Стеновая система, обеспеченная паровым барьером
Изобретение относится к области металлических зданий, а именно к области изоляции здания и сохранению парового барьера в стене здания. Способ герметизации стыков защитного слоя парового барьера на линиях несущих колонн сборного здания, при котором осуществляют: установку множества несущих колонн здания, при этом каждая колонна здания включает в себя внешнюю полку и верхний элемент для крепления к нему балки покрытия; выбор горизонтально проходящего ригеля предпочтительной ширины для последующего присоединения к внешней полке колонн; смещение линии стены здания от конструктивных колонн на расстояние, примерно соответствующее ширине выбранного ригеля, соединение пластины нащельника с первой и второй стороной, а также с внутренней и наружной поверхностью внешней полки несущей колонны, при этом первая и вторая стороны пластины нащельника свисают с внешней полки колонны; крепление по меньшей мере одного ригеля поверх пластины нащельника и к внешней полке несущих колонн; размещение первого рулона изоляции поверх ригеля; размещение второго рулона изоляции смежно с первым рулоном, при этом второй рулон имеет по меньшей мере одно горизонтально проходящее в нем углубление, совпадающее с положением по меньшей мере одного горизонтально проходящего ригеля; крепление по меньшей мере одного горизонтально проходящего промежуточного бруска к наружной стеновой панели, причем промежуточный брусок размещают так, чтобы попасть по меньшей мере в одно горизонтально проходящее углубление; крепление наружной стены и промежуточных брусьев к ригелю; и крепление внутреннего парового барьера к обеим, первой и второй, нависающим сторонам пластины нащельника, исключая тем самым любой прямой металлический мостик между внутренней и наружной частью стен сборного здания. Также описаны комплект для монтажа сборного здания и система изоляции и сохранения непрерывного парового барьера при строительстве сборного здания. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.
Эта заявка имеет приоритет предварительной заявки США № 61/681355, поданной 9 августа 2012 года.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится в основном к области металлических зданий. Более конкретно, изобретение относится к области изоляции здания и сохранению парового барьера в стене здания.
ОПИСАНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Стены обычно поддерживаются горизонтальными ригелями, прикрепленным к колоннам, которые образуют пролеты внутри строительной конструкции. Обычно ригели крепятся к граням колонн, при этом колонны располагаются вблизи линии привязки стены/ригеля. Данный способ заставляет прерывать обычную стеновую изоляцию и паровую мембрану на боковой грани колонны. С учетом размещения на колонне различных ребер, фланцев и элементов жесткости, очень сложно выполнить полную изоляцию и использовать непрерывную паровую мембрану. Кроме того, при размещении колонны вблизи линии стены изоляция обычно подвергается сжатию, что значительно снижает теплотехнические характеристики стеновой системы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обычная сборная стена здания состоит из наружной поверхности (стеновой панели), затем изоляции (рулон или плита) и затем паровой мембраны (на внутренней, проветриваемой стороне стены), которая может состоять из изолирующей подложки, гибкой мембраны, металлических листов (или панелей) или других твердых поверхностей внутренних стен, имеющих подходящую степень водо- и паропроницаемости для минимизации прохождения через них водяного пара. Проблема с паровой мембраной возникает в местах соединений, где строительная конструкция вызывает нарушение в непрерывности барьера. Стык должен быть таким же прочным, как и материал паровой мембраны, чтобы сохранять непрерывность барьера. Раскрываемая технология обеспечивает способ простой герметизации стыков паровой мембраны на линиях несущих колонн.
По раскрываемой технологии ригели устанавливают снаружи от линии колонн и данная проблема сжатия изоляции устраняется. Кроме того, на внешнюю полку колонны устанавливают фасонный нащельник для создания поверхности, обеспечивающей герметизацию паровой мембраны от одной грани колонны до другой грани колонны. Данный нащельник проходит по всей высоте колонны, создавая контакт с паровой мембраной кровли, тем самым обеспечивая единую паровую мембрану кровли.
