ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ И/ИЛИ СВЕТОВОЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1996 года по МПК E04B1/76 

Изобретение относится к строительству, а именно к теплоизоляционным строительным и/или световым элементам.

Наиболее близким решением является теплоизоляционный строительный и/или световой элемент, включающий две параллельные стенки, соединенные опорными элементами и размещенными по кромкам уплотнителями, с образованием вакуумированной полости.

Недостатком данного решения является большая теплопроводность по опорным элементам.

Задачей изобретения является создание теплоизоляционного строительного и/или светового элемента, который с помощью продолжительного вакуума в значительной мере предотвращает потери тепла и изолирующую способность которого можно получить, экономично используя возможности промышленного производства.

Данная задача решается посредством промежуточного пространства со средним вакуумом в пределах 1-10^-3 мбар, в котором расстояние между стеновыми элементами меньше длины свободного пробега молекул воздуха, необходимой для устранения теплопроводности, и которое выполнено с уплотнением, воспринимающим взаимные смещения стеновых элементов на участке кромок.

Длина свободного пробега молекул газа пропорциональна значению разрежения, создаваемого вакуумом. Из этой закономерности вытекает, что чем меньше расстояние между стенками, тем меньше требуется вакуумировать для уменьшения или устранения теплопроводности газа. Так, например, средняя длина свободного пробега молекул воздуха при вакууме 10^-1 мбар составляет около 0,6 мм, а при 1 мбар около 0,06 мм. При этом следует учитывать, что молекулы воздуха в вакуумном пространстве перемещаются не только перпендикулярно от стенки к стенке, но и во всех направлениях пространства.

Практическое применение этих правил приводит к наиболее минимальному расстоянию между стеновыми элементами. В зависимости от свойств поверхности расстояние между стеновыми элементами или оконными стеклами составляет 0,05-0,5 мм.

Опорные элементы выполнены прилегающими к стенкам, благодаря чему можно простым способом изготавливать их и устанавливать.

Опорные элементы выполнены в виде плоских небольших шайб, вследствие чего можно выполнить промежуточное пространство между стенками незначительным с помощью листового, ленточного, цилиндрического или призматического материала.

С целью хорошей видимости опорные элементы предпочтительно выполнять из прозрачного материала.

Этот материал предпочтительно мягче материала стенок с целью предотвращения повреждения поверхностей стеновых элементов вследствие их смещения, вызываемого разностью температур. Для этого пригоден синтетический материал, например, полиэфир или тефлон, как особенно благоприятный материал с хорошими антифрикционными свойствами.

Расстояние между опорными элементами определяется преимущественно исходя из их прочностных свойств и прочностных свойств стенок. Для передачи небольшого количества тепла опорные элементы покрывают максимально 1% общей площади вакуумированного строительного и/или светового элемента.

Для предотвращения прохождения инфракрасных лучей внутри промежуточного пространства предусмотрен по меньшей мере один отражающий инфракрасные лучи слой из золота, серебра или других пригодных материалов.

По причине изменяющихся разностей температур с обеих сторон строительного и/или светового элемента и возникающих из-за этого взаимных смещений стенок опорные элементы жестко соединены с одной из стенок, например, посредством склеивания.

Для продолжительной абсорбции остаточных газов или испарений, которые могут иметь лишь незначительное место в данных пределах вакуума, можно установить газопоглотители, соединенные с вакуумным пространством. Эти газопоглотители повышают надежность вакуума. Газопоглотители, которые необходимо периодически подогревать, подергаются инсоляции на краю прозрачных оконных стекол.

Герметичное соединение на конце строительного и/или светового элемента, воспринимающее взаимное смещение стеновых элементов, выполнено податливым, упругим и/или гибким для восприятия возникающих, в частности, в плоских промежуточных пространствах под воздействием разности температур, различных изменений в расширении стеновых элементов.

Герметизация соединения на стеновых элементах осуществляется посредством сварки, пайки, склеивания или вулканизации газонепроницаемого аналогичного резине материала. Уплотнение можно выполнить также многоступенчатым, и тем самым оно будет иметь преимущество большей надежности.

Эффективным уплотнительным соединением стеновых элементов является тонкая металлическая фольга, которая U-образно покрывает на кромке строительный и/или световой элемент.

Края ленточной металлической фольги на внутренней стороне стенок могут быть соединены с их кромкой и выступающим за стенки краем сложены в виде Т-образного поперечного профиля на наружной кромке строительного и/или светового элемента.

Газопоглотители можно также разместить вне строительного и/или светового элемента, а именно в емкости, сообщающейся с вакуумированным промежуточным пространством.

