EP0030930A1 - Wärmeisolationshülle für einen Heisswasserbehälter und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Wärmeisolationshülle für einen Heisswasserbehälter und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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EP0030930A1
EP0030930A1 EP80890137A EP80890137A EP0030930A1 EP 0030930 A1 EP0030930 A1 EP 0030930A1 EP 80890137 A EP80890137 A EP 80890137A EP 80890137 A EP80890137 A EP 80890137A EP 0030930 A1 EP0030930 A1 EP 0030930A1
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EP
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layer
foam
segments
hot water
rigid
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EP80890137A
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Bernhard Eder
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Semperit AG Holding
Original Assignee
Semperit AG Holding
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/181—Construction of the tank
    • F24H1/182—Insulation

Definitions

  • the present invention relates to a heat insulation sleeve for a hot water tank with a heat insulating layer made of rigid foam or semi-rigid foam and a method for its production.
  • the present invention has set itself the goal of avoiding the disadvantages of the described prior art.
  • the layer consists of rigid foam or semi-rigid foam and has a flexible polyurethane foam layer on the inside and a jacket on the outside.
  • the attached to the inside of the layer of hard or semi-hard foam plastic layer made of flexible polyurethane foam ensures that the insulation sleeve is in continuous contact with the wall of the hot water tank, thus avoiding any air circulation which has a detrimental effect on the insulation.
  • a seal is achieved at the points provided for the pipe inlets and outlets by this additional soft foam layer. Dimensional deviations can also be compensated for.
  • a hard foam made of polyurethane with a density of about 20 to about 50 kg / m 3 , preferably about 32 to about 38 kg / m and a thermal conductivity ⁇ of about 0.020 to about 0.025 W / m ° has proven to be particularly suitable for a heat insulation cover K, preferably about 0.023 to about 0.025 W / m ° K.
  • Rigid polyurethane foam has a particularly high thermal resistance due to its closed porosity and is therefore particularly suitable for hot water tank insulation is suitable. This allows the wall thickness to be kept very low.
  • the specified lower limit of the density should not be undercut because the strength of the layer would then no longer be sufficient. With a density of more than 50 kg / m 3 , however, the advantage of good thermal insulation would no longer be sufficient.
  • a semi-hard foam made of polyurethane plastic for the heat-insulating layer, which has a density of about 30 to about 45 kg / m 3 , a hardness number according to DIN 7790 and about 10 to about 15 and has a coefficient of thermal conductivity A of about 0.029 to about 0.4 W / m ° K, although it has a somewhat poorer thermal resistance due to its mixed-pore structure. Due to the certain flexibility of the semi-rigid polyurethane foam, the sealing function of the inner polyurethane soft foam layer provides an additional possibility of being pressed together and thus fitting seamlessly against the outer wall of the hot water tank. The advantages according to the invention remain in spite of the somewhat poorer insulation values, provided that one moves within the specified limits.
  • the heat-insulating layer is made up of segments.
  • the segment-like structure of the heat insulation sleeve proves to be extremely advantageous, especially during transport.
  • the individual segments are easier to handle, are easier to stack and in addition, its shape makes it much less sensitive to damage than hot water tanks constructed in one piece. This applies even more to larger boiler systems.
  • This advantage becomes even more obvious if the segment size is selected so that the openings for the supply and discharge lines are provided at the joints of the segments. This greatly facilitates assembly and disassembly (in the case of repairs).
  • the joints between the segments are expediently stepped. This prevents heat loss through air circulation through the joints between the segments.
  • this design allows the connection between the individual segments to be made more stable than with a smooth butt joint.
  • the jacket consists of plastic, e.g. hard polyvinyl chloride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polystyrene or the like.
  • plastic e.g. hard polyvinyl chloride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polystyrene or the like.
  • a dimensional stability is achieved which is optically advantageous. This is also beneficial for keeping the hot water tank clean.
  • this jacket from a different material, e.g. to produce aluminum-coated foils.
  • the thickness of the heat insulating layer is approximately 8 to approximately 10 cm, the thickness of the inside soft foam layer is about 0.5 to about 1.5 cm.
