CZ57394A3 - Heat-insulating multilayer system - Google Patents

Description

Vynález se týká tepelně izolačního vícevrstvého systému k upevnění na stěnu budovy, který sestává ze světlo pohlcující vnější plochy stěny, z jednoho alespoň částečně světlo propouštějícího tepelně izolačního materiálu a případně, při vložení světlo propouštějící výztuže, z vnější strany systému vlivům počasí odolávající a alespoň částečně světlo propouštějící vrstvy omítky o tloušťce mezi 0,5 až 6 mm z plnící hmoty, která obsahuje vytvrzovací pojící prostředek v takovém rozsahu, aby stupeň propustnosti světla při kolmém záření byl přes 20%.

Stávající stav techniky

U známého tepelně izolačního vícevrstvého systému tohoto druhu podle evropské přihlášky patentu se ukázala jako nevýhodná skutečnost, že při silném světelném záření a současně při vysokých vnějších teplotách, které se objevují zvláště v létě, dochází k nežádoucně vysoké přeměně systémem procházející a na stěnu budovy dopadající světelné energie na teplo a tomu odpovídajícímu vzrůstu teploty uvnitř budovy.

Z jiného německého patentu je už známa aplikace v závislosti na teplotě průchodnost světla regulujícího tekutého materiálu, který je s pomocí průhledného omezení prostoru převeden do použitelného tvaru a jehož propustnost světla při dosažení předem určené teploty reverzibilně klesá. Tekutý materiál se v tomto případě vkládá mezi stavební prvky jako jsou například vícenásobné tabule, dvojité tabule z umělé hmoty nebo jiná průhledná tělesa. Přesněji řečeno vkládá se mezi ně a vytváří s nimi automatické stínící plochy. Tyto tabule, mezi které se vkládá materiál určují vnější rozměry jednotky, t.j. rozměry jimi tvořeného plochého tělesa. Pomocí takových těles se dá vyřešit zastínění skleněných ploch, t.zn. vyrobit účinné a pokud možno automaticky pracující stínící zařízení, které umožní využití slunečního světla v zimě k vytápění, avšak v létě zabrání tomu, aby došlo vlivem slunečních paprsků k podstatnému ohřátí. Není potom třeba obvyklých a drahých rolet, s jejichž pomocí se dá regulovat prostupující množství tepla.

Ze stavebního hlediska se však ukázalo nevýhodné, že z těchto obvyklých jednotek složená tělesa jsou velmi neskladná a těžko se s nimi manipuluje . Zpracování těchto předvyrobených průsvitných těles je proto nejen obtížné, ale i drahé, protože je nutný přesný architektonický plán, aby se tato tělesa dala uložit na předem určených místech a to jak vzhledem k sobě, tak i vzhledem k ostatním stavebním prvkům stavěné budovy. Tato tělesa, díky svým tabulím s hladkým povrchem dělají dojem, že stavba je z prefabrikátů a tento dojem je obvykle negativní. Z funkčního hlediska je nevýhodné, že světlo prostupuje tabulemi a teprve ve větším či menším odstupu od nich je absorbováno. Deskovitá tělesa nechají následovně infračervené záření, které způsobuje ohřátí, tak dlouho volně procházet, dokud se oblasti nalézající se za těmito tělesy už nepřehřejí a tepelným vedením odtud k tělesům nedají impuls k žádanému snížení průsvitnosti.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje tepelně izolační vícevrstvý systém podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na tepelně izolačním materiálu je nanesena alespoň jedna vrstva s množstvím v ní uložených dutých těles, respektive dutých mikrotěles, která tvoří průsvitné omezení prostoru pro materiál, jehož propustnost světla se reverzně snižuje při překročení předem určené teploty. Zmíněná vrstva může být uspořádána jako dodatečná vrstva mezi tepelně izolačním materiálem a vnější vrstvou omítky. Jako zvlášť účelné se osvědčilo, když je vrstva tvořena průchod světla regulujícím materiálem obsahujícím dutá tělesa respektive dutá mikrotělesa. V tomto případě tvoří účinný materiál dutá tělesa respektive mikrotělesa, která se smíchají s omítkou jako tzv. extender, a omítka je tak nanášena bezprostředně na stěnu budovy nebo na nejvyšší světlo propouštějící vrstvu tepelně izolačního materiálu. V této omítce se totiž schopnosti této vrstvy regulovat množství světla mohou plně rozvinout, aniž by ovlivňovala charakter omítky.

