DE60314551T2

DE60314551T2 - Verfahren zur Wärmedämung

Info

Publication number: DE60314551T2
Application number: DE60314551T
Authority: DE
Inventors: Hugo 2553 A Brown; Rudolf Chiswick Belanyi
Original assignee: Thermal Economics Ltd
Current assignee: Thermal Economics Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: US20030136078A1; EP1331316A1; ATE365839T1; EP1331316B1; DE60314551D1; GB2382827B; GB0201431D0; ES2289238T3; GB2382827A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Isolation eines Gebäudes, das eine Rahmen-Konstruktion aufweist, und ein Rahmen-Gebäude, das gemäß diesem Verfahren isoliert ist. Die Erfindung ist insbesondere, jedoch ohne Beschränkung hierauf, auf die Isolation von Rahmenstrukturen anwendbar, unter Einschluss von Holzrahmen- und Stahlrahmen-Gebäuden.
Hintergrund der Erfindung
Gebäude, die eine Rahmenkonstruktion haben, bei der ein Tragrahmen aufgebaut und dann mit einer Ziegelverkleidung, einer Holzverkleidung oder anderem Verkleidungsmaterial verkleidet wird, sind gut bekannt, siehe Dokument WO-A-0128770 . Es gibt im Allgemeinen einen Hohlraum zwischen der Außenverkleidung und dem Rahmen, und Isoliermaterial wird üblicherweise in den Rahmen selbst eingebaut. Die äußeren und inneren Oberflächen des Rahmens sind mit Umhüllungsschichten bedeckt, die die Isolation an ihrem Platz halten. Die Innenoberfläche des Rahmens trägt eine Umhüllungsschicht, um den Gebäude-Innenverputz aufzunehmen. Diese Art von Gebäude-Konstruktion ermöglicht in großen Ausmaß eine Vorfertigung an einer von dem Ausstellungsort entfernten Stelle und kann die am Ausstellungsort erforderliche Zeit verglichen mit konventionellen Bauverfahren beträchtlich verringern. Rahmen-Gebäude werden daher zunehmend populär. Der Rahmen kann aus einem Bereich von Materialien aufgebaut werden, unter Einschluss von Holz und Stahl.
Wie dies weiter oben erläutert wurde, erfordert diese Art von Gebäude-Konstruktion die Einfügung einer ziemlichen Menge an thermischer Isolation. Zusätzlich ist eine atmungsfähige wasserdichte Sperre erforderlich, um das Eindringen von Wasser in das Gebäudeinnere zu verhindern, während ermöglicht wird, dass Wasserdampf in die Konstruktion eintritt und aus dieser herausgelangt.
Es wurde eine Anzahl von Lösungen entwickelt, um den erforderlichen Grad an Isolation zu schaffen, während gleichzeitig die Bewegung von Wasserdampf ermöglicht wird. Traditionell wird eine Dampfsperre auf der Innenfläche der inneren Umhüllungsschicht eingefügt, und eine wasserbeständige Atmungs-Membran wird auf der Außenfläche der äußeren Umhüllungsschicht aufgebracht. Das Rahmenvolumen wird mit einer Isolierdecke gefüllt, wie zum Beispiel Glaswolle oder Mineralwolle. Die äußere oder Atmungs-Membran ist so ausgelegt, dass sie den Eintritt von Wasser von außen stoppt, jedoch immer noch den Durchgang von Wasserdampf ermöglicht. In den meisten Fällen wird sie aus einem nicht gewebten Polymer-Textilmaterial hergestellt. Mikro-perforierte Bahnen wurden untersucht, werden jedoch allgemein nicht als geeignet betrachtet. Die Dampfsperre, die mit der inneren Umhüllungsschicht verbunden ist, ist so ausgelegt, dass sie den Wasserdampf-Eintritt in das Gebäude verhindert oder reduziert. Typischerweise kann sie aus einer kontinuierlichen Polyethylen-Bahn gebildet werden.
