Теплоизолирующая внешняя стена здания

 

Изобретение относится к теплоизолирующей внешней стене здания, при этом стена включает внешний облицовочный слой, внешний воздушный зазор, изолирующий слой, внутренний воздушный зазор и внутренний облицовочный слой. Внешний воздушный зазор сообщается с окружающим воздухом через входное отверстие, а внутренний воздушный зазор сообщается с внутренними помещениями здания через выходное отверстие. В соответствии с изобретением изолирующий слой выполнен из материала, который функционирует как фильтр, который улавливает частицы из проходящего воздуха. Распределяющий слой расположен с внешней и/или внутренней стороны изолирующего слоя. Распределяющий слой выполнен в общем случае из воздухопроницаемого материала, который является пористым или снабжен большим количеством равномерно распределенных маленьких дырочек. Устройство для контроля потока расположено в выходном отверстии для поддержания обычно постоянного потока воздуха через стену независимо от разницы давления между внешней и внутренней сторонами стены. 8 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплоизолирующим внешним стенам зданий.

Главным техническим требованием, предъявляемым к обычным наружным стенам зданий, является требование, чтобы стены выполняли функцию климатической защиты здания, а также могли бы обладать несущей способностью. В соответствии с их функцией - как климатической защиты значение теплоизолирующей способности внешних стен в последние годы постоянно возрастало. В связи с этим теплоизолирующая способность увеличивалась при возрастании толщины изолирующего слоя стены. Однако не всегда возможно усилить изоляцию с помощью наложенных толстых изолирующих слоев. Эти накладки, особенно при обеспечении дополнительной изоляции изнутри в уже существующих зданиях, могут изменить влажность и тепловой баланс стен нежелательным образом.

С целью улучшения теплоизолирующей способности без увеличения толщины изолирующего слоя ранее было предложено отводить воздушный поток от внешней части здания через стену так, чтобы противодействовать передаче тепла через стену. Однако, как оказалось, этого довольно трудно достичь, и проблемы, с которыми столкнулись при направлении воздушного потока в прежних проектах конструкций, до настоящего времени мешают воплощению концепции так называемой динамической изоляции, которая обычно используется по отношению к стенам.

Известна теплоизолирующая внешняя стена здания, включающая внешний футеровочный или облицовочный слой, внешний воздушный зазор, расположенный с внутренней стороны внешнего облицовочного слоя, изолирующий слой, расположенный с внутренней стороны внешнего воздушного зазора, внутренний воздушный зазор, расположенный с внутренней стороны изолирующего слоя, и внутренний облицовочный слой, расположенный с внутренней стороны внутреннего воздушного зазора, причем внешний воздушный зазор связан с окружающим воздухом через по крайней мере одно входное отверстие во внешнем облицовочном слое, а внутренний воздушный зазор связан с внутренней частью здания через по крайней мере одно выходное отверстие во внутреннем облицовочном слое, и изолирующий слой выполнен из материала, который является проницаемым для воздуха, по крайней мере, в направлении от внешнего воздушного зазора к внутреннему воздушному зазору (Заявка Швеции N 300297, 1968). Данное решение имеет описанные выше ограничения.

Была поставлена задача обеспечения теплоизоляции внешних стен, что является дальнейшим развитием описанной выше концепции динамической изоляции, а изобретением является то, что стена, предлагаемая согласно изобретению, в дополнение к улучшенной изолирующей способности будет также использоваться для вентилирования внутренних помещений здания и для фильтрования, и предварительного нагревания проходящего воздуха так, что вентилируемый воздух, проходящий в здание, будет поддерживаться при определенной температуре и будет свободен от частиц, которые могут быть опасны для людей, страдающих аллергическими заболеваниями.

Поставленная задача решается тем, что в теплоизолирующей внешней стене здания, включающей внешний футеровочный или облицовочный слой, внешний воздушный зазор, расположенный с внутренней стороны внешнего облицовочного слоя, изолирующий слой, расположенный с внутренней стороны внешнего воздушного зазора, внутренний воздушный зазор, расположенный с внутренней стороны изолирующего слоя, и внутренний облицовочный слой, расположенный с внутренней стороны внутреннего воздушного зазора, причем внешний воздушный зазор связан с окружающим воздухом через по крайней мере одно входное отверстие во внешнем облицовочном слое, а внутренний воздушный зазор связан с внутренней частью здания через по крайней мере одно выходное отверстие во внутреннем облицовочном слое, и изолирующий слой выполнен из материала, который является проницаемым для воздуха, по крайней мере, в направлении от внешнего воздушного зазора к внутреннему воздушному зазору, согласно изобретению изолирующий слой выполнен из материала, который функционирует как фильтр для отделения частиц из проходящего воздуха, и тем, что с внешней и/или внутренней стороны изолирующего слоя расположен распределяющий слой, причем упомянутый распределяющий слой выполнен обычно из непроницаемого для воздуха материала и снабжен большим количеством равномерно распределенных отверстий или выполнен из материала с правильно сбалансированной пористостью, при этом устройство для контроля потока расположено в выходном отверстии или по соседству с ним для поддержания обычно постоянного потока воздуха через стену независимо от разницы давления с внешней и внутренней стороны стены.

