DE102022003196A1 - Vacuum insulation panel VIP - Google Patents

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    • 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
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials

Abstract

Es wurde eine Vorrichtung erdacht zur thermischen Isolation. Das Vakuumisolationspaneel, im folgenden als VIP bezeichnet, ist plattenförmig aufgebaut, mit integriertem Vakuum ohne Kernmaterial. Damit die Vorrichtung seine Struktur behält, ist sie im inneren je nach Konstruktion und Unteranspruch ohne, mit einem oder mit mehreren Stützelementen aufgebaut die einen möglichst geringen Flächenkontakt zur oberen und unteren Platte, sowie zu den Seitenteilen haben. Durch den minimalen Flächenkontakt der Stützelemente und das Vakuum wird die Weiterleitung von thermischer Energie auf ein Minimum reduziert.A device was devised for thermal insulation. The vacuum insulation panel, hereinafter referred to as VIP, is plate-shaped, with an integrated vacuum without core material. So that the device retains its structure, depending on the construction and subclaims, it is constructed internally without, with one or more support elements which have the smallest possible surface contact with the upper and lower plates and with the side parts. Due to the minimal surface contact between the support elements and the vacuum, the transfer of thermal energy is reduced to a minimum.

Description

Das Vakuumisolationspaneel wurde vorrangig erdacht um beispielsweise Gebäude vor Verlust von Wärme zu schützen. Des Weiteren lassen sich auch Kühlgeräte, Kühltruhen, Rohre, Pufferspeicher im Heizungsbau, oder auch als Dämmung im KFZ mit diesem VIP ausstatten. Die Verwendung zu anderen thermischen Isolationszwecken sind nahezu keine Grenzen gesetzt. Betrachtet man die Physik der Thermodynamik, erfolgt die Energieübertragung auf drei unterschiedliche Arten. Für dieses Patent wird aber nur die Übertragung durch die Konduktion betrachtet. Bei der Konduktion, also die Wärmeleitung, wird kinetische Energie zwischen benachbarten Atomen oder Molekülen ohne Materialtransport übertragen. Diese Art der Wärmeübertragung ist ein irreversibler Prozess und transportiert die thermische Energie vom höheren Energieniveau auf das niedrigere Niveau so lange bis beide Niveaus ausgeglichen sind. Ein Vakuum unter 300 mbar verhindert eine Energieübertragen durch die Konduktion. Bei dem erdachten Vakuumisolationspaneel ist es entscheidend, die Konstruktion so stabil zu errichten, dass das Vakuum dauerhaft und ohne Beschädigungen am Volumenkörper aufrecht erhalten bleibt. Aus statischer Sicht ist es nicht nötig, dass das eine Stützelement oder die Stützelemente ganzflächig mit den Trägerplatten zu verbinden oder massiv groß zu gestalten. Es reichen beispielsweise einzelne dünne Stützelemente aus, die die Statik aufrecht erhalten und zugleich die Konduktion auf ein Minimum reduzieren. Diese Konstruktion bringt auch ein Gewichtsvorteil mit sich.The vacuum insulation panel was primarily designed to protect buildings from heat loss, for example. Furthermore, cooling devices, chest freezers, pipes, buffer storage in heating construction, or as insulation in vehicles can also be equipped with this VIP. There are almost no limits to its use for other thermal insulation purposes. If you look at the physics of thermodynamics, energy transfer occurs in three different ways. For this patent, however, only transmission through conduction is considered. During conduction, i.e. heat conduction, kinetic energy is transferred between neighboring atoms or molecules without material transport. This type of heat transfer is an irreversible process and transports thermal energy from the higher energy level to the lower level until both levels are balanced. A vacuum below 300 mbar prevents energy transfer through conduction. When designing the vacuum insulation panel, it is crucial that the construction is so stable that the vacuum is maintained permanently and without damage to the solid body. From a static point of view, it is not necessary to connect the support element or elements to the support plates over the entire surface or to make them massively large. For example, individual thin support elements are sufficient to maintain the statics and at the same time reduce conduction to a minimum. This design also brings with it a weight advantage.

