DE2431019A1

DE2431019A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen und akustischen isolierung

Info

Publication number: DE2431019A1
Application number: DE2431019A
Authority: DE
Inventors: Pierre Clement; Jean Louis Juillard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1975-01-23
Also published as: CA1031927A; BE859523Q; DE2431019C2; GB1480834A; IT1014399B; JPS5049818A

Description

MANITZ, FINSTERWALD &. GRÄMKOW

München, den 20.6.1974 C 3551 - Erb

Pierre CIiEMEUT

95, 3?ue de la Sante

75013 Paris / Frankreich

und

Jean-Louis JUILIAED

13, Allee des Gardes Royales

78000 VERSAILLES / l'rankreich

Verfahren und Vorrichtungen zur ..thermischen und akustischen Isolierung

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Isolierung von Gebäuden insbesondere in thermischer und akustischer Hinsicht gemäß der Hauptpatentanmeldung EIT 73 23521 vom 27. Juni 1973 mit dem Titel ''Verfahren zur Kbmbinierung und Benutzung von thermischen und akustischen Isolationen"..

Die Erfindung gestattet eine starke Verringerung der verschiedenen störenden Einflüsse, wie Geräusche, Kälte oder Wärme, denen der Mensch in seinem Lebensraum im Inneren -von Gebäuden ausgesetzt ist. Sie gestattet gegebenenfalls auch die

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Durchführung von Strömungsmitteln wie Warm- und Kaltwasser oder von Kabeln.

Im gegenwärtigen Stand der Technik ermöglicht der Einsatz einer integrierten elektrischen Heizung eine sehr gute Durchführung der thermischen Isolation, wobei jedoch gewisse Nachteile hinsichtlich der Eigenschaften mancher Isolierstoffe gegenüber Feuer, sowie hinsichtlich der Eigenschaft, die sich aus Gebäuden mit geringer Trägheit gegenüber den klimatischen Sommerbedingungen ergeben, bestellen.

Es sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Isolierung bekannt. Wenn es zwar üblich ist, thermische Isolationen und akustische Isolationen herzustellen, so schlägt jedoch kein System eine gemeinsame Lösung vor, die in einer neuen Kombination von Elementen besteht, von denen einige dem Fachmann bekannt sind, und zwar eine Kombination, die eine hohe Isolationswirkung sowohl in akustischer als auch in thermischer Hinsicht gestattet, ohne daß eine einfache Addition der entsprechenden Techniken vorgenommen wird. Erfindungsgemäß erreicht man dagegen eine Kombination dieser Art, die außerdem den Vorteil der Verringerung der Investitions- und Betriebskosten und einer vereinfachten Herstellungstechnik gegenüber dem Stand der Technik besitzt.

Ferner gestattet die Erfindung auf einfache und wirtschaftliche V/eise die Lösung des Heiz- oder Kühlprobleme - je nach Jahreszeit - , in-dem insbesondere die Sonnenenergie als einzige Quelle oder als Zusatzquelle benutzt wird.

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Durch Schaffung von thermischen und akustischen Verbundstoffen, die thermoakustische Stoffe genannt werden, gestattet die Erfindung die Kombinierung der Eigenschaften dieser beiden Isolationen, wobei die mittleren Herstellungskosten gering bleiben. Ferner ermöglicht es die Vielseitigkeit dieser Stoffe, zusätzlich zu den genannten Eigenschaften neue Wirkungen wie die Änderung der Trägheit des Gebäudes in Abhängigkeit von den äußeren Klimabedingungen zu erreichen.

Schließlich kann dem thermoakustischen Isolierblock direkt ein Heizsystem eingegliedert werden, beispielsweise ein Grapfit anstrich, ein Heizgewebe, ein Heizkabel usw..

Bevor die benutzten Einrichtungen beschrieben werden, seien noch einige allgemeine Anmerkungen gemacht.

A) Verbesserung der thermischen Eigenschaft eines Gebäudes

Die thermische Eigenschaft eines Gebäudes kann definiert werden als seine Möglichkeiten, klimatische Einwirkungen von außen (Wärme, Kälte, Wind, Feuchtigkeit usw.) abzubremsen.

