Техніко-економічне обґрунтування застосування полікарбонатних листів

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛІКАРБОНАТНИХ ЛИСТІВ

 

Що краще – полікарбонат чи скло? Порівняльний аналіз

 

Характеристики обох матеріалів наведено у таблицях глави «Властивості, види та застосування полікабонату». Тут наведемо основні переваги та недоліки полікарбонату по відношенню до силікатного скла та деяких інших матеріалів.

Переваги полікарбонату

1) Основними перевагами полікарбонатних матеріалів, особливо багатошарових панелей, порівняно зі склом є їх малі тепло-, звукопроникність та питома вага, підвищені ударостійкість, гнучкість та травмобезпечність.

Застосування полікарбонатних матеріалів замість силікатного скла дозволяє створювати значно легші, а значить дешеві силові каркаси, оскільки вага листів полікарбонату, залежно від їх типу, в десять і більше разів менша за вагу скла порівняної товщини.

2) З полікарбонату легко робити криволінійні конструкції, не вдаючись до спеціальних технологій, його також легко різати та формувати. У разі застосування скла робота зі створення вигнутої конструкції вийде набагато дорожче. Оскільки кожне гнуте силікатне, загартоване або триплексне скло виконується за спеціальним замовленням, причому у вартість замовлення входить виготовлення технологічного оснащення, яке може становити до 30% замовлення (залежно від складності конструкції та конфігурації, а також асортименту гнутих виробів).

3) При виготовленні полікарбонатних конструкцій абсолютно необов'язково витримувати жорсткі допуски на геометрію несучої конструкції, особливо в конструкціях складної форми, тому що кожен елемент, що вигинається, можна підганяти буквально «за місцем» через легку оброблюваність матеріалу.

Недоліки полікарбонату

1) Вартість квадратного метра монолітного полікарбонату значно вища порівняно з звичайним силікатним склом аналогічної товщини. Вартість панелей (як монолітних, так і стільникових) з полікарбонату визначається переважно вартістю сировини: станом на 2023 рік приблизно 250-300 грн/кг.
  Монолітний полікарбонатний лист 4мм має вагу  ̴ 4,8 кг/м² і коштує 1100 ÷ 1350 грн/м².
  Сотовий полікарбонатний лист 4мм коштує 130 ÷ 250 грн/м² (від Економ 0,5 кг/м² до Преміум 0,8 кг/м²).
  Силікатне скло листове 4мм М1 розмір 2250*1605мм – 300 грн/м² (від 1 ящика) або 400 ÷ 450 грн/м² вроздріб (за рахунок здорожчання сировини та виробництва після 2022р).
  Загартоване скло 1100-1600 грн/м2 і вище. Питома вага  ̴ 2,6 ÷ 3,0 кг/м² на кожний мм товщини.
Питома вага звичайного силікатного скла складає 2,5 кг/м² на кожний мм товщини – тобто 4 мм скло важить 10 кг/м².
*Слід зазначити що монолітний полікарбонатний лист при рівній товщині буде в рази міцнішим і безпечнішим за загартоване скло і в 250 разів міцнішим за звичайне (сотовий у 200 разів).

2) Дещо менша поверхнева твердість.

3) Втрата механічних та естетичних властивостей під дією ультрафіолетового випромінювання. Щоб захистити полікарбонат від сонячної радіації, на нього наносять спеціальний УФ-шар. Продукція  Rodeca захищена таким шаром, термін експлуатації не менше 20 років.

Приклади заміни скла на полікарбонат

1. Теплиці (парники, огородження присадибних басейнів)
У західних країнах та в Ізраїлі полікарбонат давно вже став популярним матеріалом для будівництва теплиць та подібних до них споруд, основне завдання яких – утримати тепло всередині приміщення та створити парниковий ефект. Для України ж цей матеріал у такій якості поки що на етапі освоєння ринку, тому ми провели докладний аналіз переваг, які дає заміна теплиць, що опалюються, невеликих дачних парників, присадибних басейнів.
В даний час при склінні теплиць широко застосовується силікатне скло завтовшки 4 мм, рідше – 6 мм. Оскільки стільниковий полікарбонат товщиною 4 мм під навантаженням має значні прогини, для несучих поверхонь (наприклад, дахів теплиць) рекомендується застосовувати стільникові панелі товщиною від 6 мм і більше.

Таблиця. Порівняння основних характеристик скляної та полікарбонатної теплиць

Розрахунок середньорічних витрат на опалення теплиці зі скла та полікарбонату.

