Панель для дополнительной теплоизоляции стен
Владельцы патента RU 2464390:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий, предназначенных для уменьшения поступления теплоты из помещения в толщу стены при установке теплоизоляционных панелей внутри помещения или для защиты стен от воздействия неблагоприятных атмосферных процессов при установке панелей с внешней стороны здания. Технический результат: поддержание теплоизоляционных свойств панели при длительной эксплуатации путем устранения процесса конденсации влаги из атмосферного воздуха, находящегося между тыльной и лицевой поверхностями панели, путем турбулизации режима его движения за счет вибрационного горизонтального перемещения под воздействием вибрации лицевой плоскости относительно тыльной, а также закрутки потока воздуха в воздушной прослойке вследствие завихрений в криволинейных канавках на тыльной стороне поверхности панели. Панель для дополнительной теплоизоляции стен содержит листы, образующие лицевую и тыльную плоскости панели, с воздушной прослойкой между ними. При этом листы панели конструктивно сгруппированы пакетами по восемь штук с жестким соединением между собой тыльной и лицевой поверхностями и девятым в центре, который имеет возможность горизонтального перемещения относительно стены, а крепежная деталь выполнена в виде стержня с двухсторонним резьбовым соединением, причем одним концом стержень жестко соединен с крепежным каналом в центральной части разграничителя, а другим концом соединен с лицевой плоскостью каждого листа панели как с возможностью свободного горизонтального перемещения посредством гибких связей, так и жесткого соединения, при этом внутри панели на лицевой плоскости листа свободного горизонтального перемещения расположен вибратор, кроме того, на тыльной плоскости листов панели, конструктивно сгруппированных по восемь штук, выполнены криволинейные канавки с противоположным направлением движения касательной на каждой рядом расположенной паре листов панели, при этом на первом листе пары панели касательная криволинейной канавки имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а на втором листе данной пары панели касательная криволинейной канавки имеет направление против хода движения часовой стрелки. 4 ил.
Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий, предназначенных для уменьшения поступления теплоты из помещения в толщу стены при установке теплоизоляционных панелей внутри помещения или для защиты стен от воздействия неблагоприятных атмосферных процессов при установке панелей с внешней стороны здания.
Известна стеновая панель (см а.с. СССР №1270259, МКЛ Е04С 2/26, опубл. 15.11.1986 г.), состоящая из наружной и внутренней обшивок, два края которых соединены с каркасом, а образованная этими обшивками и каркасом внутренняя полость заполнена теплоизолятором, разделенным слоями пароизоляционного материала.
Недостатком является необходимость нарушения их целостности в местах прикрепления к изолируемым стенам, так как проходящие сквозь плиты крепления элементы образуют холодные мостики.
Известна панель для дополнительной теплоизоляции стен (см. патент РФ №2235834, МПК Е04В 1/80, опубл. 10.09.2004 г.), содержащая листы, образующие лицевую и тыльную плоскости панели, с воздушной прослойкой между ними, при этом конструктивные элементы панели выполнены из материалов, не поддерживающих горения и имеющих низкую теплопроводность, выбранных из группы полиуретановый поропласт для тыльной плоскости, жесткий пенополиуретан с замкнутой ячейкой структурой для разграничителей, пенополистирол, древесноволокнистые плиты, листы сухой штукатурки для лицевой плоскости, каждый из разграничителей, обеспечивающих сохранение минимальной постоянной толщины воздушной прослойки, а также возможность многократного снятия и установки всей панели или только ее лицевой плоскости, выполнен в виде соединенных в единую конструктивную деталь, по меньшей мере, четырех ячеек, имеющих в центральной части, где сходятся ребра жесткости ячеек, канал для ввода крепежной детали, предназначенной для прикрепления лицевой плоскости к разграничителю, а ребра жесткости каждого из разграничителей утоплены в массу пластичного материала, из которого формируют лист, образующий тыльную плоскость панели, до начала его затвердевания, в результате чего получают прочное соединение каждого разграничителя с тыльной плоскостью панели, выполненной с возможностью прикрепления к стене с использованием крепежных деталей.