Подходящие варианты выполнения стены, предложенной изобретением, определяются зависимыми пунктами формулы изобретения.

В частности, изолирующий слой может быть выполнен из листов минеральной ваты.

Изолирующий слой может быть выполнен из минеральной ваты в форме распушенной ваты, при этом с каждой стороны изолирующего слоя расположен поддерживающий слой для закрепления распушенной ваты.

Устройство для контроля потока может быть выполнено в виде управляемого давлением клапана, который автоматически приводит площадь сечения потока в соответствие с разницей давления между внешней стороной стены и ее внутренней стороной.

Распределяющий слой может быть выполнен из листа, который перфорирован отверстиями, обеспечивающими хорошо сбалансированное поступление воздуха.

С внешней стороны распределяющего слоя может быть расположен фильтрующий слой для отделения грубых частиц из проходящего воздуха.

Между внутренним воздушным зазором и внутренним отделочным слоем могут быть расположены тонкий промежуточный слой и третий воздушный зазор, причем как промежуточный слой, так и третий воздушный зазор сообщены с внутренними помещениями здания в верхних частях упомянутого слоя и упомянутого зазора.

В частности, промежуточный слой может быть выполнен из материала с хорошей термической проводимостью, например из металла.

В упомянутом выше третьем воздушном зазоре может быть расположено нагревающее устройство.

Изобретение будет описано более детально для различных вариантов выполнения стены согласно изобретению со ссылкой на сопровождающие чертежи.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение стены, предложенной для нового здания и сконструированной в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения; на фиг. 2 - поперечное сечение стены, предложенной для внутренней добавочной или дополнительной изоляции в существующих зданиях и сконструированной в соответствии с вторым вариантом выполнения изобретения; на фиг. 3 - стена с частичным разрезом, сконструированная в соответствии с третьим вариантом выполнения изобретения; на фиг. 4 - сечение стены, показанной на фиг. 3.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение внешней стены 1 здания, для которого показаны только части двух конструкций перекрытий 2 вместе с упомянутыми стенами.

Внешняя стена 1 включает внешний отделочный слой или облицовку 3, которая образует внешнюю сторону стены и которая (фиг. 1) является кирпичной стеной. Однако внешний облицовочный слой 3 может быть выполнен из других подходящих материалов, таких как бетон, щиты из различных материалов или деревянные панели. Внешний облицовочный слой 3 также снабжается по крайней мере одним входным отверстием 4, в котором может быть установлена решетка или сетка для насекомых (не показана).

Между внешним облицовочным слоем 3 и поверхностью стены 1 по всей ее поверхности выполнен внешний воздушный зазор 5. С внутренней поверхности внешнего воздушного зазора 5 выполнен изолирующий слой 6, который образует главную изоляцию стены 1 и который преимущественно состоит из минеральной ваты. С внутренней поверхности изолирующего слоя 6 расположен внутренний воздушный зазор 7, который отделяется с внешней стороны внутренней отделкой или футеровочным слоем 8, который образует внутреннюю часть стены 1 и отделяет стену от внутреннего пространства здания.

В соответствии с изобретением выполнен также распределительный слой 10, который в случае варианта выполнения, показанного на фиг. 1, выполнен в виде внутренней рельефной поверхности изолирующего слоя 6.

Внутренний отделочный слой 8 является плотным или непроницаемым слоем, который снабжен в районе области его верхнего конца выходным отверстием 11. В отверстие 11 вставлено устройство для контроля за потоком 12, которое осуществляет контроль за потоком воздуха через выходное отверстие 11.

