ساندویچ پانل، یک پوشش پیشساخته برای سازهها محسوب میشود. در واقع، ساختار آن شبیه به یک ساندویچ واقعی طراحی شده است. شامل سه لایه چسبیده به یکدیگر است که دو لایه در بیرون قرار دارند و یک لایه هم در بخش میانی جای گرفته است. نامهای دیگری نیز برای این محصول به کار میرود. در صنعت گاهی آن را پانل کامپوزیت مینامند.
متریال داخل ساندویچ پانل
لایههای بیرونی ساندویچ پانلها معمولاً از جنس فلز هستند. اغلب اوقات ورق گالوانیزه متریال اصلی است. گاهی نیز از ورق آلومینیوم در ساخت آن استفاده میشود که این ورقهای فلزی مقاومت بسیار خوبی دارند. میتوان گفت مهمترین بخش آن، لایه عایق میانی است. مواد مختلفی ممکن است در این لایه استفاده شوند، برای مثال، موادی مانند فوم پلی یورتان یا پلی استایرن رایج هستند. همچنین، ممکن است از پشم سنگ در این بخش استفاده شود. لایه میانی نقش بسیار مهمی در عملکرد پانل دارد.
یکی از پرکاربردترین مواد در لایه میانی، پلی اورتان است که ویژگیهای بسیار خوبی دارد. وزن آن کم اما مقاومت آن بالا است و همچنین با محیط زیست سازگار بوده و برای گیاهان و جانوران خطری ایجاد نمیکند. این ماده عایق، بخش عمده ضخامت پانل را تشکیل میدهد. ضخامت کلی پانلها میتواند متنوع باشد، معمولا از ۲ تا ۲۰ سانتیمتر تولید میشوند.
چرا ساندویچ پانل کاربرد فراوانی دارد؟
دلیل اصلی، مقاومت و عایقبندی ساندویچ پانل است. این پانلها استحکام مکانیکی بالایی دارند. در برابر فشارها مقاومت خوبی از خود نشان میدهند و عایق بسیار مناسبی در برابر حرارت، صدا و رطوبت هستند. این پانلها در محیطهای مرطوب و اسیدی بسیار مقاومند. وزن پایین و سهولت در نصب از خصوصیات دیگر آنهاست. نصب سریع، سرعت اجرای پروژهها را بالا میبرد و خواص عایقی بهینهسازی مصرف انرژی را ممکن میکند. با کنترل دما نیز، هزینههای سرمایش و گرمایش کاهش پیدا میکند.
همچنین، ورقهای فلزی بیرونی به بازتاب نور خورشید کمک میکنند. این کار جلوی انتقال گرما از تابش مستقیم را میگیرد. قیمت تمام شده ساندویچ پانل متاثر از قیمت مواد اولیه است. بهخصوص که قیمت ورق گالوانیزه و آلومینیوم نقش مهمی دارد. از سوی دیگر، این پانلها با وجود ضخامت قابل توجه، وزن کلی پایینی دارند که بهخاطر وجود لایه عایق داخلی است.
انواع ساندویچ پانل
از آنجایی که نیازهای پروژهها متفاوت است، پانلها هم تنوع پیدا کردهاند تا به شکل تخصصی، پاسخگوی نیازهای خاص هر صنعت باشند.
۱. ساندویچ پانل دیواری
پانلهای دیواری معمولا با طرحهای شیاردار یا صاف ساخته میشوند و دارای سیستم اتصال نر و مادگی هستند. این روش اتصال یا گاهی اوقات اتصال مخفی، کمک میکند تا پس از نصب، دیوارها کاملا یکدست و زیبا به نظر برسند و در عین حال، آببندی کاملی داشته باشند. این نوع پانلها انتخاب اول برای ساخت دیوارهای کارخانهها، سولهها، ساختمانهای اداری موقت و مراکز ورزشی هستند، چرا که سرعت اجرا را به شکل قابل ملاحظهای بالا میبرند و استحکام لازم را برای دیوارههای جانبی تأمین میکنند.
