Деревянная сборно-клеёная стеновая панель Российский патент 2024 года по МПК E04C2/10 

Настоящее изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям строительных панелей и может быть использовано при строительстве зданий, собранных без использования металлического каркаса только из деревянных строительных панелей, являющихся несущими, исключающих необходимость дополнительного выполнения отделочных работ, утепления стен здания и их штробления с целью обустройства внутренней вентиляции фасада или с целью разводки электрических проводов внутри помещений.

В настоящее время на рынке представлены следующие строительные панельные конструкции, изготавливаемые из древесины, которые предназначены, в том числе для возведения внутренних и наружных стен зданий:

- Каркасные панели;

- СИП панели (от англ. Structural insulated Panel (SIP) – структурно-изолированная панель);

- CLT панели (от англ. Cross-Laminated Timber (CLT) – многослойная клеёная деревянная панель).

1) В известных конструкциях каркасных панелей их несущая способность и продольная жесткость в основном обеспечиваются за счёт использования металлического каркаса.

Например, известна конструкция стеновой каркасной панели, описанная в патенте на полезную модель РФ № 163700, МПК Е04С 2/38, опубл. 10.08.2016, которая содержит каркас из перфорированных профилей оцинкованной стали, включающий прямоугольную раму с горизонтальными связями, образующими и внутренними вертикальными стойками, а также закрепленные на каркасе внутреннюю и внешнюю обшивки, между которыми расположен слой тепло- и звукоизоляционного материала.

Основным недостатком применения этого аналога, равно как и любых других каркасных панелей является его относительно высокая стоимость по сравнению с деревянными стеновыми панелями.

2) Также известны СИП-панели (структурно-изолированные панели).

СИП-панели — это современный материал, предназначенный в основном для малоэтажного строительства, который отличает высокая механическая прочность и устойчивость к различного рода влияниям внешней среды.

Например, известна конструкция строительной панели "СИПФ", описанная в патенте на полезную модель РФ № 75205, МПК Е04С 2/16, опубл. 27.07.2008, состоящая из ориентированно-стружечной наружной плиты, внутренней плиты и размещенного между плитами теплоизоляционного слоя, отличающаяся тем, что наружная плита имеет на своей внешней поверхности защитно-декоративное покрытие, теплоизоляционный слой выполнен из пенополиуретана, а внутренняя плита выполнена из материала, не требующего подготовительного этапа для выполнения финишной отделки, при этом для обеспечения соединения наружных плит панелей внахлест наружная плита панели на участке ее стыка с наружной плитой соседней панели имеет выборку, ответную выборке соответствующего участка наружной плиты соседней панели.

Однако, СИП-панели не могут самостоятельно использоваться в качестве несущих конструктивных элементов зданий, поскольку они не рассчитаны на большие нагрузки.

3) В CLT панелях обеспечивается достаточная несущая способность и продольная жёсткость конструкций благодаря переклейке используемых в них деревянных элементов (досок, брусков и т.п.).

Например, известна конструкция панели из поперечно – слоистой древесины (CLT), описанная в заявке на изобретение US 2020/0016873 A1, которая сформирована из множества слоев чередующихся перпендикулярно выровненных пиломатериалов, при этом в данной конструкции за счёт выборочного удаления одной или более частей одного или более внутренних слоев, а также одного или более слоев достигается улучшение соотношения жесткости к весу и снижение расхода материала.

Однако CLT панели обладают следующими недостатками:

- CLT панели имеют сравнительно низкую теплоизоляционную характеристику, что обуславливает необходимость закрепления на них дополнительных утепляющих конструктивных элементов, при этом не допускается формирование внутри таких панелей пустот, которые могли бы быть использованы для укладки в них утеплителя;

- В таких панелях также не допускается выполнение каких-либо каналов, предназначенных в частности для обеспечения вентиляции фасада или для прокладки внутри них электрических проводов.

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание деревянной сборно-клеёной стеновой панели, физико-технические характеристики которой позволили бы её использовать в качестве несущей стены здания, обладающей достаточными для его эксплуатации теплоизолирующими и/или шумоизолирующими свойствами и не требующей выполнения дополнительных отделочных работ.

