FI80670C - Uppvaermande belaeggningstruktur och -element. - Google Patents

Description

1 80670 Lämmittävä päällysterakenne ja -elementti

Keksintö koskee lämmittävää rakentamiseen tarkoitettua pääl-lysterakennetta, jonka sideainetta, runkoainetta ja mahdollisesti muita lisäaineita käsittävä lämmityskerros sisältää sähköisen lämmitysvastuksen. Keksintö koskee myös tällaisen rakenteen omaavaa lämmittävää elementtiä ja sen käyttöä mm. raskaan ja kevyen liikenteen alustarakenteena.

Siirryttäessä rakentamisessa yhä enemmän rakenteen pinnan sisäiseen tai -takaiseen lämmitykseen, tarvitaan myös uudenlaista rakentamiseen tarkoitettua materiaalia, joka vastaanottaa lämmitys laitteiden luovuttamaa lämpöä ja varastoi tai luovuttaa sitä edelleen toivotulla tavalla. Aiemmissa lämmittävissä, rakentamiseen tarkoitetuissa pää 1lysterakenteissa ei näitä ongelmia ole liioin otettu huomioon, vaan tärkeimpinä ominaisuuksina on pidetty näiden tuotteiden mekaanisia ominaisuuksia, tiiviyttä ja lämmöneristyskykyä.

Niinpä rakennustietosäätiön julkaisusta RT 30-10342 tunnetaan kivipäällysteisiä alapohjarakenteita, joiden yksi kerros sisältää lämmityskaapelit. Rakenne muodostuu, yläpinnasta laskien, kivipäällysteestä saumalaasteineen, tartuntalaasti-kerroksesta, kiinnityslaastikerroksesta, liukupinnasta tai kosteuden eristeestä, ja ennen lämmöneristettä sijoitetusta paksuhkosta teräsbetonilaatasta, johon on upotettu mahdolliset lämmityskaapelit. Tällainen rakenne on kuitenkin lattialämmi-tykseen sopimaton, koska siinä käytetyn betonin lämmönjohto-kyky on vain noin 0,9 W/mK, mikä ei riitä lämmön tehokkaaseen välittämiseen vastuksesta lattian tai alustan pintaan.

Aikaisemmasta FI-patenttihakemukseetamme 874 461 tunnetaan lämpöä varaava tasoite ja siitä tehty lattiarakenne, jonka olennainen osa runkoaineesta muodostuu vuolukivijauheesta.

FI-patenttihakemuksestamme 880 058 tunnetaan lämpöä varaava 2 80670 ja tasaava, rakentamiseen tarkoitettu kivi, laatta, elementti tai tasoite, jonka runkoaineesta oleellinen osa muodostuu toisaalta vuolukivi- ja/tai magnesiittiaineksesta ja toisaalta naita kiviä oleellisesti kovemmasta kiviaineksesta.

Nyt olemme keksineet, että näissä aiemmissa hakemuksisäämme mainittu magnesiittimateriaa1i sopii erinomaisesti lämmittävään, rakentamiseen tarkoitettuun päällysterakenteeseen, jonka lämmityskerrokseeea on sähköinen lämmityevaetue. Keksinnölle on siten oleellisesti tunnusomaista se, mitä sanotaan patenttivaatimusten tunnusosassa. On siis oivallettu, että lämmi-tysvastuksella varustetun päällysterakenteen lämmitysteho kohoaa ratkaisevasti, jos lämmityskerroksen runkoaine sisältää lämpöä hyvin tasaavaa ja varaavaa magnesiιttia. Mainittuun runkoaineeseen voidaan myös sisällyttää lämpöä hyvin tasaavan ja varaavan kiviaineksen lisäksi eitä oleellisesti kovempaa kiviainesta, kuten esim. kvartsihiekkaa, rakennemateriaalin työstettävyyden ja lujuuden parantamiseksi.

