СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАРУЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЯ
METHOD OF GETTING OUTSIDE BUILDING CONSTRUCTION

Изобретение относится к способу получения отражающей тепловое излучение наружной конструкции для здания, кроме того, оно относится к полученной таким способом наружной конструкции, а также к зданию с такой наружной конструкцией.
Из документа DE 10062001 B4 известна родственная наружная конструкция. В качестве облицовки для кирпичной наружной стены здания там предлагается делать облицовку отражающей тепловое излучение только на одной, обращенной к наружной кладке стороне. Для это предусмотрено, чтобы каждый элемент облицовки, например кирпич, был покрыт напылением отражающим тепловое излучение материалом, например алюминием.
Лежащая в основе изобретения задача заключается в том, чтобы предложить для новостроек и старых жилых домов простой и не требующий больших затрат способ, который позволяет отказаться от этапа нанесения покрытий напылением на отдельные элементы облицовки и который, кроме того, простыми средствами снижает потери тепловой энергии в имеющихся постройках или при новом строительстве. Кроме того, задача состоит в том, чтобы снизить расход энергии на отопление зданий, т.е. расходовать меньше ископаемого топлива или возобновляемой энергии. Следующую задачу можно видеть в том, чтобы уменьшить применение изоляционных материалов в зданиях или полностью отказаться от изоляционных материалов. Кроме того, задачу можно усмотреть в том, чтобы простыми средствами улучшить теплозащиту зданий, например, в летнее время и, таким образом, эффективно способствовать кондиционированию воздуха в зданиях.
Эта задача решена отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов. Их можно комбинировать друг с другом технологически разумным способом. Описание, в частности, в сочетании с чертежами дополнительно характеризует и конкретизирует изобретение.
С помощью описываемого далее способа, а также его предпочтительных вариантов осуществления можно получить наружную конструкцию и здание, которые также являются объектом изобретения.
В первом варианте осуществления предлагается способ получения отражающей тепловое излучение наружной конструкции для здания, который включает следующие этапы:
- подготовку опорного слоя, содержащего слой материала, отражающего тепловое излучение;
- крепление опорного слоя со сторон и параллельно наружной поверхности здания таким образом, чтобы внутренняя сторона опорного слоя, содержащая слой с отражающим тепловое излучение материалом, была обращена к наружной поверхности здания и чтобы между опорным слоем и наружной поверхностью здания образовалась воздушная прослойка.
Само собой разумеется, опорный слой может быть образован полностью из отражающего тепловое излучение материала. Однако, кроме того, комбинированный материал содержит несколько соединенных с опорным слоем пластов, из которых только один, предпочтительно наружный пласт, который образует позднее внутреннюю поверхность опорного слоя, отражает тепловое излучение. В частности, опорный слой может быть фольгой, предпочтительно металлической фольгой, например алюминиевой фольгой. В качестве опорного слоя подходят, в частности, тонкая металлическая фольга толщиной от 0,004 мм до 0,5 мм. Кроме того, опорный слой может быть также текстильным слоем, покрытым золотом в качестве отражающего тепловое излучение материала, в частности, покрытие нанесено напылением. В качестве опорного слоя подходит также прокатанный металлический слой, которому можно придавать форму вручную и который может гнуться. Так, в качестве опорного слоя может подойти тонкая металлическая пластина толщиной от 0,51 до 1 мм. Впрочем, предпочтительно, если опорный слой по возможности будет закрытым, то есть все его участки, на которых можно использовать наружную конструкцию, например фасады или скат крыши существующей постройки или нового строения, за исключением поверхности окон и дверей, по возможности полностью покрыты опорным слоем.
В частности, в контексте изобретения материал определяется как отражающий тепловое излучение, если этот материал имеет средний коэффициент излучения ε<0,15, в частности ε<0,05, в частности, в направлении нормали к поверхности слоя.
Коэффициент излучения, как известно, можно определить как отношение плотности излучения, испущенного отражающим тепловое излучение материалом опорного слоя, к плотности излучения, испущенного черным телом при этой же температуре.
