AT12777U1 - WALL ELEMENT AND HEAT STORAGE - Google Patents
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Abstract
Ein als Wand- oder Fassadenelement verwendbares Element (1) besteht aus einem tragenden, plattenförmigen Teil (3) aus Beton, insbesondere ultrahochfestem Beton, einem Vakuumpaneel (7), das mit dem tragenden Element (3) beispielsweise mit Hilfe eines Klebers (5) verbunden ist, und im Fall, dass das Element als Fassadenelement verwendet wird, einer Vorsatzplatte (9) aus einem für Fassadenelemente üblichen Werkstoff.Um die Wärmedämmeigenschaften zu verbessern und um das Vakuumpaneel zu schützen, kann das Vakuumelement (7) mit einer Umhüllung (13) aus Wärmedämmmaterial, z.B. geschäumten Polystyrol, umgeben sein.A usable as a wall or facade element element (1) consists of a load-bearing, plate-shaped part (3) made of concrete, in particular ultra-high-strength concrete, a vacuum panel (7) with the supporting element (3), for example by means of an adhesive (5) In the case where the element is used as a façade element, a header plate (9) is made of a material common to façade elements. In order to improve the thermal insulation properties and to protect the vacuum panel, the vacuum element (7) can be provided with a sheath (13 ) of thermal insulation material, eg foamed polystyrene, be surrounded.
Description
österreichisches Patentamt AT12 777U1 2012-11-15Austrian Patent Office AT12 777U1 2012-11-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Element mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.Description [0001] The invention relates to an element having the features of the preamble of claim 1.
[0002] Wand- und Fassadenelemente sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bekannt sind auch Vakuumpaneele. So ist aus der DE 196 47 567 C ein Vakuumwärmedämmpaneel bekannt, dessen innerer Gasdruck und die damit korrelierte Wärmeleitfähigkeit variiert werden können, indem Wasserstoffgas reversibel durch einen Getter adsorbiert bzw. desadsor-biert wird. Die Freigabe des Wasserstoffs erfolgt durch Beheizen des Gettermaterials. Um die elektrische Heizenergie möglichst gering zu halten, ist das Gettermaterial von einem Wärmeisolationsmaterial umgeben, dessen Wärmeleitfähigkeit nur wenig vom Gasdruck abhängig ist, z. B. Aerogel. Das schaltbare Vakuumdämmpaneel ist für den Einsatz hinter solarabsorbierenden Systemen gedacht und wirkt je nach Bedarf wärmeisolierend oder wärmeleitend.Wall and facade elements are known in various embodiments. Also known are vacuum panels. Thus, from DE 196 47 567 C a Vakuumwärmedämmpaneel known whose inner gas pressure and the correlated thermal conductivity can be varied by hydrogen gas is reversibly adsorbed by a getter or desadsor-biert. The release of the hydrogen takes place by heating the getter material. In order to keep the electrical heating energy as low as possible, the getter material is surrounded by a heat insulating material whose thermal conductivity is only slightly dependent on the gas pressure, z. B. airgel. The switchable vacuum insulation panel is intended for use behind solar-absorbent systems and acts as heat-insulating or heat-conducting as required.
[0003] Die Erfindung betrifft weiters einen Wärmespeicher, insbesondere einen Pufferspeicher, mit erfindungsgemäßen Wandelementen.The invention further relates to a heat storage, in particular a buffer memory, with wall elements according to the invention.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Element vorzustellen, das als Wandelement und/oder Fassadenelement verwendet werden kann, und das zusätzlich zu den erforderlichen Festigkeitswerten gute Isoliereigenschaften besitzt.The invention is based on the object to present an element that can be used as a wall element and / or facade element, and in addition to the required strength values has good insulating properties.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Wand- oder Fassadenelement mit den Merkmalen von Anspruch 1.This object is achieved according to the invention with a wall or facade element with the features of claim 1.
[0006] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wand- oder Fassadenelementes sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred and advantageous embodiments of the wall or facade element according to the invention are the subject of the dependent claims.
[0007] Da bei dem erfindungsgemäßen Element ein Vakuumpaneel, insbesondere ein solches der eingangs beschriebenen Art, mit einem plattenförmigen Element aus Beton, insbesondere ultrahochfestem Beton (UHPC), verbunden ist, ergeben sich in vorteilhafter Kombination eine hohe Festigkeit und eine hervorragende Dämmung, insbesondere eine hervorragende Wärmedämmung.Since in the element according to the invention a vacuum panel, in particular one of the type described above, with a plate-shaped element made of concrete, in particular ultra high-strength concrete (UHPC) is connected, resulting in an advantageous combination of high strength and excellent insulation, in particular excellent thermal insulation.
