Блочный теплоизоляционный элемент и способ изготовления теплоизолирующего ограждения

Изобретение относится к области строительства, а именно к теплоизолирующим конструкциям. Блочный теплоизоляционный элемент содержит герметичную внутреннюю оболочку, изготовленную из эластичного материала, и внешнюю воздухопроницаемую оболочку, предохраняющую внутреннюю оболочку от повреждения. Внешняя оболочка элемента имеет зоны прочного соединения с внутренней оболочкой, а также зоны, в которых прочное соединение внешней и внутренней оболочек отсутствует. Внешняя оболочка в месте расположения последних зон полностью или частично изготовлена из воздухопроницаемого материала; суммарная внешняя поверхность внутренней оболочки равна или превышает суммарную внутреннюю поверхность внешней оболочки. Внутренняя полость герметичной оболочки заполнена газом и/или теплоизоляционным материалом, способным к обратимой деформации. Охарактеризован способ изготовления теплоизоляционного ограждения из блочных теплоизоляционных элементов. Технический результат: Изобретение позволит снизить материалоемкость, повысит теплоизоляционные характеристики ограждения, а также обеспечит возможность создания теплоизолирующего ограждения произвольной конфигурации. 2 н.з.п. ф-лы, 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к теплоизолирующим конструкциям.

Известен блочный элемент с высокими теплоизоляционными характеристиками, представляющий собой герметичную оболочку из стекла, заполненную воздухом и выполненную в форме квадратной или прямоугольной призмы. Внутри элемента имеется сплошная перегородка, повышающая теплоизоляционные характеристики элемента. Герметичная оболочка исключает конденсацию влаги внутри теплоизоляционного элемента и обеспечивает низкую паро- и воздухопроницаемость теплоизолирующего ограждения из этих элементов.

Известен способ изготовления теплоизолирующего ограждения из этих блочных элементов, заключающийся в том, что отдельные грани элементов покрываются жидким или тестообразным вяжущим веществом, после чего элементы прижимают намазанными гранями друг к другу, формируя теплоизолирующее ограждение нужной конфигурации. После затвердевания прослоек вяжущего вещества, соединяющего элементы друг с другом, ограждение способно выполнять свои функции. Прочностные характеристики теплоизолирующего ограждения могут быть повышены использованием дополнительного внешнего и/или внутреннего ограждения, изготовленного из прочных жестких элементов, которые несут строительную нагрузку и защищают теплоизолирующее ограждение от повреждения.

(Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: Справочник. - М.: Высш. шк., 1990. С.200-201).

Недостатком известного блочного элемента является то, что в нем нельзя значительно снижать толщину стенок с целью уменьшения материалоемкости и повышения теплоизоляционных характеристик теплоизолирующего ограждения. Это объясняется тем, что при изменении температуры давление воздуха внутри герметичного элемента существенно изменяется, в результате чего на стенки блочного элемента начинают действовать силы, обусловленные разностью внутреннего давления воздуха в элементе и атмосферного давления. Под действием разности давлений стенки пониженной толщины деформируются. При сезонных или суточных колебаниях температуры, под действием знакопеременных деформационных нагрузок, прослойка затвердевшего вяжущего вещества, скрепляющего элементы друг с другом, постепенно разрушается и целостность теплоизолирующего ограждения нарушается.

Недостатком известного способа является использование для монтажа теплоизолирующего ограждения конструктивно жестких блочных элементов стандартизованной формы, в результате чего с помощью этих элементов сложно создать теплоизолирующее ограждение произвольной конфигурации.

Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости, повышение теплоизоляционных характеристик теплоизолирующего ограждения, а также обеспечение возможности создания теплоизолирующего ограждения произвольной конфигурации.

Поставленный технический результат достигается тем, что блочный теплоизоляционный элемент содержит внутреннюю герметичную оболочку, изготовленную из эластичного (гибкого) материала, и внешнюю воздухопроницаемую оболочку, предохраняющую внутреннюю оболочку от повреждения; внешняя оболочка элемента имеет зоны прочного соединения с внутренней оболочкой, а также зоны, в которых прочное соединение внешней и внутренней оболочек отсутствует, причем внешняя оболочка в месте расположения последних зон полностью или частично изготовлена из воздухопроницаемого материала; зоны, в которых имеется прочное соединение внешней и внутренней оболочек, предпочтительно занимают значительную часть поверхности оболочек, причем внешняя оболочка в месте расположения данных зон может быть изготовлена как из воздухопроницаемого, так и из герметичного материала, в частности, в данных зонах внешняя и внутренняя оболочки могут составлять единое целое; суммарная внешняя поверхность внутренней оболочки равна или превышает суммарную внутреннюю поверхность внешней оболочки; внутренняя полость герметичной оболочки заполнена газом и/или теплоизоляционным материалом, способным к обратимой деформации.

