CN105008630A - 具有可控热传递系数u的结构元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可控热传递系数U的结构元件(1)，包括：-一个框架(7)，-第一片材(3)和第二片材(5)，所述第一片材和所述第二片材彼此相对且被布置为在所述框架(7)中彼此相距一个距离A，其中通过所述第一片材(3)、所述第二片材(5)和所述框架(7)限定一个封闭体积V，所述封闭体积V填充有至少一种气体，-至少一个平面元件(9)，所述平面元件的宽度相应于所述框架(7)的竖向净宽度W，且所述平面元件的高度小于所述框架(7)的净高度H，其中所述平面元件(9)被布置在所述第一片材(3)和所述第二片材(5)之间，使得它在侧向方向上以所述框架(7)的内侧结束，以及其中一个上中间空间(11)在竖向向上的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间,以及一个下中间空间(13)在竖向向下的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述第一片材(3)和所述平面元件(9)之间，且具有一个间隔X，-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述平面元件(9)和所述第二片材(5)之间，且具有一个间隔Y，其中所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)连接，使得一个对流流动能够经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)而在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动，-用于控制所述对流流动的至少一个装置，所述至少一个装置被布置为用于所述上中间空间(11)和/或用于所述下中间空间(13)。还描述了根据本发明的结构元件(1)作为建筑物中的壁元件和/或顶元件的用途以及一种用于控制根据本发明的结构元件(1)中的热传递系数U的方法。

Description

具有可控热传递系数U的结构元件
本发明涉及一种具有可控热传递系数U的结构元件及其作为建筑物或车辆中的壁元件和/或顶元件的用途，且涉及一种用于控制这样的结构元件中的热传递系数U的方法。
在构造中，热传递系数U是组件或建筑材料的具体特性值，该具体特性值在原理上指示组件或建筑材料的隔热性能。热传递系数U越高，组件或建筑物材料的隔热性能越差。
热传递系数U变得特别重要，如果不是，则是在2009年当修改的节约能量级[德国节能规范(EnEV)]在德国生效以前，所述节约能量级规定将要建立的建筑物的年主要能量需求和具体传输热量损失必须被保持在具体极限值内。热传递系数U从而被包括在传输热量损失的计算内且这进而被包括在主要能量需求的计算内。此外，节约能量级规定当组件在现有建筑物中被替换或被包括在新建造的结构中时，用于具体组件的热传递系数U的极限值。
从现有技术已知用于对建筑物进行隔热的大量隔离元件。它们一般由一个或多个隔离材料(例如，泡沫、发泡的聚合物材料)制成的隔离层组成。取决于隔离材料的性质，保护层被施加在这样的隔离元件的外侧上。这样的隔离元件尤其用于阻止热量从建筑物的内部向外部流出。同时，同样可以减少热量流动到建筑物内。根据现有技术，大多数隔离元件具有固定隔离性能，换言之，仅可以通过变化隔离元件的厚度和/或数量来控制隔离性能。然而，以此方式不可能对建筑物内部和外部给定时间的主导温度灵活地做出反应。
然而，高隔离材料的使用同时导致自然外部温度变化不再能够被用来使在白天通过太阳能辐照引入到建筑物内的热量在晚上再次消散。通过由此产生的热量积累使得用于有源冷却设备的能量需求增加。
因此，需要隔离性能可变的隔离元件。在现有技术中，存在大量满足此需求的初始方法。
例如，DE102006024067A1描述了一种尤其适合用于建筑物的内部隔离和/或外部隔离的隔离元件。根据建筑物的期望的内部温度或根据外部温度和/或太阳能辐照，尤其通过改变热传递系数U和/或隔离元件自身的反射性能，来改变在那里描述的隔离元件的隔离性能。作为一个技术方案，在此情况下，该隔离元件被设置有一种隔离材料，该隔离材料可以在其位置处被改变，使得所使用的隔离材料完全地、部分地有助于建筑物的隔离，或几乎不会有助于建筑物的隔离。出于此目的，例如，该隔离材料可以被完全地或部分地压缩，以完全地或部分地释放通过该隔离元件的热量流动。现有技术的所有实施方案的一个主要缺点是，因为元件的表面面积必须大体上填充有隔离材料或从隔离材料脱离，所以必须移动或压缩大量的材料。
此外，在US4,058,109中公开了一种用于隔离和/或太阳能加热的设备。此设备被应用于现有建筑物的正面(Fassade)且由透明面板组成，该透明面板被设定在壁前面且从而与该壁一起封闭一个限定的空间。在该限定的空间内，布置有闭孔隔离材料制成的热量吸收器。此热量吸收器具有开口，使得取决于温度条件，可以在所描述的设备内形成一个对流流动。这在一方面旨在通过隔离材料的存在实现建筑物的隔热，同时在另一方面通过热量吸收器，太阳能辐照被用于加热封闭在该设备内的一个体积的气体且通过所述对流流动在一定程度上向该建筑物的现有的壁发出其热量。
在DE19647567A1中描述了现有技术中所采取的另一种方法。在那里，实现了可切换的真空隔离(尤其用于太阳能利用)，其中粗糙多孔的或粗糙结构化的隔离材料以不漏气的方式被封闭且被排空。根据需要，此元件可以充满氢气气体，由此在该封闭件内存在电可加热的吸气剂材料，该电可加热的吸气剂材料适合用于氢气的吸收和解吸且由隔热材料封闭，其热传导率不取决于或仅稍微取决于此结构元件内的气体压力。
此外，US2003/0061776A1公开了一种具有可变热传递系数的隔离系统，该隔离系统基于可充气结构且因此通过改变它的体积来对环境温度的改变做出反应。这允许控制穿过其的热传递速率。
AT380946B1公开了所谓的热交换壁，该热交换壁大体上由一个由管系统围绕的隔离片材组成且气态热传递介质可以在管内循环，由于所述管系统的特定设计，气态热传递介质的循环可以被自动切断。自动切断对于具有可切换隔离行为的隔离元件不一定是可取的，因为，取决于天气情况，相同的温度差可以实现强隔离或否则减弱的隔离似乎是可取的。此外，AT380946B1中描述的隔离元件具有相当复杂的构造且因此仅能够被较差地生产。