  • Such a thickness of the heat-insulating layer made of hard or semi-hard foam is optimally designed economically in the temperature conditions that are usually to be expected (outside temperature / temperature of the hot water). A further increase in the thickness of the layer would still cause a slight increase in the insulation, but the associated material expenditure is usually not justified.
  • a particularly advantageous method for producing a heat insulation cover for hot water tanks consists in that at least two segments of rigid polyurethane foam or of semi-rigid polyurethane foam are molded, whereby if necessary the jacket parts are also foamed, whereupon the layer of flexible polyurethane foam is glued to the inside of the segments and the pre-made segments are joined together.
  • the molded foaming of the segments makes it possible in a simple manner to design the inner contour of the layer as a negative of the container, so that it is ensured that the casing lies optimally against the body to be insulated.
  • the layer of flexible polyurethane foam is expediently adhered to the finished foamed segments.
  • Fig. 1 shows a cross section through the cylindrical middle part of the heat insulation sleeve.
  • Fig. 2 shows the view of the hot water tank with a section of the upper cap.
  • the drawing also shows the segment-like structure with the stepped joints of the cylindrical part of the heat insulation sleeve.
  • the individual segments made of hard or semi-hard foam plastic are molded.
  • the plastic shell parts are also foamed.
  • Layer 2 made of flexible polyurethane foam is glued to the inside of layer 1. The openings for the pipe inlets and outlets are expediently provided at the joints of the segments.
  • Fig. 2 shows a section of the upper cap of the hot water tank.
  • This cap is approximately dome-shaped and consists of the layer 4 made of hard or semi-hard foam plastic and a jacket part 5 made of plastic.
  • the attachment can be made in the area of the cap a layer of flexible polyurethane foam is eliminated, since no air circulation can occur here, which can have an unfavorable effect on the insulation of the hot water tank.

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Abstract

Eine Wärmeisolationshülle für einen Heisswasserbehälter weist eine von einem äusseren Mantel (3) umgebene Schicht (1) aus hartem oder halbhartem Schaumstoff auf. Um ein dichtes Anliegen der Wärmeisolationshülle am den Heisswasserbehälter zu gewährleisten, ist behälterseitig an der Schicht (1) eine Polyurethan-Weichschaumschicht (2) angeordnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeisolationshülle für einen Heißwasserbehälter mit einer wärmeisolierenden Schicht aus Hartschaumstoff oder halbhartem Schaumstoff sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Es ist bereits bekannt, derartige Wärmeisolationshüllen aus flexiblem Kunststoffschaum herzustellen. Bei Anwendung derartiger bekannter Wärmeisolationshüllen für z.B. größere Boileranlagen ergibt sich der Nachteil, daß eine solche Hülle sehr dick sein müßte, da der Wärmedurchgangswiderstand der verwendeten flexiblen Polyurethanschäume relativ gering ist und somit eine größere Wandstärke der Isolierung erfordert. Eine derartige Anordnung würde aber sehr viel Platz in Anspruch nehmen, der nicht immer zur Verfügung steht. Aufgrund des Volumens der Kunststoffschaumschicht ist eine derartige Lösung auch von der wirtschaftlichen Seite her nachteilig.
  • Es ist auch bekannt, Rohre für z.B. Heißwasserleitungen zu isolieren, indem Halbschalen aus Hartschaum mittels Bandagen daran befestigt werden. Diese Methode ist recht aufwendig und nicht sehr praktisch, da eine Person allein sie nur schwer durchführen kann. Die bei Heißwasserbehältern erreichbaren Maßtoleranzen gewährleisten weiters nicht, daß eine solche Isolationshülle vollständig an der Behälteraußenwand anliegt. Durch die dadurch zwischen Isolierung und Behälterwand auftretende Luftzirkulation wird die Isolationswirkung aber wesentlich beeinträchtigt. Es kann auch zur Bildung von Kondenswasser in dem Spalt zwischen dem zu isolierenden Körper und der ihn umgebenden Hülle kommen, was ---- ebenfalls der Isolationswirkung sehr abträglich ist, da durch in den Schaumstoff eindringendes Wasser dessen Wärmedurchgangswiderstand erheblich gesenkt wird.