۲. ساندویچ پانل سقفی
پانلهای سقفی برای تحمل بار برف و هدایت آب طراحی شدهاند، به همین دلیل ظاهری شیروانی یا موجدار (معمولا ذوزنقهای) دارند. این شکل هندسی باعث میشود که آب باران و برف به راحتی سرازیر شود و از نفوذ رطوبت جلوگیری گردد. همچنین، در نصب این پانلها، قسمتی به نام اورلپ یا همپوشانی وجود دارد که آببندی سقف را صد در صد تضمین میکند. این پانلها برای پوشش سقف سولهها، انبارها و ساختمانهای صنعتی استفاده میشوند و یک سیستم عایقکاری کامل و سبک برای سقف به شمار میروند.
۳. ساندویچ پانل سردخانهای
این پانلها تخصصیترین نوع ساندویچ پانل به شمار میروند و مهمترین ویژگی آنها ضخامت بسیار زیاد (که گاهی به ۲۵ سانتیمتر هم میرسد) و استفاده از هسته پلییورتان با دانسیته فوقالعاده بالا است. سیستم قفل و بست این پانلها باید به قدری دقیق و محکم باشد که هیچ گونه پل حرارتی ایجاد نشود، به این معنی که حتی یک ذره سرما یا گرما هم هدر نرود. کاربرد اصلی این پانلها در ساخت سردخانههای نگهداری مواد غذایی (در دماهای زیر صفر و بالای صفر)، تونلهای انجماد و مراکز پردازش مواد غذایی است که حفظ دمای ثابت در آنها حیاتی است.
۴. ساندویچ پانل اتاق تمیز (Clean Room)
پانلهای اتاق تمیز برای محیطهایی طراحی شدهاند که کنترل آلودگی در آنها یک اولویت مهم است. سطوح این پانلها باید فوقالعاده صاف، بدون کوچکترین درز و دارای خاصیت آنتیباکتریال باشند. این ویژگیها از تجمع ذرات گرد و غبار، میکروارگانیسمها و باکتریها جلوگیری میکند. همچنین، این پانلها ضروریترین انتخاب برای بیمارستانها (بهخصوص بخشهای جراحی)، آزمایشگاههای حساس، صنایع دارویی و الکترونیکی هستند که نیازمند بالاترین سطح بهداشت و کنترل کیفیت هوا هستند.
انواع هسته عایق و ویژگیهای مهم آن
هسته عایق، مهمترین بخش تعیینکننده کیفیت و عملکرد پانل است. انتخاب نوع هسته باید با در نظر گرفتن نیازهای پروژه در زمینه حرارت، صدا، ایمنی در برابر آتش و البته بودجه صورت گیرد.
۱. پلییورتان (PUR) و پلیایزوسیانورات (PIR)
هسته پلییورتان (PUR) به عنوان بهترین عایق حرارتی موجود در میان هستههای ساندویچ پانل شناخته میشود، چرا که میتواند در ضخامت کم، عملکرد عایقبندی فوقالعادهای ارائه دهد. با این حال، در برابر آتش، اگرچه عملکردی بهتر از یونولیت دارد، اما بهطور کامل نسوز نیست.
در مقابل، هسته پلیایزوسیانورات (PIR)، نسخه اصلاح شده PUR است که با تغییر در ساختار شیمیایی، مقاومت حرارتی عالی خود را حفظ کرده و در عین حال به مادهای دیرسوز و خودخاموششونده تبدیل شده است. این هسته در مواجهه با آتش، یک لایه کربنی محافظ ایجاد میکند که از گسترش آتش جلوگیری مینماید. به همین دلیل، PIR در سردخانهها و سازههایی که ایمنی در برابر آتش اهمیت زیادی دارد، انتخاب اول متخصصان است.
۲. پلیاستایرن (Expanded Polystyrene – EPS) یا یونولیت
پلیاستایرن، که با نام رایج یونولیت شناخته میشود، سبکترین و ارزانترین گزینه عایق برای ساندویچ پانلها است. این هسته عملکرد حرارتی خوبی ارائه میدهد اما نه به اندازه پلییورتان. یونولیت ذاتا در برابر آتش مقاومت چندانی ندارد، مگر اینکه مواد ضد حریق به آن اضافه شود تا خاصیت کندسوزی پیدا کند.
