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Wärmedämmplatte und ihre Verwendung.
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Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmplatte und ihre Verwendung.
Statistische Erhebungen ergaben, daß von den flüssigen Brenn-und Treibstoffen rund
70% als Heizöle, 27 als Treibstoffe ( Benzin und Dieselöl) und 5% als Schmieröle
und Bitumen verbraucht werden. Da das Rohöl zu den Rohstoffen gehört, die in einigen
Jahrzehnten verbraucht sein werden, ist es dringend notwendig, den Verbrauch von
Heizölen drastisch herabzusetzen. Das gleiche gilt für die zunehmende Verwendung
von Erdgas. Der überwiegende Teil der Brennstoffe wird für die Raumheizung ( Wohnräume,
Büros und Werkstätten ) verbraucht.
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Der Wärmeverlust ist dabei im wesentlichen gegeben durch die sog.
Transmissionswärme, die insbesondere durch die Aussenwände und Fenster an die Umgebung
abgegeben wird; sie macht 80 bis 90 der erzeugten Heizleistung aus. Hinzu kommt
die Leistung, die notwendig ist, um die durch Ritzen und Öffnungen eindringende
Luft fortwährend zu erwärmen. Man nennt diesen Anteil Belüftungswärme. Die minimal
notwendige Belüftung ist durch Normen festgelegt und beträgt 20 bis 30 m3/h und
Person. Eine wirkungsvolle Verringerung des Brennstoffverbrauchs ist demnach nur
durch Herabsetzung der Transmissionswärme, d.h. durch bessere Wärmeisolation der
aussenwande möglich, Es werden daher in den Mauern ~Luft zwischenräume vorgesehen
und/oder Hohlziegel verwendet. Es sind auch schon innen oder aussen Dämmplatten
aus schlecht wärmeleitendem Material angebracht worden. Damit diese Platten wirkungsvoll
sind, müssen sie mindestens 3 bis 5 cm dick sein; ihre Anwendung im Innern der Wohnräume
bereitet daher Schwierigkeiten. Bei Verwendung auf der Aussenseite müssen sie entweder
witterungsbeständig sein oder mit einem entsprechenden Verputz überzogen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dämmplatte zu schaffen, die bei
einer Dicke von nur 1 bis 2 cm eine bedeutend bessere Wärmeisolation gewährleistet
und zudem witterungsbe
ständig ist. Die Dämmplatte nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei in etwa gleichem Abstand voneinander
angeordnete Platten längs ihres Umfanges durch eine Wand mit hohem Wärmewiderstand
dicht miteinander verbunden sind, daß die Innenoberflächen der Platten gut reflektierend
ausgebildet sind, und daß der Hohlraum zwischen den Platten soweit evakuiert ist,
daß der Druck unterhalb von 0,1 mm Hg-Säule liegt.
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In den Figuren 1,3 und 4 sind drei Ausführungsformen von Dämmplatten
nach der Erfindung schematisch dargestellt, während Fig. 2 eine zweckmässige Flächennormung
von Dämmplatten zeigt.
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In Fig. la bedeuten 1 und 2 innen verspiegelte Glasplatten mit derart
abgewinkelten Rändern 3 u. 4, daß zwei rechteckige Schalen entstehen. Sie werden
längs der Naht 5 miteinander verschmolzen und der dadurch entstandene Hohlraum wird
über das ntlüftungsrohr 6 evakuiert, das anschliessend abgeschmolzen wird. Die Wärmeleitfähigkeit
& von Gasen ist bekanntlich weitgehend unabhängig vom Druck. Erst bei Drücken
von unter etwa 0,1 mm Hg-Säule beginnt Å zu fallen und erreicht bei 0,01 mm Hg-Säule
annährend den Wert Null. Demnach verringert sich die zwischen den Platten befindliche
Luftmenge auf 0,01:?60# 1/130'000. Gaskinetisch betrachtet wird'\# 0, wenn die freie
Weglänge der Moleküle in der Grössenordnung des Plattenabstandes liegt Um den auf
die Platten 1 und 2 einwirkenden Uberdruck von etwa 1 bar auszuhalten, sind zwischen
den Platten druckfeste und gut wärmeisilierende Stützen 7 angeordnet, z.B. Glasstäbchen
von etwa 2 bis 3 mm Durchmesser (s.Fig.lb) Es wird nun angenommen, daß an der Innenfläche
A der Platte 1 die Temperatur # iw, an der Aussenoberfläche der Platte 2 die Temperatur
aw herrsche. Sofern zwischen den Platten ein besteht, kann senkrecht zu den Platten
1 und 2 praktisch kein Wärmestrom fliessen. Ein Wärieausgleich erfolgt lediglich
über die Wand, die aus den zusammengeschmolzenen Plattenrändern 3 und 4 besteht.
Versuche haben diese Annahme bestätigt. Damit ist
aber auch die
Wärmedämmzahl Rw einer solchen Platte in Nä1#ung berechenbar. Sie beträgt
Mit den Annahmen A = 1 m2, d = 0,01 m, 1 = 2d = 0,02 m, Umfang u = 4 m, Glasdickez
= O,2.10-2m und einer Wärmeleitfähigkeit des Glases von Ag = 0,85 W/m K erhält man,
ohne Berücksichtigung der Innenstützen, eine Wärmedämmzahl von
Die Innenstützen verursachen nur eine geringfügige Verschlechterung um einige Prozent,
so daß ihr Einfluß bei dieser generellen Betrachtung vernachlässigt werden kann.