Dutá tělesa jsou s výhodou kulovitá, mohou mít však i jiný tvar, třeba podélný nebo oválný.

Do dodatečné vrstvy respektive vrstvy omítky zasazená a aktivním materiálem obklopená dutá tělíska mohou být z umělé hmoty, která zvláště dobře absorbuje světelné a zvláště infračervené záření. Takováto umělá hmota je podrobena následkem dopadajícího světla zvláště rychlému a bezprostřednímu vzrůstu teploty, což vede velmi rychle k požadovanému snížení průsvitnosti. Jako zvlášť výhodná se však osvědčila dutá tělíska ze skla, neboť sklo má ve srovnání s většinou infračervené světlo pohlcujících umělých hmot velkou odolnost proti otěru, což má zvláště velkou výhodu tehdy, když jsou tělíska ze skla smíchávána míchacími prostředky s materiály, které tvoří omítku. Tělíska z umělé hmoty nemohou splnit nároky na odolnost proti otěru při styku s míchacími prostředky, zvláště pokud mají tělíska velmi malou velikost ve formě mikrokapslí, které se v praxi už desetiletí používají k obalování chemicky účinných látek, například při zakapslování inkoustových tekutin při tisku formulářů. Další podstatnou výhodou nasazení skla k obalování za účelem omezení propustnosti světla je v tom, že se vlastnosti omítky podstatně zlepšují pro případ požáru, neboť se na jedné straně chová sklo hořlavě neutrálně a nadto materiál v tomto obalu v případě rozpadu systému přispěje k hašení požáru. Z tohoto důvodu se hodí podle vynálezu omítka obsa5 hující propustnost světla regulující dutá tělesa. Zvláště pro vnější povrchy průsvitné tepelné izolace odolné proti požáru.

Jako aktivní materiál mohou být použity různé látky. Mnohé příklady pro tělesa s reversibilní průsvitností v závislosti na teplotě jsou popsány v německých patentech DE OSn 2738253 a 3 213 092. Už v úvodu zmíněný patent, který má číslo OS 35 22 078 popisuje látky, které mají tu výhodu, že umožňují jednoduše změnou poměru množství v širším měřítku k nastavení vratného bodu pro teplotu. Za účelem regulace propustnosti světla nasazené materiály obsahují například z 2,5 až 40 % hmotnosti polyeterové pojivo se skupinami etylénu oxidů, 0 až 25 % hmotnosti smáčedla, 5 až 10 % etylenoxidových skupin v molekule, 2,5 až 22,5 % hmotnosti s vodou míchátelného ředidla, 0,1 až 2 % hmotnosti karboxylvinylpolymeru, 0,05 až 2 % hmotnosti báze, 50 až 60 % hmotnosti vody a případně až 2 % hmotnosti obvyklé přísady.

