(Článok bol uverejnený v periodiku ŽU)

René Krivošík, Ing. *
toho času – Výskumné centrum Žilinskej univerzity
Univerzitná 1, 010 26 Žilina.
E-mail: rene.krivosik@rc.uniza.sk ,Tel.: + 421 911 613911

Valér Fabčin, Ing.
Univerzitná 1, 010 26 Žilina.
E-mail: valer@bestofliterature.com

An innovative method of anchoring polyurethane fasade panels in the construction of passive buildings. Part 1

Abstract:  In this paper I deal with the new approach in construction of passive standard houses. Approach is based on the innovative technology of fixing of the facade polyurethane panels to the steel construction. The basic aim of this technology is the reduction of heat bridges in comparison with existing methods of fixing of the PUR panels. This paper is mostly informative and is meant to be introduction into this technology. It is also first in the series of the future papers to describe, document and evaluate this new technology for using of it in the practice.

DOTERAJŠÍ STAV TECHNIKY

Pre stávajúce stavby vyhotovené „klasickými“ metódami výstavby sú vypracované dlhodobo overené metódy realizácií jednotlivých stavebných detailov a konštrukčných prvkov. Tieto stavby sa vyznačujú konštrukciou, ktorá pozostáva z hlavného nosného materiálu, často ide i tehly, tvarovky, tvárnice a iné blokové materiály spájané lepením jeden k druhému, na ktoré sa aplikuje tepelná kontaktná izolácia a finálny pohľadový povrch. Uvedený spôsob realizácie stavieb však vysokým počtom spojov nosného a tepelnoizolačného materiálu ovplyvňuje negatívne tesnosť obálky stavby.

Stavby vyhotovené z polyuretánových (PUR) panelov sú vyhotovené spôsobom kotvenia PUR panelov na oceľovú nosnú konštrukciu. Ide hlavne o ľahké konštrukcie priemyselných, skladových, logistických, obchodných, kancelárskych, športových, verejných a poľnohospodárskych hál, ako aj chladiarenské panely na termické odizolovanie chladiarní a mraziarní kde nie je kladený vysoký dôraz na tesnosť, nakoľko manipulácia s technikou medzi dvorom a halou je značná. Výsledné tepelnoizolačné vlastnosti týchto stavieb sú následne kompromisom medzi cenou stavby a jej  energetickou náročnosťou. Na tepelné mosty vznikajúce pri súčasných spôsoboch kotvenia nie sú v týchto stavbách kladené vysoké nároky, nakoľko objekty sú často prevzdušnené s vysokým objemom obostavanosti kde sa prirodzenými netesnosťami prípadné kondenzáty odparujú a unikajú obálkou stavby.

Oba spôsoby výstavby vyššie popísané preto kladú vysoké nároky na dodatočné technologické postupy zabezpečujúce zvýšenie tesnosti stavieb minimálne na hodnotu n50<0,6/h a tým stavby predražujú.

POPIS VÝSKUMNÉHO OBJEKTU

Pre budúci výskum bude použitá stavba (obrázok 1) vyhotovená z PUR panelov, ktoré sú na nosnú oceľovú konštrukciu kotvené lepením (obrázok 2), použitím lepidla PU50 výrobcu EMFI. Toto spojenie zabezpečuje mostov. PUR panel je fasádny sendvičový panel pozostávajúci z polyuretánového jadra, po ktorého stranách je oceľový plech hrúbky 0,4mm a 0,6mm. Tento plech slúži ako pohľadový povrch steny.

PUR panely sú pri klasickom spôsobe spájania medzi sebou spájané tvarovým spojom (Obr. 4) v ktorom sa nachádza tesniaca fólia. Pri použití vo výskumnom objekte bola tesniaca fólia odstránená a PUR panely boli medzi sebou taktiež lepené (obrázok 3) polyuretánovým expanzným lepidlom  PU108, výrobcu Illbruck.

Touto technológiou chceme dosiahnúť vysokú mieru tesnosti (pod n50<0,6/h), nízku tepelnú stratu objektu (do 15 kWh/m2.rok), nízku hmotnosť v porovnaní s ostatnými stavbami v danej kategórii (-10% úspora na hmotnosti), ktoré budú predmetom skúmania a taktiež nízkou hmotnosťou.

Nosná oceľová konštrukcia použitá vo výskumnom objekte je zaujímavá hlavne tým, že jej šírka do interiéru je 50 mm a v spojení s PUR panelom hrúbky 200 mm a s interiérovým povrchom

(sadrokartón /SKD/ hrúbky 12,5 mm) takto tvoria stenu hrúbky = 262,5 mm pri U=0,1 W/m².K.

