DE10204198A1

DE10204198A1 - Hohlkammerplatte als Wärmedämmplatte in Verbundbauweise

Info

Publication number: DE10204198A1
Application number: DE10204198A
Authority: DE
Inventors: Uwe Oertel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Die Erfindung dient dazu, den Wärmedurchgang zu vermindern und dabei die Dicke und das Gewicht sehr niedrig zu halten. Dies wird gelöst, indem die Platte aus mindestens zwei Teilen besteht, deren im Inneren liegenden Stege so angeordnet werden, dass beim Übereinanderlegen aller Teile der Verbundplatte, die Strukturen jeweils zur Nachbarplatte horizontal und/oder vertikal oder winklig versetzt zueinander stehen (Fig. A). Damit wird erreicht, dass nur über die Kreuzungspunkte und einen umlaufenden Rahmen ein Wärmedurchgang erfolgen kann. Die Stege haben unterschiedliche Höhen. Durch Einfügen mehrerer Platten wird der Weg des Wärmedurchgangs verlängert, ohne die Plattenstärke wesentlich zu erhöhen. Durch eine Gitterstruktur wird die Stabilität erhöht, so dass im Innenraum der Verbundplatte ein Vakuum hergestellt werden kann, was den Wärmedurchgang weiter mindert. Durch Anbringen von Ventilen kann das Vakuum jederzeit kontrolliert und neu hergestellt werden. Die Anwendung kann beim Gewächshausbau und der Wärmedämmung von Gebäuden erfolgen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion einer vollständig geschlossenen Hohlkammerplatte nachfolgend auch Verbundplatte genannt, im Inneren mit Vakuum, ausgeführt als transparente oder lichtundurchlässige Dämmplatte zur Wärmeisolierung. Für die Wärmedämmung werden heute vorwiegend sehr dickwandige Materialien aus Kunststoffen oder Naturprodukten eingesetzt oder im Gewächshausbau vorwiegend Glasscheiben oder Hohlkammerplatten (Stegdoppelplatten), die im Extrudierverfahren hergestellt werden.
Dabei zeigen mehrwandige Konstruktionen mit normaler Luft, besonderen Gasen oder Vakuum im Inneren sehr gute Dämmeigenschaften. Der beste Isolator ist die Verwendung von Vakuum. Dabei entsteht jedoch von Außen ein großer Druck auf die Oberflächen, der bei Dämmplatten mit einer Gasfüllung mit gleichen oder nur gering abweichenden Innendruckverhältnissen nicht entsteht. Herkömmliche Hohlkammerplatten eigenen sich nicht gut, um in ihren Inneren ein Vakuum zu erzeugen. Dafür sind die Stege zu weit auseinander und außerdem vorzugsweise nur in Längsrichtung der Platte entsprechend dem Herstellungsverfahren angebracht. Beim Herstellen eines Vakuums in solchen Platten verformen sich diese parallel zum Verlauf der Stege im Inneren der Platte.
Um dennoch Dämmplatten mit Vakuum im Inneren als Isolator konstruieren zu können, müssten dickere Materialstärken, engere Stegabstände, statisch wirkende Materialversteifungen oder viel kleinere Flächen bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Alle diese Merkmale haben jedoch den Nachteil, dass sie den Wärmedurchgang, das Gewicht und damit die Material- und Herstellungskosten wieder erhöhen.
Der in den Schutzansprüchen 1 bis 6 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Dämmplatte als Hohlkammerplatte in Verbundbauweise so zu konstruieren, dass insbesondere mit Vakuum im Inneren und der damit notwendigen stärkeren statischen Materialstabilität ein sehr geringer Wärmedurchgang erreicht wird, sie dabei aber sehr dünn bleibt und ein niedriges Gewicht hat. Außerdem soll gleichzeitig auch weniger Wärmedurchgang erreicht werden, wenn statt Vakuum im Inneren Luft oder ein Gas mit gleichen oder ähnlichen Druckverhältnissen wie Außen vorhanden ist.
Diese Problemstellung wird mit den, in den Schutzansprüchen 1 bis 6 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Hohlkammerplatte setzt sich aus mindestens zwei (Figur C, D) oder beliebig mehr (Figur A, E, F, G) Platten zusammen. Nur die jeweils äußeren Platten (1, 2) der Verbundplatte haben auf ihren, nach außen zeigenden Seiten, je nach Verwendungszweck eine geschlossene, glatte, raue oder der Optik dienende strukturierte Oberfläche.
Diese Außenplatten haben auf ihrer Innenseite je nach Konstruktion entweder eine glatte Oberfläche (2) oder Stege (1), die senkrecht auf der Oberfläche stehen. Die Stege (1) können eine Gitterstruktur mit dreieckigen, viereckigen, vieleckigen, kreisförmigen oder ellipsenförmigen Raster bilden. Die Stege können auch parallel oder phasenverschoben verlaufende Zickzacklinien oder Wellenlinien bilden. Nur mit diesen Strukturen wird erreicht, dass die Platte keine Fläche hat, die eine horizontal, vertikal oder diagonal durchgehend geradlinig verlaufende Linie ohne Auflagefläche hat. Zwischen den beiden äußeren Platten können sich eine oder mehrere Platten (Fig. 6), die nur aus Stegen bestehen, befinden. Die Stege haben eine Struktur, wie vorstehend