Стеновая изоляционная система с прямоугольными блоками

Описана стеновая система (110), которая установлена на пояса (114) на здании. Прямоугольные пенные блоки (126) установлены между наружным фланцем поясов и внутренними поверхностями стеновой панели (112). Некоторые находящиеся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении блоки расположены за швами стены, и другие блоки расположены между швами. Промежуток, созданный блоками, обеспечивает расширение настила (118) изоляции между блоками и поддерживающими элементами, улучшая изоляционные свойства системы. Технический результат - уменьшение тепловых потерь за счет использования блоков. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится, в целом, к области конструирования зданий. Более конкретно изобретение относится к области изоляции металлических зданий.

Обычно металлические здания конструируются согласно последовательности этапов. Сначала конструируется металлическая рама. Металлическая рама включает в себя множество структурных поддерживающих элементов. Части крыши включают в себя наклонные структурные элементы крыши, называемые обрешетинами. Стены включают в себя находящиеся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении, простирающиеся в горизонтальном направлении элементы, которые называются поясами. Когда рама установлена, обычно изолируют части как крыши, так и стен здания.

Что касается устройства крыши, настил изоляции драпируется над верхними частями обрешетин, и затем панели крыши закрепляются над изоляцией. В некоторых случаях известной была установка продольного теплового блока над верхним фланцем обрешетины так, чтобы он проходил по всей длине обрешетины над драпированным настилом изоляции.

Что касается обычной стены, настил изоляции удерживается сверху, так что он драпируется над простирающимися в горизонтальном направлении поясами. Затем металлические стеновые панели прикрепляются к наружным фланцам поясов, сжимая настил изоляции между стеновой панелью и наружным фланцем каждого пояса там, где они имеют границу раздела. Эти линии сжатой изоляции создают потери тепла.

Описанные варианты осуществления включают в себя стеновую систему, содержащую находящиеся на расстоянии друг от друга изоляционные блоки между стеновой панелью и наружными фланцами поясов на здании. Блоки не только отодвигают стеновую панель от наружных фланцев поясов на расстояние, равное толщине блока, но также обеспечивают расширение настила изоляции в пространство, созданное между блоками. Некоторые из блоков установлены у шва между двумя стеновыми панелями, и вторая группа блоков установлена у положений в промежутке между швом и другим швом.

Также описан способ. Способ включает в себя обеспечение структуры здания, имеющей множество вертикально смещенных горизонтальных поддерживающих элементов; получение стеновой панели, имеющей по меньшей мере один простирающийся внутрь элемент на внутренней поверхности стены; установку множества пенных изоляционных блоков между наружной поверхностью горизонтальных поддерживающих элементов и внутренней поверхностью стеновой панели; и прикрепление стены к горизонтальным поддерживающим элементам через блоки, прослаивая блоки между ними. Некоторые блоки находятся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении за швами здания, и блоки другой группы находятся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении за простирающейся вовнутрь частью стеновой панели, которая находится между швами.

Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые включены в этот документ в качестве ссылке, и на которых:

На фиг.1A показана в поперечном разрезе часть стены обычной иллюстративной стеновой панели.

На фиг.1B показан вид сверху в горизонтальном разрезе обычной иллюстративной конструкции металлической стены здания.

Фиг.1C представляет собой частичный разрез, на котором показаны подробности вокруг пояса для обычной конструкции, показанной на фиг.1A и 1B.

На фиг.2 показан вид в перспективе иллюстративной стены согласно изобретению, описанному в этом документе.

На фиг.3 показан прямоугольный тепловой блок при виде в перспективе.

На фиг.4A показан вертикальный разрез иллюстративной стены настоящего изобретения.

На фиг.4B показан горизонтальный разрез иллюстративной стены настоящего изобретения.

На фиг.4C показана часть вертикального разреза на фиг.4A.

На фиг.4D показана часть горизонтального разреза на фиг.4B.

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают систему изоляционных металлических панелей для здания и способ конструирования металлической панели для стены здания.