此外，存在一系列多重壳(mehrschal igen)壁元件、窗元件和顶元件，如例如在EP0317425A2、FR2478800A1、EP2366845B1和DE102006037741A1中所描述的。在这些元件中，热量流动的改变是通过允许或阻止外部空气通过多个壳之间的中间空间的流动实现的。还部分地发生空气通过所述元件与内部房间的交换。所有这些方法共有的缺点是，当外部空气流动通过时，来自空气的灰尘进入该中间空间内且可以在此导致不期望的污染，特别是在半透明元件或透明元件的情况下，该不期望的污染损害它们的光学功能。当存在空气与内部房间的附加交换时，因为通过空气流还会夹带不期望的细菌或害虫，所以此卫生有关的问题被附加的加重。
最后，FR2798991A1提出了一种元件，在该元件的情况下，壁被划分成多个菱形单元，其中通过配合在它们中的隔离元件的倾斜来允许或阻止对流流围绕该元件流动。由于众多节段和个体单元的非长方体外形状，进而生产此元件是相当复杂的。
尽管现有技术中描述的具有可以被控制在特定极限内的热传递系数U的隔离元件具有优于常规隔离材料的优势，但是它们全部带来与它们在建筑业中的可用性相关的显著缺点且在某些情况下制造它们极其昂贵。
因此，本发明的目的是提供一种通过有助于控制建筑物的热量平衡来使该建筑物的能量需求最小化的新型的结构元件。
在开始提及的类型的结构元件的情况下，此目的是通过具有可控热传递系数U的结构元件实现的，且所述结构元件被设计如下：
一种具有可控热传递系数U的结构元件(1)，包括：
-一个框架(7)，
-两个相对的片材(3，5)，所述片材被布置为在所述框架(7)中彼此相距一个距离A，其中通过所述片材(3，5)和所述框架(7)限定一个封闭体积V，所述封闭体积填充有至少一种气体，
-至少一个平面元件(9)，所述平面元件的宽度相应于所述框架(7)的竖向净宽度W且所述平面元件的高度小于所述框架(7)的净高度H，其中所述平面元件(9)被布置在所述片材(3，5)之间，使得它在侧向上以所述框架(7)的内侧结束，
以及其中一个中间空间(11)在竖向向上的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，以及一个中间空间(13)在竖向向下的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，
-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述片材(3)和所述平面元件(9)之间，且具有一个间隔X，
-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述平面元件(9)和所述片材(5)之间，且具有一个间隔Y，其中所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述中间空间(11)和所述中间空间(13)连接，使得一个对流流动能够经由所述中间空间(11)和所述中间空间(13)而在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动，
-用于控制所述对流流动的至少一个装置，所述至少一个装置被布置为至少用于所述中间空间(11，13)中的一个。
在本发明的第一方面中，本发明的目的是通过一种具有可控热传递系数U的结构元件(1)实现的，所述结构元件包括：
-一个框架(7)，
-第一片材(3)和第二片材(5)，所述第一片材和所述第二片材彼此相对，且被布置为在所述框架(7)中彼此相距一个距离A，
其中通过所述第一片材(3)、所述第二片材(5)和所述框架(7)限定一个封闭体积V，所述封闭体积填充有至少一种气体，
-至少一个平面元件(9)，所述平面元件的宽度相应于所述框架(7)的竖向净宽度W且所述平面元件的高度小于所述框架(7)的净高度H，
其中所述平面元件(9)被布置在所述第一片材(3)和所述第二片材(5)之间，使得它在侧向上以所述框架(7)的内侧结束，
以及
其中一个上中间空间(11)在竖向向上的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，以及一个下中间空间(13)在竖向向下的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，
-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述第一片材(3)和所述平面元件(9)之间，且具有一个间隔X，
-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述平面元件(9)和所述第二片材(5)之间，且具有一个间隔Y，
其中所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)连接，使得一个对流流动可以经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)而在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动，
-用于控制所述对流流动的至少一个装置，所述至少一个装置被布置为用于所述上中间空间(11)和/或用于所述下中间空间(13)。
在第二方面中，上述目的是通过根据本发明的结构元件(1)作为建筑物或车辆中的壁元件和/或顶元件的用途实现的。
本发明的第三方面通过一种用于控制根据本发明的结构元件(1)中的热传递系数U的方法实现潜在的目标，包括步骤：
-提供一个结构元件(1)，
-通过所述结构元件(1)的第一侧上的第一片材(3)或第二片材(5)吸收热能量，由此填充体积V的气体在第一腔(15)中或在第二腔(17)中被加热且竖向向上上升，
-打开一个竖向上中间空间(11)和/或一个竖向下中间空间(13)，由此使从所述腔(15，17)中的一个通过所述中间空间(11)到所述腔(15，17)中的另一个内的一个对流流动成为可能，
-由填充所述体积V的气体向所述结构元件(1)的第二侧上的所述第一片材(3)或所述第二片材(5)放出热能量，由此填充所述体积V的气体在所述腔(15，17)中的另一个中冷却且竖向向下下落，使得所述对流流动从此腔(15，17)通过所述下中间空间(13)向所述腔(15，17)中的一个内流动，
其中通过所述下中间空间(11)和/或所述上中间空间(13)的打开和/或闭合设定所述对流流动的强度。
本发明是基于可以通过形成和调节内部对流流动控制通过所描述的类型的结构元件(1)的热传递来实现的。
