ИЗОЛИРОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ
ISOLATED BUILDING STRUCTURE

d
Данное изобретение относится к изолированной конструкции здания, в частности к изолированной конструкции крыши и/или стены здания, включающей в себя по меньшей мере один теплоизоляционный слой, например из стекловаты или каменной ваты, причем на наружной стороне теплоизоляционного слоя, в частности за кровельным покрытием здания из кровельной черепицы, кровельного сланца или другого кровельного материала или за облицовкой фасада из камня, дерева или другого материала вентилируемого фасада, и на обращенной вовнутрь здания внутренней стороне теплоизоляционного слоя, в частности перед последующей, образованной посредством гипсокартона или тому подобного обшивкой, соответственно предусмотрен по меньшей мере один влагопеременный защитный слой для теплоизоляционного слоя, причем защитные слои соответственно имеют зависимую от влажности окружающей среды, эквивалентную диффузии водяного пара толщину S слоя воздуха.
Для того чтобы сокращать энергетические потери через крыши и стены, на протяжении длительного времени в пустотах в несущей конструкции размещаются изоляционные материалы. Часто, говоря об изоляционных материалах, речь идет о диффузионно-открытых матах из минерального или природного волокна. Уже давно было обнаружено, что на пограничной поверхности изолированной конструкции, которая направлена к внутреннему помещению, должен размещаться защитный слой. Причиной этого являются процессы переноса водяного пара, которые среди прочего вызываются перепадами давления пара между воздухом в помещении и наружным воздухом. Если этот переносимый поток не останавливается, то в холодное время года существует риск образования конденсата внутри конструкции крыши и/или стены. Конденсат может образовываться каждый раз в том случае, если неостановленный диффузионный или конвекционный поток наталкивается на холодные слои конструктивного элемента, так как воздух с уменьшением температуры может воспринимать все меньше воды. В самом неблагоприятном случае может доходить до перенасыщения находящегося в поперечном сечении конструктивного элемента воздуха, так что существенные количества избыточной воды выделяются в виде конденсата.
В средней и северной Европе риск конденсата существует, прежде всего, зимой, при высоком давлении пара во внутренних помещениях и низком давлении пара в наружном воздухе. Поэтому стремятся блокировать диффузионный поток с внутренней стороны помещения, то есть на нагретой стороне конструкции, для того чтобы преграждать влажному воздуху доступ к конструкции, которая в виде стропил или ферм обладает функцией, имеющей значение для безопасности.
Из уровня техники известна обозначаемая как "паровой барьер" битумная бумага и алюминированная бумага. В настоящее время в большинстве случае используются синтетические пленки.
d
d
d
У известных из уровня техники противодиффузионных пленок сопротивление диффузии достигает значений S приблизительно от 2 м до 150 м, у алюминиевых фольг даже до > 1500 м, что с точки зрения строительной физики соответствует паронепроницаемости. Чем выше значение S, тем больше сопротивление диффузии. Однако наиболее распространены пленки со значениями S около 100 м.
d
Наряду с пленками также используются ориентировано-стружечные плиты (ОСП) или гипсокартонные плиты в качестве воздухонепроницаемых слоев и противодиффузионных слоев с внутренней стороны помещения. Однако их значения S слишком малы, так что зачастую они не могут противопоставить диффузионному потоку достаточное сопротивление.
С внутренней стороны в среднеевропейском жилом помещении используются противодиффузионные материалы, а снаружи более вероятно диффузионно-открытые материалы, для того чтобы позволять выходить наружу влаге, которая может находиться в поперечном сечении конструктивного элемента.
d
Все указанные выше материалы имеют в значительной степени неизменное значение S, которое зависит лишь от коэффициента сопротивления диффузии водяного пара в качестве параметрического значения материала и от толщины слоя материала. При этом условия окружающей среды, такие как температура или влажность воздуха, оказывают на эквивалентную диффузии водяного пара толщину слоя воздуха незначительное влияние.
d
Далее из уровня техники известны пароизоляционные барьеры, чье сопротивление против диффузии водяного пара зависит от влажности окружающего воздуха. Преимуществом таких пароизоляционных барьеров является то, что они позволяют ускоренное высушивание конструкции, если вода проникла в конструкцию, так как они при высокой влажности больше открыты для диффузии, и таким образом возможен выход влаги. При низкой влажности воздуха, например зимой, если диффузионный поток водяного пара направлен изнутри наружу, эти пароизоляционные барьеры имеют более высокие значения S и блокируют диффузию водяного пара.
d
Влагопеременная пленка, сопротивление которой против диффузии водяного пара зависит от влажности, описана, например, в документе WO 96/33321 A1. Значения S известной пленки варьируются от 2 м - 5 м при 30% - 50% относительной влажности воздуха до < 1 м при 60% - 80% относительной влажности воздуха. Описанная пленка рассчитана для использования в среднеевропейском и североевропейском климате с внутренней стороны помещения.
Однако в климатических зонах с теплыми зимами и влажными и жаркими летами диффузионный поток изменяет направление. Там в наружном воздухе преобладают более высокие давления пара, чем во внутренних помещениях, что имеет место, в частности, в том случае, если внутри воздух кондиционируется. В этом случае также существует риск образования конденсата. Поэтому при влажном и жарком климате противодиффузионные слои размещаются на наружной поверхности изолированной конструкции здания. В этом случае наиболее критичны такие климаты, которые имеют как влажное и жаркое лето, так и холодную зиму и присутствуют, например, на высотах различных тропических и субтропических стран. В этом случае необходимо использовать адаптированные к местному климату комбинации защитных слоев, как, например, пароизоляционные барьеры с полотнами крыши и/или фасада.
Если защитные слои, которые рассчитаны для использования в климатических условиях умеренного климата, используются в других климатических регионах, то может доходить до опасного выпадения конденсата и в худшем случае до выхода из строя конструкции. Для того чтобы это предотвращать, на практике должны использоваться защитные слои, которые различны снаружи и внутри и адаптированы к климатическим имеющимся условиям. Если предусматриваются неверные защитные слои или защитные слои не предусматриваются вовсе, то это может способствовать тому, что уменьшается срок службы здания и увеличивается энергопотребление. На этом описание остановятся ниже.