Для обеспечения контекста для описанных вариантов осуществления на чертежах фиг.1A, фиг.1B и фиг.1C предшествующего уровня техники показано то, что является известным в предшествующем уровне техники. Обратимся сначала к фиг.1A, на которой показана обычная система 10, в которой множество металлических стеновых панелей 12 установлено для создания стены здания. Эти типы стеновых панелей 12 обычно прикрепляются к множеству проходящих в горизонтальном направлении и находящихся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении Z-поясов 14. Тип панельной обшивки, описанный на фиг.1A-C, имеет торговую марку STYLWALL® и изготавливается BlueScope Butler, расположенным в Канзас Сити, Миссури, входящим в предпринимательскую группу BlueScope Steel Limited, Австралия. Панельная система STYLWALL® использует серию простирающихся в вертикальном направлении панелей, которые взаимосвязаны. Версия, показанная на фиг.1A-C, является рифленой (см., например, множество рифлений 113 на фиг.2). Выступающий боковой фланец на одной стороне каждой панели прикрепляется к горизонтальному Z-поясу с использованием крепежных элементов 16, которые обычно являются самонарезающими винтами. Затем другая сторона панели защелкивается в предшествующую уже установленную вертикальную панель, в это же время накрывая уже установленные крепежные элементы.

Когда требуется изоляция, настил изоляции 18, имеющей лицевую поверхность 19 на внутренней стороне, обычно раскатывается и затем драпируется на наружные стороны Z-поясов 14 перед установкой панелей 12. Изоляция 18 удерживается на месте, когда стеновые панели 12 прикрепляются и защелкиваются на место над ней.

На фиг.1A более подробно показано как крепежные элементы 16 ввинчиваются в наружный фланец 24 пояса. Лицевая поверхность 19 предотвращает нежелательное соприкосновение с жителями, имеет более приятный внешний вид и создает барьер для пара. Будучи установленной, изоляция 18 сжимается между простирающимся в поперечном направлении фланцем 22, который используется для принятия крепежных элементов 16, и блокирующим механизмом. Когда крепежные элементы 16 ввинчиваются, изоляционный настил 18 сдавливается. Это лучше видно на вырезанном виде на фиг.1C, где можно видеть сжатую изоляцию 26 в области крепежного элемента 16 между нижней стороной простирающегося в поперечном направлении фланца 22 и самыми наружными поверхностями пояса 14.

Настил 18 изоляции в области 26 вызывает значительные потери тепла. Как будет понятно специалистам в данной области техники, сдавливание настила 18 создает область, в которой тепловое сопротивление ослаблено. Из-за этого, если посмотреть на графики потока тепла в областях рядом с наружным фланцем 24 пояса 14, будет виден значительный поток тепловой энергии через область, окружающую крепежный элемент 16; причем причиной этого является, в первую очередь, то, что пояс 14, сжатая изоляция 18 в точке прикрепления и части бокового фланца 22 все являются относительно хорошими проводниками тепла, создавая нежелательный тепловой проход.

Изоляция 18 (например, на половине пути между поясами 14 на фиг.1A) вздымается и выпучивается наружу по мере ее удаления от точек соединения, осуществленного с наружным фланцем 24 пояса. Учитывая, что изоляционный настил приколот между внутренней поверхностью канала 22 и наружным фланцем пояса 24 во множестве мест панели, потеря тепла из-за необходимого уплотнения, вызванного крепежными элементами 16, является значительным.

Устройство 110 согласно настоящему изобретению, которое можно видеть на фиг.2-4, значительно уменьшает потери тепла в металлической стенке 112. Как и в обычной системе, металлическая стенка 112 прикреплена снаружи поясов 114 здания с использованием крепежных элементов 116. Так же, как и в обычных системах, настил 118 из облицованной изоляции драпируется и устанавливается между стеной и поясом 114 при монтаже стены. Так же, как и в обычных системах, изоляционный настил 118 имеет лицевую поверхность 119 на внутренней стороне изоляции 118.

Но новая система 110 отличается тем, что панель 112 не присоединена непосредственно к самому наружному фланцу пояса 124. Вместо этого множество, по существу, прямоугольных пенных распорных блоков 126 периодически прикреплено между стеной 112 и наружным фланцем 124 пояса вдоль длины пояса 114. Некоторые из блоков 126 установлены под швами (см., например, серии 132 и 136), а другие расположены у промежуточных положений панели (см., например, серию 134) внутри простирающегося вовнутрь рифления 133.