Кроме того, заявляемым изобретением решается проблема расширения арсенала применения деревянных сборно-клеёных стеновых панелей строительного назначения.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения выражается в возможности использования деревянной сборно-клеёной стеновой панели в качестве основного несущего конструкционного элемента здания, полностью соответствующего требуемым эксплуатационным характеристикам, исключая необходимость выполнения отделочных работ и работ по утеплению здания, обустройству внутренней вентиляции стен, а также штробления стен с целью разводки внутри них электрических сетей.

Указанный технический результат достигается за счёт конструкции деревянной сборно-клеёной стеновой панели, которая включает в себя деревянные элементы (например, доски или бруски), переклеенные между собой по пласти, т.е. продольной широкой стороне пиломатериалов, а также любой стороне пиломатериалов квадратного сечения, образующие пространственную многослойную решётку, при этом стеновая панель содержит несущие слои, внутри которых размещены деревянные элементы, жёстко соединённые друг с другом, формирующие несущий каркас стеновой панели и промежуточные слои, внутри которых также размещены деревянные элементы (например, балки), которые создают дополнительные пояса жёсткости и необходимый объём стеновой панели.

При этом, несущие слои, которые являются внешними слоями стеновой панели (фасадной или интерьерной) выполнены из деревянных элементов, соединённых между собой таким образом, что они образуют сплошную вертикально ориентированную лицевую поверхность стеновой панели, соответствующую требованиям по качеству отделочной поверхности фасада здания или его интерьера.

При этом все слои стеновой панели соединены между собой путём их взаимной переклейки под прессом.

Кроме того, в пустотах, имеющихся во внутренних слоях стеновой панели (как в несущих, так и в промежуточных), между деревянными элементами размещены элементы наполнения, такие, как например, листы теплоизоляционного или шумоизоляционного материала.

На внутренних поверхностях внешних несущих слоёв выполнены проточки, которые после сборки стеновой панели образуют каналы, предназначенные для вентиляции элементов наполнения, либо для размещения в них электропроводки.

Дополнительно по плоскостям слоёв стеновой панели, обращённых друг к другу, также могут быть выполнены фаски, которые образуют карманы – клееловушки, предназначенные для размещения в них излишков клея, выдавливаемого во время её прессования.

Общее количество слоев многослойной конструкции может составлять от 3 до 9.

Деревянные элементы, используемые в каждом несущем слое стеновой панели, могут быть соединены друг с другом при помощи металлического крепежа, при помощи клея, при помощи соединения типа «шип-паз» или любым другим известным способом, обеспечивающим необходимую жёсткость и надёжность этого соединения.

Поскольку заявляемая конструкция деревянной сборно-клеёной стеновой панели предназначена для самостоятельного использования в качестве несущей конструкции здания, то с целью такого применения заранее рассчитывают её конструкционную прочность с учётом общей площади всех переклееных между собой деревянных элементов конструкции, адгезивных свойств клеевой системы, а также с учётом внешних нагрузок, воздействующих на здание в зависимости от региона и условий его эксплуатации.

Деревянные элементы перед их склейкой послойно размещают по всему объёму стеновой панели таким образом, что после их склеивания получают стеновую панель, воспринимающую как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, в полном соответствии с требованиями по прочности конструкции здания. При этом, вертикально ориентированные деревянные элементы конструкции обеспечивают восприятие нагрузок в вертикальном направлении от межэтажных перекрытий и от крыши здания, а горизонтально ориентированные деревянные элементы конструкции обеспечивают продольную жесткость конструкции и обеспечивают восприятие ветровых и прочих внешних нагрузок на здание.

Деревянная сборно-клеёная стеновая панель также может выполнять функцию теплоизоляционной плиты или функцию шумоизоляционной плиты. Для этого при изготовлении стеновых панелей применяют соответствующие элементы наполнения. Так, например, внутри стеновых панелей, используемых для строительства наружных стен, размещают листы теплоизолирующего материала, а внутри стеновых панелей, используемых для строительства внутренних стен и перегородок, соответственно листы шумоизоляционного материала.

