DE3825520A1 - Waermedaemmkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmedämmkörper, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher umrissen ist.

Bei derartigen Wärmedämmkörpern hat die Gitterstruktur bzw. wabenförmige Schicht die Aufgabe, zwischen den Folien einen vorgegebenen gleichmäßigen Abstand herzustellen und in sich ge­ schlossene Lufthohlräume zu bilden. Diese Bauform eignet sich besonders bei waagrechtem Wärmedurchgang.

Es ist bekannt, Aluminiumfolien zur Wärmeisolierung als Strahlungsschutzfolien zu verwenden. Weiterhin ist es bekannt, Luftschichten durch Abstandshalter zwischen den Aluminium­ folien einzuschließen. Teils geschieht das durch Prägung der Aluminiumfolien, siehe DE-GM-18 23 672, durch eine gesonderte Aluminium-Wellfolie - siehe GB-PS 10 29 599 - , durch Anschweißen der Abstandshalter - wie in der US-PS 35 28 495 dargestellt - oder durch Abstandshalterkonstruktionen - vgl. DE-OS 27 34 348.

Bei diesen bekannten Wärmedämmkörpern ist zu verzeichnen, daß entweder der Abstand von Folie zu Folie relativ groß ist oder die räumliche Ausdehnung der eingeschlossenen Lufthohlräume nur in einer oder in gar keiner Richtung eng begrenzt ist. Je nach Lage der Isolierung - waagrecht oder senkrecht - finden so mehr oder weniger große Luftzirkulationen innerhalb der eingeschlossenen Lufthohlräume statt, die zur Verminderung der Wärmeisoliereigenschaft führen können. Weiterhin erfordern die bekannten Wärmedämmkörper einen relativ großen Aufwand, um einen vorgegebenen gleichmäßigen Abstand von Folie zu Folie zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmedämmeigenschaften des gattungsgemäßen Wärmedämmkörpers zu verbessern, wobei trotzdem eine einfache Herstellung und Montage gewährleistet sein soll. Ausgegangen wird erfindungs­ gemäß von einer grundsätzlichen Bauform bei Wärmedämmkörpern, wie sie in der DE-OS 15 75 227 dargestellt ist. Dabei wird weiterhin von der Erkenntnis ausgegangen, daß für die Abmessungen der eingeschlossenen Gitterzellen-Hohlräume bestimmte Grenzen einzuhalten sind, wenn die sog. äquivalente Wärmeleitzahl nicht zu große Werte erreichen soll.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Wärmedämm­ körper gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß der maximale Abstand zwischen einander benachbarten Folien gleich oder kleiner als etwa 5 mm ist und daß die größte seitliche Ausdehnung einer Gittereinheit etwa das 20-fache des maximalen Folienabstandes beträgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 11 angegeben.

Die mit dem Gegenstand der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sehr gute äquivalente Wärmeleit­ zahlen erreichbar sind. Da die einzelnen Lagen des Wärmedämm­ körpers, die Metallfolien und die regelmäßige Gitterstruktur, als sich selbst tragende Schichten und in Rollenform herstell­ bar sind, ist eine bahnenförmige Fertigung eines erfindungs­ gemäßen mehrlagigen Wärmedämmkörpers leicht möglich.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung mehrere Ausführungs­ beispiele des Gegenstandes der Erfindung sowie die Merkmale der Unteransprüche und weitere Vorteile erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wärmedämmkörper nach der Erfindung, und zwar im Ausschnitt zweier einander be­ nachbarter Gittereinheiten;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Gitterstruktur im Ausschnitt von vier einander benachbarten Gittern;

Fig. 3 den Schnitt nach der Schnittebene III-III aus Fig. 2, woraus im Querschnitt rechteckige Gitterstäbe erkenn­ bar sind;

Fig. 4 eine Variante der Gitterstruktur nach Fig. 2 und 3, wobei die Gitterstäbe Rundquerschnitt aufweisen und sich deshalb zu den aufgelegten Folien eine linien­ förmige Anlage ergibt;

Fig. 5 in entsprechender Darstellung zu Fig. 2 eine dritte Ausführung der Gitterstruktur mit kreisringförmigen Gittereinheiten und sich zwischen den einander angrenzenden Gittereinheiten jeweils ausbildenden karo-förmigen Zwickeln, wobei in einem Ausschnitt der Fig. 5 eine Variante dargestellt ist, bei der sich die Wände der kreisringförmigen Gittereinheiten schneiden und somit über die Fläche der Gitterstruktur ein geringerer Materialeinsatz erzielt werden kann, und

Fig. 6 ebenfalls in einer Draufsicht eine fünfte Ausführung einer Gitterstruktur mit einer gröberen hexagonalen Gitterstruktur und einer noch feiner in eine Dreieck- Gitterstruktur unterteilten hexagonalen Gitterstruktur.