Lämmittävän päällysterakenteen lämmityskerros voi halutuista ominaisuuksista riippuen sisältää noin 5-50, edullisesti 5-30 paino-% sideainetta, joka on edullisesti sementtiä. Mag-nesiittimäärä on 10-90, edullisesti 20-70 paino-% koko lämmi-tyskerroksen materiaa1imäärästä. Mekaaniset ominaisuudet säilyttävää, magnesiittia oleellisesti kovempaa kiviainesta, kuten hiekkaa, voi olla 10-90, edullisesti 30-80 paino-% lämmi-tyskerroksen koko materiaalimäärästä. Jos sideaine on sementti, vettä voidaan lisätä noin 2-60, edullisesti 2-40 painoprosenttia.

Sopiva magnesιittilaji on esim. talkin valmistuksen yhteydessä syntyneeseen sivutuotteeseen perustuvat magnesiitti I ja mag-nesiitti II (molemmat MgCOg). Tällaista magnesiittia saadaan mm. Myllykoski Oy:n <Luikonlahti) talkkituotannon sivutuotteena. Magnesiitin huonoja ominaisuuksia ovat sen pehmeys ja fi 3 80670 betonin kovetusta hidastava ja työstöä vaikeuttava vaikutus, mikä vaikeuttaa niiden käyttämistä sellaisenaan kiviaineksena.

Keksinnön kannalta tärkeitä ominaisuuksia ovat magnesiitin tiheys, ominaislämpö ja lämmönjohtokyky. Magnesiiti1la on suunnilleen samat ominaisuudet kuin vuolukivellä, jonka omi- o naislämpö vaihtelee välillä 0,9-1,1 kJ/kg C, kun se tavanomai-

O

silla kivillä on yleensä noin 0,84 kJ/kg C. Kun vuolukiven ti- 3 lavuuspaino, 2,98 kg/dm , on myös muiden kivilajien tilavuus-painoa (2,4-2,9 kg/dm ) suurempi, sen lämpökapasiteetti tila-vuusyksikköä kohti on jopa noin 30 % suurempi kuin muilla kivimateriaaleilla. Lämmönjohtokyky on noin 6,4 W/mK, joka on noin kaksinkertainen verrattuna muihin kivimateriaaleihin.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen tuote sisältää magnesiittia ja sitä oleellisesti kovempaa kiviainesta, kuten kvarteihiekkaa sellaisessa suhteessa, että mainitun kerroksen lämmönjohtokyky on vähintään välillä 1-5 W/mK, edullisesti vähintään välillä 2-4 W/mK.

Keksinnön mukainen rakenne voi olla tasoitteen, kivien tai laattojen muodossa, mutta edullisesti se koostuu esivalmistetuista elementeistä, joiden sisällä kulkee yksi tai useampi lämmitysvastus. Elementeissä on edullisesti lämmityskerroksen lisäksi lämmittävällä puolella oleva pintakerros ja mahdollisesti ei-lämmittävällä puolella oleva lämmöneristyskerroe. Pintakerros on edullisesti luonnonkiveä tai keraamista laattaa, joka esim. muodostuu useasta litteästä laatasta, jotka on saumattu toisiinsa vedenpitävällä sauma-aineella. Lämmöner istyskerros on esim. vaahtomuovia, edullisesti polystyree-niä .

Elementit on hyvä varustaa pistokkeilla, jotka ovat kytkettävissä eähkösyöttöjohtoon lämmitystä varten ja irrotettavissa siitä vaihdettaessa tai poistettaessa elementtejä.

4 80670

Elementtejä voidaan käyttää sekä sisä- että ulkotilojen päällystykseen ja verhoiluun. Sisätilojen käyttökohteista mainittakoon lämpölattia, lämpöseinä, lämpökatto ja lämpöportaat. Kaikkein edullisinta on kuitenkin käyttää elementtejä itsesu-lavien ulkotilojen a luelaatoitukseen. Tällöin ne voidaan sijoittaa sähkösyöttöjohdon kanssa oleellisesti samansuuntaiseen riviin ja kytkeä sähkösyöttöjohtoon, edullisesti rinnakkain .