Při výrobě tepelně izolačních vícevrstvých systémů podle vynálezu se dají průchod světla regulující dutá tělesa vmíchat do omítkové masy jako tzv. extender a není nebezpečí ovlivnění architektonického záměru. I tehdy, když jsou dutá tělesa tak veliká, že jsou vhodná jen pro relativně hrubou omítku, plní svou funkcí dokonce v dvojitém smyslu. Jejich usazení do omítky totiž zlepšuje strukturu omítky. Toto je stejně jako architektonické ztvárnění málo spojeno s geometrií. Omítka se dá zpracovávat jako omítka s obvyklými extendery. Vložením takovýchto extenderů s nastavitelným indexem lomu do obvyklých plnicích látek krycí vrstvy odolné proti povětrnostním vlivům nanášené na stěny budov, která má charakter omítky, se tak způsobí, že dutá tělesa těchto jednotek s reverzibilní propustnostní světla zajišťují při bezprostředním ohřátí na základě dopadajícího záření velmi rychle přímou regulaci průsvitnosti a tím nakonec dodávku požadovaného množství tepla respektive regulování teploty. Připevnění se provádí vhodnými více či méně průsvitnými spojovacími prostředky, s výhodou umělými pryskyřicemi ve formě disperzí nebo roztoků. Přitom obsahuje materiál omítky polyakryláty a jejich kopolymery, styroletylén-, vinylacetátrespektive fluoretylenkopolymery, silikonové pryskyřice, polykarbonáty, epoxidy respektive polyuretany. Jako pojidlo pro omítku odolávající povětrnostním vlivům, která obsahuje extendery s reverzibilní průsvitností se hodí anorganická pojivá, zvláště vodní sklo.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále popsán pomocí výkresů, na kterých obr. 1 představuje schematický pohled v řezu na tepelně izolační vícevrstvý systém se znázorněním charakteristického průběhu teplot a obr. 2 znázorňuje diagram představující průběh teplot v rozdílných oblastech tepelně izolačního vícevrstvého systému podle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je vidět, že na stěnu 1 budovy je pevně uložen vnější plochou 2, která pohlcuje světlo, tepelně izolační soustava 2. Tato soustava se skládá z alespoň částečně světlo pohlcujícího tepelně izolačního materiálu 4., který je z ,vnějších stran chráněn proti povětrnostním vlivům. Za tímto účelem je tepelně izolační materiál 4 opatřen vlivům počasí odolávající omítkou 5 obsahující vytvrzující pojidlo, ve kterém jsou alespoň částečně světlo propouštějící plnidla a to v takovém rozsahu, aby byl stupeň propustnosti záření slunečního světla při kolmém nasvícení a tloušťce vrstvy mezi 0,5 - 6 mm přes 20 %. Mezi světlo propouštějící omítkou 5 a tepelně izolačním materiálem 4 je uspořádána světlo propouštějící výztuž 6, která je vytvořena vrstvou světlo propouštějícího nátěrového tmele s uloženým pletivem se skelných nebo umělých vláken. Tepelně izolační materiál 4 může být pevně upevněn pomocí vrstvy lepidla bezprostředně na stěně 1, přesněji na její vnější ploše 2. Toto připevnění tepelně izolačního materiálu 4 se dá provést zvláště snadno, když je proveden ve formě tepelně izolačních desek. Tepelně izolační desky jsou účelně vytvořeny jako kapilární desky, t.zn., že sestávají z velkého množství na sobě ležících a spolu spojených trubiček z umělé hmoty o vnitřním průměru od l do 3, 5 mm, s výhodou 2,5 mm, které jsou uloženy příčně k rovině desky, to znamená ve směru průchodu světelných paprsků. Ke spojování trubiček dochází například v průběhu je8 jich zastřihování pomocí žhaveného drátu, to zn. vždy v oblasti v rovinách vnějších ploch desky nacházejících se konců trubiček. Při nanášení omítky 5 bezprostředně před výztuží 6 se vtlačuje materiál mírně do otvoru kapilár a přispívá tak potom ve ztuhlém stavu ke vzájemné soudržnosti konců trubiček. Při bezprostředním upevnění tepelně izolačních desek na stěnu 1 budovy se použije vrstvy lepidla, která pak zároveň může tvořit světlo pohlcující vnější plochu 2.

Z obrázku je dále vidět, že světlo propouštějící tepelně izolační materiál 4. přiléhá bezprostřečhiě na stěnu 1 připevněný neprůsvitný tepelně izolační materiál 12 z polystyrolu a to tak, že tepelně izolační soustava sestává tedy z alespoň jedné částečně světlo propouštějící části a z alespoň jedné neprůsvitné části. Jak neprůsvitný tepelně izolační materiál 12, tak i světlo propouštějící tepelně izolační materiál 4 jsou pevně připevněny na stěnu 1 budovy. Aby se dosáhlo bezštěrbinového spojení neprůsvitných tepelně izolačních desek 12 se světlo propouštějícími tepelně izolačními deskami 4, vkládá se neprůsvitné desky zakrývající výztuž 13 přes styky desek 14 mezi neprůsvitné a světlo propouštějící tepelně izolační desky až k okrajové části světlo propouštějících tepelně izolačních desek 4. Na tuto výztuž 13 bezprostředně přiléhá světlo propouštějící a tepelně izolační desky 4 zakrývající světlo propouštějící výztuž 6. Je možné použít jednu a tutéž omítku 5 k zakrytí jak neprůhledného tepelně izolačního materiálu 12., tak i světlo propouštějícího tepelně izolačního materiálu 4, případně i výztuže

6.

