Теплосберегающий экран
Полезная модель относится к области строительства и предназначена для повышения энергетической эффективности зданий и сооружений путем сокращения теплопотерь в холодный период года через светопропускающие ограждения. Теплосберегающий экран содержит двухстеночную ячеистую листовую герметичную панель из полимерного материала, ребра жесткости которой выполнены в форме плоскопараллельных слоев, образующих герметичные объемные каналы, при этом внутренний объем каналов заполнен инертным газом, а одна из внутренних поверхностей каналов покрыта теплоотражающим слоем низкоэмиссионного материала. В декоративных целях теплоотражающий слой полностью или частично может быть выполнен цветным или с черно-белым рисунком и/или матовым, при этом обеспечивая прозрачность светопропускающего ограждения, а ребра жесткости между каналами по длине листовой панели могут иметь прямолинейную или криволинейную форму. Панель закреплена в декоративной рамке с возможностью установки экрана таким образом, что он, по меньшей мере, один раз, перекрывает часть площади светопропускающего ограждения или в нем выполнены проемы, а герметичные каналы расположены параллельно, или перпендикулярно, или под углом к линии горизонта.
Полезная модель относится к области строительства и предназначена для повышения энергетической эффективности зданий и сооружений путем сокращения теплопотерь в холодный период года через светопропускающие ограждения зданий и сооружений, и может быть использована для теплосбережения различных агрегатов и установок.
В настоящее время в строительстве наиболее существенным фактором для обеспечения повышенного уровня теплозащиты светоопропускающих ограждений - оконных блоков и уменьшения потерь тепла через окна путем излучения является установка энергоэффективных окон - многокамерных стеклопакетов с эффективным низкоэмиссионным теплоотражающим покрытием [например, Технические рекомендации TP 199-08 Повышение теплотехнических и эксплуатационных показателей деревянных оконных блоков - http://www.kodeks-luks.ru; Селективное стекло (низкоэмиссионное или энергосберегающее - http://salamanderokna.naro.ru/i_k_steclo.html].
Низкоэмиссионные покрытия представляют собой полупрозрачные слои металлов с системой "просветляющих" покрытий различных окислов. Наибольший теплотехнический эффект может быть получен при использовании стекол с низким коэффициентом эмиссии, т.е. с "мягким" покрытием, характеризующихся значением коэффициента эмиссии 0,025-0,11. Теплоотражающие стекла с пленочным покрытием получают в результате нанесения на поверхность стекла тонких пленок из металлов и оксидов металлов распылением, химическим осаждением, электрохимической обработкой или термическим разложением. Используются стекла с теплоотражающими покрытиями из золота, серебра, никеля, меди, алюминия, хрома, титана и их оксидов или любого другого подходящего материала, отражающего инфракрасное излучение [например, патент РФ 2432329, МПК: С03С 17/36, Е06В 3/66, опубл. 10.01.2010]. Наилучшими теплоотражаюшими свойствами обладают стекла с покрытием из золота, но из-за их высокой стоимости они не получили широкого применения. Очевидным недостатком использования блоков стеклопакетов является необходимость переостекления зданий и сооружений, что часто является экономически не целесообразным. В России, несмотря на то, что в соответствии с действующими нормативными документами теплотехнические требования к окнам достаточно высоки, стекла с теплоотражающими покрытиями применяются не так широко. По оценкам специалистов их применяют в 5-7% случаев.
Другим направлением обеспечения энергосбережения зданий является использование различных конструкций с теплоотражающими металлическими экранами, жалюзями, рольставнями [например, Снижение нагрузок на системы энергоснабжения зданий. Смирнов Н.Н. - Вестник ИГЭУ, 2008, вып.2, с.1-5; ; ]. Экраны, как правило, используют из алюминиевой фольги или в виде пленки, устанавливают в межрамном пространстве или с внутренней стороны оконного блока и снабжают механизмами подъема-опускания. Рулонные шторы-жалюзи с тканью, обладающей светоотражающими свойствами, рольставни в виде соединенных между собой металлических пластин, также требуют установки дополнительных конструкций. Креме того, ценовой порог таких защитных материалов достаточно высок.