Используемые в конструкции стеновой панели элементы наполнения могут быть изготовлены из материалов, которые также имеют высокую адгезию к клеевой системе, используемой при переклейки деревянных элементов конструкции, благодаря чему они также могут участвовать в формировании дополнительной жёсткости стеновой панели. Такими свойствами, например, обладают листы, изготовленные из древесных волокон или пенополиизоцианурата.

При размещении листов теплоизоляционного или шумоизоляционного материала внутри стеновой панели необходимо также решить задачу их вентиляции, так как паропроницаемость элементов наполнения может быть выше, чем у древесины, то влага, проникающая изнутри здания может скапливаться внутри стеновой панели. Для обеспечения вентиляции листов теплоизоляционного или шумоизоляционного материала на внутренней поверхности внешних несущих слоёв заранее могут быть выполнены проточки, которые, после сборки панели, формируют каналы, контактирующие с листами элементов наполнения, при этом отверстия этих каналов оставляют открытыми в одном или в нескольких местах стеновой панели.

Для организации электрической разводки внутри панели на внутренней поверхности несущих слоёв также выполняют сквозные проточки, формирующие каналы, предназначенные для размещения в них электрических проводов, что исключает необходимость штробления стен после строительства здания. Кроме того, поскольку формирование каналов, предназначенных для размещения проводов внутри стеновой панели осуществляют с заранее заданным шагом, и как правило, по всей её плоскости, то это значительно снижает стоимость и увеличивает скорость выполнения электромонтажных работ.

Размеры каналов и их количество определяют расчётным путём исходя из технических характеристик применяемых элементов наполнения, а также климатических условий эксплуатации здания.

Наружные поверхности стеновой панели могут быть выполнены в получистовом или чистовом исполнении, при этом соединение готовых стеновых панелей друг с другом осуществляют с помощью клея, а также путём соединения типа «шип-паз», что позволяет нивелировать воздействие тепловых и атмосферных воздействий на поверхность стеновой панели, приводящих к появлению видимой деформации древесины.

Поскольку крепление видимых несущих слоёв панели к внутренним слоям осуществляется только с помощью клея, а соединение панелей друг с другом осуществляется либо при помощи клея, либо при помощи скрытого соединения типа «шип-паз», то это исключает вероятность механических повреждения лицевых поверхностей стеновой панели, как это иногда происходит в случаях применения металлического крепежа в конструкциях аналогов.

Таким образом, заявляемая конструкция деревянной сборно-клеёной стеновой панели обеспечивает одновременное выполнение следующих функций:

1) Она является самостоятельным конструктивным несущим элементом здания;

2) Она обладает необходимыми для эксплуатации конкретного здания теплоизоляционными и шумоизоляционными свойствами;

3) Она обладает встроенной канальной системой, предназначенной для вентиляции, установленного внутри панели элемента наполнения;

4) Она обладает встроенной канальной системой, предназначенной для выполнения разводки электрических сетей;

5) Она может иметь любой внешний вид, соответствующий по качеству готовой отделочной панели, как со стороны фасада, так и изнутри здания.

Заявляемая конструкция деревянной сборно-клеёная стеновой панели включает, по меньшей мере, два внешних несущих слоя и несколько (как правило нечётное количество) внутренних слоёв – как несущих, так и промежуточных.

Для изготовления наружных стен зданий наиболее востребованными являются панели, состоящие из пяти – девяти слоев, а для внутренних стен и перегородок – панели, состоящие из трех – пяти слоев.

Внешние несущие слои стеновой панели, как правило, изготавливают из деревянных элементов – строганных досок или брусков, при этом по их плоскостям, обращённым внутрь стеновой панели могут быть выполнены сквозные проточки, формирующие каналы, предназначенные для вентиляции элементов наполнения, либо для размещения внутри стеновой панели разводки электрических проводов.

Внутренние слои (как несущие, так и промежуточные) также, как правило, изготавливают из строганных досок или брусков.

При этом, используемые во внутренних несущих слоях деревянные элементы жёстко соединены друг с другом при помощи металлического крепежа, а также при помощи клея, либо при помощи соединения типа «шип-паз» или любым другим известным способом, обеспечивающим необходимую жёсткость и надёжность соединения.

