изоляция для вентиляционного трубопровода, проходящего через отверстие в стене или потолке

Формула изобретения

1. Устройство для изоляции трубопровода (2), в особенности трубопровода для кондиционирования воздуха или вентиляционного трубопровода, проходящего через отверстие в стене (1) или потолке или тому подобное, где зазор между трубопроводом (2) и отверстием заполнен набивочным материалом (12), и изолирующий материал (3) размещен снаружи вокруг трубопровода (2), при этом изолирующий материал (3) по меньшей мере частично находится в контакте с отверстием своей торцевой поверхностью, и жаростойкий адгезив (11) нанесен на торцевую поверхность изолирующего материала, предпочтительно на всю поверхность в некоторых частях, отличающееся тем, что набивочный материал (12) у конца, обращенного к адгезиву (11), покрыт огнезащитным пенообразующим агентом (13) и по меньшей мере часть поверхности изолирующего материала (3) приклеена жаростойким адгезивом (11) к набивочному материалу, покрытому пенообразующим агентом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поверхности изолирующего материала (3), предпочтительно вся поверхность, приклеена жаростойким адгезивом (11) к уголковым элементам (10 или 10'), в особенности L-образного сечения, которые прикреплены к трубопроводу (2) и/или к стене (1) или потолку или тому подобному рядом с отверстием.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поверхности изолирующего материала (3), предпочтительно вся поверхность, приклеена жаростойким адгезивом (11) к стене или потолку (1).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жаростойкий адгезив (11) является силикатным адгезивом, в особенности адгезивом на основе растворимого стекла.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопровод (2) является прямоугольным.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина изолирующего материала (3) больше чем зазор с набивочным материалом (12), и изолирующий материал (3) склеен адгезивом (11) как с набивочным материалом (12), так и со стеной или потолком (1).

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что изолирующий материал (3) и набивочный материал (12) изготовлен из минеральной ваты.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что изолирующий материал (3) и набивочный материал (12) изготовлен из каменной ваты.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что изолирующий материал (3) и набивочный материал (12) изготовлен из ваты, имеющей следующую композицию:

- SiO₂ от 39 до 55%, предпочтительно от 40 до 52%;

- Al₂O₃ от 16 до 27%, предпочтительно от 16 до 26%;

- СаО от 9,5 до 20%, предпочтительно от 10 до 18%;

- MgO от 1 до 5%, предпочтительно от 1 до 4,9%;

- Na₂O от 0 до 15%, предпочтительно от 2 до 12%;

- K₂O от 0 до 15%, предпочтительно от 2 до 12%;

- R₂O (Na₂O+K ₂O) от 10 до 14,7%, предпочтительно от 10 до 13,5%;

- P₂O₅ от 0 до 3%, предпочтительно от 0 до 2%;

- Fe₂O₃ (железо, всего) от 1,5 до 15%, предпочтительно от 3,2 до 8%;

- В ₂О₃ от 0 до 2%, предпочтительно от 0 до 1%;

- TiO₂ от 0 до 2%, предпочтительно от 0,4 до 1%;

- другое от 0 до 2,0%,

где предпочтительно композиция минеральных волокон изолирующего материала имеет массовое соотношение щелочных/щелочноземельных элементов <1, и волокнистая структура изолирующего материала определяется средним геометрическим диаметром волокна 4 мкм, объемной плотностью от 20 до 120 кг/м³ и содержанием связующего, выраженным в значениях массы волокна изолирующего материала, от 4 до 7 мас.% для плиты или от 0,5 до 1 мас.% для мата с проволочной сеткой.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к изоляции трубопровода, в особенности трубопровода для кондиционирования воздуха или вентиляционного трубопровода, в соответствии с родовым понятием пункта 1 формулы изобретения.

Вентиляционные трубопроводы в зданиях необходимы для подачи свежего воздуха в помещения и для объединения, например, в централизованную систему кондиционирования воздуха. Трубопроводы проходят через отверстия в стенах и/или потолках помещений. Соответствующие стандарты противопожарной безопасности требуют, чтобы в случае пожара огонь или дым не могли распространяться из одной зоны здания в другую или, если такое распространение имеет место, то только с временной задержкой. Ввиду этого отверстие в стене или потолке необходимо герметизировать, чтобы предотвратить распространение пожара. При этом следует учитывать, что огонь и дым могут распространяться или через сам вентиляционный трубопровод, или через строительный зазор между наружной частью трубопровода и отверстием в стене.