Es ist klar, daß ein Widerspruch besteht zwischen der Tatsache, daß eine thermische Schranke geschaffen wird, die dazu dient, im Winter soweit wie möglich die Kalorien im Inneren eines Raumes zurückzuhalten, indem starke Verluste nach außen vermieden werden, und der Tatsache, daß im Sommer nicht nur die Zufuhr von Kalorien von außen verhindert werden soll, sondern daß auch die im Inneren des Raumes befindlichen

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Kalorien so schnell wie möglich abgeführt werden, und zwar umso mehr,als die thermische Schranke sich dem widersetzt. Es muß also ein Gebäude geschaffen werden, in dem sich die thermische Schranke in Abhängigkeit von den klimatischen Außenbedingungen ändern kann. Diese Fähigkeit ist eine der wichtigsten Anwendungen der Erfindung.

Im gegenwärtigen Stand der Technik benutzt man für den thermischen Teil Werkstoffe wie Glaswolle oder Hßnolschaum, die die wichtigsten Eigenschaften - thermische und akustische Eigenschaften sowie Verhalten gegenüber Feuer - besitzen.

B) Verbesserung der akustischen Eigenschaften eines Gebäudes

Zwei Arten'von Geräuschen sind zu bekämpfen: Luftgeräusche und Stoßgeräusche sowie eine gewisse Anzahl anderer gleichzeitiger Geräusche, wie Wasserumlauf, Heizung, Maschinen usw.

Ohne auf Einzelheiten einzugehen, kann gesagt werden, daß man sich gegen die beiden Geräuscharten am besten dadurch schützen kann, daß die Wände schwer, luftdicht und mit geringer Spannung (Resonanzen, beispielsweise im Fall von Verglasungen) ausgeführt werden.

ρ Schwere Wände, beispielsweise 400 kg/m , sind

für den gewöhnlichen Hausbau nicht geeignet. Vorzugsweise werden doppelte Wände benutzt, die mit einem Isoliermaterial gefüllt sind. Außerdem kann man nicht unter hohen Kosten eine gute akustische

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Isolierung herstellen, wenn man die schwachen Punkte wie Fenster, Türen, Rohrleitungen usw. vernachlässigt.

In der Fraxis berücksichtigt die Erfindung alle diese Punkte und bietet hierfür neue Lösungen.

Ebenso, wenn die Dichtigkeit der Wände nicht absolut eingehalten wird, entstehen akustische Lecke, die eine beträchtliche Verringerung der Wirkung der Schallisolation mit sich bringen.

Auf diesem Gebiet ist auch die Möglichkeit der Verwendung von vorgefertigten thermoakustischen Platten von beträchtlicher Bedeutung. Die Bedeutung von doppelten Wänden besteht gleichermaßen bezüglich der thermischen Isolation und der akustischen Isolation, so daß es. zweckmäßig ist, sie gemeinsam auszuführen.

Ferner erhöht ein Zwischenraum von einigen Zentimetern in der doppelten Wand für die thermische Isolierung von selbst die Schallisolationszahl von 38dB bei einem Zwischenraum von 2 cm auf 40,5 dB bei 5 cm und auf 42 dB bei 10 cm, was nicht unbedeutend ist.

Ferner gestattet die Verwendung eines schlagfesten, schweren Materials wie Kunststoff für die Schallisolierung, in seine Masse Kanäle einzugliedern, die zu zahlreichen Zwecken, beispielsweise Luftumlauf, Kaltwasser- oder Warmwasserumlauf, Klimatisation usw., verwendbar sind.Dies stellt die wichtigste neue Eigenschaft dar, die zu der eigentlichen Bedeutung der thermischen und akustischen Isolationen hinzukommt. -

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Bei ihrer Anwendung auf Gebäude entspricht die Erfindung vollkommen den Erfordernissen einer • integrierten elektrischen Heizung, die sie auf das beste unterstützt. Sie kann sogar ihren Träger bilden, wenn die Heizung direkt in die thermoakustischen Stoffe eingegliedert wird (beispielsweise Grafitanstrich, der direkt auf den stoßfesten Werkstoff aufgebracht wird) oder wenn eine gemeinsame Ausführung möglich ist (beispielsweise Heizung durch Heizkabel).

