Теплоизоляционная ограждающая конструкция

Полезная модель относится к теплоизоляционным изделиям и предназначена для использования в строительстве, при производстве вакуумных теплоизоляционных панелей.
На современном рынке строительных материалов существует потребность в легких и прочных панелях, содержащих экологически чистые материалы, способствующие быстрому возведению конструкций любого назначения, в том числе, стен, покрытий, перекрытий зданий и сооружений.
Известна вакуумированная теплоизоляционная панель, включающая гибкую оболочку, внутри которой размещен наполнитель, выполненный из многослойного склеивающегося теплоизоляционного материала, включающего алюминиевую фольгу, пластик и бумагу, нарезанного на кусочки размером не более 10 мм, а сама панель изготовлена посредством горячего прессования под давлением непосредственно в гибкой оболочке. В вакуумированной теплоизоляционной панели гибкая оболочка выполнена из химически стойкого материала, например, пластика. Наполнитель при необходимости снабжен связующей добавкой, например, полиэтиленом. Нарезанные кусочки многослойного теплоизоляционного материала ориентированы хаотично относительно друг друга. В качестве многослойного склеивающегося теплоизоляционного материала используются преимущественно многослойные упаковки для пищевых продуктов, бывшие в употреблении. Техническим результатом является снижение теплопроводности, применение таких многослойных панелей, имеющих плоские и неплоские поверхности, в холодильной и криогенной технике (RU 106715, МПК F16L 59/00, опубл. 20.07.2011).
Недостатком панели является технологическая трудность создания регулярного открытого порового пространства теплоизоляционного материала, необходимого для вакуумирования, путем механического измельчения. Кроме того, используемые для изготовления наполнителя материалы (фольга, пластик, бумага) являются плотными и обладают достаточно высокой теплопроводностью. Связующая добавка из полиэтилена также не способствует снижению теплопроводности наполнителя.
Известна решетчатая деревянная строительная панель, представляющая собой по крайней мере один ряд одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева, которые соединены между собой за счет дополнительных элементов из дерева для образования плоской конструкции. Между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок. При этом стенки указанных планок по каждой другой смежной стороне расположены в общей плоскости (RU 147337, Е04С 2/00, опубл. 10.11.2014).
Данная панель обладает сниженным весом по сравнению с конструкциями из фанеры или ДСП, но имеет один недостаток, заключающийся в технологической сложности изготовления. Эта сложность не заключается в изготовлении волнообразных полос или ламелей - эта технология известна и широко применяется на соответствующем оборудовании. Сложность обусловлена тем, что все, изготовленные волнообразной формы, полосы не являются идентичными друг другу в рамках допусков и из-за особенностей строения древесины и расположения волокон. Кроме того, наличие обрамляющих волнообразную сборку решетки рамочных пластин и обязательное наличие покрывных пластин приводит к увеличению веса панели.
Известна теплоизоляционная панель, включающая теплоизоляционный слой, размещенный между наружными и внутренними слоями. Наружный слой выполнен из декоративного стекла, внутренний слой - из латонита, а теплоизоляционный слой - из теплоизоляционной плиты, выполненной из вакуумированного наноструктурированного порошка частиц диатомита крупностью до 0,1 мк и пористостью 95 %, при этом все слои соединены полиуретановым клеем по всем поверхностям (RU 98021, МПК E04C 2/02, опубл. 27.09.2010).
Недостаток известного решения заключается в том, что теплоизоляционную панель можно использовать только для наружного утепления, транспортировка панели часто приводит к повреждениям стекла, что в свою очередь нарушает целостность вакуумной упаковки, кроме того панель имеет большой вес.
Известна вакуумная теплоизоляционная панель, содержащая наружный защитный слой, барьерные слои, выполненные из металлизированного полимерного композита, внутренний мембранный слой из полимерного материала, а также диатомитовый наноструктурный наполнитель, включающий инфракрасный глушитель - диоксид титана. Вакуумная теплоизоляционная панель имеет повышенные теплозащитные свойства и сохраняет высокую герметичность конструкции в течение длительного срока (RU 120437, МПК E04C 2/02, опубл. 20.09.2012).
Недостатком данной панели является увлажнение наполнителя в процессе ее производства и эксплуатации, а также повышение парциального давления паров воды внутри панели, что приводит к снижению ее теплоизоляционных свойств.
Известна вакуумная теплоизоляционная панель, содержащая теплоизоляционную плиту, выполненую из вакуумированного наноструктурированного порошка частиц диатомита, вставленную в вакуумированную упаковку из термостойкого полимера и заключенную в жесткую пенополиуретановую оболочку-форму, выполненную из двух частей, входящих друг в друга и соединенных между собой полиуретановым клеем. Данное решение позволяет повысить теплоизоляцию, долговечность, экологичность, снизить вес панели, уменьшить теплопроводность, обеспечить стабильность свойств эксплуатации, а также использовать теплоизоляционную плиту в помещениях с любой влажностью (RU 150467, МПК E04C 2/02, F16L 59/06, опубл. 20.02.2015).
