Монтаж кровельных панелей пир

Кровли из сэндвич-панелей PIR: замена традиционному способу устройства плоских кровель с утеплителем из минеральной ваты

В повседневной работе мы всегда используем конструктивные решения, однажды ставшие шаблонными. Так, проектировщики из проекта в проект переносят решение по утеплению крыш минеральной ватой и кровельным ковром из полимерной мембраны. Помните, каким прогрессивным было это решение на фоне крыш с основанием под кровлю из цементно-песчаного раствора? Ведь исключался слой стяжки, разгружалась крыша, исчезали мокрые процессы..

Но, как говорится, мир на месте не стоит, материалы и технологии совершенствуются. Поэтому давайте поговорим об относительно новом конструктивном решении для плоских кровель — сэндвич-панелях с сердечником из пенополиизоцианурата (PIR). PIR является эволюционным развитием пенополиуретановой теплоизоляции, и уже давно и активно применяется в Европе и Америке. В чем же его преимущества?

Конструкции крыш с минеральной ватой

Если говорить о достоинстве кровельных конструкций с минватой, то это — их высокая огнестойкость, обусловленная тем, что каменная вата относится к негорючим материалам (НГ). Этот показатель актуален там, где требуется обеспечить повышенные требования пожарной безопасности, например, в зданиях I степени огнестойкости.

В других же случаях на первый план выходит такое качество минеральной ваты как паропроницаемость. Именно это свойство определяет нежелательные процессы, с высокой долей вероятности протекающие в крышах с таким утеплителем.

Высокая паропроницаемость определена структурой минеральной ваты. Волокна, скрепленные фенол-фомальдегидной смолой, образуют мелкие воздушные поры, по которым попавший внутрь кровельного пирога водяной пар может перемещаться как по толще утеплителя, так и в плоскости всего покрытия. Способов попасть внутрь утеплителя у водяного пара много – это и негерметичные стыки полотнищ пароизоляции, и ее неправильная укладка в местах примыканий к парапетам, и множество отверстий от пронизывающего утеплитель и пароизоляцию механического крепежа и др.

При снижении температур, например, зимой, водяной пар конденсирует, и, если зона конденсации находится близко к кровельному покрытию, сконденсированная влага может замерзнуть. В результате термическое сопротивление такой крыши существенно понизится, а вот затраты на отопление такого здания пропорционально возрастут.

Следующий момент, на который хочется обратить внимание, это взаимосвязь между структурой минераловатного утеплителя и его прочностью.

Сами по себе волокна ваты не отличаются высокой устойчивостью к нагрузкам. Форму и прочность вате задают связи между волокнами. При этом их несущая способность относительно невелика и под равномерно распределенной нагрузкой (например, снеговой) компенсируется их количеством. В случае же с кровельным ковром из полимерных мембран слой, способный распределить нагрузку на большую площадь утеплителя, отсутствует. И связи между волокнами разрушаются под воздействием сосредоточенных нагрузок, которые возникают даже на неэксплуатируемых кровлях при перемещении персонала – при плановом осмотре элементов кровли (воронок, ендов и т.п.), при обслуживании расположенного на крыше технологического оборудования.

Наиболее негативные последствия на вату оказывает одновременное сочетание двух факторов – сосредоточенных нагрузок и увлажненности, что приводит к необратимому разрушению ее структуры.

Так, эксперты в области плоских крыш отмечают, что средний срок службы до капремонта кровли, уложенной по минеральной вате, примерно в 2 раза меньше, чем при использовании изоляции с замкнутыми ячейками и большей прочностью на сжатие.

Андрей Кашабин, эксперт Ассоциации НАППАН, представитель компании-производителя сэндвич-панелей:

Стоит отметить еще одну особенность, свойственную панелям с минеральной ватой. При появлении условий для протечки осадков, например при недостаточных нахлестах обшивки панелей или разгерметизации стыков и т.п.) создаются все предпосылки к насыщению водой не только поврежденного участка крыши, но и всего ската, расположенного ниже этого участка.

Безусловно, волокна минваты подвергаются обработке гидрофобизирующими добавками, но в условиях работы в крыше между облицовками сэндвич-панели они не могут остановить проникновении воды по капиллярам между волокнами ваты.