Гигротермические моделирования могут служить для оценки влагозащищенности изолированных строительных конструкций, и их можно выполнять, например, при помощи разработанного в институте строительной физики им. Фраунгофера способа для расчета неустановившейся передачи тепла и влаги в конструктивных элементах WUFI 5.2. Программа WUFI 5.2 предоставляет возможность выбирать и целенаправленно задавать, в частности, различные климаты, параметры материала, ориентации зданий и т.д.
Типичная конструкция 1 скатной крыши схематично показана на фиг. 1 и имеет следующую изображенную структуру, начиная с наружного кровельного покрытия:
<b>Слой/Материал (снаружи вовнутрь)</b>
<b>Толщина [м]</b>
Кровельная черепица (2)
0,01
Воздушная прослойка (3)
0,025
Наружный защитный слой (4)
0,001
Слои стекловаты (5a - c)
0,140
Внутренний защитный слой (6)
0,001
Воздушная прослойка (7)
0,025
Гипсокартонная плита (8)
0,0125
Фиг. 2 схематично показывает описанную выше структуру слоев конструкции 1 крыши. Далее описание ссылается на фиг. 2.
При помощи программы WUFI 5.2 pro для конструкции 1 скатной крыши были произведены гигротермические моделирования и была оценена влагозащищенность конструкции скатной крыши. Сложность получаемых при помощи этой моделирующей программы результатов сделала необходимым определять для соответствующего случая использования частные критерии оценки. В рамках изобретения в качестве решающего фактора было учтено содержание влаги теплоизоляции на поверхности прилегания к невпитывающей пограничной поверхности или защитному слою, как, например, к пароизоляционному барьеру или кровельному полотну. Для этого изоляционный материал стекловата (слои 5a-5c стекловаты) с общей толщиной изоляции в 140 мм был математически разделен, и были отдельно рассмотрены очень тонкие слои в 1 мм на пограничных поверхностях с пароизоляционными барьерами 4, 6.
d
d
d
2
2
2
2
2
2
Исходя из условия, что значение S защитного слоя 4 (снаружи) составляет 0,10 м, а значение S защитного слоя 6 (внутри) 20 м, для климатического региона "Хольцкирхен/Германия" при неизменных, неблагоприятных краевых условиях (ориентация: север; уклон: 38°; наружная поверхность: крыша; поглощение излучения кровельной черепицей красного цвета; тепловое сопротивление внутри: крыша; начальные условия: 0,8% относительной начальной влажности, усредненной по конструктивному элементу; период времени: с 1-го августа 2009 г. по 1-е августа 2013 г.; временные шаги вычисления: два часа (уменьшены при проблемах конвергенции)) в проведенных моделирующих расчетах во внутреннем слое 5c стекловаты было определено количество влаги максимум 8 г/м, а в наружном слое 5a стекловаты было определено максимальное количество влаги в 16 г/м. Для соответствующей германскому промышленному стандарту (DIN) структуры конструкции 1 скатной крыши существуют практические эксперименты, которые для вышеуказанных количеств влаги документально подтверждают безаварийность и таким образом обосновывают оценку, что эти максимальные содержания влаги безопасны. Однако если защитные слои с этими комбинациями значений S, которые очень хорошо подходят для климатических условий в умеренном климате, используются в других климатических регионах, то это может привести к опасному выпадению конденсата и в худшем случае к выходу из строя конструкции. Если при моделированиях конденсата исходят, например из климатического региона "Майами/США" (снаружи очень жарко и влажно), то при такой же структуре конструкции 1 скатной крыши получается максимальное количество влаги во внутреннем слое 5c стекловаты в 565 г/м, а в наружном слое 5a стекловаты максимальное количество влаги в 11 г/м, что в соответствии со строительной физикой согласно DIN 4108 следует оценивать в качестве опасного количества влаги. Однако если наружный защитный слой 4 и внутренний защитный слой 6 меняются друг с другом местами, то для климатического региона "Майами/США" получаются безопасные максимальные содержания влаги в слоях 5a, 5c стекловаты внутри 5 г/м и снаружи 4 г/м.
До сих пор в практике строительства это обстоятельство учитывается таким образом, что должны использоваться соответственно отличные внутри и снаружи, адаптированные к имеющимся условиям пароизоляционные барьеры. Если используются неверно рассчитанные пароизоляционные барьеры или пароизоляционные барьеры не используются вовсе, то это способствует тому, что уменьшается срок службы здания, и следует ожидать высокого энергопотребления.
Если же в рассмотренной выше конструкции 1 скатной крыши используются влагопеременные пароизоляционные барьеры, то посредством гигротермических моделирований, которые были описаны выше, можно определить следующие значения влаги в слоях, пограничных к защитным слоям 4, 6:
Климатический регион
Значение S<sub>d</sub> [м], Защитный слой 6 (внутри)
Значение S<sub>d</sub> [м], Защитный слой 4 (снаружи)
Количество влаги,Слой 5c стекловолокна (внутри) в [г/м<sup>2</sup>]
Количество влаги,Слой 5a стекловолокна (снаружи) в [г/м<sup>2</sup>]
Хольцкирхен
переменное
0,1
5
25
Хольцкирхен
20
переменное
8
20
Хольцкирхен
0,1
переменное
2
762
Майами
переменное
0,1
15
7
Майами
20
переменное
288
23
Майами
0,1
переменное
4
5
d
d
d
d
d
d
При использовании защитного слоя 6 (внутри) с переменным значением S и защитного слоя 4 (снаружи) со значением S в 0,1 м для климатического региона "Хольцкирхен/Германия" доходит до немного повышенных, но безопасных содержаний влаги в наружном слое 5a стекловаты, который прилегает к наружному защитному слою 4 в виде барьера защиты от атмосферных воздействий. Использование таких же защитных слоев 4, 6 предоставляет для климатического региона "Майами/США" повышенные на внутренней стороне, но безопасные содержания влаги. При использовании же защитного слоя 6 (внутри) со значением S в 20 м и защитного слоя 4 (снаружи) с влагопеременным значением S для климатического региона "Майами/США" доходит не только до очень высокого содержания влаги внутреннего слоя 5c стекловаты, но и до увеличения общего содержания влаги конструкции, что в высшей степени опасно. Напротив, такая же комбинация значений S приводит для климатического региона "Хольцкирхен/Германия" к безопасным содержаниям влаги. В итоге лишь посредством определенной вариации/комбинации значений S прилегающих к теплоизоляции материалов возможно достижение безаварийной конструкции. И наоборот, ошибочный выбор материалов или неверное положение при монтаже таит в себе высокий риск повреждения.
