RU / KZ

История появления этой панели

Эволюция стеновых панелей SIP. Кто и когда изобрёл армированную сэндвич-панель SCIP. История появления и развития технологии. SCIP сегодня

30 Октября 2021

Время чтения: 6-8 минут

Поделиться

Кто и когда изобрёл домостроительную технологию SCIP. Эволюция стеновых материалов, история появления армированной сэндвич-панели из пенополистирола. Обзор первых производителей панелей IMPAC, Covintec, Monolite (Emmedue), 3D EVG. Что сдерживает распространение технологии SCIP?

Ключевые слова

изобретение SCIP,

эволюция стеновых панелей SIP,

распространение SCIP

  • Кто и когда изобрел домостроительную технологию SCIP?

Предистория. Эволюция стеновых сэндвич-панелей

Идея многослойных строительных элементов была впервые использована в гражданском строительстве в 1849 году Виллианом Фэйрбэрном при испытаниях композитных балок с использованием дерева и бетона для создания конструкции мостов (Collins, 1954). Сэндвич-панели с 2-мя асбестовыми слоями и сердечником из ДВП широко использовались во времена Первой мировой.

Появление различных типов клеев в США и Англии в 1930-х годах привело к появлению клееных сэндвич-панелей, их массово применяли в легких самолетах уже во Вторую мировую. В качестве оболочек стен их впервые начали использовать в 1930-х годах при строительстве недорого жилья в Великобритании. Для стен своих недорогих домов Usonian (1930), проектировщик Ф. Л. Райт использовал 3 слоя фанеры склеенных двумя слоями смолы. Технологию назвали конструкционная теплоизоляционная панель, или как сегодня говорят «структурная изоляционная панель», то есть СИП (Structural Insulated Panel, SIP).

Впрочем, исследования и испытания SIP-технологии проводились и в США, например, лабораторией лесных продуктов (FPL) в Мэдисоне, штат Висконсин. Лесная служба США (U.S. Forest Service) была обеспокоена темпами обезлесенья, и идея использования опилок вместе с химическим клеем им показалась интересной. Пыталась сохранить лесные ресурсы, в 1937 году они построили небольшой дом с оболочками SIP и сумели привлечь к нему достаточно внимания, чтобы его посвятила первая леди Элеонора Рузвельт. Они решили что панель может выдержать нагрузки чтобы полностью исключить традиционный каркас здания и вывела на рынок свой специально разработанный SIP, где он продавался в течение следующих 30 лет.

В 1947 году SIP изготавливали из фанеры и сердечника из спрессованного картона. До 1960 года технология SIP почти не имела сбыта в Англии, где жильё в основном возводилось сборными железобетонными сэндвич-панелями. [ 1 ].

Изобретатель SIP Олден Б. Доу за оборудованием по производству панелей SIP, фото из 1950-х

Фанера и картон не давали достаточной теплоизоляции, поэтому впоследствии ученик Райта Олден Б. Доу, между торцами фанеры включил сердечник из пенополистирола (EPS). Олден Б. Доу, брат основателя Dow Chemical Company (кап. $70 млрд, в России с 2003), создал первую SIP-панель с сердечником из вспененного материала в 1952 г.

Коммерческое производство полистирола было начато в 1930 г. компанией IG Farbenindustrie в Германии; его производство в США организовала Dow Chemical Company (1938). В 1947 он начинает производится в Бразилии, и в этом же году химики Фриц Стастны и Карл Бухгольц открывают пенополистирол (EPS). Благодаря изоляционным характеристикам, лёгкости, прочности и невысокой стоимости, сегодня EPS занимает одну из ведущих позиций в гражданском строительстве.

Что EPS отлично подходит для гражданского строительства, впервые обнаружили в Норвегии в 1960 г. — EPS отлично предотвращает промерзание грунта (что устраняет последующие проблемы с оттаиванием), и у него низкое поглощение влаги. Сегодня это популярный в России материал для утеплениядомов, во многих странах его используют в плитах перекрытия.