Поэтому, во-первых, наружную сторону трубопровода покрывают со всех сторон непрерывным слоем изолирующего материала, например каменной ваты, чтобы задержать повышение температуры поверхности изолированной части трубопровода, незатронутой пожаром.

Кроме того, герметизируют отверстие в стене. Для этого применяют набивочный материал, который заполняет зазор между стеной и трубопроводом и как можно теснее соприкасается с изолирующим материалом вокруг трубопровода. Поскольку указанная конструкция все еще не обеспечивает достаточной изоляции, обычно устанавливают муфту из изолирующего материала, расположенную снаружи описанной выше изоляции и находящуюся в прямом контакте со стеной/потолком. Испытания показали, что хотя эта муфта пригодна для герметизации отверстия в стене, температурный профиль в трубопроводе подвергается воздействию таким образом, что повышенные температуры могут создаваться в переходе от муфты к указанной изоляции трубопровода. Кроме того, установка муфты влечет за собой дорогостоящий дополнительный этап рабочего процесса.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение простой по конструкции и надежной изоляции трубопровода в зоне отверстия в стене от увеличения температуры, удовлетворяющей соответствующим стандартам противопожарной безопасности. В то же время необходимо обеспечить высокую длительность огнестойкости и герметичность от утечки газов. Кроме того, решение должно являться недорогим и простым в осуществлении.

Решение указанной задачи обеспечивается в соответствии с отличительной частью п.1 формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением трубопровод, в особенности трубопровод для кондиционирования воздуха или вентиляционный трубопровод, проходящий через отверстие в стене или потолке и т.п., изолируют таким образом, что он удовлетворяет соответствующим стандартам противопожарной безопасности, такому как стандарт огнестойкости DIN 4102-6, в особенности от L 30 до L 120, в зависимости от конструкции, т.е. пределу огнестойкости 30 минут, 60 минут, 90 минут или 120 минут. В связи с этим наружную поверхность трубопровода полностью обертывают изолирующим материалом, торцевая поверхность которого по меньшей мере частично обращена в направлении отверстия и покрыта жаростойким адгезивом. Изолирующий материал предпочтительно состоит из минеральной ваты.

Изоляция требуется для того, чтобы предотвратить или задержать распространение пожара, вспыхнувшего в первом помещении, на второе, соседнее, помещение, там, где между двумя помещениями имеется отверстие, через которое проходит указанный трубопровод. Отверстие также может находиться в потолке или крыше и т.п., но для простоты здесь и далее речь будет идти преимущественно об отверстии в стене, под которым следует понимать и другие типы отверстий. Стандартами огнестойкости являются DIN 4102-6 и аналогичный ему EN 1366 Т1.

Примером пригодного изолирующего материала является минеральная вата, в особенности тип минеральной ваты, известный из патентного документа ЕР 1522800 А1. Применение указанных изолирующих материалов для изолирующего устройства в соответствии с настоящим изобретением особенно предпочтительно и является следующим аспектом настоящего изобретения. Указанная вата обычно содержит множество тонких волокон, полученных из жаростойкого материала, и предпочтительно имеет точку плавления, определенную в соответствии со стандартом DIN 4102 Часть 17, по меньшей мере 1000°С. Однако помимо этих изолирующих материалов можно применять обычную минеральную вату, такую как каменная вата или, при необходимости, стекловата. Вообще, можно применять любой волокнистый материал, обладающий соответствующей жаростойкостью.

Поскольку в соответствии с настоящим изобретением торцевую поверхность, обращенную к отверстию в стене, покрывают адгезивом, отдельные волокна указанной торцевой поверхности склеиваются. Иными словами, адгезив находится между отдельными волокнами на торцевой поверхности. Таким образом, если торцевая поверхность изолирующего материала находится в контакте со стеной и существует угроза выхода газов из горящего помещения через отверстие в стене, т.е. через зазор между трубопроводом и стеной, в соседнее помещение, увеличение плотности торцевой поверхности за счет адгезива затрудняет доступ в соседнее помещение. Единственной возможностью является проникновение газов в зону между трубопроводом и изолирующим материалом. Однако поскольку этот зазор, если он вообще существует, является очень узким, доступ, во-первых, затрудняется и, во-вторых, в указанной зоне перехода является ограниченно опасным, поскольку газ должен еще пройти через изолирующий материал, прежде чем сможет попасть в соседнее помещение. Таким образом, проникновение газов может быть соответственно задержано по времени, и количество проникающих газов может быть уменьшено, так чтобы удовлетворять соответствующим стандартам огнестойкости.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения изолирующий материал приклеивают к стене, благодаря чему торцевая поверхность изолирующего материала надежно соединяется со стеной. Для получения предела огнестойкости от 60 до 90 минут в соответствии с EN1366 Т1 требуется, например, чтобы толщина изолирующего материала вокруг трубопровода составляла до 90 мм. Размер зазора между отверстием в стене и трубопроводом обычно составляет 50 мм со всех сторон, поскольку такая ширина зазора необходима при монтаже для установки трубопровода с прикрепленными соединительными элементами. Разница между двумя указанными размерами составляет ширину перекрытия 40 мм, где изолирующий материал приклеивают к стене. Следовательно, проникающие газы не могут получить доступ в соседнее помещение. Клеевое соединение разработано таким образом, чтобы иметь высокую долговечность даже при высоких температурах.