Что еще хуже, с увеличением индустриализации в тропических климатических зонах используются кондиционеры, которые могут усугублять проблематику конденсата. Вследствие этого возникающие количества влаги частично увеличиваются более чем в два раза, что может приводить к выходу из строя конструкции из-за накопления влаги. Поэтому в уровне техники существует всеобщая точка зрения, что с внутренней стороны помещения и с наружной стороны должны использоваться различные защитные слои/материалы в качестве защиты от атмосферных воздействий. Из уровня техники не известен защитный слой, который можно использовать по всему миру в самых разных климатических регионах. Также из уровня техники не известна комбинация влагопеременных пароизоляционных барьеров с диффузионно-открытым полотном кровли или фасада на внутренней стороне, которую можно использовать во всем мире или независимо от климата.
Задача данного изобретения состоит в предоставлении изолированной конструкции здания указанного вначале типа, которая имеет улучшенные свойства для предотвращения повреждений использованных в конструкции здания строительных материалов влагой. В частности конструкция здания должна иметь возможность использоваться во многих различных климатах, без того чтобы при этом следовало опасаться выхода из строя конструкции из-за накопления влаги.
d
d
d
d
d
d
Для решения вышеуказанных задач у изолированной конструкции здания с описанными вначале признаками предусматривается то, что эквивалентные диффузии водяного пара толщины S слоев воздуха обоих защитных слоев в диапазоне относительной влажности (воздуха) окружающей защитной слой атмосферы от 0% до 25% и/или в диапазоне относительной влажности окружающей защитной слой атмосферы от 80% до 100%, предпочтительно от 85% до 100%, отличаются друг от друга менее чем на 20%, предпочтительно менее чем на 10%. Отличие между значениями S обоих защитных слоев в вышеуказанных диапазонах может также составлять менее чем 5%. У соответствующей изобретению конструкции здания на наружной стороне и на внутренней стороне теплоизоляционного слоя соответственно предусмотрен защитный слой, причем защитные слои имеют очень схожую или по существу одинаковую характеристику значений S. Теплоизоляционный слой не должен быть выполнен однородным. Также в диапазоне относительной влажности от 25% до 50% и/или от 50% до 80%, предпочтительно от 50% до 85%, отличие эквивалентных диффузии водяного пара толщин S слоев воздуха обоих защитных слоев может находиться в вышеуказанных диапазонах. При этом понятие "характеристика значений S" относится к зависимости эквивалентной диффузии водяного пара толщины S слоя воздуха защитного слоя от относительной влажности окружающей защитный слой атмосферы. Соответствующую изобретению конструкцию здания можно использовать почти по всему миру или независимо от климата, без того чтобы следовало опасаться повреждений конструкции вплоть до выхода из строя конструкции из-за накопления влаги.
d
d
Ради полноты картины следует указать на то, что значение S описывает эквивалентную диффузии водяного пара толщину слоя воздуха, говоря о которой, речь идет о строительно-физической степени для устойчивости к диффузии водяного пара конструктивного элемента или слоя конструктивного элемента. Значение S указывается в единице измерения [м] и физически в качестве (математического) произведения слагается из безразмерной постоянной материала, а именно коэффициента μ устойчивости к диффузии водяного пара соответствующего строительного материала или материала, умноженного на толщину "S" слоя конструктивного элемента в единице измерения [м].
d
В предпочтительном варианте осуществления изобретения на наружной стороне и на внутренней стороне теплоизоляционного слоя предусмотрены защитные слои, которые в диапазоне относительной влажности от 0% до 25% и/или в диапазоне относительной влажности от 80% до 100%, предпочтительно от 85% до 100%, имеют по существу идентичную, зависимую от влажности окружающей среды, эквивалентную диффузии водяного пара толщину S слоя воздуха. Далее в этой связи предпочтительно предусмотрено предусматривать выполненные одинаково или одинаковые защитные слои с внутренней стороны и с наружной стороны помещения на теплоизоляционном слое. Это приводит к простой структуре конструкции и обеспечивает то, что соответствующую изобретению конструкцию здания можно предпочтительно использовать почти во всех климатах.
Значения экранирования предусмотренных согласно изобретению защитных слоев оптимизированы таким образом, что защитные слои могут использоваться снаружи и/или внутри относительно теплоизоляционных слоев и при этом с внутренней стороны помещения препятствуют или предотвращают диффузию водяного пара, а на наружной стороне теплоизоляции делают возможным летнее высушивание или наоборот в зависимости от климатических условий. Благодаря использованию выполненных соответствующим образом защитных слоев как с внутренней стороны помещения, так и в качестве наружной защиты от атмосферных воздействий почти для всех климатов могут изготовляться конструкции, в которых может доходить лишь до образования безопасных количеств конденсата.
d
Проверка проницаемости водяного пара и измерение значений S осуществляются согласно DIN EN ISO 12572 и соответственно DIN EN 1931 в зависимости от диапазона влажности воздуха. Влагоадаптивные характеристики материала защитного слоя могут быть вызваны абсорбционными или адсорбционными процессами, вымачиванием, другими физическими процессами и/или химическими реакциями и должны быть обратимыми.