Недостатками известного решения являются низкая жесткость и несущая способность пенополиуретановой оболочки-формы, в которую заключена теплоизоляционная плита.
Известен изоляционный материал, включающий скрепленные или подлежащие скреплению между собой маты, заключенные в защитную оболочку. Каждый мат состоит из 2-х слоев: пленка Спанлайт из полипропилена + нетканое объемное полотно из полиэфира, или из 3-х слоев: пленка Спанлайт из полипропилена + нетканое объемное полотно из полиэфира + пленка Спанлайт из полипропилена. Указанные маты соединены или могут быть соединены друг с другом с использованием средств крепления. Также материал снабжен люверсами (RU 2651654, МПК E04B 1/806, B32B 7/08, опубл. 23.04.2018).
Недостатками известного решения являются низкая прочность, необходимость защиты от механического воздействия и создание жесткого каркаса для усиления несущей способности конструкции.
Известна вакуумированная панель, предназначенная для тепловой изоляции тела, имеющего неплоские поверхности, которая выполнена с двумя основными поверхностями и содержит гибкую оболочку, изготовленную из одного или более барьерных листов и наполнителя, наполнитель образован, по меньшей мере, из двух плит из открытопористого вспененного полимера, уложенных одна на другую, при этом каждая плита имеет толщину, составляющую от приблизительно 2 до 8 мм (RU 2260738, МПК F16L 59/06, опубл. 20.09.2005).
Недостатком данного решения является то, что при данном типе конструкций, изготовленных из плоских панелей в виде лент, соединенных друг с другом, в месте стыков происходит теплопередача и поэтому качество тепловой изоляции, обеспечиваемой такими конструкциями, является недостаточно высоким. Кроме того, многослойность листов из различных элементов удорожают стоимость полученного в итоге продукта.
Наиболее близким техническим решением является камерная деревянная строительная панель, выполненная из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева или деревосодержащего материала, и в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок. Панель снабжена вставками в виде герметичных емкостей из полимерного материала, заполненных сухим воздухом, при этом указанные емкости размещены в полостях между планками с контактным прилеганием друг к другу и к элементам решетчатой конструкции. К поверхностям наружных стенок планок прикреплены наружные листовые слои в виде сетки или полотна и/или плитного материала или шпона (RU 155016, МПК E04C 2/10, опубл. 20.09.2015).
Недостаток данного решения заключается в том, что теплоизоляционная панель значительно увеличивает стоимость строительно-монтажных работ и вес конструкции. Надувные пакеты хоть и являются новым и вариативным материалом, однако они не способны обеспечить такую достаточную низкую теплопроводность, какую предлагает кремнесодержащий наполнитель.
Технический результат заключается в уменьшении теплопроводности.
Указанный технический результат достигается тем, что теплоизоляционная ограждающая конструкция, представляющая собой плоскую секционную конструкцию, выполненную из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева или деревосодержащего материала, в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками размещены, по крайней мере, два дополнительных элемента из дерева, каждый из которых выполнен с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок, образуя по меньшей мере одну ячейку. Наружные плоские листовые слои ограничивают конструкцию с двух сторон, образуя строительный блок. В полученной ячейке размещены вакуумные теплоизоляционные плиты, состоящие из вакуумной упаковки из термостойкого полимера, содержащие в качестве наполнителя наноструктурированный порошок частиц диатомита крупностью до 0,1 мк и пористостью 95%, при этом вакуумные теплоизоляционные плиты обернуты в двухслойный материал из полипропиленового нетканого полотна и полипропиленовой пленки.
На чертеже представлен общий вид теплоизоляционной ограждающей конструкции.
Теплоизоляционная ограждающая конструкция представляет собой плоскую секционную конструкцию, выполненную из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок 1 из дерева или деревосодержащего материала, в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками размещены, по крайней мере, два дополнительных элемента 2 из дерева, каждый из которых выполнен с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок 1. Наружные плоские листовые слои 3 ограничивают (упаковывают) плоскую конструкцию с двух сторон, образуя строительный блок. В ячейке размещены вакуумные теплоизоляционные плиты (ВИП) 4, состоящие из вакуумной упаковки из термостойкого полимера, содержащие в качестве наполнителя наноструктурированный порошок частиц диатомита крупностью до 0,1 мк и пористостью 95%, при этом ВИП 4 обернуты в двухслойный материал 5 из полипропиленового нетканого полотна и полипропиленовой пленки, который плотно соединяет и фиксирует теплоизоляционные плиты в секции, обеспечивает плите дополнительную защиту от увлажнения наполнителя, защищает от механических повреждений, представляет собой быстро монтируемую и демонтируемую в случае повреждения конструкцию, позволяет избавляться от скопившего пара, защищая деревянные изделия от увлажнения. Указанные ВИП 4 размещены в полостях между планками 1 с контактным (плотным) прилеганием друг к другу и к элементам решетчатой конструкции.