Недостатком является образование капельной и пленочной конденсации как внутри панели, так и на поверхности стены в местах крепления тыльной поверхности панели, что приводит к изменению температурного режима внутри панели со снижением ее теплоизолирующих свойств и интенсифицирует ухудшение эксплуатационных прочностных параметров стены здания, что обусловлено ламинарным, то есть спокойным перемещением воздушной прослойки с низкими теплообменными параметрами.
Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание теплоизоляционных свойств панели при длительной эксплуатации путем устранения процесса конденсации влаги из атмосферного воздуха, находящегося между тыльной и лицевой поверхностями панели, путем турбулизации режима его движения за счет вибрационного горизонтального перемещения под воздействием вибрации лицевой плоскости относительно тыльной и, соответственно, стены, находящейся под дополнительной теплоизоляцией, а также закрутки потока воздуха в воздушной прослойке вследствие завихрений в криволинейных канавках на тыльной стороне поверхности панели.
Технический результат достигается тем, что панель для дополнительной теплоизоляции стен содержит листы, образующие лицевую и тыльную плоскости панели с воздушной прослойкой между ними, причем конструктивные элементы панели выполнены из материалов, не поддерживающих горение, имеющих низкую теплопроводность и выбранных из группы «полиуретановый поропласт» для тыльной плоскости, жесткий пенополиуретан с замкнутоячеистой структурой - для разграничителей, пенополистирол, древесноволокнистые плиты, листы сухой штукатурки - для лицевой плоскости, при этом каждый из разграничителей, обеспечивающих сохранение минимальной постоянной толщины воздушной прослойки, а также возможность многократного снятия и установки всей панели или только ее лицевой плоскости, выполнен в виде соединенных в единую конструктивную деталь, по меньшей мере, четырех ячеек, имеющих в центральной части, где сходятся ребра жесткости ячеек, канал для ввода крепежной детали, предназначенной для прикрепления лицевой плоскости к разграничителю.
Ребра жесткости каждого из разграничителей утоплены в массу пластичного материала, из которого формируют лист, образующий тыльную плоскость панели, до начала его затвердевания, в результате чего получается прочное соединение каждого разграничителя с тыльной плоскостью панели, выполненной с возможностью прикрепления к стене с использованием крепежных деталей, при этом листы панели конструктивно сгруппированы пакетами по восемь штук с жестким соединением между собой тыльной и лицевой поверхностями и девятым в центре, который имеет возможность горизонтального перемещения относительно стены, причем крепежная деталь выполнена в виде стержня с двухсторонним резьбовым соединением, кроме того, одним концом стержень жестко соединен с крепежным каналом в центральное части разграничителя, а другим концом соединен с лицевой плоскостью каждого листа панели как с возможностью свободного горизонтального перемещения посредством гибких связей, так и жесткого соединения.
Внутри панели на лицевой плоскости листа свободного горизонтального перемещения расположен вибратор, кроме того, на тыльной плоскости листов панели, конструктивно сгруппированных по восемь штук, выполнены криволинейные канавки с противоположным направлением движения касательной на каждой рядом расположенной паре листов панели, при этом на первом листе пары касательная криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а на втором листе данной пары панели касательная криволинейной канавки имеет направление против хода часовой стрелки.
На фиг.1 изображена принципиальная схема пакета из восьми листов панели для дополнительной теплоизоляции стены здания с девятым листом в центре, соединенным с вибратором, на фиг.2 - вид А-А фиг.1, на фиг.3 - крепление центрального листа панели с вибратором, на фиг.4 - тыльная сторона листов панели, конструктивно сгруппированных по восемь штук с криволинейными канавками противоположного направления движения касательной.
