Патент на изобретение №2235842

(54) СВЕТОПРОЗРАЧНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в конструкциях оконных блоков, зенитных фонарей и др. Изобретение позволит обеспечить возможность воздухообмена между атмосферой и воздушной прослойкой конструкции при условии предотвращения образования конденсата или выпадения инея в межстекольном пространстве и уменьшения теплоизоляционных свойств предложенной конструкции более чем на 5%. Светопрозрачная конструкция содержит коробку, внутри которой установлена, по меньшей мере, одна рама и, по меньшей мере, два светопрозрачных элемента, между которыми образована замкнутая полость с воздушной прослойкой. Последняя сообщена с наружным пространством посредством вентиляционных каналов, образованных в раме и, возможно, коробке. Суммарная площадь отверстий указанных каналов выбрана из условия: где F_отв – суммарная площадь отверстий каналов; V – скорость воздуха, проходящего через эти отверстия; W – суммарный объем воздушных прослоек; К_р – кратность воздухообмена. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к ресурсосберегающим светопрозрачным ограждающим конструкциям и изделиям, используемым преимущественно в области строительства, таким как оконные блоки, в том числе со стеклопакетами, витрины, зенитные фонари и др.

Изобретение решает задачу обеспечения воздухообмена между, по меньшей мере, одной воздушной прослойкой, образованной в конструкции и/или изделии, и окружающей атмосферой, не допуская при этом образования конденсата или инея в пространстве между светопрозрачными элементами.

Известна конструкция клееного стеклопакета, используемого в ограждениях проемов зданий и сооружений. Стеклопакет включает, по меньшей мере, два стекла и размещенную между стеклами распорную рамку, образующие замкнутую полость, при этом в рамке выполнены отверстия, предназначенные для сообщения с наружным пространством, эквивалентный диаметр которых рассчитывается по определенной формуле (RU 2171883 С1, кл. Е 06 В 3/66, 10.08.2001). Несмотря на то, что известный стеклопакет позволяет обеспечить внутри него необходимую вентиляцию, он не в полной мере решает задачу, связанную с возможным образованием в межстекольном пространстве конденсата или инея.

Также известно устройство стеклопакета, в пространстве между двумя стеклами которого в распорной раме размещена перфорированная с торцев трубка, заполненная абсорбирующим материалом (ЕР 0100653 А2, кл. Е 06 В 3/66, 15.02.1984).

Известное устройство стеклопакета направлено на решение задачи уменьшения воздействия разницы давления в межстекольном пространстве и атмосфере на эксплуатационные качества изделия за счет использования измельченных гранул абсорбирующего материала, что удорожает и усложняет конструкцию в целом.

Технический результат изобретения состоит в повышении ресурсосбережения при изготовлении предложенных изделий с учетом недопущения образования конденсата или инея в межстекольном пространстве, обеспечивая незначительное снижение теплозащитных свойств конструкции (не более чем на 5%).

Сущность изобретения заключается в том, что светопрозрачная конструкция содержит коробку, внутри которой установлена, по меньшей мере, одна рама и, по меньшей мере, два светопрозрачных элемента с образованием между ними замкнутой полости для воздушной прослойки, сообщенной с наружным пространством посредством вентиляционных каналов, образованных в раме и, возможно, коробке, при этом суммарная площадь отверстий указанных каналов выбрана из условия

где F_отв – суммарная площадь отверстий вентиляционных каналов, м²;

V – скорость воздуха, проходящего через отверстие вентиляционного канала, равная 0,3-1,5, м/сек;

W – суммарный объем воздушных прослоек, определяемый из условия

W=H L h(м³),

где Н, L, h – соответственно высота, ширина и толщина воздушной прослойки;

К_р – кратность воздухообмена (1/ч), определяемая по формуле

где С_эф – коэффициент уменьшения теплозащитных свойств конструкции, определяемый по формуле

С_эф=Q_ф/Q_Т=0,01-0,05,

где Q_ф – теплопотери за счет фильтрации воздуха, Вт;

Q_ф=1,028 (t_в-t_н)W K_р,

Q_T – теплопотери за счет перепада температур между наружным и внутренним воздухом, Вт;

Q_T=q F_отв,

где q – средний удельный тепловой поток, Вт/м²;

t_в, t_н – соответственно температура наружного и внутреннего воздуха, С.

