СИСТЕМА STYRODOM – трехслойные строительные панели


STYRODOM™ – запатентованная система строительных панелей, разработанная специалистами компаний The DOW Chemical Co. (ДАУ Кемикал Компани), «ПРОМСТРОЙКОНТРАКТ» и ООО «Бийский завод стеклопластиков».


Панели системы STYRODOM внешне напоминают трехслойные панели других конструкций, но от всех прочих систем их отличает то, что в качестве теплоизоляционного слоя впервые используется экструдированный пенополистирол марки STYROFOAM™ производства компании The DOW Chemical, со специально обработанной поверхностью, а также уникальные гибкие связи (соединения) из стеклопластиковой арматуры (СПА) производства Бийского завода стеклопластиков. Прочность СПА позволила отказаться от всех перемычек из сплошного бетона, а влагоустойчивые и прочные плиты STYROFOAM™ IB 250 A или STYROFOAM™ IB A, укладываемые от края до края панели без каких-либо разрывов, позволили внешней и внутренней стенкам панели расширяться и сжиматься при изменении наружной температуры независимо друг от друга. Благодаря этому снижаются расход энергии и вероятность возникновения трещин на панели.


Стальные гибкие или дискретные железобетонные связи, а также жесткие связи из бетона в трехслойных панелях ведут себя как радиаторы автомобилей. Тепло или холод распространяется по бетонным слоям параллельно листам теплоизоляции, пока не встретится с теплопроводной перемычкой – со стальной или дискретной связью или с участком сплошного бетона. И в этих местах тепло или холод быстро проходит через перемычку и, как следствие, через ограждающую стену.

Использование гибких связей из СПА позволяет сократить движение тепловых потоков через наличие в стене сквозных перемычек из материалов с высокой теплопроводностью, таких как нержавеющая сталь или бетон, которые резко – до 70% снижают тепловое сопротивление стены. Связи из СПА обеспечивают соединение бетонных слоев в панели. Прочность связей на растяжение и срез более чем в 20 раз превосходят нагрузки, возникающие при нормальной эксплуатации. Сопротивление разрыву у СПА в 3–4 раза больше, чем у связей из нержавеющей или малоуглеродистой стали. Гибкие связи из малоуглеродистой стали могут корродировать под воздействием агрессивных химических веществ и влаги, содержащихся в бетоне, а связи из нержавеющей стали имеют достаточно высокую стоимость. Сталь проводит тепло в 1700 раз быстрее, чем теплоизоляционный материал, бетон в качестве перемычек также не является теплоизолятором – потери тепла, связаные со стальными или бетонными теплопроводными перемычками, могут превышать 70%.

Схема тепловых потоков в панелях с разными типами соединений
1 - металлические связи; 2 - дискретные ж/б связи;
3 - стеклопластиковые связи СПА

Возможности

Сегодня бетон дает архитекторам и строителям неограниченные возможности творчески решать сложнейшие задачи на плоскости и в трехмерном пространстве. Трехслойные панели STYRODOM™ можно использовать как несущие, самонесущие и навесные, во внутренних и наружных элементах здания и в ненагруженных перегородках.

Панели STYRODOM™ можно формовать любым способом, с облицовкой и без нее. Наружную поверхность можно оставить в ее естественном виде или обнажить заполнитель (гравий, щебень), окрасить, опескоструить, облицевать тонким кирпичом, отделать вспененной штукатуркой или любым иным способом. Бетонными или металлическими анкерами можно закреплять на поверхности другие материалы и конструкции. Возможности архитектурных решений при формовке панелей не ограничены. Рельефы, выступающие элементы рам и любая фактура поверхности – это лишь малая доля возможных примеров.

Эффективность связей СПА системы STYRODOM обусловлена изготовлением их из малотеплопроводных и высокопрочных композитных материалов, применявшихся для решения важных проблем в авиационно-космической и оборонной промышленности. Cвязи системы STYRODOM исключительно устойчивы в химически агрессивных средах и вдвое превосходят малоуглеродистую сталь по прочности на растяжение. Связи выпускаются разной длины и позволяют производить панели с разной толщиной изоляционного слоя, удволетворяющие заданным требованиям к тепловому сопротивлению. Применение СПА связей увеличивает потери тепла всего на 0,3% по сравнению с изоляционным слоем.

Испытания и характеристики

Панели изготовлены по системы «STYRODOM™» на ЗЖБИ ООО «ЭкоДок» по чертежам «НАБАД» Концерна «КРОСТ», в целом и все ее компоненты были многократно испытаны.
Расчет на сопротивление теплопередаче

В июле 2004 года «НИИСФ» (Научно-исследовательский институт строительной физики) провел исследование системы «STYRODOM» на сопротивление теплопередачи и влажностоного режима панели. Исследование базировалось на определении зависимости приведенного сопротивления теплопередаче Rпр0 = 4,050 м2*°С/Вт по глади панели, при толщине утеплителя 120 мм и коэффициенте теплотехнической однородности панели в зависимости от количества связей на 1 м2.




