Утепленная монолитная фундаментная плита | TULLA: финские дома, дома из клееного бруса, финские деревянные дома, сухой брус
Фундамент является основой будущего дома и потому следует уделять особое внимание его устройству. Наиболее современным, надежным и быстрым является устройство монолитной фундаментной плиты. Отличием фундаментной плиты является жесткое пространственное армирование по всей нулевой поверхности, позволяющее без внутренних деформаций воспринимать нагрузки, возникающие при сезонных неравномерных перемещениях грунта.
Монолитная армированная плита является одним из самых надежных фундаментов. На подвижных (пучинистых) грунтах такие фундаменты, в отличие от обычных стационарных, покоящихся на неподвижном основании, имеют вместе с грунтом сезонные вертикальные перемещения и называются «плавающими». Их конструкция представляет собой сплошную железобетонную плиту. Благодаря огромной несущей способности фундаментной плиты, ее можно применять на слабых, насыпных и пучинистых грунтах, в холодных регионах с сезонным промерзанием грунта и потенциальными возможностями морозного пучения, с любыми показателями химической агрессивности почвы, так как фундаментная плита защищена со всех сторон инертным к химическим воздействиям материалом — экструдированным пенополистиролом.
Одним из самых распространенных видов фундаментных плит в Европе является «шведская плита». По данной технологии в Европе построено более миллиона домов. Его надежность подтверждена многими годами эксплуатации в таких «зимних» странах, как Швеция, Финляндия, где погодные условия очень схожи с российскими.
Шведская плита — это утепленный монолитный фундамент низкого заглубления. Главная особенность этой технологии в том, что всё основание дома заключено в толстый слой утеплителя для фундамента, в том числе и снизу. Таким образом, исключается промерзание грунта под домом и всякое его движение. Под теплым домом грунт не промерзает и не пучинится. Такой фундамент пригоден для любых грунтов при любой глубине залегания грунтовых вод.
Преимущества:
• Является универсальным фундаментом для всех видов грунтов.
• Не позволяет промерзать грунтам под основанием дома.
• Позволяет устанавливать в доме такие тяжелые устройства и конструкции как бойлер или камин.
Технология монтажа
После снятия поверхностного грунтового слоя производится засыпка подушки основания плиты карьерным песком. Производится трамбовка песчаной подушки. Далее осуществляется закладка труб инженерных коммуникаций. Затем следует нивелирование и укладка бортовых элементов, а далее послойно укладывается 2 слоя плит экструдированного пенополистирола.
Далее монтируется арматурный каркас из стальной арматуры диаметром 12 мм в два слоя с ячейкой 200 мм. Производится заливка бетоном марки М300 (класс B 22,5), толщина плиты 250 мм.
Технологическая комплектация фундамента:
• Укладка геотекстиля.
• Устройство песчаной подушки с уплотнением виброплитой толщиной 300 мм.
• Устройство несъемной опалубки из фибролитовых плит Green Board марки GB-600.
• Укладка гидроизоляции.
• Укладка утеплителя — экструдированного пенополистирола URSA или ПЕНОПЛЕКС под фундаментной плитой толщиной 100 мм, по бокам фундамента — толщиной 50 мм.
• Монтаж арматурного каркаса в два слоя с ячейкой 200*200 мм из стальной рифленой арматуры (А3) диаметром 12 мм.
• Заливка монолитной плиты толщиной 250 мм сертифицированным бетоном марки М300 (класс B 22,5) с выравниванием и уплотнением раствора.
Нормативная база: Нормативная база на данный тип фундамента установлена в СниП 3.03.01-87 и ВСН 29-85, для Московской области в ТСН МФ-97 МО.
Монолитная фундаментная плита при строительстве дома
При выборе фундамента загородного дома одним из возможных вариантов является плитный вариант, или, как его часто называют, утепленная шведская плита (УШП). Шведской она называется потому, что основание такого типа популярно в скандинавских странах, где земля промерзает достаточно глубоко, а большинство зданий собирается из легких материалов.
Чаще всего монолитный фундамент используется на слабых и насыпных основаниях, а также при сложной внутренней планировке помещений. Его не следует считать универсальным. Как и у любого другого варианта, здесь есть свои плюсы и минусы.
Преимущества фундаментной плиты
Большой по площади и пространственно армированный плитный фундамент позволяет существенно снизить давление всей конструкции на грунт. Он находится под всей площадью здания, поэтому используется обычно для возведения зданий небольшого размера.
Изготавливается монолитная плита относительно просто и недорого. Бетон выгружается на подготовленное основание непосредственно из автобетоносмесителя. Использовать дорогостоящий бетононасос в данном случае не потребуется.
Несущая способность у УШП высока из-за ее большой площади. Из-за цельности конструкции фундамент не подвергается локальным деформациям, поэтому стенам дома гарантируется сохранение целостности. При замерзании грунта основание не будет проваливаться или выгибаться. Любые подвижки в данном случае происходят равномерно, так как плита обладает жесткостью и не гнется.
Если в доме предполагается обустройство цокольного этажа, то монолитный фундамент может использоваться в качестве чернового пола для него. В результате вы сэкономите средства на строительство, потому что на этом уровне не потребуются дополнительные плиты перекрытия.
Утепленная шведская плита подходит для разных типов сложных грунтов. При ее обустройстве объем земляных работ будет минимальным, что является существенным плюсом в условиях мерзлого грунта или высокого уровня грунтовых вод.
Плитный фундамент можно обустраивать выше глубины промерзания грунта. Отсутствие необходимости закладывать его слишком глубоко объясняется тем, что под основанием располагается серьезная песчано-гравийная подушка. Она предотвратит прямое воздействие на фундамент вспучивающегося при замерзании грунта.
Недостатки фундаментной плиты
Утепленная шведская плита подходит только для тех проектов, которые не предусматривают наличия подвала или высокого цокольного этажа. Если вы хотите получить в свое распоряжение помещения ниже нулевой отметки, то придется подбирать другой вариант фундамента. Конечно, можно выкопать глубокий котлован и под монолитную плиту, если стоит задача получить полноценный цокольный этаж. Однако в таком случае значительная часть преимуществ фундамента теряется, и в то же время существенно возрастают расходы.
Подготовительные работы к заливке плиты достаточно трудоемки и требуют соблюдения технологии. Под плитой помимо песчаной или щебневой подушки обустраивается тепло- и гидроизоляция. Заливка УШП требует идеальной ровности основания. Конфигурация ее должна стремиться к квадрату. Чем дальше она уходит от этой фигуры, тем выше риск появления трещин из-за неравномерной нагрузки. В сложных случаях для плиты предусматриваются дополнительные ребра жесткости.
Самым экономичным вариантом монолитный фундамент назвать нельзя из-за существенных расходов на приобретение бетонной смеси и арматуры.
По теме: инструмент для строительства фундамента
Получайте новые статьи на почту каждый день!
Мой мир
Вконтакте
Одноклассники
Утепленная шведская плита, фундамент по технологии УШП: плюсы и минусы
Фундамент по типу «Утепленная шведская плита» или УШП — это фундамент мелкого заложения, который представляет собой монолитную железобетонную плиту со встроенными коммуникациями и системой обогрева «теплый пол».
Первые такие фундаменты начали возводить американцы в начале ХХ века. Позже технологию переняли немцы и только после европейского опыта утепленной плитой заинтересовались скандинавы. Шведские инженеры доработали технологию и взялись за возведение ресурсосберегающих домов по всей территории страны. Понятие «шведская» плита прочно вошло в обиход благодаря тому, что в шведском королевстве началась активная разработка и выпуск термоизоляционных материалов для бетонных оснований по типу УШП.
Преимущества «Утепленной шведской плиты»
Строительство дома всегда ассоциируется с надежностью и долговечностью. Утепленный по такой технологии фундамент не только обеспечит зданию продолжительную эксплуатацию, но и со временем окупит затраты за счет экономии на содержании на возведение
Основные преимущества фундамента по типу «Утепленной шведской плиты»:
- значительно снижаются расходы на строительство благодаря тому, что не нужно обустраивать цокольный этаж или подвальное помещение и выполнять работы по защите трубопровода и кабеля – все сети прокладываются в теле плиты;
- работы по прокладке инженерных сетей и обустройству основания проводятся параллельно, что сокращает время строительства;
- теплоизолированный фундамент защищен от цикла замораживания-оттаивания и это продлевает его эксплуатационный срок. Также защищены от промерзания инженерные сети;
- утепление фундамента позволяет снизить затраты на отопление дома в осенне-зимний период;
- ровное бетонное основание может служить черновым полом. Возможность укладки напольного покрытия непосредственно на фундаментную плиту снижает время и стоимость работ по обустройству чистового пола;
- не требуется привлечение специальной строительной техники: кранов и большегрузных машин за исключением бетононасоса, и миксера с бетоном.
Если говорить об особенностях УШП, то можно назвать необходимость точных расчетов и высокую квалификацию мастеров – сделать такой фундамент самостоятельно, значит подвергнуть риску весь проект. «Утепленная шведская плита» требует строгого соответствия всем требованиям и нормам технологии.
Материалы, область применения и этапы работ.
В качестве утеплителя применяется экструдированный пенополистирол. Этот материал выбран не случайно: он обладает практически нулевым водопоглощением, хорошо сохраняет тепло внутри дома, имеет малый вес и достаточную прочность для обустройства фундамента.
Пенополистирол ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP разработан специально для технологии утепленная шведская плита и выполняет следующие задачи:
- работает в качестве амортизатора при морозном пучении почвы;
- выполняет роль несъемной опалубки;
- равномерно распределяет нагрузку на грунт;
- отвечает за теплоизоляцию фудаментной плиты.
УШП применяется на слабых грунтах, в районах с суровыми климатическими условиями и в случаях близкого расположения грунтовых вод к поверхности. Подходит для щитового, каркасного, панельного, блочного строительства этажностью не более двух этажей с максимальной высотой не более 15 метров.
Возведение фундамента состоит из 5 этапов:
- Подготовка основания.
- Монтаж коммуникаций.
- Укладка утеплителя.
- Армирование.
- Устройство системы «теплый пол»
- Укладка бетонной смеси.
При подготовке основания производится разметка котлована, его механическая разработка и монтаж закладных под систему водоснабжения. Выполняется устройство дренажной системы. На дно котлована укладывается геотекстиль и насыпается подушка из щебня и песка.
На этапе прокладки коммуникаций монтируются закладные под электричество и прокладывается канализационная система.
Укладывается утеплитель: L- блоки или торцевые плиты XPS с минимальной толщиной 100 мм. Монтируется гидроизоляция и пленка ПВХ. Укладывается второй слой утеплителя.
При выполнении армирования изготавливаются каркасы и монтируются в опалубку.
Этап устройства системы «теплый пол» подразумевает прокладку труб, монтаж коллектора и подключение труб к коллектору. Далее следует опрессовка системы.
Бетонная смесь подается в опалубку, уплотняется глубинными вибраторами, разравнивается и после затвердевания затирается при помощи «вертолета» с использованием строительной смеси.
После выполнения всех работ фундамент накрывают полиэтиленовой пленкой и оставляют на 7 дней. Это делается для беспрепятственного набора прочности и защиты бетона от преждевременного высыхания. После набора прочности бетоном можно переходить к следующим этапам работ.
Фундамент по типу «Утепленная шведская плита» — это выгодное решение: стройка только началась, а у вас уже есть готовый фундамент, добрая половина коммуникаций в т.ч. канализация, отопление, водопровод и основание под укладку ламината или плитки. Остается только возвести стены и крышу.
Монтаж системы занимает всего 2 недели, а это весомая экономия времени по сравнению с традиционными аналогами и результатом. Если говорить о финансовых затратах, то по итогу УШП выходит дешевле, чем строительство дома с подвалом и монтажом всех необходимых коммуникаций по отдельности.