В конце 1960-х годов SIP в основном использовались в строительстве объектов специального назначения, таких как холодильные склады, использовались в авто- и судостроительной промышленности. Сообщалось, что жёсткие пенополистиролы использовались в качестве основного материала, в то время как бетон, фанера и металлические листы использовались для формования панелей SIP. Сегодня SIP подпадают под категорию интеллектуальных промышленных систем зданий (IBS), в 1970-х и начале 1980-х годов они получили резкий рост. [ 2 ]

Бетон впервые был запатентован задолго до этого (1824 г.), его широкое применение в строительстве началось в 1850-х г. Сталь впервые в гражданском строительстве стали массово использовать в Англии, в 1860-70-х гг. Сварная сетка появилась в конце Первой мировой войны.

Что касается индустриального панельного строительства, то первой страной в мире, где для решения жилищной проблемы делается ставка на индустриальное крупнопанельное ж/б строительство, стал СССР (1942 г.). Стеновая сэндвич-панель из сборного железобетона «бетон-утеплитель-бетон» впервые появилась где-то в 1960-х г.

Кто и когда изобрёл армированную панель с пенополистиролом

«Самые прекрасные открытия происходят, когда то же самое видится в новом облике». Малу Шнайдер

Как мы видим, появление железобетонных сэндвич-панелей с утеплителем SCIP было предопределено долгой технической эволюцией. Любой внезапный успех занимает время, если смотреть с достаточно близкого расстояния. SCIP не радикальная новация, а скорее оптимизирующая, так как сэндвич-панельное строительство, бетон, стальная сетка и утеплитель EPS появились за годы до 14 декабря 1964 г., когда Виктор Пол Вейсманн (Víctor Paul Weismann) впервые сложил их в том виде, в каком мы сегодня знаем SCIP. В своём городе Пасадена (Калифорния), он организовал небольшое производство и получил патент США US3305991A «Усиленная модульная панель с пеной» (Reinforced Modular Foam Panels), а затем ещё ряд патентов.

По данным SCIP MetRock, строительство этим методом в США началось в конце 1960-х. Среди других выделялась компания Impac (Калифорния). Пройдя путь с начала 1970-х она существует и сегодня. Связан ли с ней Виктор Пол Вейсманн нам неизвестно. Затем последовали улучшения панелей от самого Вейсманна, например US4079560A, US4336676A «Проволочная трасса и устройство для изготовления проволочной трассы» от Ричарда Ф. Арцера (Richard F. Artzer) в 1977 и т.д., поиск идеальной конструкции продолжается и в наши дни, количество патентов исчисляется сотнями.

Интересно, что в 1976 году Колин Дж. Маклауд (Colin J. MacLeod) и Леонард Р. Кризи (Leonard R. Creasy) от лица компании Caledonian Moroccan Construction Ltd., S.A. (Танжер, Марокко) подали заявку и получили в США патент US4125981A на подобную Вейсманну панель, но вместо утеплителя в их конструкции была… пустота, в которой они предлагали организовать циркуляцию горячего воздуха.

Разрушений конструкций домов не было, хотя качество изготовления некоторых из них было очень плохим. Первым вариантам SCIP-панели требовался предотвращающий смещение утеплителя при набрызгивании бетона стопор, но для их изготовления было достаточно сборочного приспособления (усовершенствованное устройство мы предлагаем в SCIP SOTA), тогда как для последующих модификаций этой панели уже требуется дорогостоящее промышленное оборудование.

Промышленные SCIP-панели производятся на производственной линии, которая объединяет механические, электрические, пневматические и нефтехимические компоненты, управляемые центральным компьютером. Линия начинается с производства блоков и плит из пенополистирола, разрезом приспосабливая их к формам панели в соответствии со спецификациями проекта. Затем накладываются электросварные сетки и соединители обеспечивающие жесткость панели. Процесс продолжается разматыванием электросварных сеток, формованием пластин, разрезанием и посредством сварки фиксацией двух слоев сетки через соединители, которые проходят через EPS. Отходы и и остатки пенополистирола собираются, измельчаются и отправляются на переработку, что обеспечивает практически полное отсутствие отходов в производственном процессе. Скорость производства панелей толщиной от 50 до 250 мм и шириной от 1000 до 1250 мм составляет от 4 до 4,5 м/мин (до 2400 кв. метров в смену).