بهخاطر قیمت مقرونبهصرفه و وزن بسیار کم، این پانلها اغلب برای سازههای موقت، سقفهای با شیب کم و پروژههایی که محدودیتهای بودجهای دارند یا حساسیت حرارتی در آنها خیلی بالا نیست، استفاده میشوند.
۳. پشم سنگ (Rock Wool)
پشم سنگ از نظر عملکرد عایق حرارتی در سطح خوبی قرار دارد، اما شهرت اصلی آن بهخاطر ویژگیهای دیگرش است: این هسته کاملا نسوز است و میتواند دماهایی در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد را بدون سوختن تحمل کند و به کلاس A1 (نسوز) دست یابد.
علاوهبراین، پشم سنگ بهخاطر ساختار متخلخل و فیبری خود، عایق صوتی بسیار قوی نیز به شمار میرود. به همین دلیل، برای ساختمانهایی که الزامات سختگیرانهای در مورد ایمنی آتش دارند (مانند کارخانجات پتروشیمی، مراکز داده، یا ساختمانهای چند طبقه) و همچنین در محیطهای پر سر و صدا، استفاده از هسته پشم سنگ مهم و ضروری است.
۴. پلیاستایرن اکسترود شده (Extruded Polystyrene – XPS)
این نوع پلیاستایرن (XPS) با فرآیند اکستروژن تولید میشود و دارای ساختار سلول بسته و بسیار یکنواخت است. مهمترین امتیاز این هسته، مقاومت عالی آن در برابر جذب آب و رطوبت است. از نظر عملکرد حرارتی، XPS کمی بهتر از یونولیت معمولی (EPS) عمل میکند و بهخاطر همین مقاومت عالی در برابر رطوبت، انتخاب خیلی خوبی برای استفاده در مناطق با رطوبت بسیار بالا یا در سازههایی است که با آب در تماس مستقیم هستند.
اجزای اصلی تشکیلدهنده ساندویچ پانل
ساندویچ پانل، از یک هسته میانی عایق تشکیل شده که بین دو ورق پوششی محکم قرار میگیرد و با چسبهای قوی به هم چسبیدهاند.
۱. دو ورق بیرونی (پوستهها)
این ورقها نقش محافظت فیزیکی از هسته عایق را در برابر همه چیز از جمله باد، باران، آفتاب سوزان و ضربه بر عهده دارند. در واقع، هم استحکام اصلی پانل را تأمین میکنند و هم زیبایی سازه به آنها بستگی دارد.
جنس ورق: معمولا از فولاد گالوانیزه، آلوزینک یا آلومینیوم استفاده میشود. انتخاب جنس ورق کاملا به محیط پروژه شما بستگی دارد؛ مثلا اگر مقاومت در برابر خوردگی یا سبکی وزن برایتان مهم باشد، جنس ورق فرق میکند.
پوشش رنگ: برای اینکه ورقها در برابر زنگزدگی مقاومت بیشتری پیدا کنند و البته ظاهر خوبی داشته باشند، با رنگهای کورهای بادوام مثل پلیاستر پوشانده میشوند.
۲. هسته میانی (عایق)
هسته میانی، مهمترین بخش پانل است که تعیین میکند پانل شما چقدر در برابر گرما، سرما، صدا و آتش مقاوم است. این لایه ضخیم، قهرمان اصلی در صرفهجویی انرژی ساختمان شماست.
انواع رایج هسته: شامل پلییورتان (PUR/PIR)، پلیاستایرن (یونولیت)، پشم سنگ و XPS هستند که در ادامه مفصل درباره هر کدام صحبت خواهیم کرد.
تاریخچه ساندویچ پانل
ایده ساخت لایهای برای بهتر شدن عملکرد، چیز جدیدی نیست. اما ساندویچ پانل به شکل مدرن و صنعتی که امروز میبینیم، در واقع از اواسط قرن بیستم پا به عرصه ساختوساز گذاشت.
