SI24399A

SI24399A - Postopek vgradnje nosilne stene z obojestransko toplotno izolacijo

Info

Publication number: SI24399A
Application number: SI201300139A
Authority: SI
Inventors: Roman KUNIÄŚ
Original assignee: Intech-Les, Razvojni Center D.O.O.
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-31
Also published as: WO2014193312A1

Abstract

S postopkom vgradnje nosilnih sten z obojestransko toplotno izolacijo, pri čemer obojestranska toplotna izolacija služi kot opaž za vgradnjo notranjega nosilnega betonskega jedra, je omogočena hitrejša in bolj ekonomična izdelava toplotno izoliranih sten, z manjšo porabo energije in zmanjšanim vplivom na okolje. Poleg tega postopek omogoča enostavno namestitev potrebne armature, namestitev inštalacij in cevi za potrebe inštalacijskih vodov, kot tudi samega cevnega sistema za potrebe ogrevanja aliohlajevanja. Postopek vključuje distančnike, ki omogočajo pritrjevanje toplotnoizolacijskih plošč s pomočjo kovinskih vijakov s podložkami, ki so potrebni le v času montaže in strjevanja betona, v času tvorbe betonskega jedra. Po izdelavi stene se vijaki s podložkami odstranijo in jih lahko uporabimo ponovno, medtem ko distančniki ostanejo trajno vključeni v betonsko jedro. Toplotno izolacijske plošče, ki tvorijo opaž, so praviloma običajnih prizmatičnih oblik, prvenstveno iz trdih polistirenskih plošč EPSali XPS, ki jih po potrebi režemo in krojimo na gradbišču samem.

Description

Postopek vgradnje nosilne stene z obojestransko toplotno izolacijo

Področje tehnike

Izum se nanaša na postopek vgradnje nosilne stene z obojestransko toplotno izolacijo, pri čemer obojestranska toplotna izolacija služi kot opaž za vgradnjo notranjega nosilnega betonskega jedra. Izum spada v področje gradbeništva.

Opis tehničnega problema

Hitrost izgradnje objektov predstavlja ozko grlo med samo odločitvijo za naložbo in dokončno izgradnjo. Ne samo zaradi pritiskov bank in drugih ponudnikov finančnih sredstev, ki želijo čim krajši ciklus, ampak tudi v primerih elementarnih nesreč in drugih katastrof, želimo drastično zmanjšati ciklus izgradnje objekta.

Posebej pospešena oziroma hitrejša izgradnja nosilnega dela stene, kar v manjši meri velja za druge elemente stavbe, omogoča skrajšanje ciklusa gradnje. Na ta način pridobljen čas se nato porabi za zaključna in finalna dela, ki še posebej v zadnjem času slovijo po slabi kakovosti kot posledici prehitre gradnje. Krajši čas izgradnje nosilnih sten in poenostavljeni postopki izgradnje pomenijo tudi zmanjšanje napak in popravil in tudi znaten finančni prihranek.

Z obojestransko namestitvijo znatnih debelin toplotne izolacije, ki služi istočasno kot opaž za vgradnjo betonskega jedra in z možnostjo namestitve grelno - hladilnih elementov v betonsko jedro, v veliki meri pripomoremo k energetsko varčni gradnji objektov, zmanjševanju porabe energije in majhnem vplivu na okolje. Omenjene poenostavitve in pospešitve gradnje pripomorejo tudi k zmanjšanju stroškov v celotnem življenjskem ciklusu zgradb (Life Cycle Assessment - LCA in Life Cycle Cost Assessment LCCA), kot tudi zmanjšanju ogljičnega odtisa in vseh emisij - torej pomemben doprinos k zmanjšanju vpliva na okolje v obliki globalnega segrevanja izraženega v ekvivalentu CO2.