Крайне важно сохранить непрерывную паровую мембрану в стеновой конструкции сборного здания и связать ее с паровой мембраной кровли, чтобы между кровлей и стеной была непрерывная, единая паровая мембрана. Без такой единой, непрерывной паровой мембраны, вследствие относительной влажности внутреннего воздуха, может происходить конденсация или появляться влага везде, где воздух достигает поверхности, имеющей температуру точки росы. Обеспечивая изолированный слой, который сохраняет свою температуру выше температуры точки росы, конденсация влаги предотвращается.
Обычная стена и несущая конструкция сборного металлического здания создают многочисленные проблемы, которые затрудняют сохранение непрерывной паровой мембраны по всей стене, и ее последующее соединение с паровой мембраной в плоскости кровли. Раскрываемая система, способ и комплект устраняют одно из основных препятствий на каждой линии несущих колонн. Раскрываемая технология, кроме того, обеспечивает область, где экономичная рулонная изоляция значительной толщины может устанавливаться в многочисленных конфигурациях наружных и внутренних стен, что делает ее универсальной для любых типов стеновых систем. Целью является обеспечить стеновую систему с высоким "R-значением" (значением сопротивления), с очень хорошим решением паровой мембраны и обеспечить это в виде способа, простого с точки зрения возведения стен.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые включены в данный документ в качестве ссылки и на которых изображено:
Фиг.1 – вид сбоку системы 100 в сборе;
Фиг.2 - вид в разобранном состоянии, позволяющий увидеть многие конструктивные особенности так, как они выглядят до сборки;
На фиг.3 показано горизонтальное сечение по линии 3-3 на фиг.1;
фиг.4 – вид в перспективе, показывающий среду, в которой используется стеновая система;
фиг.5 – вид сечения стены и кровли сборного здания с установленной изоляцией, показывающий наружный и внутренний, кондиционированный, то есть нагретый или охлажденный, воздух; и
фиг.6 – вид сечения колонны, показывающий изоляцию, сжатую вблизи полки колонны.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
До подробного описания данного изобретения будут определены некоторые термины, используемые в контексте раскрываемой технологии. Помимо данных терминов, в другом месте в описании могут быть определены другие, в случае необходимости. Если иное не оговорено, термины уровня техники, используемые в данном описании, имеют признанный в уровне техники смысл.
Ригель: горизонтальный конструктивный элемент фахверковой стены, который обеспечивает горизонтальную опору для стеновой панели, в первую очередь, для восприятия ветровой нагрузки.
Линия стены: внешний периметр стены здания.
Cтепень водо- и паропроницаемости: степень диффузии воды сквозь материал.
Паровая мембрана: паровая мембрана, определенная в стандарте ASTM C 755 как материал или система, которая надлежащим образом замедляет прохождение паров воды при определенных условиях.
Варианты осуществления раскрытой технологии обеспечивают систему, комплект и способ создания в здании стены с изоляцией.
Варианты осуществления раскрываемого изобретения показаны на фиг.1-4. На фиг.5 показано сечение стены и кровли сборного здания, детализирующее установку изоляции. На фиг.6 показано сечение колонны в соответствии с тем, что показано на фиг.3, за исключением того, что данная фигура подробно показывает, как изоляция зажата между полкой колонны и внешней стеновой панелью 106, ввиду чего снижается способность изоляции замедлять передачу тепла. На фиг.1 показан вариант осуществления системы 100 в собранном виде. Фиг.2 - покомпонентный вид, позволяющий увидеть многие из элементов до сборки. На фиг.3 показано горизонтальное сечение по линии 3-3 на фиг.1, которое показывает границу контакта системы кровля/колонна более детально. На фиг.4 показана среда, в которой используется стеновая система.
Со ссылкой на фиг.1 и 2 видно, что система установлена на обычной конструкции, состоящей из металлической колонны 102 и балки 104, которая находится в том месте, где соединяется стена и кровля. На фиг.4 показано, где в условиях обычного здания могут находиться колонна 102, балки 104 и ригели 118. Вновь со ссылкой на фиг.1 и 2 видно, что стеновая панель 106 окончательно закреплена снаружи здания. В раскрытых вариантах осуществления, данная панель 106 является металлической, но может быть выполнена из других материалов.
