• Historie technologie SIPs

Co je technologie SIPs - technologie konstrukčních izolovaných panelů?

 

Technologie konstrukčních izolovaných panelů

Technologii Structural Insulated Panels (SIPs) tvoři sendvičový panel vyrobeny slepením konstrukčních desek na bázi dřeva s jádrem z pevného izolantu. Takový panel má vynikající pevnost a tuhost a samozřejmě i výborné tepelněizolační vlastnosti. Protože neobsahuje žádný dřevěný rám ani žádné jiné dřevěné prvky, je izolace v panelu homogenní, bez tepelných mostů. Panel se dá libovolně dělit kolmými i šikmými řezy bez ztráty pevnosti a izolačních schopnosti. Panel je univerzálně použitelný, určeny pro obvodové i vnitřní stěny, základové desky i střešní pláště staveb.

 

Téma: Tepelné a zvukové izolace

Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU ze dne 19. května 2010 o energetické náročnosti budov definuje požadavek, aby v budoucnu byly navrhovány a stavěny pouze budovy s téměř nulovou spotřebou energie. Stavebnictví se tak musí do roku 2018 připravit na revoluční zpřísněni požadavků na tepelnou ochranu budov.

Expandovaný polystyren tvoří jako tepelná izolace jádro sendvičových panelů slepených z konstrukčních desek na bázi dřeva. Spolu s kontaktním zateplovacím systémem a  interiérovou sádrokartonovou deskou splňují náročné požadavky na tepelněizolační vlastnosti obálky nízkoenergetických a pasivních domů.

Jak zareaguje stavební trh?

Růst cen energii a administrativní opatřeni přijímaná na úrovni Rady Evropy donutí v nejbližších letech stavební trh podstatně přehodnotit pohled na výstavbu budov všech typů a určeni. Předpokládám, že se ve větší míře začnou využívat technologie suché montáže a vzroste podíl izolačních materiálů v konstrukci obvodových plášťů budov. Z důvodu zlevňovaní staveb při zachovaní jejich vynikajících tepelně technických vlastnosti budou vyvíjeny nové konstrukční a stavební materiály, kde vhodný tepelný izolant v kombinaci s jinými materiály převezme i nosnou funkci. Do pozadí bude ustupovat provádění staveb náročnými a dlouhotrvajícími mokrými procesy. 

 

Moderní panel technologie SIPs

Panel technologie SIPs je charakteristicky celoplošným slepením pláště z konstrukčních desek s jádrem, které tvoři pevný izolant. Materiálová skladba panelů tak bývá velmi rozmanitá. Plášť panelu může byt z překližky, dřevotřískové desky, OSB desky, cementotřískové či vláknocementové desky a podobně. Jádro může tvořit expandovaný polystyren, extrudovaný polystyren nebo polyuretan. Moderní panel technologie SIPs je dnes v převážné většině složen z pláště z OSB desek   jádra z expandovaného polystyrenu (obr. 2).

 

Obr. 2 Moderní SIPs panely z OSB desek a polystyrenového jádra

 Panely se kromě materiálové skladby liší i svými rozměry. Z Pohledu tepelněizolačních vlastnosti je důležitá tloušťka panelu. Plošné rozměry panelů jsou důležité kvůli procesu výstavby. Používají se panely velkoplošné nebo mimoformátové. Velkoplošné panely jsou vhodné  ro oblasti s komunikacemi, které umožňuji dopravu na staveniště, a s velkými stavebními  pozemky vhodnými pro použiti stavební techniky pro vykládku a montáž panelů. Mimoformátové panely s šířkou do 1 250 mm našli svoje uplatněni v Česku a na Slovensku, kde je situace s pozemky opačná. v tab. 1 je uveden přiklad rozměrové řady panelů a součinitele prostupu tepla  pro různé tloušťky SIPs panelů, ktere jsou vyrobeny z desek OSB.4 o tloušťce 15 mm podle ČSN EN 300 a expandovaného stabilizovaného polystyrenu EPS.70 F (alternativně z polystyrenu modifikovaného grafitem EPS GreyWall).

