DE102009038461B4 - Thermal insulation element and method for its production - Google Patents

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Abstract

Thermisches Wärmedämmelement, wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) umfassend, wobei:
- die Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) jeweils aus einer Mehrzahl von Strängen (3, 3A, 3B, 3C, 3D) gebildet sind, die zueinander etwa parallel angeordnet und in einer Ebene miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Stränge (3, 3A, 3B, 3C, 3D) jeweils aus einer Mehrzahl von hohlen, zumindest teilweise evakuierten länglichen Zellen (4A, 4B, 4C) gebildet sind, die in einer Reihe hintereinander angeordnet und jeweils voneinander durch Einschnürungen (5A, 5B) getrennt sind, und die Zellen (4A, 4B, 4C) einer Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) zu den jeweils benachbarten Zellen (4A, 4B, 4C) einer angrenzenden Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in Schichtebene versetzt angeordnet sind,
- wobei die Zellen (4A, 4B, 4C) aus Glas hergestellt und während des Aushärtens derart zusammengefügt worden sind, dass jede Zelle (4A, 4B, 4C) mit den Zellen der benachbarten Stränge (3A, 3B, 3C, 3D) derselben Schicht und den Zellen der benachbarten Schichten (2A, 2B, 2C, 2D) unmittelbar verbunden ist.

Figure DE102009038461B4_0000
Thermal thermal insulation element comprising at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F), wherein:
- The layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) each of a plurality of strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) are formed, which are arranged approximately parallel to each other and connected to each other in a plane, characterized marked that
- the strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) are each formed from a plurality of hollow, at least partially evacuated elongated cells (4A, 4B, 4C) arranged in a row one behind the other and separated from each other by constrictions (5A, 5B) and the cells (4A, 4B, 4C) of one layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) to the respective adjacent cells (4A, 4B, 4C) of an adjacent layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are arranged offset in layer plane,
- wherein the cells (4A, 4B, 4C) are made of glass and assembled during curing in such a way that each cell (4A, 4B, 4C) with the cells of the adjacent strands (3A, 3B, 3C, 3D) of the same layer and the cells of the adjacent layers (2A, 2B, 2C, 2D) are directly connected.
Figure DE102009038461B4_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein thermisches Wärmedämmelement geringer Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel zur Wärmedämmung bzw. Wärmeisolation von Gebäuden oder technischen Geräten, mit mehrzelligen, einzeln abgeschlossenen, evakuierten Hohlräumen sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Wärmedämmelemente.The invention relates to a thermal thermal insulation element of low thermal conductivity, for example for thermal insulation or thermal insulation of buildings or technical equipment, with multicellular, individually sealed, evacuated cavities and a method for producing such thermal insulation elements.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Thermische Wärmedämmelemente finden in vielen Bereichen vom Kühlschrank bis zur Wärmedämmung von Raumkapseln ihren Einsatz. Aufgrund der Notwendigkeit der Energieeinsparung beim Heiz- und Kühlenergieverbrauch von Häusern, Gebäuden und Kühl- und Gefrierschränken und -räumen sind hocheffiziente wärmedämmende Umhüllungen notwendig und sinnvoll.Thermal insulation elements are used in many areas from the refrigerator to the thermal insulation of space capsules. Due to the need for energy savings in heating and cooling energy consumption of houses, buildings and refrigerators and freezers and rooms highly efficient heat-insulating sheaths are necessary and useful.

Die Wärmemenge, die von einem wärmeren Bereich zu einen kälteren Bereich in einem bestimmten Zeitabschnitt übertragen wird, wird als Wärmestrom bezeichnet. Der Wärmestrom durch einen Festkörper hängt von seinem Wärmeleitwert ab. Der Wärmeleitwert eines Festkörpers ergibt sich aus seiner Länge, der Durchtrittsfläche des Wärmestroms und einer materialspezifischen Wärmeleitfähigkeit λ. Dabei ist der Wärmeleitwert für einen Festkörper bei einer minimalen Durchtrittsfläche und/oder einer maximalen Weglänge für den Wärmestrom durch den Festkörper minimal. Neben der Wärmeleitung im Inneren des Festkörpers wird Wärme außerhalb des Festkörpers durch Konvektion, also den Transport von Molekülen, und Wärmestrahlung des Festkörpers abgegeben. Thermische Isolation oder Dämmung bedeutet, wenigstens einen dieser Effekte zu verringern.The amount of heat transferred from a warmer area to a colder area in a given period of time is called a heat flow. The heat flow through a solid depends on its thermal conductivity. The thermal conductivity of a solid results from its length, the passage area of the heat flow and a material-specific thermal conductivity λ. In this case, the thermal conductivity for a solid at a minimum passage area and / or a maximum path length for the heat flow through the solid body is minimal. In addition to the heat conduction in the interior of the solid, heat is released outside the solid by convection, ie the transport of molecules, and heat radiation of the solid. Thermal insulation or insulation means reducing at least one of these effects.

Bei Häusern, Gebäuden, Kühl- und Gefrierschränken und -räumen werden heutzutage leicht verfügbare und dazu großflächige kostengünstige Dämmmaterialien, die über geringe Wärmeleitfähigkeit verfügen eingesetzt. Ein Vertreter dieser Materialien ist Polystyrol (Styropor™). Dies besteht im wesentlichen aus Schaumkugeln, die mit Gasen oder Luft gefüllt sind. Weitere Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, die für Wärmedämmzwecke eingesetzt werden sind Mineralwolle und -fasern, Hohlfasern, Perlite, sowie natürliche oder biologische Stoff wie z.B. Schurwolle oder Stroh. Mit diesen Materialien wird typischerweise eine Wärmeleitfähigkeit λ von 0,03 bis 0,08 W/(mK) erreicht. Die geringe Wärmeleitfähigkeit beruht zum einen auf der niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Gerüstmaterials selbst, zum anderen aber maßgeblich auf der geringen Wärmeleitfähigkeit des eingeschlossenen Gases. Im Falle der meisten herkömmlichen Dämmmaterialien ist Luft eingeschlossen. Luft hat eine Wärmeleitfähigkeit von λ ≈0,0261 W/(mK). Um die Wärmeleitfähigkeit des Dämmmaterials zu verringern muss neben der Optimierung des Gerüstmaterials die Wärmeleitfähigkeit des eingeschlossenen Gases reduziert werden.In homes, buildings, refrigerators and freezers and rooms nowadays readily available and large-scale cost-effective insulation materials, which have low thermal conductivity are used. One representative of these materials is polystyrene (Styropor ™). This consists essentially of foam balls filled with gases or air. Other low thermal conductivity materials used for thermal insulation purposes are mineral wool and fibers, hollow fibers, perlites, as well as natural or biological materials such as mineral wool. New wool or straw. With these materials, a thermal conductivity λ of 0.03 to 0.08 W / (mK) is typically achieved. The low thermal conductivity is based on the one hand on the low thermal conductivity of the framework itself, but on the other hand, significantly on the low thermal conductivity of the enclosed gas. In the case of most conventional insulation materials, air is trapped. Air has a thermal conductivity of λ ≈0.0261 W / (mK). In order to reduce the thermal conductivity of the insulating material in addition to the optimization of the framework material, the thermal conductivity of the trapped gas must be reduced.

Ein Gas mit sehr geringer Wärmeleitfähigkeit ist Kohlenstoffdioxid (λ ≈0,015 W/(mK)), welches aus diesem Grunde häufig bei hochdämmenden Materialien eingesetzt wird. Ein dauerhafter Einschluss in beispielsweise aufgeschäumte Kunststoffe ist schwierig, da es im Laufe der Zeit zum Ausdiffundieren des Gases kommt. Es werden gegenwärtig sehr viele Anstrengungen unternommen, um die Wärmeleitfähigkeit von Wärmedämmmaterialien weiter zu reduzieren.A gas with very low thermal conductivity is carbon dioxide (λ ≈ 0.015 W / (mK)), which is therefore often used in high-damping materials. A permanent inclusion in, for example, foamed plastics is difficult because it comes to the outdiffusion of the gas over time. At present, many efforts are being made to further reduce the thermal conductivity of thermal insulation materials.

Ein technologisch anspruchsvoller Ansatz ist es die Anzahl der Gasmoleküle durch Herstellung eines Vakuums zu reduzieren. „Evakuiert“ oder „Vakuum“ bedeutet, dass ein Fluid in einem Volumen, beispielsweise in einer der Zellen 4A, 4B, 4C, der einen Druck aufweist, der deutlich geringer als der Atmosphärendruck bei Normalbedingungen ist. Dabei kann es sich um ein Grobvakuum bei 105 bis 102 Pa, ein Feinvakuum von 102 bis 10-1 Pa, ein Hochvakuum von 10-1 bis 10-4 Pa oder auch um ein Ultrahochvakuum von unter 10-4 Pa handeln.A technologically sophisticated approach is to reduce the number of gas molecules by creating a vacuum. "Evacuated" or "vacuum" means that a fluid in a volume, for example in one of the cells 4A . 4B . 4C , of the has a pressure which is significantly lower than the atmospheric pressure under normal conditions. It may be a rough vacuum at 10 5 to 10 2 Pa, a fine vacuum of 10 2 to 10 -1 Pa, a high vacuum of 10 -1 to 10 -4 Pa or even an ultra-high vacuum of less than 10 -4 Pa act.

Eine bekannte Ausführungsform einer solchen Vakuumdämmung besteht darin, den Hohlraum eines doppelwandigen Behälters zu evakuieren. Diese findet Einsatz zum Beispiel in Thermoskannen bzw. Dewar-Gefäßen. Die doppelwandigen Hohlräume, deren Wände einige Millimeter voneinander entfernt sind, bestehen hier in der Regel aus Glas- oder Edelstahlflächen und kommen ohne Stützstrukturen aus. Restdruck ist im Bereich von 10-1 Pa. Aufgrund des fehlenden Stützkernes können vorwiegend rotationssymmetrische Behälter realisiert werden. Bei solchen vakuumgedämmten Strukturen ohne Stützkern machen die Randverluste über die Kontaktstellen der beiden Teile des Doppelmantels den größten Teil der Wärmeverluste aus.A known embodiment of such a vacuum insulation is to evacuate the cavity of a double-walled container. This is used for example in thermoses or Dewar vessels. The double-walled cavities, the walls of which are a few millimeters apart, usually consist of glass or stainless steel surfaces and have no supporting structures. Residual pressure is in the range of 10 -1 Pa. Due to the lack of support core mainly rotationally symmetric container can be realized. In such vacuum-insulated structures without support core, the edge losses via the contact points of the two parts of the double jacket make up the largest part of the heat losses.

