DE202013011108U1 - VSI element, VSI prefabricated part, and heat storage hereby - Google Patents
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Abstract
VSI-Element (2), mit einem flächigen Metallhohlkörper (4), insbesondere einem Blechhohlkörper, der mit Stützmaterial (6) gefüllt und evakuiert ist, wobei der Randbereich des flächigen Metallhohlkörpers (4) mit Verbindungselementen (8, 8', 22, 22') versehen ist, um nebeneinander angeordnete VSI-Elemente (2) fluiddicht miteinander zu verbinden.VSI element (2), with a two-dimensional metal hollow body (4), in particular a sheet-metal hollow body, which is filled and evacuated with support material (6), wherein the edge region of the flat metal hollow body (4) with connecting elements (8, 8 ', 22, 22 ') is provided to connect side by side arranged VSI elements (2) fluid-tight with each other.
Description
Die Erfindung betrifft ein VSI-Element, sowie ein VSI-Fertigbauteil und einen Wärmespeicher für sensible und phasewechselnde Wärmespeichermaterialien, aufgebaut aus einer Mehrzahl von VSI-Elementen und/oder VSI-Fertigbauelementen gemäß der vorliegenden Erfindung.The invention relates to a VSI element, as well as a VSI prefabricated component and a heat accumulator for sensitive and phase-changing heat storage materials, constructed from a plurality of VSI elements and / or VSI prefabricated devices according to the present invention.
VSI steht für „Vakuumsuperisolation” bzw. „Vacuum Super Insulation”. Der Grundgedanke der VSI-Technologie ist es, durch ein Vakuum (je nach Füllmaterial Grob-, Fein- oder Hochvakuum) eine Wärmedämmung zu schaffen, die sowohl Kälte als auch Wärme dämmt.VSI stands for "Vacuum Super Isolation" or "Vacuum Super Insulation". The basic idea of VSI technology is to create a thermal insulation that dampens both cold and heat by means of a vacuum (depending on the filling material coarse, fine or high vacuum).
Unter Anwendung dieser Technologie lassen sich Vakuumdämmbauteile herstellen, welche als VIPs (Vacuum Insulation Panels) bekannt sind und im Wesentlichen aus einem porösen Kernmaterial bestehen, das unter Anderem als Stützkörper für das in dem VIP vorliegende Vakuum dient, sowie aus einer hochdichten Hülle, in der Regel aus einer metallbedampften Folie, die einen Gaseintrag in das Dämmbauteil verhindert. Gegebenenfalls wird dem Kernmaterial noch ein Material zugesetzt, das als Trocknungsmittel oder als Getter zur Bindung von Gasmolekülen dient.Using this technology, vacuum damper components known as VIPs (Vacuum Insulation Panels) can be fabricated, consisting essentially of a porous core material serving, inter alia, as a supporting body for the vacuum present in the VIP, as well as a high density envelope in which Usually made of a metal-coated foil, which prevents a gas entry into the Dämmbauteil. Optionally, a material is added to the core material, which serves as a drying agent or as a getter for binding gas molecules.
Als Stützkern oder -körper kommen offenporige Kunststoffschäume, Mikrofasermaterialien, mikroporöse bzw. offenporige (Pulver)materialien wie z. B. Aerogel, pyrogene Kieselsäuren oder Perlite zur Anwendung. Ein z. B. mit Perlit gefülltes VIP erreicht unter optimalen Bedingungen (wärmebrückenfrei) Wärmeleitfähigkeiten von etwa 0,007 Wm–1K–1 und ist damit in seiner Dämmwirkung um ein vielfaches besser als konventionelle Dämmstoffe.As a support core or body come open-cell plastic foams, microfiber materials, microporous or open-pored (powder) materials such. As airgel, fumed silicas or perlites for use. A z. B. filled with pearlite VIP achieved under optimal conditions (free of thermal bridges) thermal conductivities of about 0.007 Wm -1 K -1 and is thus in its insulating effect many times better than conventional insulation materials.
Aufgrund der überragenden Wärmedämmfähigkeit von mit VSI-Technologie hergestellten Dämmkörpern finden diese Anwendung in einer Vielzahl von Gebieten oder Bereichen, beispielsweise zur Dämmung von Behältern oder Rohrleitungen. Mit VIPs können z. B. Wände, Böden oder Decken von Wohn- oder Nutzgebäuden gedämmt werden. Weiterhin finden VIPs Anwendung in der Kälte- und Klimatechnik, z. B. zur Dämmung von Kühl- oder Gefriergeräten.Due to the superior thermal insulation properties of VSI-technology insulating bodies, they are used in a wide variety of areas or areas, such as insulation of tanks or piping. With VIPs can z. As walls, floors or ceilings of residential or commercial buildings are insulated. Furthermore, find VIPs application in the refrigeration and air conditioning, z. B. for the insulation of refrigerators or freezers.