  • Weiters ist ein Verfahren bekannt, zwischen den zu isolierenden Körper und eine diesen umgebende Hülle Schaum einzuspritzen. Dieses Verfahren ist für die Isolierung von Heißwasserbehältern wenig geeignet, da wegen der vorhandenen Rohr-Zu- und -ableitungen Durchbrechungen vorgesehen werden müssen, die wiederum die Isolationsschicht durchbrechen würden. Die Abdichtung dieser Durchbrechungen vor dem Einbringen der fließfähigen Schaumstoffkomponenten wäre aber sehr aufwendig und daher unwirtschaftlich.
  • Weiters hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Isolierung der Behälter bereits in der Fabrik vorgenommen werden muß. Daraus ergeben sich vor allem für große Boileranlagen Transportprobleme.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile des beschriebenen Standes der Technik zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Schicht aus Hartschaumstoff oder halbhartem Schaumstoff besteht und innen eine Polyurethan-Weichschaumschicht und außen einen Mantel besitzt. Durch die an der Innenseite der Schicht aus hartem oder halbhartem Schaumkunststoff angebrachte Schicht aus Polyurethan-Weichschaum ist gewährleistet, daß die Isolationshülle an der Wand des Heißwasserbehälters durchgehend anliegt, und somit eine eventuelle, sich auf die Isolierung nachteilig auswirkende Luftzirkulation vermieden wird. Außerdem wird an den Stellen, die für die Rohr-Ein-und -Auslässe vorgesehen sind, durch diese zusätzliche Weichschaumschicht eine Dichtung erzielt. Ebenso können Maßabweichungen ausgeglichen werden.
  • Als besonders geeignet für eine Wärmeisolationshülle erweist sich ein harter Schaumstoff aus Polyurethan mit einem Raumgewicht von etwa 20 bis etwa 50 kg/m3, vorzugsweise etwa 32 bis etwa 38 kg/m und einer Wärmeleitzahl λ von etwa 0,020 bis etwa 0,025 W/m°K, vorzugsweise etwa 0,023 bis etwa 0,025 W/m°K. Polyurethan-hartschaumstoff hat wegen seiner Geschlossenporigkeit einen besonders hohen Wärmedurchgangswiderstand und ist daher für Heißwasserbehälter-Isolierungen besonders geeignet. Dadurch kann die Wandstärke sehr gering gehalten werden. Die angegebene untere Grenze des Raumgewichts soll nicht unterschritten werden, weil die Festigkeit der Schicht dann nicht mehr ausreichend wäre. Bei einem Raumgewicht von über 50 kg/m3 wäre hingegen der Vorteil der guten Wärmeisolierung nicht mehr ausreichend gegeben.
  • Wenn besonders große Maßabweichungen zu erwarten sind, ist es zweckmäßig, für die wärmeisolierende Schicht einen halbharten Schaumstoff aus Polyurethankunststoff zu wählen, der ein Raumgewicht von etwa 30 bis etwa 45 kg/m3, eine Härtezahl nach DIN 7790 und etwa 10 bis etwa 15 und eine WärmeleitzahlAvon etwa 0,029 bis etwa 0,4 W/m°K aufweist, wenn er auch aufgrund seiner gemischtporigen Struktur einen etwas schlechteren Wärmedurchgangswiderstand hat. Durch die gewisse Flexibilität des halbharten Polyurethanschaumstoffes ist über die Dichtungsfunktion der inneren Polyurethan-Weichschaumstoff-Schicht noch eine zusätzliche Möglichkeit zum Zusammendrücken und damit fugenfreien Anschmiegen an die Außenwand des Heißwasserbehälters gegeben. Die erfindungsgemäßen Vorteile bleiben trotz der etwas schlechteren Isolationswerte erhalten, sofern man sich innerhalb der angegebenen Grenzen bewegt.