Anfang der 90er Jahre gab es in den USA Aktivitäten zur Entwicklung von Dämmstoffen auf teilevakuierten Mikroglaskugeln basierend (vgl. US 5 500 287 A und US 5 501 871 A ). Unserer Kenntnis nach gibt es bis dato keine auf diesen Patenten beruhende kommerziellen Produkte.In the early 1990s, there were activities in the USA for the development of insulating materials based on partially evacuated glass microspheres (cf. US 5 500 287 A and US 5 501 871 A ). To the best of our knowledge, there are no commercial products based on these patents.

Die andere Möglichkeit der Vakuumdämmung besteht in der Verwendung eines Stützkerns. Ein solcher evakuierte Körper mit geringer Wärmeleitfähigkeit zur Wärmedämmung ist als Vakuumdämmplatte (Vacuum Insulated Panel, kurz VIP) bekannt (z.B. aus DE 1 434 758 A , DE 38 28 669 A1 ). Sie besteht aus einem porösen Kernmaterial und einer ausreichend gasdichten Hülle. Das Kernmaterial dient als Stützkörper und die Hülle verhindert den Gaseintrag in die Dämmplatte. Mit solchen Materialien lassen sich Wärmeleitfähigkeiten von etwa 0,004 W/(mK) realisieren. Dieser Wert ist im Vergleich zu herkömmlichen Dämmstoffen (z.B. Polystyrol) um den Faktor 5-10 geringer. Auf Grund der ökologischen und ökonomischen Vorteile wird für Vakuumdämmplatten insbesondere für die Dämmung im Hausbau insbesondere nach Passivhausstandart ein großes Entwicklungs- und Marktpotential gesehen.The other possibility of vacuum insulation is the use of a support core. Such an evacuated body with low thermal conductivity for thermal insulation is known as vacuum insulation panel (Vacuum Insulated Panel, short VIP) known (eg DE 1 434 758 A . DE 38 28 669 A1 ). It consists of a porous core material and a sufficiently gastight envelope. The core material serves as a support body and the shell prevents the gas entry into the insulation board. With such materials, thermal conductivities of about 0.004 W / (mK) can be realized. This value is by a factor compared to conventional insulation materials (eg polystyrene) 5 - 10 lower. Due to the ecological and economic advantages, a great development and market potential is seen for vacuum insulation panels, in particular for insulation in house construction, especially after Passivhausstandart.

Bisher ist die Herstellung dieser Materialien aufwendig und der damit verbundene Preis folglich hoch. Darüber hinaus ist eine solche Dämmplatte sehr empfindlich gegenüber mechanischen Beschädigungen. Eine noch so kleine Beschädigung in der luftdichten Hülle an einer beliebigen Stelle läßt Umgebungsluft eindringen und führt so zur massiven Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der gesamten Dämmplatte. Schon beim Verlegen dieser Platten können Beschädigungen leicht auftreten und diese sind im eingebauten Zustand nicht einfach feststellbar. Ein weiterer Nachteil der VIPs ist, dass der hohe Dämmwert nur theoretisch erreicht wird. In der Praxis treten beim Verlegen Fugen im Millimeterbereich auf, die sich nicht gänzlich vermeiden lassen. Solche Fugen verursachen bereits erhebliche unerwünschte Wärmebrücken.So far, the production of these materials is expensive and therefore the associated price is high. In addition, such an insulating board is very sensitive to mechanical damage. No matter how small damage in the airtight shell at any point can penetrate ambient air and thus leads to a massive increase in the thermal conductivity of the entire insulation board. Even when laying these panels damage can easily occur and these are not easily detected in the installed state. Another disadvantage of the VIPs is that the high insulation value is achieved only theoretically. In practice, joints in the millimeter range occur during laying, which can not be completely avoided. Such joints already cause significant unwanted thermal bridges.

Als Problem bei dem aktuellen Stand der Technik der Vakuumdämmplatten wird auch gesehen, dass die Langzeitstabilität der Luftdichtigkeit der Hülle nicht ohne weiteres über Jahrzehnte gewährleistet werden kann. Wenn die Hülle einer Vakuumdämmplatte beschädigt wird, bricht das Vakuum zusammen und die Wärmeleitfähigkeit des Paneels steigt drastisch an, wodurch es praktisch unbrauchbar wird. Insbesondere im Hausbau ist eine Stabilität des Vakuums über deutlich mehr als 20 Jahre gewünscht.As a problem with the current state of the art of vacuum insulation panels is also seen that the long-term stability of the hermeticity of the envelope can not be guaranteed easily over decades. When the shell of a vacuum insulation panel is damaged, the vacuum collapses and the thermal conductivity of the panel drastically increases, making it virtually unusable. Especially in house building a stability of the vacuum over well over 20 years is desired.

Ein Lösungsansatz für dieses Problem liefert zwar das Patent US 4,468,423 . Es offenbart ein Wärmedämmelement, das aus mehreren einzeln evakuierten Kammern zusammengesetzt ist. Die Kammern haben anfangs jeweils eine Öffnung durch die enthaltene Gase abgesogen werden; nach dem Absaugen wird die Öffnung verschlossen. In einem Beispiel werden mehrere Schichten solcher Kammern übereinander angeordnet.A solution to this problem provides the patent US 4,468,423 , It discloses a thermal insulation element which is composed of a plurality of individually evacuated chambers. The chambers are initially each an opening to be sucked by the gases contained; after suction, the opening is closed. In one example, multiple layers of such chambers are stacked.

Ein weiterer Lösungsansatz ist in Patent US 3,769,770 offenbart. Es beschreibt ein Wärmedämmelement mit Hohlfasern, deren Inneres evakuiert ist. Die Hohlfasern sind ineinander verschlungen und werden mit einem spiegelnden Material beschichtet.Another approach is in patent US 3,769,770 disclosed. It describes a thermal insulation element with hollow fibers whose interior is evacuated. The hollow fibers are intertwined and coated with a reflective material.

DE 10 2004 026 894 A1 offenbart ferner eine wärmedämmende Matte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei der ein poröser Dämmstoff aus Kieselsäure oder Polystyrol- bzw. Polyurethanschaum in einer Hüllfolie angeordnet ist, wobei einzelne evakuierte Bereiche voneinander gasdicht getrennt sind. Die einzelnen Bereiche werden evakuiert, nachdem der Dämmstoff angeordnet wurde, danach werden die Bereiche jeweils verschlossen. Mehrere Matten können geschichtet werden. DE 10 2004 026 894 A1 further discloses a heat-insulating mat according to the preamble of claim 1, wherein a porous insulating material of silica or polystyrene or polyurethane foam is disposed in a cladding film, wherein individual evacuated areas are separated from each other gas-tight. The individual areas are evacuated after the insulation has been arranged, then the areas are each closed. Several mats can be layered.

Die Schrift DE 29 54 563 C2 beschreibt eine Abdeckung für einen Solarkollektor. Die Abdeckung weist Vakuum-Mikrohohlperlen zur Wärmedämmung auf. Die Mikrohohlperlen sind in einer Ausführungsform in mehreren Lagen in einem Schaum aus Polyolefin oder Polyester gebettet.The font DE 29 54 563 C2 describes a cover for a solar collector. The cover has vacuum microballoons for thermal insulation. The microballoons in one embodiment are embedded in multiple layers in a polyolefin or polyester foam.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmedämmelemente der eingangs genannten Art aber weiter zu verbessern.The present invention is based on the object, heat insulation elements of the type mentioned but to further improve.

Die Erfindung stellt ein thermisches Wärmedämmelement nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1 bereit.The invention provides a thermal insulation element according to the subject of independent claim 1 ready.

Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmelements nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 18 bereit.The invention also provides a method for producing a thermal insulation element according to the subject-matter of independent claim 18.

Weitere Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.Further aspects and embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the drawings.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Zellen aus Glas gefertigt.In one embodiment, the cells are made of glass.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Zellen aus Kunststoff gebildet.In an alternative embodiment, the cells are made of plastic.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Zellen etwa röhrenförmig ausgestaltet.In another embodiment, the cells are configured approximately tubular.

Die zumindest teilweise evakuierten Zellen können nach einem weiteren Ausführungsbeispiel auch mit einem Isolationsmaterial gefüllt sein.The at least partially evacuated cells may also be filled with an insulating material according to a further embodiment.

In einem anderen Ausführungsbeispiel weist ein Querschnitt der wenigstens zwei aufeinander liegenden Schichten ein Muster aus regelmäßigen Sechsecken auf.In another embodiment, a cross-section of the at least two superposed layers has a pattern of regular hexagons.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Wärmedämmelement des Weiteren wenigstens eine Infrarotlicht reflektierende Beschichtung.In a further embodiment, the heat-insulating element further comprises at least one infrared-reflective coating.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Infrarotlicht reflektierende Beschichtung zwischen den Schichten angeordnet. In a particular embodiment, the infrared-reflective coating is disposed between the layers.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Wärmedämmelement für Licht im sichtbaren Bereich durchlässig.In a further embodiment, the heat-insulating element is permeable to light in the visible range.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Wärmedämmelement des Weiteren eine Schicht zum Schutz vor mechanischer Belastung auf.In a further embodiment, the thermal insulation element further comprises a layer for protection against mechanical stress.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Wärmedämmelement ausgestaltet, eine Verbindung mit einer Fassadenbeschichtung einzugehen.In a further embodiment, the thermal insulation element is configured to enter into a connection with a facade coating.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel weist das Wärmedämmelement wenigstens vier Schichten auf.In a particular embodiment, the thermal insulation element has at least four layers.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind jeweils wenigstens zwei benachbarte Schichten in jeweils einem Schichtpaket zusammengefasst, in dem die Einschnürungen der Schichten in gleichen Abständen angeordnet sind, wobei benachbarte Einschnürungen verschiedener Schichten in einer Einschnürungsebene senkrecht zur Strangrichtung angeordnet sind, und die Einschnürungsebenen von benachbarten Schichtpaketen zueinander versetzt angeordnet sind.In a further embodiment, in each case at least two adjacent layers are each combined in a layer packet in which the constrictions of the layers are arranged at equal intervals, wherein adjacent constrictions of different layers are arranged in a constriction perpendicular to the strand direction, and offset the constricting planes of adjacent layer packets to each other are arranged.

In einem Ausführungsbeispiel sind Zwischenräume zwischen den Zellen evakuiert.In one embodiment, gaps between the cells are evacuated.

In einem Ausführungsbeispiel hängt eine Wärmedämmwirkung von einer Richtung eines Temperaturgradienten ab.In one embodiment, a thermal insulation effect depends on a direction of a temperature gradient.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Wärmedämmelement an seitlichen Kanten ein Verbindungsprofil zur formschlüssigen Verbindung mit einem benachbarten Wärmedämmelement auf.In a further embodiment, the heat-insulating element at lateral edges on a connection profile for the positive connection with an adjacent thermal insulation element.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Wärmedämmelement an seitlichen Kanten eine Beschichtung zur thermisch isolierenden Verbindung mit einem benachbarten Wärmedämmelement auf.In an alternative embodiment, the thermal insulation element on lateral edges on a coating for thermally insulating connection with an adjacent thermal insulation element.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Wärmedämmelement mit einem Photovoltaikelement oder einem Sonnenkollektor kombiniert.In a further embodiment, the thermal insulation element is combined with a photovoltaic element or a solar collector.