Фундамент монолитная плита: особенности и разновидности
Краткое содержание статьи:
Особенности плитных фундаментов
Для начала определим, на каком типе грунта и для каких сооружений целесообразно использовать плитный фундамент. Иногда его еще называют плавающим, так как под действием сил пучения, основание постройки перемещается (плавает) вместе с замерзающими или оттаивающими грунтовыми массами. Поэтому плавающая плита отлично работает на грунтах склонных к пучению или сильной просадке:
- мелкопесчаных, пылеватых, супесях;
- глинистых, суглинках;
- водонасыщенных;
- насыпных;
- слабо несущих, например торфяниках.
Важно! Не рекомендуется применять плитный фундамент на грунтах с толстым илистым или почвенно-растительный слоем, а также подверженных оползневым явлениям.
В зависимости от степени пучинистости грунта применяются различные типы опорных плит:
- Монолитные железобетонные плиты фундамента рекомендуется обустраивать на грунтах подверженных сильным вертикальным и умеренным горизонтальным передвижениям. Для верхних ребер жесткости допускается использование готовых железобетонных балок жестко скрепленных с основной плитой сварной арматурой и цементным раствором. Вся конструкция должна быть достаточно хорошо армированной, чтобы деформации породы не оказывали отрицательного воздействия на целостность здания.
- На грунтах средней силы пучения допускается устройство как монолитного фундамента, так и сборного с монтажом блоков на раствор.
- Для слабо пучинистых грунтов подойдут монолитные основания, где в качестве наполнителя используется керамзитобетон или бутовый камень. Их рёбра жёсткости могут быть направлены вверх или вниз. В обоих вариантах отсутствует необходимость в специальных креплениях к плите, так как ригеля остаются на месте под воздействием силы тяжести расположенных сверху конструкций.
Плитный фундамент подходит для сооружений с массивными несущими конструкциями из кирпича или бетона. При этом, чем больше вес и пространственная жесткость надземной части здания, тем надёжнее будет её сцепление с фундаментом и меньше горизонтальных деформаций опорного грунта. Наиболее целесообразно использовать такой тип основания в сочетании с утеплением, при условии, что он будет выполнять функцию пола для первого этажа, для возведения жилых сооружений в северных широтах.
Разновидности плитных фундаментов
На данный момент практикуется использование следующих типов плитных фундаментов:
Монолитный плоский – представляет собой монолитную железобетонную плиту одинаковой толщины по всей площади. Наиболее простая конструкция, но, при равных несущих характеристиках по сравнению с фундаментом с ребрами жесткости, на неё затрачивается избыточное количество бетона.
Утепленная шведская плита (УШП) – фундамент, состоящий из нескольких слоев, среди которых железобетонная заливка, экструдированный пенополистирол, песчано-гравийная или щебеночная засыпка. Получила наибольшее распространение в скандинавских странах, Канаде, на Аляске. На данный момент широко внедряется в частном жилищном строительстве в северных регионах России.
С ребрами жесткости:
- Рёбра жесткости направлены вниз – фундамент ЖБ монолитная плита размещается сверху на сплошной ленте (монолитной или сборной), выполняющей функцию элемента жесткости. Заливка выполняется поэтапно или непрерывно. Особое внимание уделяется несъёмной опалубке нижней части, так как на неё оказываться основное давление от всей конструкции.
- Рёбра направлены вверх – монолитная лента, повторяющая контуры несущих стен, располагается сверху на бетонной плите, составляя с ней одно целое. В случае возведения сооружений среднего и небольшого веса допускается использование в качестве ребер жесткости сборных железобетонных конструкций с их обязательным креплением на поверхности основания. Ребра жесткости могут формировать стенки цокольного этажа. Они подлежат обязательному утеплению. В слое теплоизоляции могут прокладываться коммуникации, что дает дополнительное преимущество, ведь для их ремонта не потребуется вскрывать бетонный материал.
Сборные основания – конструкция, независимо от направления рёбер жёсткости, состоит из отдельных железобетонных блоков и плит, скрепленных между собой цементом и закладными металлическими деталями. Имеет ограниченную область использования – подходит только для возведения малоэтажных зданий на пучинистых грунтах средней и слабой подвижности.
Читайте также: Все о фундаментах для дома
Плюсы и минусы фундамента монолитная плита
Преимущества:
- Допускается сооружение строений большого веса на грунтах со слабой несущей способностью.
- Небольшое количество усадочных деформаций минимизирует повреждения конструкционных элементов здания.
- Плитные основания не нуждаются в глубокой закладке. Их строительство ведется с применением всего сегмента соответствующей спецтехники – от средств мелкой механизации, до крупногабаритных машин (экскаваторов, бульдозеров, вибротрамбовок и т.д.). Это существенно ускоряет процесс выполнения работ по сравнению со строительством ленточных фундаментов глубокого заложения.
- Внешняя поверхность монолитной плиты может выполнять функцию пола первого этажа или подвала.
Кроме того, использование плитных основ с ребрами жесткости:
- повышает устойчивость к изгибающим деформациям;
- позволяет равномерно распределить вес от надземной части сооружения;
- благодаря увеличению прочности всей конструкции основания, способствует уменьшению толщины её плоской части.
Недостатки фундаментов плитного типа:
- Большой расход материала.
- Значительные трудозатраты.
- Высокая стоимость конструкции.
- Для их устройства обязательно потребуется строительная техника.
Проектирование плитных оснований
Расчёт монолитной плиты фундамента строится на показателях несущей способности грунта и его водонасыщенности. Для этого на территории строительного участка выполняются геологические изыскания, используются рекомендации строительных нормативов.
Рассчитывается распределенная нагрузка на грунт от веса здания. Она не должна быть больше, чем несущая способность подстилающей породы. Для определения величины удельного давления на грунт необходимо вычислить вес всех материалов, используемых для возведения стен, перекрытий, кровли, а также снеговые, ветровые и полезные нагрузки. Суммировав полученные данных и разделив их на площадь опоры, находим показатель удельного давления. Он не должен превышать рекомендуемых нормативов, приведенных в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» бывший СНиП 2.02.01-83. В противном случае придется рассмотреть возможности:
- расширения площади опоры плиты. Например, её можно вынести во все стороны на 0,5-1 м за площадь пятна проекции постройки;
- замены подстилающей породы на гравийно-щебеночные отсыпки;
- снижения массы здания – уменьшения этажности, отказ от тяжелых стеновых материалов в пользу облегченных;
- изменения плитного основания на соответствующее местным условиям, например, свайное.
Важно! Рекомендуемая толщина монолитной плиты фундамента обычно находится в пределах 15-35 см. Однако точный её подбор, а также прочие расчеты лучше доверить профессионалу, так как любительские ошибки могут привести впоследствии к проседанию и даже разрушению дома.
Технология строительства фундаментной плиты своими руками
Для обустройства утепленного плитного фундамента типа УШП понадобятся следующие материалы:
- Бетон. В зависимости от толщины плиты 0,20-0,25 м3 на 1 м2.
- Гравий, щебень, песок. Для формирования подушки под плиту.
- Геотекстиль и армированная полиэтиленовая пленка (150-200 мкм). Рассчитываются по площади фундамента плюс 25% на перехлёсты.
- Стальная арматура. Если возводится плоский плитный фундамент, то понадобится арматура Ø 10 мм из расчёта 12-15 м на 1м2 фундамента. Если фундамент имеет рёбра жесткости, понадобится дополнительно арматура Ø 12 мм, из расчёта 4-5 м на каждый погонный метр ребра.
- Экструдированный пенопласт (пенополистирол). Около 0,3-0,5 м3 на 1 м2 плиты фундамента.
- Обрезная доска для опалубки.
- Вязальная проволока для вязки арматурного каркаса.
Утепленная фундаментная монолитная плита: технология поэтапного возведения
Подготовительные работы
- Строительная площадка очищается от растений и мусора.
- Выполняется привязка будущего сооружения к плану участка и разметка контура фундамента. Периметр отмечается колышками с натянутыми между ними шнурами.
- Внутри отмеченного периметра выполняется выемка грунта глубиной не более 0,4-0,5м. Рекомендуется использование экскаватора или бульдозера.
- Формируется подушка под основание. Последовательно засыпаются следующие слои:
- песок – слой 15 см, тщательно трамбуется с проливкой водой. Для трамбовки рекомендуется применить виброплиту;
- гравийно-щебеночная смесь – слой 15-20 см, фракция 20-40 мм, выравнивается и слегка укатывается ручным катком;
- между песком и гравием устилают геотекстиль так, чтобы его края выступали за пределы песчаной подушки на 30-40 см. Затем, после засыпки и выравнивания гравия, края полотнищ геотекстиля заворачиваются внутрь.
- В толщине щебеночного слоя прокладываются инженерные коммуникации: водопровод, канализация, электрокабель в защитной гофре. Трубы и гофры выводятся вверх в местах подключения (согласно плану сооружения) на высоту 50-70 см. Они временно закрепляются при помощи хомутов к вбитой в подушку арматуре.
Тепло- и гидроизоляция
- По верху гравийной подушки укладывают гидроизоляцию с перехлестом между полотнами не менее 15 см. Края полотен должны выступать за периметр основание на толщину плиты, плюс 10-15 см запаса. Он нужен, чтобы впоследствии выполнить гидроизоляцию торцов. В качестве гидроизоляционного материала лучше использовать армированный полиэтилен. Места перехлеста герметизируются специальным строительным скотчем. При использовании обычного рубероида места соединения полотен приклеиваются битумом.
- По бокам отсыпки устанавливаются теплоизоляционные материалы. Лучше всего подойдут специальные элементы из экструдированного пенополистирола высокой плотности, имеющие L-образное сечение и предназначенные для формирования несъемной опалубки. Допускается применение фибролитовых плит, но они потребуют дополнительного крепления закладными элементами. Можно установить также плоские листы экструдированного пенополистирола специальных марок, предназначенных для бетонных оснований, типа Пеноборд или Пеноплекс фундамент. С внешней стороны утеплитель укрепляется ограждающей опалубкой из досок (50мм) и упорами из бруса (50х50мм).
- В местах размещения стен укладывается только один слой утеплителя. В два слоя – в местах эксплуатационной нагрузки, где впоследствии будет сформирован пол помещения. Рекомендуемая суммарная толщина теплоизоляции не менее 100 мм. Стыки между плитами второго слоя не должны совпадать со стыками первого. Слои скрепляются между собой либо при помощи специального полиуретанового клея, либо дюбелями бабочками.
- Для проходов коммуникаций в плитах утеплителя проделываются отверстия. Свободные зазоры запениваются.
Читайте также: Гидроизоляция фундамента — обзор современных материалов
Армирование
- Связывается армирующий каркас для ребер жесткости (ригелей). Для продольных элементов используется арматура Ø 12 мм, для поперечных – достаточно Ø 10мм. После изготовления частей армирующего каркаса они устанавливаются на место, где увязываются между собой в единую структуру.
- Производится армирование монолитной плиты фундамента в зонах эксплуатационной нагрузки. Для этого используется арматура Ø 10 мм. Из неё формируется простая плоская сетка с ячейками не более 150х150мм. Если толщина плиты превышает 200-250 мм, то необходимо сформировать пространственный арматурный каркас из двух слоев арматурной сетки. Поперечные крепления выполняются из той же арматуры.
- Армирующие каркасы рёбер жёсткости и сетка плиты укладывается на подпорки высотой до 8 мм. Рекомендуется использование пластиковых фиксаторов заводского изготовления ФС-30.
Элементы отопления
- Если в полном соответствии с технологией обустройства УШП планируется отопление дома системой «теплый пол», то укладываются пластиковые трубы в соответствии с планом расположения помещений. Крепление к арматуре каркаса выполняется пластиковыми хомутами. Если контур теплого пола рассчитан на несколько помещений и труба проходит под каркасом, предназначенным для ростверка, ее защищают, помещая в гильзу. В качестве защитной гильзы используется труба ПНД соответствующего диаметра длиной не менее 50 мм.