Кроме того, для строительства системы может использоваться множество горизонтально проходящих промежуточных брусьев 108. Промежуточные брусья 108 обычно выполняются из вспененного изолирующего материала. Промежуточные брусья 108 крепятся к ригелям 118 поверх листа рулонной изоляции 110. Рулонная 110 изоляция может быть выполнена из стекловолокна, но может содержать другой тип изолирующего материала.
Кроме того, в систему включены завершающая 111, верхняя 112, средняя 113 и нижняя 114 плиты изоляции. В предпочтительном варианте осуществления, плиты изоляции сделаны из коммерчески доступного изолирующего материала из стекловолокна с облицовочным покрытием или без облицовочного покрытия. Но вместо них могут использоваться другие изоляционные материалы.
Завершающая плита 111 изоляции размещается между двумя противоположными металлическими C-образными элементами 115. Под ней расположена верхняя плита изоляции 112, опирающаяся на один из ригелей 118. Под ней, над другим ригелем 118, расположена средняя плита изоляции 113 немного большего размера. Затем, под ней, расположена нижняя плита изоляции 114, которая опирается на обращенный вверх приемный кронштейн 120.
Со ссылкой на фиг.2 и 3 фасонный нащельник 122 используется для крепления парового барьера 128 на внутренней поверхности здания и вместе с паровым барьером 128 используется для создания герметичного соединения. В варианте осуществления, нащельник 122 выполнен из металла, но может быть сделан из других материалов. Показан паровой барьер 128 в различных вариантах осуществления. Например, на фиг.1-3 лист виден, как профилированный металлический лист. Но он также может состоять из изолирующей подложки, гибкой мембраны, металлических панелей или других подложек для внутренних стен, которые имеют хорошую степень водо- и паропроницаемости, чтобы минимизировать прохождение через него паров воды. Так или иначе, в раскрытых вариантах осуществления, для завершения герметичного соединения лист крепится к фасонному нащельнику.
В вариантах осуществления монтаж выполняется следующим способом.
Сначала устанавливают колонну 102 и балку 104 в соответствии с известным способом. Затем, фасонный нащельник 122 выставляется в одну линию с внешней полкой 103 колонны 102 и, таким образом, перекрывает ее. С фасонным нащельником 122 в таком положении, внешние металлические изделия, более конкретно противоположные C-образные элементы 115, кронштейн 116, ригели 118 и приемный кронштейн 120, устанавливают в показанные положения и ориентации. Каждый элемент металлических изделий фиксируется с помощью крепежных элементов. В раскрытом варианте осуществления, металлические изделия имеют предварительно пробитые или просверленные отверстия для установки болтов. Разумеется, могут использоваться другие крепежные устройства. Крепежные элементы проходят сквозь фасонный нащельник 122 (который также может иметь предварительно пробитые отверстия) и затем, через предварительно высверленные отверстия в обеих внешних полках 103 колонн 102 (для ригелей 118 и приемного кронштейна 120) или в наружном ребре балки 104 (для верхнего кронштейна 116). Для крепления болтов могут использоваться гайки. Таким образом, фасонный нащельник 122 крепят между наружными металлическими изделиями и внешней полкой колонны. Внешние границы 126 фасонного нащельника проходят шире, чем полки (например, полка 103 колонны 102, как показано на фиг.3; а также наружное ребро балки 104), что практично для размещения листа 128 пароизоляции. Плоский центральный участок 124 фасонного нащельника 122 находится в контакте с внешней полкой 103 колонны 102 после того, как он зажат между внешними металлическими изделиями (например, ригелями 118 и приемным кронштейном 120) после крепления. Небольшой верхний участок фасонного нащельника 122 проходит в пространство, образуемое прогонами (например, прогоном 130) между верхом балки 104 и верхней конструкцией 132 кровли.
Когда внешние металлические изделия установлены на место, листы 128 парового барьера устанавливают путем их присоединения к свободным внешним краям 126 (см. фиг.3) фасонного нащельника 122 с помощью адгезива, двусторонней ленты или крепежных элементов.