出人意料的发现是，用根据本发明的结构元件(1)有可能使建筑物的能量需求显著最小化且因此最佳地利用建筑物内部和外部的主导温度且甚至以技术上简单的方式实现此。根据本发明，有利的是，可以根据需求且独立于主导的内部/外部温度控制热传递系数U。
因此，通过根据本发明的结构元件(1)的设计可以实现的是，在较冷的夜间使来自建筑物的热量的加强的排放成为可能，同时当在夏天在白天存在高外部温度时以及在冬天存在低外部温度时可以确保符合用于充分隔热的规格的隔离效果。
下面更精确地详细说明了本发明。
在第一方面中，本发明涉及一种具有可控热传递系数U的结构元件(1)，包括：
-一个框架(7)，
-第一片材(3)和第二片材(5)，所述第一片材和所述第二片材彼此相对，且被布置为在所述框架(7)中彼此相距一个距离A，
其中通过所述第一片材(3)、所述第二片材(5)和所述框架(7)限定一个封闭体积V，所述封闭体积填充有至少一种气体，
-至少一个平面元件(9)，所述平面元件的宽度相应于所述框架(7)的竖向净宽度W且所述平面元件的高度小于所述框架(7)的净高度H，
所述平面元件(9)被布置在所述第一片材(3)和所述第二片材(5)之间，使得它在侧向上以所述框架(7)的内侧结束，
以及
其中一个上中间空间(11)在竖向向上的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，以及一个下中间空间(13)在竖向向下的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，
-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述第一片材(3)和所述平面元件(9)之间，且具有一定间隔X，
-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述平面元件(9)和所述第二片材(5)之间，且具有一定间隔Y，
所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)连接，使得一个对流流动能够经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)而在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动，
-用于控制所述对流流动的至少一个装置，所述至少一个装置被布置为用于所述上中间空间(11)和/或用于所述下中间空间(13)。
在此情况下，所述框架(7)和相对的片材(3，5)(即第一片材(3)和第二片材(5))形成一个三维主体，该三维主体限定一个封闭体积V。根据本发明的结构元件(1)的框架(7)主要用于封闭且机械地稳定所述结构元件(1)且用于接收第一和第二片材(3，5)。下面更详细地描述第一和第二片材(3，5)的设计。
结构元件(1)的形式可以在宽的限制内被自由选择且适于其安装位置和/或使用的要求。一个优选的实施方案是近似长方体元件。但是还可以用根据本发明的结构元件(1)实现其他几何形式，这取决于安装情形，例如，三角形、五角形等的基本形式。下面限定该框架的另一些设计。
结构元件(1)包括至少一个平面元件(9)，该平面元件(9)被大体上居中地布置成使得围绕平面元件(9)的内部对流流动是可能的，其中该对流流动从结构元件(1)的、供应热量的一侧传导通过上中间空间(11)到所述平面元件(9)的另一侧，其中该对流流动可以向相对侧发出热量，且随后通过下中间空间(13)流动回到热量供应侧。所述平面元件(9)尤其由一种隔离材料组成。
为了控制所述内部对流流动，根据本发明的结构元件(1)包括至少一个装置，通过所述至少一个装置执行所述中间空间(11，13)中的一个的打开和/或闭合，由此进而控制所述对流流动。
术语“装置”，当在当前情况下使用它时，一方面描述了措施且另一方面描述了设备，可以通过所述设备来控制所述对流流动。下面限定优选的设计。如果该装置是设备，则它们既可以被布置在所述框架(7)上和/或中，又可以被布置在平面元件(9)上和/或中，以根据本发明的方式控制所述对流流动。此外，该装置还包括用于实现根据本发明的对对流流动的控制的辅助结构。
术语“结构元件”，当它被用在此处时，出于本发明的目的应被理解为所述结构元件(1)既适合用于壁表面又适合用于顶表面。所述结构元件(1)是自支撑的且因此可以独立地用在建筑物的壳中作为壁元件和/或顶元件。
热传递系数U(以前也被称为“k值”)描述作为不同能量系统之间的温度差的结果的热量均衡。因此，热传递系数U是热传递速率的一个测量。当一个壁的两侧上的空气之间的温度差是一开尔文时，流动通过一平方米的表面面积的功率(每单位时间能量的量)被给定为热传递系数U。在EN ISO 6946标准中，国际性地定义了热传递系数U。热传递系数的测量单位是W/(m2·K)。
不同材料的准确热传递系数U的测定对于本领域技术人员而言是已知的。可以从热传递阻力RT的平均值计算它。
U = 1 R T .
在EN 12524和DIN 4108-4标准中规定了热传递系数U所需要的测量值。
通过热传导率和所使用的材料的厚度大体上确定它，但是此外还通过热辐射和在组件的表面处的对流确定它。因此，热传递系数U指示当在两侧上存在不同温度时通过一个单层的或多层的材料层的热传递速率。在根据本发明的结构元件(1)的情况下，热传递系数U可以在通过在所述结构元件(1)中含有的层中的隔离材料确定的值和通过围绕这些的对流确定的值之间变化。
术语“腔”被理解为在片材(3，5)(即在第一片材(3)或第二片材(5))和平面元件(9)之间的尺度大体上不变的空间，而“中间空间”指的是平面元件(9)和框架(7)之间的、可以以合适的方式被闭合的空间。
在本发明的背景下，对“竖向向上”和“竖向向下”的引用将被理解为它们不仅涉及垂直取向的结构元件(1)而且还涉及与垂线成特定角度布置的结构元件(1)。对“竖向向上”的引用意味着上中间空间(11)被布置成大体上在下中间空间(13)以上，尤其是倾斜地在其以上。
为了实现结构元件的隔离效果或热传递的幅度的量级的附加的改进，优选的是，如果填充体积V的气体选自氩、氪、氙、二氧化碳、碳氢化合物、部分卤化的烃类、硫属元素和/或磷属元素(Pyknogene)的卤化物以及它们的混合物。多原子气体的使用是特别优选的，是因为较高的对流热传导率。
在根据本发明的结构元件(1)的发展中，所述片材(3，5)中的至少一个(即，第一片材(3)和/或第二片材(5))是至少部分透明的或半透明的。