آغاز کار (دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰): اولین تلاشها در آمریکا با استفاده از هستههای سبک مثل مقوا و چوب پنبه انجام شد. حتی معمار مشهوری مثل فرانک لوید رایت هم از این ساختارها در پروژههایش استفاده کرد.
ورود پلیمرها (دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰): با پیشرفت علم شیمی، مواد عایق فوقالعادهای مثل پلییورتان و یونولیت کشف شدند. این دوران، اوج شکوفایی و تولید انبوه پانلهای ساندویچی بود و کاربرد آنها از سازههای نظامی به کارخانهها و ساختمانهای تجاری رسید.
وضعیت امروزی: حالا، ساندویچ پانلها با هستههای بسیار مقاوم در برابر آتش مثل PIR و پشم سنگ، و با روکشهای فلزی بسیار بادوام، به یک استاندارد جهانی تبدیل شدهاند.
مزایای ساندویچ پانل
عایقبندی حرارتی و برودتی عالی: ساندویچ پانلها سرما و گرما را به خوبی کنترل میکنند.
صرفهجویی قابل توجه در مصرف انرژی: با حفظ دمای مطلوب، نیاز به سیستمهای سرمایش و گرمایش کاهش مییابد.
وزن بسیار پایین و مقاومت بالا: با وجود استحکام قابل قبول، وزن کمی دارند. این سبکی، بار مرده ساختمان را کاهش میدهد و وزن کم، نصب و حمل و نقل را نیز آسان میکند.
تحمیل بار مرده کم بر سازه: به دلیل وزن پایین، فشار کمتری به اسکلت ساختمان وارد میشود. این موضوع در طراحی سازههای بزرگ اهمیت دارد.
دوام بالا و مقاومت در برابر آب: این پانلها عمر طولانی دارند. در برابر نفوذ آب کاملاً مقاومند.
مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی متنوع: با هر نوع آب و هوایی سازگار هستند. در مناطق گرم، سرد، خشک یا مرطوب قابل استفادهاند.
قابلیت جابجایی سازه (در برخی موارد): سازههای ساخته شده با ساندویچ پانل گاهی قابلیت دمونتاژ و نصب مجدد دارند که انعطافپذیری پروژه را بالا میبرد.
نیاز نداشتن به هزینه نگهداری مداوم: سطح این پانلها دوام بالایی دارد. نیاز به رنگآمیزی یا تعمیرات مکرر ندارند و هزینههای بلندمدت را کم میکند.
مناسب بودن برای ساختمانهای صنعتی و سولهها: این محصول برای سازههای بزرگ صنعتی مناسب است. زیرا سرعت اجرا و مقاومت خوبی دارد.
سازگاری با محیط زیست: این پانلها معمولاً دوستدار محیط زیست هستند و آسیب کمتری به طبیعت وارد میکنند.
ضد حریق بودن (بسته به نوع هسته): در صورت استفاده از مواد مقاوم در برابر آتش در لایه میانی، خاصیت ضد حریق پیدا میکنند که ایمنی ساختمان را افزایش میدهد.
تنوع زیاد در طرح و رنگ: در طرحها و رنگهای مختلفی تولید میشوند.
قابلیت شستشوی آسان: سطح خارجی پانلها به راحتی قابل تمیز شدن است و نگهداری و نظافت آنها ساده است.
معایب ساندویچ پنل
حساسیت اتصالات: محل اتصال پانلها میتواند نقطه ضعف باشد. اگر نصب دقیق انجام نشود، ممکن است درزها آببندی خوبی نداشته باشند. زیرا نشت هوا یا رطوبت از این نقاط امکانپذیر است و عایقبندی در محل درزها نیز میتواند کاهش یابد.
دشواری در تعمیر موضعی: اگر بخشی از یک پانل آسیب ببیند، معمولاً تعمیر همان قسمت دشوار است. در بسیاری از موارد نیاز به تعویض کل پانل آسیب دیده است.