При монтаже изоляции следует позаботиться о том, чтобы изолирующий материал упруго прижимался к стене со всех сторон. Однако при нагреве изолирующего материала горячими газами или огнем его свойства изменяются, и он может размягчаться и деформироваться. Хотя обычно это может создавать зазор между стеной и изолирующим материалом, клеевое соединение обеспечивает стабильное соединение между стеной и изоляцией даже при высоких температурах.

Зазор между трубопроводом и стеной обычно набивают набивочным материалом. Этот набивочный материал также имеет хорошие изолирующие свойства при высоких температурах и может являться тем же материалом, что и изолирующий материал, окружающий трубопровод. Набивочный материал может содержать одну или более полос или плит изолирующего материала, которые укладывают или набивают в зазор, или можно применять неструктурированный материал, подобный вате. Предпочтительно торцевую поверхность изолирующего материала приклеивают к этому набивочному материалу. Таким образом, получают непрерывное покрытие из изолирующего материала вокруг трубопровода, препятствующее распространению огня и дыма в помещение.

Изолирующий материал можно приклеивать не непосредственно к стене, а к дополнительным конструктивным элементам, жестко прикрепленным к стене, таким как профили, панели и т.п.

Для улучшения изолирующих свойств набивочного материала его предпочтительно снабжают пенообразующим агентом. Пенообразующий агент содержит вещества, при нагреве образующие пену, которая сдерживает огонь и, таким образом, уменьшает или задерживает распространение пламени.

Предпочтительно набивочный материал набивают в указанный зазор на первом этапе рабочего процесса, а затем две его торцевых поверхности, обращенных в направлении стены, покрывают пенообразующим агентом. После затвердевания/высыхания пенообразующего агента набивочный материал с модифицированной таким образом поверхностью применяют для приклеивания к нему изолирующего материала. Пенообразующий агент эффективно ограничивает и задерживает распространение огня.

Упомянутый выше адгезив предпочтительно является адгезивом на силикатной основе. Преимуществом таких адгезивов является простое применение, т.е. не требующее больших усилий, такое как нанесение с помощью кисти на изолирующий материал. Можно также сначала нанести адгезив на стену или набивочный материал, а затем соединить его с изолирующим материалом, на который также может быть нанесен адгезив.

Предпочтительно описанную изоляцию применяют в трубопроводах, имеющих прямоугольное, в частности квадратное, поперечное сечение. Поскольку трубопровод окружен плитами изолирующего материала, соответствующим образом раскроенные плиты можно легко разместить и прикрепить к трубопроводу штифтами или болтами.

Профильные элементы можно прикрепить к трубопроводу в зоне отверстия. Из-за высоких температур, создающихся при пожаре, термическое расширение и напряжения создаются также в самом трубопроводе, который может состоять из тонкого листового металла. Как уже было сказано, набивочный материал находится снаружи трубопровода в отверстии в стене, ввиду чего трубопровод не может выпучиваться наружу. Вместо этого он может выпучиваться внутрь в этих точках. Если посмотреть вдоль оси отверстия, это создает расширенный зазор, через который могут проникать огонь или газы. Для уменьшения или во избежание указанных нежелательных воздействий профильный элемент, такой как уголок, можно установить в трубопроводе, возможно, путем приклепывания. Предпочтительно уголок может представлять собой профиль толщиной 3±1 мм и иметь фланцы длиной от 20 до 40 мм. Также можно применять U-образные профили или прямоугольники.

Предпочтительно один уголок прикрепляют одним из фланцев к каждой из сторон трубопровода. Продольное направление уголков проходит в плоскости стены. Перекрытие уголка со стеной получают за счет того, что длина по меньшей мере одного из уголков превышает размер отверстия с стене. Таким образом, уголок можно прикрепить к стене, например, болтами. Эти крепления позволяют отрегулировать положение трубопровода относительно отверстия. Таким образом, трубопровод сохраняет стабильное положение, так что никакого изменения ширины зазора, которое могло бы снизить герметичность отверстия, произойти не может.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут объяснены ниже с помощью прилагаемых чертежей.

