DE29711769U1

DE29711769U1 - Vakuum-Wärmedämmelement

Info

Publication number: DE29711769U1
Application number: DE29711769U
Authority: DE
Original assignee: SCHWILLE ELEKTRONIK PRODUKTION
Current assignee: SCHWILLE ELEKTRONIK PRODUKTION
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-07-05

Description

Schwüle-Elektronik
46462 &Agr;&Igr;/&zgr;

Vakuum-Wärmedämmelement

Die Erfindung betrifft ein Wärmedämmelement, insbesondere ein plattenförmiges Wärmedämmelement.

Derartige Wärmedämmelemente, insbesondere großflächige Wärmedämmelemente, werden zur Wärmeisolierung von z. B. Gebäuden, insbesondere den Dächern von Gebäuden, oder auch zur Isolation von einzelnen Objekten, wie Kühlkammern, Warmwasserboilern etc. benötigt.

Die heute gebräuchlichen Wärmedämmelemente bestehen dabei in der Regel aus Materialien, die ein geringes spezifisches Gewicht aufweisen, um die Statik des Gebäudes bzw. Objektes möglichst wenig zu belasten, und darüber hinaus einen hohen Porenanteil besitzen, in dem die Luft gehalten und möglichst stark an der Zirkulation gehindert wird.

Die in diesen Poren möglichst stationär gehaltene Luft bietet die gewünschte Isolationswirkung.

Eine bekanntermaßen bessere Isolationswirkung als Luft besitzt ein Vakuum, also eine aufgrund von Unterdruck verringerte Luftkonzentration im zur Verfugung stehenden Raum.

Dieses Prinzip wird beispielsweise bei Thermoskannen etc. angewandt, indem zwischen den Wänden, also dem Innenmantei und dem Außenmantel einer Thermoskanne statt Luft ein Unterdruck erzeugt und der Zwischenraum anschließend dicht verschlossen wird.

Die isoiationswirkung kann zusätzlich immer dadurch erhöht werden, daß zusätzlich zur Wärmekonvexion auch die Wärmestrahlung vermindert oder vollständig verhindert wird. Dies wird zu erreichen versucht, indem die Wände des Isolationskörpers verspiegelt' sind, um die auf der Isolierung auftreffende Strahlungswärme zurückzuwerfen. Aus diesem Grund ist z. B. eine Thermoskanne sowohl auf der Innenseite des Innenmantels als auch vorzugsweise auf der Außenseite des Innenmantels und der Innenseite des Außenmantels poliert bzw. verspiegelt.

Die Anwendung dieser Prinzipien auf großflächigen Wärmedämmelementen, die in größerer Anzahl miteinander kombiniert erst einen durchgehenden Dämmante! ergeben sollen, ist bisher nicht bekannt aufgrund der dann auftretenden technischen Probleme: Der Einsatz von Glas oder poliertem Edelstahl als Material für großflächige Dämmelemente ist teuer und wegen der hohen Beschädigungsgefahr in der Praxis nicht durchgesetzt, ganz abgesehen von den sehr hohen Kosten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmedämmelement zu schaffen, dessen Isolationswirkung durch Unterdruck bzw. Vakuum verbessert ist, und welches dennoch zu geringen Kosten herstellbar und an die unterschiedlichsten Einsatzzwecke anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß ein Feststoffkörper, insbesondere ein wenig komprimierbarer Feststoffkörper verwendet wird, um die Annäherung der beiden Wände durch das dazwischen erzeugte Vakuum zu verhindern, können diese Wände selbst aus einem instabilen Material wie etwa einer kostengünstigen, auf Dauer luftdichten Kunststoffolie bestehen.

Vorzugsweise umgibt dabei die Folie den Feststoffkörper vollständig und eng anliegend, indem die Luft innerhalb der Folie abgesaugt wird, wodurch sich die Folie eng an den Feststoffkörper anlegt, und dadurch - bei einem plattenförmigen Feststoffkörper - ein plattenförmiges Vakuum-Wärmedämmeiement bildet.

Der Feststoffkörper muß zu diesem Zweck lediglich eine ausreichende Stabilität besitzen, um dem aufgebrachten Unterdruck zu widerstehen, ohne in sich zusammenzufallen.

