ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ И СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЗДАНИЯ ВЛАГОЙ
HEAT INSULATION ELEMENT, BUILDING STRUCTURE, AND METHOD FOR PREVENTING MOISTURE DAMAGE TO A BUILDING

Настоящее изобретение относится к теплоизолирующему элементу для внутренней изоляции, изоляции фасада, изоляции крыши и т.п. в здании, содержащему изолирующее тело, которое имеет открытую для диффузии структуру. Настоящее изобретение дополнительно относится к строительной конструкции в соответствии с преамбулой пункта 7, к способу предотвращения повреждения здания влагой согласно пункту 12, и к применению теплоизолирующего элемента этого типа согласно пункту 15.
В настоящее время при строительстве зданий применение теплоизоляции является стандартом для предотвращения потерь энергии через оболочку здания. Соответственно, крыши обычно снабжаются с изолирующим слоем, который может располагаться внутри или снаружи. То же самое относится и к наружным стенам здания, которые, как правило, не могут обеспечивать достаточную теплоизоляцию за счет своей внутренней структуры. Обычно изоляционные слои здесь располагаются снаружи в виде системы теплоизоляционного компаунда. Если это невозможно, как например в случае сооружений, имеющих листовые фасады, стеновые элементы могут изолироваться с внутренней стороны.
Однако структуры стен и крыши в основном должны быть защищены от проникновения влаги. Особенно в том случае, когда используются открытые для диффузии изолирующие материалы, такие как минеральная вата, важно предотвратить попадание в них влаги, предпочтительно с самого начала. Среди экспертов существуют очень точные требования в нормативных документах, которые регулируют, например, расчет сопротивлений диффузии водяного пара по сторонам изоляции из минеральной ваты на крыше с крутым скатом, чтобы в долгосрочной перспективе не произошло никаких повреждений. На практике в этом отношении были разработаны подходящие системы для конструкций крыш и/или фасадов.
Эти нормативные требования, однако, не могут учитывать случаи повреждения, например, в гидроизолирующей мембране крыши с крутым скатом. В таких случаях попадание влаги в конструкцию крыши, например, из-за дождя, уже невозможно надежно предотвратить.
В то время как проблема проникновения влаги снаружи в конструкции кровли и фасада традиционно решалась очень хорошо, существуют, особенно в отопительный период, проблемы с изоляционными слоями внутри конструкций стен и/или кровли из-за образования конденсата. Это особенно проблематично в случае внутренней изоляции здания. Здесь наружные стены не находятся внутри тепловой оболочки, то есть изоляционной плоскости. Если внутреннее пространство отапливается, например, зимой, в изоляционной плоскости образуется большой перепад температур. Однако в этом случае стеновой элемент не поглощает температуру теплого внутреннего пространства, а охлаждается наружным воздухом. Из-за того, что теплый влажный воздух попадает на холодную наружную стену, в этом месте между изоляционной плоскостью и наружной стеной может образовываться конденсат, что может привести к последующему повреждению здания. Важно избегать этого.
Конденсат образуется в зависимости от профиля температуры в здании, например, на наружной стене, и давления насыщенного пара при различных температурах. Количество влаги, максимально поглощаемое воздухом, зависит от температуры. Для диффузии водяного пара через строительный компонент движущей силой является разность давлений водяного пара. Давление водяного пара зависит от температуры и относительной влажности воздуха. При постоянной температуре давление пара является линейной функцией относительной влажности воздуха. Если дополнительно существует разница температур, это приводит к появлению потока диффузии пара, как правило, от высоких к низким температурам, даже если относительная влажность воздуха при более высоких температурах, т.е. на внутренней стороне, идентична или даже ниже, чем при более холодных температурах, т.е. на внешней стороне. С определенного момента разница в концентрации водяного пара больше не может переноситься более холодным воздухом и выпадает в виде конденсата. Если эта область, в которой образуется жидкая вода, находится внутри строительного компонента, может произойти его повреждение.
