DE3707768A1

DE3707768A1 - Vakuum-waermeisolierung

Info

Publication number: DE3707768A1
Application number: DE19873707768
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hensberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1988-09-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vakuum-Wärmeisolierungen mit extrem gutem Wärmeisolierungsvermögen, die leicht an Gebäude oberflächen anpaßbar herzustellen sind und die eine erhebli che Verminderung des Wärmebedarfs bei Gebäuden, sowie bei sonstigen wärmeisolierten Anlagen und Einrichtungen ermögli chen.

Die bekannten Vakuum-Wärmeisolierungen haben die Nachteile, daß sie nur mit erheblichem Aufwand an die jeweiligen Ober flächen der Wände anzupassen sind und dabei einen Teil der Wärmedämmfähigkeit einbüßen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, extrem gute Vakuum-Wärmeisolierungungen zu schaffen, bei denen die be kannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je weils zwei etwa 1 m² bis etwa 5 m² große und etwa 0,5 mm bis etwa 5 mm dicke Metallplatten, die sich deckungsgleich übereinander befinden, gleich groß sind und einen parallelen Abstand zueinander haben, an ihren Rändern in einem Abstand von etwa 20 mm bis etwa 200 mm durch gering wärmeleitende Profile umlaufend verbunden werden und daß die Metallplat ten, zwischen den Profilen, durch im Verbund hergestellte Gruppen gering wärmeleitender Kunststoffstützen auf Abstand gehalten werden. Diese Stützen, die Metallplatten und die umlaufenden Profile sind von solcher Stabilität, daß sie dem Vakuumdruck des Vakuums, das zwischen den Profilen und den Metallplatten erzeugt wird, dauerhaft standhalten. In dem Vakuum befindet sich ein nur gering strahlungswärmedurchläs siger, sehr dünnfaseriger, möglichst sich in der Plattenebe ne erstreckender Faserstoff von etwa 1%-tiger bis etwa 10%-tiger Raumausfüllung. Zur dauerhaften Abdichtung des Vakuums der Vakuum-Wärmeisolierung ist ein gasdichtes, sehr dünnwandiges, gering wärmeleitenden Band durch Kleben oder Lösen auf die Außenseite des Profils befestigt, wobei dieses Band die Metallplatten etwa 10 mm bis etwa 50 mm über lappen kann. Die Aufgabe des sehr dünnen, gering strahlungs wärmedurchlässigen Faserstoffes liegt darin, den Strahlungs wärmedurchgang durch die Vakuum-Wärmeisolierung zu minimie ren. Je dünner die Fasern des Faserstoffes, desto größer wird die Faserstoffoberfläche bei konstantem Faserstoffvolu men, d.h. die Wärmestrahlung muß an einer sehr großen Anzahl Fasern reflektieren und wird so, durch den extrem geringen Temperaturunterschied zwischen den umliegenden Fasern, äus serst gering.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Die Fig. 1 zeigt die Vakuum-Wärmeisolierung in aufgebrochener Draufsicht.

Fig. 2 zeigt die Vakuum-Wärmeisolierung im Schnitt.

Diese beiden Figuren beinhalten alle wesentlichen Merkmale der Erfindung.

Zwei etwa 4 m² große, gradlinig begrenzte, 1 mm dicke, kongruente, d.h. deckungsgleiche Metallplatten 1 aus feuer verzinktem Stahlblech mit einer Streckgrenze von mindestens 600 N/mm², die sich in einem parallelen Abstand von 40 mm zueinander befinden und deren Konturen sich senkrecht dek kend übereinander befinden, sind an ihren Rändern durch aus 30% glasfaserverstärktem thermoplastischen Polyester beste henden Profilen 4, die eine Wandstärke von etwa 3 mm haben, mit einem Klebstoff hoher Festigkeit, bei etwa 10 mm Klebe breite, fest verbunden. Die Stoßstellen der Profile 4 sind außenseitig mit etwa 0,15 mm dickem Band 2 aus nichtrostendem austenitischen Stahlblech, mit etwa 17% Chromgehalt, voll ständig beklebt, wobei das Band 2 die Metallplatten 1 etwa 20 mm abgewinkelt überlappt und diese Überlappung mit den Metallplatten 1 fest und dicht verklebt sind. Die Stoßstel len der Profile 4 sind durch 20 mm überlappende Winkelstücke zusätzlich überklebt, um Undichtigkeiten weitgehend auszu schließen. Zwischen den Metallplatten 1 und den mit den Bändern 2 beklebten Profilen 4 ist ein mindestens 99%-tiges dauerhaftes Vakuum 5. An eine der Metallplatten 1 ist ein dauerhaft funktionsfähiges Ventil angebracht, das zur Her stellung und zur möglichen Wiederauffrischung des Vakuum 5 dient. Der Vakuumdruck wird durch im Verbund gespritzte Gruppen von Stützen 3 aus 30% glasfaserverstärktem thermo plastischen Polyester, mit Stützendurchmesser von 3 mm und Stützenabständen von höchstens 33 mm zueinander, sicher abge fangen. Die untereinander verbundenen Gruppen von Stützen 3 sind etwa 0,5 m² groß. In dem Vakuum 5, d.h. zwischen den Metallplatten 1, den Profilen 4 und den Stützen 3 befinden sich weitgehend strahlungsundurchlässig eingefärbte, etwa gleichmäßig verteilte Glaswolle mit einem mittleren Faser durchmesser von weniger als 0,01 mm. Die Fasern der Glaswolle erstrecken sich überwiegend in der Ebene der Metallplatten 1 innerhalb des Vakuums 5. Die mittlere Lageabweichung der Glasfasern beträgt weniger als 3%. Der Vakuumraum ist mit etwa 5 Volumenprozenten Glaswolle gefüllt. Die Vakuum-Wär meisolierung ist dauerhaft rostsicher lackiert oder mit Kunststoffolie beaufschlagt. Für dieses Beispiel einer Vaku um-Wärmeisolierung errechnet sich eine Wärmedurchgangszahl von weniger als 0,06 KW/m²h grd. Eine heute übliche Wärme dämmung gleicher Dicke hat eine Wärmedurchgangszahl von 0,68 KW/m²h grd, d.h. die Wärmedurchgangszahl bei diesem Bei spiel beträgt nur etwa 8,8% der Wärmedurchgangszahlen der heute allgemein verwendeten Isoliermaterialien.

