ГИБРИДНАЯ СТЕНОВАЯ ПАНЕЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к модульной готовой гибридной стеновой панели для жилых и коммерческих зданий, которая в совокупности выполняет задачи по нагреванию, вентилированию и кондиционированию воздуха как для внутренних, так и для внешних стен, и способу ее изготовления.
Предпосылки полезной модели
Эффективная регулировка температуры окружающей среды во внутренних пространствах зданий является важной проблемой, для решения которой на протяжение многих лет было предложено множество способов. Встраивание труб в пол, потолок и стены представляет собой подход поддержания нагревания и/или охлаждения комнат с большими поверхностями теплообмена. Ранее метод применяли с использованием жестких путей потока, включая бетонные или металлические трубопроводы, встроенные в стены, и покрытие их квасцами или гипсом во время строительства стены здания. Проблемой этого подхода являются высокие затраты на ремонт утечек и образование влаги на стене, что можно исправить только дорогостоящим разрушением. Позже в отрасли появились более практичные решения, такие как модульные панели с предварительно установленными трубопроводами или установка и гипсование нагревательных матов или труб на существующих стенах. Примеры таких панелей можно найти в документах AT405429-A и EP 2397322-A2. Этот подход помогает с установкой нагревательных/охладительных систем на существующей стене, но все еще не поддерживает получение гибкой и удобной установки радиационной панели вместе со строительством опорных элементов конструкции, таких как вентиляционные системы. Кроме того, предложенные модульные панели не предлагают решения для предотвращения/уменьшения образования влаги на указанных панелях.
При расчете интенсивности теплообмена и характеристик изоляции панели, на которые непосредственно влияет любое скапливание влаги внутри панели, необходимо учитывать существенные параметры, такие как тип изоляции, толщина изоляции и расстояние между трубами, однако доступные в продаже панели предлагают только в нескольких стандартных типах вместо проектирования согласно важным переменным, например нескольким деталям конструкции и климатическим условиям. Это приводит к ненадлежащей регулировке и недостаточной оптимизации энергии, затрат и комфорта между панелями и существующими свойствами конструкции здания.
Готовые стеновые панели доступны в продаже, однако ни одна из них не выполняет задачи по нагреванию, вентиляции и кондиционированию воздуха комплексным образом, и, кроме того, образование влаги на и/или внутри стеновых панелей является незатронутой проблемой в технологии панельных стен.
Следовательно, полезная модель предоставляет готовую гибридную стену, которая предусматривает компактную конструкцию, имеющую системы радиационного нагрева/охлаждения и вентиляции (HVAC) вместе с новым изоляционным слоем, имеющим улучшенную изоляционную способность, уменьшая образование влаги на и/или внутри предложенной стены. Кроме того, раскрытая гибридная стена согласно полезной модели ускоряет установку системы HVAC согласно разным географическим условиям и условиям окружающей среды посредством обеспечения экономии времени, труда, а также установки и тем самым низких затрат.
ЗЗадачей полезной модели является предоставление улучшения энергоэффективности как системы передачи энергии.
Данную задачу можно понять более чётко посредством рассмотрения приведённого ниже описания полезной модели и подробных описаний по всему тексту.
Краткое описание полезной модели
Полезная модель предоставляет гибридную стеновую панель, содержащую внутренний слой стены, наружный слой стены и систему теплообменника, расположенную между указанным внутренним и наружным слоями стены. Указанная система теплообменника имеет ряд труб, выполняющих функцию каналов для нагревательной или охладительной текучей среды, и указанная гибридная стеновая панель дополнительно содержит слой изоляции, имеющий воздушные полости в своей конструкции.
Согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели указанный слой (40) изоляции имеет по меньшей мере 70% воздушных полостей по своему объему.
Согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели указанный слой изоляции изготовлен из пенобетона, аэрогеля или их смеси. Кроме того, указанный слой изоляции предпочтительно изготовлен из пенобетона, содержание воздушных полостей которого составляет от 70 до 80 % по объему. Альтернативно указанный слой изоляции может быть изготовлен из аэрогелей, имеющих воздушные полости.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели указанный наружный слой стены и/или указанный внутренний слой (10) стены изготовлен из укрепленного стекловолокном бетона.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели трубы указанной системы теплообменника изготовлены из сшитого полиэтилена.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели раскрытая гибридная стеновая панель дополнительно содержит вентиляционную систему с внутренними воздуховодами, расположенными между указанным внутренним слоем стены и указанным наружным слоем стены.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели раскрытая гибридная стеновая панель дополнительно содержит по меньшей мере один вентиляционный канал, соединенный с указанными воздушными каналами вентиляционной системы и расположенный на внутреннем слое стены.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели раскрытая гибридная стеновая панель дополнительно содержит связевый каркас, расположенный между указанным внутренним слоем стены и указанным наружным слоем стены. Указанный связевый каркас предпочтительно изготовлен из несущих нагрузку конструкционных элементов. Необязательно указанный связевый каркас дополнительно содержит анкерные стержни для закрепления наружного слоя стены на связевом каркасе. Дополнительно указанный связевый каркас может дополнительно содержать боковую арматуру, предоставленную на наружных сторонах связевого каркаса, для закрепления гибридной стеновой панели на арматуре здания.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели гибридная стеновая панель согласно полезной модели может дополнительно содержать по меньшей мере одну выемку и выступ в своих горизонтальных концах, проходящие вдоль горизонтального направления (x) для замкового соединения одной панели с другой для образования модульной конструкции.
Полезная модель дополнительно раскрывает способ изготовления гибридной стеновой панели согласно любому из предыдущих пунктов, включающий следующие этапы:
a) выливание укрепленной стекловолокном бетонной смеси в жидкой фазе в форму и извлечение ее из формы после полного затвердевания для получения наружного слоя (60) стены,
b) размещение связевого каркаса (50) в полученный наружный слой (60) стены,
c) выливание жидкой смеси как на указанный наружный слой (60) стены, так и на размещенный связевый каркас (50) для обеспечения слоя (40) изоляции,
d) расположение труб системы (30) теплообменника, внутренних воздуховодов (20) и вентиляционного канала (21) вентиляционной системы на полностью затвердевшей смеси слоя (40) изоляции,
е) выливание укрепленной стекловолокном бетонной смеси на слой (40) изоляции для получения внутреннего слоя (10) стены.
Фигура, краткое пояснение которой при этом предоставлено, предназначена исключительно для предоставления лучшего понимания полезной модели и, таким образом, не предназначена для определения объема правовой охраны или контекста, в котором указанный объем следует интерпретировать в отсутствие описания.
На фиг. 1 показан покомпонентный вид иллюстративной модульной готовой гибридной стеновой панели.
x
Ниже описана полезная модель в сочетании с сопровождающей фигурой и конкретными вариантами осуществления. Необходимо понимать, что приведенные ниже конкретные варианты осуществления используются только для иллюстрации полезной модели и не используются для ограничения объема полезной модели. Необходимо отметить, что термин «вертикальный», используемый в приведенном ниже описании, относится к направлению (y), а термин «горизонтальный» относится к направлению (), которые основаны на положении наружного слоя (60) стены, показанного на фиг. 1.
Полезная модель раскрывает готовую гибридную стеновую панель (100), выполненную за одно целое с системой жидкостного нагрева и охлаждения. Указанная гибридная стеновая панель (100) содержит внутренний слой (10) стены, наружный слой (60) стены и систему (30) теплообменника, расположенную между указанными внутренним и наружным слоями стены. Раскрытая система (30) теплообменника имеет ряд труб, выполняющих функцию каналов для нагревательной или охладительной текучей среды. Кроме того, указанная гибридная стеновая панель (100) содержит слой (40) изоляции, имеющий воздушные полости в своей конструкции.
Согласно одному варианту осуществления полезной модели указанный слой (40) изоляции имеет по меньшей мере 70% воздушных полостей по своему объему. Необязательно указанные воздушные полости могут быть выполнены в виде небольших карманов, которые удерживают в себе захваченный воздух.
Согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели, как показано на фиг. 1, трубы системы (30) теплообменника распределены между слоем (40) изоляции и внутренним слоем (10) стены для предотвращения теплопередачи между наружным слоем (60) стены и трубами, и геометрия труб и расстояния между ними можно считать функциями тепловой нагрузки на здание и свойств нескольких элементов, используемых в гибридной стеновой панели (100), а также рассчитанных и спроектированных согласно переменным, таким как детали конструкции и условия климата для применения надлежащей регулировки и оптимизации энергии. Таким образом, изобретенная гибридная стеновая панель (100) выполнена чрезвычайно гибкой согласно условиям окружающей среды и желаемым техническим характеристикам.