- Трубы теплого пола подключаются к коллекторам (распределительным гребенкам), которые временно крепятся к вбитой вертикально арматуре. Трубы заполняются водой, опрессовываются и проверяются на герметичность.
Формовка плиты и уход за ней
- Каркас фундамента подготавливается к заполнению бетоном. Трубы коммуникаций закрываются заглушками, поверхности очищаются от грязи и мусора. Тщательно проверяется целостность опалубки.
- Осуществляется заливка монолитной плиты фундамента бетоном. Раствор распределяется от углов к центру с использованием совковых лопат. Рекомендуется задействовать глубинные (погружные) вибраторы для гарантированного заполнения труднодоступных мест внутреннего пространства опалубки.
- После выхода уровня бетона на планируемую отметку, его поверхность уплотняется и выравнивается виброрейкой. Затем она нивелируется при помощи гладилки и правил.
- Монолит закрывают пленкой, чтобы предотвратить пересыхание.
- Если в период гидратации цемента температура окружающей среды превышает 200С, то поверхность бетона необходимо увлажнять каждые 2-3 часа первые трое суток. При оптимальной температуре – каждые 10-12 часов. Наиболее обильное увлажнение в жаркую засушливую погоду осуществляется на ночь.
- Опалубку рекомендуется снимать после набора прочности фундаментом не менее 80%. Временной интервал этого процесса зависит от среднесуточной температуры и влажности окружающей среды:
- 0°С…-3°С – не менее полутора месяцев;
- +10°С – 3 недели – месяц;
- +20°С – 15-20 дней;
- +30°С – 8-10 дней.
Подводим итоги
Фундамент служит ответственным элементом основы здания, обеспечивающим его долговечность. Сложные плитные конструкции УШП или других типов с ребрами жесткости требует не только тщательного расчёта, но и строгого соблюдения технологии производства.
Утеплённая шведская плита. Новые технологии для российского фундамента
Выбор типа фундамента напрямую зависит от предполагаемой массы будущего здания и от качественных характеристик грунта. Для рыхлого грунта применяется свайный фундамент, для тяжёлых каменных строений – ленточный, а в коттеджном строительстве хорошо себя зарекомендовала монолитная фундаментная плита.
Рассматривая фундамент как основание здания, многие забывают о его теплоизоляционном предназначении. Поэтому не всегда уделяется внимание будущей эксплуатации дома, достижению высокого уровня комфортности и экономичности. А ведь для стран с суровыми погодными условиями, утепление фундамента – это осознанная необходимость. Тепло из здания не должно уходить в грунт, а холод от грунта – попадать в здание. Этим требованиям и удовлетворяет фундамент под названием «Утеплённая шведская плита».
Технологию энергосберегающей монолитной плиты (schwedenplatte) нельзя назвать новой, она с успехом уже десятки лет применяется в Европе для строительства 1-3–этажных зданий. Сама технология зародилась в Швеции, где климатические условия и свойства грунтов один в один напоминают Россию. Немудрено, что в нашей стране, эта технология завоёвывает всё большую популярность, и у неё здесь большое будущее. Строительная компания «Западный Дом» оценив все преимущества «утеплённой шведской плиты», успешно применяет её для строительства коттеджей в Москве, Подмосковье и Санкт-Петербурге.
Познакомьтесь, — «утеплённая шведская плита» (УШП)
Технология «УШП» объединяет одновременную закладку утеплённой монолитной фундаментной плиты, и интеграцию внутрь этой плиты всех коммуникаций, включая систему водяного низкотемпературного подогрева пола. Цельная жёсткая плита занимает всю площадь будущей постройки. Ей не страшны оттаивание, замерзание и движения грунта, поэтому её иногда называют «плавающей». При этом самому зданию не наносится никакого ущерба. При строительстве «УШП» используются современные теплоизоляционные материалы, поэтому стоимость такой конструкции получается относительно высокой, по сравнению с традиционными типами фундаментов. Но смотря, что и с чем сравнивать…
— Фундамент «утеплённая шведская плита» прекрасно подходит для всех типов грунта, а также для слабых, водонасыщенных (болотистых) почв с высоким уровнем грунтовых вод.
— Благодаря своей простоте, процесс закладки «шведской плиты» производится очень быстро (несколько недель).
— Не требуется сложного оборудования и тяжёлого физического труда.
— «Шведская плита» одновременно является фундаментом, перекрытием и полом первого этажа, а также местом, где проложены инженерные коммуникации.
— Нет дополнительных расходов, т.к. в стоимость уже включено всё, в том числе трубы, коммуникации и т.д.
— После заливки и затвердения плиты, получается ровный, красивый и тёплый пол, готовый для укладки паркета, линолеума, плитки или ламината (если не будет ростверка).
— В таком доме всегда будет тепло и сухо, грунт под домом не промёрзнет, а экономия на отоплении будет весьма ощутимой. Коэффициент теплопроводности «шведской плиты» равен 0,17-0,1. Она получается в 2-3 раза теплее обычных монолитных фундаментных плит.
Последовательность укладки «шведской плиты»:
1. В том месте, где планируется строительство коттеджа, нет необходимости под фундамент рыть котлован, просто снимается верхний слой грунта, на площади чуть большей, чем будущая фундаментная плита. На дно укладывается полотно геотекстиля.
2. Засыпается и утрамбовывается песчаная подушка (толщина слоя песка 20 см.).
3. По периметру прокладываются трубы дренажной системы, одновременно вместе с ними прокладываются трубы инженерных коммуникаций.
4. Засыпается, выравнивается и утрамбовывается слой гравия (толщина слоя 20 см.).
5. Для обеспечения лучшей теплоизоляции фундамента, по всей площади (или только по периметру) будущего коттеджа укладывается опалубка из экструдированного пенополистирола (ЭППС). Это – современный теплоизоляционный материал, который абсолютно не подвержен воздействию влаги и почвенных примесей.
6. Для гидроизоляции используется специальная плёнка (ПВХ), а утеплитель ЭППС укладывается в один слой (общая толщина теплоизоляционного слоя 50 мм.).
7. На специальные подставки монтируется арматура диаметром 12 мм.
8. Укладываются трубы системы обогрева полов, при условии отсутствия ростверка.
( вставка рисунка № 4 )
9. Заливается и выравнивается бетонная плита (толщина 10 см.). После затвердевания плита тщательно шлифуется.
Как видно, процесс создания «утеплённой шведской плиты» сам по себе несложный, но каждый этап требует тщательной проработки всех деталей. Особенно точно нужно рассчитать систему «тёплого пола», а также расположение труб водопровода и канализации до миллиметров, чтобы потом не пришлось «подгонять» сантехническое оборудование. Также жёсткие требования предъявляются к комплектации и качеству материалов.
Вопросы на «засыпку»
Как и всё новое, «утеплённая шведская плита» породила массу вопросов у приверженцев проверенных способов закладки фундаментов. Если классическая монолитная фундаментная плита имеет толщину 20-30 см., то десятисантиметровая плита УШП вызывает определённые сомнения в своей надёжности и прочности. И только точные расчёты проектировщиков, с учётом характера грунта и нагрузок на плиту, могут положительно повлиять на применение данной технологии в каждом конкретном случае. Но в любом случае, пока фундамент УШП используется только для строительства домов и коттеджей не больше чем в 2 этажа, с использованием лёгких стеновых материалов, таких как дерево, клееный брус, газобетон, каркасные конструкции и т.д.
Сомнениям подвергается также долговечность и прочность утеплителя ЭППС, который должен работать в сложных условиях под нагрузкой. Но за рубежом скандинавские фундаменты служат уже не одно десятилетие и нареканий по этому поводу не наблюдалось.
Кроме этого, хозяева коттеджа сами должны решить для себя такие спорные моменты как:
- Прокладывать или нет водопроводные и канализационные трубы под фундаментом с точки зрения их ремонтопригодности?
- Целесообразно ли заказывать технологию УШП, если коттедж предназначен для сезонного проживания? Или если участок негазифицирован?
- Насколько комфортно будет жить в доме с таким низким фундаментом, если высота снежного покрова в России зимой может достигать немалых размеров?
В условиях климатической зоны России и применения различных материалов стен, можно использовать сочетание УШМ и классической монолитной фундаментной плиты. Строительная компания «Западный Дом» предлагаем пирог фундамента гибридный: песчаная подушка 400 мм, подбетонная подготовка 100 мм, гидроизоляция 2 слоя, ЭППС 50 мм (по всей площади), фундаментная плита 250-350 мм, ростверк высотой 500 мм. Внутрь образовавшийся чаши (плита с ростверком), после завершения строительства коробки дома, засыпаем песок или керамзит, поверх выполняется армированная стяжка 70-100 мм. Перед заливкой стяжки можно выполнить укладку водяного теплого пола, который будет служить отоплением первого этажа коттеджа.
Решать, конечно, Вам. Но если Вы решили начать строительство современного дома, то начните с тёплого и современного фундамента. А если вы доверите это дело нашей компании, подав заявку на строительство, то наши специалисты смогут не только правильно рассчитать расположение коммуникаций в монолитной плите, но и произвести расчёт стоимости всех работ, оптимально сочетая цену и качество материалов и услуг. А так же выполнить все эти работы качественно и в срок.
Смотрите также другие виды фундамента:
Монолитная плита с ребрами жесткости
Цокольный этаж
Заглубленная лента
Свайно ростверковый
Монолитная фундаментная плита
Монолитная плита фундамента. Утепленная шведская плита.
Монолитная плита является распространенным типом фундамента как для малоэтажного строительства
так и для зданий с солидным весом (монолитные плавающие основания).
Для частного застройщика, в зависимости от назначения возводимого сооружения, применяют как простую неутепленную плиту, так и фундамент с теплоизоляцией. Простая малозаглубленная плита применяется для неотапливаемых конструкций: беседок, сараев, патио и пр. Отдельно выделим современный тип основания, так называемую «Утепленную Шведскую Плиту». УШП позволяет снизить расходы на отопление дома благодаря утеплению фундамента и встроенному теплому полу.
Простая монолитная плита фундамента
Как видно из схемы устройства, простая неутепленная плита делается в следующем порядке:
- Вырывается котлован под сооружение с отступом на 1 метр от наружных осей.
- Грунт выравнивается и уплотняется.
- Засыпается послойно с утрамбовкой подготовительный слой крупного песка или щебня толщиной до 25 см. Подготовка нужна как для надежности всей конструкции так и для дренажа фундамента и снижения зимнего вспучивания. Дополнительно по всему периметру фундамента можно заложить дренажные трубы ниже уровня подготовки (см. п.10).
- Четвертым этапом обустраивается опалубка из доски или взятая в аренду съемная из алюминиевых щитов.
- Следующим этапом можно уложить геотекстиль, и поверх него выравнивающую стяжку М100 толщиной 50-100 мм. Данный этап желателен для более ответственных и тяжелых конструкций.
- Далее укладывается гидроизоляция с заведением краев на опалубку. Обычно применяют рулонные материалы: рубероид или гидроизол.
- Размещаем арматурную сетку или пространственный каркас на специальные кондукторы (лягушки, стульчики, звездочки). Сетку или каркас применяют для достижения нужной несущей способности.
- Заливается бетон М250-М350 слоем 200-300мм с виброуплотнением и выравниванием по уровню. Если по проекту вы планируете устанавливать металлический или деревянный каркас с креплением к основанию — необходимо заранее установить закладные элементы.
- По окончанию заливки бетона его необходимо укрыть пленкой или слоем опилок для предотвращения растрескивания и потери влажности. Влажность на уровне 90-100% необходимо поддерживать на протяжении 3 дней.
- Окончательным этапом, в случае необходимости, можно обустроить отмостку по периметру и дренажные канавы (см. схему для утепленной плиты).
