дополнительная теплоизоляция стен зданий

Формула изобретения

1. Теплоизоляция стен зданий, включающая слой теплоизоляционного материала, облицовку, вентиляционные каналы и соединительные связи между стеной и облицовкой, отличающаяся тем, что слой теплоизоляционного материала выполнен в виде пространственной решетки из жестко связанных между собой в правильном порядке объемных элементов выпуклой формы, расположенных с образованием промежутков между ними, обеспечивающих паропроницаемость в направлении, перпендикулярном к поверхности стены и вентиляционных каналов из множества чередующихся расширений и сужений, при этом соединительные связи проходят через промежутки между объемными элементами и окружены слоем цементосодержащей композиции.

2. Теплоизоляция стен зданий по п.1, отличающаяся тем, что объемные элементы имеют по крайней мере в месте контакта с плоскостью стены или облицовки сферическую поверхность, так что воздушные промежутки образуют форму каналов со множеством расширений и сужений с размерами, зависящими от отношения диаметра сфер и расстояния между их центрами, геометрический интервал которого составляет 1 - 1,41.

3. Теплоизоляция стен зданий по п.1, отличающаяся тем, что объемные элементы решетки имеют сферическую поверхность как со стороны стены, так и со стороны облицовки.

4. Теплоизоляция стен зданий по п.1, отличающаяся тем, что объемные элементы решетки имеют сферическую поверхность только с одной стороны, а с противоположной имеют плоскость, проходящую через центры сфер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоизоляции наружных стен зданий с регулируемым тепловым режимом, преимущественно к дополнительной теплоизоляции с наружной стороны стен строящихся или существующих зданий.

В настоящее время наблюдается значительный рост цен на энергоносители и на отопление зданий. Проблема сокращения энергопотребления отапливаемых зданий нашла свое отражение во введении новых более жестких норм теплотехники (см. О принятии изменения N 3 строительных норм и правил СНиП 11-3-79. Строительная теплотехника. Постановление 11.08.95 N 18-81. Минстрой РФ, 1995) и вызвала большое число технических решений, направленных на усиление теплоизоляции наружных стен. Значительное распространение получило устройство дополнительного слоя теплоизоляции из легких эффективных материалов на поверхности наружных стен зданий со стороны помещения или с внешней стороны. В силу ряда преимуществ (см. Herail P.Lisolation thermique par lexterieur, Batirama, 1988, N 207, p. 36-42) наибольшее распространение получила внешняя теплоизоляция.

Известно устройство наружной теплоизоляции стен зданий с облицовкой непосредственно по утеплителю (см. DE 2820920 А, 14.12.1989, Fi. 94886 A, 31.07.1995). Соединительными связями служат анкеры (см. DE 2820920 А, 14.12.1989) или клей (см. Fi 94886 A, 31.07.1995). Преимуществом устройства является его простота.

Недостатком является непроницаемость изоляции, затрудняющая вывод конденсационной и построечной влаги, ухудшение гигиенических свойств ограждения.

Эффективным устройством внешней теплоизоляции является теплоизоляция с вентилируемым воздушным пространством - облицовкой "на откосе". Конструктивными признаками ее являются наличие слоя теплоизоляционного материала и защитно-декоративной облицовки, отделенной от него воздушной прослойкой и прикрепленной к стене соединительными связями, проходящими сквозь утеплитель. Основным преимуществом описанного устройства является наличие естественного вентилируемого воздушного промежутка между слоем утеплителя и облицовкой, обеспечивающего вывод из конструкции конденсационной и построечной влаги, защиту теплоизоляционного материала от атмосферных осадков и дополнительное увеличение сопротивления теплопередаче. В качестве связей, удерживающих облицовку, используют жесткие каркасы или анкеры. Каркасы обеспечивают достаточную жесткость и прочность крепления, но весьма трудоемки в изготовлении и применении. Анкерные связи (см. DE 3519752 А, 14.04.1994, NL 162452 А, 16.02.1984), проходящие через слой теплоизоляции, имеют ограниченный срок коррозионной стойкости в агрессивной среде утеплителя и недостаточную жесткость, что ограничивает их применение, например, в сейсмических районах. К недостаткам следует отнести и большие свободные площади воздушных прослоек, ускоряющие конвекционные потоки, что ограничивает использование потенциала объема воздушного промежутка как теплоизолятора и тем снижают эффективность теплозащиты. Недостатком является также снижение гигиеничности из-за паронепроницаемости утеплителя из высокоэффективных теплоизоляционных материалов, таких как пенополистирол. Стены "не дышат".

