависит от ее толщины стен.
Для теплого дома материал стен должен иметь как можно большее теплосопротивление R и невысокую теплопроводность k.
Для СИП-панелей теплопроводность находится в пределах от 0,035 до 0,016 Вт*м/град, например, для OSB — 0,18 Вт*м/град. Сопротивление теплопередаче колеблется от 3,0 до 4,5 на 1 м2*С/Вт, что отвечает требованиям СНиП П 3-79. Практика показала, что дом из СИП-панелей слоем 174 мм равняется по энергоэффективности кирпичной стене толщиной 3 м и пенобетонной – в 70 см.
Несмотря на внешнюю хрупкость, дома из СИП очень надежные. Это объясняется технологией производства СИП-изделий. Листы ОСБ с толщиной 12 мм, между которыми уложен пенопласт 140 мм, склеиваются на заводе в единую панель под рабочим давлением 5 тонн. Такая вертикальная стенка способна выдержать нагрузку в 20 тонн. Это равноценно весу 3-х этажного кирпичного дома.
СИП-панель, которую устанавливают в горизонтальном положении: пол или плиты перекрытия, способна выдержать вес 450 кг/м2. В эквиваленте это означает, что без повреждения конструкции по ней способен проехать джип. Вообще такого понятия, как «трещины» для такого типа домов просто не существует.
Прочность дома также очень высокая, поскольку при соединении плит они сначала склеиваются пеной, через брус, а затем укрепляются шурупами. Средний дом может для сборки СИП-панелей потребовать до 30 тыс. шурупов. Но эти усилия и трудовые, и финансовые оправдывают себя, поскольку такое здание без разрушений выдерживает землетрясения в 8 баллов и ветровые ураганы.
Этот показатель зависит от плотности наполнителя, чем больше расположено зерна в 1 кг на 1 м3 плиты, тем панель более теплостойкая и большие нагрузки способна вынести, но при этом и цена у таких изделий выше. Плотность СИП находится в пределах 15-17 кг/м3, а плотность на сжатие не выше 0,08 МПа. Специалисты советуют покупать СИП с пенополистиролом ППС14 с плотностью 14 кг/м3 либо ППС16 16 кг/м3.
Показатели прочности для популярных видов стеновых СИП-панелей:
- OSB-3, 660 кг/м3;
- GB-3, 800 -1000кг/м3;
- ЦСП,1000 -1050 кг/м3;
- СМЛ, 1000 -1200 кг/м3.
Из практики строителям известно, что утеплитель не влияет на прочность самой конструкции для многих типов стен, например, каменных. Принципиальное отличие СИП-панелей от них заключается в том, что в ней теплоизолятор исполняет первостепенную роль по обеспечению прочности стены в целом.
Это кажется невероятным, учитывая тот факт, что сама по себе тонкая плита ОСП-3 не способна выдерживать значительную растягивающую нагрузку в продольном направлении, она быстро выгибается и утрачивает устойчивость. Несущая способность Пенополистирола М25 имеет несущую способность и того меньше. Но вот когда эти 2 материала объединяются в одну конструкцию, то получается чрезвычайно прочная панель.
В процессе ее соединения под давлением пресса, стороны из ОСП делаются плоскими и утрачивают первоначальную способность прогибаться, а уплотненный утеплитель принуждает их функционировать под нагрузкой солидарно. При продольном сжатии/сдвиге он не дает возможность выпучиваться облицовке.
Производственные испытания таких панелей доказали, что они способны успешно выдерживать продольную нагрузку свыше 10 т/м.п. Это аналогично нагрузке, которую будут создавать на 1-й этаж из СИП-конструкций 4 надстроенных кирпичных этажа с толщиной стен 0.5 м. Вот почему 2-х этажный дом из СИП-панелей обладает удивительно прочными характеристиками.
Важно! Высочайшая несущая характеристика таких плит гарантируется не только ее конструкцией. Не менее принципиальную значимость имеет эксплуатационное качество и высокая прочность клеевого соединения утеплителя с ОСП.
Такое качество может быть достигнуто на заводах с новейшими производственными линиями и подтверждается сертификатом качества на продукцию в государственных аттестационных лабораториях. Кустарные СИП-плиты не способны нести такую серьезную нагрузку.
Долговечность канадской технологии 150 лет, это на восемьдесят лет больше чем срок ее создания. Сегодня в Канаде и Норвегии находятся в эксплуатации СИП-дома построенные 70 лет назад.
