PL176088B1 - Wielowarstwowy zespół izolacji cieplnej - Google Patents

Abstract

1. Wielowarstwowy zespól izolacji cieplnej zlozony z warstwy materialu izola- cyjnego o wlasciwosciach czesciowego po- chlaniania swiatla, pokrywajacej zewnetrzna powierzchnie sciany budynku, ze zbrojenia oraz z naniesionej na nie warstwy tynku o grubosci 0,5-6,0 mm, zawierajacej wypel- niacze i srodki wiazace, znamienny tym, ze ma przynajmniej jedna warstwe zaporowa, naniesiona na warstwe (4) materialu izola- cyjnego i zawierajaca wiele drobnych oslonek wypelnionych substancja aktywna o wlasci- wosci zmniejszania przepuszczalnosci promieni swietlnych w miare wzrostu temperatury. Fig 1 PL 1 7 6 0 8 8 B 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowy zespół izolacji cieplnej złożony z warstwy materiału izolacyjnego o właściwościach częściowego pochłaniania świ^i^rtła, pokrywającej zewnętrzną powierzchnię ściany budynku, ze zbrojenia oraz z naniesionej na nie warstwy tynku o grubości 0,5-6,0 mm, zawierającej wypełniacze i środki wiążące.

W znanym zespole izolacji cieplnej, przedstawionym w europejskim opisie patentowym nr EP 0333145, wy:^t^iępuje niekorzystne zjawisko polegające na tym, że przy intensywnym napromieniowaniu światłem słonecznym i występującej jednocześnie wysokiej temperaturze otoczenia, co ma miejsce szczególnie w porze letniej, energia promieniowania świetlnego padającego na ścianę budynku przekształca się w energię cieplną, powodując znaczny wzrost temperatury wewnątrz pomieszczeń budynku.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 352207 znane są przezroczyste przegrody wypełnione płynnym materiałem, mającym tę właściwość, że przepuszczalność promieniowania świetlnego ulega zmniejszeniu ze wzrostem temperatury. Materiał o tych właściwościach może być stosowany na przykład w szybach wielowarstwowych lub w innych przezroczystych elementach i tworzy osłonę zacieniającą, która w zimie umożliwia wykorzystanie światła słonecznego dla celów grzewczych, natomiast w okresie letnim zapobiega zbytniemu nagrzaniu pomieszczeń w wyniku przenikania promieniowania słonecznego przez powierzchnię okien.

Z punktu widzenia praktyki budowlanej, niekorzystne są duże wymiary tafli okiennych, które są nieporęczne w użytkowaniu. Ponadto wykonanie dużych tafli nastręcza duże trudności techniczne i jest kosztowne, jak również wymaga dokładnego projektowania w celu ich dopasowania do określonego miejsca elewacji budynku, a także z uwagi na płaskie powierzchnie zewnętrzne tafle te mają negatywny wpływ na estetykę budynku. Również działanie funkcjonalne tafli okiennych, zawierających płynny materiał osłonowy, obarczone jest dużymi mankamentami, bowiem przepuszczane przez nie promieniowanie świetlne zostaje pochłonięte w określonej odległości od okna, powodując długie nagrzewanie pomieszczenia, głównie w wyniku pochłaniania promieniowania podczerwonego, aż wskutek przewodnictwa cieplnego między nagrzanym obszarem a taflą okna, jej wzrastająca temperatura umożliwi pożądane zmniejszenie przepuszczalności światła.

Celem wynalazku jest usunięcie wad występujących w dotychczas stosowanych wielowarstwowych zespołach izolacji cieplnej i opracowanie takiego wielowarstwowego zespołu

176 088 izolacyjnego, który zapewni odpowiednie zmniejszenie przepływu promieniowania świetlnego i podczerwonego przez warstwy materiału izolacyjnego w przypadku wzrostu temperatury otoczenia.