Материал трубы системы (30) теплообменника предпочтительно выбран из производных пластика. Более предпочтительно трубы системы (30) теплообменника изготовлены из сшитого полиэтилена.
Текучая среда, которая течет по трубам системы (30) теплообменника, может быть водой или любой другой жидкостной текучей средой, которая содержит масло и жидкие хладагенты.
Авторы полезной модели обнаружили, что пустое пространство изоляционного материала обеспечивает дополнительные теплоизоляционные свойства и дополнительно предотвращает/значительно уменьшает образование влаги в гибридной стеновой панели, как раскрыто в данном документе, и/или улучшает оптимизацию влажности слоя (40) изоляции. Таким образом, слой (40) изоляции раскрытой гибридной стеновой панели (100) согласно полезной модели в основном содержит в своей конструкции воздушные полости. Таким образом, указанный слой (40) изоляции может быть изготовлен из любого пригодного материала, имеющего воздушные полости в своей конструкции, как раскрыто выше.
Согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели указанный слой (40) изоляции содержит воздушные полости, которые образуют по меньшей мере 70 % слоя (40) изоляции по своему объему.
Необязательно слой (40) изоляции может быть изготовлен из пенобетона, аэрогелей или их смеси.
3
Авторы полезной модели обнаружили, что коэффициент теплопроводности (λ) материала является низким в случае, если плотность указанного материала в его твердом состоянии также низкая. Кроме того, результаты их экспериментов показывают, что изоляционный материал, изготовленный из пенобетона, имеющий по меньшей мере 70 % воздушных полостей по своему объему, имеет плотность 200-350 кг/м со значением лямбда (λ) 0,055-0,077 Вт/м⋅К. Таким образом, для обеспечения свойства эффективной теплоизоляции, а также для предотвращения/уменьшения образования влаги на предложенной стене, указанный слой изоляции предпочтительно изготовлен из пенобетона, имеющего по меньшей мере 70% воздушных полостей по своему объему. Как будет понятно специалисту в данной области техники, пенобетон представляет собой легковесный материал, имеющий портландцементную пасту или наполнительный цементный раствор с однородной полой или пористой структурой, созданной посредством введения воздуха в форме небольших пузырей.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления слой (40) изоляции изготовлен из пенобетона, содержание воздуха в котором составляет от 70 до 80% общего объема. Кроме того, ввиду низкой плотности и высокопористой структуры пенобетон представляет хорошие функциональные свойства, такие как огнеупорность и акустические характеристики. Альтернативно слой (40) изоляции может быть изготовлен из аэрогелей, имеющих воздушные полости.
Согласно варианту осуществления полезной модели указанный наружный слой (60) стены изготовлен из укрепленного стекловолокном бетона. Кроме того, указанный внутренний слой (10) стены может быть изготовлен из укрепленного стекловолокном бетона. Необязательно как наружный слой (60) стены, так и внутренний слой (10) стены изготовлены из укрепленного стекловолокном бетона.
Посредством учета условий окружающей среды и желаемых технических характеристик гибридная стеновая панель (100) согласно полезной модели может необязательно содержать вентиляционную систему с внутренними воздуховодами (20), расположенными между указанным внутренним слоем (10) стены и указанным наружным слоем (60) стены. Указанные внутренние воздуховоды (20) предпочтительно расположены между внутренним слоем (10) стены и трубами системы (30) теплообменника. Более того, вентиляционная система и, следовательно, гибридная стеновая панель (100) содержат по меньшей мере один вентиляционный канал (21), соединенный с указанными воздушными каналами вентиляционной системы (20) для соответствующего обеспечения поступления свежего воздуха внутрь здания.
x
y
z
x
y
Предложенная гибридная стеновая панель (100) согласно полезной модели имеет крупную поверхность в плоскости направления  и направления  и толщину в направлении , как показано на покомпонентном виде, представленном на фиг. 1. Внутренний слой (10) стены гибридной стеновой панели (100), который преимущественно накладывается в плоскости направления  и направления , дополнительно вмещает указанный по меньшей мере один вентиляционный канал (21), но предпочтительно несколько вентиляционных каналов (21).