Dieses Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist nur ein Beispiel. Es sind noch viele weitere und weit abweichende Ausführungen dieser Erfindung möglich. Insbesondere kann diese Vakuum-Wärmeisolierung so stabil ausgeführt werden, daß sich selbsttragende und zusätzliche Belastungen aufneh mende Elemente, wie z.B. Wand-, Dach- und Deckenbauelemente ergeben.

Mit dieser Erfindung Vakuum-Wärmeisolierung wird in erster Linie erreicht, daß mit dieser Vakuum-Wärmeisolierung iso lierte Wände, Dächer, Decken, Böden und sonstige Wandungen, z.B. von Behältern, etwa nur 10% der Wärmeverluste haben, wie die heutigen, mit herkömmlichen Wärmeisolierungen iso lierten Wände, Dächer, Decken, Böden und sonstigen Wandungen gleicher Wandstärken. Der daraus resultierende extrem gerin ge Wärmebedarf bei Gebäuden, die mit dieser Vakuum-Wär meisolierung isoliert werden, liegt etwa bei 15% bis 20% des Wärmebedarfs heutiger Gebäude. Dieser extrem geringe Wärmebe darf ermöglicht, daß mit einfachen Mitteln und mit geringem technischen Aufwand, auch in unseren geographischen Breiten, Gebäude leicht und ausreichend ausschließlich mit Sonnen energie versorgbar werden können, die auf den Dächern der Gebäude eingefangen wird. Dies wird derzeit noch von allen anerkannten Energiefachleuten für unmöglich gehalten. So wird mit dieser Erfindung eine Voraussetzung geschaffen, den Weltenergiebedarf weitgehend und wirtschaftlich mit Solar zellen- und Sonnenkollektorenenergie decken zu können. Insbe sondere wird hiermit eine Möglichkeit geschaffen, die Wände, Dächer, Decken und Böden bestehender Gebäude mit extrem guten Wärmeisolierungen nachzurüsten, weil die ebenen Formen der Vakuum-Wärmeisolierungen sehr leicht an die bestehenden Oberflächen angepaßt werden können. Darüber hinaus können weitgehend, in Temperaturbereichen von -100°C bis etwa 200 °C, alle Wärmedämmungen wirtschaftlich in dieser Art Vaku um-Wärmeisolierung ausgeführt werden und somit einen erhebli chen Beitrag zur Senkung des Weltenergiebedarfs leisten. So kann man z.B. diese Vakuum-Wärmeisolierung, außer bei Gebäu den, bei Kühlschränken, Kühlhäusern, Kühlwagen, Wärmespei chern, Badewannen und Backöfen wirtschaftlich einsetzen. Bei neuen Gebäuden, Anlagen und Einrichtungen ergeben sich bei der Verwendung der Vakuum-Wärmeisolierungen außer den extrem hohen Energieeinsparungen auch erhebliche Einsparungen bei den Geräten für die Energieversorgung, wie z.B. bei Heizungs anlagen und bei Kühlaggregaten. Diese können erheblich klei ner ausgelegt werden. In wärmeren Regionen der Erde können mit dieser Vakuum-Wärmeisolierung isolierte Gebäude 4 sehr gut vor Wärme schützen, so daß sich auch hier wirtschaftli che Anwendungsmöglichkeiten für diese Erfindung bieten. Des weiteren können Gebäude, Anlagen und Einrichtungen in ausrei chend stabilen selbsttragenden Vakuum-Wärmeisolierungen ganz oder teilweise ausgeführt werden, was zu besonders kostengün stigen, extrem wärmeisolierenden und wirtschaftlichen Gesamt lösungen führen kann.

