专利名称：建筑物用防热防风防护板说明的制作方法
技术领域：
1. 能源的节约与控制. 1. 保护建筑物屋顶免于暴风雨的危害. 技术问题: 1. 屋顶长期暴露在强烈的日照中，既受到以热的形式4诸 存的能量的危害，又遭受着大量的朝向建筑物内部的辐射。 1. 暴露在暴风中的屋顶遭受着沉重的外力压迫，这可能 导致屋顶的损坏。 建i义方案:使用穿孔薄钢板遮蔽屋顶和墻壁。不同类型的穿孔薄钢板 的小孔有着不同的直径，可以根据期望获得的结果自行选择(参见 第2-1章节"物理性质的4吏用")。 优点:
3[12] 1.防护板能够改善阳光高度直射地区住房的舒适度， 1.能够减少空调的使用从而达到了节约能源的效果，也 因为使用的材料成本较低而减少了成本投资， 1.如果暴露于暴风之中，也使得住房更加安全。说明概要: 1. 1.介绍 1. 2.寸生能 2-H吏用的物理'I"生质 2-2—些关于才莫型和实-验住宅的测量记录的资料 1. 3.间隔装置和防护才反装配的示例 1. 3-1 间隔装置 1. 3-2 防护才反的装酉己 1. 4.防护才反上的空气4乍用 4-1 迎风面 4-2 背风面 1. 5.结论[28] 1. 1-介绍 防护板是通过在现有屋顶上刷上油漆和安装上穿孔的 4度锌薄钢板来形成的(图表1 ，参见摘要)。铺i殳这些薄钢才反前不 久，这些薄钢板经受过类似于用做遮蔽面板和包覆面板的完整(无 穿孔)薄钢板的冷轧成型处理。 成型的目的在于使得金属板具备足够的硬度，使之经 得起不同的外力压力，例如它本身的重量、屋顶装配工的体重，风 力以及最后，雪的重量等。 尤其是，这个装配非常适合于已经覆盖了金属薄板的 屋顶，因为在这种情况下，随着间隔装置的帮助，它们必须安装在 与原有屋顶的水平位置上。这样，就不需要多余的准备工作了。 市场上已经有这种穿孔薄钢一反销售，目前此种薄钢板 ,皮用作于包覆面板。 下面，^寻作为一个例i正展示两种类型的穿孔薄钢斗反的 性能之间的比较，但是任何类型的薄钢板都适用于防热防风的防护
板的制造。 下面，这些原理同样也被用来详细地描述屋顶用防护 才反，然而这些相关的原理同样也适用于墙壁用防护4反，而且墙壁用 防护板的装配更加容易(详情参见第3-2章节末尾)。 1. 2-性能 2-1 使用的物理性质:气里或者在屋顶的背风面， 一块穿3U蓴钢 板只要一被阳光照射到(图表2)，接触到日照面上的薄钢板的空气 层与邻近的空气层之间的温度差就显现出来了 。加热后的空气比冷 空气轻，像阿基米德原理所说的那样热空气开始上升，并且分散到 远离薄钢板的大气中去了。这种才几制产生了 一个对薄钢纟反下面空间空气的不断吸取， 这些空气通过穿孔从而得到加热。如此，空气充当了一种冷却流体， 通过循环4妄触与薄钢一反交换热能。它使得薄钢板的温度维持在接近周围空气的温度值。然 而，4艮据记载，穿孔薄钢板的温度可能比实-验住宅背风面周围空气 的温度高到8°C。原有屋顶位于穿孔薄钢板的下方，因此接收到的透过穿孔 薄钢板的红外线辐射能量非常小。尤其，它接收到的能量都是来自 穿过小孔的太阳辐射的。这些热量通过在整个原有屋顶的辐射扩散 来传播，导致温度的上升幅度非常小。当原有屋顶是深色的时候， 它的温度仍然接近于穿孔薄钢板的温度。当原有屋顶是鲜艳的色彩 的时候，它的温度最低可能比穿孔薄钢板低2 。C 。在风速较緩和时(风速低于15米/秒)，在气流中可以观 察到一个风速梯度。这个风速梯度是才艮据它与屋顶的距离成比例地 从一个较低值发展到一个较高值的。因此，穿孔薄钢板上表面的风
速要比下表面的风速快得多。鉴于这个风速梯度的存在，通过穿孔 导致了屋顶和穿孔薄钢板之间呈现出了空气的自然吸入。这个现象 在伯努利效应中得到了更好的阐释在以次音速流动的流体中，流 动速度的增加总是伴随着压力的减小。[42] 这个现象使得穿孔薄钢板的冷却更为有效。在图表3中 的两种类型的薄钢板已经测试过了 ，并且按照1: 1的比例表示在 图表3中。薄钢板类型的选择必须以首要需求保护为依据 1. 如果防风4呆护显得不那么紧迫，比如在圭亚那，就可 以选4奪穿孔4交小的薄钢一反，因为它的遮蔽面更大，并且防热4生能更 好，例如A类型的薄钢板(图表3a)，