Конструкции сэндвич-панелей с сердечником из PIR

К преимуществам сэндвич-панелей с PIR, наиболее важным в кровельных конструкциях, следует отнести существенно более низкую паропроницаемость и водопоглощение, малый вес, низкую теплопроводность и высокую прочность, которые вкупе обеспечивают надежность и долговечность. А теперь по порядку.

Низкая паропроницаемость и водопоглощение обусловлены структурой PIR – полимер представляет собой множество замкнутых ячеек. При этом стенка одной ячейки одновременно является и стенкой соседней ячейки. Именно поэтому ни водяной пар, ни вода не могут пройти через такую структуру и повлиять негативно на ее свойства.

Владимир Илюшкин, эксперт Ассоциации НАППАН, представитель компании-производителя сэндвич-панелей:

Если теплопроводность кровельной минваты находится в интервале 0,037 Вт/мК-0,048 Вт/мК, то теплопроводность PIR почти в два раза ниже — 0,022Вт/мК-0,024Вт/мК, и практически не изменяется со временем. Подтверждением этому являются исследования полиуретановой изоляции, изъятой из строительных конструкций объектов со сроком эксплуатации в несколько десятилетий (28 лет и 33 года).

Изыскания выполнял авторитетный исследовательский институт теплоизоляции FIW (Германия), который подтвердил, что теплоизоляция полностью годна для эксплуатации и продолжает соответствовать всем заявленным значениям и характеристикам.

Плотность сердечника PIR составляет около 40кг/м.куб. Сравните с минеральной ватой – 100-110кг/м.куб. Применение сэндвич-панелей PIR позволяет разгрузить каркас здания, уменьшить его металлоемкость, упростить и ускорить технологию монтажа панелей.

Фактор прочности на сжатие для кровельных сэндвич-панелей имеет большое значение.

Прочность панелей PIR значительно выше, чем у панелей с минватой. Объяснение этому тоже простое: при одинаковых облицовках панелей прочность сердечника PIR свыше 100-150кПа, а минеральной ваты, как правило, не превышает 60-70кПа.

Надежность сэндвич-панелей PIR считается также выше. Дело в том, что в панелях PIR не три, а два компонента – это сердечник и обшивка. Третий компонент, — клей, — не требуется, так как при изготовлении панелей PIR сырье вспенивается прямо между обшивками, образуя единую монолитную конструкцию.

Как следствие такой системы, мы получаем:

• герметичность конструкции при локальных повреждениях (даже при негерметичной облицовке ни вода, ни пар через сердечник не пройдут),
• более высокую прочность на сжатие,
• более высокие расчетные характеристики по несущей способности,
• возможность использовать облицовку с любым рисунком поперечного профиля (пена в любом случае заполнит весь объем панели).

Сэндвич-панели PIR с трапециевидной профилировкой верхней обшивки применяют при уклонах кровли от 3° и выше. В зависимости от угла наклона крыши меняется величина торцевой нахлестки панелей, призванная обеспечить герметичность их стыков по длине ската, при этом в диапазоне уклонов от 3° до 5° стыковка панелей по длине (по торцам) не допускаются.

Алексей Горохов, исполнительный директор Ассоциации НАППАН:

«Для крыш с таким углом наклона и большой длиной ската следует применять специальные PIR панели для плоской кровли, или конструкции крыш послойной укладки с применением той же PIR-изоляции в виде жестких PIR-плит и кровельным ковром из полимерной мембраны»

Стоит отметить и показатели пожарной опасности для сэндвич-панелей PIR.

PIR является огнестойкой разновидностью пенополиуретанов и сэндвич-панель PIR относится к слабогорючим материалам. Тем не менее, сэндвич-панели PIR, как правило, соответствуют классу пожарной опасности К1 и уступают по этому показателю панелям на каменной вате с показателем К0.

Но даже с таким показателем сэндвич-панели PIR могут применяться в крышах зданий и сооружений с классом конструктивной пожарной опасности С1-С3, имеющих II-V степень огнестойкости.

