Изолирующая панель

Область техники
Полезная модель относится к области строительства, а именно конструкция изолирующей панели применяется для защиты зданий и сооружений, а также отдельных помещений от температурного и звукового воздействия.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные конструкции изолирующих панелей. Наиболее близким по конструкции к заявляемой полезной модели является техническое решение, известное из патента Германии № DE 628814, опубликованного 16.04.1936 года. Для обеспечения лучшего понимания на Фиг. 1, Фиг. 3, Фиг. 3.1, Фиг. 5 показана конструкция изолирующей панели согласно патенту № DE 628814.
Изолирующая панель, состоит из чередующихся прямых элементов 101 (1011, 1012, 1013) и волнообразных элементов 102 (1021, 1022), соединенных между собой в областях сопряжения S, М, В, С. В областях сопряжения М и В соединен прямой элемент 1012 и два смежных с ним волнообразных элемента 1021 и 1022. При этом области сопряжения М и В расположены таким образом, что проекции данных областей сопряжения пересекаются на плоскости прямого элемента 1012 (показано на Фиг. 5). Образовавшиеся воздушные каналы, ограниченны прямыми элементами 101 и волнообразными элементами 102.
Современные наружные стены и другие ограждения имеют сложную конструкцию, в которых теплопроводные характеристики зависят не только от характеристик материалов и толщины слоев, составляющих ограждение, но и от наличия внутренних связей конструкции, являющихся теплопроводными включениями. В которых тепловой поток движется, через всю конструкцию, максимально используя материал с наибольшим значением коэффициента теплопроводности. В следствии чего ограждающая конструкция имеет неоднородное температурное поле, которое характеризуется  приведенным сопротивлением теплопередаче наружного ограждения. Для улучшения теплотехнических свойств (увеличения приведенного сопротивления теплопередаче) необходимо уменьшить тепловые потери через теплопроводные включения. Для этого необходимо увеличить пути движения теплового потока по теплопроводному включению (которым является DEFG на Фиг. 2) по сравнению с известным уровнем техники Фиг. 1, где пути движения теплового потока по теплопроводному включению является SMBC.
Раскрытие
Технический результат в заявляемой изолирующей панели, состоящей из чередующихся прямых элементов и волнообразных элементов, соединенных между собой в областях сопряжения, с образованием воздушных каналов, каждый из которых ограничен одним прямым и одним волнообразным элементом ДОСТИГАЕТСЯ ТЕМ, что содержит n+1 прямых элементов и n волнообразных элементов, где n это любое целое число больше или равное 2, а прямые элементы и волнообразные элементы выполнены из древесного шпона, все области сопряжения, в которых соединен прямой элемент и два смежных с ним волнообразных элемента, расположены таким образом, что проекции данных областей сопряжения не пересекаются на плоскости данного прямого элемента.
Возможные уточняющие признаки заявляемой полезной модели указаны ниже.
В изолирующей панели прямые элементы имеют одинаковую толщину. В изолирующей панели не все прямые элементы имеют одинаковую толщину. В изолирующей панели прямые элементы имеют одинаковое расстояние между собой. В изолирующей панели не все прямые элементы имеют одинаковое расстояние между собой. В изолирующей панели волнообразные элементы имеют одинаковую толщину. В изолирующей панели не все волнообразные элементы имеют одинаковую толщину. В изолирующей панели волнообразные элементы имеют одинаковую геометрию изгиба волны. В изолирующей панели не все волнообразные элементы имеют одинаковую геометрию изгиба волны. В изолирующей панели волны в одном волнообразном элементе имеют одинаковую геометрию изгиба. В изолирующей панели не все волны в одном волнообразном элементе имеют одинаковую геометрию изгиба. В изолирующей панели соединение чередующихся прямых элементов и волнообразных элементов осуществлено посредством клеевого состава. В изолирующей панели соединение чередующихся прямых элементов и волнообразных элементов осуществлено посредством крепежных элементов. В изолирующей панели на одной из внутренних поверхностей воздушных каналов размещен отражающий теплоизоляционный материал. В изолирующей панели на более чем одной внутренней поверхности воздушных каналов размещен отражающий теплоизоляционный материал. В изолирующей панели на внешней поверхности панели размещен отражающий теплоизоляционный материал. В изолирующей панели одной из внутренних поверхностей воздушных каналов размещен пленочный материал. В изолирующей панели на более чем одной внутренней поверхности воздушных каналов размещен пленочный материал. В изолирующей панели в воздушные каналы помещен теплоизоляционный материал. В изолирующей панели частично в воздушные каналы помещен теплоизоляционный материал.
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении теплотехнических свойств изолирующей панели без ухудшения массогабаритных и прочностных параметров изолирующей панели.
Улучшение теплотехнических свойств конструкции за счет увеличение пути движения теплового потока через ограждающую конструкцию, отражено так же в других строительных конструкциях, например, в стальном тонкостенном термопрофиле (рисунок 7.24 в СП 260.1325800.2016) или бетонный камень (рисунок 8 в ГОСТ 6133-52).