Cel ten został zrealizowany w konstrukcji wielowarstwowego zespołu izolacyjnego według wynalazku, który wyposażony jest przynajmniej w jedną warstwę zaporową, naniesioną na warstwę materiału izolacyjnego i zawierającą wiele drobnych osłonek wypełnionych substancją aktywną o właściwości zmniejszania przepuszczalności promieni świetlnych w miarę wzrostu temperatury.

Warstwa zaporowa zespołu może przy tym korzystnie stanowić równocześnie warstwę tynku, natomiast osłonki zawarte w tej warstwie mają korzystnie kształt kulisty, pastylkowy, ewentualnie owalny i są wykonane ze szkła.

Badania eksploatacyjne zespołu wykazały, że w przypadku stosowania warstwy zaporowej, stanowiącej równocześnie warstwę tynku o grubości od 0,5 do 6 mm, współczynnik transmisji promieniowania świetlnego i podczerwonego przy naświetleniu prostopadłym do zewnętrznej powierzchni ściany nie przekracza wartości 0,2, a wyrównanie temperatur zewnętrznej powierzchni ściany budynku i warstwy tynku następuje dopiero po około 2 godz. Dzięki temu eliminuje się przegrzanie pomieszczeń wewnątrz budynku w przypadku silnego promieniowania słonecznego.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia wielowarstwowy zespół izolacji cieplnej w przekroju pionowym z zaznaczonym na nim wykresem rozkładu temperatur, a fig. 2 - wykres rozkładu temperatury w różnych warstwach zespołu izolacji cieplnej według fig. 1 w zależności od czasu naświetlania powierzchni zewnętrznej.

Figura 1 przedstawia ścianę 1 budynku o powierzchni zewnętrznej 2 oraz nałożony na nią wielowarstwowy zespół izolacji cieplnej 3. Zespół 3 składa się z nałożonej na powierzchnię zewnętrzną 2 warstwy 4 materiału izolacyjnego, częściowo przepuszczającego światło, przymocowanej do ściany 1 za pomocą spoiwa, a od strony zewnętrznej zabezpieczonej przed działaniem wpływów atmosferycznych pokrywającą ją warstwą 5 tynku, stanowiącą równocześnie warstwę zaporową dla przenikania światła.

Zgodnie z wynalazkiem wielowarstwowy zespół izolacji cieplnej zawiera przynajmniej jedną warstwę zaporową dla promieni świetlnych, złożoną z drobnych, wydrążonych w środku osłonek, korzystnie wypełnionych substancją aktywną mającą właściwości pochłaniania promieni świetlnych i podczerwonych po przekroczeniu określonej temperatury. Warstwa zaporowa może być umieszczona jako warstwa dodatkowa między warstwą 4 materiału izolacyjnego, a warstwą 5 tynku zewnętrznego, albo też może być korzystnie połączona z warstwą 5 tynku zewnętrznego. W tym celu wprowadza się w skład zaprawy tynkarskiej drobne osłonki, napełnione wewnątrz aktywną substancją zmniejszającą przepływ światła w miarę wzrostu temperatury, tzw. extendery. Zaprawę tę narzuca się bezpośrednio na zewnętrzną powierzchnię ściany lub na zewnętrzną warstwę 4 materiału izolacyjnego przepuszczającego promienie świetlne. Osłonki te domieszane do zaprawy nadają tynkowi właściwości regulacji natężenia przepływu światła nie wywierając ujemnego wpływu na inne jego właściwości, na przykład: walory elastyczne, zdolność krycia powierzchni, odporność na działanie czynników atmosferycznych itp.. Warstwa 5 tynku staje się wówczas równocześnie warstwą ochronną i zaporową.

