СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

Предлагаемое техническое решение может быть использовано в сфере производства строительных конструкций и материалов предназначенных для строительства производственных и жилых объектов,
Известны панели изготовленные из однородного прочного материала, например бетона имеющие высокую прочность Однако такие панели имеют низкое термическое сопротивление и требуют наружного утепления (1)
Известны панели состоящие из двух облицовочных слоев, выполненных из бетона, металла, или других материалов между которыми находится средний теплоизоляционный слой выполненный из высокопористого материала с низкой теплопроводностью (пенобетона, стекловаты, или пенопластов) (2, 3)
Такие панели, имеющие хорошие теплозащитные параметры, но обладают невысокой прочностью.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в создании панели, имеющей высокое термическое сопротивление и обладающей высокими прочностными параметрами.
Поставленная задача достигается тем, что строительная панель выполнена в виде системы установленных параллельно и жестко зафиксированных по краям тонких листов из прочного конструкционного материала органической или неорганической природы,, разделенных воздушным зазором, причем толщина листов, не более 150 мм, а зазор между листами и между листами панели не более 20 мм, С целью увеличения жесткости и прочности конструкции листы панели могут дополнительно фиксироваться в объеме, например, с помощью выступов на листах Листы изготавливаются, например из металла, бетона фанеры,, СМЛ, ОСБ и т.д Листы панели могут изготавливаться из разных материалов, разной толщины, прочности, морозостойкости С целью увеличения термического сопротивления на листы с одной или двух сторон наносится тонкий слой теплоотражающего материала, например металла.
Техническим результатом, который обуславливается вышеназванными признаками технического решения, является возможность использования этих панелей различных размеров и толщины в качестве несущих конструкций, обладающих повышенными теплозащитными параметрами при строительстве производственных и жилых объектов и отказаться от их внешней тепловой изоляции, а также от создания каркаса при малоэтажном строительстве, так как предлагаемая панель обладает объемной плотностью и прочностью пенобетона, а по теплозащитным параметрам близка к стекловате.
Как известно теплопроводность определяется в основном значениями теплопередачи и конвективных потоков.
С целью снижения теплопередачи и устранения конвективных потоков материал делают как можно более пористым, причем размеры пор стараются уменьшить, чтобы исключить конвекцию. Однако с увеличением пористости, прочность двухфазного материала приближается к прочности воздуха.
Для решения проблемы увеличения теплозащитных свойств двухфазного материала, не уменьшая в нем долю твердой фазы, и таким образом не уменьшая прочность, используется эффект прекращения конвективных потоков в малых зазорах между двумя экранами, даже при высоких градиентах температуры
Теплопроводность волокнистых и высокопористых материалов, вследствие хаотического расположения теплопроводящих и теплоотражающих элементов внутренней структуры по всем направлениям одинакова.
Для теплоизоляции протяженных объектов имеет значение лишь величина теплопроводности двухфазного композита вдоль вектора теплового потока, идущего от защищаемой поверхности, т.е. перпендикулярно к ней.
Таким образом, если в этом направлении теплопроводность по величине нас удовлетворяет, то в перпендикулярном направлении она может быть какой угодно.
Уменьшая размеры воздушного зазора путем увеличения количества перегородок, располагающихся параллельно защищаемой поверхности, можно резко снизить теплопотери при неизменной общей пустотности конструкции
Исходя из вышеизложенного, наиболее подходящими для теплоизоляции протяженных, плоских объектов будут конструкции, в которых тонкие листы фиксируются на небольшом расстоянии параллельно друг другу, разделяя объемы воздуха, в которых конвекция незначительна
Известно, что эффективная поперечная теплопроводность мало зависит от материала листов и при соотношении средней теплопроводности материала листов и воздуха более 40 практически одинакова и для бетона и для металла
Установлено, что поперечная теплопроводность двухфазного слоистого композита определяется лишь величиной объемной доли воздуха..