Величина 0,28 характеризует удельную теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Ср

Ср=0,28 Вт час/кг С,

– плотность воздуха, кг/м³;

– приведенное сопротивление теплопередаче конструкции, м² С/Вт;

t₁-t₂ – разность температур воздуха внизу и вверху вентилируемой воздушной прослойки, С, которая определяется по формуле

t₁-t₂=0,45( _в– _н),

где _в– _н – температурный перепад между внутренней и наружной поверхностями остекления, С, который определяется по формуле

В вентиляционных каналах, образованных в деталях предложенной конструкции, могут быть размещены фильтры, суммарная площадь которых выбрана из следующего условия:

F_ф=С F_отв,

где F_ф – суммарная площадь отверстия с фильтрами, м²;

С – постоянный безразмерный коэффициент, определяемый экспериментально для каждого фильтрующего материала;

С=i_отв/i_ф,

где i_отв, i_ф – коэффициенты воздухопроницаемости при одинаковой разности давлений Р в межстекольном пространстве и наружном воздухе (например, при Р=10 Па).

Переплет рамы светопрозрачной конструкции может быть выполнен одинарным раздельным, или одинарным спаренным, или раздельно спаренным.

Два светопрозрачных элемента предложенной конструкции могут быть выполнены в виде стеклопакета.

Светопрозрачная конструкция может быть выполнена в виде оконного блока, зенитного фонаря или фасадной системы, имеющей наряду со светопрозрачными элементами и непрозрачные элементы, входящие в конструкцию, например входные двери.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид светопрозрачной конструкции в виде оконного блока; на фиг.2 – разрез А-А по фиг.1 для одинарной рамы с однокамерным пакетом; на фиг.3 – разрез по А-А по фиг.1 для спаренной рамы с одинарными стеклами; на фиг.4 – разрез по А-А по фиг.1 для раздельной рамы с одинарными стеклами; на фиг.5 – разрез А-А по фиг.1 для раздельной рамы, одна из которых имеет однокамерный стеклопакет; на фиг.6 – разрез А-А по фиг.1 с раздельно-спаренной рамой и одинарными стеклами; на фиг.7 представлен разрез оконного блока по фиг.5 (укрупненно), на фиг.8 – оконный блок с одинарной рамой и двухкамерным стеклопакетом (европрофиль).

Светопрозрачная ограждающая конструкция, выполненная, например, в виде оконного блока (фиг.1), состоит из коробки 1, внутри которой установлена одна (фиг.2) или несколько (фиг.3-6) рам, содержащих переплет 2 и светопрозрачный элемент, например, в виде одинарного стекла 3 (фиг.3, 4, 6) или стеклопакета 4 (фиг.2, 5). Стекло или стеклопакет закреплены в переплете с помощью, например, штапика 5, а между коробкой 1 и переплетом 2 рамы размещен уплотнитель 6 (фиг.2). В переплете 2 рамы (фиг.7, 8) и, возможно, коробке 1 (фиг.2, 4-6) выполнены вентиляционные каналы 7 для прохождения воздуха из атмосферы в воздушную прослойку, образованную между стеклами.

В вентиляционных каналах 7 могут быть размещены фильтры 8 (фиг.7-8).

Штриховой линией на фиг.1 обозначена схема открывания рамы окна, при которой вершина треугольника лежит на оси, вокруг которой рама поворачивается.

На фиг.7-8 представлены основные элементы светопрозрачной конструкции в разрезе, где стрелками показан путь прохождения воздуха из атмосферы через воздушные прослойки в полостях, образованных элементами указанной конструкции, и снова в атмосферу.

Циркуляция воздуха осуществляется преимущественно следующим образом: атмосфера – нижний вентиляционный канал – верхний вентиляционный канал – атмосфера.

Вентиляционные каналы могут быть сообщены зазорами, образованными в том числе в металлических профилях 9, установленных между рамой и коробкой, как это показано, например, на фиг.8.

Ниже приведен пример расчета вентиляции межстекольного пространства оконного блока марки ОС 15-9А, выполненного по ГОСТ 11214-86 “Окна и балконные двери деревянные с двойным остеклением для жилых и общественных зданий”, изображенного на фиг.3.

Исходные данные для расчета

1. Температура наружного воздуха, t_н=-30 С.

2. Температура внутреннего воздуха, t_в=20 С.

3. Геометрические размеры воздушной прослойки (вентиляционный объем) оконного блока марки ОС 15-9А: высота Н=1,3 м, ширина L=0,715 м, толщина (расстояние между стеклами) h=0,055 м.

4. Приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока =0,4 м² С/Вт.

5. Плотность воздуха в межстекольном пространстве -1,35 кг/м.

Пример расчета суммарной площади вентилируемых отверстий

1. Определяем разность температур на внутренней и наружной поверхностях остекления

2. Определяем разность температур воздуха t₁-t₂:

t₁-t₂=0,45( _в– _н)=0,45 30=13,5 С.

3. Принимаем, что уровень температуры воздуха оконного блока понизится на 1% (С_эф=0,01) и определяем кратность воздухообмена

4. Определение объема вентилируемой прослойки

W=H L h=1,3 0,75 0,055=0,051 м³.

5. Принимаем среднюю величину скорости воздуха в отверстиях V=0,5 м/сек и находим суммарную площадь отверстий

6. Для вентиляции межстекольного пространства предусматривается два отверстия вверху и внизу оконного блока, рассчитываются по формуле

Предложенная конструкция позволяет обеспечить многократную смену воздуха в межстекольном пространстве, что делает невозможным образование в нем инея и конденсата, при этом снижение теплозащитных свойств конструкции составляет 1%.

Формула изобретения

1. Светопрозрачная конструкция, содержащая коробку, внутри которой установлена, по меньшей мере, одна рама и, по меньшей мере, два светопрозрачных элемента с образованием между ними замкнутой полости для воздушной прослойки, сообщенной с наружным пространством посредством вентиляционных каналов, образованных в раме, при этом суммарная площадь отверстий указанных каналов выбрана из условия

где F_отв – суммарная площадь отверстий вентиляционных каналов;

V- скорость воздуха, проходящего через отверстие канала;

W- суммарный объем воздушных прослоек;

К_р – кратность воздухообмена.

2. Конструкция по п.1, в которой вентиляционные каналы образованы в коробке.

3. Конструкция по любому из пп. 1 и 2, в вентиляционных каналах которой размещены фильтры, при этом суммарная площадь фильтров выбрана из условия

где F_ф – суммарная площадь отверстий с фильтрами;

С – постоянный безразмерный коэффициент, определяемый экспериментально для каждого фильтрующего материала.

4. Конструкция по п.1, переплет рамы которой выполнен одинарным раздельным, или одинарным спаренным, или раздельно-спаренным.

5. Конструкция по п.1, в которой два светопрозрачных элемента выполнены в виде стеклопакета.

6. Конструкция по любому из пп.1-5, которая выполнена в виде оконного блока, или зенитного фонаря, или фасадной системы.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.08.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.07.2010

Извещение опубликовано: 10.07.2010 БИ: 19/2010

PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

(73) Патентообладатель(и):

Савин Владимир Константинович

(73) Патентообладатель:

Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН)

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 17.08.2010 № РД0068502

Извещение опубликовано: 10.10.2010 БИ: 28/2010