Среди экспертов уже существует множество предложений по устранению подобных проблем с влажностью. В некоторых предложениях капиллярно-активный эффект веществ используется для того, чтобы отводить проникающую воду и/или образующийся конденсат из рассматриваемой области, и таким образом осушать ее. Примеры этого приведены в патентных документах DE 10146174 A1, EP 1657496 A2, DE 10 2007 025303 A1, DE 20 2009 008493 U1, DE 10 2008 035007 A1, EP 2186958 A2, DE 10 2011 113287 A1, EP 2666625 A1, DE 10 2012 018793 A1, DE 10 2012 219988 A1 и EP 3031992 A1. В этих случаях сам изоляционный слой проектируется так, чтобы он был капиллярно-активным, или чтобы он был пронизан капиллярно-активными элементами. Таким образом, в капиллярно-активных областях влага всасывается, отводится от стеновой и/или кровельной структуры и направляется в область, где влага может испаряться. Патентный документ EP 3031992 A1, например, использует такие капиллярно-активные сегменты, проникающие через изолирующий материал, а также покрытие со стороны стены для направления жидкости посредством капиллярного проведения от одной стороны к другой стороне изоляционного слоя.
Однако на практике оказалось, что такие системы являются недостаточными. В частности, капиллярная активность ни в коем случае не будет эффективной только в одном направлении, поэтому влага на самом деле распределяется по изоляционному слою, но затем достигается равновесие, так что существенная доля влаги остается тем не менее в критической области.
Более того, такие капиллярно-активные элементы являются сложными и дорогими в производстве. Их обработка при строительном монтаже также является более трудной, чем в случае обычных систем.
Поэтому задачей настоящего изобретения является предложить улучшенный теплоизолирующий элемент для предотвращения повреждения здания влагой, с помощью которого можно было бы простыми средствами ускорять высыхание рассматриваемой области, если в ней накапливается вода, особенно конденсат. Кроме того, задачей настоящего изобретения является предложить подходящую строительную конструкцию, в которой можно было бы более надежно предотвратить повреждения влагой, а также предложить улучшенный способ для предотвращения повреждения здания влагой.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения задача решается теплоизолирующим элементом с особенностями по п. 1. Он отличается, в частности, тем, что теплоизолирующий элемент дополнительно содержит ткань, в частности флис капиллярно-активной конструкции, а также тем, что эта ткань располагается на поверхности изолирующего тела.
Настоящее изобретение основано на открытии того факта, что высыхание воды, проникшей в строительную конструкцию или накопившейся в ней, может быть существенно ускорено, если распределение влаги на большей площади достигается посредством капиллярно-активной ткани. Вода распределяется в слое, сформированном тканью, а затем высыхает на существенно большей поверхности. Кроме того, испарение воды существенно поддерживается тем фактом, что изолирующее тело имеет в то же самое время открытую для диффузии структуру и, таким образом, позволяет отводить влагу.
Активный принцип может быть иллюстративно объяснен посредством теплового мостика во внутренней изоляции в углу здания. Во время зимнего периода конденсат может образовываться непосредственно в тепловом мостике в плоскости между кирпичной кладкой и внутренней изоляцией. Этот конденсат естественным образом остается в углу здания и требует много времени для высыхания, поскольку именно в этих угловых областях имеется очень небольшая поверхность для отвода водяного пара в окружающий воздух. При использовании капиллярно-активной ткани в соответствии с настоящим изобретением в плоскости конденсации, то есть в слое между стеной и внутренней изоляцией, накопившийся конденсат теперь поглощается и распределяется в соответствии с капиллярно-транспортными свойствами ткани. Таким образом, увеличивается площадь, на которой конкретное количество конденсата может высохнуть на пути к внутренней поверхности. Это увеличение поверхности высыхания таким образом приводит к существенно более быстрому высыханию, и следовательно к более длительному отсутствию повреждений конструкции здания.
Ускоренный процесс высыхания точно так же может использоваться в том случае, когда из-за повреждений гидроизолирующей мембраны крыши с крутым скатом, фасада и т.п. дождевая вода, талая вода и т.д. проникают в конструкцию здания. В этом случае, капиллярно-активная структура ткани также вызывает немедленное распределение влаги по большой площади и обеспечивает ее быстрое высыхание.