Der Wärmedämmkörper nach Fig. 1 bis Fig. 3 besteht aus mindestens zwei glatten strahlungsabweisenden Folien 1. Diese sind aus korrosionsbeständigem Metall gefertigt, insbesondere bestehen sie aus Aluminium, welches sehr gute strahlungs­ abweisende bzw. spiegelnde Eigenschaften hat. Wenn mehr als zwei Folien vorhanden sind, können die restlichen Folien auch aus nicht strahlungsabweisenden Materialien bestehen. Die Folien 1 sind gleichförmig zueinander beabstandet und zu diesem Zweck sind zwischen den Folien 1 Abstandshalter 2 in Gestalt einer regelmäßigen Gitterstruktur gleichmäßiger Dicke angeord­ net. In Fig. 1 bis 3 ist eine Rechteck- bzw. quadratische Gitterstruktur mit Gitterwänden 2.1, 2.2, und zwar mit den in der einen Richtung verlaufenden ersten Gitterstäben 2.1 und mit den in der anderen dazu senkrechten Richtung verlaufenden zweiten Gitterstäben 2.2 dargestellt, deren Kreuzungspunkte mit 2.3 bezeichnet sind. Die Abstandshalter 2 werden im folgenden deshalb als Gitterstruktur bezeichnet; diese besteht aus einem dem Einsatzgebiet entsprechenden temperaturbeständigen Isolier­ stoff. Die dargestellte Gitterstruktur 2 weist quadratische Gitterzellen 2.0 auf, wobei die größte seitliche Ausdehnung a=b einer Gittereinheit GE etwa das 20-fache des maximalen Folien­ abstandes d (Fig. 1) beträgt. Dieser maximale Folienabstand d zwischen zwei einander benachbarten planparallelen Folien 1 ist gleich oder kleiner als etwa 5 mm. Dieses Abstandsmaß stellt für die meisten Einsatzfälle die Grenze des Optimums dar. Bei kleiner werdenden Maßen b in der Senkrechten, siehe Fig. 2, von gleich oder kleiner etwa 50 mm können auch noch für einen Folienabstand d bis 8 mm geringe äquivalente Wärmeleitzahlen erzielt werden. Bei Folienabständen d größer 8 mm steigt die äquivalente Wärmeleitzahl merklich an. Im dargestellten Beispiel nach Fig. 1 bis 3 sind die Abmessungen wie folgt: d = 3,5 mm, a = b = rund 35 mm. Eine Gittereinheit GE ist dadurch entstanden zu denken, daß man der Gitterstruktur 2 einen Raster aus Skelettlinien 8 zugrundelegt, durch welchen die Gitterstruktur 2 in kleinste, regelmäßig wiederkehrende Gittereinheiten GE unterteilt wird. Dabei führt es zum gleichen Ergebnis, ob man die größte seitliche Ausdehnung der Gittereinheit GE anhand der Skelettlinien 8 oder - parallel um eine halbe Wandbreite ver­ schoben - anhand der Maßlinien a, b (wie dargestellt) bestimmt. Allgemein gilt: a, b 20 d, wenn gute Wärmedämmeigenschaften erhalten werden sollen.

Fig. 1 zeigt, daß auf die beiden äußeren Lagen der Folien 1 mittels weiterer Abstandshalter 3 beabstandet je eine Schutz­ wand 4 aufgebracht ist. Die weiteren Abstandshalter 3 können die gleiche Gitterstruktur sein wie die Gitterstruktur 2, die Schutzwände 4 können aus gepreßten mineralischen Fasern, also aus Preßplatten bestehen, was grundsätzlich auch für die Gitterstrukturen 2 und 3 möglich ist. Zusätzlich zu den Luft­ räumen der Gitterzellen 2.0 ergeben sich damit weitere Luft­ räume von Gitterzellen 4.0, wodurch sich der k-Wert weiter ver­ kleinert (letzterer hat die Dimension W/m²×K). Die Gitter­ struktur 2, auch als wabenförmige Schicht zu bezeichnen, soll eine möglichst geringe Dicke d haben. Die Folien 1 dürfen sich jedoch nicht berühren, da sonst ihre Strahlungsschutzwirkung verlorengeht. Je kleiner der Abstand d von Folie zu Folie ist, desto geringer wird die äquivalente Wärmeleitzahl l, deren Dimension W/m×K ist. Sie wird so genannt, weil ein den Luft­ raum der Gitterzellen 2.0 ausfüllender Körper die gleiche Wärmeleitzahl haben müßte, um dieselbe Wärmemenge zu übertragen wie die Gesamtanordnung.