Андрей Кашабин, эксперт Ассоциации НАППАН, представитель компании-производителя сэндвич-панелей:

«Если 5-7 лет назад производились только сэндвич-панели с пенополиуретаном PUR, которые имеют показатель пожарной опасности не лучше К2(15), что соответствует требованиям, предъявляемым к примерно 15% всех нежилых зданий, то с появлением PIR изоляции в качестве сердечника такие сэндвич-панели уже соответствуют требованиям, под которые попадает около 70% всех нежилых (производственных, торговых, общественных и др.) зданий, которые строятся в России»

Итак, использование кровельных сэндвич-панелей PIR является прогрессивным конструктивным решением, которое обречено стать шаблонным. Данное решение развязывает руки архитекторам при подборе материалов с нужными характеристиками, снимает вопросы по долговечности и надежности для заказчиков, значительно повышает скорость монтажа и эффективность строительства.

Сэндвич-панели PIR применимы во всех проектах зданий и сооружений с соответствующими требованиями к пожарной безопасности, и не стоит забывать, что таких зданий в стране более половины (не учитывая жилые здания).

Автор: Илья Юмалин.
Материал подготовлен при участии специалистов Ассоциации «НАППАН»

Источник

Особенности утепления плоских кровель теплоизоляционными плитами и сэндвич-панелями на основе PIR

Материал подготовлен при участии экспертов Ассоциации «НАППАН».

В первой части материала мы подробно рассказали о ключевых свойствах и областях применения утеплителей из пенополиуретана (PUR) и пенополиизоцианурата (PIR). Поэтому в этой статье сконцентрируемся на практических советах и расскажем об особенностях утепления плоских кровель теплоизоляционными плитами и сэндвич-панелями на основе PIR.

• О каких особенностях эксплуатации плоской кровли надо знать перед выбором материала для её утепления.
• Утепление плоской кровли PIR-плитами.
• Устройство плоской кровли из сэндвич панелей PIR.

Особенности эксплуатации плоской кровли

Плоские крыши давно стали визитными карточками городского пейзажа. На зданиях коммерческого назначения, а также промышленных предприятиях чаще всего обустраивают плоскую кровлю. Это связано с удобством её монтажа (по плоской поверхности проще ходить рабочим), технологичностью и возможностью разместить на такой крыше инженерное оборудование.

Несмотря на устойчивую ассоциацию, что плоская крыша — неизбежный атрибут многоэтажки, а не загородного коттеджа, в последнее время среди частных застройщиков значительно вырос интерес к конструкциям подобного типа. Помимо модного архитектурного тренда, позволяющего придать дому эффектный внешний вид, плоская кровля — это ещё и дополнительная площадь, на которой можно разместить солнечные батареи, гелиоколлектор, вентиляционное оборудование или обустроить приватную зону отдыха.

В связи с ожидаемым ростом интереса к плоским кровлям в частном домостроении, надо работать на опережение. На Западе этот сегмент рынка пользуется популярностью, позволяя строить нестандартные дома. Причём, в нашей стране многие думают, что плоская кровля слишком сложна в обслуживании, и с неё постоянно придётся счищать снег зимой.

Европейский и североамериканский опыт показывает, что снежный покров на правильно выполненной плоской кровле (с рассчитанной, в зависимости от региона проживания, снеговой нагрузкой) является дополнительным теплоизолятором, увеличивающим теплоэффективность здания.

Несмотря на множество плюсов, пока широкому распространению плоских крыш в малоэтажном строительстве препятствует ряд технических особенностей, связанных с условиями её эксплуатации. В первую очередь, плоская кровля подвергается усиленному воздействию неблагоприятных погодных условий. Снег, дождь, град, ультрафиолетовое излучение, резкие температурные перепады, частый переход через 0 оказывают негативное воздействие на плоскую кровлю.

В результате нарушений технологии монтажа, использования материалов, не имеющих долгий срок службы или не обладающих необходимыми техническими данными, плоская кровля быстро приходит в негодность. Её приходится ремонтировать, что приводит к большим материальным затратам.