- Если это предусмотрено проектом — не забудьте 2-3 этапе заложить инженерные сети: канализация, водоснабжение и т.д.
Малозаглубленные плиты толщиной 150-200 мм – недорогой вариант для строительства беседки, летней бани, мангальной зоны, хозяйственной постройки. Такой фундамент является одновременно и основанием для устройства пола. Пол на бетонной плите можно сделать как деревянный на лагах, так и плиточный. На малозаглубленной бетонной плите возможен монтаж легких деревянных и металлических каркасов, кладка кирпичных стен для беседки.
Утепленная шведская плита. УШП — теплый пол.
Технология Утепленной Шведской Плиты пришла к нам из Скандинавии сравнительно недавно. В России пока не разработали нормативную документацию на ее применение, но эта технология нашла широкую поддержку. УШП гарантирует комфортные условия проживания и реально теплый пол. Давайте подробнее разберем технологию.
Плюсы УШП
- Значительно снижает расходы на отопление из-за прокладки водяного «теплого» пола и эффективной теплоизоляции;
- Большая несущая способность фундамента за счет монолитной конструкции с ребрами жесткости;
- Облегчение работы и экономия средств на прокладку инженерных сетей. Все сразу закладывается в самом фундаменте;
- Малое заглубление фундамента, вне зависимости от уровня промерзания, пучинистости и рыхлости почвы. Грунтовые воды УШП так же не страшны. Технология подходит для регионов с холодным климатом;
- Хороший дренаж основания и гидроизоляция защищает фундамент от воздействия влаги и промерзания;
- Эффективное утепление с замковым соединением из пенополистирола исключает появление «мостиков холода».
Минусы Шведской Плиты
- Фундаментную плиту можно залить только на идеально выровненной горизонтальной поверхности. Уклоны недопустимы – иначе произойдет разрыв в утепляющем слое;
- Затрудненный ремонт инженерных коммуникаций — желательны резервные линии;
- Расчет и монтаж УШП требуют точных расчетов и четкого следования проекту. Теплотехнический проект лучше заказать в специализированной организации.
Этапы укладки УШП пошагово
- Первым этапом на строительном участке удаляется растительный слой.
- Как было отмечено, для данного вида фундамента нужен неглубокий абсолютно ровный по горизонтали котлован.
- Далее делается точная разметка фундамента по геодезическим приборам, намечаются оси и места выводов коммуникаций.
- По периметру котлована делают траншею под дренаж.
- Кладется слой геотекстиля с учетом рельефа котлована и дренажной канавы.
- Монтируются трубопроводы водоснабжения и канализации с выводами к точкам потребления.
- Затем поочередно засыпаются слои гидроизоляционный дренажной подушки: глина, песок, щебень или гравий. Каждый слой утрамбовывают и накрывают геотекстилем. Слой должен быть идеально выровнен по уровню в соответствии с проектом.
- Следующий этап — укладка плитного пенополистирольного утеплителя в два ряда для устранения мостиков холода. Так же утепляются цоколь и отмостка.
- Затем устанавливают арматурный каркас в ребрах жесткости и по всей поверхности плиты. Поверх каркаса монтируют система теплого пола с подводом к тепловому котлу.
- Дальше производится заливка бетонной смесью с виброуплотнением и выравниванием под «0».
Компания «Строитель-МП» не производит теплотехнический расчет УШП, но имеет опыт заливки подобных фундаментов.
Источники изображений: Фото компании, Яндекс.Картинки
Утепленная шведская плита — Домострой ВН
Утепленная шведская плита (УШП)
Шведская плита — это утепленный монолитный плитный фундамент малого заглубления. Главная особенность этой технологии в том, что всё основание дома базируется на слое утеплителя (под плитой). Под теплым домом грунт не промерзает и не пучинится.Такой фундамент пригоден для любых грунтов, при любой глубине залегания грунтовых вод.
Технология «шведской плиты» объединяет в себе устройство утепленной монолитной фундаментной плиты и возможность прокладки коммуникаций, включая систему водяного подогрева пола. Комплексный подход позволяет получить в короткие сроки утепленное основание со встроенными инженерными системами и ровный пол, готовый для укладки плитки, ламината или другого покрытия.
Основные преимущества утепленной шведской плиты:
-
Устройство фундамента и прокладка коммуникаций выполняют в ходе одной технологической операции, что позволяет сократить сроки строительства.
Шлифованная поверхность фундаментной плиты готова для укладки напольного покрытия;
Слой теплоизоляции, толщиной около 20 см надежно защищает от потерь тепла, а это означает существенное снижение расходов на отопление дома и увеличение эффективности функционирования системы «теплого пола»;
Почва под утепленной плитой не промерзает, что сводит к минимуму риски возникновения проблем морозного пучения грунтов основания;
Фундаментная плита с интегрированной обогревательной системой применяется для постройки зданий на грунтах, содержащих увеличенную концентрацию песчаных частиц, торфа, глинистых включений.
Применение легких строительных материалов позволяет возводить на теплой плите здания, предельная этажность которых составляет 3 этажа. Шведская плита сооружается после выполнения теплотехнических расчетов, а также проектных мероприятий, учитывающих нагрузку от массы строения и особенности почвы.
Особенности монтажа
Для обеспечения нормальной работы утепленной шведской плиты (УШП) и предотвращения морозного пучения необходимо предусмотреть устройство системы отвода грунтовых вод (дренажная система по периметру сооружения). Важную роль играет также устройство непучинистой подготовки (подушка из крупного песка, щебня). Под плиту необходимо заранее заложить все необходимые коммуникации (водопровод, электричество, канализация и т.п.) и вводы.
Что вы получите, выбирая фундамент УШП:
- сам фундамент — монолитную бетонную плиту с мощным (20-30см.) утеплением и практически финишным качеством поверхности пола;
- все возможные коммуникации — ХВС,ГВС, канализация, ввод 220В, заземление и т.д.;
- тёплые полы по всему дому — полноценная система отпления;
- утеплённую отмостку — никакого промерзания грунта вокруг дома;
- ливневую канализацию со смонтированными дождеприёмниками;
- дренаж площади застройки.
На первый вгляд, фундамент типа Утепленная шведская плита (УШП) стоит довольно дорого. Однако, если сравнить его стоимость с окончательной стоимостью, например, фундамента на винтовых сваях, вы точно удивитесь!
Итак, складываем стоимость свай и их установки, обвязки брусом, цену нулевого перекрытия, стоимость прокладки коммуникаций и их монтажа, теплого пола, стяжки, а также устройства дренажа и ливневой канализации.
В итоге, разница с ценой УШП будет совсем незначительна. А на некоторых типах почвы, при использовании нестандартной длины свай, разницы в цене не будет.Amazon.com: Cambro (MDSD9110) Изолированная крышка купола 9 дюймов: Home & Kitchen
Цена: | 19 долларов.99 $ 19,99 + $ 23,33 перевозки |
- Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
- Этот теплоизолированный купол отличается современным внешним видом и высокими эксплуатационными характеристиками.
- Сердце системы — это 9-дюймовая пластиковая гранула высокой плотности с тепловым нагревом.
- Дает наилучшие результаты при нагревании в конвекционном нагревателе гранул camtherm.
- Доступен в черном цвете
- Измеряет высоту 2-7 / 8 дюйма при внешнем диаметре 10 дюймов
Характеристики данного продукта
Фирменное наименование | Cambro |
---|---|
Цвет | Чернить |
Ean | 0793842719659, 0099511346233, 0768240120857 |
Тип ткани | Вечеринка |
Глобальный торговый идентификационный номер | 10099511346230 |
Требуется сборка | ложный |
Форма изделия | Круглый |
Материал | Пластик |
Номер модели | МДСД9-110 |
Кол-во позиций | 1 |
Номер детали | 2719659 |
Размер | 2-7 / 8 дюймов |
Код UNSPSC | 52150000 |
UPC | 099511346233, 768240120857, 793842719659 |
Уплотняющие пластины порога с воздушным уплотнением | Building America Solution Center
Вкладка «Соответствие» содержит информацию о программе и коде.Кодовый язык взят и кратко изложен ниже. Чтобы узнать точный язык кода, обратитесь к соответствующему коду, который может потребовать покупки у издателя. Хотя мы постоянно обновляем нашу базу данных, ссылки могли измениться с момента публикации. Если вы обнаружите неработающие ссылки, обратитесь к нашему веб-мастеру.
Дома, сертифицированные ENERGY STAR, версия 3 / 3.1 (Ред. 09)
Полевой контрольный список национального оценщика
Система теплового ограждения.
4. Воздушное уплотнение (Если ниже не указано иное, «герметичный» означает использование герметика, пены или аналогичного материала).
4.3 Надставные подоконники, прилегающие к кондиционируемому пространству, прилегающие к фундаменту или черновому полу. Прокладка также размещается под пластиной верхнего порога, если она опирается на бетон / кирпичную кладку и рядом с конд. Космос. 26, 27
Сноска 26) Существующие подоконники (например, в доме, подвергающемся реабилитации кишечника) на внутренней стороне структурной кладки или монолитных стен не подпадают под действие этого пункта. Кроме того, другие существующие плиты подоконника, лежащие поверх бетона или кирпичной кладки и прилегающие к кондиционируемому пространству, разрешается вместо использования прокладки герметизировать герметиком, пеной или аналогичным материалом как на внутреннем шве между плитой подоконника, так и на черновом полу. и шов между верхом порога и обшивкой.
Сноска 27) В климатических зонах с 1 по 3 разрешается использовать непрерывную штукатурную систему облицовки, прилегающую к порогу и нижним плитам, вместо уплотняющих плит к фундаменту или черновому полу с помощью герметика, пенопласта или аналогичного материала.
Пожалуйста, ознакомьтесь с графиком внедрения сертифицированных домов ENERGY STAR, чтобы узнать о версии и редакции программы, действующей в настоящее время в вашем штате.
Дом DOE с нулевым потреблением энергии (Версия 07)
Приложение 1 Обязательные требования.
Приложение 1, пункт 1) Сертифицировано в рамках программы сертифицированных домов ENERGY STAR или программы строительства новых многоквартирных домов ENERGY STAR.
Международный кодекс энергосбережения, 2009 г. (IECC)
Раздел 402.4.1 Тепловая оболочка здания. Стыки (включая соединения балок обода), отверстия для доступа на чердак, проходы и все другие подобные отверстия в ограждающей конструкции здания, которые являются источниками утечки воздуха, заделываются герметиком, прокладываются прокладками, герметизируются от атмосферных воздействий или иным образом герметизируются воздухонепроницаемым материалом, подходящей пленкой. или твердый материал.
2012, 2015 и 2018 IECC
Таблица R402.4.1.1 Установка воздушного барьера и изоляции, стены: стыки фундаментных и настенных пластин подоконника, верхней пластины стены и верхней части стены, подоконной пластины и кромочной ленты, а также кромочной ленты и основания пола герметизированы. Углы, коллекторы и балки обода, составляющие тепловую оболочку, изолированы.
Модернизация: 2009, 2012, 2015, 2018 и 2021 годы IECC
Раздел R101.4.3 (в 2009 и 2012 годах). Дополнения, изменения, обновления или ремонтные работы должны соответствовать положениям этого кодекса, не требуя, чтобы неизменные части существующего здания соответствовали этому кодексу.(См. Код для дополнительных требований и исключений.)
Глава 5 (в 2015, 2018, 2021 гг.). Положения данной главы должны регулировать изменение, ремонт, добавление и изменение занятости существующих зданий и сооружений.
Международный жилищный кодекс 2009 г. (IRC)
Раздел N1102.4.1 Тепловая оболочка здания. Стыки (включая соединения балок обода), отверстия для доступа на чердак, проходы и все другие подобные отверстия в ограждающей конструкции здания, которые являются источниками утечки воздуха, заделываются герметиком, прокладываются прокладками, герметизируются от атмосферных воздействий или иным образом герметизируются воздухонепроницаемым материалом, подходящей пленкой. или твердый материал.