Дополнительной возможностью для уплотнения промежуточного пространства может быть выполнение стенок с по меньшей мере параллельными кромками уплотняющими канавками на их внутренней стороне.

На фиг. 1 изображен строительный и/или световой элемент, вид сверху; на фиг. 2 разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 узел А на фиг. 2; на фиг. 4 фрагмент элемента с уплотнением кромок; на фиг. 5 фрагмент элемента с уплотнителем U-образного профиля; на фиг. 6 уплотнитель U-образного профиля; на фиг. 7 фрагмент элемента с Т-образным уплотнителем; на фиг. 8 фрагмент элемента с отражающим слоем; на фиг. 9 фрагмент элемента с устройством для затенения; на фиг. 10 фрагмент элемента с коллектором.

Теплоизоляционный строительный и/или световой элемент содержит две параллельные стенки 1, соединенные опорными элементами 2, с образованием вакуумированной полости 3.

Между размещенным в канавках 4 уплотнением 5 в нижней стенке 1 установлены газопоглотители 6, которые можно установить и в верхней стенке 1. Расположенные между уплотнениями 5 каналы вакуумируются и герметизируются друг относительно друга так, что выход из строя одного уплотнения 5 не оказывает существенного влияния на следующую ступень.

Упругое уплотнение кромок 7 из тонкой металлической фольги своими краями припаяно или приклеено к внутренней поверхности стенок 1. Оставшаяся часть сложена над кромкой строительного и/или светового элемента, выступая над ней. Газопоглотительные средства 6, нагреваемые световыми лучами, могут быть установлены в вакуумированном промежуточном пространстве в виде тонкой накладки или ленты.

Для установки газопоглотительных средств 6 может быть предусмотрено большее пространство. Это осуществляется посредством вставки прочного С-образного профиля 8, охватываемого Т-образной металлической фольгой. U-образный профиль 9 служит в качестве механической защиты.

U-образная металлическая фольга 9, своими свободными концами сплавлена со стенками 1.

Уплотнение 5 может быть выполнено с вакуумплотной рамкой 10 из трубки прямоугольного сечения, которая посредством соединения сообщается с промежуточным пространством 3. Полость трубки снабжена газопоглотительным средством 6. На раме 10 можно установить клапан регулятор вакуума 11. Для устранения инфракрасных лучей обращенная к промежуточному пространству 3 поверхность стенок 1 может быть покрыта слоем 12 серебра, золота или другого служащего для той же цели материала.

Газопоглотитель можно устанавливать с возможностью замены, причем при замене вакуум не изменяется.

В вакуумированном промежуточном пространстве 3 могут быть размещены тонкие оконные стекла или планки 13 с отражающим инфракрасные лучи слоем 12 на стенках. Преимущество такого выполнения заключается в минимальной толщине, при которой в световых элементах можно получить значения коэффициента К менее 0,3 Вт/м²К. Если прозрачности не требуется, например, для тонкостенных тепловых плит, то достигается значение коэффициента К значительно ниже 0,3 Вт/м²К.

Приспособление для затенения 14 предотвращает слишком сильный нагрев стены 15. Приспособление для затенения приводится в действие с помощью биметаллического устройства 16 через электродвигатель, который питается от элемента солнечной батареи 17 и управляется через термостат 18.

Тонкослойный вакуумный коллектор в металлическом корпусе 19 имеет змеевик 20 или каналы, сжатые атмосферным давлением между двумя стенками 1, которые служат для отвода полученной световой и солнечной энергии и в виде тепла.

Абсорбционный элемент имеет змеевик 20 (фиг. 1) и выборочное покрытие 21.

Расстояние между опорными элементами 2 зависит от поперечного сечения и предела прочности при сжатии применяемого материала. Путем оптимизации следует стремиться к наименьшей теплопроводности. Идеальным является материал, обладающий газопоглощающим действием.

Чем меньше поперечное сечение и тем самым предельная допустимая нагрузка при давлении, тем меньше необходимо выбирать расстояния между опорными элементами 2, вследствие чего обеспечивается оптимизация толщины стенового элемента или технического решения, способствующего понижению стоимости стеновых элементов.

При использовании тонкого листового стекла для строительного и/или светового элемента с вакуумной изоляцией создается многослойное стекло, которое значительно прочнее при изгибе от давления ветра по сравнению с обычным изоляционным стеклом с двумя или тремя стеклами.