In einem Ausführungsbeispiel wird aus einer Mehrzahl von Strängen eine Schicht gebildet, in der die Stränge verbunden sind und zueinander etwa parallel verlaufen und in der jeder Strang an höchstens zwei weitere Stränge angrenzt.In one embodiment, a layer is formed from a plurality of strands, in which the strands are connected and extend approximately parallel to each other and in which each strand is adjacent to at most two further strands.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Schicht an die Form eines zu isolierenden Körpers angepasst.In one embodiment, the layer is adapted to the shape of a body to be insulated.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird die Schicht zu einem rohrförmigen Wärmedämmelement aufgerollt.In a particular embodiment, the layer is rolled up into a tubular thermal insulation element.

In einem anderen Ausführungsbeispiel werden wenigstens zwei Schichten gestapelt.In another embodiment, at least two layers are stacked.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Einschnürungen der Stränge einer der wenigstens zwei Schichten zu den Einschnürungen in einer weiteren Schicht in Strangrichtung versetzt angeordnet.In a further embodiment, the constrictions of the strands of one of the at least two layers to the constrictions in a further layer are arranged staggered in strand direction.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel werden die wenigstens zwei Schichten in gleichmäßige Abschnitte zerteilt.In a particular embodiment, the at least two layers are divided into uniform sections.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel werden die wenigstens zwei Schichten so in gleichmäßige Abschnitte zerteilt, dass sie an seitlichen Kanten ein Verbindungsprofil zu einer formschlüssigen Verbindung mit einem benachbarten Wärmedämmelement aufweisen.In a particular embodiment, the at least two layers are divided into uniform sections in such a way that they have a connection profile at lateral edges for a positive connection with an adjacent thermal insulation element.

In einem Ausführungsbeispiel bilden die wenigstens zwei Schichten ein Wärmedämmelement.In one embodiment, the at least two layers form a thermal insulation element.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Stränge parallel zu einer Rohrleitung angeordnet. Sie dienen in Form einer Rohrummantelung der Dämmung des Rohres und könnten für Isolieranforderungen im Rohrleitungsbau und in der Solarthermie eingesetzt werden.In one embodiment, the strands are arranged parallel to a pipeline. They serve in the form of a pipe jacket the insulation of the pipe and could be used for insulation requirements in pipeline construction and in solar thermal energy.

In einer weiteren Ausführungsform sind einzelne oder mehrere Schichten an der Innen- oder Aussenseite mit einer Photovoltaikschicht versehen.In a further embodiment, one or more layers on the inside or outside are provided with a photovoltaic layer.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Wärmedämmelement durch eine Vakuumschleuse aus der evakuierten Kammer entnommen.In a further embodiment, the thermal insulation element is removed through a vacuum lock from the evacuated chamber.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen schematisch:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit mehreren Zellen;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit mehreren Zellen und einer ebenen Querschnittsfläche;
  • 3a eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit Zellen mit rundem Querschnitt;
  • 3b eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit sechseckigen Zellen;
  • 3c eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit achteckigen Zellen; und
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit aufeinanderliegenden Schichten, die Schichtpakete bilden.
  • 5 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit aufeinanderliegenden Schichten umgeben von einer Schutzstruktur sowie einer Falz als Verbindungsprofil zur formschlüssigen Verbindung mit einem benachbarten Wärmedämmelements zur Reduktion von Wärmebrücken.
Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawing. Here are shown schematically:
  • 1 a perspective view of an embodiment of a thermal insulation element according to the invention with a plurality of cells;
  • 2 a perspective view of another embodiment of a thermal barrier elements of the invention having a plurality of cells and a planar cross-sectional area;
  • 3a a cross-sectional view of another embodiment of a heat-insulating element according to the invention with cells with a round cross-section;
  • 3b a cross-sectional view of another embodiment of a heat-insulating element according to the invention with hexagonal cells;
  • 3c a cross-sectional view of another embodiment of an inventive heat-insulating element with octagonal cells; and
  • 4 a perspective view of an embodiment of a heat-insulating element according to the invention with superposed layers, the layer packages form.
  • 5 a perspective view of an embodiment of a thermal insulation element according to the invention with superimposed layers surrounded by a protective structure and a fold as a connection profile for positive connection with an adjacent heat-insulating element for the reduction of thermal bridges.

Die Zeichnung ist nicht unbedingt maßstabgetreu. Einige Teile sind nur schematisch dargestellt. Beachtung fand das Prinzip der Erfindung.The drawing is not necessarily to scale. Some parts are only shown schematically. Attention was paid to the principle of the invention.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDescription of the preferred embodiments

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements mit vier Schichten 2A, 2B, 2C, 2D, wobei natürlich auch ein Vielfaches davon je nach Bedarf in einem Wärmedämmelements enthalten sein können. Die Schichten 2A, 2B, 2C, 2D sind etwa parallel und grenzen aneinander. Jede Schicht 2A, 2B, 2C, 2D umfasst mehrere Stränge, beispielhaft mit 3A, 3B, 3C, 3D bezeichnet. Die Stränge 3A, 3B, 3C, 3D einer Schicht 2A, 2B, 2C, 2D sind zueinander etwa parallel. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stränge 3A, 3B, 3C, 3D einer Schicht 2A, 2B, 2C, 2D auch etwa parallel zu den Strängen der benachbarten Schichten. Jeder Strang 3A, 3B, 3C, 3D umfasst mehrere Zellen, beispielhaft mit 4A, 4B, 4C bezeichnet. Die Zellen 4A, 4B, 4C in einem Strang 3A, 3B, 3C, 3D sind in einer Reihe angeordnet, d.h. jede Zelle 4A, 4B, 4C hat im selben Strang 3A, 3B, 3C, 3D höchstens zwei angrenzende Nachbarzellen. Die Zellen 4A, 4B, 4C sind etwa röhrenförmig, d.h., ihre Abmessung in Strangrichtung ist größer als ihre Abmessungen quer zur Strangrichtung. Die Zellen 4A, 4B, 4C sind jeweils evakuiert oder zumindest teilweise evakuiert, d.h. in den Zellen herrscht ein Druck von etwa 102 Pa. Ein Jede Zelle 4A, 4B, 4C ist einzeln gasdicht verschlossen, d.h., ein Gasaustausch zwischen den Zellen 4A, 4B, 4C oder zwischen einer Zelle 4A, 4B, 4C und einer Umgebung findet nicht statt. 1 shows a perspective view of an embodiment of a thermal insulation element according to the invention with four layers 2A . 2 B . 2C . 2D Of course, a multiple of these may be contained in a thermal insulation element as needed. The layers 2A . 2 B . 2C . 2D are approximately parallel and border each other. every layer 2A . 2 B . 2C . 2D includes several strands, exemplified with 3A . 3B . 3C . 3D designated. The strands 3A . 3B . 3C . 3D a layer 2A . 2 B . 2C . 2D are approximately parallel to each other. In the illustrated embodiment, the strands 3A . 3B . 3C . 3D a layer 2A . 2 B . 2C . 2D also approximately parallel to the strands of the adjacent layers. Every strand 3A . 3B . 3C . 3D comprises several cells, by way of example with 4A . 4B . 4C designated. The cells 4A . 4B . 4C in a strand 3A . 3B . 3C . 3D are arranged in a row, ie every cell 4A . 4B . 4C has in the same strand 3A . 3B . 3C . 3D at most two adjacent neighboring cells. The cells 4A . 4B . 4C are approximately tubular, that is, their dimension in Strangrichtung is greater than their dimensions transverse to the strand direction. The cells 4A . 4B . 4C are respectively evacuated or at least partially evacuated, ie in the cells there is a pressure of about 10 2 Pa. Every cell 4A . 4B . 4C is individually gas-tight, ie, a gas exchange between the cells 4A . 4B . 4C or between a cell 4A . 4B . 4C and an environment does not take place.

Die anisotrope längliche Geometrie der Struktur bedingt auch eine Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit im Verhältnis von ca. 2:1. Die Hauptdämmwirkung ist dabei senkrecht zur Elementstruktur gegeben. Die Stränge 3A, 3B, 3C, 3D verlaufen daher etwa im rechten Winkel zu einer Wärmedämmrichtung, wobei die Wärmedämmrichtung für den Bereich der Anmeldung die mittlere Richtung von Wärmeströmen durch das Wärmedämmelement bei bestimmungsgemäßem Gebrauch beschreibt. Die Wärmedämmrichtung verläuft also etwa parallel zu einem Gradienten der Temperatur im Bereich des Wärmedämmelements 1.The anisotropic elongated geometry of the structure also causes anisotropy of the thermal conductivity in the ratio of about 2: 1. The main insulating effect is given perpendicular to the element structure. The strands 3A . 3B . 3C . 3D Therefore, run approximately at right angles to a thermal insulation direction, wherein the thermal insulation direction for the field of application describes the mean direction of heat flows through the thermal insulation element when used as intended. The thermal insulation direction thus runs approximately parallel to a gradient of the temperature in the region of the heat-insulating element 1 ,

