Strukturell isolerad panel

SIPs är oftast gjorda av OSB-paneler inklämda runt en skumkärna gjord av polystyren.

En strukturell isolerad panel , eller strukturell isoleringspanel, ( SIP ), är en form av sandwichpanel som används i byggbranschen .

SIP är en sandwichstrukturerad komposit , bestående av ett isolerande lager av styv kärna inklämt mellan två lager av strukturell skiva, som används som byggmaterial . Skivan kan vara plåt, plywood, cement, magnesiumoxidskiva (MgO) eller oriented strand board (OSB), och kärnan kan antingen vara expanderat polystyrenskum (EPS), extruderat polystyrenskum (XPS), polyisocyanuratskum , polyuretanskum , eller vara sammansatt honeycomb (HSC).

SIP:er delar samma strukturella egenskaper som en I-balk eller I-kolonn. Den styva isoleringskärnan i SIP fungerar som en väv, medan manteln fyller flänsarnas funktion. SIPs kombinerar flera komponenter i konventionell byggnad, såsom reglar och reglar, isolering, ångspärr och luftbarriär. De kan användas för många olika applikationer, såsom ytterväggar, tak, golv och grundläggningssystem.

Historia

Standard OSB med EPS-kärna strukturell isolerad panel

Även om paneler med skumkärna fick uppmärksamhet på 1970-talet, började tanken på att använda spänningsklädda paneler för konstruktion på 1930-talet. Forskning och testning av teknologin gjordes främst av Forest Products Laboratory (FPL) i Madison, Wisconsin , som en del av ett US Forest Service- försök att bevara skogsresurser. 1937 byggdes ett litet hus med stressad hud och fick tillräckligt med uppmärksamhet för att få in First Lady Eleanor Roosevelt för att inviga huset. Som ett bevis på hållbarheten hos sådana panelstrukturer, uthärdade den klimatet i Wisconsin och användes av University of Wisconsin–Madison som daghem fram till 1998, då den togs bort för att ge plats åt en ny Pharmacy School-byggnad. Med framgången med de stressade panelerna föreslogs att starkare skal kunde ta all strukturell belastning och eliminera ramen helt och hållet.

Sålunda 1947 började utvecklingen av konstruktionsisolerade paneler när kärnor av wellpapp testades med olika hudmaterial av plywood, härdad hårdpapp och behandlad kartong. Byggnaden revs 1978 och de flesta panelerna behöll sin ursprungliga styrka med undantag för kartong som är olämplig för utomhusexponering. Paneler bestående av polystyrenkärna och papper belagda med plywoodskinn användes i en byggnad 1967, och från 2005 fungerade panelerna bra.

SIP-system användes av Woods Constructors i Santa Paula, Kalifornien , i deras hem och lägenheter från 1965 till 1984. Detta arbete var grunden för John Thomas Woods, Paul Flather Woods, John David Woods och Frederick Thomas Woods när de använde en liknande koncept för att patentera Footing Form for Modular Homes (US Patent No. 4817353) utfärdat den 4 april 1989. Många hem i Santa Paula, Fillmore , Palm Springs och omgivande områden använder SIPs som den primära konstruktionsmetoden. Designen fick godkännande från (dåvarande) ICBO och SBCCI, nu ICC.

Material

SIP:er är oftast gjorda av OSB-paneler inklämda runt en skumkärna gjord av expanderad polystyren (EPS), extruderad polystyren (XPS) eller styvt polyuretanskum. Andra material kan användas för att ersätta OSB, såsom plywood, tryckbehandlad plywood för grundmurar av låg kvalitet, stål, aluminium, cementskivor som Hardiebacker och till och med exotiska material som rostfritt stål, fiberarmerad plast och magnesium oxid. Vissa SIPs använder fibercement eller plywoodskivor för panelerna, och jordbruksfiber, såsom vetehalm, för kärnan.

Den tredje komponenten i SIP:er är spline eller anslutningsbit mellan SIP:er. Dimensionellt virke används ofta men skapar värmebryggor och sänker isoleringsvärdena. För att upprätthålla högre isoleringsvärden genom splines använder tillverkare isolerat virke, kompositsplines, mekaniska lås, överlappande OSB-paneler eller andra kreativa metoder. Beroende på vilken metod som väljs kan andra fördelar som fulla spikytor eller ökad strukturell styrka bli tillgängliga.

