Вентилируемое окно
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкции окна, используемого для бытовых и служебных помещений, а также может применяться в вентилируемых оконных блоках, наружных ограждениях зданий и использоваться в жилищном и гражданском строительстве в зданиях с механической и естественной вентиляцией. Изобретение позволит уменьшить потерю тепла, конденсацию влаги, упростить конструкцию окна, снизить материалоемкость, улучшить комфортность помещения. Вентилируемое окно содержит оконную коробку, внешнее, промежуточное и внутреннее остекления, створки, основной входной канал, расположенный в нижней части окна у наружного остекления, основной вентиляционный канал, размещенный в верхней части окна у промежуточного остекления, и основной выходной канал, расположенный в верхней части внутреннего остекления, регулирующие устройства для перекрывания каналов. Оно снабжено обратным клапаном, размещенным со стороны помещения в верхней части окна над козырьком. Коробка и/или створки выполнены с дополнительными входными, вентиляционными и выходными каналами, каждый из которых расположен в той же части окна, что и соответствующий основной канал, причем входные каналы размещены диагонально относительно вентиляционных каналов, а выходные каналы размещены диагонально относительно вентиляционных каналов. Во внешнем межстекольном пространстве диагонально размещены входные и вентиляционные каналы в вертикальной плоскости. Во внутренних межстекольных пространствах диагонально размещены вентиляционные и выходные каналы в горизонтальной плоскости. 4 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкции окна, используемого для бытовых и служебных помещений, а также может применяться в вентилируемых оконных блоках, наружных ограждениях зданий и использоваться в жилищном и гражданском строительстве в зданиях с механической и естественной вентиляцией.
Проблема энергосбережения актуальна не только для нашей страны, но и для всего мира. Главной причиной расхода топлива на отопление и вентиляцию зданий является низкий уровень теплозащиты окон, поэтому более половины подводимого к зданию тепла или 25% всего добываемого топлива уходит в виде теплопотерь через них. Поэтому оптимальная конструкция окон, которые утилизируют уходящее тепло и возвращают его в помещение с вентилируемым воздухом, обеспечивают постоянный комфортный воздухообмен и удобны в эксплуатации, является важным фактором для обеспечения энергосбережения.
Известны окна, предназначенные для утепления помещений и обеспечения нормального вентиляционного режима в помещениях. Например, лабораторией теплового воздушного режима ЦНИИЭП жилища разработаны и испытаны специальные окна с двойным движением воздуха, позволяющим утилизировать как трансмиссионное, так и вентиляционное тепло. Их особенностью является то, что одна прослойка соединена с помещением, а другая - с атмосферой (см. Эксплуатационные свойства жилищных зданий. Сборник научных трудов. ЦНИИЭП жилища, 1988). Однако в ходе проведения испытаний было отмечено образование инея на поверхностях стекол.
Известен оконный блок, описанный в а.с. СССР №964094, МКИ Е06В 3/24. Он содержит коробку, раздвижные стекла, установленные в пазах коробки, уплотнитель, устанавливаемый между стеклами, снабженный по торцам остроконечными элементами для фиксации его в коробке, а коробка по периметру выполнена с внутренними пазами для дополнительного остекления, располагаемыми между крайними раздвижными стеклами.
Известно также раздвижное окно по а.с. СССР №1025850, МКИ Е06В 3/08. Оно включает раздвижные стеклопрозрачные элементы из стеклопакетов, закрепленные в коробке с наружным, внутренним и средним притворами, средний притвор выполнен из двух разжимных рамок, снабжен распорно-стяжным приспособлением в виде двухсторонних клиньев, соединенных между собой гибкой связью, при этом разжимные рамки выполнены с углублениями для клиньев и соединены между собой прокладкой, выполненной в виде П-образного профиля с взломом посередине стоек внутрь профиля.
Известен оконный блок (см. а.с. СССР №1350313, МКИ Е06В 5/20). Он включает наружное и внутреннее остекление, каждое из которых составлено парными створками, соединенными вертикальными импостами, входные вентиляционные отверстия, расположенные в нижней части створки и сообщенные с форточкой, размещенной на внутренней створке, вертикальный импост выполнен перфорированным, а приведенная площадь притворов и входных отверстий равна площади перфорации в вертикальном импосте, при этом в форточке образована сквозная щель, приведенная площадь которой не меньше приведенной площади входного отверстия наружной створки. Недостатками данного технического решения являются достаточно большая материалоемкость вентиляционного устройства и значительное снижение уровня естественной освещенности.
Из всех устройств аналогичного назначения наиболее близким по технической сущности является наружное ограждение здания, принятое за прототип (см а.с. СССР №992685, МКИ Е04В 2/42).