Die Zellen 4A, 4B, 4C bilden eine regelmäßig oder unregelmäßig angeordnete Struktur und sind einzeln in sich evakuiert. Dadurch ist das Wärmedämmelement 1 aus einzelnen voneinander thermisch unabhängigen Zellen aufgebaut. Im Falle einer mechanischen Einwirkung auf das Bauteil, wie beispielsweise ein Stoß, Bohren eines Loches oder durch eindringende spitze Gegenstände (z.B. durch einen Nagel), werden nur lokal Zellen beschädigt und verlieren nur diese ihre hochisolierenden Eigenschaften. Das Wärmedämmelement 1 als solches bleibt weiterhin funktionsfähig. Eine solche Beschädigung würde im Vergleich dazu bei einer Vakuumdämmplatte, wie sie zum Zeitpunkt der Anmeldung üblicherweise im Bauwesen verwendet wird, einen Ausfall der thermischen Isolation des gesamten Vakuumdämmplatte mit sich bringen, d.h. die Wärmeleitfähigkeit würde auf das Maß eines Umgebungsfluids ansteigen.The cells 4A . 4B . 4C form a regular or irregularly arranged structure and are individually evacuated. This is the thermal insulation element 1 composed of individual mutually thermally independent cells. In the case of a mechanical effect on the component, such as a shock, drilling a hole or penetrating sharp objects (eg by a nail), only locally damaged cells and lose only their highly insulating properties. The thermal insulation element 1 as such, it will continue to function. Such damage would in comparison with a vacuum insulation panel, as it is commonly used in construction at the time of application, bring about a breakdown of the thermal insulation of the entire vacuum insulation panel, ie the thermal conductivity would rise to the level of an ambient fluid.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements 1. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder Strang 3A, 3B, 3C, 3D einen runden Querschnitt auf. Jede Schicht 2A, 2B, 2C, 2D ist um eine halbe Strangbreite zu den angrenzenden Schichten 2A, 2B, 2C, 2D versetzt, so dass beispielsweise die Stränge 3A, 3B, 3C der Schicht 2D jeweils eine Grenze 6A, 6B, 6C zwischen zwei Strängen der angrenzenden Schicht 2C abdecken. Jede Zelle 4A, 4B, 4C ist mit den Zellen 4A, 4B, 4C der benachbarten Stränge 3A, 3B, 3C, 3D der selben Schicht und der benachbarten Schichten 2A, 2B, 2C, 2D mechanisch verbunden. Die Positionierung der Stränge zueinander ähnelt der Positionierung von Sechsecken eines regelmäßigen Sechseck-Musters, wie es von Bienenwaben bekannt ist. 2 shows a perspective view of another embodiment of a thermal insulation element according to the invention 1 , In the illustrated embodiment, each strand 3A . 3B . 3C . 3D a round cross-section. every layer 2A . 2 B . 2C . 2D is half the strand width to the adjacent layers 2A . 2 B . 2C . 2D offset so that, for example, the strands 3A . 3B . 3C the layer 2D one border each 6A . 6B . 6C between two strands of the adjacent layer 2C cover. Every cell 4A . 4B . 4C is with the cells 4A . 4B . 4C the neighboring strands 3A . 3B . 3C . 3D the same layer and the adjacent layers 2A . 2 B . 2C . 2D mechanically connected. The positioning of the strands is similar to the positioning of hexagons of a regular hexagon pattern, as is known from honeycombs.

Durch Anordnung dieser einzelnen evakuierten Zellen 4A, 4B, 4C nach Art einer Wabenstruktur, bei welcher die Zellen 4A, 4B, 4C in den Strängen 3A, 3B, 3C, 3D mechanisch mit benachbarten Zellen verbunden sind, erhält das Wärmedämmelement 1 zusätzlich zur Wärmedämmwirkung eine sehr hohe mechanische Stabilität. Damit ist es grundsätzlich vorstellbar, dass das Wärmedämmelement 1 neben seiner Wärmedämmwirkung auch eine baustatische Funktion übernehmen kann.By arranging these individual evacuated cells 4A . 4B . 4C in the manner of a honeycomb structure, at which the cells 4A . 4B . 4C in the strands 3A . 3B . 3C . 3D are mechanically connected to adjacent cells, receives the thermal insulation element 1 in addition to the thermal insulation effect a very high mechanical stability. Thus, it is basically conceivable that the thermal insulation element 1 In addition to its thermal insulation effect can also assume a structural-static function.

In 1 und 2 schließen Einschnürungen 5A, 5B die Zellen 4A, 4B, 4C in einem Strang 3A, 3B, 3C, 3D gegeneinander ab. Die Zellen sind in einem Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass die Einschnürungen 5A, 5B nicht für alle Zellen 4A, 4B, 4C auf gleicher Höhe angeordnet sind, sondern dass die Einschnürungen 5A, 5B versetzt zu den Einschnürungen 5A, 5B in den benachbarten Strängen und/oder Schichten angeordnet werden. Diese Anordnung verringert Wärmeströme durch das Wärmedämmelement 1:In 1 and 2 close constrictions 5A . 5B the cells 4A . 4B . 4C in a strand 3A . 3B . 3C . 3D against each other. The cells are arranged in one embodiment so that the constrictions 5A . 5B not for all cells 4A . 4B . 4C are arranged at the same height, but that the constrictions 5A . 5B offset to the constrictions 5A . 5B be arranged in the adjacent strands and / or layers. This arrangement reduces heat flows through the thermal insulation element 1 :

Im Wärmedämmelement 1 tritt ein Wärmestrom im Wesentlichen entlang der Zellwände auf, da im Inneren der Zellen durch das Vakuum ein Wärmestrom minimal ist. Der Wärmeleitwert des Wärmedämmelements 1 wird daher im Wesentlichen von der Wärmeleitfähigkeit der Zellwände und der Geometrie des Wärmedämmelements 1 beeinflusst, nämlich von einer vom Wärmestrom durchtretenen Fläche und einer Weglänge durch das Wärmedämmelement 1. Zur Verringerung des Wärmestroms sind die Zellwände nicht nur möglichst dünn ausgeführt, die versetzte Anordnung der Zellen verlängert auch die durchschnittliche Weglänge durch das Wärmedämmelement 1 im Verhältnis zur Dicke des Wärmedämmelements 1, was einen relativen Wärmeleitwert verringert.In the thermal insulation element 1 occurs a heat flow substantially along the cell walls, as in the interior of the cells by the vacuum, a heat flow is minimal. The thermal conductivity of the thermal insulation element 1 is therefore essentially dependent on the thermal conductivity of the cell walls and the geometry of the thermal insulation element 1 influenced, namely by a heat flow through the surface and a path length through the thermal insulation element 1 , To reduce the heat flow, the cell walls are not only made as thin as possible, the staggered arrangement of the cells also extends the average path length through the heat-insulating element 1 in relation to the thickness of the thermal insulation element 1 , which reduces a relative heat conductivity.

Die Einschnürungen 5A, 5B bieten einen Weg durch das Wärmedämmelement, der einen höheren Wärmeleitwert aufweist, als ein Weg ausschließlich entlang der seitlichen Zellwände. Das liegt zunächst daran, dass beim Einschnüren der hohlen Stränge die Zellwände zusammengezogen werden und die Stränge etwas verkürzt werden, so dass im Bereich der Einschnürungen 5A, 5B mehr Material im Verhältnis zur Wärmedämmelementoberfläche im Bereich der Einschnürungen 5A, 5B vorhanden ist Dadurch wird die Durchtrittsfläche im Verhältnis zur Wärmedämmelementoberfläche vergrößert.The constrictions 5A . 5B offer a path through the heat-insulating element, which has a higher thermal conductivity, as a way exclusively along the lateral cell walls. The first reason is that when constricting the hollow strands, the cell walls are pulled together and the strands are shortened slightly, so that in the area of constrictions 5A . 5B more material in relation to the surface of the thermal insulation element in the area of the constrictions 5A . 5B As a result, the passage area is increased in relation to the heat-insulating element surface.

Im Ausführungsbeispiel in 1 und 2 sind die Einschnürungen 5A, 5B der Schicht 2D zudem in Nähe der Einschnürungen der übernächsten Schicht 2B angeordnet. Zwischen diesen Einschnürungen liegen Zellwände aneinandergrenzender Stränge der dazwischen liegenden Schicht 2C. Dadurch ergibt sich entlang dieser Einschnürungen und der Zellwände ein etwa geradliniger und deshalb verhältnismäßig kurzer Weg durch das Wärmedämmelement 1, wodurch ein Wärmeleitwert in diesem Bereich erhöht ist. In einem besonderen Ausführungsbeispiel sind daher die Einschnürungen in drei aufeinanderfolgenden Schichten jeweils versetzt zu den zwei anderen Schichten angeordnet, so dass solche kurzen Wege durch das Wärmedämmelement 1 vermieden werden.In the embodiment in 1 and 2 are the constrictions 5A . 5B the layer 2D also in the vicinity of the constrictions of the next but one layer 2 B arranged. Between these constrictions are cell walls of adjacent strands of the intervening layer 2C , This results along these constrictions and the cell walls, an approximately rectilinear and therefore relatively short path through the thermal insulation element 1 , whereby a thermal conductivity is increased in this area. In a particular embodiment, therefore, the constrictions are arranged in three successive layers each offset from the other two layers, so that such short paths through the thermal insulation element 1 be avoided.

3a zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements 1 mit sechs Schichten 2A- 2F aus Strängen 3 mit rundem Querschnitt. Das Wärmedämmelement 1 weist an seinen äußeren Schichten 2A, 2F jeweils eine Abdeckung 8A, 8B auf, die die Zellen des Wärmedämmelements 1 vor mechanischer Belastung schützt. Aufgrund des runden Querschnitts der Stränge 3 können die Stränge 3 ein Volumen des Wärmedämmelements 1 nicht lückenlos füllen. Es befinden sich daher zwischen den Strängen 3 Zwischenräume 7. Die Zwischenräume 7 erstrecken sich entlang der Stränge 3 und bilden einen Durchlass für Fluide. Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, befinden sich auch um die Einschnürungen 5A, 5B freie Bereiche. Die freien Bereiche um die Einschnürungen 5A, 5B bilden in Verbindung mit den Zwischenräumen 7 einen Durchlass für Fluide, der sich über mehrere Schichten 2A-2F erstreckt. Da auch die Fluide in diesen Zwischenräumen 7 und den freien Bereichen um die Einschnürungen 5A, 5B geeignet sind, Wärme durch Konvektion zu übertragen, sind in einem Ausführungsbeispiel die Zwischenräume 7 und/oder die freien Bereiche um die Einschnürungen 5A, 5B wenigstens teilweise für einen Fluidtransport blockiert und evakuiert, so dass ein Wärmestrom durch die Zwischenräume 7 unterbunden ist. Dabei sind Blockierungen in einem besonderen Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass eine Wärmeleitung durch die Blockierungen minimal bleibt. Die Blockierungen sind in diesem Ausführungsbeispiel so dünn wie möglich und aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit ausgeführt. 3a shows a cross section of a further embodiment of a thermal insulation element according to the invention 1 with six layers 2A - 2F from strands 3 with round cross section. The thermal insulation element 1 indicates its outer layers 2A . 2F one cover each 8A . 8B on top of the cells of the heat-insulating element 1 protects against mechanical stress. Due to the round cross section of the strands 3 can the strands 3 a volume of thermal insulation element 1 do not fill completely. It is therefore located between the strands 3 interspaces 7 , The gaps 7 extend along the strands 3 and form a passage for fluids. As in the 1 and 2 can be seen, are also about the constrictions 5A . 5B free areas. The free areas around the constrictions 5A . 5B form in conjunction with the interstices 7 a passage for fluids that spread over several layers 2A - 2F extends. As well as the fluids in these spaces 7 and the free areas around the constrictions 5A . 5B are suitable to transfer heat by convection, in one embodiment, the spaces 7 and / or the free areas around the constrictions 5A . 5B at least partially blocked for fluid transport and evacuated, allowing a heat flow through the interstices 7 is prevented. Blocking in a particular embodiment are designed so that a heat conduction through the blocks remains minimal. The blockages are as thin as possible in this embodiment and made of a material with a low thermal conductivity.

