Все о домах из СИП панелей

Сооружение домов из сип панелей можно отнести к категории  малоэтажного жилья с деревянным каркасом, однако сип строительство имеет свои особенности, отличающие такой способ строительства от традиционного каркасного. Однако ситуация поменялась в середине ХХ века, когда в США инженерами-конструкторами и технологами были разработаны и запатентованы сначала OSB плиты (ориентированно-стружечные плиты) а затем на их основе – SIP панели. Производство SIP (Structural Insulated Panel), что означает «структурная изоляционная панель», произвело революцию в малоэтажном домостроении, так как позволило объединить в одном изделии конструктивные, несущие и теплоизоляционные функции.

Что такое сип панели

Изделия из отходов деревообрабатывающей промышленности – древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты использовались и используются в отделке помещений, в конструкциях полов, ограждений и перегородок, тепло и звукоизоляции, изготовлении мебели с начала ХХ века. Однако подобные материалы, имеющие в основе древесную стружку и щепу, сформированные в плитные или листовые изделия с помощью полимерных смол никогда не применялись как несущие конструкции.

sip панель

Ситуация изменилась в середине прошлого века, когда инженерами-технологами в США были разработаны  sip панели. Аббревиатура SIP означает – Structural Insulated Panel, или «структурная изолирующая панель». Это изделие, состоящее из двух OSB или в русскоязычном варианте ОСП – ориентированно-стружечных плит с прослойкой утеплителя между ними по типу сэндвича.

Технология изготовления и характеристики ОСП панелей

Главное «ноу-хау», которое применили американские технологи при изготовлении ОСП-панелей – это укладка древесной щепы в три слоя при формировании изделия. В слоях, близких к поверхности плиты, щепа направляется вдоль плиты, а во внутреннем слое поперек. При этом строительные плиты ОСП получили уникальные прочностные свойства – сопротивление и сжатию и изгибу, позволившие применять их в качестве несущих конструкций и строить дома из сип панелей.

Технология изготовления состоит в следующем. Сначала очищенные от коры бревна деревьев, обычно хвойных пород, обрабатывают на прецизионных станках, получая щепу определенного размера – длиной, не превышающей 100 мм и толщиной примерно 1 мм. То есть для производства этих изделий применяются не отходы деревообработки, а специально изготовленная щепа. Она сортируется и проходит сушку в сушильных камерах, затем ее укладывают в определенном порядке в ленточные формы, заливаются водоотталкивающим составом из полимерной смолы и вся эта масса склеивается под давлением при высокой температуре. После набора изделием необходимой прочности и твердости ленту нарезают на плиты нужной длины.

Утеплитель ППС – характеристики и технология производства

В качестве утеплителя при изготовлении  sip панели используется ППС – пенополистирол, запатентованный в 1950 году. ППС состоит из множества герметичных ячеек, обеспечивающих влагонепроницаемую структуру. Изготавливают пенополистирол из полимерных гранул в результате химической реакции стиролового мономера со специальным расширяющим агентом.

Процесс изготовления ППС состоит в следующем. Вначале полимерные гранулы нагревают до температуры плавления, затем в полученную массу добавляют вспенивающую присадку, образующую по всему объему мелкую ячеистую структуру. На следующем этапе образования ППС ячеистая масса продолжает расширяться, и в таком виде ее помещают в специальные формы – изложницы, где происходит формирование пенополистирольных блоков под воздействием давления и пара.

После того, как крупные пенополистирольные блоки стабилизируются и выпустят лишнюю влагу, их нарезают на пластины нужной толщины для изготовления  sip панели с резаков из нагретой проволоки.

Технология изготовления сип панелей

Конечный продукт состоит из пары плит ОСП с наружных сторон и сердечника из ППС – пенополистирола.  Sip панели изготавливают на автоматизированных линиях, которые включают: тележки для подачи компонентов изделия на пресс, устройства для нанесения клея на верхние и нижние поверхности, подъемники для наслаивания панелей и главный агрегат всей технологической линии – пневматический пресс для склеивания изделий.