beschrieben. Die Hohlkammerplatte ist an Ihrer umlaufenden Außenseiten allseitig geschlossen. Dazu hat jede einzelne Platte der Hohlkammerplatte entsprechend ihrer Konstruktionsgröße an den Außenseiten Stege, die einen umlaufenden geschlossenen Rahmen (3) bilden, der plan mit der lichten Höhe der Platte ist (4) oder es kann auch ein extra Rahmen hergestellt werden, der dann alle Platten der Verbundplatte einschließt (10). Dieser Rahmen kann auch einige Millimeter kleiner sein als die Außenmaße in Länge und Breite der Außenplatten, so dass umlaufend ein eingerückter Falz (5) entsteht, der für eine elastische Verbindung der einzelnen Platten mit einen dauerelastischen, gasdichten Füllstoff oder umlaufenden Gummidichtung gefüllt wird (Figur H). Die Strukturen jeder einzelnen Platte werden so angeordnet, dass beim übereinander legen aller Teile der Verbundplatte, die Strukturen der Platten jeweils zur Nachbarplatte horizontal und/oder vertikal oder in einem beliebigen Winkel versetzt zueinander stehen (Figur A). Damit wird erreicht, dass nur über die Kreuzungspunkte (6) und den umlaufenden Rahmen (3) der einzelnen Platten eine durchgängige Materialverbindung und damit Wärmebrücken von der Vorderseite zur Rückseite der Verbundplatte bestehen kann (Figur B) und damit der Weg für den Wärmedurchgang (7) verlängert wird.
Die Patentschrift DE 197 36 768 A1 beschreibt in den Fig. 7 und 8 Platten mit Matten, die im Querschnitt eine Zickzack-Linie bilden und der Unterbrechung der Luftzirkulation dienen. Beim Einsatz von Vakuum im Inneren weist meine hier vorgestellte Konstruktion jedoch entscheidende Verbesserung auf. Die Verwendung von senkrecht auf der Oberfläche stehenden Stegen erbringen einen wesentlichen Gewichtsvorteil. Es können weniger Stege und damit weniger Material auf einer vergleichbaren Fläche eingesetzt werden, da die Druckfestigkeit bei den in der Regel zur Anwendung kommenden Materialien größer ist, als die Biegefestigkeit. Einen weiteren entscheidenden Vorteil für die Stabilität bringt meine Verbesserung dadurch, dass die von mir vorgeschlagenen Strukturen ein durchgehendes Verbiegen der Außenplatten parallel zum Stegverlauf nicht zulassen, da die Außenplatten in Breite und Länge durch Stege unterbaut sind.
Fig. 1 der DE 25 27 013 zeigt zwar ebenfalls mehrere übereinander angeordnete Platten mit Abstandshalter 2 (Stege), diese sind jedoch jeweils durch eine durchgängige, glatte Folie 1, voneinander getrennt. Dadurch kommen linienförmige Übergänge zwischen den Abstandshaltern und den Folien zustande, also nicht nur Berührungspunkte. Meine hier vorgeschlagenen Bauart verringert das Gewicht und den Materialaufwand, da keine plane Platten oder Folien zwischen den Stegen (Abstandhaltern) vorgesehen sind. Gleichzeitig vermindert sich der Wärmedurchgang durch Reduzierung der Wärmebrücken über das Material und durch Einsatz von Vakuum.
Anzahl, Abstand, Höhe und Dicke der Stege und damit die Auflagefläche der Kreuzungspunkte (6) hängt von den Eigenschaften (Biegefestigkeit, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit und andere) der verwendeten Materialart ab und muß so berechnet werden, dass die Aufnahme des Außendruck gleichmäßig über die Gesamtfläche verteilt wird.
Die Erfindung macht sich die Druckfestigkeit von Materialien zu nutze. Wird in einer Hohlkammerplatte ein 100% Vakuum erzeugt, so entsteht ein Druck von etwa 10.000 kg/m². Verwendet man nun eine Materialart mit einer Druckfestigkeit von 150 MPa (Plexiglas) so entspricht das circa 1800 kg/cm². Demnach würde eine Fläche von etwa 5,6 cm² schon genügen um den Außendruck aufzunehmen der auf einer Fläche von 1 m² lastet. Legt man weiterhin bei einer Hohlkammerplatte nach der beschriebenen Bauart mit 1 m² Grundfläche eine Stegstärke von nur 1 mm fest, hat allein die Auflagefläche des umlaufenden Rahmen schon einer Fläche von 39,6 cm² um den Druck aufzunehmen.
Um den Wärmedurchgang so gering wie möglich zu halten, können deshalb die Stege der beiden äußeren Platten auch unterschiedliche Höhen (9) auf ihrer nach innen zeigenden Seite haben, so dass nur diejenigen Stege an den Kreuzungspunkten (6) zusammen treffen, die notwendig sind, um den Druck gleichmäßig zu verteilen. Alle anderen Stege dienen nur dazu, die Biegefestigkeit und Flächenstabilität zu sichern.
Die einzelnen Platten werden gasdicht und flexibel miteinander verbunden (Figur H), um die unterschiedliche Materialausdehnung durch die Temperaturunterschiede an der Außenseite und Innenseite der Verbundplatte ausgleichen zu können, ohne das die Verbundplatte undicht wird. Bei Verwendung von Materialien mit sehr geringer Wärmeausdehnung können die einzelnen Platten auch fest miteinander verbunden werden, zum Beispiel durch schweißen oder kleben.