根据本发明的结构元件(1)的设计——其中相对的片材(3，5)(即，第一片材(3)和/或第二片材(5))是透明的或至少半透明的，且此外平面元件(9)同样是透明的或至少半透明的——还允许以部分透明或至少半透明的窗元件的形式使用结构元件(1)。尤其，此设计的根据本发明的结构元件(1)适合用于替换常规使用的玻璃块(如过去经常用于例如楼梯井的玻璃块)。在此，根据本发明的结构元件(1)优于常规玻璃块的大优势在于具有良好的隔热同时具有足够的光透射率用于照亮例如楼梯井。
在本发明的另一个设计中，结构元件(1)可以被形成为所谓的隔离玻璃单元(IGU)。这样的隔离玻璃单元可以被安装在相应的改型的常规窗框架结构中。在此特别感兴趣的是，根据本发明的元件在天窗和护墙区域中的安装，其可以与眼齐平地与常见隔离装配玻璃单元结合。根据本发明的具有半透明平面元件(9，9a，9b)的结构元件(1)在天窗区域中的安装带来的优势尤其是，与穿过透明天窗元件的光入射的情况相比，由于入射辐射在该半透明平面元件(9，9a，9b)中的各向同化性，入射在该天窗区域中的光可以部分地到达房间内更靠后的区域。
上文提及的装置的根据本发明的一个设计包括所述至少一个平面元件(9)的竖向移位或所述至少一个平面元件(9)绕一个水平轴线倾斜，使得所述中间空间(11，13)中的至少一个(即，上中间空间(11)和/或下中间空间(13))由所述平面元件(9)闭合，且从而完全地或部分地阻止所述对流流动。以此方式，有可能仅仅通过移动所述至少一个平面元件(9)来以简单的方式控制所述对流流动。
在此情况下，提及的装置还可以包括用于使所述至少一个平面元件(9)移位的设备，该设备优选地选自伺服马达、气动系统、磁性系统或压电系统、机械杠杆、缆绳或双金属结构。因此，可以做出选择以适应结构元件的外部条件。
上文提及的装置的根据本发明的另一个设计包括改变所述至少一个平面元件(9)的竖向范围(vertikalen Ausdehnung)，使得所述中间空间(11，13)中的至少一个(即，上中间空间(11)和/或下中间空间(13))由所述平面元件(9)闭合，且从而完全地或部分地阻止所述对流流动。此设计也具有仅仅通过移动所述至少一个平面元件(9)来以简单的方式控制所述对流流动的优势。
在根据本发明的另一个设计中，上文提及的装置还可以包括一个用于所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)中的至少一个的闭合设备，该闭合设备优选地选自翻门、可充气管或波纹管、汽缸旋塞形闭合件或可移动的或可旋转的楔形物。取决于结构元件(1)的尺度设计和所述至少一个平面元件(9)所使用的材料，提供这些附加的闭合设备以允许有效地控制所述对流流动可以是有利的。一种合适的配置的可充气波纹管也可以在存在非常低的外部温度时用于使根据本发明的结构元件(1)自动地切换到隔离状态，因为负压力在该结构元件(1)的内部空间内主导。这有利地确保的是，即使在一年中的寒冷时间对对流的另一些控制失效的情况下总是存在充分的隔离。
如果所述片材(3，5)(即，第一片材(3)和/或第二片材(5))是透明的且这些片材的材料包括玻璃和/或聚合物，以及此外所述或所述多个平面元件(9，9a，9b)由半透明材料组成，则日光可以穿过根据本发明的结构元件(1)附加地进入建筑物。
在此情况下，玻璃优选地选自硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硅酸铅玻璃和/或如下聚合物，所述聚合物优选地选自PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯醋酸乙烯酯)、聚烯烃、苯乙烯塑料、聚碳酸酯、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、PVC(聚氯乙烯)或它们的混合物或多层系统。尤其，所述聚合物可以被形成为片材或挤出膜或面板、吹膜或面板或流延膜或面板。取决于根据本发明的结构元件(1)的应用区域，合适的材料因此是可得的，例如，用于轻量级应用的聚合物或用于具有较大化学应力的应用的特定玻璃。此外，有可能提供一个或多个具有特定功能的层，例如，热保护层或变色层。
为了允许所述结构元件(1)还被用作透光窗元件，除了使用上述玻璃之外，已证明由半透明材料形成所述至少一个平面元件(9)也是合适的，所述半透明材料优选地选自有机、无机或混合的闭孔或开孔泡沫，或涂敷的纺织品或未涂敷的纺织品。
作为前述实施方案的一个替代方案，所述至少一个平面元件(9)可以由矿物材料、金属材料、聚合材料和/或生物有机材料形成。如果所述结构元件(1)并不是意在被用作透光组件而是例如被暴露至较大的机械应力(金属材料、纤维增强聚合物)或并不是意在唯一地用于隔热(矿物材料和/或聚合物材料)，这是有利的。此外，用此实施方案还有可能创建从生态学的观点看特别可兼容的(生物有机材料)的结构元件(1)。在此情况下，所使用的材料可以是开孔的或闭孔的。此外如果以已知的方法涂敷或以其他方式改型所述结构元件(1)的外置的第一片材(3)或外置的第二片材(5)使得它可以直接地或扩散地反射入射的太阳能辐照，则所述结构元件(1)负责在白天期间发生由太阳能辐照引起特别少的升温。
为了能够针对根据本发明的结构元件(1)的不同要求灵活地起作用，已证明从以下材料中选择所述框架(7)的材料是有利的，所述材料包括混凝土、石膏、粘土、玻璃、天然石料、陶瓷、聚酰胺、聚酯、木材、金属尤其是钢和铝以及它们的合金、PVC、聚碳酸酯、PMMA、苯乙烯塑料、聚氨酯和纤维复合材料和由这些材料中的两种或更多种制成的复合材料、开孔或闭孔泡沫以及合成或可再生原材料的纤维板。如果使所述框架(7)的材料是气体和/或湿气不可渗透的则是特别有利的。
尤其在根据本发明的结构元件(1)不必是透光的实施方案的情况下，上述材料还可以被用于一个或这两个片材(3，5)(即，第一片材(3)和/或第二片材(5))。优选地，应使用具有低热传导率的材料。此外，在另一个实施方案中，所述框架(7)可以由光伏元件或太阳能热元件构造成。这样的元件对本领域技术人员而言是已知的且可以被制作成不透明元件或部分半透明结构。还可以以仅所述框架的一部分表面面积由它们占据这样的方式使用它们。
在本发明的一个发展中，至少第一片材(3)和/或第二片材(5)和/或至少一个平面元件(9)可以被三维地结构化在表面上。这允许实现以下光学效果，例如，通过改型所辐射的光的角分布和/或通过改变入射光的强度来引起对于直接入射光的避光。如果在根据本发明的结构元件(1)中包含多个平面元件(9，9a，9b)，则可以通过平面元件(9，9a，9b)与半透明度的不同角行为的合适结合附加地强化光转向效果。例如，已证明将在外侧上具有强的各向同性化半透明度的平面元件(9，9a，9b)与具有优选的垂直于元件表面的辐照的平面元件(9，9a，9b)彼此结合以强化将光向房间内更靠后方进一步划分的效果是特别有利的。可以通过平面元件(9，9a，9b)与不同半透明性能的结合来实现与三维结构化表面的情况中的效果类似的效果。