Ansonsten sollte der Feststoffkörper nur ein geringes spezifisches Gewicht, insbesondere einen hohen Porenanteil aufweisen. Geeignet ist etwa Polystyrol in Form von Platten, Blöcken aber auch in Form von Granulat.

Das Belegen des Festkörpers - innerhalb der umgebenden Folie - mit einer verspiegelten Platte auf vorzugsweise jeder der beiden Seiten, also den der Wärmedurchgangsrichtung entgegengerichteten Seiten, und dabei insbesondere mit beidseitig verspiegelten Platten, vermindert auch den Wärmedurchgang aufgrund von Wärmestrahlung. Die Platten können dabei sehr dünn und instabil sein, beispielsweise beidseits verspiegelte Metallfolie.

Ebenso können die Platten jedoch auch aus stärkerem, zwar biegsamem, jedoch nicht selbst verformendem, Material bestehen, also etwa polierten Aluminiumplatten von ein und wenigen Millimetern Wandstärke. Solche formbeständigen Platten können entsprechend der Form des Isolationsobjektes geformt, insbesondere gebogen, werden, und zwischen zwei derartige Platten kann dann anstelle eines entsprechend geformten Festkörpers ein Granulat eingefüllt werden, bzw. es werden einige wenige, kleinflächige Festkörper, etwa Polystyrol-Blöcke - als Abstandshalter zwischen den Platten verwendet, und die Zwischenräume zwischen den Abstandshaltern werden dann mit einem Granulat, insbesondere Polystyrol-Granulat, angefüllt. Damit sind mit geringem Aufwand die unterschiedlichsten Formgebungen für solche Wärmedämmelemente möglich.

Ebenfalls denkbar ist es, nur eine solche Platte auf einer Seite des Wärmedämmelementes anzuordnen, und auf der gewünschten Seite der Platte z. B. Polystyrol-Kugeln bei der Herstellung des Wärmedämmelementes mittels elektrostatischer Aufladung anhaften zu lassen, bis die Folie darübergelegt und evakuiert ist.

Da bei Beschädigung der Folie der Unterdruck aufgehoben wird, empfiehlt es sich, Folien zu verwenden, die selbstschließende, also selbstheilende Eigenschaften besitzen. Dies kann der Fall sein, indem bei einem z. B. in die Folie eingeschlagenen Nagel sich die Folie so eng andern eingedrungenen Gegenstand anlegt, daß nur ein geringer Druckverlust auftritt, bzw. beim Zurückziehen des verletzenden Objektes sich eine kleinere Öffnung in der Folie selbsttätig nach kurzer Zeit wieder schließt und dadurch nur ein begrenzter Lufteintritt möglich ist.

Anstatt mit der Folie nur das Wärmedämmelement selbst vollständig zu umschließen, besteht - bei begrenzt großen Isolationsobjekten - auch die Möglichkeit, das Isolationsobjekt zunächst mit dem Feststoffkörper zu umgeben, um ggf. dabei auch die eine oder beiden Platten innerhalb und außerhalb des Feststoffkörpers anzuordnen, und dann die gesamte Wärmedämmung einschließlich des Isolationsobjektes außen mit der luftdichten Folie zu umgeben und zu evakuieren. Vom Isolationsobjekt nach außen führende Zu- und Ableitungen müssen dabei von der Folie auf Dauer dicht umschlossen, beispielsweise mit dieser verklebt, werden.

Die Evakuierung und das Beibehalten des Vakuums geschieht in an sich bekannter Weise dadurch, daß durch Anlegen einer Unterdruckpumpe an einen Absaugstutzen der Folien der Unterdruck erzeugt und unter Aufrechterhaltung des Unterdruckes dieser Absaugstutzen fest verschlossen, beispielsweise verklebt oder verschweißt, wird, bevor die Unterdruckpumpe entfernt wird.

Als Folie wird vorzugsweise eine umweltfreundliche Polyethylenfoiie verwendet. Anstelle einer festen Folie ist auch die Verwendung einer beim Aufbringen auf den Festkörper flüssigen Beschichtung, die anschließend aushärtet, denkbar. Vor dem Aufbringen der Beschichtung muß dann der Absaugstutzen in das Innere des Feststoffkörpers hineinragend angebracht werden, um nach dem Aushärten der Kunststoffbeschichtung, die die luftdichte Umhüllung bilden soll, aus dem Inneren die dort vorhandene Luft absaugen zu können.

