Статьи

В 1930 году американский архитектор Франк Ллойд Райт впервые использовал сэндвич-панели с сотовым наполнителем в проекте одноэтажного коттеджа «Unsonian», который проектировался как пример экономичного жилья. Сэндвич-панели, разработанные Райтом, имели ряд недостатков, но первоочередной задачей изобретения было сочетание в панелях эстетичности и лёгкости в эксплуатации.

1950-м году американский архитектор Олден Б. Доу (Alden B. Dow), ученик Райта и брат генерального директора компании «Dow Chemical», создаёт эргономичные трёхслойные сэндвич-панели с полиэстром и покрытием из фанеры. Материал используется для строительства дома The Sandwich Panel House #1, также известном как Paul N. Sutton Residence по адресу 4619 Concord Court в городе Мидланд, штат Мичиган.

В мае 1959 года американская компания Koppers Inc. впервые начала массовое производство сэндвич-панелей для строительства жилых домов. Для этого компания переоборудовала цех бывшей Hundson Motor Car Plant в Детройте. Сэндвич-панели под торговой маркой Dylite выпускались на основе полистирола, в качестве обшивки также использовалась фанера.

Рис. 1. Композитная сэндвич панель испытывается NASA.

В 1960 годы американская компания Alside Home Program сумела значительно сократить время производства сэндвич-панелей с нескольких часов до 20 минут. Однако, спрос на сэндвич-панели был незначительный, так что компания вскоре обанкротилась.

История PIR- и PUR-панелей

По данным ассоциации EPIC (Engineered Panels in Construction), технология сэндвич-панелей с наполнителем из пенополиизоцианурата (PIR) и пенополиуретана(PUR) появилась в 70-е годы. До середины 80-х такие панели монтировались непосредственно на месте строительства, однако в начале 90-х появились первые сэндвич-панели с наполнителем из пенополиуретана как конечный продукт. К концу 90-х такие панели занимали уже 40 % рынка сэндвич-панелей.

Перспективы развития

Одним из перспективных направлений развития сэндвич-панелей является создание панелей, генерирующих электроэнергию. В частности, в Швейцарии ещё в 2009 году была разработана технология производства сэндвич-панелей с фотоэлементом производства Flexcell. Фотоэлемент защищает слой стеклопластика. Внутренняя часть сэндвич-панели заполнена вспененным полимером. Такие сэндвич-панели были использованы для строительства одного из корпусов Федеральной политехнической школы в Лозанне (Швейцария).

Конструкция большинства современных зданий представляет собой своеобразную сэндвич-панель из нескольких слоев материалов, каждый из которых выполняет свою функцию: бетонное ядро поддерживает вес здания, изоляция регулирует теплообмен, ну а фасад обеспечивает эстетически привлекательный внешний вид. Инженеры из EPFL предлагают радикально новое решение – объединить все эти компоненты в единый многофункциональный строительный блок, который не только будет легче, безопаснее и энергоэффективнее, чем традиционные строительные материалы, но и сможет вырабатывать электричество.

Новая сэндвич-панель состоит из плотной строительной пены, заключенной между слоями стеклоармированного полимера (GFRP). Инженеры начали работать над этим композиционным материалом более 10 лет назад и в 2009 году использовали его на крыше главного здания кампуса Novartis в Базеле, Швейцария.

Теперь же цель инженеров заключается в инкапсуляции тонкого гибкого листа из фотоэлементов под один из полупрозрачных слоев стеклоармированного полимера. Если им это удастся, то новый материал предоставит архитекторам большую гибкость в проектировании зданий, чем традиционные строительные материалы на основе железобетона и стекла и жесткие солнечные панели.

В создании электрогенерирующих сэндвич-панелей принимает участие швейцарская стартаповская компания Flexcell, которая разрабатывает тонкие, как лист бумаги, гибкие листы из фотоэлементов. Хотя такие листы имеют небольшую производительность, малый вес, малый объем и низкая себестоимость делают их идеальными для инкапсуляции в строительные компоненты. Кроме того, легкость и простота изготовления из сэндвич-панелей изогнутых поверхностей открывает новые возможности в области устойчивого архитектурного дизайна.

Впрочем, у новых сэндвич-панелей есть и другие весомые преимущества. Они изготавливаются на заводе в идеальных условиях и транспортируются к месту строительства в уже готовом виде. Это не только повышает качество и безопасность зданий, но позволяет значительно сокращать сроки строительства. Модульность сэндвич-панелей обеспечивает возможность ремонта или замены отдельных поврежденных компонентов.

Как отмечают инженеры, для создания строительного блока, полностью готового к производству, им понадобится еще около двух лет.