此外，在非技术领域，三维结构化允许实现创造性效果。作为对此的一个替代方案，所述第一和/或第二片材(3，5)和/或所述至少一个平面元件(9)可以被印刷或被涂敷以实现相同的或类似的效果。
在一个特别优选地实施方案中，根据本发明的结构元件(1)包括：
-第一平面元件(9a)和第二平面元件(9b)，它们的宽度分别相应于框架(7)的竖向净宽度W且它们的高度分别小于所述框架(7)的净高度H，
其中所述第一平面元件(9a)和所述第二平面元件(9b)被布置在所述第一片材(3)和所述第二片材(5)之间使得它们每个均在侧向上以所述框架(7)的内侧结束，以及
其中第一上中间空间(11a)在竖向向上的方向上形成在所述第一平面元件(9a)和所述框架(7)之间，第二上中间空间(11b)在竖向向上的方向上形成在所述第二平面元件(9b)和所述框架(7)之间，且第一下中间空间(13a)在竖向向下的方向上形成在所述第一平面元件(9a)和所述框架(7)之间，第二下中间空间(13b)在竖向向下的方向上形成在所述第二平面元件(9b)和所述框架(7)之间，
-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述第一片材(3)和所述第一平面元件(9a)之间，且具有一个间隔X，
-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述第二平面元件(9b)和所述第二片材(5)之间，且具有一个间隔Y，
-第三腔(23)，所述第三腔被形成在所述第一平面元件(9a)和所述第二平面元件之间，且具有一个间隔Z，
其中至少所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述第一上中间空间(11a)和所述第二上中间空间(11b)以及所述第一下中间空间(13a)和所述第二下中间空间(13b)连接，使得一个对流流动可以经由所述第一上中间空间(11a)和所述第二上中间空间(11b)以及所述第一下中间空间(13a)和所述第二下中间空间(13b)而至少在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动。
从而形成的对流流动大体上流动通过所述第一腔(15)、所述第一上中间空间(11a)和所述第二上中间空间(11b)、所述第二腔(17)和所述第一下中间空间(13a)和第二下中间空间(13b)。通过第三腔(23)的对流流动未形成，或仅以可忽略的程度形成。
在第二方面，本发明涉及上文描述的结构元件(1)作为建筑物或车辆中(尤其在轨道车辆或水上车辆中)的壁元件和/或顶元件的用途。特别地，在轨道车辆中，在壁表面和体积之间具有大比率且在具有高太阳能辐照的位置处具有长静止时间的情况下，在此可以减少对有源冷却的需要。
实现上述目标的本发明的第三方面涉及一种用于控制上文描述的结构元件(1)中的热传递系数U的方法，所述方法包括步骤：
-提供一个结构元件(1)，
-通过所述结构元件(1)的第一侧上的第一片材(3)或第二片材(5)吸收热能量，由此填充体积V的气体在第一腔(15)中或在第二腔(17)中被加热且竖向向上上升，
-打开一个竖向上中间空间(11)和/或一个竖向下中间空间(13)，由此使从所述腔(15，17)中的一个通过所述中间空间(11)到所述腔(15，17)中的另一个内的一个对流流动成为可能，
-由填充所述体积V的气体向所述结构元件(1)的第二侧上的所述第一片材(3)或所述第二片材(5)放出热能量，由此填充所述体积V的气体在所述腔(15，17)中的另一个中冷却且竖向向下下落，使得所述对流流动从此腔(15，17)通过所述下中间空间(13)向所述腔(15，17)中的一个内流动，
其中通过所述下中间空间(11)和/或所述上中间空间(13)的打开和/或闭合设定所述对流流动的强度。
从对优选示例性实施方案和附图的以下描述呈现另一些特征、优势和应用可能性，然而所述优选示例性实施方案不限制本发明。在此描述的所有特征独自地或以任何期望的组合的方式形成本发明的主题，甚至与它们在权利要求中的结合或权利要求的引用关系无关。在绘图中：
图1示出本发明的第一实施方案中的结构元件的示意性表示，
图2示出本发明的第二实施方案中的结构元件的示意性表示，
图2a示出在图2中标示的区域的细节的视图，
图3a示出具有示意性表示的对流流动的、图1中表示的结构元件的简化描绘，
图3b示出具有示意性表示的对流流动的、图2中表示的结构元件的简化描绘，
图4a示出具有示意性表示的被阻止的对流流动的、图1中表示的结构元件的简化描绘，
图4b示出具有示意性表示的被阻止的对流流动的、图2中表示的结构元件的简化描绘，
图5示出图1中表示的结构元件的示意性透视表示，
图6示出本发明的一个实施方案中的、具有减小的流动阻力的结构元件的示意性表示。
图1示出根据本发明的结构元件1的基本形式。结构元件1由框架7构造成，框架7形成该元件的四个侧，具体而言，上侧、下侧和侧面。彼此相对地布置在框架7中的是两个片材3、5，即第一片材3和第二片材5，该第一片材和该第二片材与框架7一起限定一个封闭体积。在限定的体积的内部，平面元件9被布置成使得它分别在侧向上以框架7结束且相对于该框架在顶部处留出一个上中间空间11和在底部处留出一个下中间空间13。此外，平面元件9被布置成相对于第一片材3具有一个间隔X且相对于第二片材5具有一个间隔Y。
如图3a的简化表示中表示的，一个对流流动可以围绕平面元件9形成。在图3a的表示中，通过自由对流，热量从第二片材5传递至第一片材3，其中该自由对流被建立是因为该图的左侧上的温度T2大于该图的右侧上的温度T1。因此，第二腔17中的气体的温度平均高于第一腔15中的气体的温度，且密度相应地较低。这在下中间空间13的上游和下游产生压力差，该压力差最终在运动中设定对流移动，使得较暖的气体从第二腔17经由上中间空间11流出到第一腔15内，同时较冷的气体经由下中间空间13流动到第二腔17内。总的来说，从右向左的能量流动由此发生。
在图2中示意性地表示了本发明的一个优选的实施方案。此实施方案具有被布置在限定的体积中的两个平面元件9a、9b，即，第一平面元件9a和第二平面元件9b。这些元件原理上以与图1中的平面元件9的相同的方式布置，但是不同之处在于在它们之间形成第三腔23，其中彼此之间的间隔为Z。如图3b中示出的，内部对流流动的形成与图3a中表示的实施方案大体上相同。