Внешняя стена (фиг. 1) функционирует следующим образом. Пониженное давление воздуха создается внутри здания 9 известным способом. Устройство, использованное для этой цели, не является частью настоящего изобретения и поэтому не показано на чертежах. Как результат пониженного давления воздуха внутри здания 9, окружающий воздух втягивается через входное отверстие 4 с помощью всасывания и распределяется во внешнем воздушном зазоре 5. Воздух проходит от зазора через наружный слой 13, через изолирующий слой 6 и распределяющий слой 10 во внутренний воздушный зазор 7, из которого воздух через выпускные отверстия попадает внутрь здания 9. Поток контролируется устройством для контроля потока 12, которое также предотвращает течение воздуха в неправильном направлении. Распределяющий слой 10, который в случае варианта выполнения, представленного на фиг. 1, располагается с внутренней стороны изолирующего слоя 6, выполнен из материала, который обычно является непроницаемым для воздуха и снабжен множеством маленьких дырочек (аналогичных иголочному ушку), которые распределены по всей поверхности распределяющего слоя 10. Эти перфорированные отверстия сделаны таким образом, что поток воздуха через изолирующий слой 6 обычно распределяется равномерно по всей поверхности изолирующего слоя 6. Направленный внутрь поток через изолирующий слой 6 (причем упомянутый поток имеет очень низкую скорость течения) будет поглощать тепло, которое передается через стену 1 изнутри здания 9. Внутренний воздушный зазор 7 будет, таким образом, содержать предварительно нагретый воздух, который затем передается внутрь здания 9 через узкие выпускные отверстия 11. Таким образом, теплоизолирующая способность стены 1 лучше, чем если бы изолирующий слой 6 использовался без пропускания через него потока воздуха.

Когда изолирующий слой 6 выполнен из материала, который обладает хорошими фильтрующими свойствами, например из минеральной ваты, изолирующий слой 6 также будет выполнять функцию фильтра проходящего воздуха. Этот фильтр будет иметь очень большую площадь поверхности и толщину, и воздух движется очень медленно через фильтр, что придает фильтру очень хорошую фильтрующую способность. Поэтому проходящий через выпускное отверстие 11 воздух будет очень чистым.

Как можно понять из вышеизложенного, предлагаемая изобретением внешняя стена 1 будет выполнять обычные функции формирующей части корпуса здания, а также дополнительные функции высокоэффективного фильтра для вентиляции воздуха, проходящего во внутренние помещения здания, в связи с чем стена также имеет улучшенную теплоизолирующую способность, так как вентилируемый воздух, который проходит через стену, будет по крайней мере до некоторой степени поглощать тепло, которое в других случаях было бы потеряно в окружающую среду, посредством чего притекающий воздух также подогревается и поступает в комнату беззвучно и без сквозняка.

На фиг. 2 показана внешняя стена 1, которая имеет ту же самую принципиальную конструкцию, как внешняя стена 1 (фиг.1). Однако внешняя стена 1 по варианту выполнения, представленному на фиг. 2, состоит из внешней стены существующего здания с внутренней добавочной или дополнительной изоляцией в соответствии с изобретением. Те части, которые соответствуют изображенным на фиг. 1, были обозначены на фиг. 2 теми же цифрами, и функция стены, показанной на фиг. 2, является той же самой, как функция стены на фиг. 1. Главное различие состоит в том, что внешний отделочный слой состоит из внешнего слоя Зa, изолирующего слоя Зb и внутреннего слоя Зc, который образует внутреннюю сторону существующей стены, которая дополнена в соответствии с изобретением.

На фиг. 3 и 4 показана предлагаемая внешняя стена 1, где соответствующие части, которые были обозначены на фиг. 1 и 2, имеют ту же нумерацию. Для варианта выполнения, показанного на фиг. 3 и 4, распределяющий слой 10 размещен на внешней стороне изолирующего слоя 6 вместо внутренней его стороны. В этом случае внешний слой 13 располагается с наружной стороны распределяющего слоя 10 и функционирует как первый фильтр для удаления грубых частиц из воздуха, предотвращающий засорение тонких перфорированных отверстий в распределяющем слое 10.