Die thermoakustische Isolation hat die Form von Platten, die aneinanderstoßend angeordnet werden, und zwar auch längs Kanten zwischen Wänden oder zwischen Wänden und Böden (beispielsweise durch Abschrägungen). Die Verbindungsfunktionenwerden durch Ausnehmung und Überlappung in der Masse des stoßfesten Werkstoffs gebildet. Die aufsteigenden .Leitungen munten/ weder an Anschlußblöcken der Kanäle oder an Schächten zur Zufuhr von Umlaufluft, die so ausgebildet sind, daß die Verteilung der Luft in den Kanälen gleichmäßig ist (Verringerung des Kanalquerschnitts beispielsweise).

Die Zirkulationsluft wird je nach Art entweder direkt nach außen ausgestoßen oder in einen zweiten Wiederaufnahmeschacht wieder aufgenommen.

Die Fenstereinfassungen können eine verstärkte Abdichtung besitzen. Die Verglasung besteht im Prinzip aus einer bekannten doppelten Verglasung (jedoch mit verschiedenen Glasstärken), der auf der Seite des stärkeren Glases ein drittes Glas in einem Abstand von mindestens 5 cm hinzugefügt wird. Der auf diese Weise gebildete Zwischenraum

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wird entweder belüftet oder ist hermetisch abgeschlossen und entfeuchtet.

Diese neue Verglasungsart wird thermoakustische Verglasung genannt.

Die Türen sind alle im unteren Teil mit einer Bürste versehen, durch die die akustische und thermische Brücke maximal verringert werden soll. Die Türrahmen haben eine verstärkte Abdichtung. Die Türen sind in manchen Fällen, insbesondere im Falle von Außentüren, mit Sand gefüllt.

Diese neue Art von Türen wird thermoakustische Tür genannt.

Die im folgenden beschriebene Erfindung ist vollständig oder teilweise je nach den jeweiligen Beschränkungen und Zielen auf alle Gebäude anwendbar, bei denen eine beträchtliche- Verbesserung der thermischen und akustischen Eigenschaften unter geringen Kosten erreicht werden soll.

Das wichtigste Anwendungsgebiet der Erfindung sind Wohnungen,, bei denen sie eine bedeutende' Verbesserung der Wohnbedingungen in Übereinstimmung mit den geltenden Bestimmungen gestattet, und zwar eine Verringerung der Geräuscheinwirkungen bei Wohnungen auf ein erträgliches Maß, eine Energieeinsparung durch starke Verringerung der Wärmeverluste, eine allgemeine Verbesserung der Lebensqualität und eine Herstellung unter geringen Kosten.

Zum besseren Verständnis der Merkmale und

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Vorteile der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben, auf die die Erfindung Jedoch sowohl hinsichtlich ihrer Ausführung als auch hinsichtlich ihrer Anwendung nicht beschränkt ist.

Bei der Beschreibung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen:

3Pig. 1 und 2 perspektivische Darstellungen, von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Isolation,

Fig., 3 bis 6 Anwendungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung auf Gebäude,

Xg. 7 bis 9 verschiedene Ausführungsformen der Isolation..

Fig. 1 zeigt eine Isolation für einen Boden mit einer Tragplatte Λ beliebiger bekannter Art, einer schwimmenden Platte oder Belag 2 und sandwichartig zwischen diesen Platten eine erfindungsgemäße Isolation, die aus einem Verbundwerkstoff bestehen kann. Dieser Werkstoff besitzt auf einer Seite mindestens eine Schicht und auf der anderen Seite ebenfalls mindestens eine Schicht, die durch mindestens eine Gruppe von Vorsprüngen voneinander entfernt gehalten werden, zwischen denen Aussparungen bestehen, die miteinander in Verbindung stehen und einen Strömungsmittelumlauf gestatten. Die Schichten gewährleisten getrennt oder zusammen die akustische und thermische Isolation. Die VorSprünge sind vorzugsweise mit mindestens einer der Schichten fest verbunden und können mit mindestens einer dieser Schichten ein- "

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stückig ausgebildet sein.