В контексте настоящего описания слова «прямой» и «волнообразный» приведены для обеспечения понимания наличия двух типов элементов. При этом, так называемый «прямой» элемент является по существу прямым по сравнению с так называемым «волнообразным элементом». Как будет ясно специалисту ввиду свойств различных материалов и ввиду технологии производства «прямой элемент» может не быть абсолютно прямым и может иметь некую волнообразность, однако «волнообразный элемент» будет иметь существенно большую волнообразность, заметную невооруженным глазом, например, как показано на прилагаемых фигурах.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 - конструкция изолирующей панели по патенту № DE 628814 (уровень техники).
На Фиг. 2 конструкция заявляемой изолирующей панели с показанным отличием от известной конструкции.
На Фиг. 3 - характерный элемент изолирующей панели по патенту № DE 628814 (уровень техники).
На Фиг. 3.1 характерный элемент изолирующей панели по патенту № DE 628814 (уровень техники), без теплопроводных включений.
На Фиг. 4 характерный элемент заявляемой изолирующей панели.
На Фиг. 4.1 - характерный элемент заявляемой изолирующей панели, без теплопроводных включений.
На Фиг. 3 области сопряжения М и В изолирующей панели по патенту № DE 628814 (уровень техники).
На Фиг. 6 - области сопряжения Е и F заявляемой изолирующей панели с показанным отличием от известной конструкции.
Описание
На Фиг. 2 показан неограничивающий вариант осуществления конструкции заявляемой изолирующей панели. Заявляемая изолирующая панель, содержит 3 прямых элемента 201 (2011, 2012, 2013) и 2 волнообразных элемента 202 (2021, 2022), соединенные между собой в областях сопряжения D, Е, F, G. В областях сопряжения Е и F соединен прямой элемент 2012 и два смежных с ним волнообразных элемента 2021 и 2022. Образовавшиеся воздушные каналы, ограниченны прямыми элементами 201 и волнообразными элементами 202.
Количество чередующихся прямых элементов 201 и волнообразных элементов 202 никак конкретно не ограничено. Стоит лишь отметить, что изолирующая панель содержит n+1 прямых элементов 201 и n волнообразных элементов 202, где n это любое целое число больше или равное 2. То есть нижней границей диапазона количества элементов для прямых элементов 201 равно 3, а для волнообразных элементов 202 равно 2.
r
0
Существенными отличительными признаками заявляемой полезной модели от известного уровня техники является то, что области сопряжения Е и F расположены таким образом, что проекции данных областей сопряжения не пересекаются на плоскости прямого элемента 2012 (показано на Фиг. 6). Следствием этого путь прохождения тепла DEFG (показано на Фиг. 2) будет больше, чем в известной конструкции, показанной на Фиг. 1, где путь прохождения тепла SMBC. В результате этого приведенное сопротивление теплопередаче R будет разное у известной изолирующей панели (Фиг. 1) и заявляемой изолирующей панели (Фиг. 2).
На основании ГОСТ Р 54851-2011 («Национальный стандарт Российской Федерации. Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче»), приведенное сопротивление теплопередаче определяется по формуле:
2
где А это площадь конструкции в рассматриваемом фрагменте, м;
0
2
R это сопротивление теплопередаче однородной части конструкции, м*С/Вт;
L это протяженность всех стыков в рассматриваемом фрагменте, м;
N это число точечных теплотехнических неоднородностей в рассматриваемом фрагменте, шт;
К это дополнительные удельные потери теплоты через точечную теплотехническую неоднородность, Вт/С;
ψ это дополнительные удельные линейные потери теплоты через стык, Вт/(м*С), определяемые по формуле:
L
где ΔQ это дополнительные потери теплоты через стык, приходящиеся на один погонный метр стыка, Вт/м. Определяемые по формуле:
j
где Q это потери теплоты через участок однородного заполнения, вошедший в расчетную область при расчете температурного поля стыка, Вт/м. Определяемые по формуле:
j
Где I это протяженность расчетной области при расчете двухмерного температурного поля в направлении перпендикулярном к сечению, равная 1 м;
j
A это площадь однородных заполнений, вошедших в расчетную область при расчете температурного поля, м2;
+t это расчетная температура воздуха со стороны внутренней поверхности конструкции, °С;
-t это расчетная температура воздуха со стороны наружной поверхности конструкции, °С;
L
Q это потери теплоты через стык, приходящиеся на один погонный метр стыка, являющиеся результатом расчета температурного поля, Вт/м. Определяемые по формуле:
L
L
j
где A, Т, I аналогично Q
2
R это термическое сопротивление однородного слоя, м*С/Вт.
где δ это толщина слоя, м;
λ это расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м* С.
r
0
Сравним R двух различных изолирующих конструкций. Первая конструкция - это известный уровень техники (Фиг. 1). Вторая конструкция - это заявляемая полезная модель (Фиг. 2). Обе конструкции состоят из одинакового материала, с одинаковой толщиной соответствующих элементов. В Фиг. 1 выделим характерный элемент Фиг. 3 (выделен жирной линией на фиг. 1), из которого состоит вся конструкция изолирующей панели. В Фиг. 2 выделим характерный элемент фиг. 4 (выделен жирной линией на фиг. 2), из которого состоит вся конструкция изолирующей панели.