占总面积85%的表面处于遮蔽之中，也就是说，只有14.5%的 原有屋顶表面仍然受到太阳辐射。 1. 如果4吏用B类型的薄钢一反(图表3b),那么只有77.3% 的屋顶处于遮蔽之中，也就是说，屋顶总面积的22.7%仍然处于阳 光的照耀之中。在另一方面，由于小孔寿交大，原有屋顶在风4交大时 接收到的热量更多；而风能的损失较大，从而降低了整个屋顶损坏
的风险。 2-2 —个模型和一所实验住宅的测量记录两种结构类型一皮用于测试"建筑物用防风防热防护4反"的 性能，即图表4中的图片中显示的一所实验住宅，和一个在图表5、 图表6和图表7中详细显示的一个才莫型。该才莫型的作用在于-验证安 装一个诸如"建筑物用防风防热防护板"之类的i殳备的有益性。实际 上，它已经显示出关于防热保护方面的有益性能。《旦是由于其体积 较小，它也表现出自身的局限性。至于实验住宅，它能够验i正模型 获得的结果。此外，它也能够用一个更明确的方式4皮露这些现象， 至少是在模型上可见的现象，例如温度梯度长和薄钢板的长度。
7[48] 1. 图表5: 比例为3.5厘米l米的模型的描述视图。 [49] 1. 图表6: 记录点的位置与测量温度的说明。 1. 图表7: 有防护板的模型的图片与没有防护板的
模型的图片。该模型由厚度为12毫米的木芯胶合板组成。为了使得木 材更耐潮湿且防虫蛀，之后要在木材上涂上焦油。屋顶由一块油漆 成海蓝色的薄钢^^反制造而成。这使得这个模型暴露在辐射尽可能恶劣的环境中。 因为图表7a中可见的设备，上层薄钢板和下层薄钢板 之间的间隔可以在80毫米到300毫米之间变动。图表6能够在示 意图中标示出温度增加的位置，并且这个在三个配置中都可以观察到。 1. 无防护(图表6a) 1.拥有一块天蓝色整体(无穿孔)薄钢板的防护(图表
6b), 1.拥有一块A类型的穿孔薄钢4反的防护(图表6c)。表1说明了"2006年3月短期干燥的夏天"活动期间的一个 活动记录概要。它真的升高了温度，并且升高的不是平均温度。表格中的行与对应着在同一天的早晨11时到12: 30期间 引起的温度的上升。在每一行中，日晒和风吹的条件大致相同。平均风速在5-6米/秒之间，伴随着持续5-10秒的达到10米/秒的阵风， 每隔2-10分钟发生一次。温度上升面已经转向当前空气流动的方向确切地/说，该 模型的东方，以及实-睑住宅的东北方向。在"已上升的"一栏中，M指的是该模型，而EH指的是试
验住宅。"状态，，一栏可以被理解为防护状态。 NR=无遮蔽的(无防护的)屋顶 PSNP =完整(无穿孔)薄钢板制成的防护板 PSP = 才莫型用A类型的以及实-险住宅用B类型的 穿孔薄钢板制成的防护—反注为了连接图表6和表1，应当用第四个希腊字母(6) 来替代表格中的字母d。相似地，q必须理解为第八个希腊字母(0 )。
已上1狀太！ d 升的^'" ;(mm)q 1 q , a ; si 1qs2qs3qs4 44qs5qs6q,bqsbq. ! q 1Ci sc ■ 35 38.5M :皿1 -29i----------.44.5453437.5MPSNP80 31.53838.53932333232.5343435
MPSNP 200 M PSP 80 M PSP ; 200 EH NR -EH PSNP 175 EHPSP ll7531.534.635.53631323231.53331.533
31.531.93232.332.9333030.53332.534
31.229.93030.230.631.53230333133.5
28--62626238424562
30.543474539424030.531.533 32.533.5 :