Obstoječe stanje tehnike

Klasično zidanje nosilnih sten z opečnimi, plinobetonskimi ali drugimi zidaki zahteva daljši čas gradnje in v večini primerov potrebujemo še dodatno toplotno izolacijsko plast, da izpolnimo zahteve po pravilnikih in priporočilih o toplotni zaščiti, poleg tega pa taki načini zidanja posameznih elementov, onemogočajo istočasno namestitev cevnih razvodov s katerimi želimo ogrevati ali ohlajevati masivne elemente stavb, da bi povečali energetsko učinkovitost.

Poleg klasične vgradnje betonskih sten s pomočjo odstranljivih betonskih opažev, poznamo nekaj rešitev z elementi zidakov izdelanih iz samih toplotnih izolacij. Ti pa praktično v vseh primerih:

- onemogočajo vgradnjo grelno - hladilnih cevi v vmesni prostor, ki ga kasneje zalijemo z betonom,

- zahtevajo veliko število posebnih zidakov, kot na primer začetni, končni in vogalni element, rešitve ob odprtinah in podobno,

- sama gradnja ni sestavljena iz običajnih prizmatičnih EPS ali XPS plošč, temveč iz posebnih elementov, kot n.pr.: US patenti št. 6,083,334, 7,827,752, 7,748,192, 7,739,846, 7,415,804, 7,409,801, 6,820,384, 6,698,710, 6,536,172, 5,086,600, 4,706,429 in DE patent št. 26 18 125.

Da bi se izognili navedenim pomanjkljivostim, smo razvili nov postopek za vgradnjo nosilnih sten z obojestransko toplotno izolacijo, ki omogoča tudi namestitev vseh potrebnih cevnih razvodov med samo izdelavo nosilnih sten.

Opis nove rešitve

Po izumu je navedeni tehnični problem rešen s postopkom za vgradnjo nosilnih sten z obojestransko toplotno izolacijo, pri čemer obojestranska toplotna izolacija služi kot opaž za vgradnjo notranjega nosilnega betonskega jedra in omogoča namestitev vseh potrebnih cevnih razvodov.

Iz toplotne izolacije, ki so enostavne prizmatične plošče ali bloki, prvenstveno iz EPS-a ali XPS-a, izdelamo opaž na obeh straneh, torej na notranji in zunanji strani bodoče nosilne stene. Pri tem se poslužujemo enostavnega rezanja in krojenja toplotne izolacije s pomočjo žage ali ogrete nitke. Pri izdelavi opaža za ohranjanje razdalje med toplotnoizolacijskimi ploščami na notranji in zunanji strani bodoče nosilne stene uporabljamo posebno oblikovane distančnike. Za povezovanje in začasno utrditev obojestranskega dela opaža iz toplotnoizolacijskih plošč in distančnikov, uporabljamo vijake s podložkami, ki jih po procesu strjevanja betona odstranimo in jih lahko tudi ponovno uporabimo.

Klasičen betonski opaž, ki je sicer nujen za izvedbo betonskih konstrukcij v tem primeru ni potreben, potrebujemo le podpornike oz. podporne elemente, ki se uporabljajo za stabiliziranje običajnih betonskih opažev, ki so običajno kovinski podporniki, ki se za povečanje stabilnosti montirajo poševno in utrdijo v okolico, saj toplotnoizolacijske plošče služijo kot betonski opaž in hkrati vršijo funkcijo toplotne zaščite.

Na ta način je omogočena hitrejša in varčnejša gradnja:

- ker ni potrebna namestitev in odstranitev betonskega opaža, se privarčuje na času in stroških,

- nosilna stena je zaradi obojestransko nameščene toplotne izolacije, zaradi masivnega in s tem toplotno kapacitivnega betonskega jedra in zaradi vstavljenega razvoda ogrevalno ohlajevalnega sistema, znatno energetsko varčnejša tako posamični konstrukcijski sklopi kot tudi celotna stavba,

- zaradi bistvenega zmanjšanja toplotnih izgub, hitrejše in manj energetsko potratne gradnje, so zmanjšani stroški v življenjskem ciklusu zgradb (LCA ali LCCA) in nižji je tudi ogljični odtis, t.j. zmanjšan je vpliv globalnega segrevanja izraženega v ekvivalentu CO2,

- fleksibilnost sistema: za sestavljanje potrebujemo enostavne distančnike, začasne vijake vključno s podložkami, ki jih lahko uporabimo večkrat, enostavne prizmatične plošče toplotne izolacije prvenstveno iz polistirena (ekspandiranega t.j. EPS ali ekstrudiranega t.j. XPS polistirena),

- izdelava zaključkov, vogalov, odprtin za okna ali vrata in podobno, enostavno izdelamo z distančniki, vijaki in iz posebej na določeno mero in debelino izrezanimi ploščami toplotne izolacije: priporočljivo in primerneje je, če rezanje in krojenje plošč toplotne izolacije izvajamo na gradbišču samem,

- z uporabo omenjenega postopka vgradnje je moč zgraditi podstavke ali spodnje etaže za lesno ali montažno gradnjo, lesno masivno gradnjo in drugo.

Izum bo opisan s pomočjo izvedbenih primerov in slik, ki prikazujejo:

Slika 1: Aksonometrični prikaz distančnika z odstranljivimi vijaki in podložkami Slika 2: Prikaz običajnega in kotnega distančnika

Slika 3: Prikaz montaže raznih instalacijskih vodov in nosilnega armaturnega jekla, kot so palice ali mreže

Slika 4: Prikaz posameznih faz pri vgradnji - vzdolžni presek Slika 5: Prikaz postopka vgradnje po fazah - aksonometrični pogled • · * ·

Najprej postavimo zunanje toplotnoizolacijske plošče 5 na zunanji strani bodočega betonskega jedra, le-te stabiliziramo in podpremo. Na tako postavljene zunanje toplotnoizolacijske plošče 5, ki tvorijo enostranski opaž, na notranji strani zunanje toplotnoizolacijske plošče 5, strani, ki je obrnjena proti bodočemu betonskemu jedru 7 nemoteno namestimo in vgrajujemo armaturno mrežo ali armaturne palice; povežemo lahko vse armaturne elemente, kot tudi razne inštalacijske vode, predvsem pa imamo možnost montaže razvoda grelno - hladilnih cevi, ki vršijo vlogo ogrevanja betonskega jedra 7 v zimskem času in ohlajevanja v letnem času, kot je prikazano na sliki 3. Po montaži vseh inštalacijskih vodov, potisnemo vijake 2 z zunanje strani zunanje toplotnoizolacijske plošče 5 skozi le-te, kot je prikazano na sliki 4 faza 1.

Vijaki 2 imajo podložko 3 z večjo površino, pri čemer je funkcija podložke 3 v tem, da pri privijačenju vijaka 2 preprečuje ugrez vijaka 2 v toplotnoizolacijsko ploščo 5, 6. Število vijakov je odvisno od višine enkratnega betoniranja, konsistence in specifične teže betona, ki bo tvoril betonsko jedro 7, debeline in mehanskih lastnostih toplotnoizolacijskih plošč 5, 6, varnosti, ki jo želimo doseči (varnostni faktor) ter drugih vplivov. Vijake 2 lahko hkrati uporabljamo tudi za pritrjevanje podpornikov, ki služijo za stabilnost nosilne stene pred in med betoniranjem. Na vijake 2 nastavimo distančnike 1, vijake 2 lahko že enostransko privijačimo.

Velikost in oblika distančnikov 1 je lahko različna, kot je prikazano na sliki 2. Tudi material iz katerega so sestavljeni distančniki 1 je lahko različen: priporočljiva sestava je iz umetnih, t.j. plastičnih mas, kot na primer Polietilen, Polistiren, iz recikliranih plastičnih mas. Priporočljivo je, daje ustje 4 za vstop vijakov 2 v distančnik 1 razširjeno, da lažje z vijaki 2, ki jih potiskamo skozi toplotnoizolacijske plošče 5, 6 zadenemo luknjo v distančniku 1. Prav tako je zaželeno, da je nalegana površina sidra - t.j. površina podložke, na toplotno izolacijo čim večja, da ne bi prišlo do deformacij med samo montažo ali zategovanjem vijakov.