Теплоизоляционная ограждающая конструкция выполняется из деревянных планок 1 (склеенных между собой ламелей, ДСП, МДФ, ОСП, фанеры или деревосодержащего материала), которые соединены между собой за счет дополнительных элементов 2 из дерева (могут быть монолитными или склеены из ламелей, ДСП, МДФ, ОСП, фанеры) или деревосодержащего материала определенных размеров и качества, являющихся конечным продуктом лесозаготовительного производства или используемых как полуфабрикаты для дальнейшей механической или химической переработки. Для деревянных планок может использоваться как деловая древесина, так и низкосортная древесина.
Для получения теплоизоляционной ограждающей конструкции раскладывают планки 1 и дополнительные элементы 2 (вкладыши) между ними, наносят клеевой состав или адгезив на контактирующие поверхности и стягивают или сжимают всю конструкцию в направлении поперек направления планок и прижимают по плоскости. После полимеризации клеевого состава или адгезива образуется силовая пространственно-жесткая плоская конструкция повышенной пространственной жесткости и повышенного сопротивления изгибу и кручению. Это определено тем, что склеивание планок с дополнительными элементами происходит по достаточно развитой поверхности и с тем, что каждая планка (за исключением крайних) имеет контакт с двумя и более дополнительными элементами. То есть каждая планка через дополнительный элемент является опорой для смежной планки, обеспечивающей перераспределение локальной нагрузки с одной планки на рядом расположенные планки. Чем длиннее дополнительные элементы, тем более надежным является соединение планки с вкладышем. Но это не критично, так как при увеличении количества вкладышей возможно использовать короткие дополнительные элементы.
Наружные плоские листовые слои 3 ограничивают (упаковывают) плоскую конструкцию с двух сторон, образуя строительный блок, защищенный от воздействия влаги и внешней среды. Такую упаковку можно применять не только для многослойных панелей, но и для однослойных для изготовления мебельных, строительных и декоративно-отделочных щитов. Наружные слои могут быть выполнены в виде листового материала ДСП, ДВП или деревосодержащих материалов, в виде тканного или нетканого полотна, или их комбинации.
Особенностью заявленной полезной модели является то, что в панели вместо герметичных емкостей из полимерного материала, заполненных сухим воздухом, применяются ВИП 4, состоящие из вакуумной упаковки из термостойкого полимера, наполненной наноструктурированным порошком частиц диатомита крупностью до 0,1 мк и пористостью 95%, и обернутой в двухслойный материал 5 - Изоспан В (Режим доступа: https://isospan.gexa.ru/products/paro-gidroizolyaciya/izospan-b/ Дата обращения: 12.08.2022), при этом указанные плиты размещены в полостях между планками с контактным (плотным) прилеганием друг к другу и к элементам решетчатой конструкции. Таким образом, все полости панели заполнены ВИП 4 с наноструктурированным диатомитовым наполнителем, что обеспечивает воздухо- и влагонепроницаемость. При этом сохраняется высокая защитная функция по сохранению тепла.
Предложенная конструкция строительно-отделочной секционной панели позволяет получить панели любой толщины и конструкции при малом весе, при этом конструкция получается достаточно жесткой для использования в качестве несущих плит, повысить теплоизоляцию на 50 %, долговечность, экологичность, снизить вес панели в два раза, уменьшить теплопроводность, обеспечить стабильность свойств эксплуатации за счет использования пенополиуретановой оболочки, в которой исключен конвективный перенос тепла, кроме того позволяет использовать теплоизоляционную плиту в помещениях с любой влажностью благодаря размещению ее в вакуумированной упаковке из термостойкого полимера и обладает так же высокими показателями сопротивления изгибу и кручению.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить долговечность, экологичность, снизить толщину и вес панели, уменьшить теплопроводность, уменьшить стоимость конечного продукта, обеспечить стабильность свойств эксплуатации, а также возможность использовать теплоизоляционные плиты в помещениях с любой влажностью, за счет использования ВИП, состоящих из вакуумной упаковки из термостойкого полимера, содержащих в качестве наполнителя наноструктурированный порошок частиц диатомита крупностью до 0,1 мк и пористостью 95%.