Diese Methode bietet den Vorteil, daß auch nach Aufhebung des Unterdrucks im Fall einer Verletzung des Wärmedämmelementes die Folie bzw. Beschichtung eng am

Feststoffkörper anliegend verbleibt, und das gesamte Wärmedämmelement seine äußere Form beibehält.

Die einzelnen Wärmedämmeiemente sollen möglichst großflächig gestaltet werden, da die Stöße der einzelnen Wärmedämmelemente aneinander, die in der Regel durch Verkleben verschlossen werden, die nachteiligen Wärmebrücken bilden.

Zur leichteren Formgebung kann - wenn ein Granulat als Feststoffkörper keine Anwendung finden soll - ein mehrschichtiger Festkörper verwendet werden, dessen Schichten dünn genug sind, um formbar bzw. biegbar zu sein. Die einzelnen Schichten werden dann - sofern sie selbständig nicht formbeständig sind, so gegeneinander fixiert, z. B. verklebt, daß der Feststoffkörper insgesamt dadurch form haltig wird.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein plattenförmiges, ebenes Wärmedämmelement,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein gleichmäßig gekrümmtes Wärmedämmelement,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein gewinkeltes Wärmedämmelement,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein allseits von Wärmedämmung umgebenen Isolationskörper und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine andere Bauform eines gleichmäßig gekrümmten Wärmedämmelementes.

Fig. 1 zeigt ein ebenes Wärmedämmelement, wie es beispielsweise in Form von rechteckigen Platten zum Aneinandersetzen und Belegen großer Flächen, wie etwa der Unterseite eines Gebäudedaches, verwendet werden kann. Die einen Wärmedämmelemente werden dabei an den Schmalseiten aneinander

angeschlossen durch dichtes Aneinanderpressen oder auch durch Gegeneinanderverkleben.

Das Wärmedämmelement 1 Besteht aus einem zentralen Körper, entweder einem Feststoffkörper 5, der also Feststoff mit nur losem Zusammenhalt wie einem Granulat oder einem Pulver bestehen kann, oder auch aus einem Festkörper, also einem Körper mit fester Gestalt.

Dieser Festkörper 11 ist auf seinen parallel zueinander verlaufenden, großen Außenflächen, mit denen er quer zur Wärmedurchgangsrichtung 2 angeordnet wird mit dünnen Platten 6a, 6b belegt, die insbesondere mit den Außenseiten des Festkörpers 11 verklebt sind.

Die Platten 6a, 6b sind vorzugsweise verspiegelte Platten, also entweder polierte Metallplatten oder Metallfolien, oder metallisierte Kunststoffolien.

Diese formgebende Einheit der Fig. 1 ist aliseitig dicht von einer gasdichten, insbesondere luftdichten, Folie 8 umgeben, die nur an einer einzigen Steile mittels eines Absaugstutzens 9 offen ist. Nach dem dichten Anlegen dieser Folie 8 um die zentrale Einheit wird an den Absaugstutzen 9 eine Unterdruckpumpe angeschlossen und die innerhalb der Folie 8 befindliche Luft abgesaugt, wodurch sich die Folie 8 eng an den Körper im Inneren anpreßt in diesem Zustand wird der Absaugstutzen 9 verschlossen, beispielsweise verschweißt oder verklebt, und die Unterdruckquelle entfernt. Damit liegt im Inneren des Wärmedämmelementes das gewünschte Vakuum bzw. der gewünschte Unterdruck vor. Da dieser Zustrand über lange Zeit, nämlich über Jahre, beibehalten werden soll, ist die langfristige Gasdichtigkeit der Folie 8 und des Verschlusses des Absaugstutzens 9 das entscheidende Kriterium. Falls jedoch Gas bzw. Luft ins Innere eindringen sollte, kann der Absaugstutzen 9 wieder geöffnet werden, beispielsweise durch Abschneiden der Verschlußstelle, und erneut die Luft abgesaugt und der Absaugstutzen 9 wieder verschlossen werden.