Затем устанавливают плиты 111, 112, 113 и 114 изоляции. Плиту 111 изоляции устанавливают нажатием между противоположными C-образными элементами 115. В качестве альтернативы, она может быть установлена до того, как первый наружный С-образный элемент закреплен на кронштейне 116. Затем внешний C-образный элемент может быть установлен в открытую часть C обращенного наружу C-образного элемента, и внешний C-образный элемент, заключающий в себе, таким образом, плиту 111 изоляции, затем закрепляется на месте.
Оставшиеся три плиты изоляции устанавливают снаружи здания. Более конкретно, плита 112 изоляции размещается между верхним кронштейном 116 и ригелем 118 непосредственно под ним. Некоторые плиты изоляции содержат по периметру клейкие вкладки. Это позволяет им оставаться на месте после размещения на нужном участке. Подобным способом плиту изоляции 113 закрепляют на месте под верхним ригелем и ригелем непосредственно под ним и прикалывают. Нижнюю плиту изоляции 114 прикалывают на месте между нижним ригелем и приемным кронштейном 120.
Следует отметить, что на фиг.3 показан только один тип 114a однородной изоляции. В вариантах осуществления на данном чертеже содержатся одинаковые изолирующие элементы (например, рулон и плита изоляции), но эти элементы не показаны с целью упрощения. Однако в качестве альтернативы свойства фасонного нащельника 122 и парового барьера могут использоваться в вариантах осуществления с одним типом изоляции, как показано на фиг.3. В любом случае, следует понимать, что конструкция фасонный нащельник/паровой барьер может работать одинаково хорошо с многочисленными конструкциями изоляции.
Затем, когда внутренние элементы закреплены на месте, рулон изоляции 110 заводят на внешнюю сторону каркаса, обычно закрепляя его где-то наверху (например, рядом с C-образными элементами 115) так, чтобы он проходил вниз к земле. Рулонная изоляция 110, поставляемая в рулонах, может быть предварительно замерена и нарезана по размеру или нарезана на земле после того, как она развернута.
В раскрытом варианте осуществления, промежуточные брусы 108 приклеивают в соответствующих направлениях к внутренним поверхностям наружной стеновой панели 106 до того, как панель установлена. Затем стеновую панель 106 поднимают в положение и монтируют. Это выполняется путем установки крепежных элементов (через предварительно пробитые отверстия снаружи панели) в промежуточные брусья 108 (также с предварительно пробитыми отверстиями) и в предварительно просверленные отверстия, имеющиеся во внешних металлических изделиях. Например, в верхней части сборки болты пропускают через панель, через отверстия в соответствующем промежуточном брусе, через внешний C-образный элемент 115 и на них закрепляют гайки. Снизу болты пропускают через стеновую панель, промежуточные брусья, сквозь предварительно просверленные отверстия во внешних полках ригелей 118 и на них закрепляют гайки. Затем, последнюю группу болтов пропускают сквозь отверстия в панели и брусе, через внешнюю полку приемного кронштейна 120 и на них закрепляют гайки.
Следует отметить, что может быть выполнена альтернативная сборка компонентов. Например, после установки компонентов 115, 116, 118 и 120 металлических изделий, но до установки листа 128 и компонентов 112, 113 и 114 плиты изоляции, может крепиться рулонная изоляция 110, и поверх нее может устанавливаться стеновая панель 106 с промежуточными брусьями 108. Затем, изнутри здания могут устанавливаться плиты 112, 113 и 114 изоляции и лист 128 парового барьера приклеиваться к полкам 126 нащельника.
Многие различные конструкции разных изображенных компонентов, а также компонентов, которые не показаны, возможны без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны с целью иллюстрации, а не ограничения. Альтернативные варианты осуществления, которые не отходят от его объема, очевидны специалистам в данной области техники. Специалист в данной области может разработать альтернативные способы реализации вышеупомянутых усовершенствований без выхода за пределы объема настоящего изобретение.
Следует понимать, что некоторые признаки и подкомбинации являются полезными и могут использоваться без ссылки на другие признаки и подкомбинации, и рассматриваются в пределах объема формулы изобретения. Не все этапы, перечисленные в различных фигурах, необходимо выполнять в описанном определенном порядке.