为了控制或阻止所述对流流动，在一个实施方案中，可以通过合适的装置使平面元件9移动，例如，向上移动，使得它闭合上中间空间11，如图4a中所表示的。尽管已经通过热量W1加热的第一腔15中的气体体积可以向上上升，但是由于闭合的上中间空间11导致不可能形成对流流动。
当第一和/或第二平面元件9、9a、9b被移位成使得中间空间11a、11b、13a、13b(即，第一上中间空间11a、第二上中间空间11b、第一下中间空间13a、第二下中间空间13b)中的一个被闭合时，图2中表示的具体实施方案以类似的方式起作用。在图4b中表示了一个可能的配置，在该配置中，第一平面元件9a已经被向上移位，以闭合第一上中间空间11a，同时第二平面元件9b已经被向下移位，以闭合第二下中间空间13b。在此实施方案中也不会形成对流流动。
一般而言，图3a和图3b中的配置表示结构元件1具有最大热传递系数U(换言之，它使最大热传递成为可能)的状态。另一方面，图4a和图4b中的配置表示结构元件1具有其最小热传递系数U(换言之，提供最大隔热)的状态。
图5是图1中示出的结构元件1的透视表示，从该透视表示中尤其清楚的是，平面元件9如何在侧向上以框架7结束。
图6示出根据本发明的、具有减小的流动阻力的结构元件的一个实施方案，其中出现流动阻力的减小是因为平面元件9的边缘的倒圆角25以及因为第一和/或第二片材3、5的拐角的圆形成形27。这样的实施方案的优势在于，在具有相同温度差的情况下，产生较大的对流流动，且从而能够传递更多的能量，而在闭合的情况下(图4a，4b)，不存在隔离效果的变差。
取决于结构元件1的安装情形，还有可能将不止两个平面元件9、9a、9b设置在限定的体积V中。此外，可能有利的是，将形成在两个第一平面元件9a和第二平面元件9b之间的第三腔23减小到最小值，到其中第一平面元件9a和第二平面元件9b接触的实施方案的程度。
根据另一个实施方案，有源对流元件可以被集成到第一腔15内和/或集成到第二腔17中。“有源对流元件”被理解为例如促进对流流动形成且维持该对流流动的小转子。因此，尤其是具有较高温度T2的一侧和具有较低温度T1的一侧之间的切换行程被增加。
如从所述图中变得清楚的，与从现有技术已知的效果相反，根据本发明的结构元件1尤其可以被用于将热量从建筑物移除的目的。例如，这在一年中温暖的时间可能是有利的。根据本发明的结构元件1用于来自工业构造的热量消散的应用也是可想到的。
取决于根据本发明的结构元件1的安装情形，第一片材3和/或第二片材5可以被配置为直立的或倾斜的。以此方式，可以形成壁表面和有坡度的顶表面。有坡度的顶表面相对于垂线的角度是大体上在0°和90°之间，优选地在5°和60°之间。不管根据本发明的结构元件1的有坡度的位置如何，可控热传递系数U的原理(即，通过特别地控制内部对流流动所获得的控制)被保持。
针对根据本发明的结构元件1用于平顶表面的用途，仅需要执行小的结构改型，使得继续确保内部对流流动。对于在平顶表面中的使用必要的是，使用可充气波纹管、滑块、翻门和楔形物代替平面元件9、9a、9b的移位，因为这样的移位将涉及大量的摩擦且导致对平面元件9、9a、9b的损坏。取决于结构元件1被使用的条件，它的稍微不同的尺度可能是必须的。
根据本发明的结构元件1因此可以被用作壳中的壁元件和/或顶元件，而不需要必须设置其他的壁元件或顶元件。当然，根据本发明的结构元件1还可以被用作用于安装在正面上的典型的隔离元件。
在另一个实施方案中，至少一个平面元件9是由基于三聚氰胺树脂的柔性的开孔泡沫形成的，该开口泡沫是以商标名(BASF SE)市售的。在宽温度范围上显示了相同的物理性能，同时具有低重量、良好的隔热性能和高的声音吸收能力。此外，是耐火的(无需添加阻燃剂)，这使得包括此材料的根据本发明的结构元件1特别适合用于壁元件和/或顶元件。
在一个具体的实施方案中，框架7可以设置有光源(例如，LED)，从而还在黑暗中使用根据本发明的结构元件1进行内部/外部照明。此外，通过结构化的片材3、5和/或结构化的平面元件9、9a、9b的扩散器效果可以实现光学和创造性的效果。
下文规定了结构元件1及其零件的优选的尺度。
第一片材3和第二片材5之间的距离A是＜50cm，优选地＜35cm，特别优选地在5cm和12cm之间。一般适用的是，结构元件1越高，第一腔15和第二腔17必须被选择得越宽，从而甚至在存在小温度差时引起自发对流。结构元件1的高度与第一腔15和第二腔17的宽度的此比率非常敏感且需精确设定。
原理上，根据本发明的结构元件1不受任何尺寸限制。从实用性观点来看，已发现高达1.5m的高度是适当的。所述元件的宽度大体上受使用的材料的稳定性的限制，且适当地是高达5m。出于热引起的压力改变的原因，封闭在结构元件1中的气体体积应被保持得尽可能小。
下文规定了已经通过计算机辅助优化确定的用于根据本发明的结构元件1的尺度。
用于结构元件1的第一实施方案的值范围(相对的)：
X/H：片材3和平面元件9之间的间隙的相对厚度:
0.001≤X/H≤0.05；优选地:0.005≤X/H≤0.04
Y/H:平面元件9和片材5之间的间隙的相对厚度:
0.001≤Y/H≤0.05；优选地:0.005≤Y/H≤0.04
如果Y＜X：
sO/Y:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9和上框架7之间的间隙的相对厚度:
0.3≤sO/Y≤5；优选地:0.5≤sO/Y≤4；特别优选地:1≤sO/Y≤3
sU/Y:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9和下框架7之间的间隙的相对厚度:
0.3≤sU/Y≤5；优选地:0.5≤sU/Y≤4；特别优选地:1≤sU/Y≤3
如果Y≥X:
sO/X:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9和上框架7之间的间隙的相对厚度；
0.3≤sO/X≤5；优选地:0.5≤sO/X≤4；特别优选地:1≤sO/X≤3
sU/X:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9和下框架7之间的间隙的相对厚度:
0.3≤sU/X≤5；优选地:0.5≤sU/X≤4；特别优选地:1≤sU/X≤3
H：结构元件1的高度：
0.25m≤H≤6m；优选地:0.5m≤H≤4m；特别优选地:0.7m≤H≤3m
用于结构元件1的第二实施方案的值范围(相对的)：
X/H：片材3和平面元件9a之间的间隙的相对厚度:
