Теплоизоляционный пакет Советский патент 1993 года по МПК E04B1/76 

Изобретение относится к теплоизоляции и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение теплоизоляции в диапазоне температур от -50 до 500°С и теплопотерь от 5 до 120 Вт/м2.

Цель достигается тем, что теплоизоляционный пакет включает раму, набор параллельных мембран, образующих герметичные слои, заполненные газом, и фиксирующие элементы, причем слои теплоизоляционного пакета имеют переменную толщину, при этом толщина каждого последующего слоя увеличивается на величину 0,278-1,385 мм, а максимальную толщину имеет слой, обращенный к источнику тепла.

Теплоизоляционный пакет выполнен наборным по числу газовых слоев из отдельных плоских рамок, соответствующей газовым слоям толщины, из неметаллического материала с коэффициентом теплопроводности 0,55-0,107 Вт/м град, между которыми и снаружи которых к ним прикреплены

(предпочтительно приклеены) мембраны толщиной 0,1-2 мм, причем при жестких мембранах (листы фенопласта, стекла, керамики, металла и т.п.) материал рамок принимается полужестким, например, в виде прессованных полос теплоизоляции с коэффициентом теплопроводности 0,055-0,06.4 Вт/м град, а при мягких, закрепляемых с натягом, мембранах (пергамин, пленка на ткани, окрашенная крафтбумага, металлическая фольга и т.п.) материал рамки принимается жестким (дерево, вспученная керамика, фторопласты и т.п.). Фиксирующие элементы выполнены из теплоизоляционного, сохраняющего форму материала (пробка, дерево, прессованная теплоизоляция, пенокерамика и т.п.) с коэффициентом теплопроводности 0,042-0,064 Вт/м град, разнесены друг от друга в одном слое на расстояние 0,1-0,8 м и прикреплены неподвижно (предпочтительно приклеены) к обеим (одной) сторонам мембран, причем при жестких мембранах фиксирующие элементы одного слоя по отношению фиксирующих элементов граничащих слоев расположены

ел

с

оо

00

оо ел

00 СП

со

в шахматном порядке, а при мягких мембранах фиксирующие элементы всех слоев рас- положены соосно. Общая площадь фиксирующих элементов одного слоя по отношению к площади пакета составляет 0,0001-0,01, а площадь рамки одного слоя по отношению к площади пакета составляет 0,015-0,12.

На фиг.1 показан теплоизоляционный пакет с жесткими мембранами, узкими рамками и шахматным расположением фиксирующих элементов в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - пакет с мягкими мембранами, соосным расположением фиксирующих элементов и уширенными рамками в плане; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2,

Первый вариант имеет более высокие теплоизоляционные показатели,

В состав теплоизоляционного пакета (фиг, 1 и 2) входят верхняя жесткая мембрана 1, прикрепленная к узкой рамке 2, фиксирующие элементы 3, прикрепленные к первой жесткой-мембране 1 и второй жесткой мембране 4, прикрепленных, в свою очередь, к узким рамкам 2 и 5. Фиксирующие элементы 6, прикрепленные к жестким мембранам 4 и 7, расположены по отношению к фиксирующим элементам граничащих слоев в шахматном порядке, как и в других слоях, что исключает сквозные мостики активной теплопередачи. На фиг.2 также показана наружная боковая и торцовая герметизирующая оклейка 8 теплоизоляционного пакета.

В состав теплоизоляционного пакета второго варианта (фиг. Зи 4) входят верхняя мягкая мембрана 9, прикрепленная к верхней уширенной рамке 10 для обеспечения натяга мягкой мембраны при ее прикреплении, фиксирующие элементы 11, прикрепленные к мягким мембранам 9 и 12, которые в свою очередь, под натягом прикреплены к уширенным рамкам 10 и 13, фиксирующие элементы 14, прикрепленные к мягким мембранам 12 и 15 и расположенные соосно фиксирующим элементам 11, образуя как бы цельные стержни. Такое расположение фиксирующих элементов вызвано .необходимостью соблюдения фиксированного расстояния между мягкими мембранами. На фиг.4 также показана наружная боковая и торцевая герметизирующая оклейка 16 теплоизоляционного пакета/

Прохождение теплового потока сквозь предложенный теплоизоляционный пакет и известные газослойные теплошоляцион- ные конструкции имеет свои отличительные особенности. Теплопередача сквозь теплоизоляционный пакет в условиях стационарного режима осуществляется сквозь все его

слои в условиях их максимального термического сопротивления при максимальной, соответствующей этому режиму толщине каждого из слоев. В известных слойных газовых теплоизоляционных конструкциях толщины газовых слоев не оговариваются и не определяются, в связи с чем тепловой поток, как правило, проходит сквозь газовый слой либо недостаточной толщины в

0 режиме теплопроводности, либо в режиме конвекции при излишней толщине газового слоя, что снижает термической сопротивление теплоизоляции и увеличивает ее толщину..

