ساندویچ پانل یک محصول ساختمانی سه لایه است که از دو ورق فولادی گالوانیزه رنگی و هسته بین آنها تشکیل شده است.

فن آوری تولید پانل های ساندویچ به واسطه معماران آمریکایی فرانک لوید رایت و آلدن بی داو ظاهر شد که اولین کسانی بودند که از آن در پروژه های خود استفاده کردند. قبلاً در سال ۱۹۵۹، شرکت آمریکایی Koppers Inc. تولید انبوه پانل های ساندویچ را آغاز کرد. قدیمی ترین تولید کنندگان ساندویچ پانل در اروپا شرکت فنلاندی Rannila که اکنون با نام تجاری Ruukki شناخته می شود، شرکت ایرلندی Kingspan و شرکت ایتالیایی Cannon هستند.

ساندویچ پانل ها دارای ویژگی های فوق العاده ای  هستند، ویژگی های مانند صرفه جویی در انرژی  و مونتاژ سریع آن ها نام برد . به همین دلیل  به طور گسترده برای ساخت و ساز ساختمان های تجاری و اداری، ساختمان های اسکلت پیش ساخته از جمله مجتمع های انبار، اشیاء صنعتی و سازه های کشاورزی استفاده می شوند.

نوع ساندویچ پانل

ساندویچ پانل ها بسته به کاربردشان به دو دسته دیواری و سقفی تقسیم می شوند. در انتخاب ساندویچ پانل های دیواری، پارامترهای کلیدی مهندسی حرارت، مقاومت و ویژگی های حفاظت در برابر آتش است، در حالی که برای پانل های سقف، ظرفیت باربری و عمر طولانی نیز اهمیت دارد.

ساندویچ پانل های سقفی باید از هوابندی کامل و استحکام لازم سقف اطمینان حاصل کنند، به همین دلیل توصیه می شود از پانل هایی با نمای بیرونی خاص به صورت رج استفاده شود.

ذخیره انرژی ساندویچ پانل

ویژگی صرفه جویی در انرژی ساندویچ پانل ها به دو قسمت هوابندی و آب بندی تقسیم میشود.

یک درزگیری می تواند از بوتیل باشد که در زمان نصب پانل ها استفاده میشود ، یا EPDM (اتیلن- پروپیلن-دی ان-مونومر) در قفل پانل ها در حین تولید نصب شود، که هوابندی بهتر و بهره وری انرژی اتصال ساندویچ پانل  را تضمین می کند.

یک پارامتر مهم بازده انرژی پانل های ساندویچ مقاومت حرارتی (R0) است که تلفات حرارتی در قسمت قفل سازه را در نظر می گیرد. حداقل مقاومت حرارتی کاهش یافته (در ۲۵ درجه سانتیگراد) برای ساندویچ پانل های با کیفیت تولید کنندگان برجسته اروپایی در جدول زیر ارائه شده است:

جدول پارمتر های حرارتی

پانل های با مقاومت حرارتی کمتر از پارامترهای ذکر شده، برای استفاده در ساخت ساختمان های کم مصرف توصیه نمی شود.

استفاده از هسته های مدرن مانند پشم معدنی و PIR امکان ساخت ساختمان هایی با مصرف انرژی حتی صفر را فراهم می کند. ساخت ساختمان‌ها و انبارهای غیرفعال با محیط گازی تنظیم‌شده مستلزم استفاده از راهکارهای فنی در آب‌بندی تمامی تکیه‌گاه‌ها و همچنین استفاده از پانل‌های ساندویچ با افزایش بازده انرژی است که امکان حذف تقریباً کامل تلفات انرژی را فراهم می‌کند.

هسته های ساندویچ پانل

هسته ساندویچ پانل (لایه عایق) ویژگی هایی مانند دوام، عایق حرارتی و صوتی و خواص حفاظت در برابر آتش را تضمین می کند.