Так, например, таких низких коэффициентов излучения могут достигать металлические сплавы или такие металлы, как золото, медь или алюминий. Так, средний коэффициент излучения ε в направлении нормали к поверхности слоя алюминия может составлять ε=0,04. Средний коэффициент излучения ε в направлении нормали к поверхности слоя из золота составляет примерно от ε=0,02 до ε=0,035.
Под наружной поверхностью здания понимается еще не перекрытая наружной конструкцией поверхность здания, которая в ходе предлагаемого изобретением способа получения обращена к опорному слою. Разумеется, после образования наружной конструкции наружная поверхность здания будет по большей части или полностью перекрыта опорным слоем.
Что касается воздушной прослойки между опорным слоем и наружной поверхностью здания, в следующем аспекте предпочтительно, чтобы воздушная прослойка была практически неподвижной, то есть статической. Этого можно достичь тем, что воздушная прослойка образует замкнутый объем воздуха и, в частности, изолирована от атмосферного воздуха.
В следующем варианте осуществления способа предлагается таким образом крепить дистанционные элементы к наружной стене здания, чтобы образовать воздушную прослойку между дистанционными элементами. В качестве дистанционных элементов могут служить, например, деревянные рейки, которые по меньшей мере в случае вертикальных стен также могут располагаться вертикально и параллельно друг другу. Такие деревянные рейки могут, разумеется, применяться также в области кровли зданий, и образуют вместе с наружной поверхностью здания несущую конструкцию для наложения опорного слоя.
Кроме того, предлагается также делать воздушную прослойку по возможности сплошной и закрытой. Этого можно достичь, например, оставляя промежутки между дистанционными элементами, расположенными друг над другом и рядом друг с другом, и тем самым предотвращая образование отсеков.
Далее, в одном усовершенствованном варианте предлагается, чтобы опорный слой был натянут по всей площади между дистанционными элементами и мог крепиться к ним. Механического натяжения можно достичь вручную, удерживая закрепленный в одной точке слой натянутым и закрепляя его в других точках или к поверхности дистанционных элементов, например, клеем, скобами, завинчиванием, пришиванием или гвоздями.
В следующем усовершенствовании предлагается защищать опорный слой с помощью наружной обшивки, которая расположена на наружной стороне опорного слоя.
Наружная обшивка может быть выполнена, например, из плит, каменной кладки, деревянной обшивки из деревянных досок, основания под штукатурку со слоем штукатурки или из черепицы. Наружная обшивка может крепиться гвоздями, которые вбиваются сквозь опорный слой в дистанционные элементы или в элемент, образующий наружную поверхность здания.
В следующем усовершенствованном варианте опорный слой ограничен с обеих сторон воздушной прослойкой.
В следующем усовершенствованном варианте опорный слой действует как пароизоляция и выполнен, соответственно, паронепроницаемым.
Далее, предпочтительно, если нетто-площадь наружной поверхности здания по возможности полностью покрыта по меньшей мере опорным слоем с промежуточной воздушной прослойкой. Нетто-площадь наружной поверхности здания определена здесь как полная площадь частей здания, находящихся выше поверхности земли, за вычетом площадей окон и дверей. Покрытие по меньшей мере 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере 70 процентов, еще более предпочтительно по меньшей мере 90 процентов нетто-площади наружной поверхности здания ведет к достаточному замедлению переноса энергии.
Наружная поверхность здания в следующем аспекте образована из изоляционного слоя, например, из пеностекла и/или пароизоляционного слоя или слоя, по меньшей мере препятствующего диффузии водяного пара, слоя бетона или наружной штукатурки каменной кладки. В частности, изоляционный слой может одновременно действовать как паронепроницаемый слой.
В следующем аспекте наружная поверхность здания образует слой, коэффициент излучения ε, соответственно коэффициент поглощения которого больше 0,6, предпочтительно ε>0,7, еще более предпочтительно ε>0,8. Коэффициент излучения ε можно понимать как показатель того, какую долю излучения энергии поглощает наружная поверхность здания.
Под наружной поверхностью здания понимается поверхность новостройки или существующих построек, которые в конце покрыты опорным слоем посредством способа по изобретению.