Die Erfindung, 1, beruht auf einer unteren Grundplatte (1) beliebiger Form, vorzugsweise rechteckig. Je nach Größe oder Bauweise sind auf dieser Grundplatte ein oder mehrere Stützelemente (4) vorhanden auf dessen eine Deckplatte (2) beliebiger Form, vorzugsweise gleicher Form wie der Grundplatte aufgebracht ist. Ringsum befindet sich eine äußere Umrandung beliebiger Form (3) vorzugsweise jedoch von vier Seitenteile. Das oder die jeweiligen Stützelemente (4) im inneren haben die besondere Eigenschaft, dass sie einen minimalen Kontakt zu den jeweiligen Außenwänden (3) haben. Sie gewährleisten eine minimal nötige Statik des Volumenkörpers damit er nicht verformt wird. Das hat den Vorteil, dass der Volumenkörper erhalten bleibt, aber die Wärmeübertragung auf ein Minimum reduziert wird. Der nun erschaffene Volumenkörper wird im Innenraum vorzugsweise unter 300 mbar evakuiert und luftdicht verschlossen, sodass keine Luft eindringen kann. Je nach verwendetem Material ist das Paneel aber nicht zu 100 % diffusionsdicht, sodass im Laufe der Zeit das Vakuum und damit der dämmende Effekt verloren geht. Dieser Nachteil lässt sich je nach Anforderung mit einer diffusionsdichten, bzw. weitestgehend diffusionsdichten Folienhülle beseitigen. Der evakuierte Volumenkörper wird mit einer selbstklebenden Metallfolie, vorzugsweise Aluminiumfolie beklebt. Alternativ kann der Volumenkörper auch mit einer selbstklebenden Hochbarrierefolie, metallbedampfte Folie oder ähnliche Folien die dem Zweck der Diffusionsbarrieren dienen umhüllt oder beklebt werden.The invention, 1 , is based on a lower base plate (1) of any shape, preferably rectangular. Depending on the size or design, one or more support elements (4) are present on this base plate, on which a cover plate (2) of any shape, preferably the same shape as the base plate, is applied. All around there is an outer border of any shape (3), but preferably of four side parts. The respective support elements (4) inside have the special property that they have minimal contact with the respective outer walls (3). They ensure the minimum necessary statics of the solid body so that it is not deformed. This has the advantage that the solid body is retained, but heat transfer is reduced to a minimum. The volume body that has now been created is evacuated in the interior, preferably below 300 mbar, and sealed airtight so that no air can penetrate. Depending on the material used, the panel is not 100% diffusion-tight, so the vacuum and thus the insulating effect are lost over time. Depending on the requirements, this disadvantage can be eliminated with a diffusion-tight or largely diffusion-tight film cover. The evacuated solid body is covered with a self-adhesive metal foil, preferably aluminum foil. Alternatively, the solid body can also be covered or covered with a self-adhesive high-barrier film, metal-coated film or similar films that serve the purpose of diffusion barriers.

Die Vorteile dieser selbstklebenden Diffusionsbarrieren sind die schnelle Anwendung mit dem Ziel die Volumenkörper bei der Herstellung schnell, unkompliziert und vor allem kostengünstig zu versiegeln. In diesem Fall ist keine besondere Präzision oder Falttechnik erforderlich. Des weiteren schützt die selbstklebende Folie vor kleineren Beschädigungen wie Stiche oder Schnitte. Exakt nur an dem Einstich oder an dem Schnitt der in der Regel nur wenige Zehntel Millimeter dick ist, könnte im Laufe der Zeit der Volumenkörper diffundieren. Sollte die Beschädigung der Barriere erkannt werden, so kann die schadhafte Stelle mit einem erneuten überkleben repariert werden.The advantages of these self-adhesive diffusion barriers are the quick application with the aim of sealing the solid bodies during production quickly, easily and, above all, cost-effectively. In this case, no special precision or folding technique is required. Furthermore, the self-adhesive film protects against minor damage such as punctures or cuts. Over time, the solid body could only diffuse at exactly the puncture or cut, which is usually only a few tenths of a millimeter thick. If damage to the barrier is detected, the damaged area can be repaired by taping over it again.