انواع مختلفی از هسته ها در تولید ساندویچ پانل استفاده می شود. پشم معدنی، پلی یورتان فوم شده (PU، PUR) و اصلاح آن – فوم پلی ایزوسیانورات (PIR، IPN)، و همچنین پلی استایرن فوم شده (فوم پلاستیکی) بیشترین کاربرد را دارند.

پانل های پر شده با پلاستیک فوم دار دارای بدترین ویژگی های عملیاتی هستند، بنابراین، به عنوان یک قاعده، برای ساخت سازه های موقت با عمر مفید تا ۱۰ سال و بدون نیاز به حفاظت در برابر آتش استفاده می شود، زیرا پلاستیک فوم قابل احتراق است. جدای از آن، پلاستیک فوم دار دارای تضعیف صدای کمی است و عایق خوبی برای صدا نمی باشد . تنها مزیت ساندویچ پانل های پلاستیکی فوم دار قیمت پایین آنهاست.

به عنوان پرکاربرد ترین ماده  پشم معدنی ، همیشه در پانل های ساندویچ با افزایش درجه آتش سوزی (تا EI360) استفاده میشود ، به عنوان مثال،از آن می توان در پارتیشن های نسوز استفاده کرد ، مقدار U پشم معدنی در محدوده λ=۰.۰۳۸-۰.۰۴۴ W/mK متفاوت است. بسته به ویژگی های لازم، از پشم معدنی با تراکم های مختلف در ساختار ساندویچ پانل ها به صورت زیر استفاده می شود:

  • چگالی کم (کمتر از ۹۰ کیلوگرم بر متر مکعب)  برای پارتیشن های داخلی
  • تراکم متوسط (۹۵-۱۱۵ کیلوگرم بر متر مکعب)  برای دیوارهای خارجی و سقف
  • تراکم زیاد (۱۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب و بیشتر)  برای پارتیشن های نسوز و پانل های دیواری که ظرفیت باربری آنها افزایش یافته است.

ویژگی  پشم معدنی باعث استفاده گسترده از ساندویچ پانل با چنین هسته ای در ساخت انبارهای مواد قابل احتراق، تولیدات خطرناک آتش سوزی و همچنین ساختمان هایی با نیاز به عایق کاری صوتی افزایش یافته است.

ساندویچ پانل از فوم پلی یورتان به دلیل وزن کم ، در نصب راحت هستند (در بیشتر موارد، چگالی پلی یورتان فوم شده در پانل ها از ۳۲ تا ۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب است) و ویژگی صرفه جویی در انرژی بالاتری نسب به (λ=۰.۰۲۰-۰.۰۲۱ W/mK) به پشم معدنی دارند

پلی یورتان فوم شده رطوبت را جذب نمی کند و بنابراین می تواند به طور موفقیت آمیزی در پانل های کارواش، استخرهای شنا، تولیدات با رطوبت بالا ( مزارع قارچ و غیره) و همچنین اشیایی که در نزدیکی بدنه های آبی قرار دارند استفاده شود.

پانل های ساندویچ با هسته پلی یورتان تولید شده در   سردخانه ها (یخچال و فریزر، از جمله با محیط گاز تنظیم شده) استفاده می شود. در این مورد، برای جلوگیری از پل سرد و کاهش تلفات حرارتی، باید از درج های پلی پروپیلن بر روی فیکساتورهای پانل استفاده شود.

شایان ذکر است که پلی یورتان فوم شده متعلق به مواد قابل احتراق (گروه احتراق G1) و قابل اشتعال (گروه M1-M1) است، در حالی که درجه حریق ساندویچ پانل با هسته پلی اورتان فوم دار EI15 است.

