Perspectivity of using structural insulated 3D panels in the construction on energy efficient buildings and structures

Abstract

Проблема енергозалежності є гострою для всіх секторів національної економіки від початку незалежності України. Водночас особливу увагу приділено питанням енергозбереження в будівництві та міському господарстві, адже міста споживають понад 85 % енергоресурсів. Нинішня ситуація є наслідком деформованої структури енергоспоживання, використання застарілих технологій у комунальному господарстві, повільного впровадження енергозберігальних заходів і технологій, відсутності належної модернізації будівель і споруд. Тому нині актуальним є питання дослідження будівельних матеріалів, які були б енергозберігальними, насамперед завдяки герметизації та теплоізоляції. Одним із таких будівельних виробів є композиційний будівельний матеріал — 3D структурна ізоляційна панель (SIP). У статті обґрунтовано можливість використання сучасних структурних ізоляційних панелей у будівництві. Висвітлено основні технічні характеристики та особливості будови 3D-панелей, наведено показники, що підтверджують актуальність використання цієї технології у поєднанні з використанням рекуператорів у будівництві. Детально описано основну структуру SIP-панелей. Показано переваги та недоліки наявних структурних ізоляційних панелей як з погляду енергозбереження, так і з погляду особливостей їх використання загалом. Розраховано, що використання SIP дає змогу зменшити вартість будівництва у 2 рази. Наприклад, вартість 1 м² загальної площі будинку становить близько 80 дол., а за повного оздоблення може становити 300 дол. за м². Водночас завдяки високим технічним характеристикам утеплення енергоспоживання на опалення значно зменшується. У результаті дослідження доведено, що використання технології SIP є вигідним рішенням, оскільки вона позитивно впливає на енергоефективність будівлі завдяки притаманним їй конструктивним особливостям. Актуальність встановлення цих панелей підтверджується тим, що будівлі, незалежно від їх призначення, мають економію витрат на енергію в розмірі 65–70 %.The problem of energy dependence has been acute for all sectors of the national economy since the beginning of Ukraine`s independence. At the same time, special attention is paid to the issues of energy saving in construction and urban economy, as cities use more than 85% of energy resources. The current situation is a consequence of the deformed structure of energy consumption, the use of outdated technologies in utilities, the slow implementation of energysaving measures and technologies, and the lack of proper modernization of buildings and structures. Therefore, today the issue of researching building materials that would be energy-saving, primarily due to sealing and thermal insulation, is relevant. One of these building products is a composite building material ‒ 3D structural insulating panel (SIP). The article substantiates the possibility to using modern structural insulated panels in building. The main technical characteristics and features of the device of 3D panels are highlighted, indicators are given that confirm the relevance of this technology use in combination with the use of recuperators in construction. The basic structure of SIP panels is described in detail. The advantages and disadvantages of existing structural insulated panels are shown, both the point of view of energy saving and the point of view of the peculiarities of their use in general. It is calculated that the use of a SIP makes it possible to reduce the cost of construction in 2 times. For example, the cost of 1 m2 of the total area of the house is $80, and when fully finished, it can be $300 per m2 . At the same time, due to the high technical characteristics of the insulation, energy consumption for heating is significantly reduced. As a result of the study, it was proved that the use of SIP technology is a profitable solution, as it has a positive effect on the energy efficiency of a building due to its inherent design features. The relevance of the installation of these panels is confirmed by the fact that buildings, regardless of their purpose, have savings in energy costs in the amount of 65 ‒ 70%.