Škára vzniknutá medzi SDK a PUR panelom tvorí priestor pre aplikáciu rozvodov inžinierskych sietí.

Použitie PUR panelu bolo pre stavbu významným hlavne z dôvodu jeho:

• vzduchotesnosti,
• tepelnej vodivosti,
• hmotnosti,
• a nenáročnosti na výstavbu.

Použitím uvedenej technológie kotvenia PUR panelov sa predpokladá:

• vzduchotesnosť stavby n50<0,6/h bez nutnosti dodatočných technológií pre zvýšenie tesnosti stavby,
• zníženie zastavanej plochy stavby o plochu reprezentujúcu hrúbku plášťa 200 až 300mm pri zachovaní tepelného odporu, zvýšenie tepelného odporu stavby na hodnotu R = 10 K.m²/W pri hrúbke steny do 300mm.

Popis sendvičového PUR panelu

PUR panel je tvorený prevažne polyuretánovou penou, ktorá je vtlačená medzi dva oceľové pozinkované plechy triedy EN 10340, o hrúbke 0,4mm a 0,6 mm. PUR pena plní prevažne tepelnoizolačné vlastnosti.
Na oceľový plech je nanesená farba práškovou metódou rôznych odtieňov podľa vzorkovníka výrobcu.
Vysokotlakové vstrekovanie PUR peny medzi oceľové plechy vytvára súdržnosť PUR panelu ako celku. Pevnosť PUR jadra v PUR paneli je 0,06 MPa v ťahu, a 0,14 MPa v šmyku.

CIELE BUDÚCEHO VÝSKUMU

1. Určiť súdržnosť PUR jadra a oceľového plechu odtrhovou skúškou a skúškou cyklickej únavy.
2. Zmerať vzducho-tesnosť stavby a skutočný stav prestupu tepla na fasádu z interiéru.

ZÁVER

Predpokladáme, že zvolená technológia kotvenia fasádneho PUR panelu lepením na stojinu vyhovuje, a taktiež, že stavba nevykazuje výrazné tepelné mosty, no až exaktné merania preukážu či sú naše predpoklady správne. Najväčší problém z hľadiska životnosti daného typu kotvenia predpokladáme v okolí lepeného spoja, kde uvažujeme separáciu vrstiev PUR panelu prípadne deštrukciu jadra PUR panelu. Ak merania preukážu, že daná technológia kotvenia PUR panelov je vyhovujúca, tak bude možné daný typ kotvenia podrobiť certifikácii a transferu do komerčnej sféry v oblasti výstavby pasívnych „vzduchotesných“ stavieb.

LITERATÚRA

[1]                   STN EN 1991-1-4 (2013): „Zaťaženie konštrukcií – vetrom“
[2]                   STN P ENV 1991-1-4 , (1998): „Základy navrhovania a zaťaženia konštrukcií – časť 1-4 : Zaťaženia konštrukcií – Zaťaženie vetrom“
[3]                   STN 73 0035 (1993): „Zaťaženie stavebných konštrukcií“
[4]                   FISHER, O., – KOLOUŠEK, V., – PIRNER, M.,1977 : „Aeroelasticita stavebních konstrukcií“, Academia Praha
[5]                   EN 13165:2008: „Tepelnoizolačné výrobky pre budovy. Priemyselne vyrábané výrobky z tuhej polyuretánovej peny (PUR). Špecifikácia“
[6]       Ing. Jan Vaněrek, Ph.D, Ing. Anna Benešová, (2012): „Kontrola lepidel z hlediska jejich trvanlivosti“, zdroj: http://stavba.tzb-info.cz/deskove-materialy-na-bazi-dreva/8339-kontrola-lepidel-z-hlediska-jejich-trvanlivosti,  ISSN 1801-4399
[7]       Technický list polyuretánových panelov spoločnosti Kingspan podľa STN EN 14509 ed. 2, (2014):
„Samonosné izolačné (sendvičové) panely s obojstranným kovovým opláštením. Priemyselne vyrábané výrobky. Špecifikácie “,
[8]       KINGSPAN, a.s. (2014):
„Únosnost sendvičových izolačních panelů“, Zdroj: http://panely.kingspan.cz/Unostnost-sendvicovych-izolacnich-panelu-1922.html,
[9] STN EN 14509 ed. 2, (2014):
„Samonosné izolačné (sendvičové) panely s obojstranným kovovým opláštením. Priemyselne vyrábané výrobky. Špecifikácie “
[10]     STN EN 13829 (2001): „Tepelnotechnické vlastnosti budov. Stanovenie vzduchovej priepustnosti budov. Metóda pretlaku pomocou ventilátora“