Способ возведения наружных стен здания и здание

 

Изобретение касается способа возведения наружных стен здания и здания, обеспечивающих поддержание комнатной температуры внутри помещения. В здании 1 применяют стальные плиты 2, 8 и 10 частично в качестве элементов, передающих тепло накопителю тепла и от него в зоне постоянного источника тепла в грунте, и частично в качестве элементов, несущих нагрузку. Стальные плиты 2, 8 и 10 поддерживают в зимнее время более высокую поверхностную температуру, чем обычные наружные стены здания, причем они изолированы (слой S) с внутренней стороны до нижнего уровня грунта с высокой степенью изоляции, позволяя поддерживать комнатную температуру внутри помещения за счет свободного тепла, выделяемого в результате нахождения и активности нескольких индивидуумов, а также от падающих лучей солнечного света и устройства использования тепла в комбинации с воздушным обменом. Летом стальные плиты служат для кондиционирования воздуха за счет отведения избыточного тепла вниз в землю. Для ограничения нагрева плит падающими лучами солнечного света их можно изолировать с наружной стороны слоем изоляции. Эта изоляция также уменьшает необходимость в тепловой энергии из подземного накопителя тепла в зимнее время. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается способа возведения наружных стен здания, обеспечивающего поддержание комнатной температуры внутри помещения.

Целью изобретения является создание способа возведения наружных стен здания с тем, чтобы при минимальном потреблении энергии, соответствующей свободной энергии, выделяемой отдельными индивидуумами от использования холодильников, морозилок, телевизоров и потребления электроэнергии для освещения, можно было поддерживать комнатную температуру внутри помещения, когда температура окружающей среды ниже в зимнее время и более высокая в летнее время.

Известны способ возведения наружных стен здания, обеспечивающий поддержание комнатной температуры внутри помещения посредством изолирующей металлической конструкции, являющейся частью стены и проходящей в зону постоянного тепла в грунте, и здание, содержащее изолированную металлическую конструкцию, являющуюся частью стены и проходящую в зону постоянного тепла в грунте для поддержания комнатной температуры внутри помещения.

Недостатком этого решения является сложность конструкции и способа возведения, высокая стоимость. Кроме того, оно не предназначено для использования в сейсмических зонах.

Задача изобретения упрощение конструкции и способа возведения, а также повышение сейсмостойкости здания.

Для этого в способе возведения наружных стен здания, обеспечивающем поддержание комнатной температуры внутри помещения посредством изолирующей металлической конструкции, являющейся частью стены и проходящей в зону постоянного тепла в грунте, металлическую конструкцию возводят из металлических плит в виде несущей конструкции, а изоляцию выполняют на ее верхней части изнутри здания и частично заглубляют в грунт. Кроме того, нижнюю часть металлических плит на половину высоты выше уровня земли выполняют более толстой или снабжают дополнительными металлическими листами, например, на 1/4 часть высоты. В грунт закапывают дополнительный изолирующий слой от зоны, где металлические плиты проходят в грунт в сторону от здания, Здание изолируют на наружной стороне металлических плит выше уровня земли.

В здании, осуществленном по указанному способу, его металлическая конструкция выполнена из металлических плит, а изоляция расположена на внутренней стороне ее верхней части и частично заведена ниже уровня земли. Нижняя часть металлических плит на половину высоты выше уровня земли выполнена более толстой или снабжена дополнительными металлическими плитами, например, на 1/4 часть высоты. Изоляция может быть снабжена дополнительным слоем, расположенным в грунте от зоны, где металлические плиты проходят в грунт и направленным в сторону от здания. Здание может быть снабжено изоляцией по наружной стороне металлических плит выше уровня земли.

Исходя из температуры +8^оС стальной плиты (за счет тепла в грунтовом накопителе), здание изолируют до заданной комнатной температуры, например 20^оС внутри помещения, которую поддерживают за счет свободного тепла (количество тепла, высвобождаемого обитателями вместе с бытовыми приборами, освещением, радио, телевизорами и т.п.). При этом неважно, где возводят здание, поскольку толщину изоляции просто регулируют.

В случае суровой зимы, за которой не следует теплое лето, будет отмечаться недостаток в подаче тепловой энергии в конце зимы. Тепло от земли, которое, как упоминалось, имеет температуру +8^оС (в Дании), используют для компенсации этого недостаточного тепла. В случае продолжительного холодного периода при температуре -10^оС в очень суровую зиму расчеты показывают, что температура стальных плит может понизиться до +2,8^оС, но все же выше нуля, тогда как в традиционных зданиях температура -10^оС будет проникать глубоко в наружные стены.

В случае высоких температур в летнее время с большим падающим солнечным светом стальные плиты, как было указано, проводят тепло вниз в землю и тем самым вносят свой вклад в поддержание температуры внутри здания. Таким образом эта конструкция действует в качестве кондиционера.

Стальные плиты не оказывают большого влияния на средние температуры, но эффекты возникают при высоких и низких температурах, причем последнее имеет большое значение.

Можно добавить дополнительные металлические плиты на расстоянии от выше уровня грунта до расстояния ниже уровня грунта для достижения лучшей передачи тепла земле и от нее. Эти дополнительные металлические плиты могут быть слегка изогнутыми от несущей металлической плиты в грунте, таким образом они могут контактировать или находиться в тепловой связи с другими участками грунта, который является плохим проводником тепла.