3D EVG панель

Одним из тех, кто первый предложил такой выпуск, стала компания EVG, Entwincklungs-und-Verwertungs-Gesellschaft mbH (Рааба, Австрия). Сегодня их производственные цеха работают во многих странах. Вариант SCIP EVG-3D панели очень популярен в мире, мы действительно многим обязаны EVG в деле распространения SCIP.

Именно их производственное оборудование и панель, несмотря на международные патенты копируют в Китае уже 40 лет. Она очень похожа на SCIP Conintec (США, Мексика), с помощью которой бывший президент США Джимми Картер строил жильё после наводнений и других стихийных бедствий, подробнее Это здесь.

В России EVG-3D известна как панель Русская стена. К сожалению, арестом оборудования, банкротством и обманутыми вкладчиками, она прекратила своё существование в 2008 году.

Ещё один популярный вариант SCIP под маркой Monolite стартовал в результате проекта индустриализации строительства в Италии в 1980 году, с целью дать пользователю комфорт и безопасность в регионах известными суровыми зимами и землетрясениями, где необходима более устойчивая монолитная конструкция с элементами тепловой и звукоизоляции, полностью устойчивой к атмосферным воздействиям. В 1985 году система Monolite была одобрена Институтом Джордианоса (Certificato d'Idoneita Técnica).

В 1995 году наследие Monolite поделила компания Nidyon (Италия) и Emmedue (Италия), так же известная под маркой M2. Отличительной особенностью панели Emmedue, является волнистый профиль пенополистирола (ранее был ребристый), в таком виде он увеличивает его сцепление с бетоном, а после его набора прочности, действует как микро-колонны («микростолбы»).

Souza (2009) пишет, что основной целью разработки панели было предотвращение серьезных физических повреждений пользователей конструкции, например, в случаях обрушения при землетрясениях. Однако из-за того, что помимо безопасности она имеет и другие полезные свойства, такие как тепловой и акустический комфорт, конструкция более легче и др., SCIP стала универсальной системой строительства и сегодня развивается в регионах, которые не подверженны землетрясениям и связанных с ними явлениям.

Оборудование для производства ж/б сэндвич-панелей Emmedue было поставлено в 30 стран. Благодаря Emmedue, в мире построено 85 заводов SCIP и более 1 миллиона м² по всему миру (2021). Сегодня нам известно о 15 действующих производствах в Англии, Испании, США, Перу, Панаме, Боливии, Колумбии, Аргентине, Филлипинах, Малайзии и др. Есть производство Emmedue и в России (Кабардино-Балкария).

Ниже на видео оборудование для производства железобетонной сэндвич-панели с утеплителем пенополистирол от Emmedue (Италия) для франшизы SCIP Ecowalls (Аргентина).

Первый завод в России от Monolite появился в 1993 году в г. Магнитогорск, это всё к тому, что мы продолжаем называть технологию SCIP «новой и инновационной», несмотря на то, что она используется в СНГ в течение многих лет. Затем, уже под брендом Emmedue (руководитель Angelo Candiracci), была поставка оборудования в г. Тольятти (1999), и в г. Курган (2007).

Все эти производства не получили развития — в Магнитоговске умер энтузиаст-основатель, то же самое случилось и с основателем в Кургане. Из действующих заводов Emmedue в России сегодня лишь один, в г. Прохладное (Кабардино-Балкария), поставка оборудования которого состоялась в 2018 году. Но и этот завод имеет серьезные проблемы, в первую очередь из-за проработки планов реализации продукции — завод расположен в глухих горах, вдалеке от источников сырья, и главное покупателей (Урал).

Если вы интересуетесь покупкой оборудования Emmedue следует знать, что комплект стоит 7-8 млн евро, а так же то, что согласно договора переносить в другую геолокацию его нельзя, теряется техническая гарантия (есть GPS-трекер). Кроме того, согласно контракта нужно платить % роялти с каждого проданного метра панели Emmedue. Покупая SCIP SOTA вы платите разово, а все ваши расходы на организацию производства панелей вам обойдутся не более чем в 10 тыс. долл.

Что сдерживает распространение этой технологии?

Во всех отраслях промышленности наблюдается развитие технологий и появление новых поколений с новыми и разными потребностями. Раньше, когда вы хотели смотреть фильм, вы брали его напрокат, а затем возвращали его. Сегодня вы смотрите на это на онлайн-площадках. Раньше для связи использовались огромные телефоны, теперь чем они меньше и производительней, тем лучше.