وابستگی به کیفیت نصب: عملکرد بهینه ساندویچ پانل به نصب صحیح آن وابسته است. اجرای نادرست میتواند خواص عایقی یا مقاومت در برابر آب را کاهش دهد.
عملکرد متفاوت در برابر آتش: مقاومت در برابر آتش در انواع مختلف پانل فرق دارد. این ویژگی به نوع ماده استفاده شده در هسته عایق بستگی دارد و همه پانلها خاصیت ضد حریق ندارند.
محدودیتهای دمایی برای برخی هستهها: برخی مواد عایق هسته، مانند پلی استایرن، ممکن است در دماهای خیلی بالا یا خیلی پایین کارایی مطلوب را نداشته باشند. در واقع، انتخاب نوع هسته باید متناسب با اقلیم باشد.
احتمال جذب رطوبت در هستههای خاص: در صورت آسیب دیدن پوشش فلزی و نفوذ آب، برخی انواع هسته عایق ممکن است رطوبت را جذب کنند.
کاربرد ساندویچ پانل
اگر بپرسید ساندویچ پانل در کجا کاربرد دارد، باید بگوییم که این محصول در بخش زیادی از صنایع استفاده میشود. برخی از آنها عبارتند از:
انواع ساختمانهای عمومی
در ساختمانهای عمومی، نیروگاهها و بیمارستانها، ساختمانهای مسکونی و اداری، بناهای تجاری و آموزشی از آن استفاده میکنند.
سردخانهها و محیطهای کنترلشده
برخی کاربردها نیازمند شرایط محیطی کنترل شده هستند. سردخانه مثال بارز این موضوع است. ساندویچ پانل بهخاطر عایق حرارتی عالی، گزینه اول سردخانههاست. هم صنعتی و هم نیمه صنعتی. اتاقهای تمیز (کلین روم) نیز از این پانلها استفاده میکنند. سیلوها و انواع انبارها هم از کاربردهای رایج هستند. حتی انبارهای محصولات شیمیایی نیز از نوع مقاوم آن استفاده میکنند.
ساخت و ساز و سازههای پیشساخته
کانکسها نمونه بسیار رایج، بهخصوص در زمان نیاز فوری، مانند پس از حوادث طبیعی هستند. این پانلها امکان عایقسازی سریع کانکسها را فراهم میکنند. خانهها و ویلاهای پیشساخته نیز اغلب با این پانلها ساخته میشوند.
صنایع سنگین و سازههای تخصصی
سازههای فضایی، آشیانه هواپیماها، ساختمانهای نظامی و صنایع دفاعی نمونهای از این دسته کاربردها هستند. کارخانههای بزرگ، استادیومهای ورزشی و استخرهای شنا نیز از این پانلها استفاده میکنند.
بخش کشاورزی و دامپروری
سولههای کشاورزی، گاوداریها، مرغداریها و ساختمانهای مرتبط با دامپروری، سیلوهای نگهداری محصولات نیز با ساندویچ پانلها ساخته میشوند. آنها جایگزین مناسبی برای سقف و دیوارهای سنتی هستند.
انواع مختلف پانل دیواری
بسته به نیاز، انواع مختلفی از پانل دیواری به کار میروند. پانل دیواری گالوانیزه برای سولهها و کانکسها مناسب است. نوع آلوزینک در سردخانهها و انبارهای شیمیایی استفاده میشود. همچنین، پانل دیواری آلومینیومی برای دیوارهای داخلی یا سازه خشک است. از سوی دیگر، پانل با روکش فایبرگلاس یا پیچ مخفی برای زیبایی نما کاربرد دارد. نوع فاق و زبانه نصب آسان نیز در اتاقهای تمیز و سازههای سیار مورد استفاده قرار میگیزد.
خواص عایقبندی حرارتی و صوتی ساندویچ پنل
خواص عایقبندی حرارتی و صوتی ساندویچ پانل شامل:
۱. خواص عایقبندی حرارتی (عایق گرما و سرما)
ضریب انتقال حرارت: این عدد، نشان میدهد که چقدر گرما میتواند از پانل عبور کند. یادتان باشد، هر چه این عدد کمتر باشد، عایقبندی پانل بهتر است.