Более того, это может быть сделано с особенно низкими конструктивными усилиями. Укладка и/или наложение тканей на изолирующее тело возможны с помощью одобренных в производственно-техническом отношении средств. Нет никакой необходимости в проницании изолирующего тела капиллярно-активным элементом. В соответствии с настоящим изобретением ткань просто располагается на большой поверхности изолирующего тела.
Таким образом, с помощью теплоизолирующего элемента в соответствии с настоящим изобретением можно очень просто и быстро получить подходящую конструкцию здания, исключающую повреждение от влаги. Кроме того, капиллярно-активная ткань защищает конструкцию здания надежным образом в течение длительного времени.
Помимо небольших затрат на обеспечение теплоизоляционного элемента в соответствии с настоящим изобретением, такая конструкция здания может быть реализована особенно экономичным и быстрым образом. В то же самое время, это не требует никаких дополнительных стадий обработки или мер, которые были бы необычными для оператора.
Из практики действительно стали известны изоляционные элементы с тканевым ламинированием, которые, например, используются для внутренней изоляции. Тканевое ламинирование, однако, всегда доступно с внутренней стороны и служит защитой от просачивания через минеральную вату и т.п. Следовательно, оно не может способствовать предотвращению накопления конденсата и его устранению.
Дальнейшие полезные усовершенствования теплоизоляционного элемента в соответствии с настоящим изобретением являются предметом зависимых пунктов 2-6 формулы изобретения.
Оказалось выгодным, чтобы ткань имела капиллярность для воды с капиллярным подъемом более 15 см. В основном это касается того, что конденсат и т.п. распределяются тем эффективнее, чем больше капиллярность ткани. При капиллярном подъеме более 15 см при практических испытаниях уже можно было достичь очень хороших результатов сушки. Предпочтительно, капиллярный подъем для воды составляет более 20 см, что приводит к еще большему и лучшему распределению влаги и, следовательно, к еще более лучшему ее испарению.
По сути неважно, из какого материала делается ткань. Она просто должна иметь структуру, обеспечивающую капиллярную активность. Однако ткани из стекловолокна или пластиковых волокон оказались особенно подходящими для обычного использования в строительстве. Они имеют достаточно открытую для диффузии, однородную и прочную конструкцию для обычных целей применения.
Еще одним преимуществом является ламинирование ткани на изолирующем теле. Это означает, что она может быть надежно связана с изолирующим телом с помощью одобренного способа, и ее не нужно обрабатывать отдельно.
Диффузионная открытость изолирующего тела имеет дополнительное значение для испарения. Оказалось выгодным, чтобы оно имело значение μ ≤ 3. С помощью этого числа сопротивления диффузии водяного пара выражается сопротивление, с которым тело противодействует диффузии водяного пара. Чем меньше это значение, тем меньшее сопротивление оказывается диффузии водяного пара, и тем лучше влага может отводиться изолирующим телом. Предпочтительно изолирующее тело имеет значение μ ≤ 2, что соответствует еще более высокой диффузионной открытости.
Если изолирующее тело делается из минеральной ваты, используется материал, хорошо зарекомендовавший себя в технологии изоляции. Минеральная вата имеет хорошие изоляционные свойства, является огнестойкой и открытой для диффузии. Альтернативно для изолирующего тела могут также использоваться натуральные волокна, такие как, в частности, волокна мягкой древесины, что по экологическим причинам также часто является желательным при строительстве зданий. Эти материалы также имеют открытую для диффузии структуру.
В соответствии с одним дополнительным аспектом настоящего изобретения в соответствии с пунктом 7 формулы изобретения строительная конструкция снабжается разделителем между внутренней стороной и внешней стороной здания, где внутренняя сторона соответствует теплой стороне здания, а внешняя сторона соответствует холодной стороне здания, и имеет множество теплоизолирующих элементов, каждый из которых содержит изолирующее тело с открытой для диффузии структурой. Эта строительная конструкция отличается тем, что ткань, которая имеет капиллярно-активную структуру, располагается на поверхности изолирующего тела, а также тем, что эта ткань располагается так, чтобы она была обращена к холодной стороне здания.
В случае такой строительной конструкции можно надежно отводить из нее влагу. Благодаря капиллярно-активной ткани достигается распределение влаги по большой поверхности, что способствует ее испарению.