Auch bei dieser Variante ist es grundsätzlich vorstellbar, dass das Wärmedämmelement 1 neben seiner Wärmedämmwirkung auch eine baustatische Funktion übernehmen kann. Also in this variant, it is basically conceivable that the thermal insulation element 1 In addition to its thermal insulation effect can also assume a structural-static function.

In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Zwischenräume 7 des Wärmedämmelements 1 mit einem Feststoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit aufgefüllt, um Konvektion durch das Wärmedämmelement zu unterbinden.In another embodiment, the spaces are 7 the thermal insulation element 1 filled with a solid having low thermal conductivity to prevent convection through the thermal insulation element.

In einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel umgeben die Einschnürungen die Stränge 3 nicht vollständig, sondern sind nur als Vertiefungen auf jeweils einer Seite oder auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Stränge 3 ausgebildet, so dass der Durchmesser der Stränge 3 auch im Bereich der Einschnürungen teilweise erhalten bleibt. Bei einer geeigneten Orientierung um die Längsachse der Stränge 3 sind die Schichten so für Fluide in Wärmedämmrichtung undurchlässig.In a further embodiment, not shown, the constrictions surround the strands 3 not complete, but are only as depressions on one side or on two opposite sides of the strands 3 formed so that the diameter of the strands 3 Partially preserved even in the area of constrictions. at a suitable orientation about the longitudinal axis of the strands 3 the layers are thus impermeable to fluids in the heat-insulating direction.

3b zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der Querschnitt eines Strangs 3 etwa sechseckig ist, so dass das Volumen eines Wärmedämmelements 1 von den Strängen 3 ausgefüllt ist und Zwischenräume 7 zwischen den Strängen 3 minimal sind oder vermieden werden. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Wärmestrom entlang der freien Bereiche um die Einschnürungen unterbunden, indem alle Einschnürungen so angeordnet werden, dass die freien Bereiche der Einschnürungen nicht miteinander in Fluiddurchlässiger Verbindung stehen. Wenn auch die freien Bereiche um die Einschnürungen evakuiert sind, ist auch ein Wärmestrom entlang der Einschnürungen weitgehend unterbunden. Die Flächen, an denen sich die Stränge 3 berühren, werden in dieser Anordnung erheblich vergrößert. Dies gibt der Struktur zusätzlich Stabilität, es vergrößert aber auch eine Kontaktfläche, entlang der sich ein Wärmestrom über mehrere Schichten durch das Wärmedämmelement 1 ausbreitet. 3b shows an alternative embodiment in which the cross section of a strand 3 is about hexagonal, giving the volume of a heat-insulating element 1 from the strands 3 is filled in and spaces 7 between the strands 3 are minimal or avoided. In one embodiment, a heat flow along the free areas around the constrictions is prevented by arranging all the constrictions such that the free areas of the constrictions are not in fluid-permeable communication with each other. Although the free areas are evacuated around the constrictions, a heat flow along the constrictions is largely prevented. The areas where the strands 3 touch are greatly increased in this arrangement. This gives the structure additional stability, but it also increases a contact surface along which a heat flow over several layers through the thermal insulation element 1 spreads.

Da jede Wand im Bereich der sich berührenden Flächen von den Wänden zweier Zellen gebildet ist, sind diese Wände doppelt so dick wie die Zellwände eines einzelnen Strangs 3. Für diesen Bereich können daher Stränge 3 mit weiter reduzierter Wandstärke verwendet werden.Since each wall in the area of the contacting surfaces is formed by the walls of two cells, these walls are twice as thick as the cell walls of a single strand 3 , Therefore strands can be used for this area 3 be used with further reduced wall thickness.

Ist die Wandstärke der Zellen einer Struktur mit runden Querschnitten auf ein technisch mögliches Minimum reduziert, ohne dadurch eine geforderte mechanische Festigkeit zu unterschreiten, kann gegebenenfalls errechnet und/oder erprobt werden, ob diese Struktur einen besseren Wärmewiderstand bietet als eine Struktur mit einem Querschnitt aus Sechsecken. Dabei kommt es auf verschiedene Parameter an. So erhöht beispielsweise eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen Strängen 3 aufeinanderliegender Schichten die Wärmeleitfähigkeit des Wärmedämmelements 1. Auch die Blockierungen oder der Feststoff zur Abdichtung der Zwischenräume 7 trägt in solchen Ausführungsbeispielen zu einer Wärmeleitung entlang der Wärmedämmrichtung bei.If the wall thickness of the cells of a structure having round cross sections is reduced to a technically possible minimum, without thereby falling below a required mechanical strength, it may optionally be calculated and / or tested whether this structure offers better thermal resistance than a structure with a hexagonal cross section , It depends on various parameters. For example, an increased contact surface between strands increases 3 superimposed layers, the thermal conductivity of the thermal insulation element 1 , Also the blockages or the solid to seal the gaps 7 contributes in such embodiments to a heat conduction along the heat-insulating direction.

Andere Ausführungsbeispiele für den Querschnitt eines Wärmedämmelements 1 sind ebenso denkbar. In 3c hat ein Wärmedämmelement I Zellen mit einem Querschnittsmuster aus regelmäßigen Achtecken. Ein solcher Querschnitt entsteht beispielsweise, wenn aufeinanderliegende Stränge 3 nicht versetzt sondern in Wärmedämmrichtung aufeinander angeordnet werden. Diese Anordnung führt bei gleicher Dicke der einzelnen Schichten zu einem dickeren Wärmedämmelement 1. Ein dickeres Wärmedämmelement 1 ist grundsätzlich besser geeignet, eine Biegebelastung des Wärmedämmelements 1 zu ertragen. Darüber hinaus ist die Zahl der Zwischenräume 7 zwischen zwei Schichten 2 vermindert, so dass weniger Zwischenräume 7 blockiert werden müssen. Auch die Zahl der Kontaktstellen zwischen zwei Schichten 2 ist niedriger als bei einer versetzt angeordneten Struktur, was einen Wärmewiderstand des Wärmedämmelements 1 grundsätzlich erhöht.Other embodiments for the cross section of a heat-insulating element 1 are also conceivable. In 3c has a thermal insulation element I cells with a cross-sectional pattern of regular octagons. Such a cross section arises, for example, when superposed strands 3 not offset but arranged in thermal insulation direction each other. This arrangement results in the same thickness of the individual layers to a thicker thermal insulation element 1 , A thicker thermal insulation element 1 is basically better suited to a bending load of the thermal insulation element 1 to suffer. In addition, the number of spaces 7 between two layers 2 diminished, leaving fewer gaps 7 need to be blocked. Also the number of contact points between two layers 2 is lower than in a staggered structure, which provides thermal resistance of the thermal insulation element 1 basically increased.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung mehrerer Schichten, bei welchem jeweils drei aufeinander folgende Schichten Wärmedämmelemente bzw. Schichtpakete 20A, 20B, 20C bilden. In jedem Schichtpaket 20A, 20B, 20C sind alle Einschnürungen in etwa gleichen Abständen angeordnet und benachbarte Einschnürungen verschiedener Schichten sind jeweils etwa in einer Einschnürungsebene 50A, 50B, 50C senkrecht zur Strangrichtung in Einschnürungsgruppen angeordnet. Im mittleren Schichtpaket 20B ist die Einschnürungsebene 50C versetzt zu den Einschnürungsebenen 50A, 50B des äußeren Schichtpakets 20A angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel werden kurze Wege durch das Wärmedämmelement 1 im Bereich von Einschnürungen vermieden, da auf einem geradlinigen Weg durch das Wärmedämmelement 1 entlang der Einschnürungen nicht nur die Grenzen zwischen zwei Strängen liegen, sondern auch jeweils wenigstens ein Strang liegt, der die Grenze überlagert. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Einschnürungen mehrerer Schichten an gleichen Stellen angeordnet werden, ist es leichter zu produzieren als Ausführungsbeispiele, bei denen die Stellen der Einschnürungen für jede Schicht von benachbarten Schichten abweichen. 4 shows a further embodiment of an arrangement of several layers, in which each three successive layers thermal insulation elements or layer packages 20A . 20B . 20C form. In every shift package 20A . 20B . 20C For example, all constrictions are approximately equidistant, and adjacent constrictions of different layers are each about at a constriction level 50A . 50B . 50C arranged perpendicular to the strand direction in constriction groups. In the middle layer package 20B is the constriction level 50C offset to the constriction levels 50A . 50B of the outer layer package 20A arranged. In this embodiment, short paths through the thermal insulation element 1 avoided in the area of constrictions, as on a straight path through the thermal insulation element 1 along the constrictions not only lie the boundaries between two strands, but also each at least one strand is superimposed on the border. In this embodiment, since the constrictions of multiple layers are located at the same locations, it is easier to produce than embodiments in which the locations of the constrictions for each layer deviate from adjacent layers.

5 zeigt einen Ausschnitt der perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmedämmelements 1 bestehend aus mehreren Teilelementen. Das Wärmedämmelement 1 weist hier beispielhaft neun Schichten 2A-2A, jeweils in dreier Gruppen gruppiert, aus Strängen 3 jeweils bestehend aus einer Vielzahl von abgeschlossenen Zellen 4 auf. Zwischen der Schicht 2C und der Schicht 2D sowie zwischen der Schicht 2G und der Schicht 2H ist eine infrarotreflektierende Schicht 9 angeordnet. Die Außenseite des Wärmedämmelements 1 ist mit einer Schutzschicht 10 umhüllt. Diese hat beispielsweise überwiegend zwei Funktionen: Zum einen bietet sie mechanischen Schutz der Schichten, zum anderen ermöglicht sie eine einfache mechanische Verarbeitung bzw. Verlegung der Elemente. Zur Minimierung von Wärmebrücken verursacht durch Luftspalte zwischen benachbarten Elementen ist das Wärmedämmelement 1 nach 5 so ausgeführt, dass es an der seitlichen Randfläche eine Nut oder Ausnehmung 12 enthält. Ein benachbartes (nicht dargestelltes) Wärmdämmelement hat an der seitlichen Randfläche z.B. eine Feder oder eine zur Ausnehmung 12 komplementäre Ausnehmung ausgebildet, so dass zwei benachbarte Wärmedämmelemente an deren seitlicher Stoßfläche über die Kopplung der beispielsweise Nut/Feder verbunden werden können. 5 shows a detail of the perspective view of another embodiment of a thermal insulation element according to the invention 1 consisting of several sub-elements. The thermal insulation element 1 Here, by way of example, has nine layers 2A - 2A , each grouped in three groups, made of strands 3 each consisting of a plurality of closed cells 4 on. Between the shift 2C and the layer 2D as well as between the layer 2G and the layer 2H is an infrared reflecting layer 9 arranged. The outside of the thermal insulation element 1 is with a protective layer 10 envelops. This has, for example, predominantly two functions: First, it provides mechanical protection of the layers, on the other hand, it allows a simple mechanical processing or installation of the elements. To minimize thermal bridges caused by air gaps between adjacent elements is the thermal insulation element 1 to 5 designed so that there is a groove or recess on the lateral edge surface 12 contains. An adjacent (not shown) Wärmdämmelement has at the lateral edge surface, for example a Spring or one to the recess 12 formed complementary recess so that two adjacent heat-insulating elements can be connected at the lateral abutment surface via the coupling of the example, tongue / groove.