صرفهجویی انرژی: بهخاطر عایقهای حرارتی فوقالعاده قوی مثل PIR، استفاده از این پانلها میتواند ۳۰ تا ۶۰ درصد از هزینههای گرمایش و سرمایش شما را در طول سالها کم کند.
۲. خواص عایقبندی صوتی (عایق صدا)
کاهش صدا (Rw): این معیار، نشان میدهد که پانل شما چقدر میتواند صدای بیرون را ساکت کند. واحد آن دسیبل (dB) است.
بهترین عملکرد صوتی: هسته پشم سنگ بهخاطر ساختار الیافی خود، بهترین عملکرد را در جذب صدا دارد و میتواند صدا را تا حد زیادی کاهش دهد.
مقاومت در برابر آتش پنل
دیرسوزی: یعنی ماده در مقابل شعله مستقیم برای یک مدت مشخص مقاومت میکند و گسترش آتش را عقب میاندازد. هستههای PIR نمونههای عالی از مواد دیرسوز هستند.
نسوز بودن: یعنی ماده هرگز آتش نمیگیرد و به سوختن سایر مواد کمک نمیکند. هسته پشم سنگ کاملاً نسوز است و میتواند دماهای بسیار بالا را تحمل کند.
کلاسهای آتشسوزی: استانداردها مقاومت پانل را مشخص میکنند. هنگام خرید، باید گواهینامههای تولیدکننده را ببینید تا مطمئن شوید پانل شما برای ایمنی در برابر آتش کافی است.
مقاومت مکانیکی پانلها
مقاومت فشاری: توانایی هسته در تحمل بارهای عمودی. برای پانلهایی که بهعنوان کف یا سقفهای قابل تردد استفاده میشوند، این مقاومت اهمیت دارد.
مقاومت خمشی: منظور همان توانایی پانل در تحمل نیروهایی مثل بار برف و فشار شدید باد بدون شکستن است. این مقاومت بهطور مستقیم به ضخامت ورقهای رویی و کیفیت چسبندگی بستگی دارد.
تحمل بار: این پارامتر تعیین میکند که پانل شما در طول مشخص، چقدر بار ثابت و متحرک را میتواند تحمل کند. این محاسبه بر اساس قوانین ساختوساز و شرایط آب و هوایی منطقه انجام میشود.
ابعاد ساندویچ پانل
وقتی از ابعاد ساندویچ پانل صحبت میکنیم، با چند مشخصه اصلی روبرو میشویم. یکی از این مشخصهها عرض پانل است. عرض این محصولات معمولاً یک اندازه استاندارد دارد. این عرض به طور معمول ۱۰۰۰ میلیمتر یا به بیان سادهتر، یک متر است و به فرآیند طراحی و نصب کمک میکند. اما طول پانلها ثابت نیست و بر اساس هر پروژه تغییر میکند. طول پانلها متناسب با نیاز و مشخصات فنی هر سازه تعیین میشود.
یکی دیگر از ابعاد، ضخامت ساندویچ پانل است. ضخامت اصلی به لایه عایق میانی برمیگردد. ضخامتها یکسان نیستند و تنوع قابل توجهی دارند. دلیل این تفاوت این است که هر ضخامتی برای کاربرد مخصوصی طراحی شده است. میتوان گفت، میزان عایقبندی مورد نیاز، ضخامت مناسب را تعیین میکند. برای مثال، پانلهای با هسته پلی یورتان یا پلی ایزوسیانات معمولاً ضخامتی بین ۴ تا ۲۰ سانتیمتر دارند. اما ضخامت در پانلهای با عایق پشم معدنی متفاوت بوده و معمولاً بین ۵ تا ۱۵ میلیمتر متغیر است. همینطور برای عایق پلی استایرن منبسط شده نیز ضخامت از ۴ تا ۱۵ میلیمتر متفاوت خواهد بود.