[0008] Weitere Einzelheiten und Merkmale sowie Vorteile der erfindungsgemäßen Elemente ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further details and features and advantages of the elements according to the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings.
[0009] Es zeigt: [0010] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Element in Ansicht, [0011] Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Element, [0012] Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie lll-lll in Fig. 1, [0013] Fig. 4 in vergrößerter Darstellung ein Vakuumpaneel, [0014] Fig. 5 im lotrechten Schnitt schematisch einen Pufferspeicher, enthaltend erfindungs gemäße Wandelemente, und [0015] Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie Vl-Vl in Fig. 5.1 shows an element according to the invention in a view, [0011] FIG. 2 shows a plan view of an element according to the invention, [0012] FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. Fig. 4 is an enlarged view of a vacuum panel, Fig. 5 is a vertical sectional view schematically shows a buffer memory, fiction, contemporary wall elements, and Fig. 6 is a section along the line Vl-Vl in Fig. 5th
[0016] Vorauszuschicken ist, dass - wenngleich in der Zeichnung ein rechteckiges Wand- oder Fassadenelement 1 dargestellt ist - das erfindungsgemäße Element 1 eine beliebige Umrissform aufweisen kann. So sind Elemente mit polygonalen Umrissformen ebenso denkbar wie Elemente 1 mit gekrümmten Umrissformen, beispielsweise solche mit abgerundeten Ecken. Auch Kombinationen von Elementen 1 mit scharfwinkeligen Ecken und abgerundeten Ecken sind denkbar.Vorzuschicken is that - although in the drawing, a rectangular wall or facade element 1 is shown - the element 1 of the invention may have any outline shape. Thus, elements with polygonal outline shapes are just as conceivable as elements 1 with curved outline shapes, for example those with rounded corners. Combinations of elements 1 with sharp-angled corners and rounded corners are also conceivable.
[0017] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt das erfindungsgemäße Element 1 folgenden Aufbau: Als tragendes Element ist eine Platte 3 aus Beton, insbesondere aus ultrahochfestem Beton, vorgesehen. An dieser Platte 3 ist im Beispiel über eine Kleberschichte 5 ein Vakuumpaneel 7 befestigt. Vor diesem Vakuumpaneel 7 ist gegebenenfalls mit Abstand eine Fassa- 1 /6 österreichisches Patentamt AT12 777U1 2012-11-15 denplatte 9 angeordnet.In the embodiment shown, the element 1 according to the invention has the following structure: As a supporting element, a plate 3 made of concrete, in particular of ultra-high-strength concrete, is provided. In this example, a vacuum panel 7 is attached to this plate 3 via an adhesive layer 5. In front of this vacuum panel 7, if necessary, at a distance a Fassplatte 1/6 Austrian Patent Office AT12 777U1 2012-11-15 denplatte 9 is arranged.
[0018] Wie in Fig. 4 gezeigt, kann das Vakuumpaneel 7 von einem Mantel 13 aus Dämmmaterial, z. B. geschäumtes Polystyrol oder ein ähnliches Dämmmaterial, umgeben sein, um die Wärmedämmeigenschaften des erfindungsgemäßen Elementes 1 zu verbessern und das Vakuumpaneel 7 vor mechanischen Einwirkungen zu schützen. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform des Vakuumpaneels 7 mit einer Umhüllung (Mantel 13) aus Isoliermaterial ist nicht unbedingt zwingend, vielmehr kann - wie in Fig. 2 und 3 dargestellt - das Vakuumpaneel 7 ohne Umhüllung aus Wärmedämmmaterial eingesetzt werden.As shown in Fig. 4, the vacuum panel 7 of a jacket 13 made of insulating material, for. As foamed polystyrene or a similar insulating material to be surrounded in order to improve the thermal insulation properties of the element 1 according to the invention and to protect the vacuum panel 7 from mechanical effects. The embodiment shown in Fig. 4 of the vacuum panel 7 with a sheath (sheath 13) made of insulating material is not necessarily mandatory, but may - as shown in FIGS. 2 and 3 - the vacuum panel 7 are used without wrapping of thermal insulation material.