d
d
Согласно изобретению по меньшей мере один защитный слой по меньшей мере частично состоит из материала и/или имеет материал, который при относительной влажности окружающей защитный слой атмосферы в диапазоне до 25% имеет эквивалентную диффузии водяного пара толщину S слоя воздуха, большую или равную 10 м, и/или при относительной влажности окружающей защитный слой атмосферы в диапазоне более чем 90% имеет значение S менее или равное 0,4 м.
d
d
d
d
d
Согласно изобретению слой обозначается как влагопеременный, если значение S слоя с увеличением или уменьшением влажности окружающего слой воздуха изменяется таким образом, что в итоге получаются другие строительно-физические характеристики, чем при неизменном значении S. Этот процесс должен быть обратимым. При этом изменение строительно-физических характеристик должно происходить от более сильных противодиффузионных характеристик к более сильным диффузионно-открытым характеристикам и наоборот. В принципе значение S увеличивается с уменьшением влажности и соответственно понижается с возрастанием влажности. При этом кривая значений S в зависимости от влажности воздуха не линейна, имеет по меньшей мере три участка кривой и включает в себя одну или две точки перегиба. Абсолютная точка перегиба, то есть переход между противодиффузионными и диффузионно-открытыми характеристиками, расположена между 50% и 90% относительной влажности воздуха. На протяжении всего диапазона значений влажности значение S может составлять между 0,05 м и 150 м.
d
d
Соответствующий изобретению защитный слой предпочтительно отличается тем, что значение S при относительной влажности в 90% составляет между 0,05 м и 0,4 м, причем значение S предпочтительно настолько мало, насколько это возможно. При этом предпочтительно предусмотрены значения менее 0,1 м, в частности меньше 0,09 м.
d
При относительной влажности в 80% значение S соответствующего изобретению защитного слоя предпочтительно составляет от 0,051 м до 150 м, однако оно всегда больше чем при относительной влажности в 90% и меньше чем при относительной влажности в 50%.
d
При относительной влажности в 65,5% значение S должно находиться между 4 м и 20 м, предпочтительно между 5 м и 15 м, однако оно в любом случае должно быть больше чем при относительной влажности в 80% и меньше чем при относительной влажности в 50%.
d
При относительной влажности в 50% значение S может предпочтительно составлять между 5 м и 150 м, однако оно всегда больше чем при относительной влажности в 80% и меньше чем при относительной влажности в 25%.
d
d
При относительной влажности в 37,5% значение S должно находиться между 20 м и 90 м, в частности между 30 м и 80 м, причем оно всегда больше чем значение S при относительной влажности в 50% и меньше чем при относительной влажности в 25%.
d
d
При относительной влажности в 25% значение S соответствующего изобретению защитного слоя может составлять между 10 м и 150 м, однако оно всегда больше чем при относительной влажности в 50%. Предпочтительно значение S при относительной влажности в 25% находится между 40 м и 90 м.
d
d
d
d
d
В альтернативном варианте осуществления могут быть предусмотрены уже более низкие значения S при относительной влажности в 25%. При этом значение S может находиться между 10 м и 30 м. Затем значение S непрерывно уменьшается и находится, например, при относительной влажности в 37,5% между 10 м и 30 м, однако меньше чем при относительной влажности в 25%. При относительной влажности в 65,5% значение S предпочтительно находится ниже 10 м, в то время как при относительной влажности в 80% оно предпочтительно находится ниже 0,1 м. При относительной влажности в 90% значение S также находится ниже 0,1 м, однако еще меньше чем при 80%.
d
Во всех вариантах осуществления имеет место то, что с увеличением относительной влажности воздуха значение S всегда уменьшается.
d
Кроме того, следует указать на то, что в вышеуказанных интервалах значений S при отдельных значениях относительной влажности все промежуточные интервалы, а также все отдельные значения должны рассматриваться как существенные для раскрытия изобретения, даже если они не указаны по отдельности.
d
d
Кроме того, следует понимать, что указанные выше для различных влажностей воздуха диапазоны значений S не должны быть в любом случае в совокупности соблюдены у соответствующего изобретению защитного слоя. Тем самым все промежуточные значения вышеуказанных диапазонов значений S следует рассматривать в качестве раскрытых.
d
d
Существенным является то, что соответствующий изобретению защитный слой при относительной влажности окружающей защитный слой атмосферы в диапазоне от 0% до 25% имеет значение S более 10 м, а при относительной влажности в диапазоне от 90% до 100% значение S менее 0,4 м.
d
Например, следующие комбинации диапазонов значений S при рассмотренных влажностях воздуха следует рассматривать как соответствующие изобретению:
Влажность воздуха [%]
25
50
80
90
Значение S<sub>d</sub> [м]
10
5
0,11
0,05
Значение S<sub>d</sub> [м]
10
8,8
0,051
0,05
Значение S<sub>d</sub> [м]
10
9,999
9,998
0,4
d
d
d
В диапазоне относительной влажности менее чем 25% значение S защитного слоя предпочтительно находится ниже диапазона значений S, который указан выше для относительной влажности воздуха в 25%. Другими словами, значение S в диапазоне относительной влажности воздуха менее чем 25% составляет от более чем 10 м до более чем 150 м.
d
d
Проведенные в широком объеме в связи с изобретением гигротермические моделирования для оценки влагозащищенности изолированных строительных конструкций, которые были выполнены при помощи способа для расчета неустановившейся передачи тепла и влаги в конструктивных элементах WUFI 5.2, а также проведенные в широком объеме в рамках изобретения испытания показали, что защитные слои с описанными ранее свойствами диффузии водяного пара имеют существенно улучшенные свойства для предотвращения повреждений использованных в изолированной конструкции здания строительных материалов влагой. В частности, при использовании защитных слоев возможно разрабатывать тип конструкции, который вне зависимости от климатических условий допускает безаварийность с высоким потенциалом высушивания в изолированных конструкциях крыши и стены. При этом учитывается та основная идея, что в месте конструкции, в котором в первую очередь следует считаться с поступлением влаги, являются преимуществом высокие значения S, а в месте, в котором влага должна выходить, низкие значения S. В соответствии с этим соответствующая изобретению изолированная конструкция здания на наружной стороне теплоизоляционного слоя и на обращенной вовнутрь здания внутренней стороне теплоизоляционного слоя соответственно имеет по меньшей мере один подходящий влагопеременный защитный слой описанного ранее типа. Далее предпочтительно соответственно один защитный слой расположен с внутренней стороны и с наружной стороны здания непосредственно на теплоизоляционном слое.