Ein Problem entsteht, wenn verbesserte Isolierwerte erforderlich sind. Weil der Rahmen bereits mit Isoliermaterial vollgepackt ist, würde eine größere Rahmenbreite erforderlich sein, um bessere Isolationswerte zu erzielen. Dies würde die Verwendung von weiterem Rahmenmaterial, dass heißt Holz oder Stahl, bedingen, die beide aufwendig sind. Dies würde weiterhin Änderungen an der Produktionsstrecke erfordern, an der diese Einheiten vorgefertigt werden. Beide diese Änderungen würden zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Baukosten führen.
Eine Alternative würde in der Hinzufügung einer Isolier-Membran innerhalb des Hohlraumes bestehen. Vorhandene Membranen haben jedoch bei dieser Anwendung kein gutes Betriebsverhalten gezeigt, und dieser Weg wurde allgemein von der Bauindustrie verworfen. Derartige Membranen werden üblicherweise aus einem Laminat aus Aluminiumfolie und Polyethylen oder irgendeinen anderen Kunststoff-Bahnenmaterial hergestellt, und sie können eine Luft-Pufferschicht einschließen. Obwohl diese Membranen gute U-Werte haben, haben sie nicht die gewünschte Atmungsfähigkeit für diese Art von Anwendung.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einige oder alle dieser Probleme zu überwinden oder zu mildern.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Die Verwendung einer Textilschicht anstelle eines Polyethylen- oder eines anderen Kunststoff-Bahnmaterial zu Halterung der reflektierenden Schicht ergibt verbesserte Isolationswerte und ermöglicht es dem Gebäude, zu atmen. Vorzugsweise umfasst die atmungsaktive Textilschicht ein nicht gewebtes Textilmaterial.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst die atmungsaktive Textilschicht ein gewebtes Textilmaterial.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die atmungsaktive Textilschicht ein Vlies, und das Vlies kann komprimiert sein.
Die atmungsaktive Textilschicht kann alternativ Filz oder Papier umfassen.
Vorzugsweise ist die Textilschicht aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das besonders bevorzugt aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Polypropylen
Polyethylen
Polyester
Polyamid
Polycarbonat
Polyvinylchlorid
oder Mischungen hiervon.
Die reflektierende Schicht umfasst eine metallisierte Schicht, die besonders bevorzugt Aluminium umfasst.
Vorzugsweise umfasst die reflektierende Schicht Aluminium in Form einer Folie, eines Laminats oder eines Überzugs, oder durch Aufdampfen abgeschiedenes Aluminium.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die reflektierende Schicht auf das Textilmaterial in Form einer im Vakuum verdampften Aluminiumbeschichtung in einer Form aufgebracht, die die Permeabilität/Atmungsaktivität der Textilschicht nicht wesentlich verringert.
Die metallisierte Schicht ist mit einer Schutzschicht beschichtet, um die Metalloberfläche gegen einen Beschlag zu schützen.
Die reflektierende Schicht kann Perforationen, vorzugsweise Mikro-Perforationen beinhalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Isolier-Membran ein nicht gewebtes Polyethylen-Vlies mit einer Aluminiumschicht, die auf dem Textilmaterial durch Dampfabscheidung abgeschieden ist.
Vorzugsweise liegt der Oberflächen-Emissionsvermögens-Koeffizient der Isolier-Membran in dem Bereich von 0,01 bis 0,25, und vorzugsweise liegt der Wasserbeständigkeit in dem Bereich von 0,05 bis 1,0 Nnsg^–1.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Rahmen-Gebäude geschaffen, dass gemäß dem Verfahren nach dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung isoliert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Einzelnen unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 schematisch eine Isolier-Membran zeigt, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird und über die äußere Umhüllungsschicht eines Teils eines Rahmen-Gebäudes im Inneren des Hohlraumes zwischen dem Rahmen und der äußeren Ziegelverkleidung ausgespannt ist.
