TWI669435B - Insulating brick - Google Patents

Abstract

一種隔熱磚，適用於結合在建築物的一個外殼上，並包含一個結構主體，以及一個與該結構主體結合的隔熱罩，該結構主體具有一個第一表面、一個與該第一表面間隔的第二表面，以及一個連接在該第一表面及該第二表面之間的圍繞面，而該隔熱罩選自於熱傳導係數低於0.12W/(m‧K)的材料製作，並具有一個介於該主結構體的該第一表面及該外殼之間的隔熱主壁，以及一個位於該結構主體的該圍繞面外部並圍繞該第二表面的隔熱圍壁。前述結構的配合，可以在兼顧結構強度的情況下提高該外殼的隔熱效果，並使由該隔熱磚及該外殼組成的結構體可以符合建築物外殼的節能規範。

Description

隔熱磚

本發明是關於一種運用在建築領域上的磚塊，特別是指一種具有隔熱效果的隔熱磚。

一般建築物在建造時，為了達到堅固耐用的目的，通常會以混凝土建構出牆壁及樓板，再於混凝土的表面舖設例如：磁磚、大理石、花崗岩等等的裝飾性建材。這些被廣泛運用在建築領域的建材雖然美觀、堅固，但是在濕潤度80%的基準下，普通混凝土的熱傳導係數(亦可稱為熱傳導率)大約是1.5W/(m‧K)，磁磚的熱傳導係數大約是1.3W/(m‧K)，大理石、花崗岩等石材的熱傳導係數接近或超過3.0W/(m‧K)，這些建築材料的熱傳導係數不低，所以由前述材料組合而成的外牆結構體的熱傳透率Uaw (Average Outside Wall U Value)比較高。

所謂的熱傳透率，係指建築物的外殼(包括屋頂及牆壁)在室內外溫差在1K時，單位建築物之外殼面積在單位時間內的傳透熱量，熱傳透率越高，表示建築物的室內溫度受到室外溫度影響越大，此項數值除了可藉由實體物品測驗之外，也可以藉由不同材料的熱傳導係數，以及配合材料之厚度計算而得，計算公式載於「建築物強化外殼部位熱性能節約能源設計技術規範」中，不再贅述。

當建築物之屋頂的熱傳透率低於0.8 W/(m ²‧K)，建築物之牆壁的熱傳透率低於1.2 W/(m ²‧K)時，即符合建築物外殼之節能規範。由於一般結構強度較佳的鋼筋混凝土、磁磚所構成的鋼筋混凝土結構體的熱傳透率大約是3.778 W (m ²‧K)，高於節能規範甚多，因此，前述建築材料雖然結構強度佳，但隔熱效果差，也不符合節能的規範。另外，有一些建築材料具有較低的熱傳導係數，例如纖維板材、樹脂板材等等，但這些板材的結構強度不佳，如果要符合較佳的結構強度，需要大幅增加板材的厚度、實用性不高，顯然現有的建築材料無法在具有較佳結構強度的同時，符合建築物外殼的節能規範。

本發明的目的，是在提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的隔熱磚。

本發明的隔熱磚適用於結合在建築物的一個外殼上，並包含一個結構主體，以及一個與該結構主體結合的隔熱罩，該結構主體具有一個第一表面、一個與該第一表面間隔的第二表面，以及一個連接在該第一表面及該第二表面之間的圍繞面，而該隔熱罩選自於熱傳導係數低於0.12W/(m‧K)的材料，並具有一個介於該主結構體的該第一表面及該外牆之間的隔熱主壁，以及一個位於該結構主體的該圍繞面外部並圍繞該第二表面的隔熱圍壁。

本發明的功效在於：利用該隔熱罩將具有較佳結構強度的該結構主體包覆其中，除了結構創新之外，亦可在具有較佳結構強度的情況下，降低該隔熱磚的熱傳透率，進而使由該隔熱磚及外殼組合而成的結構體，可以符合建築物外殼的節能規範。