Silloin, kun muodostetaan itsesulava jalkakäytävä, kävelykatu, auto- tai junaseisake, tms., muodostuu helposti sulamisvettä. Sen aiheuttama ongelma voidaan ratkaista asettamalla lämmitettävien elementtien muodostamat rivit sähkösyöttöjohtoineen oleellisesti samansuuntaisina tasoille, jotka kallistuvat siten, että sulamisvesi valuu ka 11istuspintojen leikkausviivoihin upotettuihin kouruihin ja/tai viemäriputkiin, jotka edullisesti on lämmitetty samaan yhteyteen kytketyillä sähkövastuksilla. Kevyen liikenteen alustarakenteena toimivien elementtien mitat ovat esim. suuruusluokkaa noin 600x1200x200 mm.

Keksinnön mukaisia rakenne-elementtejä voidaan myös käyttää itsesulavien portaiden valmistamiseen siten, että lämmittävät elementit muodostavat portaiden askelmat, jolloin ne on kytketty portaiden suuntaisesti ja portaiden vieressä kulkeviin sähkösyöttöjohtoihin. Tällaiset lämpöporrasaskelmat kiinnitetään kiinnityslaastilla valmiiksi valettuun betoniseen porrasalustaan. Lämpöporraeaskelmien mitat ovat esim. suuruusluokkaa 300x600x200 mm.

Seuraavassa selostetaan keksintöä lähemmin viitaten kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista lämmittävää, rakentamiseen tarkoitettua päällysterakennetta, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen luonnonkivielementin ja keraamisen laattaelementin valmistusta elementtitehtaalla, n 5 80670 kuvio 3 esittää elementit asennettuna kevyen liikenteen alus-tarakenteeksi, kuvio 4 esittää keksinnön mukaisten rakenne-elementtien asentamista siten, että sulamisvesi tai sadevesi ohjataan viemäriin, kuvio 5 esittää lämpöporraselementeistä koottua porrasta.

Keksinnön mukaisen lämmittävän, rakentamiseen tarkoitetun päällysterakenteen erään suoritusmuodon mukaan, joka näytetään kuviossa 1, rakenteen pinnalla on laattoja 1, jotka edullisesti ovat luonnonkiveä tai keraamista laattaa. Laatat on saumattu toisiinsa vedenpitävällä sauma-aineella 2. Laattojen alla on lämmityskerroksena toimiva lämpötasoitekerros 3, joka on sideaineesta, runkoaineesta ja mahdollisesti muista lisäaineista koostuva materiaali, jonka runkoaineesta oleellinen osa muodostuu lämpöä hyvin tasaavasta ja varaavasta kiviaineksesta, kuten magnesiitista. Lämpötaeoite 3 sisältää lämpöä hyvin tasaavan ja varaavan kiviaineksen lisäksi edullisesti myös sitä oleellisesti kovempaa kiviainesta, kuten esim. kvartsihiekkaa. Lämpötasoitteeseen 3 on upotettu sähköinen lämmitysvastus 4, joka edullisesti on sidottuna elementtiä lujittavaan teräsverkkoon tai raudoitukseen noin 2 cm eristeestä. Lämpötasoitteen 3 alapuolella on vielä eristävä kerros 5, joka on esim. solumuovia, edullisesti solupolysty-reeniä, jonka tiheys on vähintään 25 kg/m . Tällainen eristyskerros estää lämmön johtumisen elementin alapuolisiin rakenteisiin, toimii liikenteen aiheuttaman dynaamisen värähtelyn, iskujen ja kuormituksen vaimentimena ja vakaajana, sekä toimii suojaavana ja lujittavana elementin osana.