  Tab. 1 Rozměry, použití, provedení, součinitel prostupu tepla a tepelný odpor panelů SIPs stavebního systému EUROPANEL

 

Výstavba prováděná technologií SIPs

Výstavba, lepe řečeno montáž hrubé stavby technologii SIPs, je snadná, ale vyžaduje přesnost a dodrženi předepsaných postupů. Domy se nejčastěji zakládají na betonové základové desky, ale mohou byt založeny i na desky provedené z panelů SIPs uložených na základových pasech či patkách nebo zemních vrutech. Na desku opatřenou hydroizolaci, případně protiradonovou izolaci, se vyznačí poloha jednotlivých stěn podle montážní dokumentace. Panely se staví na základový pražec, který lícuje s hranou základové desky a odděluje vlastní dřevostavbu od základové desky. Základový pražec je společně s dřevěným vloženým prvkem, který vymezuje polohu panelu, přikotven k základové desce. Montáž panelů začíná v jednom rohu stavby a pokračuje připojovaným dalších panelů po obvodu. Po dokončeni obvodu prvního nadzemního podlaží se obdobně smontuji nosné vnitřní stěny. Paneláže prvního nadzemního podlaží se prováže vloženým dřevěných vložených prvků do montážní drážky ve věnci. V případě jednopodlažního domu se panely ukonči roznášecím páskem z OSB, jehož šířka odpovídá tloušťce panelu. Na takto provedenou stavbu se uloží konstrukce střechy z příhradových vazníků.

    U vícepodlažních staveb se pokračuje konstrukci stropu. Stropní nosníky se zavěšuji do kovových třmenů, které jsou připevněny na vnitřních deskách panelů. V případě potřeby větších rozponů se podpírají průvlakem z lepeného lamelového dřeva podepřeného sloupy na rektifikačních patkách. Stropní nosníky jsou nejčastěji vyrobeny z dřevěného délkově nastavovaného profilu 60 × 240 mm nebo z dřevěných nosníků ve tvaru písmene I. Podlaha druhého nadzemního podlaží se provádí z OSB desek o tloušťce 22 mm, které jsou spojeny na pero a drážku a přes těsnicí pásky jsou vruty zašroubovaný do stropních nosníků a obvodových stěn. Na takto provedenou podlahu se zakládá dřevěný vloženy prvek vymezující polohu paneláže druhého nadzemního podlaží. Montáž panelů 2. NP se provádí stejně jako v 1. NP. Panely je možné použit i pro konstrukci střešního pláště. Toto řešeni zjednoduší konstrukci krovu, protože se panely krokvemi podpírají pouze v místě spoje, tedy ve vzdálenostech 2 500 až 3 000 mm. Výhodou je i větší prostor v podkroví, izolace střešního pláště je umístěna nad krokvemi. Stavba je velice rychle uzavřena a ochráněna proti srážkám.

  Obr. 4 Konstrukce krovu a střecha ze SIPs panelů – podkroví hrubé stavby dvoupodlažního domu se sedlovou panelovou střechou

 

Vybrané požadavky na nízkoenergetické a pasivní domy

Obvyklým vyjádřením energetických vlastnosti budovy je plošná měrná spotřeba tepla na vytápěni vztažena na jeden metr čtvereční vytápěné plochy a rok. Pro nízkoenergetické domy je měrná potřeba tepla maximálně 50 kWh/(m2 . a) a pro domy pasivní maximálně 15 kWh/(m2 . a). Těchto hodnot se dosahuje komplexním řešením stavby, do kterého spadá výběr pozemku, orientace domu, tvarová optimalizace domu, solární zisky, zastíněni stavby zeleni a okolní zástavbou, velikost a kvalita oken a podobně.