Osłonki stanowiące podstawowy składnik warstwy zaporowej mają postać drobnych pastylek lub owalów. Osłonki te są wykonane z tworzywa sztucznego lub szkła o zdolności pochłaniania promieni świetlnych i podczerwonych, która zwiększa się w miarę wzrostu temperatury, powodując wówczas pożądane zmniejszenie natężenia przepuszczanego światła. Stosowanie osłonek ze szkła ma tę zaletę, że w porównaniu z tworzywem sztucznym charakteryzuje się większą wytrzymałością i odpornością na ścieranie, co ma istotne znaczenie nie tylko podczas procesu mieszania składników zaprawy tynkarskiej, ale również właściwości tynku w przypadku pożaru, bowiem szkło się nie pali, lecz pęka, uwalniając zawartą w osłonie substancję aktywną, która ma właściwości gaśnicze. Z tego właśnie

17(6088 względu tynk zawierający osłonki z substancją aktywną uzyskuje właściwości przeciwpożarowe.

Substancje aktywne stosowane do wypełniania osłonek są znane z niemieckich opisów patentowych nr nr DE 2738253, DE 3213092 oraz DE 3522078, a ich skład może być dobierany w zależności od żądanego zakresu temperatur. Dobre właściwości zmniejszenia przepuszczalności światła ze wzrostem temperatury daje mieszanka zawierająca od 2,5 do 4% związków polietylenu z tlenkami etylenu, od 0 do 25% środka zwilżającego w postaci tlenków etylenu, od 2,5 do 22,5% rozpuszczalnika zawierającego od 0,1 do 2% wodorotlenku oraz od 50 do 60% wody.

Osłonki z substancją aktywną dodawane do zaprawy tynkarskiej również wtedy dobrze spełniają swoją funkcję, gdy mają duże wymiary i stosowane są jako dodatki do tynku gruboziarnistego, korzystnie wpływając na jego strukturę. Jako środki wiążące zaprawy tynkarskiej, zawierającej osłonki z substancją aktywną, stosuje się dyspersyjne lub roztworowe żywice syntetyczne, zwłaszcza poliakrylan, polimetakrylan, kopolimery styrolowe, etylenowe, octanowowinylowe i fluoroetylenowe, żywice silikonowe polikarbonaty, epoxydy i poliuretany, jak również środki nieorganiczne, zwłaszcza szkło wodne, a ponadto rozpuszczalnik, środek odpieniający, środek zagęszczający i środek konserwujący. Składniki te miesza się z drobnymi osłonkami zawierającymi substancję aktywną regulującą przepuszczalność promieniowania świetlnego, otrzymując gotową zaprawę tynkarską, z której wykonuje się warstwę 5 tynku, stanowiącą równocześnie warstwę ochronną przed wpływami atmosferycznymi i warstwę zaporową dla promieni świetlnych i podczerwonych. Warstwa 5 tynku ma taką właściwość (patrz wykres rozkładu temperatur na fig. 1), że padające na jej powierzchnię zewnętrzną promieniowanie świetlne straci większą część swej energii zanim dotrze do zewnętrznej powierzchni 2 ściany 1 budynku, powodując ogrzanie samej warstwy 5. Szybki wzrost temperatury wewnątrz warstwy 5 tynku jest wynikiem zmniejszenia przepuszczalności padających na nie promieni świetlnych, wskutek znajdujących się w tej warstwie osłonek wypełnionych substancją aktywną, zapobiegając przez to odpowiedniemu wzrostowi temperatury na powierzchni 2 ściany. Z rozkładu temperatury T (fig. 1) wynika, że wzrost temperatury w obszarze między warstwą 5 tynku, a powierzchnią 2 ściany jest stosunkowo niewielki, przy czym wewnątrz ściany temperatura opada.

Figura 2 przedstawia wykres zmian temperatury wewnątrz poszczególnych warstw 5, 3 i 2 zespołu izolacji cieplnej w funkcji czasu przy promieniowaniu światła o natężeniu około 800 W/m2 Z wykresu tego wynika, że będące wynikiem pochłaniania promieniowania ogrzanie warstwy 5 tynku (krzywa 5) następuje bardzo szybko, natomiast powierzchnia zewnętrzna 2 ściany 1 (krzywa 2) ulega stosunkowo wolnemu nagrzaniu. Czas odpowiadający przecięciu się krzywych 2 i 5 zależy od struktury ściany 1 i grubości warstw 4 materiału izolacyjnego oraz warstwy 5 tynku. Ściana wykonana z materiałów o dobrym przewodnictwie cieplnym odprowadza dużą część dopływającej do niej energii cieplnej i nagrzewa się wolniej w porównaniu do ściany wykonanej z materiałów o gorszym przewodnictwie. W przypadku przedstawionym na wykresie (fig. 2), powierzchnia zewnętrzna 2 ściany osiągnie tę samą temperaturę co warstwa 5 tynku dopiero po upływie około 2 godzin. Krzywa 13 wykazuje, że temperatura zbrojenia jest stosunkowo niska i przez dłuższy czas pozostaje praktycznie stała.