In Fig. 1 bestehen die Vorsprünge 5 aus demselben Werkstoff wie die untere Schicht 4-, Die obere Schicht 5 ist angebracht. Die Schichten können beispielsweise verschiedener Natur sein, wobei die eine wegen ihrer akustischen Eigenschaften und die andere wegen ihrer thermischen Eigenschaften gewählt wurde. Dadurch, daß zwischen den Vorsprüngen ein Strömungsmittelumlauf möglich ist, erhält man zusätzliche Möglichkeiten, die durch einfaches Nebeneinanderlegen von bekannten Isolationen nicht erreicht werden können und die im folgenden noch erläutert werden. Es sind natürlich Anordnungen möglich, bei-denen die Vorsprünge beispielsweise abwechselnd mit der einen und der anderen Schicht fest verbunden sind oder mit der oberen Schicht fest verbunden sind. Im Rahmen der Erfindung sind auch Vorrichtungen mit Vorsprüngen möglich, die mit jeder Schicht fest verbunden sind und sich in halber Höhe zwischen den beiden Schichten treffen. -

Fig. 2 zeigt ebenfalls die beiden Platten 1 und 2. Die Vorsprünge 3 befinden sich jedoch mindestens an einer der Seiten der Isolation und die ebenen Schichten 4 und 5 sind zusammengefaßt.

Die benutzten Werkstoffe können jeder beliebiger bekannter Art sein und aus einem oder mehreren Stoffen bestehen. Im Falle eines Stoffes können verschiedene Eigenschaften ein und desselben Produktes und insbesondere verschiedene Dichten zu Hilfe gezogen werden. Die miteinander in Verbindung stehenden Aussparungen gewährleisten einen beträchtlichen Teil

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der Isolation, und zwar insbesondere auf thermischem Gebiet.

Natürlich sind die Werkstoffe soweit wie möglich nicht entzündbar, unbrennbar, unlöslich, nichtfaulend, unverderblich und verklebbar und entwickeln bei starker Erhitzungteinen schädlichen Rauch. Der mit Aussparungen versehene Teil ist gegenüber den Strömungsmitteln, die hier fließen sollen, träge, insbesondere gegenüber Luft und V/asser (Flüssigkeit oder Dampf), Schließlich ist es erforderlich und dies liegt ebenfalls in der Möglichkeit des Fachmanns -5 , dem oder den mit Aussparungen versehenen Bereichen die erforderliche mechanische Festigkeit, Maßstabilität und Elastizität zu verleihen, letzteres insbesondere für das Verhalten der Schicht nach Aufbringung des schwimmenden Belags.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung das Grundprinzip des Strömungsmittelsumlaufs in einem Boden für die thermische Konditionierung: Die Luft tritt über einen Schacht zu und verteilt sich in den mit Vorsprüngen versehenen Bereichen 12. Sie tritt in die Zimmer über die öffnungen 13 ein und tritt über dnen Schacht 14 aus. Dieses System, kann zur Heizung oder umgekehrt zur Kühlung benutzt werden. Diese Figur zeigt die Elemente von Fig. 1: Die Tragplatte 17» die Schichten 15 und 16, die durch den mit Aussparungen versehenen Bereich 12 getrennt sind, und den schwimmenden Belag 18.

Fig. 4 zeigt im Schnitt die Anwendung des Grundprinzips von Fig. 3 auf ein Gebäude. Im oberen Teil ist ein Wärmetauscher beliebiger geeigneter Art vorgesehen, der die Erwärmung oder Kühlung der

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teilweise oder vollständig neuen oder zurückgeleiteten Luft gestattet. Die Wiederaufnahme der Luft kann in der Wohnungen entweder über Zwischenverbindungen 22 oder über speziell hierfür vorgesehene Kanäle vorgenommen werden.