Ein kritischer Punkt bei solchen VIPs ist die Verletzlichkeit der dünnen Hülle. Ein Durchstoßen oder ein sonstiger Schaden an der Hülle, der mit einem Verlust des Vakuums im VIP einhergeht, macht dieses VIP dämmtechnisch unbrauchbar. Insofern ergeben sich Restriktionen oder Einschränkungen bezüglich der Einsatzmöglichkeiten von VIPs. Oftmals sind zusätzliche Panzerungen vor den eigentlichen VIPs notwendig, um diese vor mechanischen Belastungen zu schützen. Des weiteren schränkt die mehr oder minder große Flexibilität von VIPs deren Einsatzmöglichkeiten zusätzlich ein.A critical issue with such VIPs is the vulnerability of the thin shell. A puncture or other damage to the shell, which is accompanied by a loss of vacuum in the VIP, makes this VIP useless insulation. In this respect, there are restrictions or restrictions regarding the possible uses of VIPs. Often, additional armor before the actual VIPs are necessary to protect them from mechanical stress. Furthermore, the more or less flexibility of VIPs additionally limits their possibilities of use.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, ein mit VSI-Technik hergestelltes, hochdämmendes Bauteil so auszugestalten, dass insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, seine Verwendung bei der Dämmung von Bauwerken vielseitiger wird.The present invention has set itself the task of designing a high-damping component produced by VSI technology in such a way that, in particular, but not exclusively, its use in the insulation of structures becomes more versatile.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein VSI-Element geschaffen, welches gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist aus einem flächigen Metallhohlkörper, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich einem Blechhohlkörper, der mit Stützmaterial gefüllt und evakuiert ist, wobei der Randbereich des flächigen Hohlkörpers mit Verbindungselementen versehen ist, um nebeneinander angeordnete VSI-Elemente fluiddicht miteinander verbindbar zu machen bzw. miteinander zu verbinden.To achieve this object, a VSI element is provided, which is formed according to the present invention from a flat metal hollow body, in particular, but not exclusively, a sheet metal hollow body which is filled with support material and evacuated, wherein the edge region of the flat hollow body is provided with connecting elements, to make side by side arranged VSI elements fluid-tight connectable to each other or to connect to each other.
Dadurch, dass einzelne VSI-Elemente aus einem flächigen Metallhohlkörper, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, einem Blechhohlkörper gebildet sind, wird in Zusammenwirkung mit dem Stützmaterial dem VSI-Element eine gewisse Eigensteifigkeit verliehen, wobei weiterhin durch die Verwendung eines Metalls als Hüllenmaterial die Hülle eine weitaus höhere Beständigkeit gegenüber Schäden hat, als dies bei den bisher verwendeten bedampften Folienmaterialien der Fall ist. Die höhere Formbeständigkeit und Robustheit des Metallhohlkörpers erlaubt zusammen mit den Verbindungselementen im Randbereich des Metallhohlkörpers, dass mehrere dieser Metallhohlkörper, also mehrere VSI-Elemente durch die Verbindungselemente fluiddicht miteinander verbindbar sind. Hierdurch erweitert sich das Anwendungsspektrum des erfindungsgemäßen VSI-Elements um einige ganz wesentliche und vorteilhafte Punkte:
So ist es durch die randseitigen Verbindungselemente möglich, aus einzelnen VSI-Elementen eine eigenstabile Schale oder Scheibe aufzubauen, sodass beispielsweise zur Verkleidung einer Wandfläche oder zum Auslegen einer Bodenfläche nicht mehr einzelne VSI-Elemente dicht an dicht aneinandergereiht und (im Fall einer Wandbefestigung) jeweils für sich befestigt werden müssen. Anstelle hiervon kann eine Mehrzahl von VSI-Elementen nach der erfolgten individuellen Fertigung zu einem größeren Modul zusammengefügt werden, sodass am Einsatzort, also beispielsweise einer Baustelle, zu dämmende Flächen durch die aus mehreren Elementen bestehenden Module weitaus schneller abgedeckt oder verkleidet werden können.Characterized in that individual VSI elements of a flat metal hollow body, in particular, but not exclusively, a sheet metal hollow body are formed, in conjunction with the support material, the VSI element lends a certain inherent rigidity, further by the use of a metal as a shell material, the shell a has far greater resistance to damage than is the case with the vapor-deposited film materials used hitherto. The higher dimensional stability and robustness of the metal hollow body, together with the connecting elements in the edge region of the metal hollow body, allows a plurality of these metal hollow bodies, that is a plurality of VSI elements, to be connected to one another in a fluid-tight manner by the connecting elements. This extends the range of applications of the VSI element according to the invention by a few very important and advantageous points:
Thus, it is possible through the edge-side fasteners to build a self-stable shell or disc of individual VSI elements, so that no longer strung together single VSI elements close together and (in the case of a wall mounting), for example, for covering a wall surface or for laying a floor surface must be fastened for themselves. Instead of this, a plurality of VSI elements can be assembled to a larger module after the individual fabrication, so that at the site, so for example a construction site, surfaces to be insulated by the modules consisting of several elements can be covered or covered much faster.