2 einen horizontalen Querschnitt durch einen Teil einer Rahmenkonstruktion zeigt, die gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung isoliert ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr in Form lediglich eines Beispiels beschrieben. Dies sind nicht die einzigen Möglichkeiten, wie die Erfindung praktisch ausgeführt werden kann, doch sind sie die besten derzeit dem Anmelder bekannten Möglichkeiten, wie dies erzielt werden kann.
Die Bau- und Konstruktionsindustrie hat ein Vorurteil gegen die Verwendung von kunststoffbasierten reflektierenden Membranen in den Hohlräumen von Rahmenkonstruktions-Gebäuden. Der Ausdruck „Rahmenkonstruktion" soll in diesem Zusammenhang Konstruktionen umfassen, bei der eine Struktur aus einem strukturellen oder lasttragenden Rahmen gebildet ist, der mit irgendeinem Wetterschutzmaterial verkleidet ist. Der Rahmen ist im Allgemeinen aus Holz oder Stahl oder anderem Material aufgebaut, wie es von dem Materialspezialisten ausgewählt ist. Die inneren und äußeren Oberflächen des Rahmens sind mit einem Verkleidungsmaterial bedeckt, um den Innenverputz aufzunehmen und um eine Isolation im Inneren des Rahmens festzuhalten. Es gibt unvermeidbar einen Hohlraum zwischen dem Rahmen und der Verkleidung. Als Beispiele dieser Art von Konstruktion finden sich in Wohn- und kleinen Geschäftsgebäuden, transportablen Gebäuden und Wohnanhängern.
Das Vorurteil gegen reflektierende Membranen entsteht aufgrund der schlechten Atmungsaktivität der bekannten kunststoffbasierten Membranen. Es wurde in unerwarteter Weise festgestellt, das durch Einfügen einer reflektierenden Membran von Textil-Typ auf die Außenoberfläche des Rahmens, das heißt in dem Hohlraum zwischen der Verkleidung und dem Rahmen, wesentlich verbesserte Isolierwerte ohne nachteilige Effekte erzielt werden können.
Die Eigenart und Zusammensetzung der Textilmaterial enthaltenden Membran sind wichtig, damit dieses Verfahren wirksam ist. In ihrer einfachsten Form besteht die Membran aus zwei Schichten, einer atmungsaktiven Textilschicht und einer reflektierenden Schicht. Die Textilschicht kann aus einem weiten Bereich von gewebten oder nicht gewebten Gewebematerialien, Filz oder Papier hergestellt sein. Die wesentlichen Anforderungen bestehen darin, dass diese Schicht äußerest stark atmungsaktiv sein sollte, verglichen mit Polyethylen oder anderen Kunststoff-Bahnenmaterialien.
Die Textilschicht muss eine ausreichende Festigkeit haben, um die reflektierende Schicht zu tragen und seine Integrität selbst unter feuchten Bedingungen aufrechtzuerhalten. Textilmaterialien, die aus künstlich hergestellten Fasern hergestellt sind, haben sich für diesen Zweck am besten geeignet erwiesen, und Beispiele von geeigneten Materialien sind Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyvinylchlorid und Mischungen hiervon. Es ist nicht vorgesehen, dass diese Liste erschöpfend sein sollte, sondern sie soll lediglich einen Hinweis auf die Art und des Umfanges von Fasern geben, die verwendet werden können.
Die reflektierende Schicht wird vorzugsweise durch eine metallisierte Schicht auf einer oder beiden Seiten der Textilschicht gebildet. Die zur Erzeugung einer laminierten reflektierenden Isolation erforderliche Technologie ist beispielsweise aus der WO 99/60222 (PIRITYI) bekannt, deren gesamter Text durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen wird. Die metallisierte Schicht wird typischerweise aus Aluminium hergestellt, das die Form einer Folie oder Beschichtung hat, oder das durch Dampfabscheidung gebildet werden kann. Die metallisierte Schicht kann mit einer Schicht aus Kunststoff oder Lack geschützt sein oder nicht, um die Metalloberfläche gegen Beschlag zu schützen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die metallisierte Schicht auf die Textilschicht in der Form einer in Vakuum verdampften Aluminiumbeschichtung aufgebracht. Die für die Abscheidung von Aluminium in dieser Form erforderliche Technologie ist für den Fachmann bekannt. Eine auf diese Weise abgeschiedene metallisierte Schicht verringert nicht wesentlich die Permeabilität/Atmungsaktivität der Textilschicht.