Внешняя оболочка может быть изготовлена из неэластичного (жесткого) материала, при этом объем заполняющего герметичную оболочку газа и/или теплоизоляционного материала при максимальной температуре эксплуатации элемента и минимальном атмосферном давлении не превышает внутренний объем внешней оболочки.

Внешняя оболочка может быть изготовлена из эластичного (гибкого) материала, при этом объем заполняющего герметичную оболочку газа и/или теплоизоляционного материала при максимальной температуре эксплуатации элемента и минимальном атмосферном давлении не превышает величины, позволяющей теплоизоляционному блочному элементу принять форму призмы, например параллелепипеда, без разрыва внешней или внутренней оболочки.

Внешняя оболочка может быть изготовлена из тканого/нетканого волокнистого материала, например из стеклоткани, спанбонда, спанлэйса или из гофрированного картона, а внутренняя оболочка - из полимерной пленки.

Внешняя оболочка предпочтительно содержит в своем составе сухое вяжущее вещество.

Зоны прочного соединения внешней и внутренней оболочек или зоны непрочного соединения внешней и внутренней оболочек предпочтительно имеют маркировку, расположенную на наружной стороне блочного теплоизоляционного элемента.

Внутренняя оболочка предпочтительно имеет теплоотражающее покрытие.

Внутренний объем герметичной оболочки предпочтительно разделен перегородками, изготовленными из эластичного материала, на секции, каждая из которых заполнена газом или теплоизоляционным материалом, способным к обратимой деформации.

Перегородки предпочтительно имеют теплоотражающее покрытие.

В качестве теплоизоляционного материала, способного к обратимой деформации, может быть применена распушенная минеральная вата или вспененный эластичный полимерный материал низкой плотности.

Способ изготовления теплоизолирующего ограждения из блочных теплоизоляционных элементов с жесткой внешней оболочкой аналогичен известному.

Способ изготовления теплоизолирующего ограждения из блочных теплоизоляционных элементов с гибкой внешней оболочкой заключается в том, что первоначально из жестких ограничивающих элементов монтируют внешнее/внутреннее стационарное или временное ограждение, которое образует теплоизоляционный проем требуемой конфигурации, после чего смачивают внешнюю оболочку блочных теплоизоляционных элементов жидким или тестообразным вяжущим веществом либо жидкостью, образующей такое вещество внутри внешней оболочки (за счет ее взаимодействия с сухим вяжущим веществом, входящим в состав внешней оболочки), после чего укладывают блочные теплоизоляционные элементы в образованный проем, плотно прижимая их друг к другу; при этом сила сжатия должна обеспечивать существенное уменьшение воздушных промежутков между отдельными элементами, а также между элементами и ограждающими проем стенками, за счет частичной деформации элементов, но не приводить к разрушению элементов из-за разгерметизации внутренней оболочки.

После затвердевания вяжущего вещества временное ограждение демонтируют.

Элементы предпочтительно укладывают стороной, в которой отсутствует прочное соединение внешней и внутренней оболочек, в направлении внутренней или внешней стороны теплоизолирующего ограждения.

Использование заявленного изобретения позволит получить следующий технический результат.

Применение двух оболочек в теплоизоляционном блочном элементе - внешней воздухопроницаемой оболочки и внутренней герметичной оболочки позволит исключить влияние температуры и атмосферного давления на положение внешней оболочки и на занимаемый ею объем. Соответственно толщина внешней оболочки и ее прочность может быть существенно уменьшена без ущерба для теплоизолирующих характеристик ограждения из этих блочных элементов. Также может быть снижена толщина и прочность прослоек из вяжущего материала, соединяющего внешние оболочки элементов друг с другом и с ограждающими конструкциями. Наличие же герметичной оболочки внутри воздухопроницаемой позволит исключить конденсацию атмосферной влаги во внутренних полостях теплоизоляционного элемента и обеспечит низкую паро- и воздухопроницаемость теплоизолирующего ограждения из этих элементов. Так как внешняя оболочка защищает внутреннюю оболочку от механических повреждений, то внутренняя оболочка может быть изготовлена из эластичного (гибкого) материала малой толщины и материалоемкости.