Metoder för tillverkning

SIP:er tillverkas oftast i en traditionell fabrik. Processutrustning används för att reglera tryck och värme på ett enhetligt och konsekvent sätt. Det finns två huvudsakliga bearbetningsmetoder som motsvarar de material som används för SIP-kärnan. Vid tillverkning av en panel med polystyrenkärna krävs både tryck och värme för att säkerställa att limmet har penetrerat och stelnat helt. Även om ett antal varianter finns, i allmänhet täcks skumkärnan först med ett lim och huden sätts på plats. De tre delarna sätts in i en stor klämanordning och tryck och värme appliceras. De tre delarna måste stanna i klämanordningen tills limmet har härdat.

Vid tillverkning av en panel med en polyuretankärna genereras både tryck och värme från expansionen av skummet under skumningsprocessen. Skinnarna sitter i en stor klämanordning som fungerar som en form. Skalen måste hållas isär från varandra för att tillåta flytande polyuretanmaterial att flöda in i anordningen. Väl i enheten börjar skummet stiga. Formen/pressen är i allmänhet konfigurerad för att motstå värmen och de tryck som genereras från den kemiska skumningen. SIP:n lämnas i formen/pressen för att härda något och när den tas bort kommer den att fortsätta att härda i flera dagar.

Tills nyligen krävde båda dessa processer en fabriksinställning. De senaste framstegen har dock presenterat ett alternativ med SIP-behandlingsutrustning som gör att SIP:er kan tillverkas på arbetsplatsen. Detta är välkomna nyheter för byggare i utvecklingsländer där tekniken kanske är bäst lämpad för att minska utsläppen av växthus och förbättra hållbarheten i bostäder men inte är tillgänglig.

Fördelar och nackdelar

Användningen av SIP:er ger många fördelar och vissa nackdelar jämfört med en konventionell inramad byggnad.

Kostnaden för SIP:er är högre än materialen för en jämförbar inramad byggnad i USA; men detta kanske inte är sant någon annanstans. Ett välbyggt hem med hjälp av SIPs kommer att få ett tätare byggnadsskal och väggarna får högre isoleringsegenskaper, vilket leder till färre drag och minskade driftskostnader. På grund av den standardiserade och allt-i-ett-karaktären hos SIP:er kan byggtiden vara kortare än för ett hus med ram, samt kräva färre hantverkare. Panelerna kan användas som golv, väggar och tak, och användningen av panelerna som golv är särskilt fördelaktigt när de används ovanför ett oisolerat utrymme under. Som ett resultat av detta kommer den totala livscykelkostnaden för en SIP-byggd byggnad i allmänhet att vara lägre än för en konventionell inramad – med så mycket som 40 %. Huruvida den totala byggkostnaden (material och arbete) är lägre än för konventionell inramning tycks bero på omständigheterna, inklusive lokala arbetsförhållanden och i vilken grad byggnadsdesignen är optimerad för den ena eller andra tekniken.

Ett OSB-skalsystem överträffar strukturellt sett konventionell konstruktion med stickor i vissa fall; främst i axiell lasthållfasthet. SIP:er bibehåller liknande mångsidighet som fast inramade hus när de införlivar anpassade mönster. Dessutom, eftersom SIP:er fungerar som inramning, isolering och yttre mantel, och kan komma förskurna från fabriken för det specifika jobbet, kan det yttre byggnadsskalet byggas ganska snabbt. SIPs-paneler tenderar också att vara lätta och kompakta, vilket underlättar denna offsite-konstruktion. Miljöprestanda hos SIP:er är dessutom mycket bra på grund av deras exceptionella värmeisolering. De erbjuder också en motståndskraft mot fukt- och kylproblem som kompressionskrympning och köldbryggning som inte kan matchas av trä och mer traditionella byggmaterial.