Современным кондиционерам и холодильникам надо 20-30 % от той электроэнергии, что потребляли 25 лет назад; системы коммерческого освещения эффективнее старых на 80-90 %; промышленные двигатели экономичнее на 50 %. Экономичные в эксплуатации дома, новые технологии которые позволяют строить такое жильё тоже существуют, они потребляют 10-20 % от уровня энергопотребления обычных. Россия отстаёт здесь на 10-20, а по некоторым оценкам на 30 лет.

Все отрасли сегодня радикально отличаются от того, что было всего несколько лет назад, но в традиционном строительстве всё не так, технологии не повлияли на него таким же образом. Строительная индустрия не обновляется, в ней совершаются одни и те же ошибки и продолжают использоваться одни и те же материалы. В случае кустарных процессов, результат полностью зависит от вовлеченных людей, а не от машин и компьютеров как в других отраслях, где используют преимущества технологий путем улучшения производственных систем.

«Мы видим рост популярности конструкций на основе стального каркаса (Steel Framing), но эта технология имеет множество недостатков по сравнению с ж/б панелями несъемной опалубки Ecowalls. SCIP обеспечивает бóльшую производительность, безопасность, экономию и качество жизни для всех ваших проектов», — говорят специалисты Grupo Grovac (Аргентина). Хорошее распространение стального каркаса они объясняют тем, что для его продвижения на рынке было проведено много маркетинговых и рекламных мероприятий.

SCIP в Бразилию пришла в 1990 году с помощью Института технологических исследований (IPT), где были исследованы компоненты и элементы системы. Но, несмотря на определённые успехи, согласно данным Mundo do Isopor, в 2018 году в Бразилии SCIP занимал лишь 1% рынка строительства. Но почему имеющая признаки революционной технологии, SCIP до сих пор не получила должного распространения?

При изучении технологии, Luis Felipe Terencio Costa из Centro Universitario CESMAC (г. Масейо, Бразилия) увидел у SCIP такие преимущества, как высокая устойчивость к сжатию и вибрациям, простота обращения и строительства, тепло- и звукоизоляция и низкое влагопоглощение. Но он также обнаружил, что её использование по-прежнему вызывает страх и неуверенность у тех, кто несет ответственность за реализацию, поскольку она по-прежнему считается новой строительной системой [ 3 ], Удивительно, учитывая что технология была изобретена в 1964 г. Или ничего странного?

Задержка в техническом усовершенствовании связана с трудностью ознакомления общественности с новыми технологиями в гражданском строительстве. Это культурные причины, когда большинство населения уже привыкло к той форме строительства, в которой оно уже консолидировано, в Бразилии это строительство блоками или кирпичами. Другой фактор связан с нехваткой определённой рабочей силы и отсутствием гибкости в секторе гражданского строительства для принятия методов строительства. [ 4 ]

В течение многих лет гражданское строительство в Бразилии осуществлялось кирпичной кладкой и железобетонными конструкциями. Этот вид строительства широко популярен в всей стране, это известный и надёжный способ. Однако этот метод отличается кустарным производством; учитывая оплату рабочей силы при увеличении объемов строительства он дорог ; экологически неэффективен, поскольку процесс производства чрезмерно использует воду и сопровождается многочисленными отходами; а так же подвержен патологиям, связанным с плохой стандартизацией. [ 5 ]

Обратим внимание и на то, что здание построенное из блоков не герметично, имеет бóльший вес (более дорогой фундамент), но при этом не имеет теплового комфорта (теплоаккумулятивность стен). Поиск стеновых материалов способных сочетать комфорт, прочность и низкую стоимость продолжается. Почему не SCIP?

Дж. A. A. Паула и др. (2019) считают, что «в настоящее время технология мало используется из-за отсутствия знаний о ее характеристиках и качествах. … Препятствие, которое влияет на её небольшой спрос на рынке, является то, что она мало популяризируется, хотя это и хорошая альтернатива, охватывающая несколько качеств, таких как: механическое сопротивление нагрузкам, тепловые характеристики, сокращение времени выполнения, простота применения, сокращение времени затрачиваемого на строительство, и сокращение строительных отходов». [ 6 ]

Факторы ограничивающие использование новых строительных технологий в СНГ

Бразильский журнал Большое Строительство предпринял попытку разобраться в причинах сдерживающих распространение инноваций в строительстве, и графиком показал главные факторы ограничивающие использование новых строительных технологий (открыть в новом окне).