Вихідні дані:
1. середньорічний тариф з опалення для житлових приміщень, приведений на 1 м² площі – 4,51 грн.
2. Вартість 1 м2 скла товщиною 4 мм – 350 ÷ 450 грн/м².
3. Ціна 1 м2 стільникового полікарбонату товщиною 6 мм 248 ÷ 330 грн/м². залежно від класу (питомої ваги). Для розрахунку взято – 277 грн./м².
4. Коефіцієнт теплопровідності скла – 0,17
5. Коефіцієнт теплопровідності монолітного полікарбонату – 0,21
6. Коефіцієнт теплопровідності стільникового полікарбонату товщиною 6 мм – 0,3
Формула розрахунку:
С = с1 * до * 12 * S - ціна опалення теплиці при склінні силікатним склом;
С = с1 * до * 12 * S * 0,161 / 0,8 - ціна опалення теплиці при склінні стільниковим полікарбонатом;
С - ціна опалення за 1 годину;
с – вартість опалення 1 м2 площі житлового приміщення за 1 місяць (середньорічний тариф);
к – коефіцієнт, що враховує різницю втрат тепла житлового приміщення та теплиці;
12 – кількість місяців на рік;
S – площа теплиці, що вкривається.
Розрахунок проводиться для умовної теплиці площею 100 м² висотою 2,5 м з одинарним склінням. Площа скління стін та даху становитиме приблизно 200 м² залежно від конфігурації та конструкції споруди.
При розрахунку враховувалося, що площа вікон житлових приміщень становить близько 30% від площі стін та близько 12% від площі всіх поверхонь приміщення, що огороджуються. Через стінки питомі теплові втрати приблизно в 3 рази менші, ніж через вікна. Таким чином, втрати тепла через вікна становитимуть близько 55–60% від загальних втрат тепла. Площа скління парника приблизно в 16 разів більша за площу скління однакового за площею житлового приміщення.
Таким чином, у теплиці теплові втрати, віднесені до 1 м² площі, що вкривається, будуть приблизно в 9 разів більше, ніж у житлового приміщення.
Після підстановки значень тарифу та коефіцієнта «к» вихідна формула набуде наступного вигляду: С=4,51*9*12*S (руб./год). Отже, середньорічні витрати на опалення теплиці при склінні звичайним склом становитимуть 4,51*9*12*100=48708 грн.;
При розрахунку середньорічних витрат на опалення теплиці, перекритої стільниковим полікарбонатом товщиною 6 мм, необхідно запровадити поправний коефіцієнт, що враховує відмінність коефіцієнтів теплопровідності.
R = 0,17: 0,3 = 0,57, де 0,17 - коефіцієнт теплопровідності силікатного скла 4 мм, а 0,3 - коефіцієнт теплопровідності стільникового полікарбонату товщиною 6 мм.
Таким чином, середньорічні витрати на опалення теплиці з покриттям із стільникового полікарбонату товщиною 6 мм становитимуть 4,51*9*12*100*0,57=27763,56 грн.
Економія в опаленні становитиме 48708 – 27763,56 = 20944,44 грн.

Витрати на скління становитимуть:

по силікатному склу 4 мм – 350 х 200 м² = 70 000 грн.
за стільниковим полікарбонатом 6 мм – 250 х 200 м² = 50000 грн.

Установка стільникового полікарбонату дорожча на 11 600 грн.
Віднімаючи з економії на опалення перевищення вартості установки полікарбонату замість скла, видно, що установка полікарбонатного скління окупається навіть з прибутком протягом усього одного року, а при якісному проектуванні та виборі постачальника – спочатку дешевше.
Прибуток за перший рік становитиме: 20944,44 грн. - 11600 грн. = 9344,44 грн., кожний наступний рік прибуток становитиме 20944,44 грн.
Крім цього, ударна енергоємність стільникового полікарбонату товщиною 6 мм приблизно в 13 разів вище, ніж у силікатного скла товщиною 4 мм, а такий показник міцності полікарбонату забезпечує практично повний захист від граду. Такий захист виключає витрати на відновлення скління та посадок після випадання граду.
На території України, в зонах розвиненого землеробства, залежно від регіону, градобою відбувається до 3-8 разів на сезон або 1 раз на 3 ÷ 5 років.

Переваги полікарбонату при влаштуванні парників (неопалюваних теплиць)

Кращі, ніж у скла, теплозахисні властивості полікарбонату дозволять збільшити сільськогосподарський сезон приблизно на 30 ÷ 120 днів. Це відбувається за рахунок істотно більшої акумуляції тепла в денний час і за рахунок значно меншої (приблизно в 5 разів) втрати тепла в нічний час порівняно з аналогічними спорудами з перекриттями з поліетиленової плівки та силікатного скла. Акумуляція тепла в парнику відбувається за рахунок нагрівання поверхні землі інфрачервоною складовою сонячного світла, яка навіть у похмурий день проникає крізь хмарний покрив і досягає поверхні землі. У теплиці, що має перекриття з полікарбонатних матеріалів що пропускають значну частину цього випромінювання, відбувається нагрівання ґрунту, а потім повітря всередині парника. Основні втрати тепла в теплицях відбуваються за рахунок теплопередачі через стіни та дах, тобто через скління, та за рахунок вентиляції через щілини у стінах та даху теплиці. При акуратному виготовленні та складанні теплиці вентиляційні втрати будуть незначними. Таким чином, основним джерелом втрат тепла буде теплопередача через скління. Але так як питомий коефіцієнт теплопередачі стільникових панелей полікарбонатних приблизно в 1,6 ÷ 3 рази менше, ніж у силікатного скла тієї ж товщини, то загальні втрати тепла у полікарбонатної теплиці будуть приблизно на 64 ÷ 80 % менше, ніж у теплиці зі склінням із силікатного скла.
Таке зниження втрат тепла дозволяє розпочати сільгосп роботи раніше на 15 ÷ 30 днів та закінчити їх пізніше також на 15 ÷ 30 днів. Таким чином, у теплицях із полікарбонатним склінням сільськогосподарський сезон може бути збільшений на 30 ÷ 60 днів порівняно з теплицями із склінням із силікатного скла, а тим більше із поліетиленової плівки.