5 Согласно заявляемой конструкции (фиг. 1 и 2) тепловой поток проходит сквозь газовые слои, последний из которых ограничен рамкой 2 и мембранами 4 и 1,-сквозь материал рамки 2, сквозь фиксирующие элемен0 ты 3, а-также сквозь материал мембран 4 и 1.

В первом варианте теплоизоляционного пакета с жесткими мембранами 1, 4, 7 и т.д. тепловой поток проходит сквозь фикси5 рующие элементы и расходится во все стороны по материалу мембран, чем уменьшается эффект мостика перехода тепла. Основным мостиком перехода тепла в этой конструкции является рамка, но ее от0 рицательное влияние на качество теплоизоляции мало, т.к. ее площадь по отношению к площади пакета составляет лишь единицы процентов.

Во втором варианте теплоизоляционно5 го пакета (фиг. 3 и 4) все фиксирующие элементы 14, 11 и др. расположены соосно во всех слоях. Образовавшиеся мостики холода имеют суммарную площадь не более одного процента и их отрицательное влияние

0 на теплоизоляцию также незначительно. Основным мостиком холода в этом варианте, как и в предыдущем варианте, являются уширенные рамки, поперечное сечение которых (равное площади одной рамки в пла5 не) составляет не более 0,12 площади пакета.

Пример конкретного выполнения. Требуется определить толщины слоев заявленной воздушно-слойной теплоизоля0 ции для заводской стенки с температурой tcr 135°C при температуре наружного слоя теплоизоляции Ти.и. 3(°С и теплопотерях q 40Вт/м2.

Теплотехническим расчетом толщина

5 первого, считая снаружи, слоя воздуха для статическихусловий в режиме теплопроводности при наибольшей толщине слоя определена равной И 9,623 мм. Установлено, что для данных условий увеличение толщины каждого слоя по отношению к толщине

предыдущего составляет Л I 0,667 мм, т.е. толщины слоев в направлении горячей стенки будут:

И 9,623 мм, 2 9,623 + 0,667 10,290 мм, 1з 10,29 + 0,667 10,957 мм, U 11,624 мм, ls 12,291 мм, 1е 12,958мм, 13,625 мм.

Термическое сопротивление слоев име- ет следующие величины:

R1 0,353, R2 0,360, Ra 0,370, R« 0,377, R5 0,385, Re 0,393, R - 0,402, e R 2,640.

Проверяем достаточность слоев по условию теплопотерь:

„.. .. 3978Вт/м2

расхождение в процентах

40 - 39.78 40

х 100 0,55, что допустимо. Суммарная тол- щина теплоизоляции без учета толщины мембран Ј I 9,623 + 10,290 + +10,957 + 11, 624 + 12,291 + 12,958 + 13,625 81,368 мм. Усредненный коэффициент теплопроводно- сти теплоизоляции без учета рамок и фиксирующих элементов

Л ср

хград.

0081368 003082 Вт/м

Принимая площадь теплоизоляционного пакета равной 1 м5 , коэффициент тепло- проводности рамки и фиксирующих элементов (последние с завышением для уп- рощения расчета) равным 0,15 и отношение их суммарной площади пакета равным 0,08, получаем реальный коэффициент теплопро5

10

15

0

5 0

5

0

водности заявленной воздушно-слойной теплоизоляции.

А ср р - 0,03082 х 0,92 + 0,15 х 0,08 0,0404 Вт/мтрад.

Расчет проведен для сухого воздуха при давлении 760 мм рт.ст.

Полезность изобретения заключается в высокой теплоизоляционной эффективности заявленной конструкции, а также в возможности широкого ее использования при нормальных параметрах воздуха, в ее дешевизне, доступности изготовления в местных условиях из местных материалов, она постоянна по своим теплоизоляционным показателям, имеет перспективу увеличения объема применения.

Формула изобретения

1. Теплоизоляционный пакет, включающий раму, набор параллельных мембран, образующих герметичные слои, заполненные газом, и фиксирующие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплоизоляции в диапазоне температур от -50 до 500°С и теплопотерях 5-120 Вт/м2, слои теплоизоляционного пакета имеют переменную толщину, причем толщина каждого последующего слоя увеличивается на 0,27-1,385 мм соответственно, а максимальную толщину имеет слой, обращенный к источнику тепла,

2. Пакет по п.1, отличающийся тем, что расстояние между фиксирующими элементами одного слоя составляет 0,1-0,8 м.

3. Теплоизоляционный пакет по п. 1, о т л и- чающийся тем, что площадь фиксирующих элементов в одном слое составляет 0,0001-0,01 площади пакета, а отношение площади рамки к его площади составляет 0,015-0,12.

/ iincp

Использование; создание теплоизоляции, эффективно работающей в диапазоне температур от -50 до 500°С и теплопотерях 5-120 Вт/м2, Сущность изобретения: теплоизоляционный пакет выполнен из набора параллельных мембран, образующих герметичные слои. Слои пакета имеют переменную толщину. Толщина каждого последующего слоя относительно предыдущего увеличивается на величину 0,278-1,385 мм. Максимальную толщину имеет слой, обращенный к источнику тепла. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

SS98981

фиг.

5-5

ерик Jf