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство внешней теплоизоляции на откосе (см.FR 2558865 Al, 02.08.1985), в котором объем воздуха в промежутке между слоями дробится ребрами и выступами теплоизоляционной плиты, ограничивая конвекционные потоки. Предусматривается вариант двойного утеплителя с организацией вентилируемого пространства по обе стороны теплоизоляционного слоя, что улучшает гигиенические качества дополнительной теплоизоляции в целом. Недостатком является ограниченное дробление. Сохраняются большие свободные объемы, размеры которых во много раз превосходят толщину утеплителя. Они нарушают геометрическую и теплотехническую однородность межслойного промежутка, сохраняют свободные пространства для ускорения конвекционных потоков, ухудшающих теплоизолирующую способность. Скорость конвекционных потоков превышает скорость испарения конденсата, нарушая баланс в системе "теплозащита-гигиена". Значительные расстояния между ребрами и их однонаправленность исключают возможность гибкого регулирования указанной системы. В то же время сплошные элементы утеплителя не являются паропроницаемыми и, следовательно, сами по себе не гигиеничны. Другая группа недостатков связана с низкой коррозионной стойкостью гибких связей в контакте с агрессивным материалом утеплителя и недостаточной жесткостью и прочностью, ограничивающей их применение, особенно в сейсмических районах.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение сопротивления теплопередаче дополнительной наружной теплоизоляции стен зданий, увеличение надежности средств крепления ее к стене строящегося или существующего здания, улучшение ее гигиенических свойств.

Положительный результат достигается тем, что в многослойной конструкции теплоизоляции стен зданий, содержащей слой теплоизоляционного материала, облицовку, вентиляционные каналы и соединительные связи между стеной и облицовкой, согласно изобретению слой теплоизоляционного материала выполнен в виде пространственной решетки из жестко связанных собой в правильном порядке объемных элементов выпуклой формы, расположенных с образованием промежутков между ними, обеспечивающих паропроницаемость в направлении, перпендикулярном к поверхности стены и вентиляционных каналов из множества чередующихся расширений и сужений, при этом соединительные связи проходят через промежутки между объемными элементами и окружены слоем цементосодержащей композиции (раствора или бетона).

В теплоизоляции стен зданий объемные элементы могут иметь по крайней мере в месте контакта с плоскостью стены и облицовки сферическую поверхность, так что воздушные промежутки образуют форму каналов со множеством расширений и сужений с размерами, зависящими от отношения диаметра сфер и расстояния между их центрами, геометрический интервал которого составляет от 1 и до 1,41.

В теплоизоляции стен зданий объемные элементы решетки могут иметь сферическую поверхность как со стороны стены, так и со стороны облицовки.