31.533323232.5323229.7319字母q表示。在"qa"—栏中，周围介质温度资料是使用水银温度计来记 录(精确到0.1°C)。 "qa"的测量是在一个没有日晒只有风的密封区 i或内"i己录的。索引(i)表示温度是依据模型(离墙壁大约200毫米)或是 实-险住宅中的(在房间中央)水4艮温度计记录的。索引(s)表示使用红外线温度计记录的表面温度，并且精确 到0.5。C，这个方法考虑到了一个点近旁的分散的温度。索？ 1 (b)表示模型的基地或者是实验住宅 一楼的 一 间房间 (没有空调)，以及 索引(c)表示模型或实验住宅的屋顶(即直接位于薄钢 氺反下方的体积)。表1考虑了拥有不同配置的防护4反的屋顶和没有任何房屋 板的屋顶的比较。模型的资料显示了 一个较小规模的表面的通风的 有效性(即4吏没有防护斧反)。 对于实验住宅来说，棵露的(无穿孔)薄钢板暴露在 风中的一侧的最高温度记录为62°C,在无风的一面(西面)的最高 温度i己录为75°C. 原有屋顶之间的间隔和防护板的薄钢4反之间的间隔发 挥着同样重要的作用，但是有益的性能由最小的间隔(80毫米)决 定。 一方面，无限i也扩大这一间隔是没有用的，因为超过200毫米后，热性能得不到任何改善。另一方面，可以设想更重要的间隔来 只于应暴风危害的防护。 对于实验住宅，通过考虑由模型得到的结果选择了一 个175毫米的间隔d(S)。周围介质温度和穿孔薄钢板的温度(表格 的最后一行)之间的低差证明了这种配置的防护板的效力。 1. 3 间隔装置装配示例与防护板的装配示例 3-1 间隔装置 图表8的陈述失见定了实-验住宅4吏用的间隔装置的类型。 为了便于装配，建议放置间隔装置时将它的开口转向底部。 间隔装置的采用必须以屋顶覆盖薄钢4反的类型为依 据。因此，需要注意用作覆盖另一个薄钢板(主要在图表8中的a 面，b面和c面)的薄钢板类型的共同特征(在图表8中的安装方 面)、共同属性(如下文描述的)和变化方面。
所有间隔装置的共同属性 为了抵抗的目的，挡板2 -当班3都应当被安置在尽 可能接近薄钢板起伏范围的顶部位置。 如果是薄钢板的平顶峰有起伏的情况(图表8和图表 9a),这种情况很容易满足。它足以确保(a)面等同于两个连续的 起伏的外部褶皱之间的距离，或者最大超过这个距离达8毫米。[85] 对于在圆顶峰有起伏的薄钢板(图表9b和9c)， (a)面必须超过两 个连续的波峰的轴之间的距离达15毫米到20毫米(最大值，并且 将分散到间隔装置的两端)。
ii[86] 如果没有实现这种情况，在间隔装置底部的重量作用
之下，会存在一个下陷的风险。原因在于，紧固螺栓必须穿过起伏 的这些波峰，并且间隔装置之间必须保持一个空间用作固定这些螺
栓的关键。 然而，应当注意到对于那些4皮称为"波状薄钢4反"的薄 钢板，在间隔装置的边缘叠加上起伏的波峰是可能的(伴随着超过
的范围为5毫米的可能，图表9c)。 从而，可以用这种方式选择(a)面，即当间隔装置的 长度等于或者大于300毫米时，可以覆盖一部分起伏。对于间隔装 置的每一个末端，则在最^妄近末端的位置安置一个与起伏的波峰水 平的紧固螺栓。 (b)面是第二个可变面。这取决于设想的防护的类型。 表1的资料表明，防护板在薄钢板之间间隔80毫米时有效。相应 的间隔装置将会有一个更大的力学强度。 对于实验住宅来说，在处于一个起伏高度为25毫米高 度时，1 面=150毫米，就能获得一个175毫米的间隔。 一个完整详细的计算已获准来证明如果力F没有超过 图表10中的配置，那么b=150毫米的间隔装置可以用来对抗弯曲
和下垂。 计算结果表明，当与屋顶平行并且面向底部时(图表 10),这个力的限值为1800牛顿。压力最大的区域为挡板2和挡板[93] 当一个安装工人爬上屋顶装配时，由于他本身的重量， 负荷也会增加。此外，应当指示安装工人在装配操作期间不'要停留 在间隔装置的顶峰。