На фиг.1 представлен вентиляционный трубопровод с отверстием в стене в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг.2 представлен трубопровод и отверстие в стене перед укладкой изолирующего материала.

На фиг.3 представлена изоляция в соответствии с настоящим изобретением, в которой зазор между трубопроводом и отверстием меньше, чем толщина изолирующего материала.

На фиг.4 представлена изоляция в соответствии с настоящим изобретением, в которой зазор между трубопроводом и отверстием больше, чем толщина изолирующего материала.

На фиг.1 показано, как проходит трубопровод 2 через стену 1 в соответствии с вариантом осуществления предшествующего уровня техники. Трубопровод со всех четырех сторон окружает изолирующий материал 3. В переходе от изолирующего материала 3 к стене 1 установлен зажимной патрон 4, изготовленный из изолирующего материала и герметизирующий отверстие в стене от огня/газов. Патрон прикрепляют к стене 1 с помощью специальных гвоздей или штырей (не показаны) и прижимают к изолирующему материалу 3. Изолирующий материал преимущественно является каменной ватой. Патрон 4 может оказывать влияние на температуры в точках измерения в соответствии с EN 1366 Часть 1, что может сильно воздействовать на длительность огнестойкости.

На фиг.3 и 4 представлен разрез стены 1 в соответствии с двумя вариантами осуществления изоляции в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 представлен вариант осуществления настоящего изобретения с изолирующим материалом 3 толщиной 90 мм. Для получения предела огнестойкости от 60 до 120 минут в соответствии с EN 1366 Часть 1 применяют толщину от 30 до 90 мм. Величина зазора между трубопроводом и отверстием в стене, в котором расположен набивочный материал 12, составляет, например, 50 мм. Если, например, высота трубопровода составляет 300 мм, высота отверстия в стене, выбранная заказчиком, составляет 400 мм, так чтобы трубопровод с имеющимися на нем монтажными элементами (такими как торцевой фланец, не показан) можно было легко установить. После установки трубопровода между трубопроводом и отверстием в стене остается круговой зазор, составляющий приблизительно 50 мм. Этот зазор обычно заполняют набивочным материалом 12 из минеральной ваты, отдавая предпочтение плотной набивке для получения хорошей герметичности от газов и огня в случае пожара. Слой огнезащитного материала, в особенности пенообразующего агента 13, помещают на обе торцевые поверхности набивочного материала. Такие огнезащитные пенообразующие агенты являются коммерчески доступными. Рядом с ними помещают уголки 10, входящие в контакт с трубопроводом 2 и прикрепленные к нему с помощью заклепок 8 (фиг.2) обычным способом.

Как можно видеть на разрезе по фиг.3, изолирующий материал 3 из минеральной ваты покрывает трубопровод 2. Слой 11 адгезива имеется на торцевых поверхностях изолирующего материала, обращенных к стене 1. Указанный слой 11 разделен на три части. В наружной части (т.е. удаленной от центра трубопровода) изолирующий материал 3 приклеивают к стене 1. В центральной части адгезив 11 приклеивает изолирующий материал 3 к набивочному материалу 12, покрытому пенообразующим агентом 13. Во внутренней части изолирующий материал приклеивают к уголкам 10.

На фиг.3 и 4 слои пенообразующего агента 13 и адгезива 11 представлены непропорционально большими для ясности.

Изоляция действует следующим образом: во-первых, возможен пожар, при котором огонь и/или горячие газы распространяются внутри трубопровода 2. В этом случае изолирующий материал 3, размещенный вокруг трубопровода 2, задерживает перенос тепла внутрь помещения. Максимально допустимая температура поверхности изолирующего материала, определенная стандартами, составляет, например, 180°С, так что его толщину следует выбирать в соответствии с этим, а также в соответствии с необходимым периодом огнестойкости.