Obvodová obálka domu musí splnit tři základní parametry. Prvním požadavkem je co nejnižší součinitel prostupu tepla U. U obvodové stěny stavby pasivního domu nemá byt součinitel prostupu tepla větší než 0,15 W/(m2 . K). Tam, kde je to konstrukčně možné, se doporučuji hodnoty nižší (například u střech je vhodné U ≤ 0,12 W/(m2 . K)). Okna mají mít výsledný součinitel prostupu tepla U ≤ 0,8 W/(m2 . K). Všechny obvodové konstrukce a jejich napojeni mají byt řešeny tak, aby byly minimalizovaný tepelné mosty v konstrukcích a tepelné vazby mezi nimi, a to jak v důsledku pečlivého projektového řešeni s podrobným zpracovaným všech detailů, tak pečlivým prováděním a kontrolou provádění. Obvodové konstrukce musejí byt prakticky vzduchotěsné. Experimentální ověřeni podle ČSN EN 13829 se doporučuje provést vždy, a to ještě před úplným dokončením stavby. 

 

Parametry a konstrukční řešení obvodové obálky pasivního domu postaveného technologií SIPs

Součinitel prostupu tepla stěnou konstruovanou z konstrukčních izolovaných panelů lze zvolit přesně podle požadavků na energetickou účinnost stavby. Stěna SIPs domů se nejčastěji skládá z interiérového obkladu sádrokartonovou deskou, z panelu tloušťky 170 mm a zateplovacího systému ETICS (kontaktní zateplovací systém s polystyrenem). Protože druh interiérového obkladu a druh omítky a použitých lepidel v ETICS se může lišit, najdete v tab. 2 součinitele prostupu tepla pouze pro základní panel SIPs opatřeny fasádním polystyrenem dane tloušťky a druhu. Zvýrazněné skladby splňuji požadavky kladené na stěnu pasivního domu.

    Tab. 2 Příklady součinitele prostupu tepla pro obvodové stěny z EUROPANELU zateplené polystyrenem/ 

  Dalším požadavkem je minimalizace tepelných mostů v obálce budovy. Tento parametr nejvíce ovlivni architekt a projektant konkrétní stavby. Samozřejmě že stavební systém musí minimalizovat vznik tepelných mostů. Jak jsem již uvedl, konstrukční izolované panely neobsahuji dřevěný rám, proto v ploše panelu není žádný tepelný most (obr. 6).

Obr. 6 Skladba stěny

To je v oblasti dřevostaveb unikátní vlastnost, protože u všech ostatních konstrukčních systémů najdete ve stěnách velký podíl dřeva v podobě dřevěných rámů panelů u panelových dřevostaveb či sloupků a sloupů u lehkých nebo těžkých skeletových dřevostaveb. Dřevo není u SIPs ani ve spojích panelů. Spoj se provádí tzv. spojovacím panelem, který má stejnou skladbu jako panel stěnový a jeho jádro je také z polystyrenu. Spojovací panel se vkládá do montážní drážky hluboké 42 mm, kterou je každy panel po celém obvodu opatřen. V Obvodových stěnách je dřevo zastoupeno pouze základovým pražcem o tloušťce 60 mm, výdřevou vodorovné montážní drážky na spodku panelu a ve věnci a dále výdřevou montážní drážky okenních a dveřních otvorů. Ve srovnání s ostatními systémy dřevostaveb je tepelných mostů tvořených dřevěnými prvky ve stěně méně než 20 %. V případě potřeby umístěni svislého sloupu pro podporu vodorovných dřevěných nosníků jsou možná dvě řešeni. Sloup může byt zapuštěn do panelové stěny, nebo může byt ke stěně připevněn z interiéru. Toto druhé řešeni nezpůsobí tepelný most. Stropní tramy se vkládají do ocelových třmenů připevněných na interiérové straně panelů a stěnou neprocházejí. I střešní plášť lze vyřešit tak, aby dřevěná konstrukce krovu byla v interiéru a kompletně obalena střešním plástem z panelů. Případně tepelné mosty se dále eliminují kontaktním zateplovacím systémem a dodatečným zateplením střešního pláště. Třetí požadavek, vzduchotěsnost obvodové obálky stavby, se prověřuje tzv. Blower door testem. Tímto testem se zkouší průvzdušnost obálky stavby, tedy kolikrát se za jednu hodinu vymění objem vzduchu v objektu netěsnostmi obálky stavby při rozdílu tlaku 50 Pa mezi interiérem a exteriérem. Norma ČSN 73 0540-2 udává pro pasivní dům požadavek 0,6. Tab. 3 uvádí naměřené hodnoty domů postavených technologii SIPs v Liberci a Jablonci a pro srovnání hodnotu domu stavěného v rámci odvysílaného pořadu Dům snů televize NOVA, který byl řešen jako sloupková konstrukce. Oba domy ze SIPs požadavek normy splnily, dům prováděny sloupkovou konstrukci pod dohledem architekta, odborně zdatného stavbyvedoucího a televizních kamer nikoliv. I to ukazuje na podstatně lepši vlastnosti staveb z konstrukčních izolovaných panelů. Tyto vynikající výsledky jsou možné díky minimalizaci spár v obálce stavby a jejich vzduchotěsnému provedeni. Všechny spoje panelů jsou vyplněny polyuretanovou montážní pěnou.