显而易见，(b)面增加i也更多，并且在负重的情况下 间隔装置下陷的风险更大。(b) 面的值大于150毫米时，建议从 间隔装置底部增加(c)面并且在第一个(c)上面添加第二4艮铆4丁 (图表11 )。 图表12中的一 系列图片显示了 一个熟练的安装工人现 场制造间隔装置的不同步骤。在这里给出的这个例子展示了模型住 宅的间隔装置的制造
切割一个长为430毫米的U型4仑廓(60毫米，150毫米， [96] 1 (a) 35毫米)， 1 (b))切割挡板1,挡板2和挡板3, [98] 1 (c)从U型轮廓外部交叠上挡板1, [99] 1 (d)从U型轮廓内部交叠上挡板2， [IOO]I (e)交叠挡板3使之覆盖挡板2，1.(f)挡板2和挡板3装配所需铆钉的安置，(考虑到紧固 螺^f全的装配，所以铆4丁头必须在间隔装置里面)，1.(g)将间隔装置安置在屋顶上。间隔装置必须正好放置 在安装了屋顶用薄钢板的横梁的上方。如有可能，应当使用已有的 小孑L，并且为了确保密封性，不要忘记在薄钢板和间隔装置之间放 置一个橡月交垫圏。l.(h)固螺栓的安置。考虑到间隔装置位置的固定，在间 隔装置和薄钢板之间使用 一个经过焦油涂层处理的纸板，但这并不 是必须的。
13[104]1.(i) 间隔装置已经准备好4妄受矩形截面为30 x 50毫 米的壁架，用作实际的防护;敗的穿孔薄钢^1将会安装在壁架上面。
3-2防护板的装配分离两个连续间隔装置的距离可以等于图表8中的(a) 面的1.5倍左右。如果在暴风较少的地理区域内的不需要装配抵抗 装置，可以增加一个300毫米的长度，甚至可以增加双倍的这个长 度。因此，必须注意两个间隔装置之间的距离应当小于或等于(a) 面。 一旦间隔装置安置在原有屋顶上，它就接受了将会嵌入其上部 的壁架(图表13a)。首先，壁架需要经过一个杀菌处理，并且被经 过焦油涂层处理的铝膜n务补屋顶用防渗类型的薄膜)完全覆盖。 这种薄膜的作用在于保护支架免于蛀虫突害，并且使其更耐潮湿。 只要简单地多用 一 些间隔装置就可以在装配期间支 撑住壁架，但是也需要通过一种图表13b中可见的辅助联合薄膜
来巩固支撑。 避免用安排在顶峰的螺栓将壁架安装在间隔装置上 的壁架上，因为在使用期间，螺栓头可能会造成刮伤穿孔薄钢板下 面的有4几涂层的风险。 在布置好之后，使用屋顶用普通短头螺栓来固定穿孔 薄钢板(镀锌保护型螺栓，直径6毫米，除头以下长40毫米)。这 些螺栓确保了壁架和间隔物之间的连接，以及穿孔薄钢板和壁架之 间的连4妄。 正确安置的螺，f全在穿透壁架之前，必须要穿过穿孔薄 钢才反和间隔装置的顶端。[111] 为了限制螺栓表面接触到雨水，最好将这些螺栓安置
在穿孔钢板起伏4仑廓的底部(图表13b)。 为了便于装配，最好使用经过润滑的螺栓(例如-使 用汽车润滑油)。 对于墙壁用防护板，间隔装置的制造和装配与图表 12和图表13中所示内容相类似。间隔装置和它们的壁架各自分隔 开1.2米的距离简单地安置在水平线上。 一个300毫米的(a)面(图 表8)可以安装在这些间隔装置上，并且两个连续间隔装置之间将 保持一个600毫米的水平距离。
穿孔薄钢板将以此种方式安装-薄钢板底部与地面之间要有一 个小于300毫米的间隔。为了安装一个尺寸有限的用于墙壁防护板 的穿孔薄钢板，薄钢板的高度将会以此种方式受到限制-早晨9小 时在东边以及17小时在西边的时候，它们的顶端在装配状况下会 穿透屋顶投影造成的阴暗地区。用这样的方式，装置的有效性就不 会受到影响了，但是为了美观的原因，也可能采用较大尺寸薄钢板。 然而，为了使墙壁和薄钢板之间的空间中空气流通良好，薄钢板的 顶端和屋顶的底部之间至少要4呆持一个300毫米的间隔。 最不利的风是那些在与屋顶下胶塞垂直的力量强劲的 风。在这种情况下，暴露于风中最多的屋顶是那种两边都是斜面的 屋顶。当风向与屋顶平行时，就对整个屋顶产生了一个相对平均的 压力。(风力)负载的损失是因为穿孔薄钢板相对于普通的屋顶， 降低了风速，并且减少了建筑物内部和屋顶外部的压力差。因此， 下面的两段专门讲述屋顶两侧都暴露在与屋脊的胶塞垂直的风中 的有斜面的屋顶。