Materiál, ze kterého se skládá omítka 5, může z podstatné části zahrnovat akrylátovou disperzi, stejně jako ředidlo, odpěňovač, zahušťovač a konzervační prostředek.

V omítce s těmito komponenty jsou podle vynálezu uloženy i dutá tělíska resp. dutá mikrotělíska s do nich zatlačeným světlo propouštějícím materiálem.

Jak je dále vidět na obr. 1 stará se speciální omítka 5 o to, aby se dopadající světlo, dříve než dopadne na vnější plochu 2 stěny, už ohřálo. To naznačuje průběh křivky T. Rychlý vzestup teploty je spojen s odpovídájícně rychlým omezením prostupnosti světla v omítce uložených dutých tělesech, čímž se odpovídájícně rychle zabrání nadměrnému vzrůstu teploty v oblasti vnější plochy 2 stěny. Jak ukazuje průběh křivky T, směrem od omítky 5. už dochází jen k relativně malému vzrůstu směrem k vnější ploše 2. Odtud klesá teplotní křivka T ke vnitřní straně stěny.

Obr. 2 představuje typicky průběh teploty závislý na čase pro tepelně izolační systém podle obrázku 1 při světelnosti asi 800 W/m² na pokojové teplotě. Ukazuje se, že ohřátí průsvitné omítky - křivka 5, probíhá překvapivě rychle, přičemž se absorpční vrstva na vnější ploše 2. stěny i - křivka 2, teprve pomalu ohřívá. Okamžik, kdy křivka 2 protne křivku 5 záleží v jednotlivých případech na struktuře stěny 1. Stěna z dobře tepelně vodivého materiálu se ohřeje pomaleji než stěna z méně dobře tepelně vodivého materiálu.

V představeném případě to trvá asi lil minut, dokud vnější stěna nedosáhne stejné teploty jako omítka. Neprůhledná omítka 13 - křivka 13 dosáhne, jak je z tohoto obrázku vidět, ve srovnání jen nízké teploty, která však zůstává i po delší čas prakticky konstantní.

Průmyslová využitelnost

Z provedení je zřejmé, že se vrstva omítky respektive výztuže ohřeje, respektive ochladí podstatně rychleji, než vnější plocha stěny budovy. Tepelně izolační systém podle vynálezu se proto zvláště hodí k samoregulaci.

Claims (4)

1. Tepelně izolační vícevrstvý systém k upevnění na stěnu budovy, který sestává ze světlo pohlcující vnější plochy (2) stěny, z jednoho alespoň částečně světlo propouštějícího tepelně izolačního materiálu (4) a případně, při vložení světlo propouštějící výztuže (6) z vnější strany systému vlivům počasí odolávající alespoň částečně světlo propouštějící vrstvy omítky (5) o tloušťce mezi 0,5 až 6 mm z plnící hmoty, která obsahuje vytvrzovací pojící prostředek v takovém rozsahu, aby stupeň propustnosti světla při kolmém záření byl přes 20%, vyznačující se tím, že na tepelně izolačním materiálu (4) je nanesena alespoň jedna vrstva s množstvím v ní uložených dutých těles,respektive dutých mikrotěles, která tvoří průsvitné omezení prostoru pro materiál, jehož propustnost světla se reverzně snižuje při překročení předem určené teploty.

2. Tepelně izolační vícevrstvý systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho vrstva je tvořena průchod světla regulujícím materiálem obsahujícím dutá tělesa respektive dutá mikrotělesa v omítce (5).

3. Tepelně izolační vícevrstvý systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dutá tělesa jsou kuličková, podélná nebo oválná.

f

4. Tepelně izolační vícevrstvý systém podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dutá tělesa jsou ze skla.