DE102009038461B4 - Thermal insulation element and method for its production - Google Patents
Thermal insulation element and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009038461B4 DE102009038461B4 DE102009038461.8A DE102009038461A DE102009038461B4 DE 102009038461 B4 DE102009038461 B4 DE 102009038461B4 DE 102009038461 A DE102009038461 A DE 102009038461A DE 102009038461 B4 DE102009038461 B4 DE 102009038461B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thermal insulation
- layers
- insulation element
- layer
- cells
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 84
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 57
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 9
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 3
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920000862 Arboform Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical group O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 229920006329 Styropor Polymers 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013082 photovoltaic technology Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
- E04B1/78—Heat insulating elements
- E04B1/80—Heat insulating elements slab-shaped
- E04B1/803—Heat insulating elements slab-shaped with vacuum spaces included in the slab
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
- B29C48/11—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels comprising two or more partially or fully enclosed cavities, e.g. honeycomb-shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
- B29C67/20—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 for porous or cellular articles, e.g. of foam plastics, coarse-pored
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
- F16L59/075—Arrangements using an air layer or vacuum the air layer or the vacuum being delimited by longitudinal channels distributed around the circumference of a tube
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/9258—Velocity
- B29C2948/926—Flow or feed rate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92609—Dimensions
- B29C2948/92647—Thickness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
- B29C48/0012—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by internal pressure generated in the material, e.g. foaming
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
- B29C48/0018—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by orienting, stretching or shrinking, e.g. film blowing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/022—Particular heating or welding methods not otherwise provided for
- B29C65/028—Particular heating or welding methods not otherwise provided for making use of inherent heat, i.e. the heat for the joining comes from the moulding process of one of the parts to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
- B29C66/522—Joining tubular articles
- B29C66/5227—Joining tubular articles for forming multi-tubular articles by longitudinally joining elementary tubular articles wall-to-wall (e.g. joining the wall of a first tubular article to the wall of a second tubular article) or for forming multilayer tubular articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
- B29C66/526—Joining bars
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
- B29C66/526—Joining bars
- B29C66/5268—Joining bars characterised by their solid cross sections being non-circular, e.g. being elliptical, square or rectangular
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0012—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties
- B29K2995/0015—Insulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/60—Multitubular or multicompartmented articles, e.g. honeycomb
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/24—Structural elements or technologies for improving thermal insulation
- Y02A30/242—Slab shaped vacuum insulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B80/00—Architectural or constructional elements improving the thermal performance of buildings
- Y02B80/10—Insulation, e.g. vacuum or aerogel insulation
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.
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.
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
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.
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
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
Ein weiterer Lösungsansatz ist in Patent
Die Schrift
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
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.
-
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
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
Die Zellen
Durch Anordnung dieser einzelnen evakuierten Zellen
In
Im Wärmedämmelement
Die Einschnürungen
Im Ausführungsbeispiel in
Auch bei dieser Variante ist es grundsätzlich vorstellbar, dass das Wärmedämmelement
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Zwischenräume
In einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel umgeben die Einschnürungen die Stränge
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
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
Andere Ausführungsbeispiele für den Querschnitt eines Wärmedämmelements
In
Grundsätzlich ist es für eine Funktion der Wärmedämmelemente
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
Eine bevorzugte Ausführungsform ist ein Wärmedämmelement in Anlehnung an
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
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)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009038461.8A DE102009038461B4 (en) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | Thermal insulation element and method for its production |
PCT/EP2010/005098 WO2011020617A2 (en) | 2009-08-21 | 2010-08-19 | Heat-insulating element and method for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009038461.8A DE102009038461B4 (en) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | Thermal insulation element and method for its production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009038461A1 DE102009038461A1 (en) | 2011-05-05 |
DE102009038461B4 true DE102009038461B4 (en) | 2019-01-24 |
Family
ID=43607374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009038461.8A Active DE102009038461B4 (en) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | Thermal insulation element and method for its production |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009038461B4 (en) |
