Область применения:

Экологичное и энергоэффективное малоэтажное строительство.

I

Текущее состояние:

Для строительства малоэтажных зданий наиболее распространенными методами являются: Традиционная конструкция: монолитная, кладка,, панель, а также легкие стальные конструкции с облицовкой и изолирующим слоем.

ICF (изоляционные бетонные формы) от ESP (рис.1)

Композитные структуры:

Структурные изоляционные панели (SIP).

Пневматические структуры (рис. 3), хотя они используются для притяжения и временных конструкций, важно упомя _л1 уть их в связи с их отношением к настоящему изобретению.

Перед лицом современных строительных конструкций всегда возникают более высокие требования к стабильности конструкции и энергоэффективности. Тенденция заключается в том, чтобы новые жилые и коммерческие здания отвечали критериям пассивного строительства, чтобы быть экологически чистыми, чтобы обеспечить максимальный комфорт.

Решение заключается в выборе подходящих материалов, пассивных и активных мер для уменьшения потерь тепла и нагрузок, для извлечения энергии из солнечной радиации, повышения эффективности систем кондиционирования воздуха.

На данный момент все еще существует большой процент паллиативного решения проблемы. Выбор конструкции, кожи, изоляции, системы кондиционирования и вентиляции, остекление производится разными дизайнерами, подрядчиками, а также разными поставщиками. Согласование отдельных дизайнерских решений часто компрометирует.

Это наиболее ярко проявляется в традиционном массовом строительстве небольших и безответственных зданий, при этом бюджетные ограничения приводят к неполному анализу, компрометации, даже ошибкам в выборе метода, типа и эффективности на каждом этапе проектирования и строительства.

Для такого типа проектирования и строительства удовлетворение растущих потребностей в энергоэффективности и комфорте практически невозможно без дополнительных дорогостоящих улучшений.

Еще более комплексной метод возможен.Разработать единую систему для строительства таких зданий. Поскольку разработка учитывает все факторы, возможности и ограничения и предлагает адекватные решения.

Хорошим примером являются здания, построенные с использованием технологии ICF и SIP.

С ICF изоляция используется как опалубка и экономит значительные затраты во времени и на работе.

SIP - сочетание твердой пенопластовой сердцевины и сильной эластичной кожи создает сложную структуру, которая является легкой и надежной и соответствует нормативным требованиям к малоэтажной конструкции. В экономическом отношении он наиболее эффективен при повышенных требованиях к теплоизоляции. В настоящее время SIP изготавливаются с ядром шкур ESP, XPS и PUR и OSB, ДВП и MGO.

Наиболее распространенными SIP являются OSB-ESP-OSB из-за их более низкой стоимости.

Оба метода являются технологическими, достаточно унифицированными и, при соблюдении рекомендаций и требований производителя, гарантируют хороший конечный продукт.

Они также позволяют очень короткое время строительства.

Однако общий дефицит в обоих случаях заключается в большом объеме строительных материалов.

С ICF практически невозможно изготовить светлые, но громоздкие фигуры в нештатных условиях, тогда как панели SIP могут быть сделаны in-situ (InSitu).

Мобильные формы и прессы доступны, чтобы сделать это возможным. Затем объем транспортируемых материалов может быть уменьшен в 5-10 раз, в зависимости от их толщины.

Он действителен для SIP с ядром PU.

Краткое изложение сущности изобретения:

Состав составной структуры на месте, но с другой концепцией.

Вместо того, чтобы делать панели, ядро удаляется несломанно, создавая монолитную структуру, которая сочетает в себе как скины, так и все дополнительные элементы, установленные между ними. Способность контролировать объемную плотность позволяет создавать усиленные зоны, где это необходимо, без резкой границы между ними и остальными, что снижает риск разрыва.

Использование двух типов жесткой пены: с· открытыми и закрытыми ячейками позволяет создавать термостатические зоны с высокой теплоемкостью, а остальная обеспечивает хорошую теплоизоляцию.