1. Способ герметизации стыков защитного слоя парового барьера на линиях несущих колонн сборного здания, в котором осуществляют:
установку множества несущих колонн здания, при этом каждая колонна здания включает в себя внешнюю полку и верхний элемент для крепления к нему балки покрытия;
выбор горизонтально проходящего ригеля предпочтительной ширины для последующего присоединения к внешней полке колонн; смещение линии стены здания от конструктивных колонн на расстояние, примерно соответствующее ширине выбранного ригеля;
соединение пластины нащельника с первой и второй стороной, а также с внутренней и наружной поверхностью внешней полки несущей колонны, при этом первая и вторая стороны пластины нащельника свисают с внешней полки колонны;
крепление по меньшей мере одного ригеля поверх пластины нащельника и к внешней полке несущих колонн;
размещение первого рулона изоляции поверх ригеля;
размещение второго рулона изоляции, смежно с первым рулоном, при этом второй рулон имеет по меньшей мере одно горизонтально проходящее в нем углубление, совпадающее с положением по меньшей мере одного горизонтально проходящего ригеля;
крепление по меньшей мере одного горизонтально проходящего промежуточного бруска к наружной стеновой панели, причем промежуточный брусок размещают так, чтобы попасть по меньшей мере в одно горизонтально проходящее углубление;
крепление наружной стены и промежуточных брусьев к ригелю; и
крепление внутреннего парового барьера к обеим, первой и второй, нависающим сторонам пластины нащельника, исключая тем самым любой прямой металлический мостик между внутренней и наружной частью стен сборного здания.
2. Способ по п. 1, в котором ширина ригеля составляет предпочтительно между 3 и 14 дюймами.
3. Способ по п. 1, в котором балку прикрепляют к самой верхней части колонны, при этом балка обеспечивает конструктивную опору для элементов покрытия.
4. Способ по п. 3, в котором пластину нащельника прикрепляют к полке колонны, проходящей от уровня земли до верха балки.
5. Способ по п. 1, в котором первый и второй рулон изоляции не имеют облицовочного покрытия.
6. Способ по п. 1, в котором горизонтально проходящие промежуточные брусья предпочтительно изготовлены из вспененного изолирующего материала.
7. Способ по п. 1, в котором внутренний паровой барьер является по меньшей мере одним из следующего: 1) гофрированным металлическим листом; 2) гибкой мембраной; или 3) твердой подложкой внутренней стены с хорошей степенью водо- и паропроницаемости для минимизации прохождения паров воды через стену.
8. Способ по п. 1, в котором внутренний паровой барьер проходит к кровле здания непрерывно позади верхнего элемента колонны, тем самым сохраняя систему единого парового барьера внутри здания.
9. Способ по п. 1, в котором пластина нащельника проходит на всю высоту колонны, создавая контакт с паровым барьером кровли, тем самым обеспечивая непрерывный паровой барьер на границе контакта между стеной и кровлей.
10. Комплект для монтажа сборного здания с единой паровой мембраной для защиты от образования конденсата на стенах, содержащий:
множество несущих колон здания, причем каждая из колонн здания включает в себя внешнюю полку;
по меньшей мере один горизонтально проходящий ригель заданной ширины для последующего крепления к внешней полке колонн, причем линия стен здания смещена от несущих колонн на расстояние, приблизительно соответствующее ширине выбранного ригеля;
пластину нащельника с первой и второй стороной, а также внутренней и наружной поверхностью, закрепленной к внешней полке несущих колонн, при этом первая и вторая стороны пластины нащельника проходят поперечно позади внешней полки колонны; причем
по меньшей мере один ригель закреплен поверх пластины нащельника и на внешней полке несущих колонн;
первый рулон изоляции, расположенный поверх ригеля;
второй рулон изоляции, расположенный смежно с первым рулоном, при этом второй рулон имеет по меньшей мере одно горизонтально проходящее в нем углубление, при этом углубление совпадает с положением по меньшей мере одного горизонтально проходящего ригеля;
по меньшей мере один горизонтально проходящий промежуточный брус, прикрепленный к наружной стеновой панели, причем промежуточный брус расположен для размещения по меньшей мере в одном горизонтально проходящем углублении, и наружная стена и промежуточные брусья закреплены к ригелю; и
внутренний паровой барьер, закрепленный к обеим, первой и второй, поперечно проходящей стороне пластины нащельника, тем самым исключая любой прямой металлический мостик между внутренней и наружной частью стен сборного здания.