In 5 zeigt der Bereich 5" Schnitte in das Wärmedämmelement 1 zur besseren Darstellung der inneren Struktur. In diesem Bereich ist die umhüllende Schicht 10 nicht dargestellt.In 5 shows the area 5 ' Cuts in the thermal insulation element 1 for better representation of the internal structure. In this area is the enveloping layer 10 not shown.

Grundsätzlich ist es für eine Funktion der Wärmedämmelemente 1 aus den genannten Ausführungsbeispielen weniger bedeutend, ob die Zellen gleiche Längen oder unterschiedliche Längen aufweisen. Auch der Durchmesser der Zellen kann für alle Zellen gleich sein oder aber variieren.Basically it is for a function of the thermal insulation elements 1 less important from the above embodiments, whether the cells have the same lengths or different lengths. The diameter of the cells may be the same for all cells or vary.

Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst Zellen in Form einer Wabenstruktur mit einem Durchmesser von 1-10mm und einer Wandstärke von 5-150µm. Die Zellen haben in diesem Ausführungsbeispiel eine Länge von 1-50cm. Das Wärmedämmelement besteht vorzugsweise aus 3-1000 Lagen dieser Zellen und ist ausgestaltet, eine Fläche von 100×100mm2 bis 1000×1000mm2 abzudecken. Um die Wärmeleitung eines Wärmedämmelements 1 entlang dessen Ränder zur reduzieren, kann der Randbereich in Form einer Nut oder einer Stufe ausgebildet sein, so dass Profile benachbarter Wärmedämmelemente ineinanderfassen oder überlappen. Um einen dauerhaften Vakuumeinschluß zu gewährleisten, ist als Material vorzugsweise Glas oder ein luftundurchlässiger Kunststoff einzusetzen. Die Güte des Vakuums ist dabei vorzugsweise so zu wählen, dass die freie Weglänge der verbleibenden Gasmoleküle ein Vielfaches des Durchmessers der Elemente beträgt, beispielsweise mit in einem Fein- oder Hochvakuum bei einem Druck von 10 bis 10-4 Pa.A preferred embodiment comprises cells in the form of a honeycomb structure with a diameter of 1-10mm and a wall thickness of 5-150μm. The cells have a length of 1-50 cm in this embodiment. The thermal insulation element preferably consists of 3-1000 layers of these cells and is designed to cover an area of 100 × 100 mm 2 to 1000 × 1000 mm 2 . To the heat conduction of a heat-insulating element 1 along the edges to reduce, the edge region may be formed in the form of a groove or a step, so that profiles of adjacent thermal insulation elements interlock or overlap. In order to ensure a permanent vacuum enclosure, it is preferable to use glass or an air-impermeable plastic as the material. The quality of the vacuum is preferably to be chosen so that the free path of the remaining gas molecules is a multiple of the diameter of the elements, for example, in a fine or high vacuum at a pressure of 10 to 10 -4 Pa.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist ein Wärmedämmelement in Anlehnung an 1. Das erfindungsgemäße Wärmedämmsement besteht im wesentlichen aus einer Glasstruktur. Glas als Material vereinigt die Vorzüge hoher Diffusionsdichtigkeit und Druckstabilität bei geringen Rohstoffkosten. Diese Glasstruktur besteht aus acht Lagen mit jeweils einem Durchmesser der Wabenstruktur von 5 mm, einer Länge eines jeden Wabenelementes von 50mm und einer Wandstärke von 0,050mm eingebettet in eine Polystyrolhülle von 5mm Dicke. Das gesamte Element hat eine Breite von 750×750mm2 und eine Dicke von 50mm. Der Restdruck des eingeschlossenen Gases (Luft) beträgt weniger als 1 Pa (um diesem Druck gegen den Aussendruck stand zu halten wäre mindestens eine Wandstärke von 8,5µm erforderlich). Zwischen jeder der acht Lagen befindet sich eine Infrarotlicht reflektive Schicht aus Aluminium. Das so ausgebildete Wärmedämmelement hat eine Wärmeleitfähigkeit von λ ≈0,01 W/mK. Zum Vergleich: Dieser Wert ist mindestens um den Faktor 4 kleiner als die besten klassischen Dämmmaterialien (z.B. Mineralwolle λ ≈0,04 W/mK). Das hat zum Beispiel zur Folge, dass eine extrem gut gedämmte Hausmauer eines Passivhauses nicht mit einer Dämmschichtdicke von 350mm, sondern mit einer Dämmschicht von 100mm zur realisieren ist. Dies ermöglicht bei gleicher Dämmwirkung wesentlich schlankere Wandaufbauten. Im Passivhausbau sind die klassisch gedämmten Wände z.T. einem Dämmmaterial mit einer Schichtdicke von 350mm versehen. Das führt bei Massivhäusern im Passivhausstandart typischerweise zu einem Gesamtwandaufbau mit einer Wandstärke von 500mm und mehr. Dieser ästhetische Nachteil wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden. Ein wesentlicher zweiter Vorteil, der insbesondere im städtischen Wohnraumbereich eine große Rolle spielt, ist der Flächenverbrauch. Bei gleicher Außengröße des Hauses steht durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedeutend mehr Wohnfläche zur Verfügung (pro Meter Wandfläche und Geschoß ergibt sich eine Flächendifferenz von 0,25m2). Bei einem zweistöckigen Einfamilienhaus mit einer Grundfläche von zehn mal zehn Metern und entspricht dies einem Flächengewinn von 18m2 (20m2 abzüglich 10% Wandanteil). Die Gesamtkosten eines Hauses werden typischerweise in Euro pro Quadratmeter Wohnfläche angegeben. Der Flächengewinn würde bei einem Gesamtpreis von 1200€/m2 einer Summe von 21600€ entsprechen. Auch wenn dies nur eine sehr vereinfacht Abschätzung ist, so wird dennoch schnell ersichtlich, daß mögliche Mehrkosten eines solchen Systems gegenüber heute üblicherweise und nach dem Stand der Technik eingesetzten Dämmstoffen sich schnell relativieren oder gar überkompensiert werden können.A preferred embodiment is a thermal insulation element based on 1 , The thermal barrier element according to the invention consists essentially of a glass structure. Glass as a material combines the advantages of high diffusion-tightness and pressure stability with low raw material costs. This glass structure consists of eight layers each with a honeycomb diameter of 5 mm, a length of each honeycomb element of 50 mm and a wall thickness of 0.050 mm embedded in a polystyrene shell of 5 mm thickness. The entire element has a width of 750 × 750mm 2 and a thickness of 50mm. The residual pressure of the trapped gas (air) is less than 1 Pa (to withstand this pressure against the external pressure would require at least a wall thickness of 8.5 microns). Between each of the eight layers is an infrared-reflective aluminum layer. The thus formed thermal insulation element has a thermal conductivity of λ ≈0.01 W / mK. By comparison, this value is at least a factor 4 smaller than the best classical insulating materials (eg mineral wool λ ≈0.04 W / mK). This means, for example, that an extremely well-insulated house wall of a passive house can not be realized with an insulation thickness of 350mm, but with an insulating layer of 100mm. This allows for the same insulating effect significantly slimmer wall structures. In passive house construction, the classically insulated walls are sometimes provided with insulating material with a layer thickness of 350mm. This typically leads to a total wall construction with a wall thickness of 500mm and more for solid houses in the passive house standard. This aesthetic disadvantage is avoided with the device according to the invention. An essential second advantage, which plays a major role in the urban housing sector in particular, is land use. With the same external size of the house is significantly more living space available through the use of the device according to the invention (per meter wall surface and floor results in a surface difference of 0.25m 2 ). In a two-story single-family house with a floor space of ten by ten meters, this corresponds to an area gain of 18m 2 (20m 2 minus 10% wall portion). The total cost of a home is typically quoted in Euros per square meter of living space. The area profit would correspond with a total price of 1200 € / m 2 a sum of 21600 €. Even if this is only a very simplified estimate, it nevertheless quickly becomes apparent that possible additional costs of such a system can be relativized or even overcompensated for today compared to insulating materials commonly used today and according to the state of the art.

Um die Verarbeitbarkeit des Wärmedämmelementes zu verbessern, kann das Wärmedämmelement mit einer äußeren Hülle umgeben sein. Diese Hülle besteht vorzugsweise aus relativ weichem Material mit wärmedämmenden Eigenschaften. Dies kann zum Beispiel eine Umhüllung mit Flüssigholz oder Polystyrol sein.In order to improve the processability of the thermal insulation element, the thermal insulation element may be surrounded by an outer shell. This shell is preferably made of relatively soft material with thermal insulation properties. This may, for example, be a wrapper with liquid wood or polystyrene.