  • Eine zweckmäßige Ausbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die wärmeisolierende Schicht aus Segmenten aufgebaut ist. Der segmentartige Aufbau der Wärmeisolationshülle erweist sich vor allem beim Transport als äußerst vorteilhaft. Die einzelnen Segmente können leichter gehandhabt werden, sind leichter stapelbar und außerdem durch ihre Form gegenüber einstückig aufgebauten Heißwasserbehältern wesentlich unempfindlicher gegen Beschädigungen. Dies trifft noch mehr bei größeren Boileranlagen zu. Dieser Vorteil wird noch augenfälliger, wenn man die Segmentgröße so wählt, daß die Öffnungen für die Zu- und Ableitungen an den Stößen der Segmente vorgesehen werden. Dies erleichtert die Montage und Demontage (im Falle von Reparaturen) außerordentlich.
  • Die Stöße zwischen den Segmenten sind zweckmäßigerweise stufenförmig abgesetzt. Dadurch wird ein Wärmeverlust durch eine Luftzirkulation durch die Fugen zwischen den Segmenten vermieden. Außerdem erlaubt es diese Bauweise, die Verbindung zwischen den einzelnen Segmenten stabiler zu gestalten als bei einer glatten Stoßverbindung.
  • Um den Wärmeverlust auch durch den Mantel der Wärmeisolationshülle möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, wenn der Mantel aus Kunststoff, z.B.Hart-Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polystyrol oder dgl. besteht. Bei einer entsprechenden Dicke dieses Kunststoffmantels wird eine Formstabilität erreicht, die optisch vorteilhaft ist. Ebenso ist dies für die Reinhaltung des Heißwasserbehälters günstig. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch möglich, diesen Mantel aus anderem Material, z.B. aluminium-beschichteten Folien zu fertigen.
  • Um die genannten Eigenschaften der am Aufbau der Wärmeisolationshülle beteiligten Schichten optimal aufeinander abzustimmen, ist es zweckmäßig, wenn die Dicke der wärmeisolierenden Schicht etwa 8 bis etwa 10 cm, die Dicke der innen angebrachten Weichschaumschicht etwa 0,5 bis etwa 1,5 cm beträgt. Eine derartige Dicke der wärmeisolierenden Schicht aus hartem oder halbhartem Schaumstoff ist bei den üblicherweise zu erwartenden Temperaturverhältnissen (Außentemperatur/Temperatur des Heißwassers) wirtschaftlich optimal ausgelegt. Eine weitere Steigerung der Dicke der Schicht würde zwar noch eine geringfügige Zunahme der Isolation bewirken, jedoch ist der damit verbundene Materialaufwand üblicherweise nicht gerechtfertigt.
  • Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Wärmeisolationshülle für Heißwasserbehälter besteht darin, daß mindestens zwei Segmente aus Polyurethan-Hartschaum oder aus halbhartem Polyurethanschaum formgeschäumt werden, wobei gegebenenfalls auch die Mantelteile mitangeschäumt werden, worauf auf die Innenseite der Segmente die Schicht aus Polyurethan-Weichschaum geklebt wird und die so vorgefertigten Segmente zusammengefügt werden. Die Formschäumung der Segmente macht es auf einfache Weise möglich, die Innenkontur der Schicht als Negativ des Behälters auszubilden, so daß gewährleistet ist, daß die Hülle cptimal an dem zu isolierenden Körper anliegt. Zweckmäßigerweise wird die Schicht aus Polyurethan-Weichschaum an die fertig geschäumten Segmente angeklebt. Dies ist gegenüber der Möglichkeit des direkten Aufschäumens einer Weichschaumstoffschichte auf die Segmente deshalb vorteilhaft, weil beim direkten Aufschäumen die dünnflüssigen Polyurethan-Komponenten in die Randschicht der harten oder halbharten Schaumstoffschicht eindringen würden, was nicht nur einen höheren Materialaufwand, sondern auch eine Verschlechterung des Isolationsverhaltens mit sich bringen würde, da die eingedrungenen Polyurethan-Komponenten nach Ausreaktion relativ kompakte Zonen bilden würden. Die Mitanschäumung der Mantelteile an die Segmente ist zweckmäßig, um die Manipulation bei Montage und Demontage zu erleichtern.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielshaft näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den zylinderförmigen mittleren Teil der Wärmeisolationshülle. Fig. 2 zeigt die Ansicht des Heißwasserbehälters mit einem Ausschnitt der oberen Kappe.