Распорные блоки 126 находятся друг от друга в вертикальном направлении на расстоянии 128 (см. фиг.4A) и в поперечном направлении на расстоянии 130 (см. фиг.4B). Эти промежутки 128, 130 не только сохраняют конструктивную целостность, но также создают значительные термодинамические преимущества. И изоляционный материал, использованный для конструирования распорных блоков 126, обеспечивает дополнительное тепловое сопротивление, поскольку каждый блок вставлен между металлической стеновой панелью 112 и поясом 114. Так как пенные блоки 126 имеют достаточную конструктивную целостность, они не сдавливаются и эффективно латают изоляционный зазор, который обычно существует в положениях сдавленной настилной изоляции 118 (в области 127) между панелью 120 и наружными фланцами 124 пояса, как у положений 132 швов, так и у промежуточных положений 134 (в которых стена простирается вовнутрь). Как можно увидеть на фиг.2, создан массив находящихся на расстоянии друг от друга блоков.

В дополнение к обеспечению теплового сопротивления блоки 126 также предусмотрены для того, чтобы удерживать стену на расстоянии от наружного фланца 124 пояса, которое равно толщине блока 126. Это создает больше области для того, чтобы настил 118 изоляции вздымался между блоками 126, улучшая тепловое сопротивление.

Подробности, относящиеся к распорному блоку 126, лучше всего видны на фиг.3. На чертеже можно видеть, что каждый распорный блок является, по существу, прямоугольным - выше своей ширины в установленном состоянии. Но блоки 126 могут, при необходимости, иметь другую форму, пока они могут быть вставлены между поясом 114 и панелью 112 и удерживать их на расстоянии друг от друга и пока устройство обеспечивает необходимую конструктивную целостность.

Блоки 126 имеют такие размеры и выполнены так, чтобы они могли быть вставлены между внутренними гребневыми поверхностями канальных частей стены и наружным фланцем 124 пояса либо у швов либо у промежуточных положений.

Что касается сборки на месте возведения здания, пояса 114 уже будут находиться на месте, как показано на чертежах, и остальные компоненты стены будут установлены снаружи них. В некоторых вариантах осуществления настил 118 изоляции будет драпирован над наружными сторонами поясов 114. В этот момент не требуется независимо закреплять изоляцию, но во многих случаях будет иметь смысл закрепить настил 118 сверху и позволить ему драпироваться вниз перед прикреплением стены 112 на пояса 114. На следующем этапе, в вариантах осуществления осуществляется закрепление блоков 126 некоторым образом. В некоторых вариантах осуществления это значит, что блоки 126 приклеиваются к панели 112 в положениях, показанных перед установкой так, чтобы когда панель 112 поднимается, чтобы быть установленной, могли быть введены крепежные элементы 116. Точное положение для приклеивания каждого блока 126 будет определено посредством расположения горизонтальных рядов блоков 126 на расстоянии друг от друга у вертикальных положений каждого простирающегося в горизонтальном направлении пояса (см. фиг.2). Это позволяет пользователю, когда все блоки 126 приклеены, помещать панель 112 над драпированной изоляцией 118 и удерживать панель 112 на месте.

Когда панель удерживается на месте в желаемом положении, каждый крепежный элемент 116 (например, самонарезающий винт) может быть ввинчен через панель 112 снаружи того места, в котором существует каждый блок 126, через блок 126 и врезан в наружный фланец 124 пояса. Что касается блоков в промежуточных положениях 134, важно только то, чтобы крепежный элемент 116 был закреплен через относительно центральную часть блока для сохранения конструктивной целостности. Тем не менее, у каждого шва винты 116 расположены со сдвигом (см., например, фиг.4D) относительно блока. Это крепление со сдвигом будет происходить последовательно для каждого блока (например, блоков 132 и 136), расположенного под швом. Причиной этого является то, что желаемое положение крепежного элемента находится рядом с самым наружным краем фланца шва. Но следует заметить, что каждый блок будет центрирован под простирающимся вовнутрь рифлением, которое будет находиться под швом.

После того как все крепежные элементы 116 были установлены, сборка панель/блок прикрепляется к зданию. Промежуток, обеспеченный толщиной блока, обеспечивает большее выпучивание изоляции между поясами 114 и также обеспечивает выпучивание в пространства, созданные между блоками вдоль наружного фланца 114 пояса.