Die Gitterstäbe 2.1, 2.2 im Beispiel nach Fig. 1 bis 3 weisen einen Viereckquerschnitt, insbesondere einen Rechteckquerschnitt bzw. einen quadratischen Querschnitt 5 auf (Fig. 3). Dies hat den Vorteil, daß sich die Gitterstruktur 2 durch Ausstanzen aus einem Platten- oder Folienmaterial leicht herstellen läßt. Die Variante der Gitterstruktur 20 nach Fig. 4 weist Gitterstäbe 2.1, 2.2 mit Rundquerschnitt auf, welche demgemäß linienförmig an den Folien 1 (Fig. 1) anliegen, wodurch der Wärmeübergang durch Wärmeleitung weiter verringert ist. Aus der weiter oben angegebenen Bemessung für die Gittereinheit GE ergibt sich, daß die maximale Seitenlänge a bzw. b ca. 100 mm betragen darf. Wird die Seitenlänge größer, ist eine merkliche Abnahme der Wärmedämmeigenschaften festzustellen.

Die Schutzwände 4 dienen dem Schutz der inneren Struktur des Wärmedämmkörpers gegen mechanische Zerstörung. In Sonderfällen können diese Schutzwände auch aus wasserdichtem und wasser­ unempfindlichem Material bestehen. Die Verbindung zwischen der Gitterstruktur 2 und den Folien erfolgt bevorzugt mittels Kleben; es wäre jedoch auch möglich, die Gitterstruktur abwechselnd mit kleinen Nocken und an diese Nocken angepaßte Aussparungen sowie die Folien mit entsprechenden Löchern zu versehen, so daß die Nocken die Löcher durchdringen und in den Ausnehmungen der angrenzenden Gitterstruktur durch eine Art Schnappverschluß festgehalten werden. In Sonderfällen ist auch eine Ganzmetall-Wärmedämmung mit dem gezeigten grundsätzlichen Aufbau möglich, wobei die Gitterstäbe bevorzugt den Rundquer­ schnitt nach Fig. 4 aufweisen. Letztere könnten zur weiteren Verringerung des Wärmedurchganges als Hohlstäbe ausgebildet sein.

Ein Wärmedämmkörper, ausgebildet gemäß Fig. 1 bis 3 wies äquivalente Wärmeleitzahlen gleich oder kleiner als 0,020 W/m×K bei einer mittleren Temperatur von 50°C auf. Vergleichsweise besitzt der Isolierstoff Mineralfaser bei gleicher mittlerer Temperatur eine Wärmeleitzahl von λ = 0,045 W/m×K. Für die Halterung der Schutzwände 4 an der Gitterstruktur 3 gilt sinngemäß das eben Gesagte, d.h. Befestigung mittels Verkleben oder durch formschlüssiges Einschnappen von nocken­ artigen Vorsprüngen in entsprechende Aussparungen.

Fig. 5 zeigt eine Gitterstruktur G 1 mit Skelettlinien 9, die aus einzelnen kreisringförmigen Gittereinheiten GE 1 zusammen­ gesetzt ist, wodurch sich karo-förmige Zwickel 6 ergeben. Zusätzlich zu den kreisförmigen Gitterzellen 2.0 sind damit die demgegenüber kleineren Gitterzellen durch die karo-förmigen Zwickel 6 gebildet. Die Wandstärke der Gitterstruktur G 1 variiert bei dieser Ausführung; wenn sie im wesentlichen konstant sein soll, kann eine Gitterstruktur G 2 gewählt werden, die in Fig. 5 im Ausschnitt dargestellt ist. Bei dieser Ausführung tangieren sich die kreisringförmigen Wände nicht, sondern sie schneiden sich. Deswegen sind die Zwickelräume 6 in ihrer Fläche im Vergleich zur Gitterstruktur G 1 etwas kleiner. In beiden Fällen ist die Länge a=b der Gittereinheiten eingetra­ gen. Hinsichtlich der Messung des maximalen Abstandes d und der größten seitlichen Ausdehnung der Gitterzellen 2.0 bzw. der Zwickelräume 6 gilt das zum ersten Ausführungsbeispiel gesagte.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung einer Gitterstruktur, und zwar G 3 mit einer hexagonalen Gitterstruktur, deren sechseckige Skelett­ linien mit 7 bezeichnet sind. Zu beiden Seiten dieser Skelett­ linie 7 ergibt sich die Wandstärke für die Gittereinheiten GE 3. Die größte seitliche Ausdehnung der Gittereinheiten GE 3 ist durch das Längenmaß b ₃ gegeben, also längs einer Gitter-Diagonalen ge­ messen, während die kleinere Seitenausdehnung a ₃ der Abstand zwei­ er gegenüberliegender Skelettlinien bzw. Sechseck-Seiten ist.