Ein VSI-Fertigbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung wird gebildet durch ein Fertigbauteil, das mit wenigstens einem VSI-Element gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist. Ein derartiges Fertigbauelement kann beispielsweise ein Betonfertigbauteil sein, das an Ort und Stelle als eine wärmedämmende Einheit, also als tragendes Bauteil mit VSI-Dämmung verbaut wird. Im Zuge der Verbauung der einzelnen Fertigbauelemente werden dann die dämmelementseitigen Verbindungselemente für eine fluiddichte Verbindung der einzelnen VSI-Elemente und damit letztendlich der einzelnen Fertigbauteile untereinander herangezogen. Die VSI-Elemente dienen dabei auch als verlorene Schalung. Mit Blick hierauf ist es bereits bei der Herstellung bzw. Konzeption der VSI-Fertigbauelemente von Vorteil, diese so groß wie möglich herzustellen, also die Größe z. B. nur mit Blick auf den Transport oder die Handhabungsmöglichkeiten am Herstellungs- oder Einbauort zu begrenzen. Hierdurch lässt sich die Gesamtanzahl oder -länge von Stoßfugen oder Spalten zwischen einzelnen VSI-Fertigbauelementen und damit potentiellen Wärmebrücken verringern. Auch können die noch unvermeidlich bleibenden Fugen oder Spalten zwischen einzelnen VSI-Elementen beim Zusammensetzen mit einem Dämmstoff gefüllt werden, um Wärmebrücken zu vermeiden.A prefabricated VSI device according to the present invention is formed by a prefabricated part connected to at least one VSI element according to the present invention. One Such prefabricated component may for example be a precast concrete component, which is installed in place as a heat-insulating unit, ie as a load-bearing component with VSI insulation. In the course of the obstruction of the individual prefabricated components then the insulation element side connecting elements for a fluid-tight connection of the individual VSI elements and thus ultimately the individual prefabricated components are used with each other. The VSI elements also serve as lost formwork. With this in mind, it is already in the production or design of the VSI prefabricated elements of advantage to make them as large as possible, so the size z. B. only with regard to the transport or the handling options at the manufacturing or installation site limit. This can reduce the total number or length of butt joints or gaps between individual VSI prefabricated components and thus potential thermal bridges. Also, the remaining joints or gaps between individual VSI elements can be filled with an insulating material during assembly in order to avoid thermal bridges.
Auch bei der Herstellung eines Bauwerks aus Ortbeton können die VSI-Elemente als verlorene Schalung dienen. Spalten zwischen einzelnen VSI-Elementen werden beim Zusammensetzen minimiert und mit einem Dämmstoff gefüllt, um das Eindringen von Beton zu vermeiden. Mit Beton gefüllte Spalten würden zu Wärmebrücken führen.The VSI elements can also serve as permanent formwork when producing an in-situ concrete structure. Columns between individual VSI elements are minimized during assembly and filled with an insulating material to prevent the ingress of concrete. Columns filled with concrete would lead to thermal bridges.
Besonders bevorzugt können erfindungsgemäße VSI-Elemente und/oder erfindungsgemäße VSI-Fertigbauelemente zur Bildung eines Wärmespeichers für sensible, phasewechselnde und thermochemische Wärmespeichermaterialien herangezogen werden.Particular preference may be given to using VSI elements according to the invention and / or prefabricated VSI components according to the invention for forming a heat store for sensitive, phase-changing and thermochemical heat storage materials.