پلی ایزوسیانورات فوم دار (PIR) نشان دهنده نسل جدیدی از هسته پلی اورتان (λ=۰.۰۲۰-۰.۰۲۱ W/mK) با درجه آتش تا EI45 است. هسته پلی ایزوسیانورات فوم شده نوع E-PIR دارای درجه آتش EI15-EI30 است، در حالی که X-PIR – تا EI45 می باشد

IPN یک علامت تجاری پلی اورتان فوم اصلاح شده (λ=۰.۰۲۰-۰.۰۲۲ W/mK) است که در ساندویچ پانل Kingspan استفاده می شود. در این مورد، IPN با توجه به ویژگی های آن بیشتر با نوع X-PIR مطابقت دارد، در حالی که IPN-L نزدیک به E-PIR است. یکی از اشکالات IPN عدم وجود این نوع هسته در بین هسته های توصیه شده در استاندارد اروپایی DSTU B EN 14509:2014 است که تأیید ویژگی های کیفی محصولات با چنین هسته ای را پیچیده می کند و عمر طولانی آن را تضمین نمی کند.

بررسی معماری ساندویچ پانل

طیف وسیعی از پانل های ساندویچ ارائه شده در بازار ایران، امکانات تقریبا بی پایانی را برای ایجاد معماری منحصر به فردی را فراهم می کند. راه حل های رنگی غنی، تغییرات در جهت نصب، انواع پروفیل ها و دکوراسیون، معمار را قادر می سازد تا از ساندویچ پانل ها نه تنها به عنوان سازه، بلکه به عنوان عنصر طراحی ساختمان استفاده کنند.

ساندویچ پانل با روکش فولادی و روکش پلیمری می‌تواند رنگ‌های استاندارد (همیشه توسط سازندگان در انبارهایشان موجود باشد) و سفارشی را داشته باشد. محدوده رنگ های احتمالی پانل ها بر اساس استانداردهای رنگ بین المللی RAL، RR یا NCS تعیین می شود.

هنگام انتخاب رنگ ساندویچ پانل، باید به توانایی فلز دارای رنگ های مختلف برای گرم شدن و انبساط توجه کرد، زیرا این امر تا حد زیادی طول عمر و ویژگی های زیبایی شناختی پانل ها را تعیین می کند. هر چه رنگ تیره‌تر باشد، سطح بیرونی بیشتر گرم می‌شود، بنابراین رنگ‌های تیره برای استفاده در سقف توصیه نمی‌شوند، جایی که پانل‌ها در اثر نور خورشید ، شدیدتر گرم می‌شوند و ممکن است موج‌دار شوند، در حالی که روکش می‌تواند از هسته جدا شود. همچنین نصب ساندویچ پانل تیره در نمای جنوبی توصیه نمی شود، زیرا پانل ها در آنجا خم می شوند و در نتیجه موج ایجاد می کنند، به خصوص اگر پانل ها بیش از ۶ متر طول داشته باشند.

انواع مختلفی از پروفیل های ساندویچ پانل به شرح زیر می باشد :

  1. میکروپروفایل
  2. خطی
  3. موج دار
  4. صاف
  5. مهر و موم شده
  6. سینوسی

با توجه به ویژگی های فنی تولید، سطوح صاف و سینوسی فقط برای پانل هایی با هسته پلی یورتان فوم شده امکان پذیر است. برای مکان هایی که لازم است از تجمع گرد و غبار جلوگیری شود یا شستشوی مکرر برنامه ریزی شده است، برای راحتی باید از پانل هایی با سطوح صاف یا میکروپروفیل استفاده شود.

ساندویچ پانل ها را می توان به صورت افقی، عمودی یا در شیب نصب کرد. استفاده از ساندویچ پانل حتی برای نصب دیوارهای منحنی مجاز است، اگر شعاع منحنی ۳۰ متر یا بیشتر باشد. برای تطبیق یکنواخت تغییر شکل پانل ها، توصیه می شود آنها را در یک دهانه نصب کنید.