Pomiary wykazały, że dla warstwy 5 tynku o grubości od 0,5 do 6 mm, zawierającej osłonki z substancją aktywną, współczynnik przepuszczalności promieni światła słonecznego przy promieniowaniu prostopadłym do powierzchni tynku wyrosi ponad 20%. Między warstwą 5 tynku i warstwą 4 materiału izolacyjnego znajduje się światłoprzepuszczalne zbrojenie 6, wykonane z siatki szklanej lub z tworzywa sztucznego, ułożonej na światłoprzepuszczalnej masie szpachlowej. Warstwa 4 materiału izolacyjnego 4 ma korzystnie postać kapilarnych płyt izolacyjnych wykonanych z wiązek, ułożonych obok siebie i połączonych ze sobą, cienkościennych rurek z tworzywa sztucznego o średnicy wewnętrznej od 1,0 do 3,5 mm, korzystnie 2,5 mm, korzystnie prostopadłych do płaszczyzny płyty (a więc zgodnie z kierunkiem przepływu światła). Końcówki rurek są zaopatrzone w osadzone w nich krótkie odcinki drutu wystające z zewnętrznej powierzchni płyt i wchodzące w masę szpachlową zbrojenia 6 w celu wzajemnego połączenia tych warstw. Natomiast do połączenia płyt tworzących warstwę materiału izolacyjnego ze ścianą 1 budynku używa się kleju, którego warstwa tworzy jednocześnie pochłaniającą światło powierzchnię zewnętrzną ściany.

Swatłoprzepuszczalna warstwa 4 materiału izolacyjnego może się również bezpośrednio łączyć z nieprzezroczystą warstwą 12 materiału izolacyjnego, wykonaną z polistyrolu i ułożoną oraz przytwierdzoną do ściany 1 budynku. W tym przypadku zespół izolacji cieplnej zawiera więc zarówno warstwę 4 światłoprzepuszczalną, jak i warstwę 12 światłonieprzepuszczalną. W celu utworzenia bezfugowego połączenia obydwu warstw 4 i 12 stosuje się zbrojenie 13 nakładane na miejsce zetknięcia 14 obydwu warstw 4 i 12 i sięgające poza obrzeże warstwy 4 materiału izolacyjnego i korzystnie połączone ze zbrojeniem 6, przykrywającym warstwę 4 materiału izolacyjnego.

Fig.2

176 088

Fig.1

Η

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wielowarstwowy zespól izolacji cieplnej złożony z warstwy materiału izolacyjnego o właściwościach częściowego pochłaniania światła, pokrywającej zewnętrzną powierzchnię ściany budynku, ze zbrojenia oraz z naniesionej na nie warstwy tynku o grubości 0,5-6,0 mm, zawierającej wypełniacze i środki wiążące, znamienny tym, że ma przynajmniej jedną warstwę zaporową, naniesioną na warstwę (4) materiału izolacyjnego i zawierającą wiele drobnych osłonek wypełnionych substancją aktywną o właściwości zmniejszania przepuszczalności promieni świetlnych w miarę wzrostu temperatury.
2. 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa zaporowa stanowi równocześnie warstwę tynku (5).
3. 3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że osłonki zawarte w warstwie zaporowej mają kształt kulisty, pastylkowy, ewentualnie owalny.
4. 4. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że osłonki zawarte w warstwie zaporowej są wykonane ze szkła.