Сам процесс строительства напоминает подъем пневматической структуры, но вместо газа форма заполнена твердой пеной.

Преимущества :

Улучшение параметров общей структуры.

Объем транспортируемых материалов снижается.

Интеграция дополнительных элементов и их проникновение в пенопласт упрощает сборку, практически исключая необходимость в дополнительных несущих конструкциях.

Позволяет быстро подключать, тестировать и отлаживать все запланированные и выполнимые установки без дополнительных операций.

Это дает дизайнеру свободу оптимизировать структурные и функциональные параметры здания без переполнения материалов и труда.

Период строительства сокращается.

Проблемы:

Ограничение максимально допустимого вспенивания PU из-за ухудшения структуры (размер и ориентация пузырьков с газом, истончение и разрывание между ними).

Многозарядное или многослойное вспенивание возможно и практикуется, но цель не поддерживается .

Решение состоит в том, чтобы вылить смесь двух компонентов в камеру с клапанами (рис.4), которые открываются только тогда, когда начинается фаза вспенивания. Таким образом, можно обойтись без пены и ухудшения ее структуры. Камеры расположены в матрице для достижения желаемой плотности и однородности получающейся пены, а также для теплотехнических параметров.

Дозирование компонентов может выполняться заранее, каждый из которых помещается в закрытый контейнер с клапаном подачи газа. Смешивание осуществляется с помощью одноразового статического смесителя после срабатывания газового поршня.

Клапаны промежуточной камеры должны быть надежно закрыты и открыты в одно и то же время, как только начнется вспенивание пены.

Учитывая экзотермическую природу процесса и увеличение давления, вместо механических клапанов можно использовать уплотнение отверстий слоем твердого материала с подходящей температурой плавления. При приближении материал становится пластичным и в сочетании с усиливающимся давлением, приложенным к нему, заставляет его отслаиваться от стен камеры и открывать окантовки. По мере того, как температура поднимается, она полностью тает, и давление повышается, и все щели отбрасываются.

Принцип действия:

В отдельных сосудах (103, 104) оба компонента распределяются. Когда давление подается через клапаны (106), газ действует как поршень и толкает содержимое сосудов через статический смеситель (105) в камеру (107) при объеме, равном сумме двух доз. Смесь сохраняется до тех пор, пока процесс расширения пены не начнется, когда уплотнительный слой (108) будет размягчен, и откроет пазы (102), чтобы можно было укладывать штабелирующий слой (108) и вспенивать по всему объему.

Деформации кожи из-за давления пены, которая набухает.

Использование обычных прессов или пресс-форм невозможно и невыгодно.

Можно использовать внутренние ограничители (в настоящее время наиболее инновационным решением является использование ткани стежка), если оно не мешает интеграции других элементов. (Рисунок 5).

Ткани с вышивкой - это трехмерные ткани, в которых часть нитей проходит от одного слоя к другому, образуя трехмерную сетку. Для их изготовления используются разные материалы. Они используются для поддержания плоскостности и параллелизма оболочек в заполненных жидкостью структурах, а также для усиления структуры и предотвращения расслоения в композитах.

Или внешняя форма поддержки (рис. 6).

Идея заключается в применении противодавления к коже (301), подвергнутому деформирующему давлению расширяющейся пены (215), поместив ее в динамическое равновесие. Это может быть достигнуто пневматическими или гидравлическими подушками (213), действующими на всю его поверхность и нуждающимися в его опоре (212). Это происходит с использованием мембраны, полосок или сеток, затягивая две противоположные кожи.

Твердые распорки (211), расположенные между шкурами, устанавливают необходимое расстояние между ними по их периферии и габаритные размеры заполненной пеной формы. Опора (212), соединенная с противоположной, посредством спейсера (211) и крепежного элемента (214), создает зажимное кольцо, которое способствует генерированию напряжений и моментов, а пневматическая или гидравлическая подушка ( 13) обеспечивает динамическую равновесие давлений, приложенных к двум поверхностям черепа. В результате деформации устраняются во всей области кожи.