WO (1) | WO2011020617A2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3792417B1 (en) * | 2019-09-16 | 2021-11-03 | V21 GmbH | Insulating element with corrugation |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1434758U (en) * | ||||
DE1434758B1 (en) | 1960-06-09 | 1971-01-21 | Perini Dr Carlo | Thermally insulating wall for a container or room, consisting of hollow elements made of material with low thermal conductivity |
US3769770A (en) | 1969-01-23 | 1973-11-06 | Sanders Nuclear Corp | Thermal super insulation |
US4468423A (en) | 1982-11-17 | 1984-08-28 | Arlie Hall | Insulating cell element and structures composed thereof |
DE3828669A1 (en) | 1988-08-24 | 1990-03-08 | Degussa | FORMKOERPER FOR HEAT INSULATION |
DE2954563C2 (en) | 1978-08-28 | 1990-09-20 | Leonard B. Bellevue Wash. Us Torobin | |
US5500287A (en) | 1992-10-30 | 1996-03-19 | Innovation Associates, Inc. | Thermal insulating material and method of manufacturing same |
DE102004026894A1 (en) | 2004-06-02 | 2005-12-22 | Cremers, Jan M., Dipl.-Ing. | Heat insulating mat principle for e.g. vacuum insulation panel, involves providing insulating units between two foil-like covering materials, and separating units through gas tight connection of foil-like covering materials |
DE102007056837A1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-05-28 | Michael Hamberger | Vacuum isolation element for thermal insulation of buildings, devices, refrigerating chambers, refrigerators, motor vehicles, airplanes, ships, has insulating material that defines multiple chambers |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE464442A (en) * | 1941-10-27 | |||
US4618517A (en) * | 1984-06-29 | 1986-10-21 | Simko Jr Frank A | Thermal insulating material |
GB2450857B (en) * | 2007-07-12 | 2012-06-06 | John Kinsella | Insulating materials |
-
2009
- 2009-08-21 DE DE102009038461.8A patent/DE102009038461B4/en active Active
-
2010
- 2010-08-19 WO PCT/EP2010/005098 patent/WO2011020617A2/en active Application Filing
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1434758U (en) * | ||||
DE1434758B1 (en) | 1960-06-09 | 1971-01-21 | Perini Dr Carlo | Thermally insulating wall for a container or room, consisting of hollow elements made of material with low thermal conductivity |
US3769770A (en) | 1969-01-23 | 1973-11-06 | Sanders Nuclear Corp | Thermal super insulation |
DE2954563C2 (en) | 1978-08-28 | 1990-09-20 | Leonard B. Bellevue Wash. Us Torobin | |
US4468423A (en) | 1982-11-17 | 1984-08-28 | Arlie Hall | Insulating cell element and structures composed thereof |
DE3828669A1 (en) | 1988-08-24 | 1990-03-08 | Degussa | FORMKOERPER FOR HEAT INSULATION |
US5500287A (en) | 1992-10-30 | 1996-03-19 | Innovation Associates, Inc. | Thermal insulating material and method of manufacturing same |
US5501871A (en) | 1992-10-30 | 1996-03-26 | Innovation Associates, Inc. | Thermal insulating material and method of manufacturing same |
DE102004026894A1 (en) | 2004-06-02 | 2005-12-22 | Cremers, Jan M., Dipl.-Ing. | Heat insulating mat principle for e.g. vacuum insulation panel, involves providing insulating units between two foil-like covering materials, and separating units through gas tight connection of foil-like covering materials |
DE102007056837A1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-05-28 | Michael Hamberger | Vacuum isolation element for thermal insulation of buildings, devices, refrigerating chambers, refrigerators, motor vehicles, airplanes, ships, has insulating material that defines multiple chambers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011020617A3 (en) | 2011-12-15 |
DE102009038461A1 (en) | 2011-05-05 |
WO2011020617A2 (en) | 2011-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2771236B1 (en) | Construction element | |
EP2105547A1 (en) | Vacuum insulating element | |
EP2460945B1 (en) | Thermal insulation board with embedded low thermal conductivity thermal insulation elements and assembly kit for same | |
EP2699490B1 (en) | Packaging having a surrounding heat barrier | |
DE102010044789A1 (en) | Thermal insulation plate for masonry wall, has chambers arranged between cover layer plate and barrier layer, where barrier layer is provided as barrier layer plate | |
EP2119842B1 (en) | Insulation element and method for producing same | |
WO2013121045A1 (en) | Envelope structure for a building | |
DE102011050472A1 (en) | Spacer arrangement for producing vacuum-isolated panel, vacuum evacuated glass or borderless network system, comprises multiple locally acting bar-shaped or sleeve-shaped support elements | |
EP0720718B1 (en) | Outer wall element for buildings, in particular wainscot panel for the breastwork area of the wall of a building | |
DE102009038461B4 (en) | Thermal insulation element and method for its production | |
EP3104099B1 (en) | Switchable vacuum insulation element | |
AT12777U1 (en) | WALL ELEMENT AND HEAT STORAGE | |
EP2131120A2 (en) | Solar collector | |
DE2610370A1 (en) | Heat insulating closed system with sunlight transmitting walls - with gas-filled chamber with gas impermeable partitions | |
DE4325399C2 (en) | Use of temperature-insulating, plate-shaped system elements made of multi-pane glazing with evacuated pane spaces to build up cold rooms and heating chambers | |
DE4120125C2 (en) | Component for the production of solar energy | |
WO2016142480A1 (en) | Insulating element | |
EP3266950B1 (en) | Profile construction glass sheet with heat insulating properties, profile construction class assembly containing them and use of heat-insulating material | |
AT344385B (en) | MULTI-LAYER COMPOSITE PANEL | |
WO2015043911A1 (en) | Transparent cover element with high thermal insulation | |
EP3792417B1 (en) | Insulating element with corrugation | |
DE102010018515A1 (en) | Wall element for thermal insulation of building facades, and for use in product line, and hence has outer layer facing outer chamber, where surface is designed to face towards building facade | |
DD247586A3 (en) | HEAT-SUSPENDED CONTAINER HOSE | |
AT506587B1 (en) | DEVICE FOR REDUCING HEAT LOSS | |
DE10152516A1 (en) | Insulating system for mobile and fixed articles comprises closed sleeve with two walls, spacers being fitted between these and space between them being evacuated |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |