PL189889B1

PL189889B1 - Zespół ściany zewnętrznej budynku z regulacją przepływu ciepła

Info

Publication number: PL189889B1
Application number: PL99332404A
Authority: PL
Inventors: Henryk Bartodziej
Original assignee: Henryk Bartodziej
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2005-10-31
Also published as: PL332404A1; WO2000060183A1

Abstract

1. Zespól sciany zewnetrznej budyn- ku z regulacja przeplywu ciepla zawieraja- cy sciane budynku i warstwe termoizola- cyjna z nalozona siatka podtrzymujaca war- stwe tynku zewnetrznego, oraz umiejsco- wiona pomiedzy sciana budynku a warstwa termoizolacyjna przestrzennie uksztaltowa- na strefe wentylacji sciany, znamienny tym, ze przestrzennie uksztaltowana strefa wentylacji sciany pomiedzy sciana (1) a warstwa termoizolacyjna (2) uformowa- na jest w postaci wielu, co najmniej kilku, wentylacyjnych kanalów (3), które za- mkniete sa obustronnie brzegowymi za- worami (6) i (7). Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół ściany zewnętrznej budynku z regulacją przepływu ciepła, który ma zastosowanie zwłaszcza w budownictwie mieszkaniowym i gospodarczym.

Znana jest ściana budynku, ocieplona zewnętrznie według metody suchej, składająca się z muru ceglanego, do którego po stronie zewnętrznej przylega warstwa płyt styropianowych. Na płytach styropianowych zamocowana jest siatka podtrzymująca, na którą z kolei nałożona jest warstwa tynku zewnętrznego.

Znane jest również z niemieckiego opisu patentowego nr DE 4033276 urządzenie do regulacji przepływu ciepła przez ścianę zewnętrzną budynku, w skład którego wchodzi dwuwarstwowa ściana zewnętrzna, z czego jedną warstwę stanowi przegroda zewnętrzna, a drugą

189 889 warstwę stanowi elewacja budynku, zaś pomiędzy warstwami znajduje się jedna pionowa komorowa przestrzeń powietrzna. Jej przekrój poprzeczny ograniczony jest jedynie śrubami mocującymi, które znajdują się na całej szerokości budynku, oraz przerywany jest otworami okiennymi. Komorowa przestrzeń powietrzna tworzy praktycznie jeden, otwarty na obu końcach, kanał powietrzny, co powoduje, że na skutek oddziaływania termicznego przegrody budynku oraz wpływu temperatury otoczenia, w kanale powietrznym następuje cyrkulacja powietrza. Cyrkulacja ta jest regulowana za pomocą dwóch klap mechanicznych, umieszczonych na obu końcach kanału powietrznego. Klapy mechaniczne, których kąt obrotu wynosi maksymalnie 90°, uruchamiane są za pomocą serwomotoru, przy czym możliwe jest zatrzymanie ich ruchu w każdej fazie obrotu. W zależności od kąta ustawienia klap, zmienia się wielkość ciągu powietrza w kanale, powodując większe lub mniejsze odprowadzanie ciepła z warstwy wewnętrznej ściany i związaną z tym zmianę wartości efektywnego współczynnika przepływu ciepła przez ścianę.

Wadą znanego rozwiązania jest zastosowanie w nim klap mechanicznych, które ze względu na swoją nieraz znaczną długość, kłopotliwe są zarówno na etapie montażu urządzenią jak również w trakcie eksploatacji, w tym niezbędnych prac konserwacyjnych. Dotyczy to zwłaszcza klap zainstalowanych na górnym końcu kanału powietrznego. Wadą znanego rozwiązania jest również, narzucony cechą konstrukcyjną klap, ich napęd za pomocą serwomotorów, które stanowią wraz z systemem sterowania i niezbędnymi w praktyce przekładniami napędów, skomplikowany i zawodny system napędowy, szczególnie przy pracy urządzenia na otwartym powietrzu w różnych warunkach atmosferycznych.

Do wad należy zaliczyć również to, iż w znanym wynalazku zastosowano jeden kanał powietrzny. Ogólnie wiadomo, że właściwości izolacyjne gazu, w tym powietrza, silnie zależą od wielkości komór, w których gaz jest zamknięty.

Przykładowo, doskonałe właściwości termiczne styropianu lub gazobetonu wynikają z wielkiej ilości małych zamkniętych przestrzeni, stanowiących strukturę tych materiałów. Jakkolwiek powietrze samo jest słabym przewodnikiem ciepła, to wraz z powiększaniem wielkości komory, w której jest ono zamknięte, zwiększa się udział transportu konwekcyjnego energii cieplnej pomiędzy ścianami komory w ogólnej wymianie energii pomiędzy nimi, co prowadzi do efektywnego zwiększania współczynnika przewodzenia ciepła przez komorę. Występowanie cyrkulacji powietrza wewnątrz zamkniętej obustronnie komorowej przestrzeni powietrznej, a tym samym zwiększonej konwekcyjnej wymiany ciepła, może wynikać zwłaszcza z niejednorodności temperatur w różnych miejscach przegrody zewnętrznej budynku.

Z tego też punktu widzenia, zastosowanie jednego kanału powietrznego na całej ścianie zewnętrznej budynku zmniejsza właściwości izolacyjne znanego zespołu dwuwarstwowej ściany zewnętrznej, co jest istotną wadą znanego rozwiązania.

Powyższych wad pozbawione jest rozwiązanie według wynalazku.

Zespół ściany zewnętrznej budynku według wynalazku ma ścianę zewnętrzną budynku i związaną z tą ścianą warstwę termoizolacyjną przy czym między ścianą a warstwą termoizolacyjną znajduje się wiele, co najmniej kilką kanałów wentylacyjnych, łączących brzegi warstwy termoizolacyjnej. Kanały wentylacyjne na obu brzegach warstwy termoizolacyjnej zamykane są zaworami brzegowymi. Zawory brzegowe zbudowane są w ten sposób, że każdy ma korzystnie dwudzielny wzdłuż swej konstrukcji korpus o profilu korzystnie prostokątnym z usytuowanym osiowo, walcowym kanałem, z którym połączone są umieszczone na dwóch ścianach korpusu, rzędy przelotowych otworów wentylacyjnych. We wnętrzu walcowego kanału znajduje się elastyczna, zamknięta rurą która ma co najmniej jeden przepust dla przyłączenia ciśnienia sterującego.

Zawory brzegowe przyłączone są do układu sterowania, do którego przyłączone są ponadto w wariancie wynalazku urządzenie grzewcze, czujnik temperatury wewnętrznej, czujnik temperatury zewnętrznej oraz blok sterowania ręcznego. Kanały wentylacyjne wykonane są wariantowo w postaci podłużnych wyżłobień na przylegającej do ściany powierzchni warstwy termoizolacyjnej, albo utworzone są one pomiędzy ścianą warstwą termoizolacyjną oraz listwami dystansowymi, albo też utworzone są pomiędzy ścianą a wgłębieniami płyty profilowanej, która oddziela warstwę termoizolacyjną od ściany.

189 889

W wariancie ściany kanały wentylacyjne są przedzielone poprzecznie co najmniej jednym zaworem pośrednim, przyłączonym do układu sterowania. Zawór pośredni ma korpus z wewnętrznym, osiowo usytuowanym kanałem, z którym połączone są rzędy przelotowych otworów wentylacyjnych, umieszczone na trzech ścianach korpusu. Wewnątrz walcowego kanału znajduje się elastyczna, zamknięta rura z co najmniej jednym przepustem dla przyłączenia ciśnienia sterującego.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespół ściany z układem sterowania, fig. 2 przedstawia przekrój boczny zaworu brzegowego, fig. 3 przedstawia częściowy przekrój wzdłużny zaworu brzegowego, fig. 4 przedstawia zespół ściany w półprzekroju bocznym; fig. 5, fig.6, fig. 7 przedstawiają wariantowe rozwiązania kanałów wentylacyjnych, fig. 8 przedstawia schematycznie układ ściany z przedzielonymi kanałami wentylacyjnymi, natomiast fig. 9 przedstawia przekrój boczny zaworu pośredniego.

Zespół ściany ma ścianę 1 oraz warstwę termoizolacyjną 2 z wentylacyjnymi kanałami 3, która pokryta jest siatką 4 z nałożoną warstwą tynku zewnętrznego 5. Wentylacyjne kanały 3 zamknięte są obustronnie brzegowymi zaworami 6 i 7, umieszczonymi na brzegach warstwy termoizolacyjnej 2. Nad górnym zaworem brzegowym 6 i pod dolnym zaworem brzegowym 7 znajdują się kratki wentylacyjne 8. Każdy z brzegowych zaworów 6 i 7 ma dwudzielny korpus 9 z wewnętrznym, osiowo usytuowanym walcowym kanałem 10, z którym połączone są rzędy przelotowych otworów wentylacyjnych 11 i 12, umieszczone na dwóch ścianach korpusu 9. Wewnątrz walcowego kanału 10 znajduje się elastyczna, zamknięta rura 13 z przepustem 14 dla przyłączenia ciśnienia sterującego.

Zawory brzegowe 6 i 7 przyłączone są do układu sterowania C, do którego przyłączone są również urządzenie grzewcze HE, czujnik temperatury wewnętrznej TI, czujnik temperatury zewnętrznej TO oraz blok sterowania ręcznego M. Kanały wentylacyjne 3 mają wariantowo postać podłużnych wyżłobień na przylegającej do ściany 1 powierzchni warstwy termoizolacyjnej 2, albo utworzone są pomiędzy ścianą 1, warstwą termoizolacyjną 2 oraz listwami dystansowymi 15, albo też utworzone są pomiędzy ścianą 1, a wgłębieniami płyty profilowanej 16, oddzielającej warstwę termoizolacyjną 2 od ściany 1.

W wariancie wykonania kanały wentylacyjne 3 pomiędzy zaworami 6 i 7 przedzielone są poprzecznie pośrednim zaworem 17, który przyłączony jest do układu sterowania C. Pośredni zawór 17 ma korpus 18 z wewnętrznym, osiowo usytuowanym walcowym kanałem 19, z którym połączone są rzędy przelotowych otworów wentylacyjnych 20, 21 i 22, umieszczonych na trzech ścianach korpusu 18. Wewnątrz walcowego kanału 19 znajduje się elastyczna, zamknięta rura 23, która ma przepust 24 dla przyłączenia ciśnienia sterującego.

Działanie zespołu ściany polega na odpowiednim przymykaniu lub otwieraniu zaworów brzegowych 6 i 7 oraz opcjonalnie zaworu pośredniego 17, regulujących przepływ powietrza atmosferycznego przez kanały wentylacyjne 3 w zależności od temperatury powietrza na zewnątrz i wewnątrz budynku.

W przypadku zmierzonej przez czujnik temperatury zewnętrznej TO niskiej temperatury na zewnątrz budynku, układ sterujący C podaje ciśnienie do elastycznych, zamkniętych rur 13 i opcjonalnie 23. Pod wpływem podwyższonego ciśnienia następuje dociśnięcie elastycznych ścian rur 13 do powierzchni walcowego kanału 10 z otworami wentylacyjnymi 11 i 12 w obydwu zaworach brzegowych 6 i 7, oraz opcjonalnie elastycznej ściany rury 23 do walcowego kanału 19 z otworami wentylacyjnymi 20, 21 i 22 w zaworze pośrednim 17, przez co zostają zamknięte wyloty kanałów wentylacyjnych 3. Powietrze zamknięte w kanałach 3, pomiędzy ścianą 1, a warstwa termoizolacyjną 2, nie ma kontaktu z powietrzem zewnętrznym, w związku z czym maleje współczynnik przenikania ciepła przez zespół ściany. W zależności od temperatury wewnątrz budynku, podany z czujnika temperatury wewnętrznej TI sygnał powoduje, w razie potrzeby, włączenie urządzenia grzewczego HE i dogrzanie budynku od wewnątrz.

W przypadku podniesienia się temperatury zewnętrznej ponad wartość progową, na przykład ustaloną na poziomie żądanej temperatury wewnętrznej, następuje wyłączenie urządzenia grzewczego HE oraz zmniejszenie przez układ sterujący C ciśnienia w elastycznych rurach 13 i opcjonalnie 23. Zostają wówczas udrożnione otwory wentylacyjne 11 i 12 oraz

189 889 opcjonalnie 20, 21 i 22 i w usytuowanych pionowo kanałach 3 następuje grawitacyjne wymuszenie ciągu wentylacyjnego ściany 1. Ponieważ, według założenia, w tej fazie sterowania zespołu ściany, temperatura powietrza zewnętrznego jest wyższa od temperatury ściany, w kanałach 3 następuje przekazanie ciepła z ogrzanego powietrza zewnętrznego do ściany 1. Część ciepła zostaje przekazana do wewnątrz budynku bezpośrednio, a część zostaje zakumulowana w ścianie 1 i wykorzystana później, po ponownym obniżeniu się temperatury zewnętrznej i zamknięciu kanałów wentylacyjnych 3.

Zastosowany w rozwiązaniu blok sterowania ręcznego M umożliwia sterowanie zaworami zespołu ściany niezależnie od mierzonych temperatur wewnątrz i na zewnątrz budynku. Pokrycie warstwy termoizolacyjnej 2 siatką 4 z nałożoną warstwą tynku zewnętrznego 5 ma na celu zapewnienie estetyki budynku oraz uszczelnienie powierzchni zewnętrznej zespołu ściany.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość wykorzystania dobowych zmian temperatury zewnętrznej do dodatkowego ogrzewania lub do chłodzenia budynku i równoczesne zabezpieczenie termoizolacyjne budynku przy niskich temperaturach. Cecha ta jest szczególnie użyteczna w okresie wiosny i jesieni, charakteryzujących się dużymi dobowymi różnicami temperatur.

Korzystną cechą konstrukcyjną wyróżniającą zespół ściany jest to, że zawory brzegowe 6 i 7 oraz pośredni 17 nie zawierają ruchomych części mechanicznych i nie współpracują z takimi częściami, w związku z czym, nie jest on podatny na uszkodzenia mechaniczne oraz praktycznie nie wymaga bieżących zabiegów konserwacyjnych. Jedyną czynnością, jaka jest konieczna do utrzymania właściwego stany technicznego zespołu jest okresowa, co kilka lat, wymiana zastosowanych elementów gumowych, przede wszystkim elastycznych rur 13 i 23.

Rozwiązanie ściany według wynalazku pozwala na automatyczną regulację temperatury wewnątrz budynku w oparciu o sterowanie numeryczne z wykorzystaniem sterowników przemysłowych, może być więc włączone w komputerowy system sterowania tak zwanego inteligentnego budynku.

189 889 dach

powietrze wi .‘>.'4-* λ

Uą; <l i »- ,,

Fig.5

Fig.4

powietrze

Fig.7

189 889

Fig.8

Fig.9

189 889 powietrze I

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zespół ściany zewnętrznej budynku z regulacją przepływu ciepła zawierający ścianę budynku i warstwę termoizolacyjną z nałożoną siatką podtrzymującą warstwę tynku zewnętrznego, oraz umiejscowioną pomiędzy ścianą budynku a warstwą termoizolacyjną przestrzennie ukształtowaną strefę wentylacji ściany, znamienny tym, że przestrzennie ukształtowana strefa wentylacji ściany pomiędzy ścianą (1) a warstwą termoizolacyjną (2) uformowana jest w postaci wielu, co najmniej kilku, wentylacyjnych kanałów (3), które zamknięte są obustronnie brzegowymi zaworami (6) i (7).
2. Zespół ściany według zastrz. 1, znamienny tym, że wentylacyjne kanały (3) mają postać podłużnych wyżłobień na przylegającej do ściany (1) powierzchni warstwy termoizolacyjnej (2).
3. Zespół ściany według zastrz. 1, znamienny tym, że wentylacyjne kanały (3) utworzone są pomiędzy ścianą (1), warstwą termoizolacyjną (2) oraz listwami dystansowymi (15).
4. Zespół ściany według zastrz. 1, znamienny tym, że wentylacyjne kanały (3) utworzone są pomiędzy ścianą (1) a wgłębieniami płyty profilowanej (6), oddzielającej warstwę termoizolacyjną (2) od ściany (1).
5. Zespół ściany według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z brzegowych zaworów (6) i (7) ma, korzystnie dwudzielny wzdłuż swej konstrukcji i korzystnie o przekroju prostokątnym, korpus (9) z wewnętrznym, osiowo usytuowanym walcowym kanałem (10), z którym połączone są, umieszczone na dwóch ścianach korpusu (9), rzędy przelotowych otworów wentylacyjnych (11) i (12), przy czym wewnątrz walcowego kanału (10) znajduje się elastyczna, zamknięta rura (13), mająca co najmniej jeden przepust (14) dla przyłączenia ciśnienia sterującego.
6. Zespół ściany według zastrz. 5, znamienny tym, że brzegowe zawory (6) i (7) przyłączone są do układu sterowania (C).
7. Zespół ściany według zastrz. 1, znamienny tym, że wentylacyjne kanały (3) pomiędzy brzegowymi zaworami (6) i (7) przedzielone są poprzecznie co najmniej jednym pośrednim zaworem (17), przyłączonym do układu sterowania (C).
8. Zespół ściany według zastrz. 7, znamienny tym, że pośredni zawór (17) ma korpus (18) z wewnętrznym, osiowo usytuowanym walcowym kanałem (19), z którym połączone są, umieszczone na trzech ścianach korpusu (18), rzędy przelotowych otworów wentylacyjnych (20), (21) i (22), przy czym wewnątrz walcowego kanału (19) znajduje się elastyczna, zamknięta rura (23), mająca przynajmniej jeden przepust (24) dla przyłączenia ciśnienia sterującego.
9. Zespół ściany według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że do układu sterowania (C) przyłączone są urządzenie grzewcze (HE), czujnik temperatury wewnętrznej (TI), czujnik temperatury zewnętrznej (TO) oraz blok sterowania ręcznego (M).