Внешняя стена 1 варианта выполнения, представленного на фиг.3 и 4, также снабжена третьим воздушным зазором 14, находящимся между внутренним воздушным зазором 7 и внутренним отделочным слоем 8. Тонкий промежуточный слой 15, который выполнен из материала, имеющего хорошую теплопроводность, например из металла, расположен между внутренним воздушным зазором 7 и третьим воздушным зазором 14. Третий воздушный зазор 14 полностью отделен от внутреннего воздушного зазора 7, а дно зазора 14 связано с внутренними помещениями 9 здания через входное отверстие 16. Третий воздушный зазор 14 также открывает верхнюю часть зазора так, что образуется выпускное отверстие 17 во внутренние помещения 9 здания. Для нагревания воздуха, который протекает через входное отверстие 16, затем поднимается вверх через третий воздушный зазор 14 и подается назад во внутренние помещения 9 здания через выпускное отверстие 17, установлено по крайней мере одно нагревающее устройство 18 в нижней части третьего воздушного зазора 14. Таким путем получают поток теплого воздуха через третий воздушный зазор 14, что означает, что внутренний облицовочный слой 8 будет поддерживаться при подходящей температуре, дополнительно уменьшая таким образом опасность сквозняков или других дискомфортных условий в холодную погоду. Промежуточный слой 15, который имеет хорошую теплопроводность, также вносит свой вклад в дополнительное нагревание вентилируемого воздуха во внутреннем воздушном зазоре 7 перед тем, как упомянутый воздух выходит через выпускное отверстие 11.

Можно понять, что описанные выше варианты выполнения предлагаемой согласно изобретению внешней стены могут быть модифицированы различными путями, без выхода за объем изобретения. Например, изолирующий слой 6 может быть сделан из так называемой рыхлой ваты, т. е. из минеральной ваты, которая состоит из распущенных волокон, без какого-либо связующего вещества. Это облегчает проблему, связанную с возможным выходом связывающих остатков из изолирующего слоя 6. Однако, когда используется распушенная вата, необходимо обеспечить некоторую форму поддерживающему слою (не показан) с обеих сторон изолирующего слоя 6, причем упомянутые поддерживающие слои помогают изолирующему слою 6 сохранять правильную форму.

Формула изобретения

1. Теплоизолирующая внешняя стена здания, включающая внешний футеровочный или облицовочный слой, внешний воздушный зазор, расположенный с внутренней стороны внешнего облицовочного слоя, изолирующий слой, расположенный с внутренней стороны внешнего воздушного зазора, внутренний воздушный зазор, расположенный с внутренней стороны изолирующего слоя, и внутренний облицовочный слой, расположенный с внутренней стороны внутреннего воздушного зазора, причем внешний воздушный зазор связан с окружающим воздухом через по крайней мере одно входное отверстие во внешнем облицовочном слое, а внутренний воздушный зазор связан с внутренней частью здания через по крайней мере одно выходное отверстие во внутреннем облицовочном слоем, и изолирующий слой выполнен из материала, который является проницаемым для воздуха по крайней мере в направлении от внешнего воздушного зазора к внутреннему воздушному зазору, отличающаяся тем, что изолирующий слой выполнен из материала, который функционирует как фильтр для отделения частиц из проходящего воздуха, с внешней и/или внутренней стороны изолирующего слоя расположен распределяющий слой, причем распределяющий слой выполнен обычно из непроницаемого для воздуха материала и снабжен большим количеством равномерно распределенных отверстий или выполнен из материала с правильно сбалансированной пористостью, при этом устройство для контроля потока расположено в выходном отверстии или по соседству с ним для поддержания обычно постоянного потока воздуха через стену независимо от разницы давления с внешней и внутренней сторон стены.

2. Стена по п.1, отличающаяся тем, что изолирующий слой выполнен из листов минеральной ваты.

3. Стена по п.1, отличающаяся тем, что изолирующий слой выполнен из минеральной ваты в форме распущенной ваты, при этом с каждой стороны изолирующего слоя расположен поддерживающий слой для закрепления распущенной ваты.

14. Стена по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что устройство для контроля потока выполнено в виде управляемого давлением клапана, который автоматически приводит площадь сечения потока в соответствие с разницей давления между внешней стороной стены и ее внутренней стороной.

5. Стена по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что распределяющий слой выполнен из листа, который перфорирован отверстиями, обеспечивающими хорошо сбалансированное поступление воздуха.

6. Стена по любому пп.1 - 5, отличающаяся тем, что с внешней стороны распределяющего слоя расположен фильтрующий слой для отделения грубых частиц из проходящего воздуха.

7. Стена по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что между внутренним воздушным зазором и внутренним отделочным слоем расположены тонкий промежуточный слой и третий воздушный зазор, причем как промежуточный слой, так и третий воздушный зазор сообщены с внутренними помещениями здания в верхних частях упомянутых слоя и зазора.

8. Стена по п.7, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из материала с хорошей термической проводимостью, например из металла.

9. Стена по п.7 или 8, отличающаяся тем, что в третьем воздушном зазоре расположено нагревающее устройство.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4