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]。本发明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36e)；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36g)。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)。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(本发明的实施例)等产品组装成结构阻隔框架(也是本发明的实施例)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(insulative aspect))；(2)用于阻隔物的足够的内部空间(可阻隔方面(insulatable aspect))；(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，但是本发明的实施例和方法还广泛地适用于要求不仅阻隔热量还阻隔其他形式的能量(例如声音、火、电、以及振动)的结构的其他领域中。例如，所披露实施例在微结构或纳米结构水平上的应用(其中足够阻隔性的气体填充内部空腔)使材料具有高的工程设计的结构阻隔阻力值以及与现有技术材料相比更高的总阻力。
背景技术：
：：技术实现思路1、因此，考虑到现有技术的问题和不足，本发明的目的是提供一种具有阻隔特性的结构构件。2、本发明的另一个目的是提供一种补充与该结构构件一起使用的阻隔材料的结构构件。3、本发明的另外的目的是提供一种结构构件，用于在该结构构件的相反侧上支撑面板，该结构构件抵抗相对面板之间的热传递。4、本发明的又一个目的是提供一种面板结构，该面板结构具有间隔开的第一和第二平面面板以提供结构完整性和热传递阻力。5、本发明的另外的其他目的和优点部分地将从说明书中变得清楚和明显。6、本发明中实现了本领域技术人员将清楚的上述和其他目的，本发明涉及一种面板结构，该面板结构具有间隔开的第一和第二平面面板、以及连接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。每个结构构件包括：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自由的面向内的表面。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。所述结构构件可以由木材或其复合材料制成。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。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。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。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。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。所述面板结构可以包括二级链接构件，用于将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。这些二级链接构件可以将这些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，这些二级链接构件在间隔开的结构构件之间、在垂直于纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。7、本发明的另一个方面涉及一种用于制造面板结构的方法，该多个间隔开的结构构件使用这些结构构件将第一面板和第二面板的对置表面相连，其中连接框架构件在第一框架构件与第二框架构件的面向内的表面之间、在垂直于纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。8、本发明的另一个方面涉及一种结构构件，该结构构件将第一和第二面板连接形成面板结构。所述结构包括：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自由的面向内的表面。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。