Расчетные теплопроводность в направлении перпендикулярном слоям и прочность двухфазного слоистого композита, состоящего из воздуха и плотного бетона приведены в табл.1
Табл. 1
Объемная доля воздуха, %
0
5
25
50
75
95
100
Теплопроводность
слоистого
композита,
1
0.34
0.09
0.05
0.03
0.027
0.025
Вт/м*C
Прочность, кГ/см2
400
350
300
200
75
10
0
Нами было установлено, что, при обычной разнице температур внутри и вне помещения для наших зим в 70*C т.е. при градиенте температуры до 0.2*C/мм между двумя параллельными пластинами, максимальная величина воздушного зазора, при которой не наблюдается значительной струйной теплопередачи, равна 20 мм. Эта величина принимается за максимально допустимое расстояние между листами.
Толщина листов выбирается, исходя из необходимости обеспечения расчетных прочности панели и ее веса
Толщина листа более 150 мм нецелесообразна, так в этом случае термическое сопротивление панели всего в 2-3 раза больше термического сопротивления панели изготовленного из монолитного материала и недостаточно для большинства случаев.
Расчеты показывают, что при ориентированной пустотности такой конструкции равной 75% достигается теплопроводность в направлении теплового потока, какая существуют в этом же направлении у материала с хаотической пустотностью, равной 95-98%.
Чтобы увеличить общую жесткость конструкции теплоизоляционного слоя и прочность всей панели, отдельные листы прочно фиксируются в объеме панели с помощью внутренних фиксаторов, например, выступов на листах, или прокладок
Можно внешние листы при необходимости изготавливать из материала, отличного от материала, из которого сделаны внутренние листы, например внешние листы делать из металла, или пластика, а внутренние из плотного бетона. Можно для удобства эксплуатации стеновых панелей делать один, или оба слоя более толстыми, или морозостойкими.
Изготавливать листы теплоизоляционного слоя можно из любых листовых материалов, удовлетворяющих необходимым требованиям к параметрам панели: весу, термическому сопротивлению, прочности. Такими материалами могут быть как горючие, например, фанера, ОСБ., пластмассы, так и негорючие, например, металл,, прессованный арболит, СМЛ.
.По техническим параметрам, для использования в качестве материала для теплоизоляционного слоя в предлагаемых панелях, наиболее подходят листы из армированного микробетона по полезной модели автора (4), в которых выступы по высоте равны ширине воздушного зазора между листами.
При использовании панелей для защиты объектов,, имеющих повышенную температуру, например, сушильных камер, для уменьшения потерь тепла путем излучения на поверхность листов, с одной, или двух сторон наносится теплоотражающее покрытие, например, из металла
На Фиг.1 показана строительная панель, в которой объемная доля листов равна 95%,а листы зафиксированы по краям,
На Фиг.2 показана строительная панель, в которой объемная доля листов равна 50% и листы зафиксированы по краям и дополнительно зафиксированы в объеме.
На Фиг.3 показана строительная панель, в которой объемная доля листов равна 5% и листы зафиксированы по краям, причем внешние и внутренние листы изготовлены разной толщины
На фиг.4 показаны листы строительной панели покрытые с одной стороны (а), или двух сторон (б) теплоотражающим слоем.
Строительная панель выполнена в виде системы установленных параллельно листов 1 из прочного материала органической, или неорганической природы, жестко зафиксированных по краям с помощью краевых фиксаторов 2. Для увеличения жесткости и прочности строительной панели листы дополнительно фиксируются внутренними фиксаторами 3, расположенными во внутреннем объеме панели. При необходимости листы панели, например, внешние 1а и внутренние 1б листы изготавливаются разной толщины, из разных материалов, или с разными физико-механическими свойствами. Для увеличения теплозащитных свойств панели отдельные, или все листы покрываются с одной или с двух сторон теплоотражающим слоем 4, например, из металла.
1. Гост 12504-80
2. Патент РФ на изобретение №2382854 от 27.02.2010 г.
3. Патент РФ на полезную модель №45750 от 27.05.2005 г.
4. Заявка на полезную модель №2011118319/03(02710