ПАНЕЛЬ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СТЕН Российский патент 2012 года по МПК E04C2/00 E04B1/80 

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 пороизоляционного 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 ним, при этом конструктивные элементы панели выполнены из материалов, не поддерживающих горение и имеющих низкую теплопроводность, выбранных из группы полиуретановый поропласт для тыльной плоскости, жесткий пенополиуретан с замкнутоячеистой структурой для разграничителей, пенополистерол, 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 энергоемкость устранения образования капельной и пленочной конденсации как внутри панели, так и на поверхности стены в местах крепления тыльной поверхности панели при различной плотности воздуха в воздушной прослойке из-за непостоянных погодно-климатических условий эксплуатации здания с изменяющейся температурой наружного воздуха.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергопотерь при поддержании теплоизоляционных свойств панели при эксплуатации в изменяющихся природно-климатических условиях путем обеспечения автоматизированного контроля устранения и регулирования процесса образования капельной и пленочной конденсации за счет турбулизации потока в воздушной прослойке вследствие завихрения в криволинейных канавках между тыльной и лицевой поверхностями панели посредством вибрационного горизонтального перемещения одного из листов под воздействием вибратора с приводом и регулятором скорости перемещения.

Технический результат достигается тем, что 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 за счет присоединения к его лицевой поверхности вибратора с приводом и регулятором скорости перемещения, регулятора температуры, соединенным с датчиком температур воздуха, расположенным внутри панели, при этом регулятор температур включает блоки сравнения и задания, электронный и магнитный датчики, блок нелинейной обратной связи, а регулятор скорости перемещения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт, 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, причем 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.

На фиг.1 изображена принципиальная схема пакета из восьми листов панели для дополнительной теплоизоляции стены здания с девятым листом в центре, имеющим привод и регулятор скорости перемещения, а также регулятор температуры с датчиком температуры, 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, 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. 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, утопленные в массу пластичного материала, из которого формируют лист, 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 выполнена в виде стержня 11 с двухсторонним резьбовым соединением, который одним концом 12 жестко соединен с крепежным каналом 8 в центральной части разграничителя 6 и другим концом 13 соединен с лицевой плоскостью 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.), вибратор 16 соединен с приводом 23 посредством регулятора скорости перемещения 24, связанным с регулятором температуры 25, при этом воздушная прослойка 5 посредством датчика температуры 26 соединены с регулятором температуры 25. Регулятор температуры 25 включает блок задания 27 и блок сравнения 28, своим выходом соединенный с электронным усилителем 29, который связан с блоком нелинейной обратной связи 30. Выход электронного усилителя 29 соединен с входом магнитного усилителя 31, а своим выходом 32 он воздействует на регулятор скорости перемещения 24, выполненный в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

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 ухудшаются надежностные 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.

Нормированная скорость перемещения вибратора 16 задается по условиям минимизации энергозатрат на привод 23 в зависимости от температуры (соответственно плотности) воздуха в воздушной прослойке 5, определяет количество перемещаемого воздуха, обеспечивающего необходимую теплоизоляцию стен.

При снижении температуры воздуха в воздушной прослойке 5 и соответственно повышении его плотности, что приводит к увеличению массового количества перемещаемого листом 10 воздуха, датчик температуры 26 фиксирует снижение температур воздуха относительно заданной по климатическим условиям эксплуатации здания (СНиП 2.04.05-91) и сигнал, поступающий в регулятор температур 25 становится большим, чем сигнал блока задания 27, и на выходе блока сравнения 28 появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 29 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 30.

Сигнал с выхода электронного усилителя 29 поступает на вход магнитного усилителя 31, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает через выход 32 на регулятор скорости перемещения 24 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 29 вызывает снижение тока возбуждения на выходе 32 магнитного усилителя 31, в результате уменьшается момент от привода 23 на вибратор 16, снижая массовое количество воздуха, перемещаемого в воздушной прослойке 5 панели 2.

Тем самым достигается снижение энергозатрат на привод 23 вибратора 16 при обеспечении по условиям нормированной теплоизоляции стен необходимого расхода пульсирующего перемещающегося в воздушной прослойке 5 атмосферного воздуха.

В результате образуются волны, поперечно перемещающиеся в воздушных полостях 5 листов 9, и возмущающий поток воздуха, перемещающийся по криволинейным канавкам 17 панели 2. Криволинейные канавки 17 выполнены 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 системы автоматизированного контроля температуры атмосферного воздуха и скорости перемещения вибратора в изменяющихся погодно-климатических условиях, поддержание нормированных параметров теплоизоляции стен обеспечивает снижение энергозатрат на привод вибратора, что в конечном итоге является энергосберегающим решением при строительстве и ремонте зданий. Кроме этого 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.

Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий. 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 и конструктивно сгруппированными пакетами по восемь штук с жестким соединением между собой тыльной и лицевой поверхностями и девятым в центре, который имеет возможность горизонтального перемещения относительно стены под воздействием вибратора с приводом и регулятором скорости перемещения, а также снабжена регулятором температуры с датчиком температур и выполненным в виде блоков задания и сравнения, электронного и магнитного усилителей, блока нелинейной обратной связи. Кроме того регулятор скорости перемещения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт, при этом 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 направления против хода движения часовой стрелки. 4 ил.

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 за счет присоединения к его лицевой поверхности вибратора с приводом и регулятором скорости перемещения, регулятора температуры, соединенного с датчиком температур воздуха, расположенным внутри панели, при этом регулятор температур включает блоки сравнения и задания, электронный и магнитный датчики, блок нелинейной обратной связи, а регулятор скорости перемещения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт, 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, причем 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.