9、本发明的另一个方面涉及一种阻隔结构构件，该阻隔结构构件包括具有第一长度的第一长形框架构件、和与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，第二长形框架构件具有基本上与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；以及将所述第一长形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。该阻隔结构构件包括将第二长形构件连结至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第一长度的连接长度。该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。该多个第一连接构件和该多个第二连接构件的连接长度可以小于第一长形框架构件的第一长度的20％、并且还可以小于第一长形框架构件的第一长度的10％。所述第一长形构件、第二长形构件和中心长形构件各自可以包括固定至相邻的长形构件的多个长形层压构件，并且所述第一和第二连接构件包括多个连接层压构件。所述第一连接构件的连接层压构件可以与所述第一长形构件和中心长形构件的长形层压构件交织，并且所述第二连接构件的连接层压构件与所述第二长形构件和中心长形构件的长形层压构件交织。第一和第二连接构件可以对角线地固定在对应的第一或第二长形框架构件与中心框架构件之间。第一和第二连接构件可以被配置成在第一长形框架构件的外表面与第二长形框架构件的对置外表面之间产生具有第一长度l1、第一跨度s1的第一度量路径，第一跨度间接度i1＝{l1/s1}-1大于100％(阻隔方面)相当于第一几何阻隔因子f1＝l1/s1大于2，其中，第一度量路径短于内表面与外表面之间的任何其他度量路径。所述第一和第二连接构件可以被配置成在所述第一长形框架构件的外表面与所述第二长形框架构件的对置外表面之间产生具有第二跨度的第一直接路径，并且结构部分之间的第一累计距离(a)大于{(9％±1％)乘以所述第二跨度}(可阻隔方面)并且(b)小于{80％乘以所述第二跨度}(没有可阻隔到使得所述结构变弱)，其中，对于所述内表面与外表面之间的任何其他直接路径，结构部分之间的第一累计距离小于所述结构部分之间的任何其他累计距离。所述第一和第二连接构件可以被配置成产生第一路径长度，所述第一路径长度小于结构部分之间的第一累计距离的85倍(在可阻隔方面与阻隔方面之间平衡)，其中，所述结构部分包括每个结构构件和所述第一和第二连接构件。10、本发明的另一个方面涉及一种具有前表面和后表面的阻隔结构面板，所述阻隔结构面板包括一对间隔开的结构构件，所述结构构件具有第一长度、在所述前表面与后表面之间延伸的深度、垂直于所述深度延伸的宽度，并且在所述宽度方向上间隔开。每个间隔开的结构构件包括：第一长形框架构件，所述第一长形框架构件沿着所述后表面定位并且在所述间隔开的结构构件的长度的方向上延伸，沿着所述前表面定位、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；以及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。每个间隔开的结构构件包括：将所述第一长形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。该间隔开的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。该阻隔结构面板包括可硬化的阻隔材料，所述可硬化的阻隔材料在所述深度的方向上布置在所述前表面与所述后表面之间、在所述宽度的方向上布置在每个所述间隔开的结构构件之间、并且基本上布置在所述第一框架构件与第二框架构件之间的全部空间内。该阻隔结构面板可以包括与所述一对间隔开的结构构件平行布置的至少一个额外的间隔开的结构构件。该阻隔结构面板可以包括垂直于所述一对间隔开的结构构件的至少一个额外的间隔开的结构构件。该至少一个额外的间隔开的结构构件的每端可以附接至所述一对间隔开的结构构件的一端。该阻隔结构面板可以包括附接至所述前表面或后表面中的至少一个的箔辐射屏障。所述可硬化的阻隔材料可以是刚性闭孔聚氨酯泡沫。11、本发明的另一个方面涉及一种用于安装具有周界的窗的阻隔窗框架。该窗框架包括围绕窗的周界连结的多个结构构件。每个结构构件包括第一框架构件和第二框架构件，该第一框架构件沿着窗的边缘布置在窗的一侧上，该第二框架构件沿着窗的边缘布置在窗的相反侧上并且与第一框架构件间隔开并且基本上与之平行。每个结构构件包括在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窗构件，该连接窗构件在多个第一位置处接触第一框架构件、并且在多个第二位置处接触第二框架构件，第一和第二框架构件在第一位置与第二位置之间具有面向内的自由表面。