R403.1.6. Подоконники и подошвы должны быть защищены от гниения и термитов, если это требуется разделами R317 и R318.
2012, 2015, 2018 IRC и 2021 IRC
Таблица N1102.4.1.1 Установка воздушного барьера и изоляции, стены: стыки фундаментных и настенных пластин подоконника, верхней пластины стены и верхней части стены, подоконной пластины и краевой ленты, а также краевой ленты и черного пола герметизированы. Углы, коллекторы и балки обода, составляющие тепловую оболочку, изолированы.
R403.1.6. Подоконники и подошвы должны быть защищены от гниения и термитов, если это требуется разделами R317 и R318.
Модернизация: 2009, 2012, 2015, 2018 и 2021 IRC
Раздел R102.7.1 Дополнения, изменения или ремонт. Дополнения, изменения, обновления или ремонт должны соответствовать положениям этого кодекса, без требования, чтобы неизменные части существующего здания соответствовали требованиям этого кодекса, если не указано иное.(См. Код для дополнительных требований и исключений.)
Приложение J регулирует ремонт, реконструкцию, переделку и реконструкцию существующих зданий и предназначено для поощрения их дальнейшего безопасного использования.
A Модуль IGBT 1700 В и IPM с новой изолированной металлической базовой панелью (IMB) с улучшенными изоляционными свойствами и теплопроводностью
Абстракция
Представлена усовершенствованная технология изоляции модулей IMB (Изолированная металлическая опорная плита), которая отличается высокой теплопроводностью и изоляционными свойствами, а также ее применение в модулях IGBT и IPM.Новый IMB улучшает теплопроводность слоя изоляционной смолы примерно на 50% по сравнению с обычным IMB за счет оптимизации порошковых частиц и материала смолы. Оптимизация толщины обеспечивает наилучший баланс термостойкости и изоляционных свойств. Это первое решение IMB для модуля 1700 В, которое требует высокого тепловыделения и изоляции. Он также подходит для приложений IPM. Мы успешно подтвердили термостойкость и изоляционные способности новых IMB, подходящих для этих применений.
1-Введение
В силовой электронике силовые устройства отвечают за преобразование энергии и используются в различных приложениях, таких как управление двигателями, ветроэнергетика и ИБП. В последние годы для системных требований экономии места и веса продолжаются исследования миниатюризации силового модуля [1]. Поскольку плотность тока микросхемы силового модуля увеличивается при уменьшении размеров, необходимо улучшить рассеивание тепла модулем. Кроме того, поскольку рабочее напряжение силовых устройств высокое, важную роль играет изолирующая конструкция, отвечающая за отвод тепла и изоляцию.
Для удовлетворения вышеуказанных требований был введен IMB [1]. Однако, если этот обычный IMB применяется к высоковольтному модулю 1700 В, тепловое сопротивление становится слишком большим из-за необходимости увеличения толщины слоя изоляционной смолы. Поэтому мы разработали новый IMB, который одновременно обладает высокой теплопроводностью и изоляционными способностями, и применили его к модулю IGBT 1700 В 7-го поколения и IPM.
2-Новый IMB с высокой теплопроводностью и изоляционными свойствами
2.1-Преимущества и недостатки обычного IMB
Как правило, подложка из Al2O3 часто используется для изоляционной структуры силового модуля. Мы адаптировали подложку из нитрида алюминия (AlN) с высокой теплопроводностью, тепловое сопротивление которой на 35% меньше, чем у подложки из Al2O3, как показано на рис. 1. Однако, кроме того, трудно улучшить теплопроводность керамики. Кроме того, напряжение на поверхности керамики и металла возникает из-за несоответствия КТР (коэффициента теплового расширения) этих материалов, как показано в таблице 1.Таким образом, более тонкая керамика с лучшим термическим сопротивлением может повредить термический профиль.
С другой стороны, структура IMB имеет преимущества, которых нет у керамической подложки. Когда КТР слоя изоляционной смолы IMB спроектирован таким образом, чтобы быть эквивалентным КТР металла, напряжение, вызванное несоответствием КТР, уменьшается. Следовательно, толщина изолирующего полимерного слоя может быть меньше, чем у керамической подложки, а толщина металлического слоя может быть больше.Поскольку толстый металлический слой может заменить опорную пластину, можно удалить слой припоя под подложкой. В результате тепловое сопротивление и способность к термоциклированию могут быть улучшены [3]. Кроме того, размер IMB можно увеличить больше, чем размер керамической подложки, поскольку слой изоляционной смолы обладает гибкостью. Таким образом, высокая плотность монтажа достигается за счет удаления соединительного провода между подложками и устранения схемы разводки.
Однако путь теплопроводности IMB зависит от контакта керамических зерен в слое изолирующей смолы, теплопроводность относительно низкая по сравнению с керамической подложкой.Чтобы применить IMB к высокому изоляционному напряжению, необходимому для модуля 1700 В, толщина изоляционного слоя смолы становится больше, чем у модуля на 1200 В. Следовательно, необходимо улучшить теплопроводность слоя изоляционной смолы и снизить термическое сопротивление модулей.
2.2-Улучшение свойств IMB
Чтобы добиться улучшения теплопроводности, необходимо увеличить площадь пути теплопроводности, то есть соотношение керамических частиц, или улучшить теплопроводность смолы.Тем более, что количество смолы сжимается при увеличении количества частиц, давление пресса, необходимое для удаления пустот, увеличивается из-за более низкой текучести. Если объемная концентрация порошка превышает критическую объемную концентрацию порошка, это вызывает уменьшение напряжения пробоя диэлектрика и теплопроводности, поскольку между частицами остаются пустоты. Таким образом, материалы частиц порошка и смолы, а также распределение порошка по размеру оптимизированы для уменьшения пустот и сохранения высокой текучести и усилия прессования при формовании листа.В результате устраняются пустоты и увеличивается заполнение частицами изолирующего полимерного слоя, поэтому становится возможным улучшить характеристики как теплопроводности, так и выдерживаемого напряжения.
На рис.2 показан результат измерения термического сопротивления слоя изоляционной смолы в зависимости от его толщины. Тепловое сопротивление этого слоя улучшено примерно на 35% по сравнению с обычным IMB, что означает, что теплопроводность этого слоя увеличена на 50%.Начальное напряжение частичного разряда нового IMB (PDIV) показывает почти такую же зависимость от толщины, как и обычный IMB. Таким образом, было подтверждено, что предлагаемый IMB имеет эквивалентные характеристики PDIV при улучшении теплопроводности.
Толщина изоляционного слоя [у.е.]
Рис.2 Результат измерения термического сопротивления изоляционного слоя в предлагаемом и стандартном IMB
3-7-го поколения модуля 1700V-IGBT и IPM с предлагаемым IMB
As Как описано выше, предлагаемый IMB имеет отличное тепловое сопротивление и изоляционные свойства, поэтому его можно применять в приложениях, которые не могут быть реализованы с помощью обычного IMB.Для модуля IGBT 1700 В требуется высокое напряжение изоляции не менее 4000 В. Таким образом, толщина изоляционного слоя нового IMB для модуля IGBT 1700 В 7-го поколения должна быть увеличена, чтобы обеспечить требуемое напряжение изоляции. Благодаря улучшенным характеристикам нового IMB становится возможным иметь тепловое сопротивление, эквивалентное традиционному IMB, при соблюдении требований к напряжению изоляции.
С другой стороны, новый IMB для IPM с номинальным напряжением 650–1200 В оптимизирован другим способом. Поскольку IPM часто используется в тяжелых рабочих условиях, таких как работа в режиме синхронизации в сервоусилителе, настоятельно требуется, чтобы корпус IPM обладал высокими характеристиками рассеивания тепла.Итак, новый IMB для IPM 7-го поколения разработан специально для низкого теплового сопротивления. В таблице 2 представлена сводная информация о предлагаемых и обычных характеристиках IMB. Оценкой подтверждается, что тепловое сопротивление нового IMB для 1700 В примерно на 5% лучше, чем у обычного IMB, и результат моделирования показывает, что новый IMB для 650–1200 В на 20% лучше обычного IMB. На рис. 3 показана общая структура предлагаемого модуля IGBT 1700 В и IPM.
Кроме того, за счет внедрения IGBT 7-го поколения и плоского анодного диода с расслабленным полем катода (RFC) [2,4] с оптимизированными характеристиками потери самого модуля уменьшаются.Мгновенное выключение подавляется RFC-диодом по сравнению с обычным модулем 1700 В. Таким образом, сочетание микросхем 7-го поколения и предлагаемой структуры IMB позволяет увеличить плотность тока модуля. Это означает, что эта комбинация может уменьшить размер модуля IGBT и IPM. По сравнению с традиционной керамической структурой, как показано на рис. 3, может быть реализовано уменьшение размера 1700 В-IGBT до 49% и уменьшение размера IPM до 55%. Путем объединения нового IMB с процессом инкапсуляции смолы, называемой технологией SoLid Cover (SLC) как показано на рис.4, срок службы силового цикла увеличен за счет подавления напряжения в соединении проводов [3]. Кроме того, способность нового IMB к термоциклированию лучше, чем у керамической подложки, благодаря структуре IMB. Видно, что предлагаемые IMB хорошо подходят для соответствующих приложений.
Структура | Напряжение изоляции | Термическое сопротивление при таком же размере микросхемы | |
Результат моделирования | Оценочный результат [K / W] | ||
Обычный IMB | 2500 В | 1 | 0.130 |
Предлагаемый IMB для модуля IGBT 1700 В | 4000 В | 0,95 | 0,124 |
Предлагаемый IMB для 650-1200V IPM | 2500 В | 0.82 | – |
Таблица 2 Сводка характеристик модуля с предлагаемым и стандартным IMB
Рис.3 Схема структуры предлагаемого модуля IGBT 1700V и IPM и сравнение с обычными модулями
Рис.4 Вид в разрезе пакетов модуля IGBT и IPM
4-Заключение
Мы разработали новый IMB, который обеспечивает высокую теплопроводность при сохранении изоляционных свойств.Это реализуется за счет оптимизации слоя изоляционной смолы IMB, то есть увеличения соотношения керамических частиц и оптимизации порошковых частиц и материала смолы, их распределения по размерам и усилия прижатия при формовании листа. В результате теплопроводность слоя изоляционной смолы улучшается примерно на 50% по сравнению с обычным IMB. Таким образом, мы можем адаптировать его к модулю IGBT 1700 В 7-го поколения, который требует более высокого напряжения изоляции, и к IPM с жесткими требованиями к более низкому тепловому сопротивлению.Это не только способствует удовлетворению требований такого приложения, но также способствует уменьшению размера модуля на 55% за счет комбинации с IGBT 7-го поколения
и диодами. Более того, высокая надежность достигается за счет сочетания нового IMB с инкапсуляцией из смолы. Предлагаемый IMB может широко использоваться для силовых модулей и может внести свой вклад в развитие силовой электроники.
Ссылки
[1] K.Ohara et. др., «Новый модуль IGBT с изолированной металлической опорной пластиной (IMB) и микросхемами 7-го поколения», PCIM, Нюрнберг (2015),
[2] М.Miyazawa et. др., «Модуль IGBT 7-го поколения для промышленных приложений», PCIM Nuremberg (2014)
[3] Thomas Radke et. др., «Больше мощности и более высокая надежность благодаря модулю IGBT 7-го поколения с новой SLC-технологией», Bodo’s Power Systems (2015)
[4] F.Masuoka et. др., «Большое влияние технологии RFC на диод с быстрым восстановлением до 600 В для низких потерь и высокой динамической прочности», Proc. ISPSD 2012, Брюгге, Бельгия (2012)
в опорной плите утюга. Рассмотрим опорную плиту бытового утюга мощностью 1200 Вт, имеющую толщину L = 0.2 и теплопроводность k = 15 Вт / м C. Внутренняя поверхность опорной пластины подвергается равномерному тепловому потоку, создаваемому сопротивлением
РЕШЕНИЕ Опорная пластина утюга рассматривается. Необходимо определить изменение температуры в пластине и температуры поверхности.
