可阻隔的阻隔架构设备及其制造和使用方法技术

披露了一种阻隔结构构件，该阻隔结构构件包括：具有第一长度的第一长形框架构件；以及与该第一长形框架构件间隔开并且基本上与之平行的第二长形框架构件，该第二长形框架构件具有基本上与该第一长度相同的第二长度。该阻隔结构构件包括：使该第一框架构件与第二框架构件之间间隔开并且与这两者平行的中心长形框架构件，该中心框架构件具有基本上与该第一长度相同的第三长度；以及将该第一长形构件连结至该中心框架构件的一个表面的多个第一连接构件。该阻隔结构构件包括将该第二长形构件连结至该中心框架构件的相反表面的多个第二连接构件。该结构构件在垂直于该第一长度的方向上不提供传导热流的直接路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可阻隔的阻隔架构设备及其制造和使用方法相关申请本申请要求于2018年8月21提交的美国临时专利申请号62/720,808的优先权，该申请的全部内容通过援引并入本文。其他出版物[1]彼得·贝克(PeterBaker)的“测量指南：木窗维修、修复和更换[MeasureGuideline:WoodWindowRepair,Rehabilitation,andReplacement]”，美国建筑报告-120,建筑科学出版社,2012年。从https://www.buildingscience.com/documents/bareports/ba-1203-wood-window-repair-rehabilitation-replacement/view查阅。[2]Y.A.的“传热传质：实用途径[HeatandMassTransfer:apracticalapproach]——第3版”，麦格劳-希尔，纽约州纽约市(2003年)。[3]Kuczmarski等人的“多孔材料中的声音吸收”，NASA/TM-2011-216995。[4]ASTM编号C168-97“与阻隔材料有关的标准术语”，由美国测试和材料协会重新印刷。
本披露总体上涉及构造、并且更具体地涉及具有结构元件的阻隔结构的构造。在构造墙壁、天花板、地板、门和窗时使用的结构元件通常由木材或其他复合材料制成。木材向各个方向传导能量(大部分呈热量的形式)。然而，沿着木材纹理的传导率为垂直于纹理的方向上的传导率的约2.5倍。典型的墙立柱允许能量从附接了第一面板的立柱表面流到附接了第二面板的对置立柱表面。这允许能量从一个面板穿过立柱到另一个面板沿直接路径流动，其中没有阻隔材料阻碍能量流动。尤其是在立柱边缘被连结构件分开的立柱中，连结构件允许能量在对置的立柱表面之间沿直接路径流动。在努力通过将连结构件对角线地放置在立柱内侧部分与外侧部分之间而延长连结构件长度来提高对能量流的阻力时，实际上可能增大能量流，这是因为沿木材纹理方向的能量流是与纹理相反的流的2.5倍。需要增大对于从接触第一面板的一个边缘到接触第二面板的对置表面的能量流动的阻力的结构构件。本文所描述的结构构件提供了对能量流的阻力，这改善了用这些结构构件构建的结构的总阻隔特性。建筑物占据总能量消耗的大致30％。如果不采取纠正措施，则用实心的锯材加框的住宅建筑物的结构框架占据总低效度的20％。这个问题称为热桥。窗是甚至更大低效度的来源。例如，由建筑科学公司执行的计算表明，标称R值为15(°F.ft2/BTUh)的墙具有有效等于7(°F.ft2/BTUh)的实际R值，从而当标称R值为5(°F.ft2/BTUh)的乙烯基框架双窗格窗构成总墙壁面积的仅18％时，产生超过50％的低效度[1]。本专利技术实施例和方法使用现成零部件(比如常见的2x4木料和玻璃)的实验应用产生了2x4的墙，相对于该墙的标称R值(15(°F.ft2/BTUh))(参见表5)其具有为15(°F.ft2/BTUh)的实际R值、0％的低效度、和完全效率(参见图36F)；并且更令人印象深刻的是产生的窗相对于墙的标称R值(15(°F·ft2/BTUh))具有为15(°F·ft2/BTUh)的实际R值、由于热桥而获得的0％低效度、以及完全效率(参见图36H)。仅在20年的时间里，相对于建筑围护结构的其余部分，对每栋建筑物都安装具有完全能量效率的窗对全球建筑物能源消耗具有重大影响。本文所描述的实施例和方法呈现了一种解决该问题并且成本有效地构建建筑物的有效方式，该建筑物可以通过冬季太阳的被动辐射采暖和夏季天空的被动辐射冷却来维持舒适的室内环境。计算建筑物的能源效率的行业标准是基于一维热传递模型。由于此，提供了相当长的披露内容，以解释如何直观地了解三维热流以及如何准确校正标准一维热流模型以完全捕获三维热流和热桥的影响。例如，行业标准的一维热流模型不允许获得漏斗类型效应，其中热量沿部分侧向方向穿过墙进入热桥并绕开阻隔物(参见图36B中的墙组件3602)。因此，通常会低估热桥的影响。