Das Vakuum wird beim Verbindungsvorgang erzeugt oder die Verbundplatte wird mit einem oder mehreren Ventilen (12) versehen (vorzugsweise in den Ecken) und das Vakuum wird am Einbauort der Platte erzeugt. Dadurch kann der Innendruck und das Gas in der Platte kontrolliert, verändert und neu eingestellt werden.
Der Weg, den die Wärme durch die Verbundplatte nehmen muß (7), kann mit dieser Konstruktion um ein vielfaches länger sein als die eigentliche Stärke der Platte und die Fläche durch die der Wärmedurchgang erfolgt (3 und 6), ist um ein vielfaches kleiner als die Gesamtfläche der Hohlkammerplatte. Die Bauart ermöglicht es, dünne Dämmplatten herzustellen, deren Wärmedurchgang der einer 20 bis 30 mal dickeren Ziegelwand entspricht. Dies erfordert einen wesentlich geringeren Energieaufwand zum Heizen oder Kühlen und weniger Platzbedarf. Es können unterschiedliche Materialien zusammengesetzt werden. Für die Herstellung sind nicht zwingend neue Produktionstechniken erforderlich.
Diese neuartige Bauform von Hohlkammerplatten kann im Gewächshausbau und zur Wärmeisolierung bei Gebäuden, Bauteilen, Anlagen und Maschinen verwendet werden. Die Platten können aus Metall (zum Beispiel Aluminium), Kunststoffen, gasdichten Trockenbaumaterialien oder kombinierten Materialien hergestellt werden. Berechnungen durch den Anmelder haben ergeben, dass im Winter durch transparente Platten dieser Bauart durch das Sonnenlicht pro qm/Tag mehr Energie eingestrahlt wird, als Wärmerückfluss nach Außen stattfinden kann.
Es ist zum Beispiel auch vorstellbar die tragende Rahmenkonstruktion von Gebäuden nur mit solchen Platten auszukleiden. Diese könnten dann Wärmedämmung, Putz oder Anstriche überflüssig machen.
Der Anschluss aller Platten an eine Vakuumpumpe mit Steuertechniken, ermöglicht ein gleichmäßiges Vakuum in allen Platten, auch wenn Materialien verwendet werden, die nicht 100 Prozent gasdicht sind. Das Betreiben der Vakuumpumpe ist immer noch wesentlich billiger als die Heizkosten.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Bauart könnte, wie in Figur A dargestellt aussehen.
Es wird eine Hohlkammerplatte dargestellt, die sich aus vier Platten zusammensetzt. Die beiden äußeren Platten sind auf beiden Seiten plan. Dazwischen befinden sind zwei Platten die eine gitterförmigen Struktur mit quadratischen Raster haben. An den zwei ausgeklappten Seitenschnittbildern ist zu erkennen, dass die Stege der Gitterplatten gleichmäßige Abstände und eine unterschiedliche Höhe haben. Die Stege beider Platten sind horizontal und vertikal um einen halben Stegabstand zueinander versetzt. Die Außenstege bilden einen geschlossenen Rahmen, der bündig mit den Außenmaßen der Außenplatten ist. Ein Ventil befindet sich an der unteren rechten Ecke.
Figur B stellt den Weg der Wärme durch mehrschichtig und versetzt angeordnete Stege dar.
Figur C stellt ein Schnittbild durch eine zweiteilige Hohlkammerplatte dar, deren Stege unterschiedliche Höhen haben und versetzt zueinander stehen. Die Außenstege bilden zusammen bündig einen Rahmen.
Figur D stellt die gleiche Anordnung wie Figur C dar, nur dass die umlaufenden Stege etwas eingerückt sind und sich dadurch ein Falz ergibt.
Figur E stellt im Schnittbild eine Hohlkammerplatte aus vier Teilen dar. Die beiden Außenplatten sind Innen und Außen glatt. Dazwischen befinden sich zwei Gitterplatten, deren Stege jeweils auf Ihrer nach Innen zeigenden Seite unterschiedliche Längen aufweisen und gegeneinander versetzt sind. Auf der rechten Seite zeigt die Figur E das die äußeren Stege der Gitterplatten den umlaufenden Rahmen mit einen etwas eingerückt Falz ergeben.
Auf der linken Seite zeigt die Figur E die Anordnung von zwei Rahmen, die nicht mit der Gitterplatte verbunden sind und ebenfalls etwas eingerückt sind.
Figur F stellt die gleiche Anordnung wie Figur E dar. Die umlaufenden Stege bilden jedoch keinen Falz.
Fig. 6 stellt eine siebenteilige Hohlkammerplatte im Schnittbild dar. Den jeweils glatten Außenplatten schließen sich beidseitig Gitterplatten mit unterschiedlicher Steghöhe auf den nach innen zeigenden Seiten an. Zwischen diesen sind drei weitere Gitterplatten angeordnet, die jedoch nur noch die Anzahl Stege haben, die notwendig ist, um den Druck auszuhalten, so dass durchgehend nur punktuelle Verbindungen entstehen. Diese Stege brauchen auch nicht mehr so hoch zu sein. Auf beiden Seiten ist der eingerückte Falz dargestellt. Auf der rechten Seite wird jedoch gezeigt, dass jede einzelne Platte einen eigenen Rahmen hat. Auf der linken Seite wird dargestellt, dass die Platte nur einen Rahmen hat, der alle Gitterplatten einfasst.
Figur H zeigt verschiedene Beispiele für den gasdichten Verschluss des umlaufenden Rahmen.