0.001≤X/H≤0.05；优选地:0.005≤X/H≤0.04
Y/H:平面元件9b和片材5之间的间隙的相对厚度:
0.001≤Y/H≤0.05；优选地:0.005≤Y/H≤0.04
如果Y<X：
sO/Y:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9a、9b和上框架7之间的间隙的相对厚度:
0.3≤sO/Y≤5；优选地:0.5≤sO/Y≤4；特别优选地:1≤sO/Y≤3
sU/Y:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9a、9b和下框架7之间的间隙的相对厚度:
0.3≤sU/Y≤5；优选地:0.5≤sU/Y≤4；特别优选地:1≤sU/Y≤3
如果Y≥X:
sO/X:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9a、9b和上框架7之间的间隙的相对厚度；
0.3≤sO/X≤5；优选地:0.5≤sO/X≤4；特别优选地:1≤sO/X≤3
sU/X:在具有高热传递系数的状态下，平面元件9a、9b和下框架7之间的间隙的相对厚度:
0.3≤sU/X≤5；优选地:0.5≤sU/X≤4；特别优选地:1≤sU/X≤3
H：结构元件1的高度：
0.25m≤H≤6m；优选地:0.5m≤H≤4m；特别优选地:0.7m≤H≤3m
具有减小的流动阻力的第一实施方案的值范围(相对的)：
r/(A-X-Y):平面元件9的相对倒圆角半径:
0≤r/(A-X-Y)≤0.5；优选地:0.1≤r/(A-X-Y)≤0.5；特别优选地:0.25≤r/(A-X-Y)≤0.5
R/A:外拐角的相对倒圆角半径:
0≤R/A≤0.5；优选地:0.1≤R/A≤0.5；特别优选地:0.25≤R/A≤0.5
对于平面元件9a、9b之间限定中间空间23的距离，0.003m到0.05m的宽度，优选地0.005m到0.04m的宽度，特别优选地0.007m到0.03m的宽度已经被证明是有利的。
实施例
在一个实验设置中，确定根据本发明的结构元件原型的性能。对于片材3、5，使用具有的尺寸为800×800mm的胶质玻璃面板，同时平面元件由半透明隔离材料(无色的)构成。框架7由PVC片材制成。该原型的厚度是96mm。腔15、17分别具有的尺寸X、Y为30mm。
测试设置被选择成使得可加热元件被插入在上文所描述的类型的两个相同的原型之间，而可冷却元件被设置在相反的侧上。电气地测量从所述可加热元件到所述可冷却元件的热量流动。经过所述原型之一的热量流动因此是作为整体测量到的热量流动的一半。以此方式，测量热传导率λ和热传递系数U。
在第一测量设置(I)中，上中间空间11的尺寸是60mm且下中间空间13的尺寸是0mm；在第二测量设置(II)中，上中间空间11和下中间空间13的尺寸分别是30mm。在另一对测量设置(III)和(IV)中，根据本发明的结构元件1的两个切换状态已经被实现在具有两个平面元件9a、9b的配置中。在所述测量设置中，使用来自的两个平面元件9a、9b，在每种情况下具有15mm的厚度。腔15和17的尺寸在每种情况下是15mm，中间空间23的尺寸是10mm。在设置(III)中，中间空间11a和13b的尺寸是30mm，中间空间11b和13a的尺寸是0mm。在设置(IV)中，中间空间11a、11b、13a和13b的尺寸在每种情况下是15mm。用CO2代替空气作为填充气体来附加地测量设置(III)和(IV)。在表中由IIIb和IVb指示这些测量。
对于每个测量设置，用可加热元件和可冷却元件之间的低温度差分别执行两个测量(测量1和测量3)，且用可加热元件与可冷却元件之间的高温度差执行一个测量(测量2和测量4)。在下表中表示所述测量结果。
测量设置 原型的两侧之间的温度差 U
[K] [W*m-2*K-1]
1 I 12.8 1.046
2 I 34.7 1.317
3 II 13.7 2.417
4 II 32.7 2.775
5 III 15 0.71
6 III 29 0.8
7 IV 14 1.44
8 IV 28 1.6
9 IIIb 15 0.65
10 IIIb 29 0.74
11 IVb 14 1.45
12 IVb 28 1.67
测量1和测量3示出，在原型处存在大体上相同的温度差时，如果平面元件9的位置被改变，热传递系数U增加一倍多。
测试2和测试4证实，对流且因此热传递系数U随着温度差上升。
用实验设置和测量示出的是，根据本发明的结构元件中的热传递系数U可以被控制。
命名类表
1   结构元件
3   第一片材
5   第二片材
7   框架
9   平面元件
9a  第一平面元件
9b  第二平面元件
11、11a、11b  上中间空间
13、13a、13b  下中间空间
15   第一腔
17   第二腔
23   第三腔
25   倒圆角的外拐角
27 倒圆角的内拐角
H  框架7的净高度
W  框架7的净宽度
A  第一片材3和第二片材5之间的距离
X  第一片材3相对于平面元件9、9a、9b的间隔
Y  第二片材5相对于平面元件9、9a、9b的间隔
S1 第一片材3的厚度
S2、S2a、S2b    平面元件9、9a、9b的厚度
S3 第二片材5的厚度
So 上中间空间11、11a、11b的宽度
Su 下中间空间13、13a、13b的宽度
r  内拐角的半径
R  外拐角的半径

Claims (15)

1.一种具有可控热传递系数U的结构元件(1)，包括：
-一个框架(7)，
-第一片材(3)和第二片材(5)，所述第一片材和所述第二片材彼此相对且被布置为在所述框架(7)中彼此相距一个距离A，
其中通过所述第一片材(3)、所述第二片材(5)和所述框架(7)限定一个封闭体积V，所述封闭体积填充有至少一种气体，
-至少一个平面元件(9)，所述平面元件的宽度相应于所述框架(7)的竖向净宽度W且所述平面元件的高度小于所述框架(7)的净高度H，
其中所述平面元件(9)被布置在所述第一片材(3)和所述第二片材(5)之间，使得它在侧向上以所述框架(7)的内侧结束，
以及
其中一个上中间空间(11)在竖向向上的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，以及一个下中间空间(13)在竖向向下的方向上形成在所述平面元件(9)和所述框架(7)之间，
-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述第一片材(3)和所述平面元件(9)之间，且具有一个间隔X，