Solange der Volumenkörper selbst nicht beschädigt wird, kann die Beschädigung selbst nach Jahren noch repariert werden. Bei herkömmlichen Patenten, bei denen die Folien die Volumenkörper ohne zu verkleben umschließen, Patent Nr. EP 2 824 377 , wäre im Augenblick der Beschädigung, auch wenn sie noch so klein ist, dass Prinzip der Vakuumisolation vollkommen zerstört. Dieser Nachteil entfällt bei der Anwendung der selbstklebenden Folienbarrieren.As long as the solid itself is not damaged, the damage can still be repaired even years later. In conventional patents, in which the films enclose the solid bodies without sticking, patent no. EP 2 824 377 , at the moment of damage, even if it is so small, the principle of vacuum insulation would be completely destroyed. This disadvantage is eliminated when using self-adhesive film barriers.

2 zeigt einen Querschnitt vom Volumenkörper mit einer äußeren Versiegelung aus einer selbstklebenden Metallfolie. Die 4 zeigt mögliche Einbuchtungen. Damit hat man die Möglichkeit das VIP zum Beispiel am Mauerwerk zu verankern, ohne es zu beschädigen oder einen Zwischenraum zu schaffen. Mit einer Öffnung im VIP, 5, können beispielsweise Kabel durchgeführt oder Sichtfenster eingesetzt werden. 6 - 12 zeigt einige weitere bevorzugte Formen der Abstandshalter. Das Patent wird nicht auf die gezeigten Formen beschränkt. Die Stützelemente können aus jeder erdenkliche Form und Material bestehen. 2 shows a cross section of the solid body with an outer seal made of a self-adhesive metal foil. The 4 shows possible indentations. This makes it possible to anchor the VIP to the masonry, for example, without damaging it or creating a gap. With an opening in the VIP, 5 , for example, cables can be passed through or viewing windows can be used. 6 - 12 shows some other preferred forms of spacers. The patent is not limited to the forms shown. The support elements can consist of any conceivable shape and material.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2824377 [0004]EP 2824377 [0004]

Claims (26)