Kotni, vogalni, začetni ali končni distančnik je drugačen, ker povezuje dve, tri ali celo štiri ploskve, za razliko od običajnega distančnika 1, ki medsebojno povezuje in trdno povezuje le dve, nasproti si ležeči toplotnoizolacijski plošči 5, 6. Dimenzija vijakov 2 in podložk 3 mora biti prilagojena namenu in nosilnosti. Dolžino vijakov 2 prilagajamo debelini toplotnoizolacijske plošče 5, 6, le-ta je lahko različna. Običajno je notranja toplotnoizolacijska plošča 6 tanjša in zunanja toplotnoizolacijska plošča 5 debelejša.

Nato pričnemo z montažo notranjih toplotnoizolacijskih plošč 6 na notranji strani bodočega betonskega jedra 7, kot je prikazano na sliki 5 faza 1 in sliki 4 faza 2, načeloma so te plošče manjših formatov, predvsem zaradi lažje montaže in vstavljanja vijakov 2, ki jih potiskamo skozi omenjene

toplotnoizolacijske plošče 6. Hkrati vstavljamo vijake 2 skozi toplotnoizolacijske plošče 6 in jih vijačimo v distančnike 1, pri tem moramo z vijakom 2 zadeti luknjo v distančniku 1.

Tako sestavljen opaž iz obojestransko nameščenih toplotnoizolacijskih plošč 5, 6 z vmesnimi distančniki 1 in začasnimi pritrdilnimi vijaki 2 z maticami 3, vključno z vmesno armaturo, inštalacijami, s pomočjo podporne konstrukcije utrdimo, poravnamo tako v vertikalni in horizontalni smeri, kot je prikazano na sliki 5 faza 2. Vijake 2 lahko uporabimo tudi za pritrjevanje stabilnostnih podpor, ki služijo preprečitvi zamikov ali celo porušitvi stene med postopkom betoniranja.

Nato zalijemo vmesni prostor z betonom, da se tvori betonsko jedro 7, kot je prikazano na sliki 4 faza 3. To lahko izvedemo v celotni etaži ali pa v segmentih določene višine, vse v skladu z nosilnostjo obojestranskih toplotno izolacijskih plošč 5, 6, nosilnostjo distančnikov 1 vključno z vijaki 2, konsistenco in specifično težo betona.

V odvisnosti od vrste in mehanskih karakteristik obojestranskih toplotnoizolacijskih plošč 5, 6, konsistence in specifične teže betona, kakovosti in števila distančnikov 1 vključno z vijaki 2, je odvisno kako visoko lahko v določeni fazi zalijemo betonsko jerdo 7. Ob določenih pogojih je možno zabetonirati celotno višino stene v eni etaži, vključno z vmesno armiranobetonsko ploščo. V nasprotnem primeru se moramo posluževati segmentnega betoniranja, n.pr. vsakokratno v višini 100 cm.

Po procesu strjevanja betona vijake 2 odstranimo, kot je prikazano na sliki 4 faza 4 in sliki 5 faza 3. Vijake 2 in podložke 3 odstranimo takoj po fazi vezave betona, ker so le-ti potrebni le v času sestavljanja, betoniranja in vezave betona. S tem se izognemo točkovnim toplotnim mostovom, ki bi nastajali na mestih toplotno izredno prevodnih vijakov 2. Distančnikov 1 ne odstranjujemo, ker so zaliti z betonom in ostanejo vključeni v betonsko jedro 7.

V toplotnoizolacijske plošče 5, 6 izdelane iz ekspandiranega ali ekstrudiranega polistirena, ki sestavljajo nosilno steno, s pomočjo ogrete nitke oblikovane v obliki zanke zlahka izdolbemo vdolbine za vse dodatne inštalacijske vode, kot na primer za elektriko, vodovod.