 Количество СПА связей
на 1 м2
 Приведенное сопротивление
Rпр0, (м2*°С)/Вт
 Коэффициент
теплотехнической
однородности, r
62,0300,995
84,0200,993
124,0100,990

Прочность и теплотехнические испытания

В мае 2004 года ЦНИИС (Научно-исследовательский институт транспортного строительства) провел прочностные и теплотехнические испытания двух типов железобетонных трехслойных стеновых панелей с гибкими связями из СПА и разными типами материалов теплоизоляционного слоя – плитами STYROFOAM™ IB 250 A (система «STYRODOM») и минераловатными плитами.

 

 STYROFOAM,
100 мм
 Минеральная вата,
150 мм
 Сдвижка слоев, мм  
 - при нагрузке 3 т, после выдержки в течение 2 часов0,15 0,75
 - при разрушении гибких связей 2,60 10,00
 Разрушающая нагрузка, т 45,00 7,00
 Нагрузка при начале трещинообразования, т 41,00 5,00
 Термическое сопротивление панели при положительных высоких температурах, (м2*°С)/Вт 3,75 7,80
 Термическое сопротивление с эксплуатационной влажностью и т.д., (м2*°С)/Вт 3,000,36 

Натурные испытания во ВНИИПО МЧС РФ

Толщина внуреннего (обращенного в помещение) бетонного слоя составляет 80 мм, среднего теплоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола STYROFOAM™ IB А составляет 120 мм, наружного (фасадного) бетонного слоя составляет 70 мм. В качестве гибких связей, соединяющих наружный и внутренний слои панели, применена стеклопластиковая арматура СПА.

 Температура, °С

Время, минуты
  0 5  101520253035404550556065
 В камере 0360690740780810840850880900910920950940
 Поверхность бетона 0190 350 460 550 610 680 710 740 780 800 820 850 850 
 Бетон-STYROFOAM IB A 0 510 20 50 80 100 100 100 100 100 105 130 160 
 Поверхность бетона 0 510 10 10 10 15 20 25 30 30 35 35 35 

Для обеспечения надежной совместной работы изоляции STYROFOAM и СПА связей при пожаре определили требования к толщинам бетонных слоев системы STYRODOM.

 Вид конструкции

 Степень огнестойкости зданияНаибольшая допустимая высота здания,
м
Минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции
(по СНиП 21-01-97) 
Минимальная толщина наружного бетонного слоя панели, 
см
Минимальная толщина внутренего бетонного слоя панели,
см
Наружная
несущая
стена
I
II
III
 75
50
28
R 120
R 75
R 45 
6/5
6/5
5/4 
11/10
10/9
8/7 
Наружная
несущая
стена
I
II
III
75
50
28
E 30
E 15
E 15
6/5
5/5
5/4
8/8
7/6
6/5

Сравнительные характеристики

Предлагается сравнить трехслойную железобетонную панель системы STYRODOM с другими трехслойными панелями.

 Марка
утеплителя
Тип
связи 
**Коэффициент теплотехнической однородностиПриведенное сопротивление теплопередаче, Rпр0= (м2*°С)/ВтПлотность утеплителя, номинально, кг/м3 ***Толщина утеплителя, ммТолщина панели, ммВес 1 м2 панели, кг/м2 
STYROFOAM
IB 250 A
СПА0,83,28334120270376
*ПенополистиролМеталлические0,73,24340220370382
*ПенополистиролЖелезобетон0,63,14040250400416
*Минеральная ватаМеталлические0,73,178100280430400
*Минеральная ватаЖелезобетон0,63,186100330480439

Примечание:

* Данные из статьи "Стратегия по нормированию теплозащиты зданий" Ю.В. Матросова и И.Н. Бутовского.

** Коэффициент теплотехнической однородности определен без учета оконного и дверного проемов, а также плит лоджии и балкона.

*** По требованию ТСН толщина теплоизоляции не должна превышать 200 мм.

Преимущества

Применение системы строительных панелей «STYRODOM™»* позволяет:

Производителям панелей:

• Не увеличивать размеры существующих опалубок и строительной оснастки
• Сократить объем металла
• Перейти на тяжелый бетон
• Сократить расход тепловой энергии при прогреве или пропарке панели
• Сократить срок производства панелей на 5-10%

Проектировщикам и застройщикам:

• Удовлетворять требованиям СНиП и ТСН по теплопередаче ограждающих конструкций
• Увеличить прочностные характеристики панельных конструкций
• Снизить вес ограждающих конструкций и, как следствие, объем фундаментов
• Обеспечить возможность более качественного проектирования зданий и сооружений
• Увеличить срок службы ограждающих конструкций и всего здания в целом

С анализом российского рынка сэндвич-панелей Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок металлических сэндвич-панелей».