x
y
Гибридная стеновая панель (100) согласно полезной модели дополнительно содержит связевый каркас (50), расположенный между указанным внутренним слоем стены (10) и указанным наружным слоем стены (60). Указанный связевый каркас (50) предпочтительно расположен между слоем (40) изоляции и наружным слоем (60) стены для наложения преимущественно в плоскости направления  и направления . Согласно предпочтительному варианту осуществления указанный связевый каркас (50) изготовлен из несущих нагрузку конструкционных элементов, т.е. стали, железа, алюминия, композитных материалов, сплавов и т.п., и необязательно имеет анкерные стержни (51) для закрепления наружного слоя (60) стены на связевом каркасе (50) и/или боковую арматуру, предусмотренную на наружных сторонах связевого каркаса (50) для закрепления гибридной стеновой панели (100) на арматуре здания.
x
Для целей конструкции гибридная стеновая панель (100) согласно полезной модели может дополнительно содержать по меньшей мере одну выемку и выступ (не показаны) на своих горизонтальных концах, проходящие вдоль горизонтального направления (направления ) для замкового соединения одной панели с другой для образования модульной конструкции. Эта преимущественная конструкция гибридной стеновой панели (100) обеспечивает возможность их соединения без усилий.
y
x
Высота (направление ) и ширина (направление) гибридной стеновой панели (100) варьируются согласно высоте пола и размерам комнаты объекта архитектуры. Толщина внутреннего слоя (10) стены, наружного слоя (60) стены и слоя (40) изоляции также варьируются согласно требованиям объекта архитектуры и могут считаться функциями тепловой нагрузки на здание и свойств нескольких материалов, использованных в гибридной стеновой панели (100). В дополнение к теплоизоляционной способности слоя (40) изоляции он также используется как не подверженный образованию влаги слой для обеспечения более равномерного распределения температуры по поверхности стены и дополнительному возникновению плохого запаха и вида указанной панели.
Материалы, подлежащие использованию в изобретенной гибридной стеновой панели (100), их расположение и толщина, расстояния между трубами, размеры стеновых панелей и варианты осуществления могут варьироваться согласно необходимостям конструктивной, тепловой и экономической оптимизации связанных объектов. Посредством изобретенной гибридной стеновой панели (100), рассмотренной выше, достигается разделение пространств внутри зданий и конструкции внешних стен вместе с системой жидкостного нагрева/охлаждения. Эта гибридная стеновая панель представляет полное решение технических проблем, включая образование влаги, кондиционирование воздуха, конструирование и изоляцию, а также прочное соединение между отдельными стеновыми панелями (100).
Полезная модель дополнительно раскрывает способ изготовления гибридной стеновой панели согласно полезной модели, при этом указанный способ включает следующие этапы способа:
a) выливание укрепленной стекловолокном бетонной смеси в жидкой фазе в форму и извлечение ее из формы после полного ее затвердевания для получения наружного слоя (60) стены,
b) размещение связевого каркаса (50) в полученный наружный слой (60) стены,
c) выливание жидкой смеси как на указанный наружный слой (60) стены, так и на размещенный связевый каркас (50) для обеспечения слоя (40) изоляции,
d) расположение труб системы (30) теплообменника и/или внутренних воздуховодов (20) и вентиляционного канала (21) вентиляционной системы на полностью затвердевшей смеси слоя (40) изоляции,
e) выливание укрепленной стекловолокном бетонной смеси на слой (40) изоляции для получения внутреннего слоя (10) стены.
Способ изготовления, предложенный в полезной модели, является преимущественным, так как гибридная стеновая панель, изготовленная по раскрытым этапам способа, будет иметь компактную, но слоистую внутреннюю конструкцию, при этом указанные слои полностью примыкают друг к другу, так как слои по существу связаны друг с другом, в то время как по меньшей мере один из них также размещен в стеновой панели в жидкой или полужидкой фазе. Таким образом, полученная гибридная стеновая панель имеет конструкцию в форме «закрытого короба в виде цельного блока», в то время как раскрытые слои несут нагрузку смежных с ними слоев. Этот технический эффект можно назвать «блочным эффектом».
Согласно одному варианту осуществления полезной модели вместо реализации этапа a) раскрытого способа, в качестве наружного слоя (60) стены согласно полезной модели можно использовать заранее сформованный слой. Кроме того, раскрытые выше варианты осуществления слоев и/или систем могут быть реализованы в раскрытых выше этапах способа.