Вначале на место сборки укладывается нижняя наружная плита ОСП. Затем сердечник соответствующего размера из ППС пропускается через клеераспределяющую машину, где на его поверхности наносится клей, потом сердечник укладывается на нижнюю плиту ОСП и накрывается верхней плитой. Процесс повторяется, пока не заполнится все рабочее пространство внутри пресса, то есть прессование готовых изделий осуществляется пакетами. Пневматическая конструкция пресса позволяет равномерно выравнивать давление под нижней и верхней поверхностями пакета плит до необходимой величины.

Для склеивания пенополистирольного сердечника с наружными ОСП-плитами используются экологически чистые уретановые клеи.

Характеристики sip панелей

Одна плита ОСП хорошо выдерживает растягивающие нагрузки, но не очень устойчива при продольном сжатии и может легко изогнуться. Однако когда две ОСП объединяются с пенополистироловым сердечником, такое изделие приобретает удивительную прочность, так как ППС вставка обеспечивает их совместную работу. По результатам испытаний сип панели, изготовленные в промышленных условиях с соблюдением всех технологических стандартов способны выдерживать продольную сжимающую нагрузку в 10 тн/м.п., и в 2 тн при поперечном изгибе. Это дает возможность применять их в качестве несущих стен при малоэтажном строительстве, а также для перекрытий и конструкций крыши. При этом вес 1 м2 изделия не превышает 10 кг, что дает возможность строить сип дома практически вручную, без грузоподъемной техники.

Главной целью объединения ОСП-плит и ППС-сердечника в единое изделие было совместить несущие и теплоизолирующие качества, что успешно удалось сделать. Коэффициент теплопроводности sip панели толщиной до 200 мм составляет 0,03-0,05 Вт/мГрадС. Для сравнения, массив древесины имеет коэффициент теплопроводности – 0,09-0,18 Вт/мГрадС, керамический кирпич – 0,3-0,45 Вт/мГрадС. Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем лучше материал удерживает тепло. Если сравнивать sip с кирпичной стеной, то для того же эффекта теплосбережения, какой обеспечивает sip, нужна стена из кирпича толщиной около 2-х метров.

Габаритные размеры

Стандартные размеры sip, выпускаемых промышленностью, могут варьироваться в следующих пределах:

sip панели толщиной 174 и более мм используются для несущих наружных и внутренних стен одно-двухэтажных домов, изделия с меньшей толщиной применяются для устройства перегородок. Для перекрытий и крыши – толщиной 224 мм.

Стандартные sip придется в любом случае обрабатывать на площадке строительства, обрезать и подгонять под нужные размеры, поэтому компании, избравшие сип строительство в качестве основного направления своей деятельности, выпускают так называемые домокомплекты.

Домокомплект

Сип дома строят с помощью домокомплектов – наборов изделий, раскроенных и обработанных под определенный проект, выбранный заказчиком. Все sip нарезаются точно в соответствии с размерами стен, высотой дома, особенностями его планировки, конструкциями крыши и общим архитектурным обликом. Домокомплект включает набор наружных и внутренних несущих стен, перекрытий,  перегородок, и конструкций для устройства крыши.

Для создания домокомплекта после склейки и прессования изделия помещают на специальный стол, где осуществляют раскрой в соответствии с чертежами проекта, производят устройство паза по периметру каждой панели, предназначенного для вставки соединительного бруса при монтаже. Также в готовых sip домокомплекта прорезают проемы для окон и дверей.

Кроме самих sip в комплект могут входить многие другие сопутствующие материалы: брус для обвязки панелей на уровне фундаментов и перекрытий, крепежный брус и доска, используемые при соединении панелей между собой, окна и двери, гидроизоляционные, отделочные и кровельные материалы, материалы для проводки инженерных систем и т. д. Обычно предлагаются различные варианты для заказчика: можно купить домокомплект для самостоятельной сборки без дополнительных материалов, домокомплект только со сборкой коробки, домокомплект «под ключ» и другие варианты.

Технология строительства

Строительство сип дома начинается с сооружения фундамента. В идеальном случае тип фундамента определяется в процессе проектирования в зависимости от типов и характеристик слоев грунта, лежащих в основании дома.