15[117] 这是屋顶受外力最强的一面。在迎风面，风流群靠近 屋顶时向斜面的方向倾杀牛(图表14)。它伴随着一个随着远离曲率 中心的距离而按比例(即它接近屋顶的比例)上升的压力梯度(由 伯努利定理推导出的关系)。同时，风速4要照梯度变化相反的方向分布。 这一事实可以得出，这两种现象可以在接近防护板的 地方共存。 在其底部，空气通过穿透小孔在穿孔薄钢4反之下和间 隔物之间沖撞，这导致了 (风力)负载的大量损失，并且穿孔钢 板下面的空间大大地降低了气流速度。仅供参考，风速为10米/秒 时，模型的穿孔薄钢板之下的气流速度为3米/秒到4米/秒。 建筑物越高，穿孔薄钢板的上表面的风速相较于下表 面的风速就越高。自此伴随着一个下表面之下空间的空气射流循环 的吸入，并且低气压区域正好位于每一个薄钢板的穿孔的上方。这些原理是有效力的，并且有一个将会4氏消的趋势
风作用在保护板的基的时，涂层能够发挥效力，而吸气作用能 够减少上部的涂层效力。总的说来，防护板的存在减緩了流经屋顶的气流的速度。 同没有防护板的建筑物比较起来，结果是防护板能够 减小房屋内部详口外部的压力差。[124]4-2 背风面 背风面相较于迎风面而言相对地比较风平浪静，是一 个几乎拥有统一低气压的区域。通过时屋顶顶端产生的波动甚至可 以通过减少屋顶上的空气来发挥涂层的效力。这个效力在强风下更
加显著。 因为穿孔薄钢板下面空间内的空气循环，*接近屋脊的 地方呈现出最低气压。 总结起来，在暴露在暴风中的情况下，接近屋脊的区 域最容易招致基本压力。 因此，为了加强防护々反在这些区域的防护作用，重点 在于尽可能多地减少位于最接近屋脊的横梁上的间隔装置之间的间距。 此外，穿孔薄钢板可以充当通风脊砖瓦，而其他连接 保护板的两个的斜面的薄钢板，必须留有自由边缘(图表16)，即
没有交叠。
(直径5毫米的A类型薄钢^^用铆4丁，直径6毫米的B类型薄钢才反 用铆4丁)完成，并且要以一个边纟彖至少一个铆4丁的比例来估文，正如 图表16中的图片所示的实验住宅的防护板上的铆钉分布。1. 5-结论"建筑物用防风防热防护才反"的<吏用通过降4氐屋顶温度 和在不同的房间获得一个最统一的温度，改善了建筑物内部的舒适 度。这自然地也就减少了空调的使用，从而节约了能源。[133]通过降低与之直接接触的风的速度，防护罩增强了建 筑物对抗暴风危险的抵抗力。需要注意的是，通风脊砖瓦在减少由 位于屋顶顶端的风造成的屋顶损坏的风险中同样发挥着重要作用
权利要求
1.使用穿孔薄钢板保护屋顶和垂直墙壁。遮蔽物是由间隔装置制造的，原有屋顶或者墙壁的尺寸、设计和安排赋予了建筑物用防风防热防护板的特色。“建筑物用防风防热防护板”的效力主要取决于间隔装置以及它们的正确装配。
全文摘要
本发明涉及一种用于建筑物的防热防风防护板，该防护板是新颖且经济的构思，其能够提高遭受强烈日光照射的建筑物内部的舒适度。该构思旨在通过钻孔的板材以及借助具有独创的设计和布置的间隔装置实现屋顶和/或墙壁的包层。由于所提供的安装模式以及所使用材料的低成本，使得投资很小。进而通过降低用于建筑物的空调所使用能源的消耗来实现节约。建筑物的防热防风防护板的结构导致风在建筑物周围的路径上的大量负载损耗，该防护板允许其所覆盖的整个建筑物更好地抵抗大风。在“说明书”部分中，连续地涉及装置的说明、所使用的物理性质、在模型以及实验住宅上所观察到的性能，然后提供安装方法，并且最后对风的行为做了模型化的方案以便在安装完屋脊瓦时确保所注意的地方是合理的。
文档编号E04D13/00GK101668909SQ200780052324
公开日2010年3月10日 申请日期2007年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者雅克·皮热尔 申请人:雅克·皮热尔