建筑物的效率越高，热桥对热量损失和热量获取百分比的影响越大。通过计算机程序实施的关于热传递的行业标准二维模型和三维模型对于大多数交易是不可访问的，需要漫长的设置时间，并且在实际使用时对问题和解决方案几乎没有深刻的物理洞见。相反，本披露定义了建造者实际上可以用铅笔绘制并且用卷尺测量的测量路径(度量路径)(参见图1D至图1H、图2AH和图2AI)。在测量热流的度量路径的长度(以英寸(mm)为单位)之后，建造者可以简单地乘以每英寸的R值(RSI/mm)以获得结构阻隔R值(Rsval(RSIs)，英制(公制)单位)。保守地讲，这种方法可以像完全开发的三维热流计算一样严谨，但是具有简单且对热量可以沿之流动且实际上在现实中流动的最小阻力路径的物理洞见更深的优点。凭经验并基于本披露，认真负责的建造者可以了解的是，更间接的度量路径产生较大的结构阻隔R值，而更直接的路径产生较小的结构阻隔R值。然后，经验丰富且认真负责的建造者可以在不进行任何实际测量或计算的情况下，直觉判断使用普通建筑物材料(例如木材)来达到最小的结构阻隔R值所需的长度。本文中定义的结构阻隔R值的确切概念将有助于在建筑行业中建立人们对热桥问题、如何准确地量化该问题以及如何解决该问题的认识。本文所描述的可制造产品具有指定的路径长度值和内置间接度的值，以实现任何所需的最小结构阻隔R值，并且因此不需要任何计算。在使用与常规的构造棒式框架相同的传统方法来将结构阻隔立柱和板(本专利技术的实施例)等产品组装成结构阻隔框架(也是本专利技术的实施例)之后，建造者已经对建筑物在结构上阻隔。在用阻隔物填充气密结构框架之后，阻隔物承包商完成了建筑物对热量的完全阻隔。显著的优点是，所披露的隔热和结构阻隔产品还在结构上阻隔以防止声音和火势蔓延。非结构阻隔构造元件是众所周知的。与结构元件相比，非结构性阻隔物具有通常包括相对高的阻率和相对低的密度的特征。当用于构造结构的结构元件允许热量、火、电、辐射、声音和振动形式的能量绕过阻隔物时，这是有问题的。有用的是为结构元件提供足够的强度并且在结构元件内为阻隔物提供足够的空间，同时还减少能量流经结构元件本身，以改善阻隔屏障的性能或纳入了结构元件的阻隔屏障的集合的性能。解决此问题的优选解决方案是设计和构建可阻隔的结构阻隔架构，该架构具有：(1)足够长的度量路径，即热量在结构的较暖部分与较冷部分之间流动经过的最短路径(阻隔方面(insulativeaspect))；(2)用于阻隔物的足够的内部空间(可阻隔方面(insulatableaspect))；(3)足够厚且足够宽的结构部分(强度方面)；(4)结构阻隔长度与阻隔层厚度的平衡比率(阻隔方面与可阻隔方面之间的平衡)，(5)阻隔层厚度与结构部分的厚度之间的平衡比率(可阻隔方面与强度方面之间的平衡)。虽然是为住宅和商业建筑物中的消防安全和能量效率而开发的，但是本专利技术的实施例和方法还广泛地适用于要求不仅阻隔热量还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面板结构，包括：/n间隔开的第一和第二平面面板；以及/n连接所述第一面板和第二面板的对置表面的多个间隔开的结构构件，所述结构构件各自包括：/n沿纵向方向与所述第一平面面板相接触的第一框架构件；/n沿纵向方向与所述第二平面面板相接触的第二框架构件，所述第二框架构件与所述第一框架构件间隔开并且基本上与之平行；以及/n在所述第一框架构件与第二框架构件之间并且与这两者接触的连接框架构件，所述连接框架构件在多个第一位置处接触所述第一框架构件、并且在多个第二位置处接触所述第二框架构件，所述第一和第二框架构件在所述第一位置与第二位置之间具有面向内的自由表面，/n其中，所述连接框架构件在所述第一框架构件与第二框架构件的面向内的表面之间、在垂直于所述纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180821 US 62/720,8081.一种面板结构，包括：
间隔开的第一和第二平面面板；以及
连接所述第一面板和第二面板的对置表面的多个间隔开的结构构件，所述结构构件各自包括：
沿纵向方向与所述第一平面面板相接触的第一框架构件；
沿纵向方向与所述第二平面面板相接触的第二框架构件，所述第二框架构件与所述第一框架构件间隔开并且基本上与之平行；以及
在所述第一框架构件与第二框架构件之间并且与这两者接触的连接框架构件，所述连接框架构件在多个第一位置处接触所述第一框架构件、并且在多个第二位置处接触所述第二框架构件，所述第一和第二框架构件在所述第一位置与第二位置之间具有面向内的自由表面，
其中，所述连接框架构件在所述第一框架构件与第二框架构件的面向内的表面之间、在垂直于所述纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。