Выпученный настил изоляции является значительно более эффективным в качестве теплового барьера, чем сдавленная изоляция. Таким образом, гораздо больший процент стеновой панели имеет сзади изоляцию, которая вздымается, а не сдавливается. Следовательно, в отличие от обычной системы на фиг.1 потери тепла сильно уменьшены посредством использования блоков 126, 134. Также в вариантах осуществления на фиг.2-4, где изоляция 118 сдавлена между блоками 126, изоляционные материалы (пена), используемые для конструирования блоков 126, обеспечивают препятствие для передачи тепла. Таким образом, обеспечивается высокий уровень теплового сопротивления по всей панели после ее установки в отличие от обычных систем.

Множество различных устройств разных изображенных компонентов, а также непоказанных компонентов возможно без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения были описаны как иллюстративные, а не как ограничивающие. Специалистам в данной области техники будут понятны альтернативные варианты осуществления, которые не отходят от объема настоящего изобретения Специалист в данной области техники может разработать альтернативное средство осуществления упомянутых выше улучшений без отхода от объема настоящего изобретения.

Следует понимать, что некоторые признаки и подкомбинации являются полезными и могут быть использованы без ссылки на другие признаки и подкомбинации, и рассматриваются как лежащие в объеме формулы изобретения. Не все этапы, перечисленные на различных чертежах, нужно выполнять в описанном конкретном порядке.

1. Стеновая система, содержащая:
множество вертикально смещенных горизонтальных поддерживающих элементов;
стеновую панель;
множество пенных изоляционных блоков, расположенных на расстоянии друг от друга на горизонтальных поддерживающих элементах и ориентированных между внутренней поверхностью панели и горизонтальными поддерживающими элементами, причем одна группа блоков установлена у шва между двумя стеновыми панелями, и вторая группа блоков установлена у положения между швом и другим швом для обеспечения дополнительного теплового сопротивления; и
настил изоляции, размещенный между внутренней поверхностью панели и горизонтальными поддерживающими элементами, причем части настила изоляции расширяются в пространство, образованное между блоками.

2. Стеновая система по п. 1, в которой блоки являются, по существу, прямоугольными.

3. Стеновая система по п. 1, в которой изоляционные блоки расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.

4. Стеновая система по п. 1, в которой:
горизонтальные поддерживающие элементы представляют собой пояса; и
крепежные элементы присоединяют стену к наружному фланцу поясов через по меньшей мере один блок.

5. Стеновая система по п. 1, в которой блоки расположены друг от друга в вертикальном направлении на расстоянии, которое больше, чем длина одного отдельного блока.

6. Стеновая система по п. 1, в которой блоки расположены друг от друга в горизонтальном направлении на расстоянии, которое больше, чем ширина одного отдельного блока.

7. Стеновая система по п. 1, в которой горизонтальные поддерживающие элементы представляют собой пояса, и блоки закреплены в наружный фланец каждого пояса.

8. Стеновая система по п. 1, в которой:
толщина каждого из блоков обеспечивает образование зазора между стеной и горизонтальными поддерживающими элементами, который обеспечивает расширение настила изоляции в пространство, образованное между всеми блоками.

9. Способ изготовления стены, содержащий следующие этапы, на которых:
обеспечивают структуру здания, имеющую множество вертикально смещенных горизонтальных поддерживающих элементов;
получают стеновую панель, имеющую по меньшей мере одну простирающуюся внутрь часть на внутренней поверхности стены;
устанавливают множество пенных изоляционных блоков между наружной поверхностью горизонтальных поддерживающих элементов и внутренней поверхностью стеновой панели, причем одна группа блоков установлена у шва между двумя стеновыми панелями, и вторая группа блоков установлена у положения между швом и другим швом для обеспечения дополнительного теплового сопротивления; и
прикрепляют стену к горизонтальным поддерживающим элементам через блоки, прослаивая блоки между ними.

10. Способ по п. 9, в котором этап установки дополнительно содержит следующие этапы, на которых:
размещают первую группу блоков в находящихся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении положениях вдоль шва между стеновой панелью и второй стеновой панелью; и размещают вторую группу блоков в находящихся на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении положениях за простирающейся вовнутрь частью стеновой панели.