Каждый из промежуточных слоёв включает в себя, по меньшей мере, два деревянных элемента, не соединённые друг с другом, но которые тем самым формируют пояса жёсткости, при этом между ними имеются пустоты, предназначенные для размещения в них элементов наполнения.

Перед склейкой внутрь стеновой панели в пустоты закладывают элементы наполнения – листы теплоизоляционного материала, если данная панель является наружной, либо листы шумоизолирующего материала, в случае, если данная панель предназначена для использования в качестве внутренней стены или перегородки.

Затем все слои стеновой панели соединяют между собой с помощью клеевой системы, предназначенной для склейки древесины, после чего собранную стеновую панель сдавливают при помощи пресса по всей её плоскости и выдерживают необходимое время, которое устанавливают исходя из технических условий применения клеевой системы.

Во время сборки здания готовые стеновые панели соединяют между собой, а также прикрепляют к перекрытиям зданий с помощью монтажного конструкционного клея, с помощью соединения типа «шип-паз», либо другим подходящим способом.

Сущность изобретения поясняется изображениями, на которых показаны примеры реализации заявленной конструкции деревянной сборно-клеёной стеновых панелей, состоящих в частности из трёх и пяти слоёв:

Фиг. 1 – Общий вид трёхслойной стеновой панели;

Фиг. 2 – Схема расположения слоёв в трёхслойной стеновой панели;

Фиг. 3 – Конструкция внешнего несущего слоя стеновой панели;

Фиг. 4 – Конструкция промежуточного слоя стеновой панели;

Фиг. 5 – Общий вид пятислойной стеновой панели;

Фиг. 6 – Схема расположения слоёв в пятислойной стеновой панели;

Фиг. 7 – Конструкция внутреннего несущего слоя стеновой панели;

Фиг. 8 – Схема прессования слоёв пятислойной панели.

Аналогичным образом формируется панель, состоящая из семи и девяти слоев.

Любая сборно-клеёная стеновая панель (см. Фиг. 1, 2, 5, 6) обязательно содержит два внешних несущих слоя: первый (1) и второй (2), изготовленные из деревянных элементов, таких как, сухие строганные доски или бруски, соединённые друг с другом таким образом, что они формируют лицевые поверхности стеновой панели (см. Фиг. 3), соответствующие требованиям по качеству фасада здания или его интерьера.

Также, между несущими слоями могут быть размещены промежуточные слои (3) (см. Фиг. 1, 2, 4, 5, 6), которые содержат деревянные элементы, такие как, например, балки (4) (см. Фиг. 4), не соединённые друг с другом, но которые создают дополнительные пояса жёсткости, а также необходимый объём стеновой панели.

Деревянная сборно-клеёная стеновая панель также может включать в себя один или несколько внутренних несущих слоёв (5) (см. Фиг. 5, 6, 7), образованные с помощью деревянных элементов, например, ригелей (6) и стоек (7) (см. Фиг. 7), жёстко соединенных друг с другом, тем самым образующих несущий каркас стеновой панели.

Кроме того, по плоскостям внешних несущих слоёв (1) и (2), обращённым внутрь панели, могут быть выполнены проточки (8) (см. Фиг. 3), формирующие каналы, служащие для вентиляции элементов наполнения, установленных внутри стеновой панели, либо для размещения внутри них скрытой электропроводки.

Также, в пустотах, образованными между деревянными элементами внутренних несущих и промежуточных слоёв, могут быть установлены элементы наполнения (9) (см. Фиг. 4, 7), например, листы теплоизоляционного или шумоизоляционного материала.

Перед склейкой стеновую панель послойно собирают в соответствии с проектом, учитывающим условия эксплуатации здания, в том числе вес конструкции, ветровые и климатические нагрузки. При необходимости, в пустоты внутренних слоёв закладывают листы теплоизолирующего или шумоизолирующего материала, в зависимости от её назначения – для изготовления наружной стены здания или для изготовления внутренних перегородок.

Все слои последовательно укладывают друг на друга на заранее подготовленной ровной горизонтальной поверхности ручным или механическим способом. При этом, во время укладки слои стеновой панели соединяют друг с другом с помощью клеевой системы, предназначенной для склейки древесины, после чего, полностью собранную панель прессуют по плоскостям слоёв, а также по их торцам при помощи пресса или груза. Время прессования определяется техническими условиями используемой клеевой системы.