В настоящее время все шире для остекления зданий и сооружений используется структурированный (прозрачный) поликарбонат, представляющий собой светопрозрачные панели, слои которых соединены продольными ребрами жесткости. В зависимости от толщины такие панели пропускают до 88% видимой части светового спектра, что зачастую превышает светопропускание стандартных силикатных стекол. Теплопроводность также играет важную роль при использовании поликарбоната для остекления зданий. Воздушная прослойка в каналах панелей сотового поликарбоната - великолепный теплоизолятор, поэтому даже самые тонкие панели (4 мм) почти в два раза превосходят по степени теплоизоляции простое остекление. При этом экономия энергии достигает 30% по сравнению с традиционным остеклением [например, , ].
Для повышения энергоэффективности эксплуатируемых заданий и сооружений применяют светопрозрачные экраны, выполненные из ячеистого полимерного материала, устанавливаемые снаружи или внутри поверхности светоопропускающего ограждения [например, RU 36877, MПK: F24J 2/42, опубл. 27.04.2004; RU 2306397, МПК: Е06В 9/24, опубл. 20.09.2007]. Наиболее близким к предлагаемому решению является солнцезащитный теплоаккумулирующий экран, содержащий двухстеночное ячеистое листовое ограждение - панель из полимерного материала, ребра жесткости которого выполнены в виде плоскопараллельных слоев. При этом внутреннее пространство ограждения - панели выполнено герметичным, а объем между плоскопараллельными слоями, представляющими собой герметичные каналы, заполнен теплоаккумулирующим агентом с обратным фазовым переходом: непрозрачное тело - прозрачная жидкость [патент RU 2440477, МПК: Е06В 9/24, опубл.20.01.2012].
Однако использование теплоаккумулирующего агента с обратимым фазовым переходом: непрозрачное твердое тело - прозрачная жидкость, заполняющего замкнутые воздушные прослойки значительно снижает светопропускание, когда агент переходит в твердое состояние, светопропускание такого экрана менее 50%. Кроме того, для изготовления такого экрана необходимо специальное экструзионное оборудование.
Задачей предлагаемого решения является создание дешевого, удобного в эксплуатации экрана, обеспечивающего высокие теплозащитные свойства.
Техническим результатом является обеспечение теплосбережения при установке экрана в помещении, а при установке с улицы - защиту от избытков тепла, а также обеспечение сочетания теплозащитных свойств и высокого светопропускания с декоративными возможностями оформления светопропускающих ограждений (оконных профилей). Кроме того, обеспечивается возможность применения непрозрачных экранов для наружных стен и ограждений энергоустановок.
Поставленная задача решается тем, что в теплосберегающем экране, содержащем двухстеночную ячеистую листовую герметичную панель из полимерного материала, ребра жесткости которой выполнены в форме плоскопараллельных слоев, образующих герметичные объемные каналы, внутренний объем каналов заполнен инертным газом, а одна из внутренних поверхностей каналов покрыта теплоотражаюшим слоем низкоэмиссионного материала. Дополнительным отличием является то, что в декоративных целях теплоотражающий слой полностью или частично может быть выполнен цветным или с черно белым рисунком и/или матовым, при этом обеспечивая прозрачность светопропускающего ограждения. Сама панель закреплена в декоративной рамке с возможностью установки экрана таким образом, что герметичные каналы расположены параллельно, или перпендикулярно, или под углом к линии горизонта, а экран, по меньшей мере, один раз, перекрывает часть площади светопропускающего ограждения.
На фиг.1 представлена двухстеночная ячеистая панель, герметичные каналы которой заполнены инертным газом; на фиг.2 - способ заполнения каналов инертным газом; на фиг.3, 4 - закрепленный на оконном профиле теплосберегающий экран.