參閱圖1、2、3，本發明隔熱磚90的一個第一實施例可以結合在建築物的一個外殼91上，所述外殼91可以是屋頂，也可以是牆壁，圖3示意，數個所述的隔熱磚90舖設在屋頂形式的該外殼91上的情況，該外殼91具有一個由鋼筋混凝土所構成的混凝結構層911、一個披覆在該混凝結構層911內牆面並由水泥沙漿所形成的內沙漿層912、一個披覆在該混凝結構層911外牆面並由水泥沙漿所形成的外沙漿層913，以及一個披覆在該外沙漿層913外面的防水層914。

該隔熱磚90包含一個結構主體1，以及一個罩蓋該結構主體1外部的隔熱罩2，該結構主體1的材料選擇並無特別的限制，較佳是選用結構強度較佳的材料，具體例有：混凝土塊體、如磁磚等等的磚塊類、如大理石、花崗岩等等的石材、木材、石膏類、水泥類，以及具有相變化儲能材料的塊狀物等等，該結構主體1的形式也無特別的限制，可以如實施例所示的單塊體，也可以由數個塊體或板體併接而成，但無論構成的形式如何，該結構主體1都具有一個平行並鄰近該外殼91的第一表面11、一個與該第一表面11平行間隔的第二表面12，以及一個垂直連接該第一表面11及該第二表面12的圍繞面13，該圍繞面13具有四個呈矩形排列的面部131，所述排列方式除了可以如實施例所示意的正方形外，亦可為長方形、三角形、多邊形等等，即本發明該圍繞面13的形狀不以實施例所揭示為限。

具體來說，本實施例該結構主體1是一種具有相變化儲能材料的塊狀物，其實質上包括一個具有該第一表面11、該第二表面12及該圍繞面13且中空的盒座10，以及被儲存在該盒座10內部的相變化儲能材料，該盒座10及所述相變化儲能材料的具體例載於申請人前所申請之TW M470124新型專利，不再詳述。

而該隔熱罩2可採用熱傳導係數低於該結構主體1的材料來製造，較佳是選擇熱傳導係數低於0.12W/(m‧K)的材料，所述熱傳導係數是依ASTM C518-15方法測定，具體例有：熱傳導係數0.028W/(m‧K)的聚氨酯(polyurethane，簡稱PU)、熱傳導係數0.0333W/(m‧K)的聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer，簡稱EVA)、熱傳導係數0.037W/(m‧K)的發泡聚苯乙烯(expandable polystyrene，簡稱EPS)，以及熱傳導係數0.0805W/(m‧K)的補土的任何一種，或至少兩種的組合，其中，補土是由合成樹脂、石膏及碳酸鈣組合而成。為了提高該隔熱磚90的使用壽命，亦可在該隔熱罩2的成型材料中加入例如：抗UV劑、抗老化劑等等的改質劑。

本實施例該隔熱罩2是採用PU樹脂，並具有一個介於該結構主體1的該第一表面11及該外牆91之間的隔熱主壁21，以及一個圍繞在該結構主體1的該圍繞面13外部並相貼合的隔熱圍壁22，該隔熱圍壁22與該隔熱主壁21之間可以藉由黏膠結合，也可以在該結構主體1成型之後放置在一個模具中，再一體成型該隔熱罩2，該隔熱圍壁22具有四個分別與該圍繞面13的所述面部131貼合的圍壁部220，每個圍壁部220都具有一個與該結構主體1之該第二表面12平齊的端環面221。

即該隔熱罩2與該結構主體1的結合方式並無特別的限制，可以各別成型該隔熱罩2及該結構主體1之後，以黏膠將該隔熱罩2與該結構主體1固定的黏結，也可以先成型該結構主體1，再將流體狀態的PU樹脂披覆在該結構主體1的該第一表面11及該圍繞面13外部。

在本實施例，該隔熱磚90的面積是30cm×30cm，該結構主體1的高度H是4 cm，該隔熱主壁21的厚度T是3 cm，該隔熱圍壁22的寬度W是1.5 cm，即該隔熱磚90的總高度大約是7.0 cm。