Слой изоляции способствует повышению температуры в грунтовом накопителе тепла, что также уменьшит потери на передачу через пол в зимнее время. Соответственно слой изоляции имеет длину 1,5 м и практически проходит наклонно вниз от здания из-за дождевой воды.

Целесообразно изолировать здание снаружи металлических плит над уровнем земли. Это способствует снижению температуры металлической плиты в очень жаркие дни и, следовательно, плиты не будут расширяться из-за прямого падения солнечных лучей. Кроме того, уменьшается потребность в тепловой энергии из грунтового накопителя тепла для поддержания правильной температуры стальных плит зимой.

На чертеже показан вертикальный разрез части здания.

Здание 1 состоит из несущей конструкции из стальных плит 2 (в данном примере они имеют толщину 12 мм), которые проходят от потолка 3 здания и закопаны или запрессованы на глубину примерно 1-1,5 м вниз под поверхность грунта 4. Стальные плиты имеют соответствующую ширину и соединены между собой вертикальными уплотнительными соединениями. Таким образом, они не могут расширяться или сужаться в случае изменения температуры. В стальных плитах вырезаны проемы для окон и дверей. На внутренней стороне стальных плит 2 прикреплена изоляция 5 с требуемыми изолирующими свойствами, возможно соответствующая минеральной вате толщиной 40 см, которая проходит на некотором расстоянии под полом 6, причем это расстояние соответствует толщине изоляции (не показана) под полом 6.

Слой 7 изоляции соответствующей толщины (в данном случае 60 см), расположен на верху потолка 3.

Дополнительная стальная плита 8 толщиной 6 мм прикреплена снаружи к стальной плите 2. Стальная плита 8 проходит примерно наполовину над уровнем земли, причем в этом случае на расстоянии 1,5 м точно настолько же ниже уровня земли.

Слой 9 изоляции, который соответствует толщине 40 мм минераловаты в показанном примере, прикреплен к внешней стороне стальных плит 2,8 и 10.

Слой 11 изоляции, соответствующий, например, толщине 30 см минеральной ваты, заделан в грунте. Слой 11 изоляции проходит от зоны, где стальные плиты 2,8 и 10 здания 1 проходят вниз в грунт. Слой 11 изоляции имеет протяженность примерно 1,5 м в сторону от здания и проходит наклонно вниз из-за дождевой воды.

Фундамент (не показан) из угловой стали может быть заглублен в грунт ниже верхней кромки стальных плит 2. Нижние кромки стальных плит 2 могут удерживаться в этом фундаменте в правом углу стальных уголков. Таким образом, здание не будет оседать.

Для защиты стальной конструкции от коррозии применяют маломощный электрический ток, например 40 Вт, который вполне достаточен.

Изобретение можно также использовать в существующих зданиях, причем последние можно покрывать снаружи металлическими плитами, проходящими на некотором расстоянии вниз в зону постоянного тепла в грунте. В таком случае существующее здание полностью или частично обеспечивает изоляцию металлических плит на внутренних сторонах. Конечно, в металлических плитах вырезают отверстия, совпадающие с окнами и дверьми в существующем здании, если необходимо сохранить окна и дверь. Кроме того, если это требуется, то металлические плиты, установленные на здании, можно изолировать на внешней стороне выше уровня земли.

Формула изобретения

1. Способ возведения наружных стен здания, обеспечивающий поддержание комнатной температуры внутри помещения посредством изолированной металлической конструкции, являющейся частью стены и проходящей в зону постоянного тепла в грунте, отличающийся тем, что металлическую конструкцию возводят из металлических плит в виде несущей конструкции, а изоляцию выполняют на ее верхней части изнутри здания и частично заглубляют в грунт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижнюю часть металлических плит на половину высоты выше уровня земли выполняют более толстой или снабжают дополнительными металлическими плитами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижнюю часть металлических плит на 1/4 часть высоты выше уровня земли выполняют более толстой или снабжают дополнительными металлическими плитами.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что в грунт закапывают дополнительный изолирующий слой от зоны, где металлические плиты проходят в грунт, в сторону от здания.

5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что здание изолируют на наружной стороне металлических плит выше уровня земли.

6. Здание, содержащее изолированную металлическую конструкцию, являющуюся частью стены и проходящую в зону постоянного тепла в грунте для поддержания комнатной температуры внутри помещения, отличающееся тем, что металлическая конструкция выполнена из металлических плит, причем изоляция расположена на внутренней стороне ее верхней части и частично заведена ниже уровня земли.

7. Здание по п.6, отличающееся тем, что нижняя часть металлических плит на половину высоты выше уровня земли выполнена более толстой или снабжена дополнительными металлическими плитами.

8. Здание по п.6, отличающееся тем, что нижняя часть металлических плит на 1/4 часть высоты выше уровня земли выполнена более толстой или снабжена дополнительными металлическими плитами.

9. Здание по пп. 6 8, отличающееся тем, что изоляция снабжена дополнительным слоем, расположенным в грунте от зоны, где металлические плиты проходят в грунт, и направленным в сторону от здания.

10. Здание по пп. 6 9, отличающееся тем, что оно снабжено изоляцией по наружной стороне металлических плит выше уровня земли.

РИСУНКИ

Рисунок 1