Wenn eine Folie oder ein Lack verwendet wird, so kann die metallisierte Schicht mikroperforiert werden, um den Durchgang von Wasserdampf durch die Membran zu ermöglichen, jedoch den Eintritt von flüssigen Wasser zu verhindern. Auch die Mikroperforations-Technologie ist wiederum bekannt.
Ein Beispiel einer bevorzugten Membran zur Verwendung bei diesem Verfahren besteht aus einem komprimierten nicht gewebten Polypropylen-Vlies mit einer Aluminiumschicht, die auf das Textilmaterial durch Dampfabscheidung abgeschieden ist.
Eine Anwendung dieser Erfindung ist in 1 gezeigt. Diese Figur zeigt einen Abschnitt eines Holzrahmen-Gebäudes, das einen Holzrahmen 10, eine äußere Verkleidungsplatte 11, eine Außenverkleidung 12 und einen Hohlraum 13 aufweist. Eine isolierende reflektierende Atmungs-Membran wird gegen die Verkleidungsplatte 11 genauso installiert, wie dies für eine Atmungs-Membran eines üblichen Holzrahmens der Fall sein würde. Die Folienoberfläche der Atmungs-Membran verbessert dramatisch den Wärmewert der vorhandenen äußeren Verkleidung.
So besteht das Verfahren gemäß der Erfindung auf dem Aufbringen einer thermisch isolierenden Atmungs-Membran auf die Außenoberfläche einer Holzrahmen-Konstruktion, wie dies gezeigt ist, für den Zweck, dass eine Ableitung von Wasserdampf von der Konstruktion ermöglicht wird, während sie gegen einen Regenwasser-Eintritt geschützt ist, und gleichzeitig wird die thermische Isolation der Konstruktion aufgrund der ein niedriges Emissionsvermögen aufweisenden Beschichtung auf einer oder beiden Oberflächen der Membran verbessert.
Die Art und Zusammensetzung der Membran zur Verwendung bei dieser Anwendung wurde beschrieben. Die bevorzugten physikalischen Eigenschaften der Membran bestehen aus einem künstlichen nicht gewebten (Polymer-)Textil mit einer aufgedamften oder laminierten Aluminiumoberfläche, die eine oder beide Seiten beschichtet, und die einen Obenflächen-Emissionsvermögen-Koeffizienten hat, der von 0,01 bis 0,25 reicht.
Die nach der Norm BS3177:1959 getestete Wasserdampf-Beständigkeit liegt in dem Bereich zwischen 0,05 MNsg^–1 und 1,0 MNsg^–1 und besteht den Test auf die „EOSIN"-Beständigkeit gegenüber dem Eindringen von Wasser nach der 5S4016:1972-Norm.
Eine Querschnittsansicht, die in 2 gezeigt ist, zeigt ebenfalls, wie das erfindungsgemäße Isolierverfahren angewandt wird. Diese Figur zeigt eine Verkleidungsschicht 22 und eine mit 30 bezeichnete Rahmenkonstruktion, die durch einen Hohlraum 23 getrennt sind. Der Rahmen ist aus Metallstreben 28 oder Holz-Streben 20 aufgebaut, die zwischen den inneren 25 und äußeren 21 Verkleidungsschichten eingeschichtet sind. Obwohl sowohl aus Holz- als auch aus Metall bestehende Streben in dieser Darstellung gezeigt sind, dient dies nur zu Erläuterungszwecken. Im Allgemeinen würde ein Material oder das andere über einen Abschnitt hinweg verwendet. Eine Isolation 26 ist in dem Raum zwischen den Verkleidungsschichten gepackt. Eine Atmungs-Membran 24, die die Konstruktion und Eigenschaften aufweist, die weiter oben beschrieben wurden, wird gegen die Außenoberfläche der äußeren Verkleidungsschicht anstelle einer herkömmlichen wasserbeständigen Atmungs-Membran installiert.