Признаком защитного слоя предпочтительно является то, что противодиффузионный материал по энергетическим причинам и причинам защиты древесины может образовывать воздухонепроницаемый слой. Воздухонепроницаемость нескольких защитных слоев друг с другом может создаваться при помощи самоклеящихся лент, сваривания, подходящих клейких лент или подходящих клеящих веществ. Воздухонепроницаемость необходима, но лишь для всего защитного слоя. При многослойной структуре не все слои должны быть выполнены соответственно воздухонепроницаемыми. К элементам здания защитный слой можно прикреплять при помощи подходящих клеящих веществ и/или уплотнительных лент с фиксацией рейками.
Соответствующий изобретению защитный слой может быть выполнен в виде пластины и/или плоскостного материала, в частности в виде (гибкой) пленки или мембраны и/или в виде покрытия материала-носителя, далее, в частности, в виде наносимого кистью и/или напыляемого покрытия материала-носителя и/или может иметь такой плоскостной материал. Пленка может быть нанесена в виде полимерного покрытия (с одной стороны или с обеих сторон) на материал-носитель или с одной стороны или с двух сторон может быть склеена с материалом-носителем, причем материал-носитель может быть, в частности, тканью или нетканым материалом. Между пленкой и материалом-носителем может быть предусмотрен слой клея для улучшения адгезии. Материал у соответствующего изобретению защитного слоя может также иметь самоприклеивающийся компонент для улучшения адгезии между пленкой и материалом-носителем. Защитный слой может быть снабжен самоклеящимися полосами или сплошным клеевым слоем.
Исходные материалы для изготовления защитного слоя могут применяться в виде пластиковых гранулятов или дисперсий/эмульсий синтетических полимеров и/или в виде порошков. Изготовление может осуществляться при помощи способа литья, коагуляции, экструзии рукава с раздувом или экструзии пленки. Отдельные слои могут каландрироваться, ламинироваться, соединяться при помощи тепла или клеевых слоев. Кроме того, в случае жидких компонентов возможно окунание, опрыскивание, напыление, нанесение с помощью ракли. Последующая тепловая фиксация или вытяжка или придание водоотталкивающих свойств (гидрофобизирование) промежуточного продукта могут быть необходимы для изготовления защитных слоев.
Соответствующий изобретению защитный слой предпочтительно имеет толщину слоя от 10 мкм до 3 мм, далее предпочтительно от 20 мкм до 2 мм, наиболее предпочтительно от 50 мкм до 1 мм.
2
2
2
2
Отнесенный к единице площади вес защитного слоя может составлять между 20 г/м и 700 г/м, предпочтительно между 50 г/м и 270 г/м.
Противодиффузионный материал может содержать полиамид (ПА), в частности ПА 6, ПА 3 и/или сополимер полиамида, и/или доступен и/или может состоять из полиамида, в частности ПА 6, ПА 3 и/или сополимера полиамида, в качестве исходного материала и при необходимости дополнительных компонентов.
Для того чтобы придавать необходимые свойства в отношении устойчивости к диффузии водяного пара, материал может также содержать иономер, и/или доступен и/или он может состоять из иономера в качестве исходного материала и при необходимости дополнительных компонентов. Также возможно, что материал содержит гомополимер или сополимер этилена и винилового спирта (EVAL), и/или доступен и/или состоит из такого материала.
Говоря о подходящем влагопеременном материале, речь может также идти о полиуретане (ПУ), в частности о термопластичном полиуретане (ТПУ). Предпочтительно может использоваться полиуретан, имеющийся в продаже на основе соединения и/или реакции алифатических или ароматических диизоциантов с полиэстер-, полиэтер-, полиэтерэстер-, поликапролактам- или поликарбонат-диолами. Материал может быть выполнен в виде пленки и/или может иметь пленку, которая изготовлена на основе полиуретана и/или состоит из полиуретана и/или имеет полиуретан. В частности, может использоваться пленка, которая изготовлена из термопластичного полиуретана и/или состоит из термопластичного полиуретана и/или имеет термопластичный полиуретан. Влагопеременный материал частично или полностью может также состоять из термопластичного полиэфирного эластомера (TPE-E), известного под торговыми наименованиями, таким как Keyflex, Hytrel, Arnitel или тому подобное, или из термопластичного полиамидного эластомера (TPE-A), известного например, под торговыми наименованиями Pebax или тому подобное.
Альтернативно также возможно то, что противодиффузионный материал содержит этиленвинилацетат (ЭВА) в качестве исходного материала и/или доступен и/или он состоит из этиленвинилацетата и при необходимости дополнительных компонентов.