In einem Ausschnitt der Fig. 6 ist eine noch feiner unterteilte Gitterstruktur G 4 dargestellt, deren Gitterzellen 2.0 und Gitter­ einheiten GE 4 von gleichseitigen Dreiecken gebildet werden. Auch hier sind die Skelettlinien mit 7 bezeichnet, und beidseits die­ ser Skelettlinien ist etwas "Fleisch zur Ausbildung der Wände der Gittereinheiten GE 4 vorgesehen. Letztere haben eine größte Seiten­ ausdehnung b ₄, entsprechend der Länge einer Dreiecksseite, und eine kleinste Seitenausdehnung a ₄, entsprechend einer Höhe bzw. dem Lot von der Dreiecksspitze auf die gegenüberliegende Dreieckseite. Die Gitterstruktur G 4 ist für Sonderfälle, wo es auf hohe Stabilität und Druckfestigkeit ankommt, besonders geeignet.

Für alle Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 6 gilt, daß die Folien 1 (diese sind der Einfachheit halber in Fig. 4 bis Fig. 6 nicht dargestellt) mit einer Fein-Perforation versehen bzw. entsprechend porös ausgebildet sein können, wobei diese Ausbil­ dung zur Einhaltung vorgegebener Dampfdiffusionsbeiwerte dient und dabei die Gasdurchlässigkeit einerseits zur Einhaltung die­ ser Beiwerte groß genug sein muß, andererseits jedoch zur Verhin­ derung einer merklichen Gaszirkulation bzw. Wärmekonvektion hinreichend klein sein muß.

Claims (11)

1. Wärmedämmkörper, bestehend aus

• - wenigstens zwei glatten, zueinander gleichförmig beabstande­ ten, wärmestrahlungsabweisenden Folien,
• - zwischen den Folien angeordneten Abstandshaltern in Gestalt einer regelmäßigen Gitterstrucktur gleichmäßiger Dicke und
• - Mitteln zum weitgehend konvektionsdichten Zusammenhalten der Folien und der Abstandshalter, so daß von den Folien und der Gitterstruktur jeweils gegenein­ ander separierte Gitterzellen gebildet werden, wobei eine Gitterzelle und ein angrenzender Teil der Gitterstruktur die kleinste, regelmäßig wiederkehrende Gittereinheit bilden, dadurch gekennzeichnet,
  daß der maximale Abstand (d) zwischen einander benachbarten Folien (1) gleich oder kleiner als etwa 5 mm ist
  und daß die größte seitliche Ausdehnung (a bzw. b) einer Gitter­ einheit (GE, GE 1 ... GE 4) etwa das 20-fache des maximalen Folienabstandes (d) beträgt.

2. Wärmedämmmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (1) aus einem korrosionsbeständigen Metall bestehen.

3. Wärmedämmkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter­ struktur (2, 20, G 1, G 2, G 3) aus einem temperaturbeständigen Isolierstoff besteht.

4. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch im Grundriß rechteckige Gittereinheiten (GE) mit einer Seitenlänge von maximal 100 mm.

5. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Gitterstäbe (2.1, 2.2) mit Rundquerschnitt, welche linienförmig an den Folien (1) anliegen.

6. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Gitterstruktur (2), deren Gitterstäbe (2.1, 2.2) einen Viereckquerschnitt aufweisen.

7. Wärmedämmkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter­ struktur (2) durch Ausstanzen aus einem Platten- oder Folien­ material hergestellt ist.

8. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die beiden äußeren Lagen der Folien (1) mittels weiterer Abstands­ halter (3) beabstandet je eine Schutzwand (4) aufgebracht ist.

9. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (1) mit der Gitterstruktur (2, 20, G 1- G 4) verklebt sind.

10. Wärmedämmkörper nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Abstandshalter (3) mit den Folien (1) und den Schutz­ wänden (4) gleichfalls verklebt sind.

11. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (1) mit einer Feinperforation versehen bzw. porös sind, wobei die Gasdurchlässigkeit zur Einhaltung vorgegebener Dampfdiffusions­ beiwerte groß genug und zur Verhinderung einer merklichen Gas­ zirkulation klein genug ist.