Благодаря тому, что ткань обращена к холодной стороне здания, она является доступной именно в том месте, где ожидается накопление и/или попадание влаги. Таким образом, эта мера является эффективной именно в той области, в которой потребность в ней является самой высокой.
Таким образом, за счет повышенного потенциала сушки можно очень надежно и постоянным образом избежать повреждения конструкции здания влагой. В то же время это может быть реализовано с небольшими усилиями по обеспечению, малыми требованиями к обработке и, следовательно, с низкими затратами.
Дальнейшие полезные усовершенствования строительной конструкции в соответствии с настоящим изобретением являются предметом зависимых пунктов 8-11 формулы изобретения.
Таким образом, разделитель может быть стеновым элементом, и теплоизолирующие элементы могут формировать внутреннюю изоляцию, в которой ткань обращена к стеновому элементу. Тогда существует классическая проблема внутренней изоляции, которая может привести к конденсации воды между изоляционным слоем и стеной. Таким образом, в этом случае ткань оказывается между теплоизолирующими элементами и стеновым элементом и впитывает возможную воду в этом месте и/или распределяет ее по большей поверхности. Влага может затем диффундировать через открытые для диффузии изолирующие тела теплоизолирующих элементов и рассеиваться во внутреннем пространстве здания. Таким образом можно особенно надежным образом избежать повреждений от влаги, таких как образование плесени и т.п.
В качестве альтернативы, также возможно, чтобы разделитель был стеновым блоком, и теплоизолирующие элементы формировали изоляцию фасада, в которой ткань располагается так, чтобы быть обращенной в сторону от стенового блока к внешней стороне. Тогда влага, образующаяся в этом месте, в этом варианте осуществления также может надежно распределяться по большей поверхности и рассеиваться прежде всего наружу, например, в слой штукатурки. Также возможно временное размещение влаги в открытых для диффузии изоляционных телах теплоизолирующих элементов, чтобы избежать скопления воды в этом месте. Таким образом можно надежно избежать повреждения здания влагой.
В одной дополнительной альтернативе также возможно, чтобы разделитель был кровельной структурой, и теплоизолирующие элементы формировали изоляцию крыши, в которой ткань располагается так, чтобы быть обращенной в сторону от кровельной структуры к внешней стороне. Как и в предшествующем варианте, таким образом можно избежать скопления влаги в одном месте за счет распределения влаги по большей площади из-за капиллярного эффекта ткани. Испарение влаги и высыхание строительной конструкции в этой области таким образом возможно реализовать особенно надежно.
Кроме того, теплоизолирующий элемент также может быть дополнительно доработан в соответствии с особенностями пунктов 2-6 формулы изобретения так, чтобы строительная конструкция напрямую использовала преимущества теплоизолирующего элемента в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ предотвращения повреждения здания влагой в соответствии с пунктом 12 формулы изобретения. Здание содержит разделитель, такой как стеновой блок или кровельную структуру, и оборудуется теплоизолирующими элементами. Разделитель располагается между внутренней стороной и внешней стороной здания, где внутренняя сторона соответствует теплой стороне здания, а внешняя сторона соответствует холодной стороне здания. Каждый из теплоизолирующих элементов содержит изолирующее тело, которое имеет открытую для диффузии структуру и содержит на своей поверхности ткань, имеющую капиллярно-активную структуру, причем эта ткань располагается так, чтобы она была обращена к холодной стороне здания. Способ в соответствии с настоящим изобретением содержит следующие стадии: накопление влаги в области ткани, широкое распределение влаги благодаря капиллярно-активным свойствам ткани для увеличения площади испарения, отведение влаги за счет испарения и таким образом сушку соответствующей области ткани.
С помощью способа в соответствии с настоящим изобретением можно аналогичным образом достичь объясненных выше преимуществ относительно теплоизолирующего элемента по пункту 1 и/или строительной конструкции по пункту 7 формулы изобретения. В частности, таким образом можно надежно и на длительное время избежать повреждения здания влагой простым и экономичным способом.
Дальнейшие полезные усовершенствования способа в соответствии с настоящим изобретением являются предметом зависимых пунктов 13 и 14 формулы изобретения.