När den testas under laboratorieförhållanden, installeras SIP, som ingår i ett vägg-, fundament-, golv- eller taksystem, i en miljö med stabilt tillstånd (ingen luftinfiltration); system som innehåller glasfiberisolering installeras inte i stationära miljöer eftersom de kräver ventilation för att avlägsna fukt.

kryper alla konstruktionsmaterial med tiden. När det gäller SIP:er har kryppotentialen hos OSB-belagda SIP:er med EPS- eller polyuretanskumkärnor studerats och det finns rekommendationer för krypdesign. De långsiktiga effekterna av att använda okonventionella ytskikt och kärnmaterial kräver materialspecifika tester för att kvantifiera krypdesignvärden.

Mått och egenskaper

I USA tenderar SIP:er att komma i storlekar från 4 fot (1,22 m) till 24 fot (7,32 m) i bredd. På andra ställen är typiska produktdimensioner 300, 600 eller 1 200 mm breda och 2,4, 2,7 och 3 m långa, med tak SIPs upp till 6 m långa. Mindre sektioner underlättar transport och hantering, men användningen av största möjliga panel kommer att skapa den bästa isolerade byggnaden. Vid 15−20 kg/m 2 kan längre paneler bli svåra att hantera utan användning av en kran för att placera dem, och detta är en hänsyn som måste tas med i beräkningen på grund av kostnads- och platsbegränsningar. Också att notera är att vid behov för speciella omständigheter ofta kan begäras längre spännvidder, till exempel för ett långt takspann. Typisk höjd i USA för paneler är åtta eller nio fot (2,44 till 2,75 m). Paneler kommer i bredder som sträcker sig från 4 till 12 tum tjocka och en grov kostnad är $4–$6/ft 2 i USA. Under 4Q 2010 kommersialiserades nya metoder för att forma radier, sinuskurvor, bågar och rörformiga SIP:er. På grund av den anpassade karaktären och tekniska svårigheten att forma och härda specialformer, är priset vanligtvis tre eller fyra gånger högre än standardpaneler per fot.

EPS är det vanligaste av de skum som används och har ett R-värde ( termiskt motstånd ) på cirka 4 °F·ft 2 ·h/BTU (motsvarande cirka 0,7 K·m 2 /W) per 25 mm tjocklek, vilket skulle ge 3,5 tum (89 mm) skum i en 4,5 tum tjock (110 mm) panel ett R-värde på 13,8 (varning: extrapolering av R-värden över tjocklek kan vara oprecisa på grund av icke-linjära termiska egenskaper hos de flesta material) . Detta till nominellt värde tycks vara jämförbart med en R-13-batt av glasfiber, men eftersom det i ett standardhus med pinnram finns betydligt fler väggar som innehåller trä med lågt R-värde som fungerar som en köldbrygga, är R-13.8:s termiska prestanda SIP-väggen blir betydligt bättre.

Lufttätningsfunktionerna i SIP-hem resulterade i Environmental Protection Agencys Energy Star-program för att upprätta ett inspektionsprotokoll i stället för det typiskt erforderliga blåsdörrtestet för att bedöma hemmets luftläckage. Detta tjänar till att påskynda processen och spara pengar för byggaren/husägaren.

Standardisering och design

Byggande av ett prefabricerat modulhus ( Klicka här för en time-lapse video )

Den internationella byggkoden refererar till APA, Plywood Design Specification 4—Design & Fabrication of Plywood Sandwich Panels för design av SIPs. Detta dokument behandlade den grundläggande tekniska mekaniken för SIP:er men ger inte designegenskaper för panelerna som tillhandahålls av någon specifik tillverkare. År 2007 infördes först föreskrivande designbestämmelser för OSB-konfronterade SIP:er i 2006 års internationella bostadskod. Dessa bestämmelser ger vägledning om användningen av SIP:er endast som väggpaneler.

Bortsett från dessa icke-proprietära standarder, har SIP-industrin förlitat sig mycket på proprietära kodutvärderingsrapporter. I början av 2009 samarbetade SIPA med ICC NTA, LLC , en tredje parts certifieringsbyrå för produktutvärdering, för att producera den första branschövergripande kodrapporten som är tillgänglig för alla SIPA-medlemmar som kvalificerar sig. Till skillnad från tidigare kodrapporter är de föreskrivande bestämmelserna i SIPA-kodrapporten härledda från en teknisk designmetod som tillåter konstruktören att beakta lastförhållanden som inte tas upp i kodrapporten.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Structural_insulated_panel&oldid=1144445460 "