Bezugszeichenliste 1 Metallplatte
2 Band
3 Stütze
4 Profil
5 Vakuum
6 Faserstoff

Claims

1. Vakuum-Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Vakuum (5) zwischen zwei Metallplatten (1) befindet, die einen parallelen Abstand von etwa 10 mm bis etwa 200 mm zuein ander haben und sich deckungsgleich übereinander befinden und deren Ränder durch Profile (4) aus Kunststoff vollständig umschließend, durch Kleben, Lösen oder Schweißen mit den Metallplatten (1) und an den Stoßstellen der Profile (4) untereinander, fest verbunden sind, wobei sich in dem Vakuum (5) zur Abstützung des Vakuumdruckes, im Abstand von etwa 20 mm bis etwa 200 mm zueinander, gering wärmeleitende Stützen (3) aus Kunststoff befinden und daß sich zwischen den Stüt zen (3) im Vakuum (5) ein gering strahlungswärmedurchlässi ger, dünnfaseriger Faserstoff (6), von etwa 1%-tiger bis etwa 10%-tiger Raumausfüllung, befindet und daß außen auf die Profile (4) aus Kunststoff ein gasdichtes, sehr dünnwand iges, gering wärmeleitendes Band (2), durch Kleben, Lösen oder Schweißen, aufgebracht ist, wobei das Profil (4) aus Kunststoff durch dieses Band (2) nach außen möglichst voll ständig abgedichtet ist.

2. Vakuum-Wärmeisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallplatten (1) aus Stahlblech, verzink tem Stahlblech, rostfreiem Stahlblech, Aluminiumblech oder Verbundwerkstoffen bestehen können.

3. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß die Profile (4) aus faserverstärk tem Kunststoff, wie z.B. aus 30%-tig glasfaserverstärktem thermoplastischen Polyester, hergestellt sein können.

4. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Stützen (3) aus gespritztem thermoplastischen Kunststoff bestehen können, der mit einem Faserstoff (6) wie Glasfaser verstärkt sein kann, z.B. aus 30%-tig glasfaserverstärktem thermoplastischen Polyester.

5. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Stützen (3) so geformt sein können, daß sich bei geringer Querschnitts fläche der Stützen (3) ein hoher Knickwiderstand ergibt.

6. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die das Profil (4) gasdicht abdich tenden Bänder (2) aus etwa 0,01 mm bis etwa 0,05 mm dickem rostfreien Stahlblech oder aus etwa 0,02 mm bis etwa 0,05 mm dicker Glasfolie bestehen können.

7. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die die Profile (4) gasdicht ab dichtenden Bänder (2) gegebenenfalls so abgeknickt sein können, daß sie die Metallplatten (1) überlappen und daß diese Überlappungen fest mit den Metallplatten (1) verklebt sind.

8. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das Vakuum (5) möglichst dauerhaft besser als 99%-tig ist.

9. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierung vorteil haft mit einem Ventil für die Vakuumerzeugung und für even tuelle Wiederauffrischungen des Vakuums (5) ausgestattet ist.

10. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Abdichtung des Profils (4) die Stoßstellen und Kanten der Bänder (2) mit sehr dünnwandigen rostfreien Stahlwinkeln beklebt sein kön nen, die an den Stoßstellen und Kanten die Bänder (2) etwa 5 mm bis etwa 50 mm überlappen.

11. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fasern des Faserstoffes (6) im Vakuum (5) möglichst in der Plattenebenenrichtung der Metallplatten (1) erstrecken.

12. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserstoff (6) z.B. gering strahlungswärmedurchlässig eingefärbte Glaswolle oder Stein wolle verwendet werden können.

13. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente für die Befestigung der Vakuum-Wärmeisolierung auf die Metallplatten (1) aufgeklebt oder aufgeschweißt sein können.

14. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (3), um bei der Montage gegen Verrutschen gesichert zu sein, durch Kleben oder Schweißen mit einer der Metallplatten (1) verbunden sein können.

15.Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zur seitlichen gasdichten Abdichtung, sehr dünnwandige, gering wärmeleitende Band (2) so stabil gewählt ist, daß die Profile (4) aus Kunststoff nicht erforderlich sind.

16. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierung so stabil ausgeführt ist, daß sich selbsttragende-Wärmeisolie rungselemente mit extrem guten Wärmeisolierungseigenschaften ergeben.

17. Vakuum-Wärmeisolierung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierung so stabil ausgeführt ist, daß sich insbesondere selbsttragende extrem gut wärmeisolierende Wand-, Dach- oder Bodenelemente für Gebäude ergeben.