Допущения 1 Теплопередача стабильна, поскольку со временем нет изменений. 2 Теплопередача является одномерной, поскольку площадь поверхности опорной плиты велика по сравнению с ее толщиной, а тепловые условия с обеих сторон одинаковы.{2}
— k \ frac {d T (L)} {dx} = h \ left [T (L) — T _ {\ infty} \ right]Снова получается общее решение дифференциального уравнения двумя последовательными интеграциями:
\ frac {d T} {dx} = C_ {1}и
T (x) = C_ {1} x + C_ {2} (a)
где C_ {1} и C_ {2} — произвольные константы.Применяя первое граничное условие,
— k \ frac {d T (0)} {dx} = \ dot {q} _ {0} \ quad \ rightarrow \ quad -k C_ {1} = \ dot {q} _ {0} \ quad \ rightarrow \ quad C_ {1} = — \ frac {\ dot {q} _ {0}} {k}Отметим, что d T / dx = C_ {1} и T (L) = C_ {1} L + C_ {2}, применение второго граничного условия дает
— k \ frac {d T (L)} {dx} = h \ left [T (L) — T _ {\ infty} \ right] \ quad \ rightarrow \ quad — k C_ {1} = h \ left [\ left (C_ {1} L + C_ {2} \ right) — T _ {\ infty} \ right]Подстановка C_ {1} = — \ dot {q} _ {0} / k и решая для C_ {2}, получаем
C_ {2} = T _ {\ infty} + \ frac {\ dot {q} _ {0} } {h} + \ frac {\ dot {q} _ {0}} {k} LТеперь подстановка C_ {1} и C_ {2} в общее решение (a) дает
T (x) = T _ {\ infty} + \ dot {q} _ {0} \ left (\ frac {L — x} {k} + \ frac {1} {h} \ right) (b)
, что является решение для вариации th Температура в пластине.{\ circ} C выше, чем температура внешней поверхности при достижении устойчивых рабочих условий. Также обратите внимание, что этот анализ теплопередачи позволяет нам рассчитать температуры поверхностей, которых мы даже не можем достичь. Этот пример демонстрирует, как тепловой поток и граничные условия конвекции применяются к задачам теплопередачи.
Увеличенная плотность мощности модуля IGBT с использованием улучшенной теплопроводности технологии SLC
7-го поколения. Промышленные IGBT-модули были успешно разработаны для классов 650 В и 1200 В, чтобы удовлетворить важные системные требования силовой электроники, такие как высокая эффективность, высокая плотность мощности и высокая надежность.Выдающиеся результаты, касающиеся возможности термоциклирования, безотказной работы и низкого теплового сопротивления технологии SLC в сочетании с чипсетами 7-го поколения с низкими потерями, являются ключевыми причинами успеха 7-го поколения. модули IGBT типа NX поколения. Чтобы расширить эту технологию до модулей IGBT класса 1700 В, были улучшены изоляционные свойства и теплопроводность IMB SLC-Technology.
7-го поколения. Промышленные модули IGBT класса 650 В и 1200 В были недавно представлены на рынке.В этом новом поколении модулей IGBT была использована новейшая микросхема для удовлетворения требований промышленных приложений силовой электроники. Все приложения используют превосходные характеристики модулей IGBT NX-типа 7-го поколения, которые включают компактность, высокую удельную мощность, высокую надежность, высокую эффективность и разумную стоимость. Чтобы расширить область применения модулей класса 1700 В, была улучшена изоляционная металлическая опорная плита (IMB), которая является ключевым элементом технологии SLC.
SLC-технология с высокой теплопроводностью и изоляционными свойствами
Подложки из Al2O3 часто используются в качестве изоляционного слоя в силовых модулях. Однако компания Mitsubishi Electric использовала подложку из нитрида алюминия (AlN) в предыдущих поколениях, таких как 5-е и 6-е поколения. Модули IGBT. Из-за превосходной теплопроводности, достигаемой за счет использования AlN вместо Al2O3, общее тепловое сопротивление Rth (j-c) между микросхемой и базовой пластиной было уменьшено примерно на 35% (см. Рисунок 1).
Рисунок 1: Результат моделирования теплового сопротивления Rth (j-c)Однако дальнейшее улучшение теплопроводности керамики затруднено. Кроме того, существует напряжение, испытываемое во взаимосвязи между керамическим слоем и металлическим слоем во время термоциклирования из-за несоответствия CTE (коэффициента теплового расширения) этих материалов (см. Таблицу 1). Однако использование более тонких керамических подложек с целью улучшения термического сопротивления не всегда является лучшим подходом.Чем тоньше основа, тем она более чувствительна к повреждениям в результате механических нагрузок. SLC-Technology со структурой IMB была разработана для решения этой проблемы. Поперечное сечение этой новой конструкции показано на Рисунке 2.
Таблица 1: Коэффициенты теплового расширения CTE Рисунок 2: Структура корпуса обычного и нового IGBT-модуля NX-типа 7-го поколения с технологией SLCЗа счет выбора значения КТР слоя изоляционной смолы IMB, близкого к значениям КТР верхнего и нижнего металлических слоев, уменьшается механическое напряжение, вызванное несоответствием значений КТР.Следовательно, по сравнению с традиционной структурой, использующей керамические изолирующие подложки, толщина изолирующего слоя в IMB может быть уменьшена, а толщина металлических слоев может быть соответственно увеличена. При таком подходе можно выбрать толстый металлический слой на нижней стороне, заменив металлическую опорную пластину и исключив большую площадь слоя припоя между опорной пластиной и керамической подложкой, что типично для обычных модулей. В результате могут быть улучшены термическое сопротивление и способность к термоциклированию.
По сравнению с площадью поверхности, доступной для монтажа микросхемы на керамических подложках, площадь поверхности недавно разработанного IMB может быть увеличена, поскольку ограничение размера, известное для керамических подложек, не существует для IMB. Устраняя это ограничение по размеру, он обеспечивает гибкость при проектировании размера и формы IMB. В результате более высокая плотность монтажа микросхемы в модуле может быть достигнута за счет устранения соединительных проводов между несколькими изоляционными подложками.Кроме того, толщина верхнего металлического слоя может быть увеличена, что приведет к уменьшению электрического сопротивления выводов. Это позволяет создать рисунок металлизации на верхней стороне с более узкими токопроводящими дорожками, что помогает еще больше увеличить площадь, доступную для монтажа микросхемы, и тем самым увеличить удельную мощность модуля.
Второй положительный результат, полученный за счет использования увеличенной толщины верхнего металлического слоя, связан с эффектом распространения тепла, который, в свою очередь, способствует дальнейшему снижению теплового сопротивления «Rth (jc)» и уменьшению переходного теплового импеданса « Zth (jc) »за счет повышенной теплоемкости.
Оптимизация свойств IMB для более высокого напряжения изоляции
Полная линейка модулей IGBT 7-го поколения NX-типа показана в таблице 2. Напряжение изоляции модулей класса 650 В и 1200 В указано как Viso = 2,5 кВ переменного тока 1 мин, а напряжение изоляции модуля класса 1700 В находится на уровне Viso = 4 кВ переменного тока 1 мин.
Пример корпуса модуля показан на рисунке 3. Такой же размер корпуса (62 мм x 152 мм) используется для модулей 600 А 2 в 1 для классов напряжения 650 В, 1200 В и 1700 В.
Таблица 2: Модельный ряд модулей IGBT 7-го поколения типа NX Рисунок 3: Внешний вид модуля IGBT типа NX, 600 А, 2 в 1, для 650, 1200 и 1700 ВIMB необходимо было улучшить после достижения того же номинального тока модуля 600 А при Vces = 1700 В и Viso = 4 кВ при том же размере корпуса (площадь основания 62 мм x 152 мм). Было необходимо увеличить удельную теплопроводность изоляционного слоя смолы, чтобы он мог компенсировать дополнительную толщину изоляционного слоя, необходимую для Viso = 4 кВ.
Изоляционный слой IMB состоит из смолы и керамических частиц. Чтобы добиться улучшения теплопроводности, необходимо увеличить площадь теплопроводящего пути внутри изоляционного слоя, что выражается отношением керамических частиц к количеству смолы. Если отношение количества керамических частиц к количеству смолы увеличивается, количество смолы сокращается. Уменьшение количества смолы приводит к более низкой вязкости и, следовательно, увеличивает потребность в использовании более высокого давления во время производственного процесса IMB (необходимого для удаления пустот).Если объемная концентрация частиц превышает критическое значение, способность к пробивному напряжению диэлектрика и теплопроводность уменьшаются в результате образования пустот между керамическими частицами. Количество керамических частиц, количество смолы и распределение размеров керамических частиц необходимо оптимизировать для уменьшения пустот, поддержания высокой текучести и необходимого усилия прессования при формовании листа. В результате устраняются пустоты и увеличивается количество керамических частиц в слое изоляционной смолы.Благодаря такой оптимизации становится возможным улучшить характеристики как теплопроводности, так и выдерживаемого напряжения.
Рисунок 4: Результаты измерения термического сопротивления IMB разной толщиныНа рис. 4 показан результат измерения термического сопротивления IMB в зависимости от толщины изоляционного слоя смолы. Общее тепловое сопротивление IMB примерно на 35% лучше, чем у обычного IMB, поскольку теплопроводность изоляционного слоя смолы увеличивается на 50%.Начальное напряжение частичного разряда нового IMB (PDIV) показывает почти такую же зависимость от толщины слоя, как и обычный IMB. Таким образом, было подтверждено, что предлагаемый IMB имеет эквивалентные PDIV и изоляционные характеристики, но при этом обладает улучшенной теплопроводностью.
Рисунок 5: Пример улучшенного модуля IGBT на 1700 В новым IMBПример достижимого уменьшения размера упаковки с помощью улучшенного IMB показан на рисунке 5.Для модулей 600A / 1700V 2in1 предыдущих 6-го и 7-го поколений занимаемая площадь корпуса составляла 114 x 114 мм и 62 мм x 152 мм, что соответствует уменьшению на 49%.
На рис. 6 представлена сводная информация о новых и традиционных характеристиках IMB. Было подтверждено, что тепловое сопротивление нового IMB для модуля 1700 В примерно на 5% лучше, чем у обычного IMB для модуля 1200 В.
Рисунок 6: Сравнение коэффициента теплового сопротивления Rth (j-c)С другой стороны, новый IMB может также потенциально снизить тепловое сопротивление модулей IGBT класса 650 В и 1200 В.Комбинация микросхем 7-го поколения с низкими потерями и предлагаемой улучшенной технологии SLC позволит нам еще больше увеличить плотность тока модулей. Этот вариант в настоящее время исследуется.
Высокая способность к термоциклированию
Технология SLC использует слои с согласованными значениями CTE, как описано ранее. Кроме того, герметизация эпоксидной смолой может снизить нагрузку на слой припоя под микросхемой. Это обеспечивает более высокую надежность при циклическом нагревании и циклическом изменении температуры.На рис. 7 показаны изображения сканирующей акустической томографии (SAT), полученные при испытании на тепловые циклы (-40 ~ + 125 ° C) в исходном состоянии с 300 циклами и 600 циклами. В обычной структуре слой припоя под керамической подложкой разрушался после 300 циклов. С другой стороны, новая структура с DP-инкапсуляцией имеет слой припоя только под микросхемой и не имеет деградации после того, как наблюдались 600 циклов. Результатом является устранение слоя припоя на подложке и использование слоя эпоксидной смолы.