مجموعه ای از تولید کنندگان پیشرو ساندویچ پانل امکانات بیشتری را برای دکوراسیون خود ارائه می دهند، مانند اعمال هرگونه تصویر رنگی بر روی سطح پانل ها، یا نصب نماهای تهویه شده با آستر تزئینی بالای پانل های ساندویچ.

جدا از نمای خارجی، ادراک بصری پانل‌ها نیز تحت تأثیر تثبیت قرار می‌گیرد که می‌تواند قابل مشاهده یا پنهان باشد، همچنین عناصر مفصلی و قاب، چوب‌ها، ساندویچ پانل‌های گوشه‌ای خاص و غیره. چنین جزئیات به ظاهر بی‌اهمیت در معماری نما تعیین‌کننده هستند. بنابراین در صورت نیاز به ایجاد یک طرح ساختمانی زیبا، مشارکت متخصصان مجرب در توسعه پروژه توصیه می شود.

جنس روکش ساندویچ پانل

انتخاب بهینه مواد روکش خارجی ساندویچ پانل ها فولاد گالوانیزه با روکش پلیمری است که عمر طولانی و حفظ ویژگی های عملیاتی محصول را تضمین می کند.

قبل از خرید ساندویچ پانل، حتما به روکش آن توجه کنید که دارای روکش فولادی است یا خیر ؟ طبق استاندارد DSTU EN 10346:2014، از گریدهای فولادی سازه ای S280، S320، S350 با محدودیت جریان ۲۸۰-۳۵۰ مگاپاسکال می توان برای ساخت ساندویچ پانل استفاده کرد. با وجود این، برای کاهش قیمت، بسیاری از تولیدکنندگان از گرید فولادی DX51 استفاده می کنند که ساختاری نیست و در نتیجه برای ساندویچ پانل های غیر بلبرینگ قابل قبول نیست.

همین استاندارد نیاز به استفاده از فولاد گالوانیزه با محتوای روی حداقل ۱۹۰ گرم در متر مربع را تعیین می کند. در این حالت، ضخامت پوشش روی از طرف خارجی باید حداقل ۲۰ میکرون باشد، در حالی که لایه پلی استر باید حداقل ۲۵ میکرومتر ضخامت داشته باشد.

طبق DSTU B EN 14509:2014، ضخامت نمای خارجی ساندویچ پانل می تواند از ۰.۴ تا ۰.۷ میلی متر باشد. در این حالت، هر چه ورق فولادی ضخیم‌تر باشد، سطح نما صاف‌تر به نظر می‌رسد و در هوای آفتابی درخشش کمتری خواهد داشت. لایه داخلی معمولاً بین ۰.۴ تا ۰.۶ میلی متر است و عمر طولانی و ظرفیت باربری ساندویچ پانل ها را تحت تأثیر قرار می دهد.

بسته به شرایط استفاده و عملکرد پانل ها، چندین نوع پوشش پلیمری متمایز می شود که پر استفاده  ترین آنها عبارتند از:

  1. پلی استر (PE) : پوشش استاندارد برای اکثر ساختمان ها بدون شرایط خاص .
  2. پلی وینیل کلراید (PVC) : تنها پوشش فیلم در بین انواع پوشش های ارائه شده، مورد استفاده در ساختمان های با رطوبت بالا ، در صنایع غذایی و دارویی، در شرایط تهاجمی تحت تاثیر مواد شوینده شستشو و ساینده.
  3. پلی اورتان پورال : جدا از ویژگی های پلی وینیل کلراید، در برابر خوردگی، آسیب های مکانیکی و تأثیر غلظت بالای مواد فعال شیمیایی نیز بسیار مقاوم است.
  4. پلی اورتان Pural Farm (CSafe) : پایدارترین پوشش، با افزایش مقاومت در برابر سایش، تأثیر محیط تهاجمی، محو شدن، و همچنین تأثیر ترکیبات شیمیایی گروه آمونیاک و هیدروکسید سدیم متمایز می شود. به دلیل مقاومت بالا، چنین پوششی بیشتر برای اشیاء کشاورزی استفاده می شود.
  5. پلی وینیل دی فلوراید PVDF (Hiarc) : پوشش مقاوم در برابر محو شدن، که رنگ های اشباع خود را در طول زمان حفظ می کند و بنابراین برای نمای ساختمان هایی که در مناطقی با فعالیت خورشیدی افزایش یافته توصیه می شود.