In den Figuren 5 und 6 sind nicht nur die Böden, sondern auch die Wände, insbesondere die Außenwände, mit erfindungsgemäßen Isolationen versehen, so daß die Sonnenwärme in dem mit Aussparungen versehenen Bereich 31 aufgenommen werden kann und bei 32 durch einfache Schornsteinwirkung oder durch Konvektion dem Wärmetauscher 33 zugeführt werden kann. Wenn 34 im Süden (in der nördlichen Hemisphäre) und 35 im Norden liegt, kann ein doppelter Umlauf von erwärmter Luft bei 51 auf der Seite 34 und von kühler Luft bei 36 auf der Seite 35 vorgenommen werden. Dieses System kann eine große Einsparung bezüglich gegebenenfalls vorhandener Wärme-oder Kältequellen ermöglichen. Dies kann auch die Verwendung von Wärmepumpen oder zu gewissen Zeiten des Tages die Erwärmung von Wasser gestatten. In Fig. 6 sind zwei mit Aussparungen versehene Bereiche in der Stärke der Wände vorgesehen. Wie in Fig. 5 werden bei 41 auf der Seite 44, die der Sonne ausgesetzt ist, Kalorien aufgenommen und bei 42 dem Wärmetauscher Λ3 zugeführt, während bei 46 ein Luftumlauf zur thermischen Regulierung der Temperatur und der Trägheit der Wand vorgenommen werden kann. Wie in Fig. 5 gehen die übrigen Zirkulationen wie in Fig. 3 und 4 vor sich. Wie in Fig. 5 kann die nicht der Sonne ausgesetzte Fassade 45 zur Kühlung

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der !Duft dienen.

Für die Herstellung des Isolierwerkstoffs selbst sind zahlreiche Lösungen möglich.

Bei einer ersten Ausführungsform können die Vorsprünge durch Längs- und Querschneiden einer starken Wärmeisolationsplatte hergestellt werden, und dann wird der akustische Isolierstoff aufgeklebt

Man kann zur Herstellung der Vorsprünge wie im vorhergehenden Fall vorgehen und zwei Platten mit ihren Vörsprüngen aneinander übereinanderlegen (Fig.8), wobei der akustische Isolierstoff anschließend auf mindestens eine der Seiten aufgeklebt wird.

Man kann auch eine Formung in Formen, eine Polymerisierung an Ort und Stelle, eine Expandierung insbesondere an Ort und Stelle und anschließend eine Verklebung vornehmen.

Die Vorsprünge können voll oder gegebenenfalls hohl sein, wobei die Verwendung verschiedener bekannter Formungsverfahren möglich ist.

Man kann auch auf die Tragplatte 40 den Isolierstoff in einer oder mehreren ebenen Schichten 41 auflegen und eine waffelförmige oder gewellte Verschalung oder Oberfläche 42 auflegen, die den Schalungsboden für den schwimmenden Belag 43 bildet, wobei die Aussparungen für den Strömungsmittelumlauf ausgespart werden.

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Claims

P a t e η t a η sp r ü c h e

1. ; Vorrichtung zur thermischen und akustischen

isolation mit mindestens einer Schicht, die in der zu isolierenden Wand oder in dem zu isolierenden Boden vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet , daß in direktem Zusammenhang mit der Isolation Aussparungen vorgesehen sind, die den Strömungsmittelumlauf in der Wand gestatten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a -

d u roh gekennzeichnet , daß der Strömungsmittelumlauf Wärme zuführt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e η η ζ e i c h η e.t , daß der Strömungsmittelumlauf zur Kühlung dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die der Sonne ausgesetzte Wand das in den Aussparungen umlaufende Strömungsmittel erwärmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in mindestens einer der isolierenden Schichten vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Aussparungen in der Wand in Kontakt mit der angrenzenden Isolierschicht vorgesehen sind.

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7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, da durch gekennzeichnet, daß die Aussparungen mindestens teilweise in dem thermischen Isolierstoff vorgesehen sind, wobei der akustische Isolierstoff angebracht ist.

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