11. Комплект по п. 10, в котором балка закреплена к самой верхней части колонны, при этом балка обеспечивает конструктивную опору для элементов покрытия.
12. Комплект по п. 11, в котором пластина нащельника закреплена к полке колонны, проходящей от уровня земли до верха балки.
13. Комплект по п. 10, в котором первый и второй рулоны изоляции не имеют облицовочного покрытия.
14. Комплект по п. 10, в котором горизонтально проходящие промежуточные брусья предпочтительно изготовлены из вспененного изолирующего материала.
15. Комплект по п. 10, в котором внутренний паровой барьер является по меньшей мере одним из следующего: 1) профилированным металлическим листом; 2) гибкой мембраной; или 3) твердой подложкой внутренней стены с хорошей степенью водо- и паропроницаемости для минимизации прохождения паров воды через стену.
16. Комплект по п. 10, в котором ширина ригеля составляет предпочтительно между 3 и 14 дюймами.
17. Комплект по п. 10, в котором пластина нащельника проходит на всю высоту колонны, создавая контакт с паровым барьером кровли, тем самым обеспечивая единый паровой барьер на границе контакта между кровлей и стеной.
18. Система изоляции и сохранения непрерывного парового барьера при строительстве сборного здания, содержащая:
множество колонн здания, смещенных внутрь от линии стен на заданное расстояние, при этом колонны здания имеют полку, обращенную наружу здания;
пластину нащельника с первым и вторым краями и обращенными внутрь и наружу поверхностями, причем пластина нащельника прикреплена к полкам колонны первым и вторым краями, проходящими поперечно позади полки, и при этом пластина нащельника проходит на всю высоту колонны, создавая контакт с паровым барьером кровли, тем самым обеспечивая единый паровой барьер на границе контакта между кровлей и стеной;
лист, прикрепленный к внутренней облицовочной поверхности пластины нащельника и проходящий между множеством колонн здания;
по меньшей мере один ригель, прикрепленный к множеству колонн, причем ригель включает в себя горизонтальный участок, на котором расположен первый рулон изоляции, при этом первый рулон изоляции проходит в поперечном направлении между колоннами здания;
второй рулон изоляции, расположенный на первом рулоне, причем второй рулон включает в себя по меньшей мере одно горизонтально проходящее углубление, при этом отметка углубления соответствует отметке по меньшей мере одного ригеля;
наружную стеновую панель с поверхностями, обращенными внутрь и наружу; и
по меньшей мере один промежуточный брус, закрепленный первой стороной к внутренней поверхности наружной стеновой панели, причем по меньшей мере один промежуточный брус размещается в углублении во втором рулоне изоляции, причем вторая сторона промежуточного бруса прикреплена по меньшей мере к одному горизонтально проходящему ригелю, при этом промежуточный брус проходит в продольном направлении вдоль всей длины ригеля; причем когда наружная стена находится в положении, промежуточный брус исключает прямой мостик от металла к металлу между ригелем и наружной стеной.
19. Система по п. 18, в которой лист является по меньшей мере одним из следующего: 1) профилированным металлическим листом; 2) гибкой мембраной или 3) твердой внутренней подложкой стены с хорошей водо- и паропроницаемостью для минимизации прохождения паров воды через стену.
20. Система по п. 18, в которой колонны здания предпочтительно смещены внутрь от линии стен в интервале от 3 до 14 дюймов.
21. Система по п. 18, в которой по меньшей мере один ригель предпочтительно является двумя или несколькими ригелями.
22. Система по п. 18, в которой по меньшей мере один промежуточный брус предпочтительно выполнен из вспененного изолирующего материала.
23. Систем по п. 18, в которой второй рулон изоляции предпочтительно является изоляцией из стекловолокна.