در موارد خاص، به عنوان مثال، زمانی که فضای داخل ساختمان به دلیل نفوذ مواد شوینده و ساینده و همچنین در صنایع دارویی و غذایی بسیار تهاجمی است، توصیه می شود از ساندویچ پانل های رو به فولاد ضد زنگ استفاده شود. چنین راه حلی گران ترین است اما در موارد خاص تنها راه حل ممکن است.

ظرفیت تحمل ساندویچ پانل

ظرفیت باربری ساندویچ پانل یک ویژگی مهم است، زیرا در حین استفاده، پانل ها در معرض تاثیر برف، باد، فعالیت لرزه ای و غیره قرار می گیرند.  به عنوان مثال، برای ساخت یک ساختمان در مناطق مختلف، مقادیر  باد و برف می تواند  متفاوت باشد. همچنین لازم است ویژگی  سازه ای و شرایط ساختمان را در نظر گرفت.

هنگامی که از ساندویچ پانل های دیواری در ساختمان های بلند استفاده می شود، می توان به انتخاب یراق آلات و تعداد نقاط ثابت توجه ویژه ای داشت.

در پروژه هایی که امکان انفجار وجود دارد، باید از سازه های سبک متحرک استفاده شود. در چنین سازه‌هایی از ساندویچ پانل‌هایی با انواع فیکس‌کننده‌های خاص تولید میشوند ، استفاده می‌شود که در صورت افزایش فشار داخلی باعث کاهش فشار از قسمت‌های خاصی از نما شود. این اجازه را می دهد تا از صدمات به افرادی که در داخل محوطه و نزدیک جسم هستند و همچنین آسیب به سازه های ساختمان جلوگیری شود.

مشخصات لازم ساندویچ پانل ها با توجه به جداول ظرفیت باربری و با کمک نرم افزار محاسباتی انتخاب می شوند، بنابراین قبل از خرید باید از وجود چنین نرم افزاری توسط تامین کننده مطلع شوید.

هندسی ساندویچ پانل

ضخامت ساندویچ پانل بر اساس محاسبات مهندسی حرارت انتخاب می شود و می تواند بین ۴۰ تا ۳۰۰ میلی متر باشد و عرض آن از ۱.۰ تا ۱.۲ متر است. طول پانل می تواند از ۲ تا ۱۳.۵ متر باشد و با امکانات حمل و نقل محدود می شود. بر اساس راحتی نصب، پانل های ۶-۸ متری گسترده ترین هستند

ساندویچ پانل ها را می توان با قفل تخت یا زیگ زاگ عرضه کرد.  به نوبه خود، قفل زیگ زاگ مورتیس و تنون هوادارتر و کارآمدتر از نظر انرژی است.

توجه به این نکته مهم است که ویژگی‌های هندسی دقیق پانل‌های ساندویچ به طور قابل‌توجهی بر تطبیق درزگیری محکم قفل‌ها و همچنین زمان‌بندی و کیفیت نصب تأثیر می‌گذارد. با وجود طیف گسترده ای از مارک های ساندویچ پانل در بازار ایران، تنها تعداد کمی از تولیدکنندگان می توانند تضمین کنند که در حین نصب، انحراف از ابعاد هندسی در محدوده تحمل های مشخص شده در DSTU B EN 14509:2014 باشد. تولید محصولات با پارامترهای هندسی دقیق به تجهیزات خودکار با کیفیت بالا نیاز دارد که فقط تولید کنندگان برجسته ایرانی همانند ظفر آهن از آن برخوردار هستند.