Оно включает приточные и вытяжные каналы с приточными и вытяжными отверстиями, разделенными перегородкой, причем канал с перегородкой снабжен дополнительной перегородкой, образующей центральный и дополнительный каналы.
Оно обеспечивает необходимую вентиляцию и теплозащиту в помещении. Однако в нем происходит конденсация большого объема влаги, выраженная в виде инееобразования. Это приводит к обледенению сливных отверстий (конденсатоотводов), накоплению льда в нижней части. Многослойность (5 слоев) остекления снижает светопропускание. Имеют место большая материалоемкость, сложность конструкции, сложность управления воздушными потоками. При этом требуется обеспечить механическую вентиляцию, так как реализовать вход и выход воздуха по разным каналам без механической вентиляции практически невозможно, что приводит к увеличению энергоемкости. Таким образом, в нем не обеспечивается технический результат, выраженный в улучшении условий эксплуатации.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном вентилируемом окне, содержащем оконную коробку, остекление с вентилируемыми каналами, регулирующие устройства, окно содержит три слоя остекления, вентилируемые каналы выполнены в виде отверстий, расположенных в нижней части наружного остекления, и отверстий, расположенных в верхней части у промежуточного и внутреннего остеклений. Кроме того, регулирующее устройство для входных отверстий в нижней части окна выполнено в виде пластины, связанной с двумя штоками с винтовыми устройствами с возможностью поджатия к наружному остеклению и к нижней части оконной коробки. Регулирующие устройства в верхней части окна для вентиляционных и выходных отверстий выполнены в виде выдвижных пластиковых лент с механизмами регулирования, аналогичными механизму ручной рулетки, и связанных одним шнуром управления. Остекления выполнены сдвижными с возможностью перемещения по горизонтальным направляющим, между наружным и промежуточным остеклениями установлены жалюзи с возможностью регулирования, а на отверстиях у внутреннего остекления в верхней части оконной коробки установлены обратный клапан и козырек. Соответствующие выходные и вентиляционные отверстия выполнены соосными и имеют подобную форму. Регулирующие устройства выполнены с возможностью обеспечения формирования открытых входных, вентиляционных и выходных отверстий, расположенных по диагонали относительно друг друга в рамках соответствующих межстекольных пространств. В верхней части изнутри окна установлен козырек, а на отверстиях у внутреннего остекления расположен обратный клапан. Остекления могут быть выполнены также в виде стеклопакетов.
В процессе проведенного поиска по источникам технической и патентной информации не было найдено устройств, обладающих такой совокупностью существенных признаков, обеспечивающих заявляемый технический результат. Таким образом, предлагаемое изобретение представляет техническое решение задачи, являющееся новым, промышленно применимым и обеспечивающее изобретательский уровень.
На фиг.1 изображен общий вид устройства по предлагаемому изобретению.
На фиг.2 изображена принципиальная схема воздухообмена.
На фиг.3 изображена раздвижная конструкция.
На фиг.4 изображены верхняя и нижняя части оконной конструкции.
Вентилируемое окно по предлагаемому изобретению содержит наружное остекление 1, внутреннее остекление 2, промежуточное остекление 3. Между этими остеклениями образованы наружное межстекольное пространство 4 и внутреннее межстекольное пространство 5. В окне имеются входные отверстия 6, вентиляционные отверстия 7 в промежуточном остеклении 3 и выходные отверстия 8. С внутренней стороны устройства вверху расположен обратный клапан 9. У верхней части внутреннего остекления 2 находится козырек 10. Указанные остекления установлены с возможностью перемещения по горизонтальным направляющим в верхней и нижней частях (не показано) оконной коробки 11. У наружного остекления 1 в нижней части имеется регулирующее устройство 12. В верхней части промежуточного остекления 3 имеется регулирующее устройство 13. В верхней части внутреннего остекления 2 имеется регулировочное устройство 14. В нижней части наружного остекления 1 расположен конденсатоотвод (отлив) 15.
В качестве одного из многочисленных вариантов исполнения предлагаемого изобретения регулирующее устройство 12 в нижней части окна может быть выполнено в виде продолговатой пластины 17 (из комбинации металла, бетона, пластика, дерева и т.д.), выполненной с возможностью прижатия упругого уплотнения 18 к наружному остеклению 1 и к нижней части оконной коробки. Плотность примыкания обеспечивается двумя штоками 19 с винтовыми устройствами 20. Управление одним из штоков 19 позволяет регулировать преимущественное поступление наружного воздуха со стороны управляемого штока 19. Регулирующие устройства промежуточного остекления 13 и внутреннего остекления 14 выполнены в виде выдвижной пластиковой ленты. Они имеют механизм выдвижения аналогичный механизму ручной рулетки для измерения длины (не показан). При задействовании механизма обеспечивается перекрытие вентиляционных 7 и выходных 8 отверстий. Они могут быть исполнены в виде замкнутой ленты, связанной одним шнуром. Соответствующие выходные 8 и вентиляционные 7 отверстия могут быть выполнены соосными и иметь подобную форму. Регулирующие устройства 12, 13, 14 выполнены с возможностью обеспечения формирования открытых входных, вентиляционных и выходных отверстий, расположенных по диагонали относительно друг друга в рамках соответствующих межстекольных пространств 4, 5. Остекления 1, 2, 3 выполнены сдвижными с возможностью перемещения по горизонтальным направляющим и могут быть реализованы в виде стеклопакетов. Между наружным и промежуточным остеклениями установлены жалюзи 16, выполненные с возможностью их регулирования. В верхней части окна установлен козырек 10, а на выходных отверстиях 8 изнутри расположен обратный клапан 9.