Конструкция для дополнительной теплоизоляции включает стену 1, панель 2 для дополнительной теплоизоляции, состоящую из лицевой 3 и тыльной 4 плоскостей, между которыми находится воздушная прослойка 5. Тыльная плоскость 4 крепится к стенке 1 известными способами, например прижатием к стене планками, через которые можно ввести в толщу стенки крепежные элементы меньшей длины, чем потребовалось бы в случае прикрепления к стенке собранной панели. Между тыльной 4 и лицевой 3 плоскостями размещены разграничители 6, предназначенные для сохранения минимального воздушного зазора постоянной величины и представляющие собой ребра жесткости 7 с крепежным каналом 8. Листы 9 конструктивно между собой соединены в комплексы, из них восемь листов жестко соединенных с разграничителями 6, а лист 10 в центре имеет возможность горизонтального перемещения относительно стены 1.
Крепежная деталь 11 выполнена в виде стержня с двухсторонним резьбовым соединением, причем одним концом 12 стержень 11 жестко соединен с крепежным каналом 8 в центральной части разграничителя 6 и другим концом 13 соединен с лицевой плоскость 3 каждого листа 10 панели 2 как с возможностью свободного горизонтального перемещения посредством гибких связей, например пружины 14 и 15, так и жесткого соединения с лицевой плоскостью 3 листа 9, при этом внутри панели 2 на лицевой плоскости 3 листа 10 свободного горизонтального перемещения расположен вибратор 16.
На тыльной плоскости 4 листов 9 панели 2, конструктивно сгруппированных по восемь штук, выполнены криволинейные канавки 17 с противоположным направлением движения касательной на каждой рядом расположенной паре 18 листов 9 панели 2. При этом на первом 19 листе 9 пары 18 панели 2 касательная криволинейной канавки 17 имеет направление по ходу 20 часовой стрелки, а на втором 21 листе 9 данной пары 18 панели 2 касательная криволинейной канавки 17 имеет направление против хода 22 часовой стрелки (см., например, стр.509, М.Я.Выгодский. Справочник по высшей математике. М., 1965. 872 с., ил.).
Теплообмен при эксплуатации панели для дополнительной теплоизоляции стен осуществляется следующим образом.
При наличии мелкодисперсной и парообразной влаги в атмосферном воздухе при размещении панели для дополнительной теплоизоляции с внешней стороны стены 1 здания данная влагопаровоздушная смесь под действием свободной конвенции поступает в воздушную прослойку 5, где конденсирует ее влажная составляющая и в виде пленки конденсата стекает по наружной поверхности стены 1.
В результате не только резко снижаются теплоизоляционные свойства воздушной прослойки 5 (см., например, стр.181-183, В.Н.Богословский. Строительная теплофизика. М., Стройиздат, 1980. 400 с., ил.), но и ухудшает надежные эксплуатационные параметры стены 1 за счет ее увлажнения из-за образования застойных зон неподвижного воздуха в воздушных прослойках 5, что наблюдается при ламинарном движении вентилируемого воздуха за счет свободной конвенции.
Для устранения данного явления предлагается компоновка листов 9 панели 2, например по девять штук, причем расположенный в центре лист 10 имеет возможность горизонтального перемещения на крепежной детали в виде стержня 11 под воздействием вибратора 16 (см., например, стр.10-27. Вибрационные машины и технологии / С.Ф.Яцун [и др.]. Изд. «Элм», 2006. 408 с.). В этом случае в воздушной прослойке 5 наблюдается пульсирующее перемещение атмосферного воздуха, находящегося между тыльной 4 и лицевой 3 плоскостями листа 10.
В результате образуются волны, поперечно перемещающиеся в воздушных полостях 5 листов 9 и возмущающий поток воздуха, перемещающийся по криволинейным канавкам 17 панели 2. Выполнение криволинейных канавок 17 на тыльной плоскости листов 9 таким образом, что воздушный пограничный слой потока атмосферного воздуха перемещается, например, на одном листе 9 пары 18 по ходу 20 часовой стрелки, а на втором 21 листе 9 данной пары 18 атмосферный воздух перемещается против хода 22 часовой стрелки.
Тогда на границе листа 9 и листа 10 образуется завихрение противоположного направления. Это приводит к микровзрывам, интенсифицирующим теплообмен атмосферного воздуха в воздушной прослойке (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в промышленности. - М.: Машиностроение, 1979. 386 с.).