Первое, о чём следует знать любому застройщику, задумавшему строительство плоской крыши, независимо от того, будет ли она эксплуатируемая или нет, — плоская кровля нуждается в постоянном контроле и обслуживании. Проще говоря, на крышу придётся регулярно выходить и передвигаться по её поверхности. Поэтому к материалам для плоской кровли предъявляются более жесткие требования, чем к материалам, используемым в обычных кровлях.

Соответственно, утеплитель для плоской крыши должен обладать следующими характеристиками: низкой теплопроводностью, жёсткостью, прочностью, пожаробезопасностью, небольшим весом, долговечностью и технологичностью укладки. Рассмотрим эти параметры применительно к теплоизоляции PIR и ответим на вопрос, чем лучше утеплить плоскую кровлю.

Особенности утепления плоской кровли PIR теплоизоляцией

Пенополиизоцианурат (сокращенно – ПИР, PIR) является разновидностью ППУ и представляет собой полимерный каркас из множества замкнутых ячеек. Ячейки образуют жесткую однородную структуру, обладающую высокой прочностью. Внутри самих ячеек находится смесь газов, которые занимают 95-97% от объема всего материала и имеют крайне низкую теплопроводность — 0.022 Вт/м∙К.

Коэффициент теплопроводности PIR-плит ниже, чем у минваты и экструзионного пенополистирола — материалов, чаще всего используемых при утеплении плоских кровель. Поэтому при требуемой норме термического сопротивления потребуется меньший слой и, соответственно, объём PIR-утеплителя. Также сократятся все транспортные расходы, упростится подъём и монтаж утеплителя на кровлю.

Кроме этого, в силу структуры материала, PIR-плиты имеют низкое водопоглощение, а это способствует долговечности материала. Т.к. исключается возможность разрушения влагонасыщенного утеплителя из-за воздействия знакопеременных температур.

Срок службы материалов, образующих ограждающую конструкцию (стены, перекрытие) и теплоизоляционного материала, использованного для утепления плоской крыши, должны быть сопоставимы. Подобный подход служит гарантией того, что утеплитель не придётся демонтировать раньше, чем потребуется капитальный ремонт всего здания. А срок безремонтной эксплуатации кровли составит 15-20 и более лет.

Поэтому при выборе материалов для плоской кровли, в первую очередь, надо рассмотреть, как уже было сказано выше, их долговечность. Это позволит увеличить срок межремонтных периодов.

При передвижении по плоской кровле (а плоская кровля — это в любом случае повышенный траффик) на материал основания оказывается существенная нагрузка. Если для теплоизоляции использовался утеплитель, не способный долговременно выдерживать повышенные нагрузки (например, минераловатный), то со временем материал теряет форму, проседает. Кровельный ковер, основанием для которого является утеплитель, испытывает дополнительные напряжения. На слое гидроизоляции возникнут трещины, разрывы и т.д. Это приведёт к тому, что вода проникнет в толщу конструкции, утеплитель намокнет, и он потеряет свои теплоизоляционные свойства.

Вода при замерзании и увеличении объёма начнёт рвать материалы кровли, приводя к их ускоренному износу, а крыша начнёт протекать. Отсюда: прочность и жесткость утеплителя и его теплотехнические свойства оказывают ключевое влияние на срок службы плоской кровли.

Устойчивость к нагрузкам теплоизоляции на основе PIR

В Европе есть специальный термин — walkability (вытаптываемость), который означает способность теплоизоляции выдерживать периодически появляющиеся переменные нагрузки.

PIR-плиты имеют высокую прочность на сжатие. Этот показатель имеет величину не ниже 120 кПа и может достигать значений в 200 кПа, что выше, чем у волокнистых утеплителей.

В связи с этим интересны результаты испытаний плиты PIR на вытаптываемость (плиту подвергали нагрузке, имитирующей пешеходную, продолжительностью 5, 10 и 30 циклов), проведённых «ЦНИИПромзданий» по методу BDA Marathon Man Test в апреле 2015 г. Испытания показали, что в соответствии с Таблицей 1, теплоизоляция на основе PIR относится к 3 классу по сопротивляемости пешеходным нагрузкам. Т.е. её прочность за время испытаний практически не изменилась. См. Таблицу 2.