Durch die im Wesentlichen eigenstabile, temperaturbeständige, fluid- und diffusionsdichte Hülle können VSI-Elemente bei entsprechendem Korrosionsschutz nicht nur als Außendämmung sondern auch als Innendämmung eingesetzt werden.Due to its essentially inherently stable, temperature-resistant, fluid-tight and diffusion-resistant casing, VSI elements can be used with appropriate corrosion protection not only as external insulation but also as interior insulation.
Die VSI-Elemente sind bevorzugt plattenförmig ausgebildet, wie dies an sich bekannt ist.The VSI elements are preferably plate-shaped, as is known per se.
Weiterhin können die VSI-Elemente entweder eben oder gebogen oder teilweise gebogen ausgebildet sein. Eine ebene Ausbildung bietet sich bei einer Verlegung oder Anordnung der VSI-Elemente bzw. der aus den VSI-Elementen gebildeten Module an ebenen Flächen, also Wänden, Böden oder Decken von Bauwerken an. Sind die VSI-Elemente gebogen, wobei sie insbesondere einen ringsegmentförmigen Querschnitt aufweisen, können die Elemente auch zur Auskleidung oder Errichtung von Bauwerken oder Behältern mit bogenförmigen Wänden oder Wandabschnitten verwendet werden, also beispielsweise für Silos, Boiler, Speicherbehälter oder dergleichen.Furthermore, the VSI elements may be either flat or curved or partially curved. A planar design is suitable for laying or arranging the VSI elements or the modules formed from the VSI elements on flat surfaces, ie walls, floors or ceilings of buildings. If the VSI elements are bent, in particular having a ring-segment-shaped cross section, the elements can also be used for lining or erecting structures or containers with arcuate walls or wall sections, for example silos, boilers, storage tanks or the like.
Die beiden Hauptflächen des plattenförmigen Metallhohlkörpers können durch wenigstens einen im wesentlichen geraden Hohlzylinder verbunden sein, der sich endseitig in den Hauptflächen öffnet und der gegenüber dem Innenvolumen des Metallhohlkörpers vakuumdicht ist. Hierdurch wird eine vakuumdichte Durchführung oder ein Durchbruch durch den Metallhohlkörper des VSI-Elements zwischen den beiden Hauptflächen, also zwischen Vorder- und Rückseite geschaffen. Dieser Durchbruch kann zum Durchführen von Kabeln, Rohren, Stützen oder sonstigen Bauteilen verwendet werden, welche die aus den VSI-Elementen gebildete Schale durchtreten müssen.The two main surfaces of the plate-shaped hollow metal body may be connected by at least one substantially straight hollow cylinder which opens at the ends in the main surfaces and which is vacuum-tight with respect to the inner volume of the hollow metal body. As a result, a vacuum-tight implementation or a breakthrough is created by the metal hollow body of the VSI element between the two main surfaces, ie between the front and back. This breakthrough can be used to pass through cables, pipes, columns or other components that must pass through the shell formed by the VSI elements.
Sind die beiden Hauptflächen des plattenförmigen Metallhohlkörpers und damit das VSI-Element (in Draufsicht) jeweils kreissektorförmig, können mit einer entsprechenden Anzahl derartiger VSI-Elemente Kreisflächen abgedeckt werden, z. B. Böden von Silos oder Tanks.Are the two major surfaces of the plate-shaped metal hollow body and thus the VSI element (in plan view) each circular sector-shaped, can be covered with a corresponding number of such VSI elements circular areas, for. As floors of silos or tanks.
Es sind auch andere Formen für die VSI-Elemente denkbar, z. B. Trapez- oder Dreiecksformen. Die konkrete Form wird sich oftmals nach der abzudeckenden Fläche bzw. deren Form und Größe richten, da in jedem Fall ein Minimum an Stoßfugen oder Spalten zwischen den einzelnen VSI-Elementen angestrebt werden sollte.There are also other forms for the VSI elements conceivable, for. B. trapezoidal or triangular shapes. The concrete shape will often depend on the area to be covered or its shape and size, since in each case a minimum of joints or gaps between the individual VSI elements should be sought.
Jedes VSI-Element hat bevorzugt eine Flächenausdehnung von wenigstens zwei Quadratmetern. Hierdurch ist es möglich, insbesondere in Verbindung mit dem Merkmal der Eigenstabilität des Metallhohlkörpers, großflächige Dämmelemente bereitzustellen, welche eine entsprechend zügige und möglichst stoßfugenarme Verlegung am Einbauort erlauben.Each VSI element preferably has a surface area of at least two square meters. This makes it possible, in particular in conjunction with the characteristic of the inherent stability of the metal hollow body to provide large-scale insulation elements, which allow a correspondingly rapid and as possible low-butt joint laying at the installation.