Таким образом, влага может отводиться посредством диффузии через открытое для диффузии изолирующее тело. Это целесообразно, прежде всего, в случае внутренней изоляции, поскольку стеновой элемент здесь действует как своего рода барьер, а кроме того воздух на теплой внутренней стороне лучше подходит для поглощения влаги.
Альтернативно также возможно, чтобы влага отводилась испарением с той стороны ткани, которая обращена в сторону, противоположную изолирующему телу. Это целесообразно, прежде всего, для изоляционных слоев, расположенных с внешней стороны. Тогда надежное удаление влаги может быть достигнуто за счет большей поверхности испарения капиллярно-активной ткани.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения заявляется использование теплоизолирующего элемента в соответствии с пунктом 15 формулы изобретения для внутренней изоляции, изоляции фасада, изоляции крыши и т.п. в здании.
Используемый таким образом теплоизолирующий элемент дает преимущество всем этим различным вариантам изоляции в здании, заключающееся в том, что повреждение от влаги предотвращается особенно надежным образом. Кроме того, при использовании теплоизолирующего элемента в соответствии с настоящим изобретением для этой цели может быть выбрана экономически эффективная мера.
Далее настоящее изобретение будет подробно объяснено в вариантах осуществления с помощью чертежей. На этих чертежах:
Фиг.1 представляет собой вид в разрезе кровельной структуры здания, спроектированной в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе кровельной структуры здания, спроектированной обычным образом по сравнению с Фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид в разрезе стенового блока с внешней изоляцией, спроектированной в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.4 представляет собой вид в разрезе стенового блока с внутренней изоляцией в соответствии с одним дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 представляет собой вид в перспективе теплоизолирующего элемента в соответствии с настоящим изобретением с накопленной влагой; и
Фиг.6 представляет собой график для сравнения длительности высыхания теплоизолирующих элементов с капиллярно-активной тканью и без нее.
Фиг.1 иллюстрирует здание 1 с кровельной структурой 2, спроектированной в соответствии с настоящим изобретением. Для сравнения обычная конструкция кровельной структуры D проиллюстрирована на Фиг.2. Фиг.3 и 4 иллюстрируют стеновые блоки 3 и 3', спроектированные в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с поперечным сечением, показанным на Фиг.1, кровельная структура 2 содержит кровлю 21 и обрешетку 22 для нее. Под обрешеткой помещается гидроизолирующая мембрана 23, покрывающая верхнюю изоляцию стропил, формируемую из теплоизолирующих элементов 4. С внешней стороны верхняя изоляция стропил покоится на стропилах 24, между которыми располагается межстропильная изоляция 25. Пароизоляция 26 и обшивка 27 завершают структуру с внутренней стороны.
Каждый теплоизолирующий элемент 4 содержит изолирующее тело 41 из минеральной ваты и капиллярно-активную ткань, в частности флис 42 из стекловолокна. Флис 42 ламинируется на изолирующее тело 41 и располагается с внешней стороны в направлении гидроизолирующей мембраны 23.
В проиллюстрированном варианте осуществления гидроизолирующая мембрана 23 содержит дефект S, через который влага может проникать на верхнюю изоляцию стропил.
Для сравнения, Фиг.2 иллюстрирует обычную кровельную структуру D, которая отличается от структуры, показанной на Фиг.1 только тем, что вместо теплоизолирующего элемента 4 обычная, неламинированная плита минеральной ваты располагается в качестве элемента верхней изоляции стропил. В структуре, показанной на Фиг.2, также имеется дефект S гидроизолирующей мембраны.
Как показано на Фиг.2, влага попадает через дефект S в минеральную вату верхней изоляции стропил и повреждает ее структуру. Влага обычно распределяется в соответствии с обычным поведением воды, по существу капельно, и накапливается в области дефекта S. Следовательно, вода может высыхать только очень медленно.