Рисунок 7: Изображения SAT при разном количестве цикловНа рисунке 8 показан результат испытания на термоциклирование (ΔTc = 80K (+ 45 ~ + 125 ° C)). Недавно разработанная конструкция прошла испытания в течение 40 тысяч циклов и пока не провалилась. С другой стороны, обычная структура имела деградацию слоя припоя под подложкой (аналогично результату термоциклирования). Благодаря этому новая упаковка со смолой DP и IMB значительно увеличивает термический ресурс по сравнению с традиционной структурой.Этому аспекту способствует устранение слоя припоя под изолятором, что снижает деформацию слоя припоя под кристаллами.
Рисунок 8: Результат испытания теплового цикла SLC-TechnologySLC-Technology предлагает бесплатный пакет «откачивание-отказ»
Тепловое сопротивление между переходом и корпусом было успешно уменьшено за счет усовершенствования IMB. Для достижения более высокой плотности мощности и высокой надежности необходимо оптимизировать тепловое сопротивление Rth (c-s) между базовой пластиной и радиатором.
Как правило, между опорной пластиной модуля и охлаждающим ребром наносятся термоинтерфейсные материалы для улучшения теплового контакта. Следует отметить, что его параметры (такие как толщина, характеристики, свойства материала) влияют на способность рассеивания тепла и надежность. С другой стороны, хорошо известно, что форма опорной пластины силового модуля деформируется из-за температурных изменений, вызванных потерями мощности в IGBT- и диодах-микросхемах. Эта небольшая, но повторяющаяся деформация опорной плиты выталкивает материал термоинтерфейса и называется «явлением откачки».Для обеспечения долговременной стабильности материала термоинтерфейса требуется разработать усовершенствованную конструкцию корпуса, которая способна предотвратить коробление опорной плиты при непрерывных температурных циклах.
Стандартная конструкция силового модуля показана на рисунке 2, а его компоненты вместе с коэффициентами теплового расширения (CTE) описаны в таблице. 1. В этой конструкции керамическая, припаяная и медная опорная пластина, которые являются составными частями основания модуля, имеют разные значения КТР.Когда температура корпуса изменяется из-за тепла, выделяемого различными IGBT / FWD, каждый компонент расширяется и сжимается в разной степени из-за разных значений CTE. Наконец, среди различных слоев дифференциальная деформация приводит к дифференциальной деформации, например, в типичных биметаллических структурах. Это явление является причиной коробления опорной плиты.
Повторяющееся изменение температуры в силовом модуле вызывает повторяющееся коробление опорной плиты, как показано на Рисунках 9 (a) и (b).Это коробление выталкивает материал термоинтерфейса. Это явление откачки приводит к неэффективному тепловому контакту между опорной пластиной и радиатором. Это вызывает ухудшение Rth (c-s) и способности рассеивать тепло силового модуля. Следствием этого будет ускоренное старение силового модуля, которое, в худшем случае, приведет к тепловому разрушению модуля, когда температура перехода превысит абсолютный максимум.
Рисунок 9: Явление коробления опорной плитыНовая структура корпуса может значительно снизить дифференциальную деформацию между материалами компонентов модуля за счет согласования их значений CTE.Внутренняя структура пакета и их значения CTE описаны в Таблице 1 и Рисунке 2 соответственно. Эта хорошо сбалансированная (по отношению к значениям КТР) структура приводит к гораздо меньшей деформации опорной плиты, вызванной изменением температуры, по сравнению с традиционной структурой. На рисунке 10 показан результат анализа напряжений (метод конечных элементов) для компонентов опорной плиты (традиционной и новой конструкции соответственно). Величина смещений, показанная на рисунке 10, была увеличена в том же масштабе, чтобы сделать различия более заметными.
Рисунок 10: Результаты моделирования деформации опорной плиты методом конечных элементовРезультаты моделирования показывают, что новая структура из полимерного материала имеет улучшенный отклик по отношению к деформации опорной плиты во время изменений температуры.
Для экспериментальной проверки было измерено вертикальное смещение центральной точки опорной плиты при трех различных температурах окружающей среды, контролируемых климатической камерой, также называемой климатической камерой.Контрольная длина составляла 91 мм в продольном направлении. Смещение, измеренное при изменении температуры от 25 ° C до 125 ° C, привело к толщине всего 13,4 мкм, что означает отсутствие значительного коробления опорной пластины. При реальной оценке типичного материала термоинтерфейса откачки не было обнаружено после 300 циклов нагрева (-40 ° C ~ +125 ° C).
Подтверждено, что новая конструкция силового модуля, которая имеет согласованный коэффициент теплового расширения между соседними слоями, способна минимизировать коробление опорной плиты во время циклического изменения температуры и, таким образом, обеспечить существенное снижение вероятности отказа откачки. .
Резюме
Усовершенствованная SLC-технология позволяет расширить модельный ряд 7-го поколения. Модули IGBT серии NX до класса 1700 В за счет использования более высокого изоляционного напряжения и превосходной теплопроводности улучшенного IMB. Эта технология позволяет разработать модуль 600A / 1700V с площадью основания 122×62 мм².
Технология SLC также предлагает значительно улучшенную способность термоциклирования в сочетании с устранением отказов при откачке.Микросхемы 7-го поколения обеспечивают превосходную эффективность за счет снижения потерь мощности. Благодаря сочетанию этого набора микросхем с технологией SLC, недавно разработанный IGBT 7-го поколения серии NX обеспечивает превосходный ответ на такие требования систем силовой электроники, как высокая эффективность, высокая плотность мощности и высокая надежность.
Об авторах
Томас Радке — старший инженер по применению в Mitsubishi Electric Europe B.V., подразделении Mitsubishi Corporation, специализирующемся на производстве электроники и электрического оборудования, расположенного в Ратингене, Германия.Он получил степень бакалавра электротехники и электроники в Fachhochschule Düsseldorf (Университет прикладных наук — Дюссельдорф). Он также получил диплом младшего инженера по технологиям автоматизации в Технологической академии Сименс в Дюссельдорфе.
Нарендер Лакшманан работает инженером по применению в Mitsubishi Electric Europe B.V, Ратинген, Германия. Он отвечает за решения для преобразователей мощности на основе силовых полупроводников и в прошлом работал в сфере управления проектами EPC.Он получил степень бакалавра в области электротехники в университете Анна, Ченнаи, Тамил Наду, Индия. Затем он получил степень магистра в области электроэнергетики в RWTH Ахенском университете, Аахен, Германия.
Takuya Takashi и Shinsuke Asada работают в Mitsubishi Electric Corporation, японской международной компании по производству электроники и электрического оборудования со штаб-квартирой в Токио, Япония. Это одна из основных компаний Mitsubishi.Электроустановочные работы специализированы и сосредоточены в Фукуокском филиале Корпорации.
Список литературы
- T. Radke et.al. «7-е поколение. Набор микросхем IGBT и диодов, обеспечивающих высочайшую производительность силовых модулей », Bodo’s Power Systems, июнь 2015 г., стр.30-32
- Т. Радке и др., «Больше мощности и более высокая надежность благодаря модулю IGBT 7-го поколения с новой SLC-технологией», Bodo’s Power Systems, август 2015 г., стр.30-32.
- Т. Такахаши и др.: «Модуль IGBT 1700 В и IPM с новой изолированной металлической базовой панелью (IMB) с улучшенными изоляционными свойствами и теплопроводностью», PCIM Europe 2016
- С.Асада и др.: «Инкапсуляция из смолы в сочетании с изолированной металлической опорной пластиной для повышения надежности силового модуля», PCIM Europe 2016,
- Дж. Ямада и др.: «Откачка безотказной структуры пакета», PCIM Europe 2016,
Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.
Тип EL 82 / EL 92 […] (частично / f ul l y изолированный ) ( пластина e l ec trodewing.)com | Типы EL 82 / EL 92 […] (partiellem . / tot ale m. isole ) ( sonde plaque )vegaswing.com |
Extern al l y изолированная пластина e x ch гнев с закрытым […]
Покрытие ячейки для уменьшения теплопотерь. aermec.com | Echng eu r p laq ues изол l ‘ex trieur p ar un […] целлюлозных ферментов для уменьшения количества термических дисперсий. aermec.com |
Изоляция ti n g пластина f o r изолированный r il 907espacenet.com | Пластина iso lan te pour j oin t изол e r ail s v3.espacenet.com |
5] Vibra ti o n — изолированный b as e пластина gu 9 907 9 907de | 5 ] Fo ndat io n isole d es vib rati on s pou r Recevoir
|
2] Vibra ti o n — изолированный b as e пластина f o 907..] двигателя и асинхронный двигатель gunt.de | 2 ] Fon dati on isole de s vi brat io ns для получения […] двигатель и асинхронный двигатель gunt.de |
При использовании на Севере […] Америка, t h e изолированный b o tt o m пластина 9024 907 907 907 установленный […]под системой. moeller.net | Pour l’Amrique du N ord, la plaque de fond e n plastic doit […] tre monte sous le systme. moeller.net |
Печатная монтажная плата включает g a n изолированный b as e пластина a 907 схема 907 907 907 по меньшей мере […] на одной поверхности опорной плиты […](1), и припойная резистная пленка (6), содержащая кремнийсодержащую и / или фторсодержащую смолу и покрывающая основную пластину (1), за исключением желаемой области пайки схемы (2), при этом плата дополнительно содержит по крайней мере один флюс. средство накопления, сформированное на указанной одной поверхности опорной пластины (1) для накопления флюса, отталкиваемого пленкой резистивного припоя (6). v3.espacenet.com | Табличка de circ ui t imprim compre na nt un e plaque sup po rt isole (1 ), 9024 9024 907 23 un […] sur au moins une Face de la plaque […]опора (1), и пленка, требующая ремонта (6), содержание силикона и / или фторсодержащего материала, подложка для зубного налета (1) поверхностное покрытие, покрытое слоем краски (2), покрытие Ence que la plaque comporte en outre au moins un moyen для накопления флюса в форме на ладонной поверхности опоры для зубного налета (1) для накопителя le flux repouss par le film de rserve de brasage (6). v3.espacenet.com |
2] Двигатель с возможностью гибкой установки на передвижной […] рама с вибратором ti o n — изолированный b as e пластинаgunt.de | 2] Moteur mont de manire lastique sur le chssis […] мобильный av ec fo nda ti on isole de s vib ratio n sgunt.de |
Цельносварной […] рама на роликах, с вибратором ti o n — изолированный b as e пластина cries вся установка.gunt.de | Полная конфигурация является портом на шасси для твердых и других рулеток. гунт.de |
2] Двигатель […] установлен на вибраторе ti o n — изолированный b as e пластинаgunt.de | 2] Moteur […] mont su r fo ndat io n isole d es vib rati on sgunt.de |
Двигатель навесной […] на вибраторе ti o n — изолированный b as e пластина n 907 соединены с помощью 907 .]способ ременной передачи к HM365. gunt.de | Le moteur est […] mont sur un e fo ndat io n isole d es vib raccord e t raccord […]au HM365 через une poulie. gunt.de |
Изолированный c o nta c t пластина f o r вертикальная установка … на транспортном средстве с двумя медными контактами. vahle.de | deux surface s de c onta ct pour fi xation latrale sur l’engin mobile. vahle.de |
Прикрепите снаружи снаружи […] часть t h e изолированный w a ll радиационный экран (гальваника iz e пластина d 907 t o рамный […]с помощью гвоздей 4-2 дюйма или # 8 x 1 icc-rsf.com | De l’extrieur, fixez la […] partie externe du coupe- f eu ra dia nt (табличка cou pe- feu) l util’endes vis 4–2 «, ou des vis bois # 8 x 1 icc-rsf.com |