Deshalb empfiehlt es sich, den Absaugstutzen 9 das erste Mal nicht zu nahe am zentralen inneren Körper zu verschließen.

Die Verspiegelung kann auch - anstelle an den separaten Platten 6a, 6b - direkt auf der Innenseite und/oder Außenseite der Folie 8 angeordnet werden, indem dabei eine metallisierte PE-Folie verwendet wird.

Fig. 2 zeigt demgegenüber ein im wesentlichen gleichmäßig gebogenes Wärmedämmelement. Die Krümmung wird dadurch erreicht, daß der Feststoffkörper 5 aus einem nicht formbeständigen Granulat besteht, aber auf einer Seite des Granulates 7 eine gebogene, in sich formbeständige Platte 6 vorhanden ist, die vorzugsweise ein oder zweiseitig verspiegelt ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine polierte, gebogene Metallplatte.

Die sowohl die Metallplatte als auch das Granulat umhüllende Folie ist so angeordnet, daß das Granulat 7 nicht auf die andere Seite der Platte 6 gelangen kann, z. B. indem die Folie 8 mit der Platte 6 verklebt ist.

Durch Evakuieren über den Absaugstutzen 9 analog zur Fig. 1 wird das Granulat 7 in einer gleichmäßigen Schichtdicke an die Platte 6 herangedrückt. Zusätzlich kann im Abstand zur Platte &dgr; auf der anderen Seite des Granulats noch eine weitere ebensolche gekrümmte Platte angeordnet sein.

Fig. 3 zeigt eine Variante eines Wärmedämmelementes, welche eine Kröpfung bzw. einen Knick aufweist, wenn z. B. die Ecke oder Gebäudes ummantelt werden soll.

In diesem Fall kann die Formgebung dadurch erleichtert werden, daß der Zentralkörper ein Festkörper ist, jedoch aus mehreren Teilen in Form von einzelnen parallel zu den Außenseiten, also den Platten 6a 6b verlaufenden Schichten besteht.

Die Dicke dieser Schichten, z. B. Polystyrolplatten ist so gewählt, daß sie den gewünschten Biegeradius noch ohne zu brechen mitmachen. Nach entsprechender Biegung werden diese Platten gegeneinander fixiert, damit der gesamte Festkörper 5 formbeständig bleibt. Ebenso ist die Verklebung mit formhaltigen, entsprechend gebogenen Platten 6a, 6b möglich. Das ganze wird wiederum, wie vorbeschrieben, mit der Folie 8 umhüllt und evakuiert.

Fig. 5 zeigt eine Lösung für einen Anwendungsfall wie bei Fig. 2, nämlich mit gleichmäßiger Krümmung des Wärmedämmelementes. Dabei werden zwei entsprechend gekrümmte Platten 6a, 6b 6c durch einige wenige, beabstandete, blockförmige Festkörper 11, die wiederum aus einem geeigneten Material, wie vorbeschrieben, bestehen, auf Abstand gehalten und ggf. zu diesem Zweck eine Verklebung zwischen den Blöcken 11 und den Platten 6a, 6b bewirkt. Die Abstände zwischen den Blöcken 11 im Raum zwischen den Platten werden anschließend mit Granulat 7, vorzugsweise aus dem gleichen Material bestehend wie die Blöcke 11, angefüllt. Die ganze Einheit wird anschließend wiederum analog der übrigen Varianten mit der Folie 8 dicht umschlossen und über deren Absaugstutzen 9 evakuiert.

Fig. 4 zeigt eine Anwendungsform, in der der zu isolierende Körper das Isolationsobjekt 10, von der Folie 8 mit umschlossen wird:

Dabei wird das Isoiationsobjekt 10 ggf. zunächst von einer inneren Platte 6a, die einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein kann und analog den übrigen Varianten beschaffen ist, umgeben. Anschließend wird ein Mantel des vorbeschriebenen Feststoffkörpers 5, also in Form eines Granulats 7 oder eines formbeständigen Festkörpers 11, der auch mehrteilig sein kann, aufgebracht. Die nächste äußere Schicht wird wiederum durch eine ein oder mehrteilige, formbeständige oder flexible, Platte 6b gebildet. Das Ganze, einschließlich des Isoiationsobjektes 10, wird anschließend von der Folie 8 umgeben, wobei vom Isolationsobjekt 10 wegverlaufende Zu- oder Ableitungen 12 dicht umschlossen, vorzugsweise gegenüber der Folie 8 verklebt, werden müssen.