Наружная обшивка в области кровли предпочтительно образована из кровельного покрытия, в частности кровельной черепицы или кровельного железа, в прочих областях предпочтительно из облицовки, например из дерева или кирпича, кроме того, из металлических или керамических элементов. Кроме того, наружная обшивка может быть выполнена из природного камня.
Далее на чертежах подробнее поясняется несколько примеров осуществления. Показано:
фиг. 1: наружная конструкция согласно изобретению;
фиг. 2: следующая наружная конструкция согласно изобретению;
фиг. 3a: дистанционный элемент в форме металлической шины в виде сверху в разрезе;
фиг. 3b: дистанционный элемент с фиг. 3a в виде сбоку.
На чертежах одинаковые или функционально одинаково действующие детали снабжены одинаковыми позициями.
Фиг. 1 показывает в виде сверху в разрезе наружную конструкцию 1 с опорным слоем 2, который натянут между двумя дистанционными элементами 7 в виде деревянных плит. Дистанционные элементы крепятся с помощью винтов 13 и дюбелей 14 к стене 19 здания из железобетона.
Опорный слой содержит тонкий алюминиевый слой толщиной 0,02 мм, у которого обращенная к воздушной прослойке 6 внутренняя сторона 5 имеет коэффициент излучения ε в направлении нормали к поверхности, равный ε=0,04. Наружная поверхность опорного слоя обращена в сторону, противоположную воздушной прослойке 6. Из-за дистанционных элементов 7 опорный слой отстоит от наружной поверхности 4 здания на 40 мм, так что воздушная прослойка 6 также имеет ширину 40 мм.
Тепловое излучение, в частности, в инфракрасном спектре, которое излучается наружной поверхностью 4 здания через неподвижную воздушную прослойку 6 в направлении наружу (стрелка 15), на 96 процентов отражается алюминиевым слоем, в соответствии с его коэффициентом излучения, т.е. излучается оттуда в обратном направлении 16. Отраженная часть теплового излучения пропорционально поглощается наружной поверхностью здания. Таким образом, можно по большей части сохранить тепловую энергию из внутренней части здания. Кроме того, поскольку, как известно, хороший отражатель одновременно является плохим излучателем, внесение тепловой энергии снаружи внутрь снижается, в частности, в жаркий летний период. В результате стены здания при применении наружной конструкции согласно изобретению нагреваются существенно меньше, благодаря чему можно заметно снизить расходы энергии на кондиционеры.
Наружная поверхность 4 здания выполнена из изоляционного слоя 11 из пеностекла. Непосредственно к опорному слою 2 примыкает наружная обшивка 8 как облицовка в виде плит. Наружная обшивка 8 крепится к дистанционным элементам 7 посредством крепежных деталей 10 в виде гвоздей.
Альтернативная форма осуществления наружной конструкции 1 показана на фиг. 2. Здесь наружная поверхность 4 здания образована как изоляционный слой 11, который одновременно является пароизоляционным слоем 12.
В частности, пароизоляционный слой 12 наружной поверхности 4 здания имеет как можно более высокий коэффициент излучения, ε>0,6, предпочтительно ε>0,7, еще более предпочтительно ε>0,8, т.е. он имеет хорошую способность поглощать тепловое излучение, в частности, в инфракрасном диапазоне. Опорный слой натянут между дистанционными элементами в виде деревянных реек шириной 40 мм и планок 17 шириной 10 мм, в результате чего по бокам опорного слоя образуются воздушная прослойка 6 и воздушная прослойка 18, благодаря чему получается двухстороннее ограничение опорного слоя воздухом. Наружная обшивка 8 в виде керамических плит изолирует наружную конструкцию 1 от наружной среды. Наружная обшивка 8 крепится к планкам 17.
Между внутренней стороной наружной обшивки и наружной стороной 9 опорного слоя 2 образована дополнительная воздушная прослойка 18, которая обеспечивает дополнительный изоляционный эффект. Благодаря конструкции железобетонной стены 19 толщиной 200 мм и изоляционному слою 11, который наружу к стационарной воздушной прослойке 6 выполнен паронепроницаемым, достигается высокая энергосберегающая способность.