Die Verbindungselemente können hieran ansetzbare oder befestigbare Verankerungselemente aufweisen, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene des VSI-Elements vorstehen. Hierdurch ist es möglich, bei einer Verwendung von VSI-Elementen im Rahmen einer verlorenen Schalung Verankerungselemente bereitzustellen, welche in Richtung des später zu hinterfüllenden Ortbetons weisen, sodass eine bessere Anbindung oder Verkrallung der Elemente mit der Betonhinterfüllung erfolgt. Dadurch, dass diese Verankerungselemente bevorzugt bedarfsweise befestigbar oder ansetzbar sind, können sie nur bei Bedarf zur Anwendung gelangen, d. h. sie sind nicht permanent an den Elementen bzw. den von den Elementen gebildeten Modulen vorhanden und behindern damit nicht den Transport oder die Lagerung bzw. stören nicht bei einer Verbauung der Elemente, bei der sie nicht benötigt werden. Bei Fertigbetonbauteilen können Verankerungselemente auch auf dem dem Beton zugewandten Blech angebracht werden, sodass eine bessere Anbindung oder Verkrallung der Elemente mit dem Beton erfolgt.The fasteners may have thereto attachable or attachable anchoring elements, which protrude substantially perpendicular to the plane of the VSI element. This makes it possible to provide anchoring elements when using VSI elements in the context of a lost formwork, which point in the direction of the later to be backfilled in-situ concrete, so that a better connection or clawing of the elements with the concrete backfilling takes place. By virtue of the fact that these anchoring elements can preferably be fastened or attached as needed, they can only be used as needed, ie they are not permanently present on the elements or the modules formed by the elements and thus do not hinder the transport or storage or disrupt them not with a build-up of the elements where they are not needed. at Prefabricated concrete components anchoring elements can also be mounted on the concrete facing sheet metal, so that a better connection or clawing of the elements takes place with the concrete.
Die VSI-Elemente können wenigstens einen Anschluss (z. B. in Form eines Ventils) aufweisen, der einen Zugang zu dem Innenvolumen in dem VSI-Element gestattet. Hiermit kann das Vakuum im Elementhohlraum auch nach der eigentlichen Herstellung zumindest überprüft, bevorzugt auch geändert (insbesondere verstärkt) werden. Bevorzugt ist dieser Zugang auch nach dem Einbau des VSI-Elements, also in dessen verbautem Zustand, zugänglich.The VSI elements may include at least one port (eg, in the form of a valve) that allows access to the interior volume in the VSI element. Hereby, the vacuum in the element cavity can at least be checked even after the actual production, preferably also changed (in particular reinforced). This access is preferably also accessible after installation of the VSI element, ie in its installed state.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen bzw. Abwandlungen anhand der Zeichnung.Further details, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments or modifications with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
Die einzelnen Figuren der Zeichnung sind stark vereinfacht und abstrahiert, um im Wesentlichen nur den der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Gedanken herauszustellen.The individual figures of the drawing are greatly simplified and abstracted in order to emphasize essentially only the idea underlying the present invention.
Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen jeweils ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Der Metallhohlkörper
In den Ausführungs- bzw. Ausgestaltungsformen der
Je nach Einsatz- bzw. Einbauzweck oder Einbauort können die Metallhohlkörper
In der Abwandlung gemäß
Abweichend von der Darstellung gemäß
In den
Sind die beiden Hauptflächen (Flächen
Es versteht sich, dass die Metallhohlkörper der
Es ist auch möglich, einzelne Metallhohlkörper
Es ist auch möglich, alle Streifen
Die beiden Hauptflächen
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, Metallhohlkörper
Wie bereits eingangs erläutert, können die einzelnen Metallhohlkörper
Claims (14)
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---|---|---|---|
DE201320011108 DE202013011108U1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | VSI element, VSI prefabricated part, and heat storage hereby |
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DE201320011108 DE202013011108U1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | VSI element, VSI prefabricated part, and heat storage hereby |
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ID=52775496
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996001346A1 (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-18 | Owens Corning | Vacuum insulation panel and method for manufacturing |
DE29711769U1 (en) * | 1997-07-04 | 1997-10-30 | Schwille Elektronik Produktion | Vacuum thermal insulation element |
WO2010094704A1 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-26 | Vacuteam Gmbh | Building element |
-
2013
- 2013-12-10 DE DE201320011108 patent/DE202013011108U1/en not_active Expired - Lifetime
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