Claims

1. Hohlkammerplatte in Verbundbauweise dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindesten zwei zusammengefügten Platten besteht. Jede äußere Platte hat im Inneren senkrecht zur Oberfläche stehenden Stege, die nur aufliegen oder fest mit der Platte verbunden sind. Diese Stege bilden eine Gitterstruktur mit dreieckigen, viereckigen, vieleckigen, kreisförmigen oder ellipsenförmigen Raster oder parallele oder phasenverschobenen Zickzacklinien oder Wellenlinien.
Die Strukturen die die Stege jeder einzelnen Platte der Verbundplatte bilden, sind zur unmittelbar anschließenden Platte horizontal und/oder vertikal oder in einem beliebigen Winkel zueinander verschoben, so dass sich über die Fläche verteilt beim Zusammenfügen der Platten nur Berührungspunkte ergeben. Die Verbundplatte hat einen allseitig umlaufend geschlossenen Rahmen und alle Teile werden gasdicht miteinander verbunden. Im Inneren ist Unterdruck aufgebaut.

2. Hohlkammerplatte nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den beiden äußeren Platten noch eine oder mehrer Platten befinden, die nur aus senkrecht zur Oberfläche stehenden Stegen bestehen, die eine Gitterstruktur mit dreieckigen, viereckigen, vieleckigen, kreisförmigen oder ellipsenförmigen Raster oder parallele oder phasenverschobenen Zickzacklinien oder Wellenlinien bilden.

3. Hohlkammerplatte nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der Strukturen die die Stege jeder einzelnen Platte bilden, bei jeder Platte der Verbundplatte auch unterschiedlich sein können.

4. Hohlkammerplatte nach Schutzanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenmaße der umlaufenden Stege, die den Rahmen bilden, etwas kleiner sind, als die Außenmaße der äußeren Platten der Verbundplatte, so dass sich ein eingerückter Falz ergibt.

5. Hohlkammerplatte nach Schutzanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege jeder einzelnen Platte innerhalb der Verbundplatte und auch innerhalb jeder einzelnen Platte unterschiedliche Höhen haben können.

6. Hohlkammerplatte nach Schutzanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundplatte mit einem oder mehreren Vakuumventilen versehen ist.