Другие молодые учёные из Федерального университета Гранде Дурадос, анализируя конкурентоспособность SCIP к доминирующей на строительном рынке Бразилии кладке блоками (перфорированная керамика или на основе цемента) — у неиспользующих SCIP строителей спросили, что сможет заставить их изменить свое мнение. 50% важен подсчёт сметы расходов на строительство, где они должны увидеть экономическую целесообразность; 20,8% важно посещение здания построенного из этих панелей; 12,5% сообщили, что наибольший вклад в изменение их мнения, дали бы прямые контакты с компаниями-поставщиками технологии [ 7 ].

Коллеги, вы всегда можете связаться с нами личным сообщением с помощью Telegram, Viber, WhatsApp, вы можете написать нам электропочтой или в форму обратной связи (в нижней части страницы). И конечно знакомьтесь со SCIP здесь, бóльшая часть ваших вопросов уже отвечена в FAQ.

В Бразилии это всё ещё малоизвестный метод, но который рассматривается как новация, которая способна завоевать достойное место в гражданском строительстве. Особенно важно то, что это жизнеспособное решение для семей с низким доходом. SCIP уже широко используется в социальных программах по всему миру, поскольку обладает отличной производительностью и обеспечивает большую рентабельность по сравнению с традиционными методами строительства. Это практичный, дешевый и гораздо более выгодный способ строительства доступного жилья для удовлетворения населения, страдающего от неблагоприятных финансовых проблем. [ 8 ]

«Конкуренция в Бразилии склоняет к удешевлению материалов, облегчая доступ и побуждая конечного потребителя учитывать то, что даёт эта строительная система. Поэтому важно, чтобы технические характеристики SCIP были хорошо известны» писал ещё в 1998 году Mitidiery. Мы не знаем в рунете сайтов, которые также детально бы показывали характеристики и преимущества SCIP как этот сайт.

Да, по словам Souza (2012) традиционная система строительства всё ещё преобладает из-за сильной бразильской строительной культуры и большой зависимостью в архитектурном планировании по отношению к другим строительным методам, несмотря на их низкую производительность, большое количество отходов и мусора при строительстве. Но не всё так плохо, Vasques (2014) пишет, что «в стране уже есть свидетельства овладения технологиями промышленных строительных систем (IBS), как в промышленной зоне, так и в жилье, которые позволяют строить быстро и качественно».

«Система SCIP все ещё сталкивается с некоторыми препятствиями при её внедрении в стране, главным из которых является отсутствие информации о деталях метода для его практического применения. Поэтому для государственного сектора чрезвычайно важно углубиться в предмет, чтобы такая технология успешно использовалась для помощи населению, нуждающемуся в незаменимых услугах». [ 9 ] На распространение SCIP методическими пособиями и обучением от госорганов России, Казахстана и др., как вы понимаете, надежды нет примерно никакой. В нашем случае технология может прийти девелоперу только от поставщиков, то есть от нас. Пожалуйста, изучайте и применяйте.

Почему мы так много говорим о Бразилии? Дело в том, что в СНГ технология появилась примерно в то же время, у нас тоже в основном блочное строительство, и с освоением SCIP у нас ситуация ровно такая же. И точно теми же словами специалисты объясняют трудности внедрений у нас в гражданское строительство любых новых технологий: «культурными» причинами, консерватизмом, привычкой строить по шаблону, отсутствием адекватного планирования внедрения новых систем, незнанием новых материалов и конструкционных систем, новых методов строительства.

Да, для ряда профессиональных команд это не приговор, успешные примеры есть и у нас. Принимая во внимание различные качества которые даёт система SCIP, мы можем инвестировать в её реализацию, чтобы преодолеть культурный барьер, препятствующий технологическому развитию зданий в России, Казахстане, Украине и др. Используйте опыт накопленный нами с 2009 года, стройте быстрее, дешевле и с меньшим количеством ошибок.