Практическое применение стеновых панелей заявленной конструкции показало, что наиболее удобным деревянным элементом для их производства являются доски с размерами: 40 х 145 мм и 40 х 195 мм, при этом наиболее востребованными размерами самих стеновых панелей являются панели высотой от 3,0 до 3,5 м и длиной от 6,0 до 12,0 м.

Заявленная конструкция деревянной сборно-клеёной панели может найти применение при строительстве зданий любого назначения.

Также возможно её использование в качестве основного несущего конструкционного элемента здания, при этом в ряде случаев полностью исключается необходимость выполнения дополнительных работ, в том числе, отделки фасада и интерьера, утепления здания, обустройства внутренней вентиляции фасада, дополнительного штробления стен с целью выполнения внутренней разводки электрических сетей.

Деревянную сборно-клеёную стеновую панель также можно производить промышленным способом на деревообрабатывающих предприятиях.

Изобретение относится к области строительства, а именно к деревянным клееным панелям зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении физико-технических характеристик панели. Деревянная сборно-клеёная стеновая панель включает деревянные элементы, переклеенные между собой по пласти с образованием пространственной многослойной полой решётки. В пустотах, образованных в её внутренних слоях, размещены элементы наполнения, переклеенные как между собой, так и с деревянными элементами. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Деревянная сборно-клееная стеновая панель, содержащая видимые несущие деревянные элементы, соединенные между собой по боковым поверхностям, образующие внешние слои стеновой панели, между которыми размещен как минимум один внутренний слой, содержащий разнонаправленные деревянные элементы относительно элементов внешних слоев, переклеенные с последними по пласти и разнесенные друг от друга на дискретные расстояния, образуя прореженные внутренние полости, заполненные наполнителем, отличающаяся тем, что несущие деревянные элементы, которые являются внешними для стеновой панели, изготовлены из деревянных элементов, соединенных между собой таким образом, что они образуют сплошные лицевые поверхности стеновой панели из вертикально ориентированных деревянных элементов, при этом на внутренней поверхности вертикально ориентированных деревянных элементов выполнены проточки, которые после сборки и прессования стеновой панели образуют каналы, предназначенные для вентиляции элементов наполнения или же для размещения в них электропроводки, а элементы наполнения, размещенные в полостях, образованных, как минимум, в одном внутреннем слое, представляют собой листы теплоизоляционного или шумоизоляционного материала, переклеенные как между собой, так и со всеми соприкасающимися деревянными элементами, при этом по плоскостям слоев стеновой панели, обращенных друг к другу, выполнены фаски, которые образуют карманы - клееловушки, предназначенные для размещения в них излишков клея, выдавливаемого во время ее прессования.

2. Деревянная сборно-клееная стеновая панель по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит, как минимум, один внутренний слой с горизонтально ориентированными деревянными элементами, образующими пояса продольной жесткости, переклеенные с деревянными элементами смежных слоев и с листами теплоизоляционного или шумоизоляционного материала.

3. Деревянная сборно-клееная стеновая панель по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит внутренние слои, содержащие вертикально ориентированные несущие деревянные элементы и горизонтально ориентированные деревянные элементы в пределах одного слоя, переклеенные со смежными слоями деревянных элементов и с листами теплоизоляционного или шумоизоляционного материала.

4. Деревянная сборно-клееная стеновая панель по пп. 1-3, отличающаяся тем, что видимые несущие деревянные элементы, соединены между собой по боковым поверхностям кромкам в шип-паз.

5. Деревянная сборно-клееная стеновая панель, по пп. 1-3, отличающаяся тем, что листы теплоизоляционного или шумоизоляционного материала выполнены из древесных волокон или гипсопанелей или пенополиизоцианурата.

6. Деревянная сборно-клееная стеновая панель по пп. 1-3, отличающаяся тем, что видимые несущие вертикально ориентированные деревянные элементы образуют наружную - фасадную и внутреннюю - интерьерную поверхности, соответствующие требованиям по качеству отделочной поверхности фасада здания или его интерьера.