2.根据权利要求1所述的面板结构，其中，所述结构构件由木材或其复合材料制成。


3.根据权利要求1所述的面板结构，其中，所述第一位置之间的距离为所述第一框架构件与第二框架构件之间的距离的至少2倍，并且所述第二位置之间的距离为所述第一框架构件与第二框架构件之间的距离的至少2倍。


4.根据权利要求1所述的面板结构，其中，所述连接框架构件包括基本上平行于所述第一和第二框架构件的中心框架构件，以及垂直于所述中心框架构件、在所述第一位置和第二位置处与所述第一和第二框架构件相接触的多个链接构件。


5.根据权利要求1所述的面板结构，其中，所述连接框架构件包括基本上平行于所述第一和第二框架构件的中心框架构件、以及多个第一链接构件和多个第二链接构件，所述第一链接构件将所述中心框架构件的第一表面连接至所述第一框架构件，所述第二链接构件将所述中心框架构件的、与所述中心框架构件的第一表面相反的第二表面连接至所述第二框架构件。


6.根据权利要求5所述的面板结构，其中，所述第一链接构件均不与所述第二链接构件中的任一个直接相对。


7.根据权利要求1所述的面板结构，其中，所述连接框架构件包括基本上平行于所述第一和第二框架构件的中心框架构件、以及多个链接构件，每个链接构件对角线地固定在所述第一框架构件与所述中心框架构件之间或对角线地固定在所述第二框架构件与所述中心框架构件之间。


8.根据权利要求1所述的面板结构，包括二级链接构件，用于将所述间隔开的结构构件之一连接至至少一个其他间隔开的结构构件。


9.根据权利要求8所述的面板结构，其中，所述二级链接构件将所述间隔开的结构构件之一连接至至少一个其他间隔开的结构构件，其中，所述二级链接构件在间隔开的结构构件之间、在垂直于所述纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。


10.一种用于制造面板结构的方法，包括：
提供第一和第二平面面板；
提供多个间隔开的结构构件，所述结构构件包括：沿纵向方向与所述第一平面面板相接触的第一框架构件；沿纵向方向与所述第二平面面板相接触的第二框架构件，所述第二框架构件与所述第一框架构件间隔开并且基本上与之平行；以及在所述第一框架构件与第二框架构件之间并且与这两者接触的连接框架构件，所述连接框架构件在多个第一位置处接触所述第一框架构件、并且在多个第二位置处接触所述第二框架构件，所述第一和第二框架构件在所述第一位置与第二位置之间具有面向内的自由表面；以及
使用所述结构构件连接所述第一面板和第二面板的对置表面；
其中，所述连接框架构件在所述第一框架构件与第二框架构件的面向内的表面之间、在垂直于所述纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述结构构件由木材或其复合材料制成。


12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一位置与第二位置之间的距离为所述第一框架构件与第二框架构件之间的距离的至少2倍。


13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述连接框架构件包括基本上平行于所述第一和第二框架构件的中心框架构件，以及垂直于所述中心框架构件、在所述第一位置和第二位置处与所述第一和第二框架构件相接触的多个链接构件。


14.一种用于将第一和第二面板相连形成面板结构的结构构件，所述结构构件包括：
第一长形框架构件；
与所述第一长形框架构件间隔开并且基本上与之平行的第二长形框架构件；以及
在所述第一框架构件与第二框架构件之间并且与这两者接触的连接框架构件，所述连接框架构件在多个第一位置处接触所述第一框架构件、并且在多个第二位置处接触所述第二框架构件，所述第一和第二框架构件在所述第一位置与第二位置之间具有面向内的自由表面；
其中，所述连接框架构件在所述第一框架构件与第二框架构件的面向内的表面之间、在垂直于所述纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。


15.一种阻隔结构构件，包括：
具有第一长度的第一长形框架构件；
与所述第一长形框架构件间隔开并且基本上与之平行的第二长形框架构件，所述第二长形框架构件具有基本上与所述第一长度相同的第二长度；
在所述第一框架构件与第二框架构件之间间隔开并且与这两者平行的中心长形框架构件，所述中心框架构件具有基本上与所述第一长度相同的第三长度；
将所述第一长形框架构件连结至所述中心框架构件的一个表面的多个第一连接构件，所述第一连接构件具有短于所述第一长度的连接长度；以及
将所述第二长形框架构件连结至所述中心框架构件的相反表面的多个第二连接构件，所述第二连接构件具有显著短于所述第一长度的连接长度；
其中，所述阻隔结构构件在垂直于所述第一长度的方向上不提供传导热流的直接路径。


16.根据权利要求15所述的阻隔结构构件，其中，所述多个第一连接构件和所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·大维·日头，
申请(专利权)人：约翰·大维·日头，
类型：发明
国别省市：美国;US