Tab. 3 Výsledky tzv. Blower door testu

Styky OSB – OSB, OSB – dřevo jsou polepeny konstrukčním polyuretanovým lepidlem. Takto provedené spoje jsou navíc opatřeny vzduchotěsným materiálem. Základová spára, tedy spára mezi hydroizolaci na základové desce a základovým pražcem společně se spárou mezi základovým pražcem a spodní hranou panelu se těsni samolepicím butylovým pasem nebo butylovou folii přilepenou k hydroizolaci lepidlem OT 15 a k panelu oboustranně lepicí butylovou páskou. Spoje panelů jsou přelepeny vzduchotěsnou textilní páskou opatřenou akrylátovým lepidlem. Rohove spoje panelů, spoje panelů v šikmině druhého nadzemního podlaží a spáry mezi dřevěnými konstrukčními prvky procházejícími panelovou stěnou jsou utěsněny bitumenovým tmelem. Připojovací spára hrubé podlahy druhého nadzemního podlaží k panelu prvního nadzemního podlaží je utěsněna butylovým provazcem s PVC jádrem. Tento systém těsnicích prvků společně se správným způsobem osazeni a utěsněni oken zaručuje požadovanou úroveň vzduchotěsnosti obvodové obálky pasivního domu (obr. 7).

Obr. 7 Maketa – návaznost jednotlivých konstrukcí

Řadu čtenářů napadne spousta otázek ohledně bilance vodní páry ve stěně provedené technologii SIPs. Otázka difuze a bilance vodní páry, byť velmi zajímavá, ale není předmětem tohoto článku, proto jenom na okraj konstatuji, že všechny používané skladby obvodových stěn s konstrukčními izolovanými panely plni požadavky normy s přibližně desetinásobnou bezpečnosti.

Obr. 8 Axonometrie střechy                Obr. 9 Skladba obvodové stěny s přidanými povrchy

 

 

Akustika

  Je samozřejmě, že polystyren v kombinaci s deskami OSB není dobry zvukový izolant. Protože se ale jedna o sendvičovou stěnu doplněnou obkladem interiéru i exteriéru, je možné akustické vlastnosti přizpůsobit požadavkům investora či příslušných norem vhodnou skladbou stěny. V.tab. 4 najdete vzduchovou neprůzvučnost panelů vypočtenou na základě provedeného měřeni na panelu tloušťky 170 mm.  V další časti tabulky jsou hodnoty vzduchové neprůzvučnosti vytipovaných konstrukčních skladeb.

 

 Tab. 4 Vzduchová neprůzvučnost panelů

 

TEXT: Ing. Luděk Liška FOTO: EUROPANEL
Autor pracuje jako vedoucí obchodního oddělení ve
společnosti EUROPANEL, s. r. o.