Устройство фундамента

Если грунты в районе строительства не обладают какими-либо особыми, негативными свойствами, например – могут быть грунты просадочные, обладающие свойствами морозного пучения, торфяники, плывуны и т. п., то можно принять один из рекомендуемых, несложных в исполнении типов фундаментов:

• монолитный малозаглубленный ленточный армированный фундамент на песчаной или гравийной подушке;
• свайный фундамент, из малозаглубленных буронабивных свай с железобетонным ростверком;
• свайный фундамент, из металлических винтовых свай связанных усиленной деревянной или металлической рандбалкой, расположенной выше уровня грунта и играющей роль ростверка и основы для стен дома.

После сооружения фундамента следующий важный этап – это устройство нижней обвязочной балки, которая будет основой для стен из sip.

Устройство нижней обвязочной балки

Гидроизоляция фундамента производится с помощью обмазки всех поверхностей, соприкасающихся с грунтом, специальной битумной мастикой, а в случае близкого к поверхности уровня грунтовых вод может понадобиться и оклеечная гидроизоляция с помощью оклейки различными рулонными материалами. Для изоляции нижней обвязочной балки от бетона фундамента используется та же битумная мастика, битуминизированная бумага или рубероид, который настилается на верхнюю поверхность цоколя.

Далее, после устройства гидроизоляции на верхнюю поверхность фундамента, ростверка или цоколя укладывается обвязочная балка из деревянного бруса сечением не менее 40х150 мм. Для крепления обвязочной балки к бетону фундамента используются стальные анкерные болты диаметром до 12 мм, забуриваемые в тело фундамента на 100 мм через 500 мм по длине балки. Головки анкеров затем срезают в уровень с верхней поверхностью обвязочной балки.

Монтаж стен этажа

На следующем этапе строительства дома из сип панелей осуществляется монтаж стеновых панелей первого этажа. Но перед этим необходимо установить на обвязочной балке перекрытие цоколя. Цокольное перекрытие собирается из комплекса sip панелей, предназначенных для перекрытий и деревянных балок-лаг. Лаги устанавливаются пазы панелей, которые были сделаны в процессе их изготовления по контуру. Сечение лаг должно составлять не менее 40х200 мм. Весь комплекс деревянных брусьев и панелей сшивается между собой посредством саморезов через каждые 150 мм. Образовавшиеся стыки герметизируются с помощью монтажной пены. По периметру цоколя устанавливаются сдвоенные лаги, и вся образовавшаяся единая плоскость перекрытия пришивается через эти лаги к обвязочной балке по контуру саморезами длиной 280 мм.

Обвязочные доски под каждую стену крепятся саморезами длиной 75 мм через 400 мм.

Монтаж стеновых sip панелей начинается с одного из углов. Прежде всего, на нижнюю обвязочную балку устанавливается и пришивается к ней саморезами брус-стойка, которая будет закрывать торцы стен.

На панели, которая будет смонтирована первой, обрабатывают монтажной пеной боковую выемку и устанавливают таким образом, чтобы стойка плотно вошла в этот паз. Панель сшивается со стойкой и нижней обвязочной доской шурупами на 40 мм через 15 см с каждой из сторон. Затем операция повторяется для панели, подходящей к углу с другого направления. Вертикальность смонтированных панелей тщательно выверяется отвесом, затем обе sip панели сшиваются самонарезающими шурупами-глухарями длиной 200 мм через каждые полметра.

Дальнейший монтаж стен производится последовательно в обе стороны от начального угла. Все панели крепятся и к нижней обвязке и промежуточным стойкам, которые вставляются в пазы панелей, дополнительная сшивка производится на углах и в тех местах, где внутренние стены примыкают к наружным. Пазы в панелях перед установкой обязательно пропениваются.

После полной установки всех sip первого этажа горизонтальные пазы в верху панелей пропениваются, после этого в них закладывается верхняя обвязочная балка сечением не менее 40х140 мм. Верхняя обвязка пришивается ко всем стойкам к панелям саморезами с шагом 15 см с двух сторон.

Если дом имеет более одного этажа, то все описанные операции повторяются на следующих уровнях.