Кроме того, перемещение под действием свободной конвенции по соседним воздушным прослойкам 5 листов 9, которые скомпонованы рядом с листом 10, приводит к турбулизации пограничного слоя воздуха, контактирующего с тыльной 4 плоскостью панели 2 у стены 1, то есть ликвидируются застойные воздушные зоны, а это и ускоряет образование конденсатной пленки на поверхности стены 1.
Как следствие данного теплообмена, обеспечивается существенная экономия энергоресурсов, необходимых как для отопления помещений здания, покрытого панелью, скомпонованной из листов с жесткой и гибкой связями тыльной и лицевой поверхностями, так и для поддержания надежной эксплуатации строительных конструкций зданий путем устранения их увлажнения при изменяющемся погодно-климатическом воздействии.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в обеспечении экономической целесообразности широкого применения разработанной панели, сгруппированной из пакетов листов, каждый из которых включает восемь листов с жестко соединенными между собой тыльными и лицевыми плоскостями с воздушной прослойкой и девятый лист в центре пакета с соединением между тыльной и лицевой поверхностями листа крепежной деталью в виде стержня с гибкой связью, например пружинами, обеспечивающими возможность горизонтального перемещения его относительно стены здания под воздействием вибратора, расположенного в воздушной прослойке и укрепленного к лицевой плоскости девятого листа.
При этом выполнение на тыльных поверхностях каждого из восьми листов пакета криволинейных канавок с противоположным направлением касательной не только интенсифицирует теплообмен в вентилируемой воздушной прослойке, то есть улучшает теплозащиту, но и обеспечивает повышение прочностных эксплуатационных параметров стен путем предотвращения увлажнения элементов строительных конструкций здания.
Панель для дополнительной теплоизоляции стен, содержащая листы, образующие лицевую и тыльную плоскости панели с воздушной прослойкой между ними, причем конструктивные элементы панели выполнены из материалов, не поддерживающих горение, имеющих низкую теплопроводность и выбранных из группы «полиуретановый поропласт» для тыльной плоскости, жесткий пенополиуретан с замкнутоячеистой структурой - для разграничителей, пенополистирол, древесноволокнистые плиты, листы сухой штукатурки - для лицевой плоскости, при этом каждый из разграничителей, обеспечивающих сохранение минимальной постоянной толщины воздушной прослойки, а также возможность многократного снятия и установки всей панели или только ее лицевой плоскости, выполнен в виде соединенных в единую конструктивную деталь, по меньшей мере, четырех ячеек, имеющих в центральной части, где сходятся ребра жесткости ячеек, канал для ввода крепежной детали, предназначенной для прикрепления лицевой плоскости к разграничителю, а ребра жесткости каждого из разграничителей утоплены в массу пластичного материала, из которого формируют лист, образующий тыльную плоскость панели, до начала его затвердевания, в результате чего получается прочное соединение каждого разграничителя с тыльной плоскостью панели, выполненной с возможностью прикрепления к стене с использованием крепежных деталей, отличающаяся тем, что листы панели конструктивно сгруппированы пакетами по восемь штук с жестким соединением между собой тыльной и лицевой плоскостями и девятым в центре, который имеет возможность горизонтального перемещения относительно стены, причем крепежная деталь выполнена в виде стержня с двухсторонним резьбовым соединением, кроме того, одним концом стержень жестко соединен с крепежным каналом в центральной части разграничителя, а другим концом соединен с лицевой плоскостью каждого листа панели как с возможностью свободного горизонтального перемещения посредством гибких связей, так и жесткого соединения, при этом внутри панели на лицевой плоскости листа свободного горизонтального перемещения расположен вибратор, кроме того, на тыльной плоскости листов панели, конструктивно сгруппированных по восемь штук, выполнены криволинейные канавки с противоположным направлением касательной на каждой рядом расположенной паре листов панели, при этом на первом листе пары касательная криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а на втором листе данной пары панели касательная криволинейной канавки имеет направление против хода часовой стрелки.