Также огонь может распространяться снаружи трубопровода, т.е. через зазор между трубопроводом и отверстием в стене. Если предположить, что пожар разгорелся с правой стороны стены 1, представленной на фиг.3, можно предположить, что изолирующий материал 3, расположенный справа от стены, разрушается относительно быстро. Затем пенообразующий агент 13, показанный на правой стороне стены, задерживает распространение пламени на помещение, показанное слева. Далее огонь и дым должны пройти через набивочный материал 12, где они сталкиваются со вторым слоем пенообразующего агента 13. В значительной мере в зависимости от интенсивности пожара указанные средства, разумеется, не являются абсолютным барьером, но служат для обеспечения желаемой временной задержки распространения пожара. Если огонь проник через указанный второй слой пенообразующего агента 13, он сталкивается с адгезивом 11, нанесенным на изолирующий материал 3, причем две основные функции указанного адгезива 11 состоят в следующем: во-первых, адгезив 11 склеивает волокна изолирующего материала 3 и, следовательно, увеличивает плотность торцевой поверхности материала. Таким образом, затрудняется проникновение пламени и/или дыма через изолирующий материал. Поскольку адгезив 11, как уже было сказано, содержит жаростойкие материалы, такие как силикатные адгезивы, он имеет высокую жаростойкость и, таким образом, также препятствует распространению пламени. Кроме того, адгезив 11 соединяет изолирующий материал 3 со стеной 1. Без этого клеевого соединения огонь бы добрался до зазора и проник в помещение. Поскольку такой возможности не имеется благодаря клеевому соединению, огонь может проникнуть только в зону между трубопроводом и изолирующим материалом. Поскольку огонь, прежде чем попасть внутрь комнаты, должен преодолеть толщину изолирующего материала, составляющую, например, 90 мм, распространение пламени значительно затрудняется, что позволяет получить широкий диапазон предела огнестойкости. Это позволяет легко удовлетворять требованиям соответствующих стандартов огнестойкости, в особенности пределам огнестойкости EI 60, EI 90 и EI 120.

На фиг.4 представлен альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, в соответствии с которым трубопровод 2 покрыт значительно более тонким слоем изолирующего материала 3'. Этот более тонкий изолирующий слой толщиной от 30 до 35 мм применяют в зонах, где необходимый предел огнестойкости составляет от 15 до 30 минут. В этом случае профильные элементы 10 не требуются, поскольку деформация трубопровода 2 не оказывает значительного влияния на разрушение изоляции. Как и в случае по фиг.3, здесь также зазор между стеной и трубопроводом 2 заполняют набивочным материалом 12 из минеральной ваты, торцевые поверхности которого также покрывают соответствующим пенообразующим агентом 13. Изолирующий материал 3' приклеивают с помощью адгезива 11 к набивочному материалу 12, покрытому пенообразующим агентом.

Случай применения, представленный на фиг.4, аналогичен представленному на фиг.3. Однако торцевую поверхность изолирующего материала 3' приклеивают только к набивочному материалу 12, покрытому пенообразующим агентом 13. Если при пожаре огонь попадает в стенное отверстие между трубопроводом 2 и набивочным материалом 12, он не может немедленно получить доступ в соседнее помещение, а должен распространяться дальше между изолирующим материалом 3' и трубопроводом. Это также соответственно препятствует распространению пламени.

Хотя уголки не требуются для достижения предела огнестойкости EI 15 или EI 30, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по фиг.4 их можно применять для увеличения жесткости и упрощения сборки.

На фиг.2 показаны уголки 10 и 10' для повышения пространственной стабильности трубопровода. Так, на фиг.2 показаны два уголка 10, прикрепленных к трубопроводу 2 с помощью трех точек 8 крепления. Аналогичным образом уголки 10' устанавливают по сторонам трубопровода. Без этих уголков металл, из которого изготовлен трубопровод, может искривляться или выпучиваться внутрь, создавая зазор между набивочным материалом 12 и изолирующим материалом 3 и металлом трубопровода, через который могут распространяться огонь и дым. Во избежание этого жесткость трубопровода в этой зоне повышают с помощью уголков. Заклепочные и болтовые соединения являются наилучшими средствами монтажа в точках 8 крепления. Кроме того, уголки 10 прикрепляют к стене 1 с помощью настенного монтажа 7, такого как болтовое соединение. Таким образом, фиксируют положение трубопровода относительно отверстия в стене. На длинных сторонах трубопровода 2 показаны два профиля 10, а также два других уголка 10' показаны на поперечных сторонах, более коротких и не прикрепленных к стене 1. Конструкция по фиг.2, покрытая изолирующим материалом 3 и снабженная набивочным материалом 12, представляет собой вариант осуществления настоящего изобретения, представленный на фиг.3.

Подходящим материалом для трубопровода является листовой металл, в частности листовая сталь, которая может быть гальванизирована от коррозии. Толщина материала должна составлять не менее 0,5 мм или не более 2 мм, предпочтительно от 0,7 до 1,2 мм. Указанные уголки могут представлять собой стальной профиль толщиной 3 мм с длиной фланца 20 или 30 мм.