Специалисты отмечают, что большой период эксплуатации напрямую зависит от качества пенополистирола, от соблюдения технологической точности его производства. Если на заводе соблюдаются производственные нормы, то теплозащитный материал не будет подвергаться деформации, набирать влагу и гнить.
Срок службы зависит от соблюдения технологии монтажа панелей. Она должна выполнятся в соответствии с проектом и рекомендациями завода-изготовителя плит. Тогда дом будет возведен без ошибок, способных повлиять на прочность.
Важным преимуществом СИП-панелей считается их небольшой удельный вес на 1 м2 площади. При плотности утеплителя в 25 кг/м3, внешней обшивки ОСВ-3 – 630 кг/м3, 1 м2 такой панели в 174 мм имеет вес 20 кг.
Для сравнения аналогичная площадь кирпичной стены 250 мм имеет вес до 470 кг. Несложно подсчитать, что СИП-дом примерно в 20 раз легче, чем из кирпича.
Незначительный вес зданий канадской технологии дает возможность использовать облегченные варианты фундаментов, можно применить винтовой тип, что в значительной степени снизить его стоимость.
Сверх того, вес несущей стеновой панели не превышает 60 кг, поэтому строительство возможно осуществлять без применения тяжелой подъемной техники. Такие конструкции позволяют быстро возводить дома с минимальными затратами.
СИП-панели выпускаются различной толщины, но наиболее популярной считается 174 мм: толщины внутреннего слоя 150 мм и с двух сторон OSB-отделка по 12 мм. При этом толщина утеплителя выбирается исходя из климатических данных района застройки.
Для сооружения внешних стен СИП-зданий рекомендуется приобретать панель размером 125х250х17.4 мм, с площадью 3.125 м2. Для межэтажных перекрытий и обустройства кровли, покупают панели размером 62.5 х250х17.4 см.
Выделяют шесть типов SIP-панелей:
- 120 внешний слой 10х2 и защитный 100 мм, длина -2500 мм;
- 124 внешний слой 12х2 и защитный 100 мм, длина -2500 мм;
- 160 внешний слой 10х2 и защитный 140 мм, длина -2500 мм;
- 164 внешний слой 12х2 и защитный 140 мм, длина -2500 мм;
- 200 внешний слой 10х2 и защитный 180 мм, длина -2850 мм;
- 204 внешний слой 12х2 и защитный 180 мм, длина -2850 мм.
Чем более толстый слой ОСП, тем значительнее прочность и выше теплозащитные характеристики такой стеновой конструкции. Ширина панелей для всех типоразмеров СИП равнозначна и равняется 1250 мм. Если в ходе строительства требуется ее уменьшить, это легко реализуется обычным электроинструментом по дереву.
Виды
Современная промышленность выпускает не только традиционные СИП-панели: OSB-пенопласт-OSB. Существуют разные вариации таких конструкций, которые зависят от материала внешнего слоя и сердечника. При выборе панелей застройщик должен на это обратить особое внимание, поскольку сочетание различных материалов определяют характеристику СИП и области ее применения
Среди специалистов имеется негласное правило. Для строительства дачного домика вполне можно обойтись традиционными СИП толщиной 124 мм. С точки зрения теплостойкости такая стена равна стене из бруса в 450 мм, пенобетона – 600 мм, керамзитовых блоков – 1 м и кирпича – 2 м. Принцип выбора СИП-панелей должен проводиться с учетом:
- первоначального критерия — функция стен: несущая/не несущая/перегородки;
- вторичного — требований по теплозащите, которые зависят от климата места строительства.
Руководствуясь поставленными задачами в области строительства, подбирают определенный тип СИП: стеновой для несущих и не несущих или для перекрытия. Обыкновенные СИП-панели выпускаются высотой от 2,5 до 2.8 м их применяют соответственно для 2-го и 1-го этажей.
Применяя стандартную технологию с перекрытиями, застройщик должен выбрать высоту панели, которая будет равна проектной высоте комнаты без отделочных работ.
Если в домовладении будет установлена система вентиляции и воздушное теплоснабжение с канальными воздуховодами, то высота потолков уменьшается на 20 см. В этом случае, для 1-го этажа потребуются панели не менее 3-х м.
Толщину СИП-панели создает ширина сердечника и внешних плит. На российском рынке наиболее популярными являются типоразмеры с шириной:
- 124мм (12х2 + 100) для обустройства перегородок;
- 174мм (12х2 + 150) для возведения внешних и внутренних несущих стен;
- 224мм (12х2 + 200) для строительства кровли.