В кровельной структуре 2 в соответствии с настоящим изобретением, показанной на Фиг.1, изолирующее тело 41 в отличие от этого ламинировано флисом 42, который имеет капиллярно-активную структуру. Вода, попадающая через дефект S, распределяется вдоль флиса 42 и соответственно покрывает большую область, чем в текущем уровне техники. Как известно из уровня техники, никакого накопления воды при этом не происходит. По этой причине влага в теплоизолирующем элементе 4 высыхает существенно быстрее и диффундирует на большой поверхности наружу через гидроизолирующую мембрану 23.
Фиг.3 иллюстрирует поперечное сечение стенового блока 3 здания 1, снабженного внешней изоляцией. С внутренней стороны он содержит штукатурный слой 31, нанесенный на несущую стену 32. С внешней стороны располагается внешняя изоляция из теплоизолирующих элементов 4. Изолирующее тело 41 покоится на стене 32, в то время как ламинированный на него капиллярно-активный флис 42 располагается на той стороне изолирующего тела 41, которая противоположна стене 32. И, наконец, на флисе 42 располагается внешняя штукатурка 33.
Фиг.3 дополнительно иллюстрирует линией А профиль температур в стеновом блоке 3 во время отопительного периода. Линия B дополнительно показывает температуру точки росы в стеновом блоке 3. Поскольку изолирующая плоскость этой изоляции наружной стены располагается за пределами стены 32, здесь, как правило, не происходит накопления конденсата.
Однако внешняя штукатурка 33 может повреждаться благодаря внешним воздействиям и т.п., и влага может таким образом проникать в стеновой блок 3. Там, однако, эта влага сталкивается прежде всего с капиллярно-активным флисом 42, который распределяет влагу по большой поверхности и таким образом обеспечивает ее высыхание. Поскольку влага обычно попадает только в случае ливневых дождей, например, времени между дождями зачастую будет достаточно для того, чтобы достичь равномерного рассеяния влаги через большую область во внешнюю штукатурку, и таким образом в окружающую среду. Таким образом можно надежно избежать повреждения изолирующего тела 41.
Фиг.4 показывает стеновой блок 3', снабженный внутренней изоляцией. Здесь также имеется штукатурный слой 31' с внутренней стороны, за которым, однако, следует внутренняя изоляция, сформированная из теплоизолирующих элементов 4. Изолирующее тело 41 располагается рядом со штукатурным слоем 31', в то время как капиллярно-активный флис 42 располагается с той стороны изолирующего тела 41, которая обращена к стене 32'. С внешней стороны структура стены завершается внешней штукатуркой 33'.
Также на этой иллюстрации линией A' показан профиль температур в стеновом блоке 3'. Аналогичным образом, температура точки росы показана посредством линии B'. Как показано на этой иллюстрации, температура сильно падает во внутренней изоляции, тогда как в стене 32' происходит лишь незначительное охлаждение. Стена 32' находится снаружи от изолирующей плоскости, что приводит к тому, что конденсат может накапливаться на граничной поверхности между стеной 32' и флисом 42, особенно во время отопительного сезона. Обычно конденсат будет скапливаться в этой области, особенно в углах и местах стыка, и приводить к образованию плесени и т.п.
Однако за счет капиллярно-активного флиса 42 возможно имеющаяся влага распределяется по большой поверхности, так что она может высыхать легко и быстро. Это происходит через открытое для диффузии изолирующее тело 41, сквозь штукатурный слой 31' во внутренность здания 1.
Фиг.5 иллюстрирует вид в перспективе части теплоизолирующего элемента 4. На переднем плане показан капиллярно-активный флис 42, который ламинирован на большой поверхности на изолирующее тело 41. В качестве флиса 42 используется продукт, известный под фирменным названием EVO 170.
В проиллюстрированном примере теплоизолирующий элемент 4 упирается в угловую область, например в оконный проем, где скапливается конденсат T. Вода накапливается непосредственно в углу, но затем всасывается капиллярно-активным флисом 42 и распределяется по большой поверхности F. Там она может быстро высыхать и выходить через открытое для диффузии изолирующее тело 41.
Лабораторные испытания поведения при сушке в угловой области оконного проема в качестве худшего сценария показали, что таким образом может быть достигнуто довольно существенное ускорение процесса сушки. Фиг.6 иллюстрирует на графике длительность сушки в часах, причем образцу с флисом 42 соответствует линия М, а образцу без флиса 42 соответствует линия O. Длительность сушки определялась по изменению массы образца, так как этот процесс оказался подходящим для надежного определения содержания остаточной влаги в образце. Качественное различие между образцом с флисом 42 и образцом без флиса 42 на этом графике является очевидным.