Zur Reduktion von Strahlungswärmeverlusten sind in einigen Ausführungsbeispielen innerhalb der Zellen, zwischen den einzelnen Zellen und/oder zwischen den Schichten eine Infrarotlicht reflektierende Beschichtungen aufgebracht. Die Beschichtung wird in einem Ausführungsbeispiel durch Aufdampfen einer Metallschicht realisiert, beispielsweise eine dünne Aluminiumschicht. Auch kleine Infrarotlicht reflektierende Partikel zwischen den Zellen oder als Teil des Materials der Zellen können die Funktion der Infrarotreflexion übernehmen. Die Infrarotlicht reflektierende Beschichtung reflektiert nicht nur Wärmestrahlung aus einem wärmeren Bereich außerhalb des Wärmedämmelements, sie vermindert auch eine Wärmestrahlung vom Wärmedämmelement auf eine Umgebung.To reduce radiation heat losses, in some embodiments within the cells, between the individual cells and / or between the layers, an infrared-reflective coatings are applied. The coating is realized in one embodiment by vapor deposition of a metal layer, for example a thin aluminum layer. Even small infrared-reflecting particles between the cells or as part of the material of the cells can take over the function of infrared reflection. The infrared-reflective coating not only reflects heat radiation from a warmer area outside the thermal barrier element, it also reduces one Heat radiation from the thermal insulation element to an environment.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Wärmedämmelement transparent ausgeführt und fungiert in Verbindung mit einer lichtabsorbierenden Schicht an der Gebäudeinnenseite als transparente Wärmedämmung.In a further embodiment, the thermal insulation element is made transparent and acts in conjunction with a light-absorbing layer on the inside of the building as a transparent thermal insulation.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden auf oder in das Wärmedämmelement Photovoltaikelemente integriert. Damit lassen sich kostengünstige und funktionsoptimierte Fassaden- und Dachelemente mit integrierter Photovoltaiktechnik oder mit Sonnenkollektoren herstellen. Die kann soweit gehen, dass das Wärmedämmelement sowohl eine baustatische Funktion wie Mauerwerk übernimmt, als auch die Wärmedämmungsfunktion für die thermische Gebäudehülle übernimmt und als Gehäuse und wetterfeste Kapselung von Photovoltaikelementen dient.In a further embodiment, photovoltaic elements are integrated on or in the thermal insulation element. This makes it possible to produce cost-effective and functionally optimized facade and roof elements with integrated photovoltaic technology or with solar collectors. This can go so far that the thermal insulation element takes on both a structural-like function as masonry, as well as the thermal insulation function for the thermal building shell takes over and serves as a housing and weatherproof encapsulation of photovoltaic elements.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Wärmedämmelement, das aus einzelnen abgeschlossenen wabenförmigen, quaderförmigen oder runden Zellen zusammengesetzt ist. Diese Zellen sind evakuiert oder mit einem Gas mit geringem Restdruck befüllt. Die abgeschlossenen Zellen sind zudem noch mit einem Füllmaterial (z.B. Schäume, Perlite, Natur- oder Kunstfasern) gefüllt. Ein Vorteil der Erfindung, dass bei Beschädigung des Elementes nur einzelne Zellen betroffen sind und die Gesamtfunktionalität des Wärmedämmelements erhalten bleibt, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel gegeben.Another embodiment is a thermal insulation element which is composed of individual closed honeycomb, cuboid or round cells. These cells are evacuated or filled with a gas with low residual pressure. The closed cells are also filled with a filling material (e.g., foams, perlites, natural or synthetic fibers). An advantage of the invention that only individual cells are affected by damage of the element and the overall functionality of the heat-insulating element is maintained, is also given in this embodiment.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann Getter enthalten, die mögliche vorhandene Restgase und Feuchtigkeit in den einzelnen Zellen binden.Another embodiment may include getters that bind possible residual gases and moisture present in the individual cells.

Im nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Herstellungsprozesses eines Wärmedämmelements beschrieben.In the following, an embodiment of a manufacturing process of a heat-insulating element will be described.

Ein Rohmaterial, beispielsweise Glas oder Kunststoff, wird geschmolzen und mittels einer Zuleitung in eine evakuierte Herstellungskammer (Vakuumkammer) geleitet. In einem Ausführungsbeispiel wird in der Herstellungskammer das Rohmaterial in einem kontinuierlichen Verfahren durch eine Form gepresst. Diese Form bildet beispielsweise eine Reihe von Röhren oder eine Wabenstruktur zweidimensional ab, so dass Stränge aus dieser Form austreten, die einen entsprechenden Querschnitt aufweisen. Die Herstellungskammer ist vollständig evakuiert oder kann noch einen Restdruck spezieller Gase oder von Luft aufweisen. Das geformte Material wird nach Austritt aus der Pressform mechanisch so geführt, dass die gewünschte Form entsteht. In einem Ausfiihrungsbeispiel wird die Struktur dabei gestreckt, um sehr dünne gleichmäßige Wanddicken zu erzielen. Die Stränge werden im folgenden Schritt in regelmäßigen Abständen mittels mechanischer Vorrichtungen, beispielsweise durch Flügelräder, so verjüngt, dass sie in Abständen durch Einschnürungen verschlossen werden. Dieses Verschließen führt dazu, das sich lokale dreidimensionale Kammern bilden, also die Zellen, in denen der Herstellungskammerdruck eingeschlossen und somit konserviert wird. Der Reihenfolge der Verfahrensschritte kann dabei auch anders gestaltet sein: erst einschnüren, dann strecken, oder erst strecken und dann einschnüren. Die Struktur kühlt im weiteren Verlauf ab und verhärtet sich.A raw material, such as glass or plastic, is melted and passed by means of a supply line in an evacuated manufacturing chamber (vacuum chamber). In one embodiment, in the manufacturing chamber, the raw material is pressed through a mold in a continuous process. This shape forms, for example, a series of tubes or a honeycomb structure two-dimensionally, so that strands emerge from this shape, which have a corresponding cross-section. The manufacturing chamber is completely evacuated or may still have a residual pressure of special gases or air. The molded material is mechanically guided after leaving the mold so that the desired shape is formed. In one embodiment, the structure is thereby stretched to achieve very thin uniform wall thicknesses. The strands are tapered in the following step at regular intervals by means of mechanical devices, for example by impellers, so that they are closed at intervals by constrictions. This closure leads to the formation of local three-dimensional chambers, ie the cells in which the production chamber pressure is enclosed and thus preserved. The order of the process steps can also be designed differently: first constrict, then stretch, or first stretch and then constrict. The structure cools down in the further course and hardens.

Die so gepresste und gezogene Struktur aus mehreren Strängen mit Zellen in einer Ebene stellt eine Schicht des Dämmmaterials dar.The thus pressed and drawn structure of several strands with cells in a plane represents a layer of insulating material.

Um ein mehrlagiges Wärmedämmelement herzustellen, wird die o.g. Herstellungsanordnung in einem Ausführungsbeispiel räumlich mehrfach hintereinander angeordnet. Die einzelnen Schichten werden im weiteren Prozessverlauf übereinander gelegt und verbinden sich zum Wärmedämmelement. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird nur eine Schicht geformt und in Mäandern übereinander gelegt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird wenigstens eine Schicht zu einem Rohr aufgerollt.To produce a multi-layer thermal insulation element, the o.g. Manufacturing arrangement spatially arranged several times in a row in one embodiment. The individual layers are laid one on top of the other in the course of the process and connect to the thermal insulation element. In another embodiment, only one layer is formed and superimposed in meanders. In an alternative embodiment, at least one layer is rolled up into a tube.

In Abhängigkeit von der Temperatur und der daraus resultierenden Festigkeit sind die Kontaktflächen zwischen den Strängen größer oder kleiner. Sind beispielsweise die Stränge bereits nahezu ausgehärtet wenn sie übereinandergelegt werden, verändern sie ihre Form kaum, so dass die Kontaktflächen klein bleiben. Wenn die Stränge nicht so weit ausgehärtet sind, werden die Kontaktflächen aufgrund von Adhäsionskräften größer und es können sich in einem besonderen Ausführungsbeispiel Stränge mit sechseckigen Querschnitten bilden.Depending on the temperature and the resulting strength, the contact surfaces between the strands are larger or smaller. For example, if the strands are already nearly cured when stacked, they barely change shape, leaving the contact areas small. If the strands are not so far hardened, the contact surfaces become larger due to adhesion forces and it can form in a particular embodiment strands with hexagonal cross-sections.

Bevor die Stränge in mehreren Schichten zusammengefügt werden, sind sie wenigstens so weit abgekühlt, dass die Hohlräume im Inneren der Zellen trotz einer Belastung durch benachbarte Stränge erhalten bleiben. In einem Ausführungsbeispiel werden die Stränge zusammengefügt, bevor sie vollständig ausgehärtet sind, so dass sie sich mit benachbarten Strängen verbinden, so dass zwischen den Strängen kein Fluid hindurch dringt.Before the strands are assembled in multiple layers, they are at least cooled to the extent that the cavities are preserved inside the cells despite a load by adjacent strands. In one embodiment, the strands are joined together before they are fully cured so that they bond to adjacent strands so that no fluid penetrates between the strands.

In einem Ausführungsbeispiel werden Zwischenräume 7 zwischen Strängen und/oder freie Bereiche um Einschnürungen an einigen Stellen abgedichtet, bevor zwei Schichten aufeinandergelegt werden, so dass die Zwischenräume 7 und/oder freien Bereiche um die Einschnürungen evakuiert bleiben, wenn das Wärmedämmelement aus der Herstellungskammer entnommen wird.In one embodiment, spaces become 7 sealed between strands and / or free areas around constrictions in some places before two layers are stacked on top of each other so that the interstices 7 and / or free areas around the constrictions remain evacuated when the thermal insulation element is removed from the manufacturing chamber.

In einigen Ausführungsbeispielen werden einzelne Schichten mit einer Infrarotlicht und damit Wärmestrahlung reflektierenden Schicht versehen. Dies kann in Form einer Bedampfung mit metallischen Schichten durch einen Sputterprozess oder durch Aufbringen von dünnen Folien realisiert werden.In some embodiments, individual layers are provided with an infrared light and heat radiation reflecting layer. This can be realized in the form of a vapor deposition with metallic layers by a sputtering process or by applying thin films.

In einer Ausführungsform schneidet eine Zuschneidevorrichtung die Wärmedämmelemente in gewünschter Länge ab. Die Wärmedämmelemente werden nach ausreichender Abkühlung und damit Fixierung der Form anschließend über eine Vakuumschleuse aus der Herstellungskammer herausgeschleust.In one embodiment, a cutting device cuts off the heat-insulating elements in the desired length. The heat insulation elements are then removed after sufficient cooling and thus fixing the mold out of the production chamber via a vacuum lock.

Somit erhält man ein Wärmedämmelement mit sehr niedriger Wärmeleitfähigkeit.Thus, a thermal insulation element with very low thermal conductivity is obtained.

Zur Weiterverarbeitung kann der oben genannten Prozesskette optional eine weitere Prozesskette folgen, in der die fertigen Module in eine Form eingebracht werden. Die Form wird mit einem kostengünstigen wärmedämmenden Material (z.B. Styropor, Kunststoffe, Naturstoffe oder Flüssigholz) ausgefüllt. Durch diesen Prozessschritt wird die innere Struktur von einer Schutzhülle umgeben. Die Materialeigenschaften der Schutzhülle können so gewählt werden, dass sie für den geplanten Einsatz direkt als Trägermaterial z.B. für Putze verwendbar ist. Die Schutzhülle ist in einigen Ausführungsbeispielen so mit Nut und Feder oder vergleichbaren Strukturen ausgestattet, dass sich Elemente nahezu wärmebrückenfrei aneinander bringen lassen. Zudem erleichtert die Schutzhülle die Verarbeitung und verhindert funktionale Beschädigungen am Dämmelement, da insbesondere bei der Verarbeitung im Bauwesen oft raue Umgebungsbedingungen vorzufinden sind.For further processing, the process chain mentioned above can optionally be followed by a further process chain in which the finished modules are introduced into a mold. The mold is filled with a low cost thermal insulating material (e.g., styrofoam, plastics, natural or liquid wood). Through this process step, the inner structure is surrounded by a protective cover. The material properties of the protective cover can be chosen so that they can be used directly as a carrier material for the intended use, e.g. suitable for plasters. The protective cover is equipped in some embodiments with tongue and groove or similar structures that can bring elements almost free of heat bridges together. In addition, the protective cover facilitates the processing and prevents functional damage to the insulating element, as in particular in the construction industry often harsh environmental conditions are to be found.