-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述平面元件(9)和所述第二片材(5)之间，且具有一个间隔Y，
其中所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)连接，使得一个对流流动能够经由所述上中间空间(11)和所述下中间空间(13)而在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动，
-用于控制所述对流流动的至少一个装置，所述至少一个装置被布置为用于所述上中间空间(11)和/或用于所述下中间空间(13)。
2.根据权利要求1所述的结构元件(1)，其中所述第一片材(3)和/或所述第二片材(5)是至少部分透明的或半透明的。
3.根据权利要求1或2所述的结构元件(1)，其中所述至少一个装置包括所述至少一个平面元件(9)的竖向移位或所述至少一个平面元件(9)绕一个水平轴线倾斜，使得所述上中间空间(11)和/或所述下中间空间(13)由所述平面元件(9)闭合，从而完全地或部分地阻止所述对流流动。
4.根据权利要求3所述的结构元件(1)，其中所述至少一个装置还包括一个用于使所述至少一个平面元件(9)移位的设备(19)，所述设备优选地选自伺服马达、气动系统、磁性系统或压电系统、机械杠杆、缆绳或双金属结构。
5.根据权利要求1或2所述的结构元件(1)，其中所述至少一个装置包括所述至少一个平面元件(9)的竖向范围的改变，使得所述上中间空间(11)和/或所述下中间空间(13)由所述平面元件(9)闭合，从而完全地或部分地阻止所述对流流动。
6.根据权利要求1或2所述的结构元件(1)，其中所述至少一个装置包括一个用于所述上中间空间(11)和/或用于所述下中间空间(13)的闭合设备，所述闭合设备优选地选自翻门、可充气管或波纹管、汽缸旋塞形闭合件或可移动的或可旋转的楔形物。
7.根据前述权利要求中的一项所述的结构元件(1)，其中所述第一片材(3)和/或所述第二片材(5)是透明的，且所述第一片材(3)和/或所述第二片材(5)的材料包括玻璃和/或聚合物。
8.根据权利要求7所述的结构元件(1)，其中所述玻璃选自硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硅酸铅玻璃和/或如下聚合物，所述聚合物选自PET、PVB、EVA、聚烯烃、苯乙烯塑料、聚碳酸酯、PMMA、聚氨酯、PVC或它们的混合物或多层系统，其中所述聚合物被形成为片材或挤出膜、吹膜或流延膜。
9.根据前述权利要求中的一项所述的结构元件(1)，其中所述至少一个平面元件(9)是由半透明材料形成的，所述半透明材料选自有机、无机或混合的闭孔泡沫或开孔泡沫，或涂敷的纺织品或未涂敷的纺织品。
10.根据权利要求1到8中的一项所述的结构元件(1)，其中所述至少一个平面元件(9)由矿物材料、金属材料、聚合材料和/或生物有机材料形成。
11.根据前述权利要求中的一项所述的结构元件(1)，所述框架(7)的材料选自混凝土、石膏、粘土、玻璃、天然石料、陶瓷、聚酰胺、聚酯、木材、金属、PVC、聚碳酸酯、PMMA、苯乙烯塑料、聚氨酯和纤维复合材料和由这些材料中的两种或更多种制成的复合材料、开孔泡沫或闭孔泡沫以及合成或可再生原材料的纤维板。
12.根据前述权利要求中的一项所述的结构元件(1)，其中所述第一片材(3)和/或所述第二片材(5)和/或所述至少一个平面元件(9)被三维地结构化在表面上。
13.根据前述权利要求中的一项所述的结构元件(1)，包括
-第一平面元件(9a)和第二平面元件(9b)，第一平面元件(9a)和第二平面元件(9b)的宽度分别相应于所述框架(7)的所述竖向净宽度W，且第一平面元件(9a)和第二平面元件(9b)的高度分别小于所述框架(7)的所述净高度H，
其中所述第一平面元件(9a)和所述第二平面元件(9b)被布置在所述第一片材(3)和所述第二片材(5)之间，使得它们中的每个在侧向上均以所述框架(7)的内侧结束，以及
其中第一上中间空间(11a)在竖向向上的方向上形成在所述第一平面元件(9a)和所述框架(7)之间，第二上中间空间(11b)在竖向向上的方向上形成在所述第二平面元件(9b)和所述框架(7)之间，且第一下中间空间(13a)在竖向向下的方向上形成在所述第一平面元件(9a)和所述框架(7)之间，第二下中间空间(13b)在竖向向下的方向上形成在所述第二平面元件(9b)和所述框架(7)之间，
-第一腔(15)，所述第一腔被形成在所述第一片材(3)和所述第一平面元件(9a)之间，且具有一个间隔X，
-第二腔(17)，所述第二腔被形成在所述第二平面元件(9b)和所述第二片材(5)之间，且具有一个间隔Y，
-第三腔(23)，所述第三腔被形成在所述第一平面元件(9a)和所述第二平面元件之间，且具有一个间隔Z，
其中至少所述第一腔(15)和所述第二腔(17)经由所述第一上中间空间(11a)和所述第二上中间空间(11b)以及所述第一下中间空间(13a)和所述第二下中间空间(13b)连接，使得一个对流流动能够经由所述第一上中间空间(11a)和所述第二上中间空间(11b)以及所述第一下中间空间(13a)和所述第二下中间空间(13b)而至少在所述第一腔(15)和所述第二腔(17)之间流动。
14.根据权利要求1到13中的一项所述的结构元件(1)作为建筑物或车辆中的壁元件和/或顶元件的用途。
15.一种用于控制根据权利要求1到13中的一项所述的结构元件(1)中的热传递系数U的方法，包括步骤：
-提供一个结构元件(1)，
-通过所述结构元件(1)的第一侧上的第一片材(3)或第二片材(5)吸收热能量，由此填充体积V的气体在第一腔(15)中或在第二腔(17)中被加热且竖向向上上升，
-打开一个竖向上中间空间(11)和/或一个竖向下中间空间(13)，由此使从所述腔(15，17)中的一个通过所述中间空间(11)到所述腔(15，17)中的另一个内的一个对流流动成为可能，
-由填充所述体积V的气体向所述结构元件(1)的第二侧上的所述第一片材(3)或所述第二片材(5)放出热能量，由此填充所述体积V的气体在所述腔(15，17)中的另一个中冷却且竖向向下下落，使得所述对流流动从此腔(15，17)通过所述下中间空间(13)向所述腔(15，17)中的一个内流动，
其中通过所述下中间空间(11)和/或所述上中间空间(13)的打开和/或闭合设定所述对流流动的强度。
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