Nunmehr ist wiederum die Evakuierung über den Absaugstutzen 9 der Folie 8 und das Verschließen des Absaugstutzens möglich.

III. Il ··· ·

12 \.· : ·. BEZUGSZEICHENLISTE

&Iacgr;	Wärmedämmelement
2	Wärmedurchgangsrichtung
3	Wand
4	Wand
5a,b,c-	Feststoffkörper
6a,b -	Platte verspiegelt
7	Granulat
8	Folie
9	Absaugstutzen
10 -	Isolationsobjekt
11	Festkörper
12	Zu- und Ableitungen

Claims

ANSPRUCHE

1. Wärmedämmelement (1) mit zwei in Wärmedurchgangsrichtung (2) beabstandeten Wänden (3,4), zwischen welchen sich ein möglichst starker Unterdruck (Vakuum) befindet,
dadurch gekennzeichnet, daß
- die beiden Wände (3, 4) durch einen Feststoffkörper mit niedrigem spezifischen Gewicht auf Abstand gehalten werden und der Feststoffkörper (5) von einer Folie (8) die den Unterdruck enthält, dicht umschlossen ist.

2. Wärmedämmelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

der Feststoffkörper (5) einen großen Porenanteil von mindestens 70%, besser mindestens 90% enthält.

3. Wärmedämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Folie (8) auch die beiden Wände (3, 4) darstellt.

4. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

der Feststoffkörper (5) wandseitig, also gegen die Wärmedurchgangsrichtung (2) hin gerichtet, verspiegelt ist.

5. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

der Feststoffkörper (5) wenigstens auf einer der Wandseiten mit einer nach innen verspiegelten, insbesondere beidseits verspiegelten, dünnen Platte (6) belegt, insbesondere beklebt, ist.

6. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper (5) ein Festkörper ist.

7. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper (5) ein Granulat ist, welches insbesondere durch eine Stützstruktur in Form gehalten wird.

8. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper aus einem wenig komprimierbaren Kunststoff, insbesondere aus geschäumten Polystyrol, besteht.

9. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (8) eine Kunststoff-Folie, insbesondere eine Polyethylenfoiie, ist.

10. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper (5) biegbar ist.

11. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper (5) aus mehreren dünnen, biegbaren, gegeneinander fixierten Schichten (5a, b, c ...) besteht.

12. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper (5) ein Hohlkörper ist.

13. Wärmedämmelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei kleineren Verletzungen selbsischließende Eigenschaften besitzt.

14. Wärmedämmeiement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die verspiegelte Platte (6) eine biegbare, formbeständige Platte ist und als Feststoffkörper (5) zwischen zwei solchen Platten (6a, 6b) ein Granulat verwendet wird.

15. Wärmedämmeiement nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Platten (6a, 6b) durch einige Feststoffkörper (11) auf Abstand gehalten und an diesen Fixiert sind und die Zwischenräume zwischen den Festkörpern (11) durch Granulat (7) aufgefüllt sind.

16. Wärmedämmeiement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

außer dem Feststoffkörper (5) wenigstens auch das Isolationsobjekt (10) insgesamt von einer einzigen Folie (8) außen dicht umschlossen wird, und die Folie (8) an den Zu- und Ableitungen (12) des Isolationsobjektes (10) dicht angeordnet ist.

17. Wärmedämmeiement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

das Vakuum innerhalb der Folie aus einem Druck von höchstens 1,0, insbesondere 10"¹ mbar, insbesondere von höchstens 10~² mbar besteht.

18. Wärmedämmeiement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Folie in Form einer Flüssigbeschichtung auf den Feststoffkörper aufgebracht wird und erst anschließend aushärtet.

19. Wärmedämmeiement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

der Absaugstutzen zwar fest verschlossen ist, jedoch durch Entfernen, insbesondere Abschneiden, des Verschlusses erneut offen steht zum erneuten Evakuieren.