Weitere Varianten und Ausführungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.Other variants and embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art within the scope of the following claims.

Claims (28)

Thermisches Wärmedämmelement, wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) umfassend, wobei: - die Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) jeweils aus einer Mehrzahl von Strängen (3, 3A, 3B, 3C, 3D) gebildet sind, die zueinander etwa parallel angeordnet und in einer Ebene miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Stränge (3, 3A, 3B, 3C, 3D) jeweils aus einer Mehrzahl von hohlen, zumindest teilweise evakuierten länglichen Zellen (4A, 4B, 4C) gebildet sind, die in einer Reihe hintereinander angeordnet und jeweils voneinander durch Einschnürungen (5A, 5B) getrennt sind, und die Zellen (4A, 4B, 4C) einer Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) zu den jeweils benachbarten Zellen (4A, 4B, 4C) einer angrenzenden Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in Schichtebene versetzt angeordnet sind, - wobei die Zellen (4A, 4B, 4C) aus Glas hergestellt und während des Aushärtens derart zusammengefügt worden sind, dass jede Zelle (4A, 4B, 4C) mit den Zellen der benachbarten Stränge (3A, 3B, 3C, 3D) derselben Schicht und den Zellen der benachbarten Schichten (2A, 2B, 2C, 2D) unmittelbar verbunden ist.Thermal thermal insulation element, comprising at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F), wherein: - the layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) each consist of a plurality of strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D), which are arranged approximately parallel to one another and connected to each other in a plane, characterized in that - the strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) each of a plurality of hollow, at least partially evacuated elongated cells (4A, 4B, 4C) arranged in a row one behind the other and separated from each other by constrictions (5A, 5B), and the cells (4A, 4B, 4C) of a layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) to the respective adjacent cells (4A, 4B, 4C) of an adjacent layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are arranged offset in layer plane, - wherein the cells (4A, 4B, 4C ) were made of glass and assembled during curing in such a way that each cell (4A, 4B, 4C) with the cells of the adjacent strands (3A, 3B, 3C, 3D) of the same layer and the cells of the adjacent layers (2A, 2B, 2C, 2D) is directly connected. Wärmedämmelement nach Anspruch 1, bei welchem die Zellen (4A, 4B, 4C) etwa röhrenförmig ausgestaltet sind.After heat insulation element Claim 1 in which the cells (4A, 4B, 4C) are approximately tubular. Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem ein Querschnitt der wenigstens zwei aufeinanderliegenden Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) ein Muster aus regelmäßigen Sechsecken aufweist.Thermal insulation element according to one of Claims 1 or 2 in which a cross section of the at least two superimposed layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) has a pattern of regular hexagons. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, desweiteren eine Infrarotlicht reflektierende Beschichtung umfassend.The thermal barrier element of any one of the preceding claims, further comprising an infrared reflective coating. Wärmedämmelement nach Anspruch 4, bei welchem die Infrarotlicht reflektierende Beschichtung zwischen den Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) angeordnet ist.After heat insulation element Claim 4 in which the infrared-reflective coating is disposed between the layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F). Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches für Licht im sichtbaren Bereich durchlässig ist.Thermal insulation element according to one of the preceding claims, which is transparent to light in the visible range. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches für Licht im sichtbaren Bereich durchlässig ist und das rückseitig mit einer lichtabsorbierenden Schicht oder einer Photovoltaik-Schicht versehen ist.Heat-insulating element according to one of the preceding claims, which is transparent to light in the visible range and which is provided on the back with a light-absorbing layer or a photovoltaic layer. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches auf einer Oberflächen mit einer Photovoltaikschicht beschichtet ist.A thermal barrier element according to any one of the preceding claims which is coated on a surface with a photovoltaic layer. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches desweiteren eine Abdeckung (8A, 8B) zum Schutz vor mechanischer Belastung aufweist.A thermal insulation element according to any one of the preceding claims, further comprising a cover (8A, 8B) for protection against mechanical stress. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches ausgestaltet ist, eine Verbindung mit einer Fassadenbeschichtung einzugehen.Thermal insulation element according to one of the preceding claims, which is designed to enter into a connection with a facade coating. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches wenigstens vier Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) aufweist.Thermal insulation element according to one of the preceding claims, which has at least four layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F). Wärmedämmelement nach Anspruch 11, bei welchem jeweils wenigstens zwei benachbarte Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in jeweils einem Schichtpaket (20A, 20B, 20C) zusammengefasst sind, in dem die Einschnürungen der Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in gleichen Abständen angeordnet sind, wobei benachbarte Einschnürungen verschiedener Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F) in jeweils einer Einschnürungsebene (50A, 50B, 50C) senkrecht zur Strangrichtung angeordnet sind, und die Einschnürungsebenen (50A, 50B, 50C) von benachbarten Schichtpaketen (20A, 20B, 20C) zueinander versetzt angeordnet sind.After heat insulation element Claim 11 in which in each case at least two adjacent layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are each combined in a layer package (20A, 20B, 20C) in which the constrictions of the layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are in the same Are arranged with adjacent constrictions of different layers (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F) in each constriction plane (50A, 50B, 50C) perpendicular to the strand direction, and the constriction planes (50A, 50B, 50C ) of adjacent layer packages (20A, 20B, 20C) are offset from each other. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem Zwischenräume (7) zwischen den Zellen (4A, 4B, 4C) evakuiert sind.A thermal barrier element according to any one of the preceding claims, wherein gaps (7) between the cells (4A, 4B, 4C) are evacuated. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem eine Dämmwirkung von einer Richtung eines Temperaturgradienten abhängt.A thermal insulation element according to any one of the preceding claims, wherein an insulating effect depends on a direction of a temperature gradient. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches an seitlichen Rändern ein Verbindungsprofil zur formschlüssigen Verbindung mit einem benachbarten Wärmedämmelement aufweist.Thermal insulation element according to one of the preceding claims, which has at lateral edges a connection profile for the positive connection with an adjacent thermal insulation element. Wärmedämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welches an seitlichen Kanten eine Beschichtung zur thermisch isolierenden Verbindung mit einem benachbarten Wärmedämmelement aufweist.Thermal insulation element according to one of Claims 1 to 14 , which has a coating on the side edges for thermally insulating connection with an adjacent heat-insulating element. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches mit einem Photovoltaikelement oder einem Sonnenkollektor kombiniert ist.Thermal insulation element according to one of the preceding claims, which is combined with a photovoltaic element or a solar collector. Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmelements, umfassend: - Schmelzen von Ausgangsmaterial für das Wärmedämmelement, - Einpressen des geschmolzenen Materials durch eine Öffnung in eine evakuierte Kammer als wenigstens ein Strang (3, 3A, 3B, 3C, 3D), einen oder mehrere Hohlräume umschließend, - Mehrfaches Einschnüren des oder jedes Strangs (3, 3A, 3B, 3C, 3D) in Abständen entlang des Strangs (3, 3A, 3B, 3C, 3D), und - Strecken des oder jedes Strangs (3, 3A, 3B, 3C, 3D), derart, dass die Wandstärke des Strangs (3, 3A, 3B, 3C, 3D) bis zum gewünschten Maß reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Mehrzahl von Strängen (3, 3A, 3B, 3C, 3D) eine Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) gebildet wird, in der die Stränge (3, 3A, 3B, 3C, 3D) zueinander etwa parallel angeordnet und in einer Ebene miteinander verbunden sind und in der jeder Strang (3, 3A, 3B, 3C, 3D) an zwei weitere Stränge (3, 3A, 3B, 3C, 3D) angrenzt, wobei das Material Glas ist und die Stränge (3, 3A, 3B, 3C, 3D) zusammengefügt werden, bevor sie ausgehärtet sind.A method for producing a thermal insulation element, comprising: - melting raw material for the thermal insulation element, - injecting the molten material through an opening in an evacuated chamber as at least one strand (3, 3A, 3B, 3C, 3D), enclosing one or more cavities, - multiple entangling of the or each strand (3, 3A, 3B, 3C, 3D) at intervals along the strand (3, 3A, 3B, 3C, 3D), and - stretching the or each strand (3, 3A, 3B, 3C , 3D), such that the wall thickness of the strand (3, 3A, 3B, 3C, 3D) is reduced to the desired degree, characterized in that a plurality of strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) of a Layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) is formed, in which the strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) are arranged approximately parallel to each other and connected in a plane and in which each strand (3 3A, 3B, 3C, 3D) abuts two further strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D), the material being glass and the strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) before they are cured. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) mit einer Infrarotlicht reflektierenden Beschichtung versehen wird.Method according to Claim 18 in which the layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) is provided with an infrared-reflective coating. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, bei welchem die Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) an die Form eines zu isolierenden Körpers angepasst wird.Method according to one of Claims 18 or 19 in which the layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) is adapted to the shape of a body to be insulated. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) zu einem rohrförmigen Wärmedämmelement aufgerollt wird.Method according to Claim 19 in which the layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) is rolled up into a tubular thermal insulation element. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei welchem wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) gestapelt werden.Method according to one of Claims 18 to 21 in which at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are stacked. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die Einschnürungen der Stränge (3, 3A, 3B, 3C, 3D) einer der wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) zu den Einschnürungen in einer weiteren Schicht (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in Strangrichtung versetzt angeordnet werden.Method according to Claim 22 in which the constrictions of the strands (3, 3A, 3B, 3C, 3D) of one of the at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) to the constrictions in a further layer (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are offset in the direction of the strand. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem jeweils wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in Schichtpaketen angeordnet werden, wobei benachbarte Einschnürungen verschiedener Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in jedem Schichtpaket in einer Einschnürungsebene angeordnet werden und die Einschnürungsebenen von benachbarten Schichtpaketen zueinander versetzt angeordnet werden.Method according to Claim 22 in which in each case at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are arranged in layer packages, wherein adjacent constrictions of different layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are arranged in each layer package in a constriction plane and the constricting planes of adjacent layer packages are offset from each other. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei welchem die wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) in gleichmäßige Abschnitte zerteilt werden.Method according to one of Claims 22 to 24 in which the at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are divided into uniform sections. Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem die wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) so in gleichmäßige Abschnitte zerteilt werden, dass sie an seitlichen Rändern ein Verbindungsprofil zu einer formschlüssigen Verbindung aufweisen.Method according to Claim 25 in which the at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) are divided into uniform sections in such a way that they have a connection profile to a positive connection at lateral edges. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, bei welchem die wenigstens zwei Schichten (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) ein Wärmedämmelement bilden.Method according to one of Claims 22 to 26 in which the at least two layers (2, 2A, 2B, 2C, 2E, 2F) form a thermal insulation element. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 27, bei welchem das Wärmedämmelement durch eine Vakuumschleuse aus der evakuierten Kammer entnommen wird.Method according to one of Claims 21 or 27 in which the thermal insulation element is removed through a vacuum lock from the evacuated chamber.
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