Для того чтобы придавать необходимые свойства защитному слою в отношении устойчивости к диффузии водяного пара, пленка в качестве защитного слоя может быть приобретена предпочтительно из смеси полиуретана с полимером, включающим в себя виниловый спирт в качестве мономера и при необходимости дополнительные компоненты, и/или пленка состоит из такой смеси и/или имеет такую смесь. Говоря о содержащем виниловый спирт полимере, речь может идти, например, о продаваемом под торговым наименованием EVAL полимере компании Kuraray. Полимеры EVAL предоставляют очень хорошие свойства экранирования газов и при помощи обычного производственного оборудования могут просто и экономично обрабатываться. Соответствующие изобретению полимеры имеют содержание винилового спирта от 52 до 76 процентов по массе, предпочтительно от 60 до 70 процентов по массе, далее предпочтительно от 65 до 68 процентов по массе. Оказалось целесообразным, если содержание полиуретана в смеси составляет более чем 50 процентов по массе, в частности более чем 60 процентов по массе, далее в частности более чем 75 процентов по массе соответственно по отношению к смеси.
d
Следует понимать, что влагопеременный материал может быть также приобретен из комбинации и/или реакции по меньшей мере двух вышеуказанных исходных материалов. В частности, материал может состоять из комбинации компонента с высоким значением экранирования и компонента с низким значением экранирования, также в комбинации с дополнительными компонентами. При этом посредством изменения весовых долей могут целенаправленно устанавливаться значения S/соотношения относительной влажности воздуха, а также другие свойства, такие как твердость или упругость.
Влагопеременный материал может включать в себя активные или пассивные добавки и/или наполнители. В качестве активных добавок согласно изобретению понимаются такие добавки, которые оказывают влияние на влаговариативность противодиффузионного материала, благодаря тому, что они могут, например, поглощать влагу. Например, в качестве активной добавки может быть предусмотрена пирогенная кремниевая кислота, в частности кремниевая кислота, продаваемая под торговым наименованием AEROSIL. Пассивными же наполнителями согласно изобретению являются такие наполнители, чьи свойства не зависят от влажности, как, например, слоистые силикаты. В качестве дополнительных добавок могут использоваться стабилизаторы или вспомогательные средства, облегчающие обработку.
d
d
Для того чтобы дополнительно улучшать или обеспечивать необходимые свойства в отношении устойчивости к диффузии водяного пара, например полиуретан и/или полимер этилена и винилового спирта и/или их смесь может иметь по меньшей мере один наполнитель в качестве присадки, в частности слоистый силикат, далее, в частности, слоистый наносиликат. Слоистые силикаты представляю собой газонепроницаемые пластинки. Благодаря своей ориентации в полимере они вызывают эффект экранирования против диффузии газов, как, например, водяного пара. В идеале, наночастицы глины ориентированы таким образом, что они могут создавать более высокое значение экранирования и тем самым более высокое значение S, чем матричный полимер. Если используется матричный полимер, который может набухать при повышенной влажности, то это может приводить к выравниванию пластинок слоистого силиката таким образом, что благодаря увеличению расстояний между слоями возможно ускоренное перемещение водяного пара к границам слоя, и таким образом достигается очень низкое значение S.
d
Наиболее высокая защита против нежелательного проникновения влаги в конструкцию предоставлена в том случае, если изменение относительной влажности окружающей защитный слой атмосферы приводит к смещенному во времени изменению эквивалентной диффузии водяного пара толщины S слоя воздуха материала. При замедленной реакции защитный слой открыт или имеет повышенную проницаемость для водяного пара в том случае, если краткосрочное повышение влажности уже снова закончилось. Тем самым нежелательное проникновение влаги в изолированную конструкцию здания в значительной степени исключено. Если же влага постоянно имеется внутри здания и/или в конструкции здания, то влага может исчезать, как только пленка открыта.
d
d
d
Предпочтительно влагопеременный материал выполнен таким образом, что повышение относительной влажности, например, от диапазона между 0% и 25% до диапазона между 80% и 100% приводит к понижению эквивалентной диффузии водяного пара толщины S слоя воздуха материала, например до значения S менее 5 м, предпочтительно менее 1 м, далее предпочтительно менее 0,1 м, через 2-96 часа, в частности через 12-72 часа, далее в частности через 24-28 часа. Так как понижение значения S происходит с задержкой во времени относительно повышения влажности, кратковременное повышение влажности, которое может возникать при эксплуатации здания, например при приготовлении пищи, а также после кратковременного дождя, не может привести к тому, что слишком много воды проникает в конструкцию. Окружающая же в течение длительного времени влага, которая может появляться внутри конструкции, может выходить.
Далее изобретение будет разъясняться на примерах.
Описанные в дальнейшем гигротермические моделирования были проведены при помощи моделирующей программы WUFI 5.2. Расчеты исходят, как правило, из самых неблагоприятных условий. Рассматривались следующие краевые условия:
- наружный слой является сплошным (кровельное покрытие или облицовка фасада);
- вентиляционный зазор имеет функцию накопления влаги и принимается в расчет источник притока воздуха и влаги;
- уклон крыши составляет 35°, принимается в расчет красная кровельная черепица с зацеплением против дождя в соответствии с уклоном;
- для фасадов предполагается деревянная обшивка;
- здания ориентируются в направлении наименьшего количества энергии солнечного излучения, для того чтобы моделировать самый неблагоприятный случай;
- расчеты производились для периода с 1-го сентября 2013 г. по 1-е сентября 2018 г. с двухчасовыми шагами;
- если для климатических данных были заложены несколько наборов данных, то принимался самый неблагоприятный случай;
- на внутренней стороне был расположен монтажный зазор в 25 мм и гипсокартонная плита;
- исходная влажность над конструктивным элементом была зафиксирована на постоянном уровне в 80%;
- микроклимат помещения рассчитывался в зависимости от наружного климата согласно EN 15026 c высокой нагрузкой влажности.
Пример 1.