Применение двух гибких оболочек в теплоизоляционном блочном элементе - прочной на разрыв внешней оболочки и большей по размеру герметичной внутренней оболочки, частично заполненной воздухом или обратимо деформирующимся теплоизоляционным материалом, позволит осуществить плотное заполнение блочными элементами проема любой конфигурации. Гибкость оболочек позволит принять блочному элементу форму, повторяющую контуры проема; герметичность внутренней оболочки не позволит блочному элементу занять объем меньший, чем объем воздуха и/или теплоизоляционного материала, находящегося в герметичной оболочке, а прочность на разрыв внешней воздухопроницаемой оболочки и ее меньший объем не позволит разгерметизироваться внутренней оболочке при приложении уплотняющих усилий.

Применение вяжущего материала позволит придать жесткость гибким внешним оболочкам после его затвердевания (схватывания). Включение в состав внешней оболочки сухого вяжущего вещества позволит получать жидкое или тестообразное схватывающее (вяжущее) вещество, покрывающее внешнюю оболочку, путем простого смачивания блочного элемента водой или специализированной жидкостью, что в свою очередь позволит применить для соединения элементов друг с другом быстросхватывающееся вяжущее вещество и упростить процесс изготовления теплоизолирующего ограждения из данных элементов.

Применение внутренних перегородок, а также теплоотражающего покрытия позволит повысить теплоизолирующие характеристики блочного элемента.

Маркировочные обозначения, расположенные на внешней оболочке блочного элемента в местах непрочного соединения внешней и внутренней перегородок, позволят при монтаже теплоизолирующего ограждения располагать видоизменяющиеся воздушные прослойки, появляющиеся в данных местах, перпендикулярно направлению тепловых потоков, что повышает теплоизолирующие характеристики ограждения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан поперечный разрез отдельного теплоизоляционного элемента при высокой температуре и/или низком атмосферном давлении, на фиг.2 показан поперечный разрез отдельного теплоизоляционного элемента при низкой температуре и/или высоком атмосферном давлении.

Элемент содержит внешнюю оболочку 1 и внутреннюю оболочку 2, заполненную обратимо деформирующимся теплоизоляционным материалом 3. Внутри оболочки 2 имеются перегородки 4. Внешняя оболочка содержит зоны 5, в которых имеется прочное соединение внешней и внутренней оболочек, а также зоны 6 с воздухопроницаемыми участками 7, в которых прочное соединение внешней и внутренней оболочек отсутствует. Между внутренней и внешней оболочками имеются проемы 8, заполненные атмосферным воздухом.

Функционирование блочного элемента осуществляется следующим образом. При снижении температуры или при повышении атмосферного давления, давление воздуха внутри герметичной оболочки 2 становится ниже атмосферного. Атмосферный воздух просачивается сквозь поры вяжущего материала, скрепляющего блочные элементы, и попадает через воздухопроницаемые участки 7 в воздушные проемы 8, увеличивая их объем и сжимая гибкую герметичную оболочку под действием разности давлений до тех пор, пока давление внутри герметичной оболочки 2 не сравняется с атмосферным давлением. При этом целостность ограждения из данных элементов не нарушается. Из-за низкой скорости охлаждения воздуха внутри герметичной оболочки или низкой скорости изменения атмосферного давления, существенных перепадов давления по обе стороны внешней оболочки 1 не наблюдается, вследствие чего какие-либо нагрузки, связанные с температурными перепадами или с перепадами атмосферного давления, внешняя оболочка и покрывающий ее затвердевший вяжущий материал не испытывают.

При повышении температуры или снижении атмосферного давления осуществляется обратный процесс.

Герметичная оболочка 2 препятствует проникновению и конденсации атмосферной влаги внутри теплоизоляционного материала 3.

Внутренние перегородки 4 и теплоизоляционный материал 3 снижают конвекционные потоки воздуха во внутренних полостях блочного элемента и тем самым повышают его теплоизоляционные характеристики. Воздушные проемы 8, располагающиеся преимущественно перпендикулярно направлению тепловых потоков, также обладают высокими теплоизоляционными характеристиками.

Изготовление теплоизолирующего ограждения из гибких теплоизолирующих блочных элементов осуществляют следующим образом.