Успешное распределение влаги на большой поверхности зависит преимущественно от капиллярности флиса 42. Здесь важную роль играют расстояние и скорость всасывания флиса 42. Эти параметры зависят не столько от материала флиса, сколько от способа тканья и/или геометрии взаимодействующих волокон.
Капиллярность описывает процесс подъема или всасывания жидкости при контакте с узкими трубками (капиллярами) или малыми полостями. Жидкость в этом случае распределяется по большей поверхности и поднимается даже против силы тяжести. Этот эффект возникает из-за молекулярных сил в жидкости и связанного с ними поверхностного натяжения. В настоящей заявке эта жидкость, как правило, представляет собой воду, которая характеризуется большим поверхностным натяжением. Здесь весьма существенную роль играют два фактора, а именно когезия и адгезия.
Когезия представляет собой «силу сцепления» молекул в теле. В жидкости силы сцепления настолько малы, что молекулы могут перемещаться внутри жидкости. Адгезия представляет собой «силу притяжения» между молекулами двух разных веществ.
Если жидкость встречает твердую поверхность и силы сцепления между этой поверхностью и жидкостью больше, чем силы сцепления в жидкости, жидкость будет пытаться смочить эту поверхность. В этом процессе молекулы жидкости притягиваются за счет сил сцепления поверхностью твердого тела. Благодаря силам сцепления те молекулы, которые были притянуты поверхностью, будут тянуть за собой остальные молекулы. Таким образом на контактной поверхности сформируется мениск, то есть жидкость будет подниматься по стенке.
Капиллярный подъем жидкости может быть вычислен с помощью следующего уравнения:
где:
h=капиллярный подъем жидкости
σ = поверхностное натяжение
θ = контактный угол
ρ = плотность жидкости
g=ускорение свободного падения
r=радиус капилляров
При 20°C поверхностное натяжение σ для воды равно 72,75 мН/м. Кроме того, плотность воды и ускорение являются постоянными. Если принять значение контактного угла равным 0°, то cosθ будет равен 1. Таким образом, радиус капилляров r остается единственной переменной в этом уравнении.
Во флисе 42 этот фактор r определяется полостями и структурой переплетения, на основе которых, как правило, соответствующие капиллярные подъемы воды можно определить путем экспериментов с различными флисовыми тканями. В настоящих вариантах осуществления подходящими оказались флисовые ткани с капиллярным подъемом воды более 15 см. Если выбрать более высокое значение, эффект распределения жидкости на большей поверхности будет более отчетливым.
В дополнение к объясненным вариантам осуществления настоящее изобретение позволяет использовать дополнительные подходы к конструированию.
Таким образом, необязательно, чтобы капиллярный подъем флиса 42 составлял более 15 см. Для некоторых приложений меньший капиллярный подъем, например, 10 см, также может быть достаточным.
Кроме того, флис 42 не обязательно должен быть сделан из стекловолокна. Вместо него могут также использоваться пластиковые волокна или смеси различных видов волокон. Кроме того, вид переплетения флиса 42 может быть по сути произвольным, если он имеет капиллярно-активную структуру. Таким образом, флис 42 также может быть, например, флисом EVO 130, флисом Ортмана или любым другим подходящим капиллярно-активным флисом.
Кроме того, нет необходимости в ламинировании флиса 42 на изолирующее тело 41. Они также могут быть связаны с помощью процесса прошивки, или просто могут быть свободно расположены рядом друг с другом.
Изолирующее тело 41 имеет сопротивление диффузии водяного пара μ ≤ 3. Однако для улучшения диффузионной способности может быть выбрано более низкое значение µ, например, 2.
В проиллюстрированном варианте осуществления изолирующее тело 41 формируется из минеральной ваты. Вместо этого могут также использоваться другие типы волокна, и в частности натуральные волокна, такие как, например, волокна мягких пород древесины и т.п. Также возможны смеси таких волокон.