Для изготовления предложенной панели (фиг.1) в листе сотового поликарбоната 1 необходимого размера, образованные ребрами жесткости каналы 2, после заполнения инертным газом герметизируют любым известным способом, образуя объемную панель 3. Панель закрепляют в декоративную рамку 4 и экран готов к установке на оконный профиль (фиг.3). При этом ребра жесткости между каналами по длине листовой панели могут иметь, как прямолинейную (фиг.1, 3, 4), так и криволинейную форму (фиг.4). Экран может быть установлен с внутренней стороны светопропускающего ограждения (оконного профиля) в зимнее время для сохранения тепла или летом снаружи для отражения солнечного излучения.
Пример. Для заполнения каналов инертным газом лист сотового поликарбоната 1 опускают в камеру 5 (фиг.2), устанавливая на подставку 6. По торцам каналов 2 устанавливают нагреватели 7 и 8. Камеру заполняют инертным газом 9, например аргоном, выдерживают определенное время для полного вытеснения воздуха более тяжелым аргоном. Затем каналы герметизируют, например, электротермической сваркой полимерного материала. Для повышения теплоотражательной способности экрана в камере 5 поверхность каналов 2 предварительно покрывают теплоотражающим слоем низкоэмиссионного материала. Для этого на внутренний слой канала (плоской части экрана) наносят, например фотоэмульсионный материал, выдерживают в темноте, высушивают для получения светочувствительного слоя. После облучения через фотопроектор рисунка с негатива, слой проявляют и закрепляют обычным способом, как при печати фотографий, получая цветной или черно-белый рисунок, или матовое изображение. Рисунок сушат, заполняют инертным газом и герметизируют. Это позволяет улучшить эстетические и дизайнерские возможности экрана.
Инертный газ в каналах экрана также устраняет одно из важных недостатков низкоэмиссионных покрытий, препятствуя окислению частиц металла отражающих тепловое излучение.
Для обеспечения необходимой обзорности светопропускающего ограждения экран устанавливают таким образом, что он, по меньшей мере, один раз перекрывает часть его площади (часть окна). На фиг.3 показан вариант установки экрана, состоящего из двух частей, с внутренней поверхности окна с обеспечением естественного обзора. При этом, если температура на улице (-21°С), а температура стекла (+14°С), то экран имеет температуру (+21°С), обеспечивая температуру внутренних поверхностей в помещении (+24°С). Как видно на фотографии с тепловизора (фиг.3) холодные части - черные полоски зафиксированы только на поверхности стекла, не закрытого экраном, а также по поверхности оконного пластикового профиля. При этом светопропускание, обеспеченное экраном, составляет 60-80%. Как показано на фиг.4 перекрывание части площади светопропускающего устройства возможно осуществить, вырезая в экране проем 10 любой формы.
В зависимости от вида светопропускающего ограждения экран может быть установлен с горизонтальным, вертикальным или, например, для мансардных окон с наклонным расположением каналов. Или может заменить пластины вертикальных, горизонтальных жалюзей, штор, рольставней. Кроме того возможно изготовление непрозрачных экранов, которые применимы для наружных стен и ограждений энергоустановок.
1. Теплосберегающий экран, содержащий двухстеночную ячеистую листовую герметичную панель из полимерного материала, ребра жесткости которой выполнены в форме плоскопараллельных слоев, образуя замкнутые объемные каналы, отличающийся тем, что одна из внутренних поверхностей каналов покрыта теплоотражающим слоем низкоэмиссионного материала, а внутренний объем каналов заполнен инертным газом.
2. Экран по п.1, отличающийся тем, что слой низкоэмиссионного материала полностью или частично выполнен цветным или с черно-белым рисунком и/или матовым.
3. Экран по п.1, отличающийся тем, что панель закреплена в декоративной рамке с возможностью расположения образованных ребрами жесткости каналов параллельно, или перпендикулярно, или под углом к линии горизонта.
4. Экран по 3, отличающийся тем, что он, по меньшей мере, один раз перекрывает часть площади светопропускающего ограждения, или в нем выполнены проемы, и он размещен с наружной или с внутренней поверхности светопропускающего ограждения.
5. Экран по п.1, отличающийся тем, что ребра жесткости между каналами по длине листовой панели имеют прямолинейную или криволинейную форму.