Кроме того, дистанционные элементы 7 образуют опорный каркас или дистанционирующий каркас, чтобы обеспечить внутри расположения каркаса соединение воздуха воздушной прослойки 6, например, тем, что профили деревянных реек снабжают соответствующими вырезами, или тем, что в качестве дистанционных элементов 7 применяются элементы с перфорированным прямоугольным профилем. Между этими дистанционными элементами 7 натянут опорный слой 2, предпочтительно воздухонепроницаемый и отражающий тепловое излучение, в частности паронепроницаемый. После этого монтируется опорный каркас для крепления наружной обшивки на вышеупомянутом опорном каркасе. Само собой разумеется, что понятие "наружная обшивка" охватывает также обшивку кровли. В качестве материала для фасадов или кровли могут применяться керамика, штукатурка, металл, дерево, природный камень, бетон, опорные слои из пластмассы, текстиля.
Облицовка в области кровли выполнена водонепроницаемой. Для обшивки крыши годятся все оправдавшие себя материалы.
Следует подчеркнуть также, что наружная конструкция, в частности, для почти всех имеющихся стен может быть выполнена без дополнительного изоляционного слоя, так как комбинация опорного слоя с его низким коэффициентом излучения и наружной поверхности здания с ее особенно высоким коэффициентом излучения, а также с воздушной прослойкой, находящейся между указанными поверхностями, может очень эффективно уменьшить перераспределение тепловой энергии, в частности, в результате излучения изнутри наружу или, в жаркие периоды, снаружи внутрь.
Другими словами, наружная конструкция защищает летом от перегрева тем, что нагреванию наружной поверхности здания препятствует или по меньшей мере существенно снижает его отражающий слой, имеющий лишь низкий коэффициент излучения и поэтому лишь ограниченно излучающий в направлении внутренних помещений. Как в отопительный сезон, так и в летнюю жару наружная конструкция действует как тормоз перераспределения энергии и в обоих указанных случаях заботится о температурном комфорте при сравнительно низком энергопотреблении посредством ископаемого топлива или возобновляемых источников энергии.
Наконец, фиг. 3a и 3b показывают, в виде сверху в разрезе, соответственно в виде сбоку, альтернативный деревянным рейкам подходящий для применения дистанционный элемент 7ʹ в форме металлической шины на наружной стене здания. Здесь следует подчеркнуть, что металлическая шина на ее внутренней стороне 5ʹ имеет слой 3ʹ, свойства которого близки свойствам вышеописанного слоя с отражающим тепловое излучение материалом. Кроме того, металлическая шина снабжена сквозными отверстиями 21, которые обеспечивают связность воздушной прослойки через металлические шины, таким образом достигается больший объем воздуха.
Хотя в приведенном выше описании были раскрыты некоторые возможные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что существует много других вариантов осуществления путем комбинации всех указанных и, кроме того, всех известных и понятных специалисту технических отличительных признаков и конструктивных форм. Кроме того, само собой разумеется, примеры осуществления следует понимать лишь как примеры, которые никоим образом не ограничивают объем защиты, применимость и конфигурацию. Напротив, предшествующее описание могло бы показать специалисту подходящий путь реализации по меньшей мере одной предпочтительной конструктивной формы. Разумеется, в иллюстративную конструктивную форму можно внести множество изменений в отношении функции и расположения элементов, не выходя за рамки раскрытой в формуле области защиты и ее эквивалентов.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1
наружная конструкция
2
опорный слой
3, 3ʹ
слой с отражающим тепловое излучение материалом
4
наружная поверхность здания
5, 5ʹ
внутренняя сторона опорного слоя
6
воздушная прослойка
7, 7ʹ
дистанционный элемент
8
наружная обшивка
9
наружная сторона опорного слоя
10
крепежное средство
11
изоляционный слой
12
слой, препятствующий диффузии водяного пара
13
винт
14
дюбель
15
стрелка
16
направление
17
планка
18
воздушная прослойка
19
железобетонная стена
21
сквозное отверстие