本實施例該隔熱磚90在使用時，該結構主體1的該第二表面12是遠離該外殼91並面向陽光。當陽光照在該隔熱磚90上時，由於該結構主體1是具有相變化儲能材料的塊狀體，且該隔熱罩2是採用熱傳導係數0.028W/(m‧K)的聚氨酯，因此，本實施例該隔熱磚90可以有效的降低外部熱源傳遞到該外殼91的量，藉此達到降低熱傳透率的目的。

請參閱下列的試驗報告1，本實施例該結構主體1的熱傳導係數(熱傳導率)為0.1506W/(m‧K)，該隔熱罩2的熱傳導係數是0.028W/(m‧K)，該隔熱磚90的總厚度大約是7.069cm，根據ASTM C518-15試驗方法進行測試，所得到的熱傳導係數是0.079 W/(m‧K)節能。將所製造的該隔熱磚90舖設在屋頂形式的外牆91上，該混凝結構層911的厚度是15.0cm，該內沙漿層912之厚度為1.5cm、該外沙漿層913之厚度為2.0cm、該防水層914之厚度為3至5mm，由於本實施例該隔熱磚90的熱傳導係數很低，故當其結合在該外牆91上時，可以讓整個結構體的熱傳透率低於建築物對於屋頂型式外殼之節能規範的0.8 W/(m ²‧K)，故本實施例藉由該結構主體1及該隔熱罩2的配合，確實可以在具有較佳結構強度的同時，大幅降低熱傳透率。

試驗報告1

參閱圖4、5，本發明隔熱磚90的一個第二實施例亦可安裝在所述外殼91上，本實施例所示意的該外殼91是建築物的牆壁，並具有厚度是12.0cm的該混凝土結構層911，以及分別披覆在該混凝土結構層911相反側且厚度分別是1.0cm及1.5cm的該內沙漿層912及該外沙漿層913。該隔熱磚90也是包含該結構主體1，以及一個包覆該結構主體1的該隔熱罩2，該第二實施例與該第一實施例的差別在於：該結構主體1採用發泡的混凝土製作，該隔熱罩2採用由合成樹脂、石膏及碳酸鈣組合而成的補土材料來製作。由下列的試驗報告2顯示的實驗結果可知，該隔熱磚90的熱傳導係數(熱傳導率)是0.1195 W/(m‧K)。將該隔熱磚90安裝在該外殼91上，可以讓整個結構體的熱傳透率低於建築物對於牆壁型式外殼之節能規範的1.2 W/(m ²‧K)，故本實施例藉由該結構主體1及該隔熱罩2的配合，確實可以在具有較佳結構強度的同時，大幅降低熱傳透率。

試驗報告2

參閱圖6，本發明隔熱磚90的一個第三實施例也是包含該結構主體1以及該隔熱罩2，該結構主體1是採用發泡混凝土，而該隔熱罩2為PU材料。由以下的試驗報告3可知，當該隔熱磚90的整體厚度是6.245cm時，其熱傳導係數(熱傳導率)是0.0527W/(m‧K)。

試驗報告3

參閱圖7，本發明隔熱磚90的一個第四實施例也是包含該結構主體1以及該隔熱罩2，該結構主體1是一種三合夾板的型式，而具有數個相堆疊的夾層板14，該隔熱罩2亦為由合成樹脂、石膏及碳酸鈣組成的補土材料。由以下的試驗報告4可知，當該隔熱磚90的整體厚度是4.069cm時，其熱傳導係數(熱傳導率)是0.1410W/(m‧K)。

試驗報告4

參閱圖8，本發明隔熱磚90的一個第五實施例與第四實施例類似，不同之處在於：該隔熱罩2改成PU材料。由以下的試驗報告5可知，當該隔熱磚90的整體厚度是4.391cm時，其熱傳導係數(熱傳導率)是0.0464W/(m‧K)。