[0019] Die als Vorsatzplatte ausgebildete Fassadenplatte 9 kann aus Beton, Metall, Kunststoff, Stein oder ähnlichen für Vorsatzplatten (Fassadenverkleidungen) verwendeten, üblichen Werkstoffen bestehen. Der Zweck der Vorsatzplatte 9 liegt darin, das Vakuumpaneel 7 zu schützen. Insbesondere, wenn die Hülle des Vakuumpaneels 7 aus dünnem Metall (z.B. Aluminium) besteht, würde der isolierende Effekt des Vakuumpaneels 7 bei Beschädigung der Hülle, also Undichtwerden des Vakuumpaneels 7, beeinträchtigt werden.Trained as a front plate cladding plate 9 may be made of concrete, metal, plastic, stone or similar used for attachment plates (cladding), conventional materials. The purpose of the header plate 9 is to protect the vacuum panel 7. In particular, if the shell of the vacuum panel 7 is made of thin metal (e.g., aluminum), the insulating effect of the vacuum panel 7 would be impaired if the shell is damaged, that is, if the vacuum panel 7 leaks.
[0020] Um das Vorsatzelement 9 mit dem Vakuumpaneel 7 bzw. Dem Element 1 in der richtigen Lage zu verbinden, können an Seiten des Elementes 1, wie in Fig. 2 schematisch angedeutet, Befestigungselemente 11, wie Klammern oder ähnliches, vorgesehen sein.To connect the attachment element 9 with the vacuum panel 7 and the element 1 in the correct position, can be provided on the side of the element 1, as shown schematically in Fig. 2, fasteners 11, such as brackets or the like.
[0021] Vakuum(isolations)paneele sind hoch wärmeisolierende Platten, die bei minimaler Dicke eine extrem hohe Wärmedämmung bieten. Das druckstabile Kernmaterial besteht aus einem verpressten, mikroporösen Pulver. Der Pulverkern ist in einer Folie gasdicht verpackt und evakuiert, d.h. luftleer, gepumpt. Vakuumpaneele ermöglichen ein langzeitstabiles Dämmsystem.Vacuum (insulation) panels are highly heat-insulating panels that provide extremely high thermal insulation with minimum thickness. The pressure-stable core material consists of a compressed, microporous powder. The powder core is packed gas-tight in a film and evacuated, i. deflated, pumped. Vacuum panels enable a long-term stable insulation system.
[0022] Die Lebensdauer von Vakuumdämmplatten hängt von den Eigenschaften der Hüllfolie, der Größe der Poren des Dämmkerns und von der Dicke des Paneels ab.The life of Vakuumdämmplatten depends on the properties of the cladding film, the size of the pores of the Dämmkerns and the thickness of the panel.
[0023] Die Hüllfolie der Vakuumpaneele soll verhindern, dass auf die Dauer Wasserdampf und Luft in das Innere des Vakuumpaneels gelangen und sich das Vakuum und die Wärmedämmeigenschaften der Platte verschlechtern. Eine sehr gute Barriere gegen eindringende Gase stellt eine Aluminiumverbundfolie dar. Sie ist allerdings auf Grund ihrer Wärmeableitung am Rand nur bedingt und dann auch nur für größere Vakuumdämmplatten (ab etwa 1m2) geeignet. Metallisierte, d.h. hauchdünn mit Aluminium bedampfte Hochbarrierefolien (Kunststofffolien) vermeiden diese Wärmebrücken.The enveloping film of the vacuum panels is intended to prevent water vapor and air from getting into the interior of the vacuum panel over the long term and worsening the vacuum and thermal insulation properties of the panel. A very good barrier against penetrating gases represents an aluminum composite film. However, it is due to their heat dissipation on the edge only partially and then only for larger vacuum insulation panels (from about 1m2) suitable. Metallized, i. extremely thin aluminum-coated high-barrier films (plastic films) avoid these thermal bridges.
[0024] In Dämmkernen aus mikroporösem Kieselsäurepulver sind die geringsten Porengrößen anzutreffen. Sie sind kleiner als 0,5 pm. Dadurch ist auch bei höheren Gasdrücken die Wärmeleitung der Luft zum großen Teil unterdrückt. Sogar bei einem Gasdruck von 50 mbar ist die Wärmeleitfähigkeit einer Kieselsäureplatte mit 0,007 W/mK noch nicht einmal auf das Doppelte ihres Wertes bei vollständiger Evakuierung angestiegen.Insulating cores of microporous silica powder have the lowest pore sizes. They are smaller than 0.5 pm. As a result, the heat conduction of the air is largely suppressed even at higher gas pressures. Even at a gas pressure of 50 mbar, the thermal conductivity of a silica plate with 0.007 W / mK has not even risen to double its value with complete evacuation.