Вертикальные опоры используются для поддержания вертикальности.

Улучшение тепловых параметров

Низкий вес этого типа конструкции, а также технологии строительства позволяет использовать часть сердечника из твердой пенополиуретана в качестве термостата (303). Необходимо, чтобы закрытые ячейки были открыты, из которых можно было снять газ и заполнить их жидкостью с высокой теплоемкостью. Это может быть вода или другая подходящая жидкость.

Термостатические зоны также заполняются с помощью смесительной камеры, показанной на фиг.4, которая имеет дополнительные клапаны для извлечения газа и для наполнения жидкостью с высокой теплоемкостью.

Между шкурами и термостатами находится слой закрытой ячейки PU (302). Они уменьшают скорость теплообмена между внутренней средой, отдельными термостатами и внешней средой. Калибровка объема и расположения термостатических зон зависит от конкретных условий и тепловых расчетов.

Термостаты на внешних стенках сглаживают дневные температурные амплитуды, те, что внутри, поддерживают постоянную температуру, а у основания они используются как тепловой аккумулятор, который нагревается в жаркие месяцы и выделяется на холоде. Используя его как часть системы теплового насоса, мы увеличиваем его эффективность.

Интеграция термодинамической панели (305).

В отличие от термостатических зон, которые накапливают тепло, термодинамические панели используются как часть системы теплового насоса для изменения направления теплообмена. Их использование может практически полностью остановить теплообмен между внутренней средой и внешней средой, перенаправив ее на водогрейный котел, систему отопления, термостаты или другого потребителя тепла.

Термодинамический слой (304) служит в качестве коллектора солнечной радиации. Если он установлен снаружи кожи CIIS, он также может абляроваться в видимом спектре и интегрироваться в ядро только в ИК-спектре.

Гибридная система. Комбинация с термостатическими зонами и термодинамическими слоями и панелями.

Стеклянная панель SIP

Окна являются неотъемлемой частью здания. К сожалению, они имеют большую долю потерь тепла и нагрузок. Стандартное остекление, независимо от инновационного остекления, не может обеспечить необходимую теплоизоляцию из-за его ограниченной толщины, потери через раму и уплотнений. В настоящее время значения 1 Вт / м2 * К считаются хорошим достижением, а теоретический предел составляет 0,6 Вт / м2 * К.

В то же время в своем стандартном дизайне они представляют собой придаток, который ослабляет и нагружает строительство здания.

И стекло имеет хорошие прочностные характеристики. Чрезвычайно много примеров, в которых он используется как структурный элемент.

Решение представляет собой стеклянную панель SIP (рис. 8). Структура похожа на SIP, стеклянные панели (401) - это шкуры, сердечник (302) находится на периферии, а снаружи по периметру стеклянные шкуры дублируются стандартными (301). Их цель - скрыть пенопласт и сформировать раму. Воздушная камера герметизирована.

Размещение стеклянной панели в конструкции делает ее неотъемлемой частью.

Площадь периферийных стенок воздушной камеры близка к площади поверхности. Это позволяет изменить направление теплообмена, установив термодинамические панели (305). Используя отражающее покрытие внутреннего стекла и поглощающее солнечное излучение покрытие (304) термодинамической панели, стеклянная стенка может стать источником энергии. В дополнение к термодинамическим панелям также можно установить фотоэлектрические элементы. Поддерживающие, стабилизирующие и другие функциональные элементы.

В зависимости от реальных потребностей и требований, различные структуры могут быть разработаны путем интеграции необходимых структурных и функциональных элементов.

Дополнительная опорная конструкция, зажимные ленты, водопроводные и электрические установки, кондиционирование воздуха, капиллярные сети, РСМ, баллистический слой, анти- кража.