Kuvio 2 esittää kaksi eri elementtien valmistusmenetelmää. Vasemmalla on esitetty luonnonkivielementin valmistus, jossa luonnonkivet 1 asetetaan muotin pohjalle ja lisätään niiden väliin vedenpitävää sauma-ainetta 2. Sen jälkeen täytetään muotti haluttua lämpötasoitteen 3 paksuutta vastaavalle tasolle märällä lämpötasoitemassalla, jolloin lämmitysvastus 4, s 80670 joka edullisesti on sidottuna lämpötasoitetta 3 vahvistavaan teräsverkkoon tai raudoitukseen, järjestetään oleellisesti vaakasuorasti keskelle lämpötasoitekerrosta. Lopuksi sijoitetaan lämpötasoitteen 3 päälle lämmöneristyekerros 5, joka edullisesti on solupolystyreenin tapainen solumuovi.

Kuvion 2 oikealla puolella on esitetty keraamisen laattaelementin tehdasvalmistus. Siinä lämmöneristyekerros 5 sijoitetaan muotin pohjalle, minkä jälkeen lämpötasoite 3 lämpövas-tuksineen 4 ja mahdollisesti teräsverkkoineen tai raudoituksineen tuodaan muottiin ja lopuksi keraamiset laatat 1 asetetaan lämpötasoitteen 3 päälle siten, että laattojen väliin tulee vedenpitävää sauma-ainetta 2.

Kuvion 2 esittämissä elementeissä lämmitysvastus 4 on kytketty pistokkeeseen 6, jonka kautta sähköä on johdettavissa säh-kösyöttöjohdosta lämmitysvastukseen 4.

Elementtien paksuus on edullisesti 100-300 mm. Edullisten elementtien leveys on suuruusluokkaa 600 mm ja pituus joko samaa suuruusluokkaa kuin leveys tai suuruusluokkaa noin 2 1200 mm. Siten 600x600 mm :n elementti tulee painamaan noin 2 100 kg/kpl ja 600x1200 mm :n elementti noin 200 kg/kpl.

Elementtejä on edullista asentaa koneellisesti kuvion 3 osoittamalla tavalla kevyen liikenteen alustarakenteeksi siten, että lämmittävät elementit on sijoitettu sähkösyöttöjohdon 7 kanssa oleellisesti samansuuntaiseen riviin ja kytketty lyhyiden johtojen ja pistokkeiden 6 avulla näihin syöttösäh-köjohtoihin 7. On edullista asettaa lämmittävien elementtien muodostamat rivit sähkösyöttöjohtoineen 7 oleellisesti samansuuntaisesti niin kuin kuviossa 3 on esitetty. Tasot voidaan kallistaa esim. keskeltä ylöspäin siten, että sulamisvesi valuu kouruihin Θ, jotka on lämmitetty samaan yhteyteen kytketyllä sähkövastuksella 9.

Il 7 80670

Kuvio 4 esittää sadeveden ohjaamista viemäriputkeen 8 kallistuneen, keksinnön mukaisista elementeistä muodostuneen alus-tarakenteen avulla. Kuviossa esitetään myös, miten alustara-kenne voidaan kytkeä esim. lyhtypylvääseen 10 ja varustaa yö-sähkökytkimellä 11.

Kuvio 5 esittää ylhäältä laskien yläkuvannon lämpöporrasele-mentistä, etukuvannon samantyyppisestä elementistä ja sivu-leikkauskuvannon portaista, joissa askelmat muodostuvat mainituista lämpoporraselementeistä. Elementit ovat samanlaiset kuin muutkin kevyen liikenteen alustarakenteet, eli ne koostuvat laattakerrokeeeta 1, lämpötasoite-lämpövastuskerroksesta 3 ja 4, sekä 1ämmöneristyskerroksesta 5. Elementit on yksittäisen johdon ja pistokkeen 6 kautta kytketty sähkösyöttöjohtoon 7 .