При возведении строений выше 1-го этажа, нужны прочные несущие стенки, в этом случае используют СИП-панели шириной 224 мм. Конечно же, их цена существенно выше, но это оправдывается будущей прочностью дома и требованиями безопасности. Панели подобной толщины, но с шириной в 625 мм, применяются для установки межэтажных конструкций, пола и теплых кровельных систем.
Наиболее популярная комбинация СИП для промышленности — пенополиуретан. Такой выбор объясняется малым весом при высочайшей прочности. Этот уплотнитель практически не горит и не подвержен биовоздействию в виде плесени. Они хорошо переносят влагу, поэтому рекомендуются для установки в местах с высоким уровнем влажности.
СИП в комбинации с минеральной ватой имеют 100% негорючесть и экологическую безопасность. Рекомендуется для применения в жилом строительстве с толщиной плит 174 мм.
СИП с пенополистиролом также относятся к экологически безопасным материалам, подобно минеральной вате. Может применяться как для возведения жилых, так и промышленных объектов. Кроме высоких теплозащитных характеристик, этот материал обладает отличной влагостойкостью.
Застройщик при выборе СИП должен обратить внимание на тип и качество клея. Он не только скрепляет составляющие СИП-панелей, но и предохраняет ОСВ-плиту от расслаивания, препятствует проникновению влаги, а также создает высокое сопротивление при изгибе и сдвиге.
Почему важно правильно выбрать?
Прежде всего, при выборе структурно-изоляционных панелей необходимо обратить внимание на размеры, чтобы обеспечить точную и аккуратную подгонку SIP.
В противном случае, не удастся избежать сверхнормативных затрат по времени, потерю дорогостоящих материалов из-за резки деталей во время установки.
Для того, чтобы потери были минимальными, потребуется проект возведения дома из СИП. Проектировщики с использованием программных комплексов смогут точно подобрать панели по размерам и типу утеплителя, что способно минимизировать ошибки в процессе установки.
Кроме того, архитекторы могут эффективно спланировать электропроводку, водопровод, двери и окна, а также другие архитектурные элементы. При правильном выполнении процесс сводит к минимуму отходы.
Размеры СИП-панелей должны подбираться таким образом, чтобы уменьшить их горизонтальную резку, так как подобные прорези существенно снижают прочность стены, в отличие от вертикальных. Не менее важный показатель – это небольшой вес панелей. Строители способны вручную перемещать и обрабатывать небольшие SIP-панели. Однако для стеновых, крышных или напольных панелей потребуется кран или вилочный погрузчик.
Решая проблемы с пожарной безопасностью, застройщик должен обратить внимание на внутренний теплозащитный слой SIP, чтобы он имел надлежащий показатель огнестойкости. Для возведения теплого дома из СИП, потребуется не только теплостойкий наполнитель, но и достаточная толщина защитного слоя – не менее 100 мм, а для холодных районов – 150 мм.
Высокая тепловая масса стеновой системы помогает стабилизировать температуру внутри конструкции, что снижает потребление энергии и экономит домашний бюджет по статье энергоносителей.
Застройщик при выборе типа панелей также должен обратить внимание на такие показатели как влагостойкость и паропроницаемость. Иначе в доме возникнут проблемы с вентиляцией. Структурные утепленные панели создают герметичные здания. К сожалению, воздухонепроницаемые конструкции могут допускать накопление паров радона, формальдегида и загрязняющих веществ, таких как табачный дым и продукты сгорания газа, возникающих во время пищеприготовления.
Поэтому строителям СИП нужно обеспечить отличную систему вентиляции, чтобы гарантировать здоровье и безопасность жителей. Отсутствие надлежащей вентиляции в конструкциях SIP сводит на нет основные преимущества такого строительства.
Видео по теме
Что такое СИП-панель? Характеристики данного материала:
Заключение
Создавая быстрые и высокотехнологичные SIP-объекты с превосходной изоляцией, структурной прочностью и воздухонепроницаемостью, застройщики имеют шанс получить энергоэффективный дом нового поколения. Структурные изолированные панели обеспечивают чрезвычайно высокие тепловые характеристики на протяжении всего жизненного цикла здания, при этом минимизируя такой важный показатель, как толщина стен.
Сердцевина из полиуретана, жесткая изоляция и облицовочные панели OSB достигают минимального показателя теплопроводности, что дает значительную экономию для домашнего бюджета.