[0025] Die erfindungsgemäß für den Wandaufbau geeigneten Elemente 1 vereinen zwei Produkte miteinander. Einerseits wird für die Wandkonstruktion ultrahochfester Beton (UHPC) verwendet. Dieser Beton zeichnet sich durch seine hohe Druckfestigkeit (10 fach höher als Normalbeton) und sein duktiles Verhalten aus. Dadurch können die (Wand)Elemente 1 sehr schlank (dünn) gehalten werden.The invention suitable for wall construction elements 1 combine two products together. On the one hand, ultra-high-strength concrete (UHPC) is used for the wall construction. This concrete is characterized by its high compressive strength (10 times higher than normal concrete) and its ductile behavior. As a result, the (wall) elements 1 can be kept very slim (thin).
[0026] Andererseits wird für die Dämmung der Elemente die Vakuumdämmung verwendet. Die Dämmung zeichnet sich durch ihre Schlankheit und eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit aus. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt z.B. nur 0,0042 W/mK. Mit der Vakuumdämmung ist eine bis zu 10 fach verbesserte Wärmeleitfähigkeit zu erreichen als mit herkömmlichen Dämmmaterialien wie Schaumkunststoff (geschäumtes Polystyrol), Steinwolle usw. Mit der erfindungsgemäßen Kombination aus beiden Materialien wird ein System zur Verfügung gestellt, das platzsparend, hochtragfähig und gut wärmegedämmt ist.On the other hand, the vacuum insulation is used for the insulation of the elements. The insulation is characterized by its slimness and extremely low thermal conductivity. The thermal conductivity is e.g. only 0.0042 W / mK. With the vacuum insulation, up to 10 times improved thermal conductivity can be achieved than with conventional insulating materials such as foamed plastic (foamed polystyrene), rock wool, etc. With the combination of the two materials according to the invention, a system is provided which is space-saving, high carrying capacity and well insulated.
[0027] Die wirtschaftliche Bedeutung der erfindungsgemäßen Elemente 1 liegt in der Anwendung des Systems im Hochbau. Vor allem dort, wo platzsparend gebaut werden soll. Ebenso ist damit die Produktion von Fertigteilgebäuden mit verringertem Gewicht der Wandelemente 2/6 österreichisches Patentamt AT 12 777 Ul 2012-11-15 möglich. Ein Einsatz ist beispielsweise auch bei Fertigteilgebäuden im hochalpinen Bereich gegeben. Der Bau von kleinen "Fertigteilschutzhütten" wird damit möglich.The economic importance of the elements 1 according to the invention lies in the application of the system in building construction. Especially where space-saving construction is required. Likewise, the production of prefabricated buildings with reduced weight of the wall elements 2/6 Austrian Patent Office AT 12 777 Ul 2012-11-15 is possible. A use is given for example in precast buildings in the high alpine area. The construction of small prefabricated shelter huts " becomes possible with it.
[0028] Die Neuheit des Produktes ist die Kombination aus zwei bereits existierenden Produkten. Einerseits der ultrahochfeste Beton (UHPC) und andererseits die Vakuumdämmung mit Hilfe von Vakuumpaneelen.The novelty of the product is the combination of two existing products. On the one hand the ultra-high-strength concrete (UHPC) and on the other hand the vacuum insulation with the help of vacuum panels.
[0029] Neben dem Vorteil der Platzersparnis durch die schlanke Bauweise sind noch die schnelle Fertigung, der rasche Einsatz des Produktes sowie eine architektonisch und ästhetische Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten der Wandoberflächen erwähnenswert. Mit der Kombination beider Baustoffe wird eine Qualitätssteigerung im Dämmbereich und im tragenden Betonelement erwartet.In addition to the advantage of space savings through the slim design are still the fast production, the rapid use of the product and an architectural and aesthetic variety of design options of the wall surfaces worth mentioning. With the combination of both building materials, an increase in quality in the insulation area and in the load-bearing concrete element is expected.
[0030] Mit dem Einsatz der Kombination wird durch die schlanke Bauweise eine Materialersparnis der Rohstoffe erreicht. Ebenso werden durch extrem hochqualitative Dämmeigenschaften Heiz- und Betriebskosten von Gebäuden reduziert.With the use of the combination is achieved by the slim design material savings of raw materials. Likewise, extremely high-quality insulation properties reduce the heating and operating costs of buildings.