Vakuumisolationspaneel, welches aus einem evakuierten Volumenkörper besteht, dessen Ober-, und Unterseite an den Rändern durch Seitenteile miteinander verbunden sind. Die Konstruktion wird im Inneren von einem oder mehreren Stützelementen auseinander gehalten und kommt somit ohne Kernmaterial aus. Das Vakuumisolationspaneel ist dadurch gekennzeichnet, dass das eine Stützelement oder die Stützelemente im Inneren als Statikelemente funktionieren und diese einen minimal nötigen und somit nur vereinzelten Flächenkontakt zu den umliegenden Außenwänden haben.Vacuum insulation panel, which consists of an evacuated solid body, the top and bottom of which are connected to each other at the edges by side parts. The construction is held apart internally by one or more supporting elements and therefore does not require any core material. The vacuum insulation panel is characterized in that the one support element or the support elements function inside as static elements and these have a minimally necessary and therefore only isolated surface contact with the surrounding outer walls. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement, oder die Stützelemente unterschiedlich aufgebaut sein können, aber immer stets mit dem minimal nötigen geringen Flächenkontakt um die Statik zu gewährleisten.Vacuum insulation panel Claim 01 , characterized in that the support element or the support elements can be constructed differently, but always with the minimum necessary small surface contact to ensure statics. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-02, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren ein oder mehrere Stützelemente eingesetzt werden, die aus Kugeln oder anderen geometrischen Figuren besteht, welche selbst im Inneren evakuiert sind.Vacuum insulation panel Claim 01 - 02 , characterized in that one or more support elements are used inside, which consist of balls or other geometric figures, which are themselves evacuated inside. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-03, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper mit einer selbstklebenden, vorzugsweise, Metallfolie oder alternativ mit einer selbstklebenden Hochbarrierefolie oder einer Folie die den gleichen oder ähnlichen Effekt einer Barriere oder Hochbarriere bewirkt, umhüllt wird.Vacuum insulation panel Claim 01 - 03 , characterized in that the solid body is covered with a self-adhesive, preferably metal foil or alternatively with a self-adhesive high-barrier foil or a foil that produces the same or similar effect of a barrier or high-barrier. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-04, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper mit einer nicht selbstklebenden vorzugsweise Metallfolie oder alternativ mit einer nicht selbstklebenden Hochbarrierefolie oder einer Folie die den gleichen oder ähnlichen Effekt einer Barriere oder Hochbarriere bewirkt, umhüllt wird.Vacuum insulation panel Claim 01 - 04 , characterized in that the solid body is covered with a non-self-adhesive, preferably metal foil or alternatively with a non-self-adhesive high-barrier foil or a foil that produces the same or similar effect of a barrier or high-barrier. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-05, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper mit einer Brandschutz Ummantelung, vorzugsweise Rockwoll oder ähnlichem Material versehen ist, welches Brandschutz oder brandhemmende Eigenschaften aufweist.Vacuum insulation panel Claim 01 - 05 , characterized in that the solid body is provided with a fire protection jacket, preferably Rockwoll or similar material, which has fire protection or fire-retardant properties. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-06, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Außenwände des Volumenkörpers doppelwandig, evakuiert und diese ebenfalls mit Stützelementen nach Anspruch 1 ausgestattet sind.Vacuum insulation panel Claim 01 - 06 , characterized in that one or more outer walls of the solid body are double-walled, evacuated and these are also equipped with support elements according to claim 1. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-07, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper im Inneren einen oder mehrere Zwischenböden hat.Vacuum insulation panel Claim 01 - 07 , characterized in that the solid body has one or more intermediate floors inside. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-08, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Volumenkörpers mit einem Gatter ausgestattet ist.Vacuum insulation panel Claim 01 - 08 , characterized in that the interior of the solid body is equipped with a gate. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-09, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper mit einem transluzentem Material, vorzugsweise mit einem Sichtfenster in der Ober-, und Unterseite ausgestattet ist.Vacuum insulation panel Claim 01 - 09 , characterized in that the solid body is equipped with a translucent material, preferably with a viewing window in the top and bottom. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper mit einem transluzentem Material, vorzugsweise mit einem Sichtfenster in der Ober-, oder Unterseite, oder in einem oder mehreren Seitenteile ausgestattet ist.Vacuum insulation panel Claim 01 - 10 , characterized in that the solid body is equipped with a translucent material, preferably with a viewing window in the top or bottom, or in one or more side parts. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-11, dadurch gekennzeichnet, dass das transluzente Material oder das Sichtfenster elektrisch undurchsichtig oder abzudunkeln geht, oder mit einer Klappe zum Verschließen ausgestattet ist.Vacuum insulation panel Claim 01 - 11 , characterized in that the translucent material or the viewing window can be electrically opaque or darkened, or is equipped with a flap for closing. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken des Volumenkörpers abgeschrägt sind, vorzugsweise in einem 45 Grad Winkel, oder alternativ beliebig abgerundet sind, vorzugsweise in einem 1 cm Radius.Vacuum insulation panel Claim 01 - 12 , characterized in that the corners of the solid body are beveled, preferably at a 45 degree angle, or alternatively are rounded as desired, preferably at a 1 cm radius. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-13, dadurch gekennzeichnet, dass am seitlichen Randbereich eine oder mehrere eckige oder runde Einbuchtungen beliebiger Größe vorhanden sind, vorzugsweise 5 mm Länge und 5 mm Tiefe, oder alternativ in einem Teilkreisabschnitt von vorzugsweise 0,5 cm Tiefe und einem Radius von 0,5 cm.Vacuum insulation panel Claim 01 - 13 , characterized in that one or more angular or round indentations of any size are present on the lateral edge area, preferably 5 mm long and 5 mm deep, or alternatively in a partial circle section of preferably 0.5 cm deep and a radius of 0.5 cm. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-14, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere dieser Volumenkörper in einer oder mehreren Achsen eine Krümmung aufweisen, um zum Beispiel als Rohrummantelung, Wärmepufferspeicher, abgerundete Gebäude oder ähnlichen Verwendungen zu finden.Vacuum insulation panel Claim 01 - 14 , characterized in that one or more of these solid bodies have a curvature in one or more axes in order to be used, for example, as pipe casing, heat buffer storage, rounded buildings or similar uses. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-15, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Volumenkörpers ein Drucksensor angebracht ist.Vacuum insulation panel Claim 01 - 15 , characterized in that a pressure sensor is attached inside the solid body. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-16, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite oder im Inneren des Volumenkörpers ein Material aufgebracht ist, welches UV und bzw. oder Infrarotstrahlung reflektiert.Vacuum insulation panel Claim 01 - 16 , characterized in that a material which reflects UV and/or infrared radiation is applied to the outside or inside of the solid body. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-17, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Volumenkörper ein oder mehrere Ventile oder andere Vorrichtungen vorhanden sind, um die Luft zu evakuieren.Vacuum insulation panel Claim 01 - 17 , characterized in that one or more valves or other devices are present on the solid body to evacuate the air. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflächen des Volumenkörpers eine Struktur wie zum Beispiel Wabenstruktur, Kreise, Dreiecke, Wölbungen, Vertiefungen oder ähnliche Formen oder einer Kombination einer oder mehrere Formen aufweist, um eine stabilere, versteifende Oberfläche zu gewährleisten.Vacuum insulation panel Claim 01 - 18 , characterized in that the outer surfaces of the solid body have a structure such as a honeycomb structure, circles, triangles, bulges, depressions or similar shapes or a combination of one or more shapes to ensure a more stable, stiffening surface. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-19, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Schutzverkleidung beliebigen Materials angebracht ist, um das VIP vor Schaden durch Fremdeinwirkung zu schützenVacuum insulation panel Claim 01 - 19 , characterized in that an additional protective covering made of any material is attached to protect the VIP from damage caused by external influences Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-20, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper eine oder mehrere Durchführungen hat. Die Durchführung kann eckig, rund und an beliebiger Stelle, in beliebiger Größe sein.Vacuum insulation panel Claim 01 - 20 , characterized in that the solid body has one or more bushings. The bushing can be square, round, anywhere, and of any size. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-21, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkörper im Inneren als Stützelement, ein oder mehrere kleine Volumenkörper besitzt mit gleichen Eigenschaften nach Anspruch 01.Vacuum insulation panel Claim 01 - 21 , characterized in that the solid body inside, as a support element, has one or more small solid bodies with the same properties Claim 01 . Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-22, dadurch gekennzeichnet, dass das VIP, aufgrund seiner statischen Konstruktion, keine weiteren Stützelemente oder anderweitiges Kernmaterial im Inneren aufweist um die Ober-, und Unterseite voneinander zu trennen.Vacuum insulation panel Claim 01 - 22 , characterized in that the VIP, due to its static construction, has no further support elements or other core material inside to separate the top and bottom from each other. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-23, dadurch gekennzeichnet, dass das VIP eine zusätzliche Umhüllung beliebigen Materials besitzt.Vacuum insulation panel Claim 01 - 23 , characterized in that the VIP has an additional covering made of any material. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-24, dadurch gekennzeichnet, dass das VIP an der Außenseite eine Fassadenverkleidung aus beliebigem Material und Aufbau hat.Vacuum insulation panel Claim 01 - 24 , characterized in that the VIP has a facade cladding made of any material and structure on the outside. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 01-25, dadurch gekennzeichnet, dass das VIP im Inneren Stützelemente mit geringen Kontakt aufweist, aber die Stützelemente nicht die minimal nötige Kontaktfläche haben um die Statik zu gewährleisten.Vacuum insulation panel Claim 01 - 25 , characterized in that the VIP has support elements with little contact inside, but the support elements do not have the minimum necessary contact area to ensure statics.
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