[发明专利]房舍及移动体建造过程中的保温设计

权利要求书

1.本人发明的保温房间由铝合金、、玻璃、聚氯乙烯板和旧木板构成，除了通过少数几根铝合金框架与主房间墙壁接触、少数几排砖与主房间地面接触外，整个保温间悬空套在主房间内，即它的六个面与主房间的顶棚、墙壁和地面都有间隔。在主房间门窗、保温间门窗同时关闭或仅留小孔隙的情况下，保温间便产生了保温效果。

2.该保温房间在主房间门窗，保温间门窗同时关闭或仅留很小孔隙情况下产生保温效果的原因是：在保温间六个面与主房间之间形成了封闭空气层。

3.封闭空气层产生保温效果的理论依据：第一，分子动理论：物质是由分子组成的，一切物质的分子都在永不信息地做无规则运动，分子之间同时存在相互作用的引力和斥力。第二，温度：温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高的物体，其分子热运动越剧烈，第三，内能：内能是能量的一种形式，它是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和。第四，内能与温度联系密切：当一个物体的温度升高时，它的内能增大，第五，热力学第一定律：ΔU＝W+Q即一个热力学系统内能增量等于外界向它传递的热量与外力对它做功之和(ΔU代表内能增量，Q代表传递的热量，W代表做功)第六，热力学第二定律及热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传递给低温物体，结果使高温物体的温度降低，使低温物体的温度升高；不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化。第七、物质质量与密度的关系：m＝ρV(m代表质量，ρ代表密度、V代表体积)。第八，热量计算方法：Q＝cmΔt(Q代表传递的热量，c代表比热容，m代表质量，Δt代表温度变化值)。

4.人类等生命有机体所处的小环境(如房屋)的温度，特别是最适温度(18-25℃)经常与外界大环境的温度有很大差别，这就导致了热传递的发生。热传递的方式有三种：传导、对流和辐射。由于墙壁、屋顶的阻挡，房屋内外热传递一般只靠墙壁屋顶和地面的传导发生。由上述理论知道，这种传导是由高温面向低温面进行的。但目前房屋的单层实体墙，屋顶及地面的保温效果很差，即使在墙壁外面贴一层实体材料，保温效果也改善不了多少，而本人发明的封闭空气复合墙(由保温间六个面与主房间墙壁等及夹在二者之间的封闭空气组成)就比较好。原因是：由于空气的密度比一般固体建筑材料小得多，由m＝ρV可知，夹在主房间与保温间中的一定体积的封闭空气质量也很小。那么，比如说，在寒冷的冬天，室内温度高于室外环境温度，室内理应向外散热(热传导)，但这时保温间向外散热要经过两步进行：第一步：保温间向封闭空气散热，第二步：封闭空气向主房间墙壁、屋顶、地面散热。则由Q＝cmΔt可知，由于封闭空气质量很小，那么封闭空气从保温间吸收的热量Q也很小，那么封闭空气从保温间吸收的热量Q也很小，进而由封闭空气向外散发的热量也就少了，因此封闭空气起到了阻抑热传导的作用。

5.关于封闭空气厚度的问题，由于常见的建筑材料，如土、砖、瓷、玻璃、大理石等的密度大约是空气密度的1000-2000倍，那么由m＝ρV可推导出，与实体墙壁面积相同的封闭空气，其厚度必须是实体墙壁厚度的1000-2000倍，封闭空气的质量才能接近这种情况下的实体墙壁质量，其热传导性也接近实体墙壁，显然这是不现实的，封闭空气厚度不可能达到这个数值，但是封闭空气厚度也不能过薄，否则会增加封闭空气分子在极短时间内碰撞两面的频率，加速热传导。本人认为，封闭空气厚度可小于主体墙(承重墙)而大于内层墙，当然内层墙可以很薄，所用材料各异，能封住空气即可。因为除了保温之外，还要考虑节约空间、节约材料的问题。封闭空气厚度的精确数值，可根据具体情况，由工程实验室测试获得。如果集装箱，卡车、轮船、列车等的箱体是由钢铁建造的，由于钢铁密度是空气的7000倍左右，那么这种箱体的封闭空气厚度可比内壁或外壁都大。