Tako izvedeno nosilno steno finalno obdelamo na razne načine, kot npr. obojestranska izvedba osnovnega ometa, mrežice in zaključnega ometa, kot v primeru ETICS fasadnih sistemov, pritrjevanje mavčno - vlaknastih ali mavčno - kartonskih plošč, lesnih ali lesno vlaknastih plošč ali drugih oblog. Površina toplotnoizolacijskih plošč 5, 6, tako notranja, kot tudi zunanja, je lahko oblikovana reliefno z nazobčanjem, utori in podobno, da se poveča sprijemljivost toplotnoizolacijskih plošč 5, 6 z betonom, ki tvori betonsko jedro 7, ometi ali lepili.

Bočno so termoizolacijske plošče na nekaterih ali celo na vseh štirih stranicah (5, 6) lahko oblikovane s preklopi ali v obliki pero in utor, da na ta način dosežemo boljšo vodonepropustnost v času betoniranja in se v času uporabe izognemo morebitnim toplotnim mostovom.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Postopek vgradnje nosilnih sten z obojestransko toplotno izolacijo, označen s tem, da se iz toplotnoizolacijskih plošč (5, 6), ki so enostavne prizmatične plošče ali bloki prvenstveno iz EPS-a ali XPS-a, izdela opaž na notranji in zunanji strani bodoče nosilne stene, ki jo tvori betonsko jedro (7); pri izdelavi opaža za ohranjanje razdalje med toplotnolzolacijskimi ploščami (5, 6) se uporablja posebno oblikovane distančnike (1); za povezovanje in začasno utrditev obojestranskega dela opaža iz toplotnoizolacijskih plošč (5, 6) in distančnikov (1) se uporablja vijake (2) s podložkami (3); v tako pripravljen opaž se zalije beton, da se tvori betonsko jedro (7); po procesu strjevanja betona se vijake (2) s podložkami (3) odstrani, distančniki (1) pa ostanejo vključeni v betonsko jedro (7), ki je na obeh straneh obdano s toplotnolzolacijskimi ploščami (5,6).

2. Postopek vgradnje nosilnih sten z obojestransko toplotno izolacijo po zahtevku 1, označen s tem, da najprej postavimo zunanje toplotnoizolacijske plošče (5), nato potisnemo vijake (2) z maticami (3) z zunanje strani zunanje toplotnoizolacijske plošče (5) skozi le-te, na vijake (2) nastavimo distančnike (1) in vijake (2) enostransko privijačimo; nato pričnemo z montažo notranjih toplotnoizolacijskih plošč (6), kjer hkrati vstavljamo vijake (2) z maticami (3) skozi toplotnoizolacijske plošče (6) in jih vijačimo v distančnike (1); tako sestavljen opaž iz obojestransko nameščenih toplotnoizolacijskih plošč (5, 6) z vmesnimi distančniki (1) in vijaki (2) z maticami (3), s pomočjo podporne konstrukcije utrdimo, poravnamo tako v vertikalni in horizontalni smeri in zalijemo z betonom; po procesu strjevanja betona, se vijake (2) s podložkami (3) odstrani, da ne nastanejo točkovni toplotni mostovi.

3. Postopek vgradnje nosilnih sten z obojestransko toplotno izolacijo po zahtevku 1 in 2, označen s tem, da se pred montažo notranjih toplotnoizolacijskih plošč (6) in pred zalitjem z betonom, na že postavljene zunanje toplotnoizolacijske plošče (5) na strani, ki je obrnjena proti bodočemu betonskemu jedru (7), namesti in vgradi armaturne mreže ali armaturne palice, poveže se vse armaturne elemente, kot tudi razne inštalacijske vode in montira razvod grelno - hladilnih cevi za ogrevanja betonskega jedra (7).

4. Nosilna stena z obojestransko toplotno izolacijo, izdelana po postopku po zahtevkih od 1-3, označena s tem, da je sestavljena iz betonskega jedra (7), zunanjih toplotnoizolacijskih plošč (5), notranjih toplotnoizolacijskih plošč (6) in distančnikov (1), ki so zaliti v betonu, ki tvori betonsko jedro (7).