Zusatzinformation und Legende für die Figuren
1

Die „Holzrahmen"Lösung bei Erzielung von U = 0,30 W/m²K (Schottland) oder U = 0,35 W/m²K (England und Wales) bezieht sich auf die neuen thermischen Regeln, ohne das die Dicke des betrachteten Rahmens vergrößert wird.

	Beschreibung	Bezugsziffer
Figur 1	17	Standard-Dampfsperre oder „Thermasheet"
		reflektierende isolierende Dampfsperre

Figur 2	20	Holzstütze
	21	Außenumhüllung
	22	Ziegel-Außenverkleidung/Auskleidung
	23	Hohlraum
	24	wasserbeständige Atmungs-Membran (Ort
		der „Therma-Breathe")
	25	innere Verkleidungs
	26	Isolierung zwischen Ständern
	27	Dampfsperre (kontinuierliche Polyethylen-
		Schicht)
	28	Metallschraube

Claims

Verfahren zur Isolation eines Gebäudes mit einer Rahmenkonstruktion, bei der die Wand des Gebäudes eine äußere Verkleidungsschicht, einen Hohlraum und einen lasttragenden Rahmen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt der Einführung einer atmungsaktiven isolierenden Textilmembran (24) in den Hohlraum umfasst, mit: (i) einer atmungsaktiven reflektierenden Schicht, die eine metallisierte Schicht umfasst, wobei die metallisierte Schicht mit einer Schutzschicht beschichtet ist, um die Metalloberfläche gegen einen Beschlag zu schützen; und (ii) einer atmungsaktiven Textilschicht; wobei der Oberfläche-Emissionsvermögens-Koeffizient der isolierenden Membran in dem Bereich von 0,01 bis 0,25 ist, und wobei der Wasserdampf-Widerstand der Membran bei einem Test gemäß BS3177:1959 in dem Bereich zwischen 0,05 MNsg^–1 und 1,0 MNsg^–1 liegt und die Membran weiterhin den „EOSIN" Test gemäß BS4016:1972 auf Widerstand gegen Wasserdurchdringung besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die atmungsaktive Textilschicht ein nicht gewebtes Textilmaterial umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die atmungsaktive Textilschicht ein gewebtes Textilmaterial umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die atmungsaktive Textilschicht eine Vliesschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Vliesmaterial komprimiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die atmungsaktive Textilschicht Filz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die atmungsaktive Textilschicht Papier umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die atmungsaktive Textilschicht aus Kunststoffmaterial gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Kunststoffmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die folgendes umfasst: Polypropylen Polyethylen Polyester Polyamid Polycarbonat Polyvinylchlorid oder einer Mischung hiervon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die metallisierte Schicht Aluminium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Aluminium in Form einer Folie, eines Laminats oder eine Überzugs vorliegt oder durch Dampfabscheidung abgeschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die reflektierende Schicht auf das Textilmaterial in der Form einer im Vakuum aufgedampften Aluminiumbeschichtung in einer Form aufgebracht ist, die nicht Wesentlich die Permeabilität/Atmungsaktivität der Textilschicht verringert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die reflektierende Schicht Perforationen einschließt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Perforationen Mikro-Perforationen sind.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die isolierende Membran ein nicht gewebtes Polypropylen-Vlies mit einer Aluminiumschicht umfasst, die auf dem Textilmaterial durch Aufdampfen im Vakuum abgeschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Teil des Hohlraums die äußere Verkleidungsschicht von der Membran trennt.
Rahmen-Gebäude, das nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche isoliert ist.