«И хотя SCIP появилась не вчера, набирать репутацию и популярность она начала только сейчас» — считают знаменитые американские инженеры-конструкторы Johnson Leifield из Лос-Анджелеса (Калифорния). Занимаясь проектировкой с 1990 года, в 2005 они пришли к выводу, что SCIP — идеальная система строительства по многим параметрам. Они знают что говорят, взгляните на их внушительный список наград. Среди их клиентов: Государственный университет Калифорнии, Калифорнийский университет в Ирвине и Сан-Франциско, Университет Южной Калифорнии, Christian Dior, Louis Vuitton, Кампус Dreamworks Animation, Four Seasons Hotel and Spa, Концертный зал Walt Disney, MGM, Warner Center и многие другие.

Берите пример с работающей в Центральной Америке уже группы компаний Monolit, одной из первых клиентов одноимённой итальянской компании (см. выше), в 2018 году она выпустила видеоролик к своему 40-летию.

«В какой-то момент ICF (Insulated Concrete Form — блок оболочки «пенополистирол-бетон-пенополистирол», появились на несколько лет позже SCIP — прим. ред.) тоже была какой-то второстепенной идеей» — объясняет участник американского форума Green Building Talk Slenzen.

«Требуется определенная организация, стороннее тестирование на легитимность, ассоциации, координация, постоянное совершенствование/ инновации на этом пути, и маркетинговая сила чтобы обучить рынок. Случится ли это, еще неизвестно. Я думаю, что у подобных систем есть большой потенциал».

Мы в Right Development тоже в это верим. И мы знаем, что инновация, необходимая для создания лучшего будущего, прийдёт не из одного источника, не от науки, не от технологии, не от правительств и даже не от бизнеса, а от всех нас. Мы можем и должны использовать коллективную силу нестандартных союзов, чтобы попасть туда, куда мы хотим привести себя и своих детей.

«Наша награда — это усилия, а не результат. Усилия всех — это полная победа» Махатма Ганди.

#

Если у вас остались вопросы, вы можете спросить нас личным сообщением в Telegram, Viber, WhatsApp, написать электропочтой или в форму обратной связи (в нижней части страницы). Также вы можете задать вопрос публично в Чат Telegram или YouTube.

FAQ Далее ⏩

К Содержанию FAQ

Используемые источники

[ 1 ] Дэвис Дж. М. «Легкая сэндвич-конструкция», 2008. Ссылка

[ 2 ] Ю.Х. Мугахед Амран и др. «Инновации в дизайне, эффективность и применение конструкционных панелей с изолятором: обзор». Структуры 27 (2020) 1358–1379. Ссылка

[ 3 ] Коста Луис Фелипе Теренчио. Дом из пенополистирола: анализ использования пенополистирольных монолитных панелей в жилищном строительстве. 2019. TCC (Graduacao em Engenharia Civil). Maceio, AL: Centro Universitario CESMAC.

[ 4 ] Бразильская ассоциация пенополистирола ABRAPEX, 2000

[ 5 ] Pet Civil UFJF. Система строительства несъемной опалубки, 2015

[ 6 ] Г. А. Ассис де Паула и др. «Анализ исполнения конструкции EPS в одноквартирном доме в Харагуа» 2019. Ссылка

[ 7 ] Фигейредо, Филипе Биттенкур «Анализ жизнеспособности монолитных EPS панелей относительно традиционной кладки в г. Дурадос» Федеральный университет Гранде Дурадос. Декабрь 2019. Ссылка

[ 8 ] Андре Борелли де Алмейда, Педро Серхио Ортолани Родригес. «Строительная система, в которой используются монолитные панели из пенополистирола». Университет Толедо, Университет Паулиста. Бразилия, 2020. Ссылка

[ 9 ] Meireles P.Z.S., Caixeta L. dos Santos. «Конструкции из пенополистирола: анализ рентабельности относительно традиционной системы строительства». 32 стр. Дипломная работа по гражданскому строительству — Католический университет Бразилии, 2017. Ссылка

Напишите нам
Вы можете задать вопрос или написать ваше личное сообщение здесь, Telegram, Viber, WhatsApp, или электропочтой. Чтобы быть в курсе последних новостей, подпишитесь на наш канал или чат в Telegram.