Наряду с различными видами применения остекления с высокой изоляцией и его комбинаций, световой элемент с вакуумной изоляцией пригоден для обшивки и активной изоляции фасадов зданий в качестве светового отопительного элемента.

Для того чтобы прямые солнечные лучи не могли слишком сильно нагревать стены здания за световыми элементами, их комбинируют с приспособлениями для затенения 14, которые регулируются автоматически с помощью термостата 18. Приспособление для затенения устанавливают в полом пространстве между световым элементом с вакуумной изоляцией и размещенной параллельно ему прозрачной или частично прозрачной фасадной плитой, которая может быть выполнена в виде штукатурного слоя. Для поглощения световой энергии можно применять селективный слой 12.

Световой элемент с вакуумной изоляцией с микротонким промежуточным пространством 3 позволяет высокоэффективно использовать солнечную энергию при помощи солнечного коллектора, размещая между двумя стеклами обращенный к солнцу селективный слой на абсорбере.

Производимое солнечными или световыми лучами в абсорбере тепло можно направлять в накопитель или потребитель тепла.

Между абсорбером, передним и задним покрытием стекла находится микротонкий вакуумный слой, создавая преимущество, что при возможном разрушении осколки стекла не выбрасываются и не требуется высокий, а всего лишь средний, вакуум.

Наружное атмосферное давление 10 т/м², действующее на покрытие стекла и через опорные элементы 2 на абсорбер, может быть использовано для сжатия находящегося между двумя пластинами абсорбера змеевика 20.

Высокое давление сжатия создает хорошее теплопроводящее соединение между пластинами абсорбера и змеевиком, поэтому можно обойтись без сварного или паяного соединения.

Использование: в теплоизоляционном строительном и/или световом элементе расстояние между стенками меньше длины свободного пробега молекул воздуха в вакууме со степенью разрежения 1 - 10^- 3 мбар. 19 з. п. ф - лы, 11 ил.

1. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ И/ИЛИ СВЕТОВОЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий две параллельные стенки, соединенные опорными элементами и размещенными по кромкам уплотнителями с образованием вакуумированной полости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, расстояние между стенками меньше длины свободного пробега молекул воздуха в вакууме со степенью разрежения (1 - 10)^- 3 мбар, причем уплотнители выполнены из деформируемой ленточной фольги. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что расстояние между стенками не превышает 0,5 мм. 3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что опорные элементы установлены с непосредственным прилеганием к стенкам. 4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены высотой меньше их толщины. 5. Элемент по п.4, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены в виде плоских шайб. 6. Элемент по п.4, 5 отличающийся тем, что опорные элементы выполнены из прозрачного материала. 7. Элемент по пп.4 - 6, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены из менее твердого материала, чем материал стенок. 8. Элемент по пп.1 - 7, отличающийся тем, что отношение площади опорных элементов к общей площади теплоизоляционного строительного и/или светового элемента не превышает 1%. 9. Элемент по пп.1 - 8, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним отражающим инфракрасные лучи слоем, расположенным в вакуумированной полости. 10. Элемент по пп.1 - 9, отличающийся тем, что опорные элементы соединены по меньшей мере с одной из стенок с возможностью скольжения. 11. Элемент по пп.1 - 10, отличающийся тем, что он снабжен газопоглотительным средством, соединенным с вакуумированной полостью. 12. Элемент по пп.1 - 11, отличающийся тем, что уплотнители выполнены в виде отделенных друг от друга вакуумированных каналов, образующих многоступенчатую систему. 13. Элемент по пп. 1 - 11, отличающийся тем, что уплотнение выполнено U-образной формы. 14. Элемент по пп. 1 - 12, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен Т-образной формы и его стенка заведена в вакуумированную полость до прилегания полок к кромкам стенок элемента. 15. Элемент по пп.1 - 10, отличающийся тем, что внутрення полость стенок выполнена с параллельными кромкам уплотняющими пазами. 16. Элемент по п.1, отличающийся тем, что кромки стенок расположены со смещением одна относительно другой. 17. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством эатенения, связанным с расположенным на наружной поверхности элемента средством управления, передающим термостатическую энергию дневного света. 18. Элемент по п.16, отличающийся тем, что уплотнители выполнены из поперечно сжатой или волнистой фольги. 19. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен селективно покрытыми слоем абсорберами и проводящими жидкость трубопроводами, расположенными в вакуумированной полости с образованием коллектора. 20. Элемент по п.1, отличающийся тем, что стенки выполнены из стекла.

Приоритет по пунктам:
29.11.85 по пп.1, 2, 6, 8, 9, 11 - 16, 18 и 20.