На основе показанной на фиг. 1 стандартной конструкции 1 скатной крыши с показанной на фиг. 2 структурой слоев и указанными толщинами слоев были проведены гигротермические моделирования при помощи упомянутого выше способа для расчета неустановившейся передачи тепла и влаги в конструктивных элементах WUFI 5.2. При этом рассматривались различные климатические зоны.
d
d
Тем не менее, при моделировании исходили из того, что конструкция 1 скатной крыши снаружи и внутри защищается в качестве примера влагопеременной пленкой или мембраной в качестве защитного слоя 9 (см. фиг. 4), чье значение S во влажном диапазоне при относительной влажности воздуха более чем 80% согласно изобретению составляет около 0,05 м, а в сухом диапазоне при относительной влажности воздуха менее чем 25% составляет более чем 20 м. Кривая значения S пленки в зависимости от относительной влажности воздуха, которая учитывалась при моделировании, схематично изображена на фиг. 3. Снова были рассмотрены наружный пограничный слой 5a стекловаты и внутренний пограничный слой 5c стекловаты, соответственно прилегающие к защитным слоям 9 (влагопеременным пленкам), при толщине пограничных слоев 5a, 5c стекловаты соответственно в 1 мм. Проведенные моделирования привели к следующим количествам влаги в пограничных слоях 5a, 5c стекловаты:
Климатический регион
Тип климата по Е.Неефу
Средние
Количество воды в стекловате [г/м<sup>2</sup>]
Температура [C°]
Влажность воздуха [%]
Внутри
Снаружи
Хольцкирхен
Переходный климат
6,8(-20b32)
81
3
19
Майами/США
Влажный пассатный климат
25(6b34)
71
6
8
Малага/Испания
Климат западных побережий с влажной зимой
18(0b40)
64
3
9
Карасйок/Норвегия
(Арктический) (суб)полярный климат
-3,1(-44b24)
87
2
15
Токио/Япония
Субтропический климат восточных побережий
16(-1b35)
62
4
8
Христхурх/Новая Зеландия
Морской климат западных побережий
11(-6b34)
75
3
12
Сантьяго де Чили
14(0b27)
62
2
8
Анкоридж/Аляска/США
0,8(-30b24)
71
2
15
Гонолулу
Переменно-влажный тропический климат
25(16b32)
65
3
9
Лас-Вегас
Сухой пассатный климат
20(-8b46)
25
3
5
Миннеаполис
Холодный континентальный климат
6(-32b35)
72
4
14
Сан-Франциско
Климат западных побережий с влажной зимой
14(2b38)
71
2
13
Солт-Лейк-Сити/США
Высокогорный климат
12(-13b38)
61
3
11
Колорадо-Спрингс
Континентальный климат с жарким летом
8(-25b33)
57
4
13
Атлантик-Сити
Климат восточных побережий
12(-21b34)
71
3
4
В самых разнообразных климатических зонах Земли были рассчитаны некритичные содержания в слоях стекловаты, которые непосредственно прилегают к соответствующим изобретению защитным слоям, как во влажном и жарком, так и в очень холодном климате.
Пример 2.
При гигротермическом моделировании была рассмотрена типичная конструкция стены из деревянных стоек с вентилируемой облицовкой фасада из дерева. Для моделирования исходили из того, что для повышения жесткости конструкции на наружной стороне теплоизоляции предусмотрена изоляционная древесноволокнистая плита, на чьем пограничном слое, прилегающем к соответствующему изобретению защитному слою, также определялись содержания влаги для тонкого пограничного слоя в 1 мм. Наружная обшивка состоит из дерева. Конструкция была рассчитана вертикальной.
Следующие количества влаги были определены:
Климатический регион
Тип климата по Е.Неефу
Средние
Количество воды в стекловате [г/м<sup>2</sup>]
Количество воды в изоляционной древесноволокнистой плите [г/м<sup>2</sup>]
Температура [C°]
Влажность воздуха [%]
Внутри
Снаружи
Снаружи
Хольцкирхен
Переходный климат
6,8(-20b32)
81
2
1
30
Майами/США
Влажный пассатный климат
25(6b34)
71
2
1
27
Малага/Испания
Климат западных побережий с влажной зимой
18(0b40)
64
2
1
27
Карасйок/Норвегия
(Арктический) (суб)полярный климат
-3,1(-44b24)
87
1
1
30
Токио/Япония
Субтропический климат восточных побережий
16(-1b35)
62
2
1
27
Христхурх/Новая Зеландия
Морской климат западных побережий
11(-6b34)
75
2
1
27
Сантьяго де Чили
14(0b27)
62
2
1
28
Анкоридж/Аляска/США
0,8(-30b24)
71
1
1
29
Гонолулу
Переменно-влажный тропический климат
25(16b32)
65
2
1
27
Лас-Вегас
Сухой пассатный климат
20(-8b46)
25
2
1
28
Миннеаполис
Холодный континентальный климат
6(-32b35)
72
2
1
32
Сан-Франциско
Климат западных побережий с влажной зимой
14(2b38)
71
2
1
27
Солт-Лейк-Сити/США
Высокогорный климат
12(-13b38)
61
2
1
28
Колорадо-Спрингс
Континентальный климат с жарким летом
8(-25b33)
57
2
1
29
3
Количества влаги в древесноволокнистой изоляции различаются для рассмотренных климатических зон лишь в незначительной степени. При плотности в 165 кг/м они соответствуют процентному содержанию влаги в 18,2 процентов по массе максимум. Таким образом, не покидается диапазон предельных значений, и достигается надежная с точки зрения строительной физики конструкция.
Пример 3.
d
Были проведены гигротермические моделирования при помощи упомянутого выше способа для расчета неустановившейся передачи тепла и влаги в конструктивных элементах WUFI 5.2. При этом была рассмотрена конструкция скатной крыши с прессованным техническим сукном в качестве изоляционного материала и источников влаги, чья структура по существу соответствует структуре конструкции 1 скатной крыши из примера 1. В этом случае также для моделирующих расчетов вместо пароизоляционных барьеров 4, 6 из фиг. 1 были предусмотрены защитные слои 9 с соответствующей изобретению характеристикой значений S.
Дополнительно в моделирующей программе было учтено то, что источники влаги расположены под наружным защитным слоем. Таким образом, моделируется тот случай, что воздухонепроницаемый слой имеет пробоины. В остальном моделирование было проведено, как в примере 1.