Описание прилагаемых фигур:

Fig-1 ICF (BuildBlock, BuildBlock Building Systems LLC)

Fig.2 Конструкция с панелями SIP.OSB-EPS-OSB

Fig.3 Пневматическая форма с каплевидной структурой

Fig.4 Смесительная камера для заднего горизонтального вспенивания (100)

101. Корпус

102-слоты (отверстия)

103 - контейнер (доза) с компонентом А

104 - контейнер (доза) с компонентом В

105- Статический смеситель

106-клапан для подачи газа под давлением (газовый поршень) в соответствующий контейнер (доза)

107 - смесительная камера (А + В), которая закрывается до начала вспенивания

108 - герметизация отверстий слоя камеры, которые при определенной температуре размягчаются и открывают их для одновременного вспенивания всего объема конструкции.

Fig.5 Опорная конструкция, поддерживающая трехмерную внутреннюю структуру (200)

201 - ткани для швов

Fig-б Наружная пневматическая форма (210)

301- скин

211- spacer (столбец)

212- позиция

213- Удерживающая подушка

214- Крепление опоры

215 - давление пены Р

Fig.7 Композитная интегральная изоляционная структура с термостатическими и термодинамическими элементами - базовая версия (300).

301- скин

302-жильная пена с закрытыми ячейками

303 термостатический корпус из вспененного материала с открытыми ячейками

304 с поглощением солнечного излучения в ИК-спектре

305 -термодинамическая панель

Fig.8 Стеклянная панель S1P

401 -остекление

Пример использования

В соответствии с рабочим дизайном обрезаются шкуры (301), все слои, функциональные узлы, элементы и системы, пре дусмотренные для интеграции в конструкцию, поставляются и подготавливаются для сборки.

Подготовьте фундамент, включая закрепление основания и несущих стен.

Основание может быть выполнено путем подготовки и сборки предполагаемой несущей конструкции, установки функциональных узлов и систем, в т.ч. подготовка к включению в инфраструктуру.

Поднимите доски (внешние шкуры), прикрепите к якорям предварительно установленным и соедините друг с другом, если не используется ниппель. Другие системы и элементы устанавливаются в проекте в соответствии с проектом. Также возможно предварительно проинтегрировать некоторые элементы.

Смесительные камеры (100) установлены. Их объем унифицирован. Если требуется более высокая плотность, расстояние между ними уменьшается. В зависимости от конкретного проекта выбирается одна или несколько строк. Они используются как для вспенивания пены с закрытыми и открытыми ячейками. Разница между ними заключается в том, что у тех, у кого открытые ячейки, установлены клапаны замены текучей среды.

После завершения формирования структуры, которая должна быть заполнена ПУ, и расстояния между шкурами, также устанавливаются пневматические формы. Тензор поддерживает каждую относительно отдельную панель (определяемую размерами используемых шкур) для обеспечения надежной амортизации пневматических прокладок.

После запуска процесса заполнения пеной давление внутри структуры контролируется, и на подушки прикладывается одинаковое давление.

Используя каплеуловитель, перед отправкой на сайт прикрепляют пару шкурок со встроенными до термодинамическими панелями, РСМ, капиллярной сеткой, электрическими каналами, баллистическими и противовоспалительными слоями. Поставляется в виде готовой к использованию панели без сердечника. Они поднимаются вместе и дистанцируются. Затем продолжайте аналогично.

В дополнение к созданию совершенно новых конструкций смесительная камера, пневматические пресс-формы и / или стежка капель могут использоваться для ремонта и ремонта существующих объектов. Их преимущество заключается в том, что они не только не обременяют существующую структуру, а укрепляют ее.

Один скин - это уже существующая структура, к ней прикреплена панель, состоящая из сетки трехмерных стежков с нужной высотой, однорядные смесительные камеры (100). При вспенивании PU он обеспечивает необходимую адгезию и желаемую теплоизоляцию.

Этот метод может быть использован для быстрой установки любого фасада, пола или крыши и отделки, а также для установки тепловых, солнечных и любых других панелей.