Таблица 1

Таблица 2

Второй момент, на котором следует заострить внимание — это пожаробезопасность.

PIR-плита обладает высокими огнестойкими свойствами. Т.к. это термореактивный материал, то под воздействием пламени полиизоцианурат обугливается и образует корку, которая защищает неповрежденные слои полимера и не образует горящих капель расплава.

Утепление плоской кровли плитами и сэндвич-панелями на основе PIR

Скорость обустройства плоской кровли — ещё один фактор, влияющий на выбор материалов, используемых при её возведении. PIR теплоизоляцию (т.к. она не впитывает влагу, и последняя легко удаляется с поверхности облицовки) можно использовать при неблагоприятных погодных условиях, что продлевает строительный сезон.

Низкая плотность материала PIR-плит и их лёгкость (объемный вес плит 32 кг/м³) снижает металлоёмкость строительства.

В конструкциях крыш с профнастилом минеральная вата составляет до 55% от её общего веса, включая вес несущих элементов. При использовании PIR-плиты на долю утеплителя приходится до 11%. Таким образом, применение PIR-плит сокращает нагрузки на каркас здания и обеспечивает снижение металлоёмкости проектируемых несущих конструкций.

PIR сэндвич-панели традиционно используются при строительстве плоских кровель зданий промышленного и коммерческого назначения.

При возведении промышленных объектов важно обеспечить ещё более длительные сроки межремонтной эксплуатации плоской кровли, долговечность и надёжность гидроизоляции, чем при обычном строительстве. Т.к. любая протечка при эксплуатации коммерческого здания приведёт к значительным материальным затратам, связанным с необходимостью устранения аварии.

Также при коммерческом строительстве к материалам для обустройства плоской кровли предъявляются ещё более жесткие требования по пожарной безопасности.

Поэтому на плоских кровлях промышленных зданий важно использовать пожаробезопасный материал группы горючести Г1, чему соответствует PIR (ПИР).

Ряд компаний разработали PIR (ПИР) сэндвич-панели с классом конструктивной пожарной опасности К0, что ставит их в один ряд с сэндвич-панелями на основе минваты.

Кроме этого, в коммерческом строительстве ещё более важна скорость возведения здания и уменьшение материалоёмкости конструкций.

Кровельные PIR сэндвич-панели отлично подходят для строительства быстровозводимых зданий, где они заменяют сложные многослойные кровельные пироги. Главная особенность кровельных сэндвич-панелей — легкость их монтажа, что уменьшает сроки строительства и сокращает смету.

Также пенополиуретан обладает отличной адгезией к различным оболочкам (стальным листам), используемым при изготовлении сэндвич-панелей. Соответственно, отсутствует этап склейки, а конструкция сэндвич-панели получается цельной и крепкой.

Исследования показали, что при одинаковой нагрузке на сэндвич-панели на основе минваты и на основе PIR (ПИР) последние выдерживали гораздо большие нагрузки. А PIR сэндвич-панели в два раза легче панелей, сделанных на основе минваты. Это также увеличивает скорость монтажа и упрощает все технологические операции, т.к. уменьшается материалоёмкость возводимых каркасных конструкций и сокращается количество металла, используемого для возведения прогонов.

В случае использования в качестве заполнителя сэндвич-панелей минваты, стык панелей является проблемным звеном. Его необходимо дополнительно загерметизировать, что предъявляет повышенные требования к квалификации рабочих. При ненадлежащем качестве данной работы влага проникнет внутрь панели, и минвата намокнет. При этом увеличится вес утеплителя, и может произойти его отслоение от металла сэндвич-панели. Это приедет к снижению срока службы кровли и вызовет необходимость дорогостоящего ремонта.

Кроме этого, PIR сэндвич-панели стыкуются «по пене».

Это, в отличие от варианта наборной кровли на основе минваты, уложенной на профлист, обеспечивает полную герметичность соединения, что позволяет обойтись без использования пароизоляции при устройстве плоской кровли. Это также упрощает и удешевляет технологию строительства.

На FORUMHOUSE обсуждают особенности PIR — теплоизоляции.

Источник