試驗報告5

參閱圖9，本發明隔熱磚90的一個第六實施例與第五實施例類似，不同之處在於：該隔熱罩2除了具有該隔熱主壁21及該隔熱圍壁22之外，還具有一個位於該結構主體1的該第二表面12外部的隔熱側壁23，所述隔熱側壁23可以降低該結構主體1的吸熱量，以提高該隔熱磚90的隔熱效果。由試驗報告6可知，當該隔熱磚90的整體厚度是2.231cm時，其熱傳導係數(熱傳導率)是0.0933W/(m‧K)。

試驗報告6

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1‧‧‧結構主體

10‧‧‧盒座

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

13‧‧‧圍繞面

131‧‧‧面部

14‧‧‧夾層板

2‧‧‧隔熱罩

21‧‧‧隔熱主壁

22‧‧‧隔熱圍壁

220‧‧‧圍壁部

221‧‧‧端環面

23‧‧‧隔熱側壁

90‧‧‧隔熱磚

91‧‧‧外殼

911‧‧‧混凝結構層

912‧‧‧內沙漿層

913‧‧‧外沙漿層

914‧‧‧防水層

H‧‧‧高度

T‧‧‧厚度

W‧‧‧寬度

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 　圖1是本發明隔熱磚的一個第一實施例的一個立體圖； 圖2是該第一實施例的一個俯視圖； 圖3是該第一實施例的一個使用參考圖，說明數個所述的隔熱磚安裝在建築物的一個外殼上的情況，所述外殼為建築物的屋頂； 圖4是本發明隔熱磚的一個第二實施例的一個剖視圖； 圖5是該第二實施例的一個剖視使用參考圖，說明所述隔熱磚安裝在牆壁形式之該外殼上的情況； 圖6是本發明隔熱磚的一個第三實施例的一個剖視圖； 圖7是本發明隔熱磚的一個第四實施例的一個剖視圖； 圖8是本發明隔熱磚的一個第五實施例的一個剖視圖；及 圖9是本發明隔熱磚的一個第六實施例的一個剖視圖。

Claims (9)

1. 一種隔熱磚，適用於結合在建築物的一個外殼上，並包含：一個結構主體，具有一個第一表面、一個與該第一表面間隔的第二表面，以及一個連接在該第一表面及該第二表面之間的圍繞面；及一個隔熱罩，選自於熱傳導係數低於0.12W/(m‧K)的材料，並具有一個介於該主結構體的該第一表面及該外牆之間的隔熱主壁，以及一個位於該結構主體的該圍繞面外部並圍繞該第二表面的隔熱圍壁；其中，該結構主體的熱傳導係數大於該隔熱罩的熱傳導係數，且該隔熱罩選自於：聚氨酯、聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物、發泡聚苯乙烯，以及補土的其中一種，或至少兩種之組合。
2. 如請求項1所述的隔熱磚，其中，該隔熱罩之該隔熱圍壁具有數個圍壁部，每個圍壁部都具有一個與該第二表面平齊的端環面。
3. 如請求項1所述的隔熱磚，其中，該隔熱罩的該隔熱主壁與該結構主體的該第一表面貼合，該隔熱罩的該隔熱圍壁與該結構主體的該圍繞面貼合。
4. 如請求項3所述的隔熱磚，其中，該結構主體的該圍繞面具有數個呈矩形排列的面部，而該隔熱圍壁具有數個分別與所述面部貼合的圍壁部。
5. 如請求項1所述的隔熱磚，其中，該隔熱罩還具有一個位於該主結構體的該第二表面外部並與該隔熱圍壁連接的 隔熱側壁。
6. 如請求項1所述的隔熱磚，其中，該結構主體包括一個具有該第一表面、該第二表面及該圍繞面的盒座，以及被儲存在該盒座內部的相變化儲能材料。
7. 如請求項1所述的隔熱磚，其中，該結構主體具有數個相堆疊的夾層板。
8. 如請求項1所述的隔熱磚，其中，該隔熱罩的成型材料中加入抗UV劑及抗老化劑中至少一者。
9. 如請求項1至請求項5中任一項所述的隔熱磚，其中，該結構主體選自於：混凝土塊體、磚塊類、石材、木材、石膏類、水泥類，以及具有相變化儲能材料的塊狀物。