Первоначально из жестких ограничивающих элементов монтируют часть внешнего и внутреннего стационарного или временного ограждения требуемой формы, после чего смачивают внешнюю оболочку блочных теплоизоляционных элементов жидким или тестообразным вяжущим веществом либо жидкостью, образующей такое вещество внутри внешней оболочки, и укладывают блочные теплоизоляционные элементы в проем между ограждениями, плотно прижимая их друг к другу. За счет силы сжатия теплоизоляционные элементы деформируются и плотно, без зазоров, прижимаются к ограждающим стенкам и друг к другу. Чем меньшее количество воздуха и/или теплоизоляционного материала находится внутри герметичной оболочки теплоизоляционного блочного элемента, тем более элемент способен к деформации и тем более сложной конфигурации проем ими можно заполнить, однако при этом потребуется большее количество блочных теплоизоляционных элементов. Элементы укладывают таким образом, чтобы воздушные проемы 8, образующиеся внутри блочных элементов в местах непрочного соединения внешней и внутренней перегородок, располагались не вдоль, а поперек направления тепловых потоков. После полного заполнения проема блочными элементами, проем закрывают и дают время для затвердевания вяжущего вещества. После его затвердевания временное ограждение демонтируют.

В случае, если размеры проема велики и не позволяют смонтировать ограждение за один раз, монтаж теплоизолирующего ограждения осуществляют по частям.

1. Блочный теплоизоляционный элемент, отличающийся тем, что элемент содержит внутреннюю герметичную оболочку, изготовленную из эластичного материала, и внешнюю воздухопроницаемую оболочку, предохраняющую внутреннюю оболочку от повреждения; внешняя оболочка элемента имеет зоны прочного соединения с внутренней оболочкой, а также зоны, в которых прочное соединение внешней и внутренней оболочек отсутствует, причем внешняя оболочка в месте расположения последних зон полностью или частично изготовлена из воздухопроницаемого материала; суммарная внешняя поверхность внутренней оболочки равна или превышает суммарную внутреннюю поверхность внешней оболочки; внутренняя полость герметичной оболочки заполнена газом и/или теплоизоляционным материалом, способным к обратимой деформации.

2. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что внешняя оболочка изготовлена из неэластичного материала, при этом объем заполняющего герметичную оболочку газа и/или теплоизоляционного материала при максимальной температуре эксплуатации элемента и минимальном атмосферном давлении не превышает внутренний объем внешней оболочки.

3. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что внешняя оболочка изготовлена из эластичного материала, при этом объем заполняющего герметичную оболочку газа и/или теплоизоляционного материала при максимальной температуре эксплуатации элемента и минимальном атмосферном давлении не превышает величины, позволяющей теплоизоляционному блочному элементу принять форму призмы без разрыва внешней или внутренней оболочки.

4. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что внешняя оболочка изготовлена из тканого/нетканого волокнистого материала, например из спанбонда или из картона, а внутренняя оболочка изготовлена из полимерной пленки.

5. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что внешняя оболочка содержит в своем составе сухое вяжущее вещество.

6. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что внутренняя оболочка имеет теплоотражающее покрытие.

7. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что внутренний объем герметичной оболочки разделен перегородками, изготовленными из эластичного материала, на секции, каждая из которых заполнена газом или теплоизоляционным материалом, способным к обратимой деформации.

8. Блочный теплоизоляционный элемент по п.7, отличающийся тем, что перегородки имеют теплоотражающее покрытие.

9. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного материала, способного к обратимой деформации, применена распушенная минеральная вата или вспененный эластичный полимерный материал низкой плотности.

10. Блочный теплоизоляционный элемент по п.1, отличающийся тем, что в зонах прочного соединения внешняя и внутренняя оболочка составляют единое целое.

11. Способ изготовления теплоизолирующего ограждения из блочных теплоизоляционных элементов по п.3, заключающийся в том, что первоначально монтируют внешнее/внутреннее стационарное или временное ограждение, которое образует проем требуемой конфигурации, после чего смачивают внешнюю оболочку блочных теплоизоляционных элементов жидким или тестообразным вяжущим веществом либо жидкостью, образующей такое вещество внутри внешней оболочки, после чего укладывают блочные теплоизоляционные элементы в проем, плотно прижимая их друг к другу, при этом сила сжатия должна обеспечивать существенное уменьшение воздушных промежутков между отдельными элементами, а также между элементами и ограждающими проем стенками, за счет частичной деформации элементов, но не приводить к разрушению элементов из-за разгерметизации внутренней оболочки.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что элементы укладывают стороной, в которой отсутствует прочное соединение внешней и герметичной оболочек, в направлении внутренней или внешней стороны ограждения.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что после затвердевания вяжущего вещества временное ограждение демонтируют.