[0031] Ein in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellter Wärmespeicher 21 enthält als Wärmedämmung Vakuumelemente gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Einzelnen besteht der Wärmespeicher 21 aus einem Außengehäuse 23, das beispielsweise als Betonbehälter ausgebildet ist, der aus Einzelelementen, z.B. Betonringen, zusammengesetzt sein kann, der einen Deckel 25 aufweist, in dem eine Einstiegsöffnung 27 mit konischer Form und ein Verschlussdeckel 29 vorgesehen ist. Die Umrissform des Behälters 23 ist weitesgehend beliebig. So kann dieser zylindrisch oder einen polygonalen Grundriss (eckig, insbesondere viereckig) ausgebildet sein.A schematically illustrated in Figs. 5 and 6 heat storage 21 contains as a thermal insulation vacuum elements according to the present invention. In detail, the heat accumulator 21 consists of an outer casing 23, which is designed, for example, as a concrete container consisting of individual elements, e.g. Concrete rings, may be composed, which has a cover 25 in which a manhole 27 is provided with a conical shape and a closure lid 29. The outline of the container 23 is largely arbitrary. Thus, this cylindrical or a polygonal floor plan (square, in particular square) can be formed.
[0032] Im Inneren des Behälters 23 ist an dessen Wand, Boden und Deckel anliegend eine Wärmedämmung vorgesehen, die aus erfindungsgemäßen Vakuumelementen 1, wie sie an Hand der Fig. 1 bis 4 gezeigt und beschrieben worden sind, ausgebildet ist.In the interior of the container 23 is adjacent to the wall, bottom and lid a thermal insulation provided, which is formed from inventive vacuum elements 1, as shown and described with reference to FIGS. 1 to 4.
[0033] Innerhalb von der Wärmedämmung aus Vakuuminstallationspaneelen 1 ist der eigentliche Pufferspeicher 31 vorgesehen, wobei die Möglichkeit besteht, dass, so wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 vorgesehen, zwischen der Innenseite der Wärmedämmung (Vakuumdämmung, z.B. Vakuuminstallationspaneele 1 gemäß der Erfindung) und der Außenseite des Pufferspeichers 31 ein Luftraum 33 vorgesehen ist.Within the thermal insulation of vacuum installation panels 1, the actual buffer memory 31 is provided, with the possibility that, as provided in the embodiment of FIG. 5, between the inside of the thermal insulation (vacuum insulation, eg vacuum installation panels 1 according to the invention) and the outside of the buffer memory 31, an air space 33 is provided.
[0034] Aus Fig. 5 ist noch ersichtlich, dass an der Oberseite des Pufferspeichers 31 sowie einer dort vorgesehenen Abdeckung Zu- und Ableitungen 35 für ein Wärmeträgermedium, wie Wasser, und Leitungen für eine im Pufferspeicher 31 allenfalls vorgesehene Elektronik und ähnliches vorgesehen sind.From Fig. 5 it is still apparent that at the top of the buffer memory 31 and a cover provided therein supply and discharge lines 35 are provided for a heat transfer medium, such as water, and lines for a possibly provided in the buffer memory 31 electronics and the like.
[0035] In der unterhalb des konischen Ansatzes 27 am Deckel 25 vorgesehenen Öffnung kann eine weitere Dämmung vorgesehen sein, die gegebenenfalls entfernbar ist, um Zugang zu dem Innenraum, also dem dort vorgesehenen Pufferspeicher 31, zu schaffen.In the opening provided below the conical projection 27 on the lid 25, a further insulation may be provided, which may be removable in order to provide access to the interior, so provided there buffer memory 31.
[0036] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden: [0037] Ein als Wand- oder Fassadenelement verwendbares Element 1 besteht aus einem tragenden, plattenförmigen Teil 3 aus Beton, insbesondere ultrahochfestem Beton, einem Vakuumpaneel 7, das mit dem tragenden Element 3 beispielsweise mit Hilfe eines Klebers 5 verbunden ist, und im Fall, dass das Element als Fassadenelement verwendet wird, einer Vorsatzplatte 9 aus einem für Fassadenelemente üblichen Werkstoff.In summary, an embodiment of the invention can be described as follows: A usable as a wall or facade element element 1 consists of a load-bearing, plate-shaped part 3 made of concrete, in particular ultra-high-strength concrete, a vacuum panel 7, with the supporting element 3, for example, is connected by means of an adhesive 5, and in the case that the element is used as a facade element, a front plate 9 made of a standard for facade elements material.
[0038] Um die Wärmedämmeigenschaften zu verbessern und um das Vakuumpaneel zu schützen, kann das Vakuumelement 7 mit einer Umhüllung 13 aus Wärmedämmmaterial, z.B. geschäumten Polystyrol, umgeben sein. 3/6In order to improve the thermal insulation properties and to protect the vacuum panel, the vacuum element 7 may be provided with a sheath 13 of thermal insulation material, e.g. foamed polystyrene, be surrounded. 3.6
Claims (12)
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