  • Die Wärmeisolationshülle gemäß Fig. 1 ist zylinderförmig, und besteht aus einer Schicht 1 aus hartem oder halbhartem Schaumstoff, einer Schicht 2 aus Polyurethan-Weichschaum und einem Mantel 3 aus Kunststoff, z.B. Hart-Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polystyrol oder dgl. Aus der Zeichnung geht auch der segmentartige Aufbau mit den stufenförmig abgesetzten Stößen des zylinderförmigen Teils der Wärmeisolationshülle hervor. Die einzelnen Segmente aus hartem oder halbhartem Schaumkunststoff sind formgeschäumt. Die Mantelteile aus Kunststoff sind mitangeschäumt. Die Schicht 2 aus Polyurethan-Weichschaumstoff ist an der Innenseite der Schicht 1 angeklebt. Die Öffnungen für die Rohrein-und -auslässe sind zweckmäßigerweise an den Stößen der Segmente vorgesehen.
  • Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der oberen Kappe des Heißwasserbehälters. Diese Kappe ist etwa kalottenförmig ausgebildet und besteht aus der Schicht 4 aus hartem oder halbhartem Schaumkunststoff sowie einem Mantelteil 5 aus Kunststoff. Im Bereich der Kappe kann die Anbringung einer Schicht aus Polyurethan-Weichschaum wegfallen, da hier keine Luftzirkulation auftreten kann, die sich in der Isolationswirkung für den Heißwasserbehälter ungünstig auswirken kann.

Claims (9)

1. Wärmeisolationshülle für einen Heißwasserbehälter mit einer wärmeisolierenden Schicht Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) aus Hartschaumstoff oder halbhartem Schaumstoff besteht und innen eine Polyurethan-Weichschaumschicht (2) und außen einen Mantel (3) besitzt.
2. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartschaumstoff der Schicht (1) ein Polyurethan-Hartschaumstoff mit einem Raumgewicht von etwa 20 bis etwa 50 kg/m und einer Wärmeleitzahl von etwa 0,020 bis etwa 0,030 W/m°K ist.
3. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Hartschaumstoff der Schicht (1) ein Raumgewicht von etwa 32 bis etwa 38 kg/m3 und eine Wärmeleitzahl von etwa 0,023 bis etwa 0,025 W/m°K aufweist.
4. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbharte Schaumstoff der Schicht (1) ein Polyurethanschaumstoff ist, der ein Raumgewicht von etwa 30 bis etwa 45 kg/m3, eine Härtezahl nach DIN 7790 von etwa 10 bis etwa 15 und eine Wärmeleitzahl λ von etwa 0,029 bis etwa 0,04 W/m°K aufweist.
5. Wärmeisolationshülle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) aus Segmenten aufgebaut ist.
6. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße zwischen den Segmenten stufenförmig abgesetzt sind.
7. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) aus Kunststoff, z.B. Hart-Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polystyrol oder dgl. besteht.
8. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (1) etwa 8 bis etwa 10 cm, die Dicke der Weichschaumstoffschicht (2) etwa 0,5 bis etwa 1,5 cm beträgt.
9. Verfahren zur Herstellung einer Wärmeisolationshülle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Segmente aus Polyurethan-Hartschaum oder aus halbhartem Polyurethanschaum formgeschäumt werden, wobei gegebenenfalls auch die Mantelteile mitangeschäumt werden, worauf auf die Innenseite der Segmente die Schicht aus Polyurethan-Weichschaum geklebt wird und die so vorgefertigten Segmente zusammengefügt werden.
EP80890137A 1979-11-29 1980-11-19 Wärmeisolationshülle für einen Heisswasserbehälter und Verfahren zu ihrer Herstellung Withdrawn EP0030930A1 (de)

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