Климатический регион
Тип климата по Е.Неефу
Средние
Количество воды в прессованном техническом сукне [г/м<sup>2</sup>]
Температура [C°]
Влажность воздуха [%]
Внутри
Снаружи
Хольцкирхен
Переходный климат
6,8(-20b32)
81
1
19
Майами/США
Влажный пассатный климат
25(6b34)
71
3
1
Малага/Испания
Климат западных побережий с влажной зимой
18(0b40)
64
1
1
Карасйок/Норвегия
(Арктический) (суб)полярный климат
-3,1(-44b24)
87
1
35
Токио/Япония
Субтропический климат восточных побережий
16(-1b35)
62
1
1
Христхурх/Новая Зеландия
Морской климат западных побережий
11(-6b34)
75
1
2
Сантьяго де Чили
14(0b27)
62
1
1
Анкоридж/Аляска/США
0,8(-30b24)
71
1
1
Гонолулу
Переменно-влажный тропический климат
25(16b32)
65
1
1
Лас-Вегас
Сухой пассатный климат
20(-8b46)
25
1
1
Миннеаполис
Холодный континентальный климат
6(-32b35)
72
2
8
Сан-Франциско
Климат западных побережий с влажной зимой
14(2b38)
71
1
2
Солт-Лейк-Сити/США
Высокогорный климат
12(-13b38)
61
1
3
Колорадо-Спрингс
Континентальный климат с жарким летом
8(-25b33)
57
1
1
Атлантик-Сити
Климат восточных побережий
12(-21b34)
71
1
10
Даже при измененном изоляционном материале не следует ожидать опасного выпадения конденсата.
Смоделированные в примерах с 1 по 3 конструкции можно использовать по существу независимо от климата, и они полностью пригодны для эксплуатации.
Далее описываются возможные изготовления/рецептуры подходящего защитного слоя, причем описанные выше моделирования были проведены с защитным слоем согласно рецептуре 2.
Рецептура 1:
2
Компаунд, состоящий на 60 процентов по массе из Ether-ТПУ марки DESMOPAN компании Bayer и на 40 процентов по массе из сополимера этилена и винилового спирта марки EVAL F компании Kuraray, отливается в изготовленную отливом пленку в качестве защитного слоя с отнесенным к единице площади весом в 100 г/м.
Рецептура 2:
2
2
Нетканое полотно с отнесенным к единице площади весом в 70 г/м было покрыто посредством экструзии компаундом, состоящим на 65 процентов по массе из Ether-Ester-ТПУ марки DESMOPAN компании Bayer и на 35 процентов по массе из сополимера этилена и винилового спирта марки EVAL C компании Kuraray с отнесенным к единице площади весом в 70 г/м.
Рецептура 3:
2
2
41-процентная, водная дисперсия Polyether-ПУ компании Alberdingk-Boley наполнялась на 5 процентов по массе слоистым наносиликатом при помощи шаровой мельницы, гомогенизировалась, наносилась при помощи ракли на полотно из полиэтилентерефталата с отнесенным к единице площади весом в 70 г/м и отверждалась при помощи термической обработки. Вследствие этого была получена пленка с отнесенным к единице площади весом в 170 г/м.
Все указанные диапазоны значений включают в себя соответственно все промежуточные значения и интервалы, даже если они явно не обозначены цифрами. Тем не менее, эти промежуточные значения и интервалы рассматриваются как существенные для изобретения. Дальнейшие признаки, преимущества и подробности изобретения проистекают из последующего описания при помощи фиг. 4 чертежа.
d
d
На фиг. 4 схематично показана изолированная конструкция 10 здания, говоря о которой, речь может идти об изолированной конструкции крыши и/или стены здания. Конструкция 10 здания имеет теплоизоляционный слой 11. На наружной стороне 12 теплоизоляционного слоя 11 и на обращенной вовнутрь здания внутренней стороне 13 теплоизоляционного слоя 11 соответственно предусмотрена пленка в качестве защитного слоя 9. Предпочтительно на обеих сторонах 12, 13 теплоизоляционного слоя 11 расположены выполненные одинаково или одинаково защитные слои 9. Каждый защитный слой 9 состоит из пленки или мембраны, которая при относительной влажности окружающей защитный слой 9 атмосферы в диапазоне менее чем 25% имеет эквивалентную диффузии водяного пара толщину S слоя воздуха более чем 10 м, предпочтительно более чем 20 м, далее предпочтительно более чем 30 м, а при относительной влажности окружающей пароизоляционный барьер 9 атмосферы в диапазоне более чем 90% имеет эквивалентную диффузии водяного пара толщину S слоя воздуха менее чем 0,4 м. Тем самым значения экранирования защитного слоя 9 оптимизированы таким образом, что он может использоваться как на наружной стороне 12, так и на внутренней стороне 13 теплоизоляционного слоя 11. К защитным слоям 9 на каждой стороне 12, 13 теплоизоляционного слоя 11 соответственно прилегает воздушная прослойка 14. Снаружи конструкцию завершает обшивка 15, говоря о которой, у конструкции крыши речь может идти об образованном посредством черепицы или тому подобного кровельном покрытии. Следует понимать, что соответствующая структура может быть также предусмотрена у изолированной конструкции здания, которую снаружи завершает облицовка фасада из камня, дерева или другого материала фасада. Изнутри конструкцию завершает обшивка 16, говоря о которой, речь может идти о гипсокартонной стенке или о другой обычной внутренней обивке.
Конструкция здания может в принципе также иметь последовательность слоев и/или толщины слоев, которые отличаются от показанной на фиг. 4 последовательности слоев и от показанных толщин слоев; лишь положение соответствующего изобретению защитного слоя 9 должно быть обязательно непосредственно на наружной или внутренней стороне теплоизоляционного пакета.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 конструкция крыши
2 кровельная черепица
3 воздушная прослойка
4 пароизоляционный барьер
5a-5c слои стекловаты
6 пароизоляционный барьер
7 воздушная прослойка
8 гипсокартонная плита
9 защитный слой
10 конструкция здания
11 теплоизоляционный слой
12 наружная сторона
13 внутренняя сторона
14 воздушная прослойка
15 обшивка
16 обшивка