连接窗构件在第一框架构件与第二框架构件之间、在垂直于纵向方向的方向上不提供传导热流的直接路径。连接窗构件可以在第一框架构件与第二框架构件之间对角线地延伸。所述连接窗构件可以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。12、本发明的另一个方面涉及一种设备，该设备包括彼此间隔开的第一、第二、和第三结构构件、将第一结构构件连接至第二结构构件的第一撑杆、以及将第二结构构件连接至第三结构构件的第二撑杆。第二结构构件定位在第一结构构件与第三结构构件之间。第一和第二撑杆被配置成产生大于约零+5％/-0％的最小范围方向间接度，以供能量沿着第一结构构件与第三结构构件之间的最短度量路径流动。第一和第二撑杆被配置成使结构构件之间的累计距离大于设备深度的20％。13、本文描述的另一个实施例是以下设备：该设备包括彼此间隔开的第一、第二、和第三结构构件、将第一结构构件连接至第二结构构件的第一撑杆、以及将第二结构构件连接至第三结构构件的第二撑杆。第二结构构件定位在第一结构构件与第三结构构件之间。第一和第二撑杆被配置成产生大于零的最小范围方向间接度，以供能量沿着第一结构构件与第三结构构件之间的度量路径流动。该条件意味着不存在供能量传导流动穿过结构构件和撑杆的直接路径和笔直对角路径。14、本发明的另一个方面涉及一种建筑物架构，该建筑物架构包括：第一长形结构构件、第二长形结构构件、和布置在第一长形结构构件与第二长形结构构件之间的第三长形结构构件、将第一和第三结构构件以间隔开的关系连接的第一腹杆、以及将第二和第三结构构件以间隔开的关系连接的第二腹杆，第二腹杆比布置在第二结构构件与第三结构构件之间的任何其他腹杆更接近第一腹杆。第一腹杆相对于第二腹杆定位成使得第一腹杆与第二腹杆之间的最短距离大于或等于第三结构构件的厚度的5倍。15、本发明的另一个方面涉及一种建筑物架构，该建筑物架构包括：第一长形结构构件、第二长形结构构件、和布置在第一长形结构构件与第二长形结构构件之间的第三长形结构构件、将第一和第三结构构件以间隔开的关系连接的第一腹杆、以及将第二和第三结构构件以间隔开的关系连接的第二腹杆。第一腹杆相对于第二腹杆定位成使得第一长形结构构件与第二长形结构构件之间的最直接度量路径产生大于100％的最小跨度方向间接度(结构阻隔因子大于2)，以供能量在第一结构构件上的任何点与第二结构构件上的任何点之间流动。16、本发明的另一个方面涉及一种用于制造建筑物架构的方法，该方法包括：获得第一、第二、和第三结构构件；获得第一腹杆和第二腹杆，该第一腹杆被配置成定位在第一结构构件与第三结构构件之间，该第二腹杆被配置成定位在第二结构构件与第三结构构件之间；确定第一和第二腹杆的连接位置以确保最直接度量通路建立大于零的最大跨度方向间接度，从而供能量在第一结构构件上的任何点与第二结构构件上的任何点之间流动；以及在所确定的连接位置处将腹杆连接至结构构件。17、本发明的另一个方面涉及一种可阻隔的建筑物架构，该可阻隔的建筑物架构包括：共面布置的第一长形结构构件和第二长形结构构件；连接第一和第二长形结构构件的第一腹杆；其中，要么腹杆是非线性的以获得大于零的范围方向间接度，而在第一结构构件与第二结构构件之间获得最短度量路径，要么腹杆是笔直(线性)的并且具有基本上等于r1/r2的斜率，其中r1是环绕腹杆的阻隔材料的热阻率，并且r2是腹杆沿着其长度的热阻率。在实施例中，腹杆是笔直的，并且腹杆与第一长形结构构件之间的角度在约5°至约40°之间。热阻率r1还可以是环绕设备的阻隔材料的热阻率，该阻隔材料可以与环绕腹杆的阻隔材料不同。18、本发明的另一个方面涉及一种建筑物设备，该建筑物设备包括一组结构部分，这些结构部分包括第一结构构件(a)、第二结构构件(b)、第三结构构件、第一腹板、第一腹杆、第二腹板、以及第二腹杆，第二结构构件定位在第一结构构件与第三结构构件之间，第一腹板包括第一腹杆，第二腹板包括第二腹板，第一腹板中的每个腹杆将第一和第二结构构件以间隔开的关系、以大于第二结构构件的厚度的30％的最小距离相连，第二腹板中的每个腹杆将第二和第三结构构件以间隔开的关系相连，每个腹杆由以下材料制成：该材料沿着材料的最强轴线的张紧强度大于这些结构构件的最小张紧强度的约1％。结构部分的尺寸和位置被确定为包括以下中的至少一者：(a)比穿过结构部分的最直接路径的跨度长了至少1.5倍的穿过结构部分的最直接通路，或者(b)比穿过结构部分的最直接路径的跨度长了至少2倍的穿过结构部分的最直接路径，或者(c)比穿过结构部分的最直接路径的跨度长了至少2.5倍的穿过结构部分的最直接路径，或者(d)比穿过结构部分的最直接路径的跨度长了至少3倍的穿过结构部分的最直接路径，或者(e)将一对结构构件以间隔开的关系、以大于第二结构构件的厚度的30％的最小距离相连的腹杆。当前第1页12当前第1页12