Lämpöporraselementit on kiinnityslaastin 12 avulla kiinnitetty portaiden muotoiseen betonialustaan 13. Sähkösyöttöjohto 7 tai -johdot kulkevat portaiden suuntaisesti ja niiden vieressä. Sulamisvesi joko haihtuu elementtien pinnasta nuolien osoittamalla tavalla tai valuu portaiden alapuolelle järjestettyyn viemäriin.

Esillä olevalla keksinnöllä pyritään etenkin osittain korvaamaan tai helpottamaan talvisia lumitöitä vaikeasti aurattavissa paikoissa. Talvella lämmitys pystytään järjestämään siten, että se toimii ainoastaan esim. lumisateen aikana ja/tai käyttäen yösähköä. Tällöin kustannukset tulevat suhteellisen pieniksi verrattuna niihin suuriin työ- ja laitekustannuksiin, joita sekä raskaan että kevyen liikenteen talvihuoltovalmius ede1lyttää.

Claims (11)

1. Lämmittävä, rakentamiseen tarkoitettu päällysteraken-ne, jonka sideainetta, runkoainetta ja mahdollisesti muita lisäaineita käsittävään lämmityskerrokseen <3) on upotettu sähköinen lämmitysvastus <4), tunnettu siitä, että olennainen osa mainitusta runkoaineesta muodostuu lämpöä hyvin tasaavasta ja varaavaeta magnesiitista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että mainittu runkoaine sisältää mainitun lämpöä hyvin tasaavan ja varaavan magnesiitin lisäksi sitä oleellisesti kovempaa kiviainesta, kuten esim. kvartsihiekkaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että lämmityskerroksen sideaineena on sementti, jota on läsnä noin 5-50, edullisesti noin 5-30 X mainitun materiaalin koko painosta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että se on tasoitteen, kivien, laattojen tai, edullisesti, esivalmistettujen elementtien muodossa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että se on sellaisten esivalmistettujen lämmittävien elementtien muodossa, joissa lämmityskerroksen (3) lisäksi on lämmittävällä puolella pintakerros <1, 2> ja ei-lämmittävällä puolella tarvittaessa lämmöneristyskerros <5>.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että lämmitettävien elementtien pintakerros on luonnonkiveä tai keraamista laattaa, joka edullisesti muodostuu useasta litteästä, elementtiä oleellisesti pienemmästä laatasta <1), jotka on saumattu toisiinsa vedenpitävällä sauma-aineella <2>, ja että lämmöneristyskerros <5>, silloin kun sellaista tarvitaan, on vaahtomuovia, edullisesti polystyree-niä . IJ 9 80670

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että elementit on varustettu johdoilla ja/-tai pistokkeilla (6), jotka ovat kytkettävissä sähkösyöttö-johtoon <7> lämmitystä varten ja irrotettavissa siitä vaihdettaessa tai poistettaessa elementtejä. Θ. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että elementtien mitat ovat suuruusluokkaa n. 600x1200x200 mm.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukaisen rakenteen käyttö raskaan tai kevyen liikenteen alustarakenteena siten, että lämmitettävät elementit on sijoitettu sähkösyöttojohdon (7) kanssa oleellisesti samansuuntaisiin riveihin ja kytketty sähkösyöttöjohtoon (7), edullisesti rinnakkain.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että muodostetaan itsesulava ajoväylä tai jalkakäytävä, kävelykatu, auto— tai junaseisake, tms. asettamalla lämmittävien elementtien muodostamat rivit sähkösyöttöjohtoineen <7) oleellisesti samansuuntaisesti tasoille, jotka kallistuvat siten, että sulamisvesi valuu samaan yhteyteen kytketyllä sähkövastuksella (9) lämmitettyihin kouruihin tai viemäreihin < 8 ) .

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että muodostetaan itsesulavat portaat siten, että lämmittävät elementit muodostavat portaiden askelmat, jolloin ne on kytketty portaiden suuntaisesti ja portaiden vieressä kulkeviin sähkösyöttöjohtoihin (7). 10 80670 Patentlcrav