В теплоизоляции стен зданий объемные элементы решетки могут иметь сферическую поверхность только с одной стороны, а с противоположной могут иметь плоскость, проходящую через центры сфер. Повышение теплоизолирующей способности по сравнению с аналогами и прототипом обеспечивается дроблением вентилируемого пространства слоистой конструкции утеплителя множеством объемных элементов. Правильный порядок расположения объемных элементов в решетке, их выпуклая, - например, шаровидная форма, - имеет следствием наличие между их поверхностями и плоскостями стены и облицовки воздушных промежутков со множеством расширений и сужений, соединенных в непрерывные каналы. В отличие от аналогов наличие расширений и сужений воздушных каналов ограничивает скорость конвекционных потоков и тем улучшает теплоизолирующую способность воздушного промежутка. В то же время сохраняется возможность вентиляции в плоскости слоя теплоизоляции, а промежутки между объемными элементами обеспечивают гигиенически полезную паропроницаемость дополнительной теплоизоляции. Гигиеническая эффективность дополнительно повышается тем, что промежутки между объемными элементами, - небольшие по сравнению с размерами объемных элементов, - равномерно распределены во множестве по площади дополнительной теплоизоляции. Соотношение между расширениями и сужениями промежутков между объемными элементами зависит от отношения диаметра D объемных элементов и расстояния А между их геометрическими центрами, которое находится в пределах от 1 и до 1,41. Граничные значения данного интервала имеют геометрический характер и означают: Д/А=1 - сферические объемные элементы имеют точечный контакт между собой и наибольшие размеры промежутков: Д/А=1,41 - сферические объемные элементы имеют контакт между собой по наибольшим площадкам и размер промежутков в местах их сужений равен нулю. Соответствующие интервалы площади поперечного сечения сужений составляют от 0,21 до 0, а объемная доля решетки в пространстве между плоскостями стены и облицовки - от 0,52 до 0,97. Точность геометрических параметров теплоизоляции и воздушных промежутков позволяет легко произвести теплотехнические расчеты. Надежность крепления облицовки к стене здания повышается за счет увеличения коррозионной стойкости материала соединительных связей, окруженных защитным слоем цементосодержащей композиции, проходящих через промежуток между объемными элементами теплоизоляционного материала и жестко связывающих, таким образом, облицовку и стену здания, что особенно важно в сейсмических условиях. Количество жестких связей определяется по расчету в зависимости от массы слоя облицовки и сейсмичности района. Предлагаемая конструкция дополнительной теплоизоляции обеспечивает как одностороннюю так и двустороннюю вентиляцию утеплителя. Гигиеничность предлагаемой конструкции дополнительной теплоизоляции улучшается в сравнении с аналогами и прототипом за счет множества равномерно распределенных промежутков пор в направлении перпендикулярно к стене с относительной площадью в зависимости от требуемого сопротивления теплопередаче в пределах от 0,21 до 0.

На фиг. 1 изображено сечение фрагмента стены и дополнительной теплоизоляции согласно заявляемому техническому решению с односторонней вентиляцией слоя утеплителя, облицованного армоцементной композицией.

На фиг. 2 изображено сечение фрагмента стены и дополнительной теплоизоляции согласно заявляемому техническому решению с двусторонней вентиляцией слоя утеплителя, облицованного армоцементной композицией.

На фиг.3 изображено сечение фрагмента стены со слоем утеплителя согласно заявляемому техническому решению с кирпичной облицовкой.

Заявляемая дополнительная теплоизоляция стен зданий (фиг.1) расположена с наружной стороны стены 1 и включает паропроницаемую решетку 2 из жестко связанных между собой в правильном порядке объемных элементов из теплоизоляционного материала, например из пенополистирола, облицовку 3 из известных материалов, например из цементо-песчаного раствора, армированного стальной сеткой 4, и соединительные связи 5, например нарезные анкеры, пропущенные через промежутки между объемными элементами решетки и окруженные цементо-песчаным раствором 6 слоя облицовки. Между объемными элементами решетки и смежными с ними поверхностями стены и облицовки имеются воздушные каналы 7, 8 и 9 в трех направлениях из множества чередующихся расширений и сужений для вентиляции слоя теплоизоляции.

Возможно осуществление заявляемой дополнительной теплоизоляции с вентиляционными каналами лишь с внешней стороны слоя теплоизоляции. Такой вариант заявляемого технического решения (фиг.2) включает прикрепленную к стене 1 здания паропроницаемую решетку 2 из жестко связанных между собой объемных элементов, имеющих общую плоскую поверхность 10 со стороны стен здания.

Дополнительная теплоизоляция стен зданий, согласно настоящему изобретению может быть использована в варианте с кирпичной облицовкой (фиг.3). В этом случае она включает укрепленную на стене 1 теплоизоляционную решетку 2 из жестко связанных между собой в правильном порядке объемных элементов, например шаровидной формы из пенополистирола диаметром 85..104 мм, кирпичную облицовку 3, в горизонтальные швы которой заделаны стальные связи 5, проходящие через промежутки между объемными элементами решетки и окруженные цементо-песчаным раствором 6. Последний обеспечивает жесткость связи и долговечность ее антикоррозионной защиты. Шаровидная форма объемных элементов теплоизоляционной решетки создает между плоскостями стены и облицовки воздушные каналы 8 и 9 со множеством сужений и расширений, величина которых зависит от отношения параметров Д/А и принимается в пределах от 1 до 1,41.1