Подставим все элементы (4.3) - (4.5) в формулу (4.2), а также учтем, что в Фиг. 3 и Фиг. 4 отсутствуют точечные технические неоднородности (следовательно, ∑N*K=0), то формула (4.2) приобретает вид:
1
2
На основании того, что у иллюстративных примеров конструкций изолирующей панели, показанных на Фиг. 3 и Фиг. 4 однородная часть (без теплопроводных включений) имеет одинаковый вид и габариты (то есть U, L, H, H равны на показанных иллюстрациях Фиг. 3.1 и Фиг. 4.1), делаем допущение и все одинаковые части формулы (между Фиг. 3 и Фиг. 4) обозначим как Δ:
r
0
Видно, что в формуле R у Фиг. 3 и Фиг. 4 отличается только значение R, следовательно:
1
2
DEFG
SMBC
0
0
0
r
r
r
Так как известная изолирующая панель Фиг. 3 и заявляемая изолирующая панель Фиг. 4 в качестве рассматриваемого, неограничивающего, примера сделаны из одинакового материала (λ=λ), a δ больше δ (путь прохождения тепла DEFG и SMBC, соответственно), следовательно, R заявляемой изолирующей панели на Фиг. 4 больше R известной изолирующей панели Фиг. 3. А так как при увеличении R увеличивается R, то делаем вывод, что R заявляемой изолирующей панели Фиг. 2 больше R известной изолирующей панели Фиг. 1. На основании вышеизложенного делаем вывод что теплотехнические свойства заявляемой изолирующей панели Фиг. 2 лучше, чем у известной изолирующей панели Фиг. 1.
Различное сочетание: формы, размеров, количество, расстояния между элементами направлено в первую очередь на дополнительное повышение теплотехнических свойств заявляемой изолирующей панели.
Так же дополнительно на одной из внутренних поверхностей воздушных каналов может быть размещен отражающий теплоизоляционный материал. На нескольких внутренних поверхностях воздушных каналов может быть размещен отражающий теплоизоляционный материал. На внешней поверхности изолирующей панели может быть размещен отражающий теплоизоляционный материал. В качестве такого материала может быть использована, например, фольга. В примечании таблицы 7 в СП 23-101-2004 («Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.»), написано, что при наличии на одной или обеих поверхностях воздушной прослойки теплоотражающей алюминиевой фольги термическое сопротивление следует увеличивать в два раза. То есть использование отражающий поверхности напрямую связано с увеличением приведенного сопротивления теплопередаче, следовательно, влияет на улучшение теплотехнических свойств.
Аналогичным образом на одной или нескольких внутренних поверхностях воздушных каналов может быть размещен пленочный материал. В качестве такого материала может быть использован, например, полиэтилен. Пленочный материал необходим для снижения паропроницания и воздухопроницания изолирующей панели, так как проникновение холодного воздуха или переувлажнение ограждающих конструкций становится причиной увеличения теплопотерь. Следовательно, его присутствие улучшает теплотехнические свойства изолирующей панели. В пункте 8.1. СП 50.13330.2012 «Свод правил. Тепловая защита зданий.» написано: «Защита от переувлажнения ограждающих конструкций должна обеспечиваться путем проектирования ограждающих конструкций с сопротивлением паропроницанию…».
В воздушные каналы может быть помещен теплоизоляционный материал, например, базальтовая вата.
Данная панель может выполнять как ограждающие, так и декоративные функции. Для достижения различного назначения заявляемая изолирующая панель может иметь различную форму, размер, расположение, количество элементов. На внутренних поверхностях воздушных каналов могут быть размещены теплоотражающие или пленочные материалы, а в сами воздушные каналы может быть помещен теплоизоляционный материал. Представленные усовершенствования направлены на повышение теплотехнических свойств изолирующей панели.
Производство изолирующей панели может быть осуществлено, например, аналогично способу, известному из ближайшего аналога. А именно, путем соединения элементов конструкции (прямых элементов и волнообразных элементов) посредством клеевого состава. Альтернативно или дополнительно соединение всех или некоторых элементов конструкции может быть осуществлено посредством крепежных элементов. Например, скоб, заклепок и т.д. без введения каких-либо ограничений.
Установка отражающего теплоизоляционного материала и/или пленочного материала может быть так же осуществлена посредством клеевого состава или крепежных элементов.
Технологические операции, связанные с изготовлением изолирующей панели, очевидны для специалиста и могут быть произведены вручную, либо по меньшей мере частично с помощью различных технических средств, известных в настоящее время.
Представленные иллюстративные варианты осуществления, примеры и описание служат лишь для обеспечения понимания заявляемого технического решения и не являются ограничивающими. Другие возможные варианты осуществления будут ясны специалисту из представленного описания. Объем настоящей полезной модели ограничен лишь прилагаемой формулой полезной модели.