Устройство крыши

Устройство крыши сип дома начинают после окончания всех работ по устройству стен и перекрытий. В первую очередь устанавливаются элементы несущего каркаса – мауэрлат и прогоны, в том числе коньковый прогон. Все несущие элементы каркаса крыши опираются на нижележащие несущие стены и стойки. Прогоны крепятся к ним двумя шурупами 8х280 мм на каждой точке опирания, затем устанавливаются другие элементы каркаса – ребра и ендовы и крепятся точно так же, как и прогоны.

На следующем этапе устройства крыши производится монтаж стропил, в качестве которых используется брус сечением 40х200. Стропила крепятся к прогонам, ендовам и ребрам шурупами 8х280 мм по одному на каждую точку крепления. После устройства несущего каркаса крыши скаты, фронтоны и другие места зашиваются сип панелями, а холодные части ОСП-плитами.

После полной сборки коробки сип дома начинают работы по устройству инженерных коммуникаций и внутренней и внешней отделке.

Устройство инженерных систем

Так как дома из сип панелей имеют несомненные проблемы, связанные с воздухообменом через стены, то в таких домах обязательно устройство качественной вентиляции, желательно приточно-вытяжной с механическим побуждением. При этом можно устроить систему, совмещающую в себе несколько функций – вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления. Решение по устройству такой системы должно приниматься на стадии проектирования, так как необходимо предусмотреть место или помещение для центрального агрегата, а также достаточную высоту помещений для устройства подвесного или подшивного потолка, за которым можно разместить воздуховоды.

При этом все элементы систем вентиляции и воздушного отопления – клапаны, заборные решетки, фильтры, воздуховоды должны быть изготовлены только из негорючих материалов.

Системы  водопровода и канализации необходимо прокладывать преимущественно в пространстве между балками перекрытий, стараясь не нарушать конструкции несущих sip панелей.

Проводки для электроосвещения и связи следует прокладывать в закрытых коробах, специальных электротехнических плинтусах и защитных гофрированных трубках.

Плюсы и минусы домов из сип панелей

Дома из сип панелей имеют как несомненные достоинства, так и недостатки.

К достоинствам можно отнести:

К недостаткам относятся:

Все эти недостатки не являются критичными, то есть для преодоления возможных негативных последствий разработаны и применяются определенные решения. Повышенная горючесть деревянных элементов уменьшается с помощью противопожарных пропиток, в полистирол добавляются вещества, делающие его самозатухающим, то есть не поддерживающим горение. Проблема повышенной концентрации фенолов внутри помещений и пониженного воздухообмена через наружные стены решается за счет эффективной работы системы вентиляции, а для защиты от грызунов применяются специальные отпугивающие средства.

В любом случае заказчик выбирает тип своего дома, исходя из многих соображений. Например, если сравнить кирпичные дома и дома из сип панелей, то последние будут иметь довольно много преимуществ – гораздо более низкую стоимость, скорость возведения, энергоэффективность и т. п. Помимо этого, и долговечность сип дома может быть сравнима с домом из кирпича – 50—100 лет, что доказано на примере многих домов, построенных в середине прошлого века и стоящих до сих пор.  У людей, выбирающих для строительства кирпичные дома и не доверяющих другим технологиям, скорее всего, решающую роль играет инерционность мышления – «мой дом – моя крепость», а крепость должна быть обязательно из камня.

Мифы о домах из сип панелей

Существует несколько мифов о каркасных домах и домах из sip в частности.

Торнадо в США, как Алабамские сестры чудом выжили после того, как дом из сип панелей был свален на них.

Мы видим, что ураганы или торнадо, свойственные климату в Северной Америке, практически полностью сносят жилые кварталы, построенные из каркасных домов. Главная причина такого явления – экономическая. Американцы очень мобильны, часто меняют работу, могут легко переезжать из одного города в другой, а накопления стремятся вкладывать не в недвижимость, а в бизнес. С этим связано массовое строительство дешевых каркасных домов, доля которых в общем объеме жилого фонда  США составляет 90 %, и большая часть из них находятся не в собственности, а сдаются в наем. Эти дома строятся практически без фундаментов по облегченным технологиям, без соблюдения строгих требований к прочности, надежности и долговечности. Неудивительно, что такие дома при серьезных стихийных бедствиях легко разрушаются, но точно также они и легко восстанавливаются.