Wird der Plattenabstand zu d = 2 cm angenommen, so ergibt sich eine doppelt so hohe
Wärmedämmzahl.
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Rw@(2) = 5,88 in m2K/W Um die Verringerung der Transmissionswärme
einer Mauer bei Belegung mit Wärmedämmplatten nach der Erfindung beurteilen zu können,
muß das ganze System, bestehend aus Mauer mit z.B.
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innen angebrachten Wärmedamm'platten, betrachtet werden. Die resultierende
Wärmedämmung ergibt sich zu
In Gl. (2) bedeuten Ki # 8,3 W/m2K die Wärmeübergangszahl an der
mehr oder weniger windstillen Innenwand, Ca # 23 W/m²K die Wärmeübergangszahl an
der Außenwand, lm = 0,24 m die Dicke der Mauer, deren Leitfähigkeit;im = 0,5 W/m
K betrage.
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in Damit erhält man R(1) = 0,12 + 2,94 + 0,48 + 0,04 = 0,64 + 2,94
= 3,58 in m2K/W und somit eine resultierende Wärmedurchgangszahl von kr(1) = ###
= #### = 0,28 in W/m²K RWt Bei einem Plattenabstand von d = 2 cm und dementsprechend
1 = 4 cm erhält man Rw(2) = 0,64 + 2.2,94 = 6,52 und somit kr(2) 1 6,52 = 0,15 in
W/m2K Für die Mauer allein ergibt sich eine Wärmedurchgangszahl von km l 1 = 1,56
in W/m2K 0,64 Rechnet man mit dem in der Literatur meist angegebenen Wert von km
# 1,5 W/mtK für eine 24 cm dicke Mauer aus Hohlziegeln, so verringert sich der resultierende
k-Wert bei einem Plattenabstand von d = 1 cm auf das 0,28 = 0,19-fache 1,5 und bei
d = 2 cm auf das #### = 0,10-fache
~3 ~9~, die Lufttemperaturen
innen bzw. außen bedeuten, außen verringert sich demnach bei den angenommenen auf
etwa 1/5 bei d = 1 cm und bei d = 2 cm auf etwa 1/10. Somit läßt sich bei Verwendung
von quadratischen Platten von A = 1m2 bereits eine sehr große Ersparnis an Transmissionswärme
erzielen.
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Bei 4 Platten von je A = 0,5 m x 0,5 m = 0,25 in2 , deren gesamte
Wandlänge je m2 u = 4.2 = 8 m beträgt, wird der Transmissionswärmeverlust entsprechend
größer. Die Verbesserung bei Verwendung solcher Dämmplatten relativ zu einer 24
cm-Mauer beträgt bei d = 1 cm nur noch etwa 1/3 und bei d = 2 cm etwa 1/5. Man wird
also versuchen, möglichst große Platten zu verwenden.
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Da Vakuumplatten nicht zuschneidbar sind, ist es erforderlich, eine
möglichst günstige Normung der Plattenflächen vorzunehmen.
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Mit der Aufteilung gemäß Fig. 2 stehen die Breiten 20, 30, 40, 50,
60, 70, 80, 90 und 100 cm zur Verfügung. Allfällige kleine Zwischenräume können
z.B. durch gleich dicke Korkstreifen ausgefüllt werden.
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sig. 3 zeigt eine keramische Dämmplatte mit gewellter Wand 8 und Abstützungen
9, die nach dem bekannten Gießverfahren für keramische Hohlkörper hergestellt ist.
Sie wird zweckmäßig außen glasiert und innen mit einer spiegelnden Glasur versehen,
wodurch die Dichtigkeit gewährleistet ist und das Aussehen den ästhetischen Forderungen
angepaßt werden kann.
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Fig. 4 zeigt eine Dämmplatte, bestehend aus den mindestens auf der
Innenseite polierten Metallplatten 11 und 12 und der eingebuchteten Wand 13 aus
Glas. Metallplatten und Glaswand müssen miteinander luftdicht verklebt, verlötet
und verschmolzen sein. Im Innern sind wiederum Abstützungen 14 vorgesehen.
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Die Verwendung blanker Metallplatten hat den Vorteil geringerer Bruchgefahr;
zudem ist eine zusätzliche Verspiegelung nicht notwendig. Bei Platten aus Aluminium
oder Aluminiumlegierungen kann durch Eloxieren auf der Außenseite ein Korrosionsschutz
und außerdem jeder gewünschte Farbton erzielt werden.
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Eine volkswirtschaftlich entscheidende Brennstoff einsparung läßt
sich nur erzielen, wenn bei den bereits bestehenden Gebäuden die Flächen mit großen
Transmissionswärmeverlusten #Außenmauern, ungenügend isolierte Decken und Böden)
mit Wärmedämmplatten entweder außen und/oder innen belegt werden. Bei Neubauten
aus tragenden Holz-, Stahl- oder Betonfachwerken kann es genügen, nur in den Gefachen
Dämmplatten nach der Erfindung vorzusehen, wodurch sich das Mauerwerk erübrigt.