Фильтры, насосы, электронагреватели и электронные системы управления в порядке […] защищенный внутри t h e изолированный w a ll s и bo tt o m пластина .spadealer.eu | Les Filters, les pompes , les appareils de ch auffage lectrique […] и лектронные системы управления не защищают пар […]l’isolation du Plancher et des parois. spadealer.eu |
Глазурованная fl a t пластина c o ll ector i s a n 9024 907 907 907 907 с изоляцией ea термостойкая коробка, состоящая из темного абсо rb e r пластина u n de r one or […]
Еще обложек. fullgreensolars.com | Un capteur anneau plat vitr e st un eb ot e isole, imp erm able c onsis ta 907 24 d’a bsorb an t sombre sous une ou plusieurs […] кувертюр. fullgreensolars.fr |
F l a t пластина c o ll ectors a r e 9024 907 907 ea термостойкие коробки, содержащие темный abso rb e r пластина u n de r одно или несколько стекол […] или полимерные крышки. fullgreensolars.com | Les c ollec ti onneurs pan ne au p lats s ont isols, le s bot es i 907 mp ent u ne доска d ‘ abs ba nt sombre […] су или плюс […]couverture de verre ou polymriques. fullgreensolars.fr |
Sup po r t изолированный — Co Индуктивная резина Hi gh e пластина 907 907 907 907 23 907 Fi ве позиции Размер […] (см) 13 x 8 x 4 artec.nl | S u ppo rt изол — cao utc houc co nducteur — p latea u suprieur —c. |
Компактная и полностью смонтированная солнечная передаточная станция для высокого расхода […]или с низким расходом […] эксплуатация, в комплекте te l y изолированный , w it h нержавеющая сталь больших размеров s te e l h e на обменнике , […]с предустановленными и предварительно подключенными […] Контроллеробеспечивает простую и быструю установку, а также безопасный ввод в эксплуатацию. paw.eu | La station changeur solaire prmonte pour le […]функция высокопоточная […] ou с низким расходом , Compl te men t isole, ave cu n cha nge ur plaques e 9024 ni 907 re размер использования, […]avec rgulateur […]prrgl et prcbl, простой монтаж и сервисное обслуживание. ww.paw.eu |
Система крепления W-Tram полностью электрическая. , r ai l подушка, дюбель и ba s e пластина a r все из пластика. vossloh-rail-systems.de | Ce systme de […] фиксация es t comp ltt em ent изол пар l ? int erm di aire d 907 907 de guidage, dne selle lastique, de chevilles , d? un e plaque i nter m diaire […]synthtique. vossloh-rail-systems.de |
Устройство электродов для электролизера […]минимум с одним анодом и […] с минимум t w o пластина — s h ap ed cath od e s 907 907 907 с изоляцией 907 l ec трижды из […]друг друга на одной […]стороны анода и разнесены друг от друга, в которых каждый катод имеет не менее двух отверстий для сквозного потока электролита и в которых катоды находятся под более высоким электрическим потенциалом по мере увеличения расстояния от анода, отличающийся тем, что катоды (1 ) закреплены удерживающим устройством, по крайней мере, поверхность которого состоит из электроизоляционного материала, в котором расстояния между катодами (1) задаются разделительными элементами. v3.espacenet.com | Система электродов для электролиза целлюлозы, входящая в состав системы […]анод и моен два […] катоды en для me d e бляшек m utuell eme nt isoles l ect riq etpomen24 []distance l’une de […]l’autre d’un ct de l’anode, chaque cathode prsentant au moins deux ouverture pour l’coulement d’lectrolyte travers elle et les cathodes se Trouvant un Potentiel Lectrique d’autant plus lev qu’elles sont loignes de l ‘ анод, удерживающий катоды (1) не поддерживает номинальное крепление на поверхности изолятора, не имеющего отношения к матрице, на меньшем расстоянии между катодами (1) фиксирует расстояние между катодами. v3.espacenet.com |
ba s e пластина i s v ibra ti o n — 907 247 907 907 907 o незначительные колебания […] передаются в окружающую среду. gunt.de | L a fondation e st isole de s v ibrat io ns de manire […] ce que de petites vibrations soient transmises l’environnement. gunt.de |
Плоская тарелка […] солнечные коллекторы состоят из ряда труб, установленных в плоскую медную или другую мета-мета ll i c пластина u n de ra glass-cov er e d изолированный b o x .gosolarontario.ca | Les capteurs planss solaires vitrs se composent […]трубок […] relis u ne plaque pl an e de cuivre ou d’un autre mtal qui sont encastrs d an s un bo tie r изолятор r eco rt d’u ne табличка de ve rre .gosolarontario.ca |
Монолитно интегрированный конденсатор (10) с первой обкладкой (12) […] и a se co n d пластина ( 1 3) , se co n d пластина 9023 907 907 907 e дюйм г сформирован, a n d изолированный f r om f ir s пластина b y a диэлектрик […]слой (14, 16), ХАРАКТЕРИСТИКА […]BY: слой полуизолирующего материала (18), расположенный на диэлектрическом слое и контактирующий со второй пластиной; и провод (17), расположенный на диэлектрическом слое, отдельный от первой и второй пластин и контактирующий со слоем полуизолирующего материала. v3.espacenet.com | Конденсатор (10) intgr monolithiquement comportant une […]предварительная табличка (12) et une seco nd e табличка ( 13 ), […] la second de табличка t ant forme sur la premire plaq ue et tan t isole d e la premi premi e couche (14, […]16) dilectrique, […]caractris par: une couche de matriau (18) полуизолирующий материал dispose sur la couche dilectrique et en contact avec la second plaque, et un conducteur (17) Dispose sur la couche dilectrique, отдельный des premire et second plaques et en contact avec la полуизолятор couche de matriau. v3.espacenet.com |
Он хотел, чтобы я ge t a n изолированный d o или , потому что я […] получит более высокий балл. www2.parl.gc.ca | На сайте […] d’acheter u ne po rte isole par ce qu e j’obtiendrais […]ainsi un crdit d’impt plus lev. www2.parl.gc.ca |
Аппарат для нагрева непрерывного электропроводящего тела из материала, в дальнейшем называемого жгутом, […]направлено в канал […] (14), емкость it o r пластина a r ra ngement (21), который подключен к высокочастотному генератору (23), являющемуся электрическим al l y изолированный f r om нитка, емкость it o r 907 907 23 907 ra ngement (21) […]с двумя парами […]противоположных пластин (31) первого конденсатора, причем такие пары расположены рядом друг с другом по длине жилы, две дополнительные пары вторых пластин (30) конденсатора расположены вдоль жилы вместе с двумя внешними сторонами первых пластин ( 31), вторые обкладки (30) конденсатора подключены к выводу с нулевым потенциалом высокочастотного генератора (23), отличающийся тем, что между обкладками (30, 31) конденсатора, которые примыкают друг к другу по длине жилы, находится зазор, который, по меньшей мере, по существу равен зазору (d) между обкладками конденсатора (30, 31 соответственно), которые расположены напротив друг друга относительно жилы. v3.espacenet.com | Dispositif pour le rchauffage d’un boudin constitu d’un matriau lectriquement conducteur se dplaant l’intrieur d’un canal (14), […]comprenant un […] gnrateur haute frquence (23) reli un a ge ncemen t (21) de plaques de cond en 907 r sateuq 907 r sateuq 907 r sateuq 907 uem ent изол пар ra ppo rt au di t bou din , ledit a gen cemen ques deluxe de 907a (21 конденсатор) …]презентант два […]пар размещает ct cte dans le sens longitudinal du boudin de premires plaques (31) de concateur se faisant face, sur les deux cts extrieurs desquelles, longitudinalement au boudin, не располагает двумя автономными парами de Seconddes Plaques de Condenses (30) lesquelles sont relies une Borne de Potentiel zro du gnrateur haute frquence (23), caractris en ce qu’il est prvu, Entre les Plaques de Concondateur (30, 31) voisines longitudinalement au boudin, une distance sensiblement au moins gale la distance (d) entre les Plaques de Condensateur (30 или 31) распределяет лицо по принципу rapport au boudin. v3.espacenet.com |
Ширина от одного до трех метров, простой или […] двойная дверь, т h e пластина i s n o n — изолированные проще […]погрузка ваших грузовиков. france-etuves.com | D’un trois mtres de large, porte simple ou double, la […] подошва d e l’tuve est no n isole p ou r fa cili te r le charge […]de vos chariots. france-etuves.com |
Если длина трубки 1 метр или меньше […] длина, это mus t b e изолированный w i th материал с […]максимальная теплопроводность 0,05 […]Вт / м · К с радиальной толщиной изоляции, соответствующей диаметру зонда. eur-lex.europa.eu | Трубка Si le n’a pas plus […] de1mdelongueur, i l doi t tr e изол а ve c u n mat r iau ayant […]UNE Conductivit Thermique Maximale de […]0,05 Вт / м K, радиальная изоляция, отклоняющаяся от диаметра зонда. eur-lex.europa.eu |
Все дома , , , , , , , , , изолированные , , , , , , , , , […]
Остекление для оптимального использования пассивной солнечной энергии. regency.org | Всего […] maisons son t parfa ite men t isoles e t qui pes de doubles […]витражей для использования с максимальной пассивной энергией. regency.org |
, соответственно, в противоположных положениях на соответствующих концах цилиндрически намотанного элемента (50), оба конца сердечника обмотки находятся, соответственно, в прямом или косвенном контакте с первой пластиной сбора электричества (72) и второй пластиной сбора электричества (62), чтобы определяют относительные положения в осевых направлениях первой пластины (72) для сбора электричества и второй пластины (62) для сбора электричества, а также первой пластины […]сбор электроэнергии […] пластина (72) и второй электрический коллектор ti n g пластина ( 6 2) электрические al l y 907 t o p предотвратить электрическую проводимость между указанными первыми […]и указанные вторые пластины для сбора электроэнергии v3.espacenet.com | соответствующих позиций, противодействующих выходам соответствующих элементов в цилиндрических элементах (50), двойных выходах в соответствии с положениями, относящимися к непосредственному или косвенному контакту, с прямым или косвенным контактом, с предварительной табличкой с восстановлением электричества (72) и т. Д. Вторая мемориальная доска для восстановления электричества (62) для определения позиций родственников в осевых направлениях первичной таблички (72) и вторичная табличка для восстановления […]d’lectricit (62), et […] la pre mi re plaque de re cueil d’lectricit (72) et la s ec onde plaque de r ec ueil d’lectri ci t ( 2) son t isoles lec tri queme nt pour […]empcher une кондукция […]lectrique entre lesdites premire et second plaques de recueil d’lectricit. v3.espacenet.com |
Тепловые характеристики модуля биполярного транзистора с изолированным затвором с использованием базовой пластины микроканального охлаждения
Доступно онлайн 25 октября 2021 г., 117718
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117718Получить права и содержаниеОсновные моменты
- •
Микроканалы были предложены для охлаждения модуля биполярных транзисторов с изолированным затвором.
- •
Были изучены рабочие характеристики двух противоточных микроканальных базовых пластин.
- •
Горизонтальный противоточный микроканал показал лучшие теплогидравлические характеристики.
- •
Генераторы продольных вихрей улучшают теплопередачу микроканального охлаждения.
Abstract
Модуль биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) не может соответствовать промышленным требованиям при высокой плотности мощности из-за высокой температуры перехода и неравномерного распределения температуры. Чтобы преодолеть эти проблемы, две новые конструкции микроканалов (т.е. продольный микроканал противотока и горизонтальный микроканал противотока) были предложены для охлаждения базовой пластины модуля IGBT в этом исследовании. Модель теплопередачи была разработана для исследования характеристик теплопередачи, перепада давления и распределения температуры полноразмерного модуля IGBT с предложенными конструкциями микроканального охлаждения. Результаты показали, что конструкция с горизонтальным противоточным микроканалом имеет лучшие характеристики теплопередачи, меньший перепад давления, более равномерное распределение температуры и более высокую энергоэффективность по сравнению с конструкцией с продольным противоточным микроканалом охлаждения.