Устройство по предлагаемому изобретению работает следующим образом. В первом режиме, являющемся основным по всем нормативным документам, наружный воздух, за счет разности давлений снаружи и внутри помещения, поступает в наружное межстекольное пространство 4 через входные отверстия 6, расположенные в нижней части наружного остекления 1. Все отверстия 6, 7, 8 выполняются в оконной коробке 11 и (или) в рамных профилях створок. С помощью регулировочного устройства 12 обеспечивается управление режимами поступления воздуха, а в холодное время обеспечивается преимущественное поступление с одной стороны. Далее воздух поднимается к отверстиям 8 в верхней части промежуточного остекления 3, нагреваясь теплом, выходящим из помещения, и входит во внутреннее межстекольное пространство 5. Поскольку температура входящего воздуха ниже температуры в верхней части внутреннего межстекольного пространства 5, то он «тонет» и затем, нагреваясь теплом, выходящим из помещения, выходит из выходных отверстий 7 в верхней части внутреннего остекления 2. С помощью регулирующих устройств 12, 13, 14 обеспечивается раскрытие отверстий 6, 7 и 8, расположенных на противоположных концах нижней части наружного остекления 1, а также верхних частей промежуточного остекления 3 и внутреннего остекления 2. Тем самым обеспечивается перемещение поступающего воздуха по диагонали внутри каждого из межстекольных пространств.
Таким образом, движение воздуха в межстекольных пространствах осуществляется преимущественно по диагоналям за счет управления регулирующими устройствами. При этом лучше обеспечивается захват самих теплых частей воздушного объема межстекольных пространств и максимальный прогрев поступающего воздуха, температура которого приближается к температуре внутри помещения, и зона дискомфорта вблизи окна отсутствует.
Во втором режиме, когда разность давлений снаружи и внутри помещения незначительная, к движению входящего воздуха добавляется обратное движение выходящего теплого и влажного воздуха из помещения. Поэтому размеры вентиляционных отверстий должны быть порядка 12×12 мм и более. При выходе из помещения воздух последовательно проходит внутреннее межстекольное пространство 5 по диагонали, отдавая значительную часть влаги входящему воздуху, а затем попадает в наружное межстекольное пространство 4 и движется вдоль наружного остекления 1 сверху вниз, продолжая отдавать влагу входящему воздуху, так как в межстекольных пространствах происходят процессы многоячеистой конвекции и явно выделенные воздушные потоки выражены слабо из-за перемешивания воздуха. При этом обеспечивается значительное снижение конденсации и инееобразования на наружном остеклении 1, а также происходит высушивание нижней части наружного межстекольного пространства 4 наружным воздухом.
В третьем режиме, когда давление внутри помещения значительно выше наружного и свежий наружный воздух практически не поступает в помещение, может происходить дискомфортное инееобразование в зимнее время. При этом поступление внутреннего воздуха из помещения в оконную конструкцию автоматически отсекается обратным клапаном 9, расположенным в верхней части внутреннего остекления 2.
Козырек 10 равномерно распределяет входящий воздух по горизонтали, направляет его вверх к потолку и улучшает эстетичность оконной конструкции, прикрывая входные отверстия 8. В козырьке 10 могут располагаться элементы регулирующего устройства 14 и регулировка открывания обратного клапана 9. Для дополнительной утилизации теплопотерь из помещения, аккумуляции солнечной энергии, а также улучшения распределения тепла и воздуха в наружном межстекольном пространстве 4 может размещаться дополнительная перегородка в виде жалюзи 16 известной конструкции с горизонтальными алюминиевыми ламелями, не прозрачными для теплового излучения и хорошей теплопроводностью. Утилизируемое тепло и тепло от солнечной радиации в этом случае возвращается в помещение с входящим воздухом в холодное время года. В летнее время года происходит сброс тепла от солнечной радиации из наружного межстекольного пространства наружу через приоткрытую створку наружного остекления. Оконные блоки могут быть выполнены из пластика, бетона, металла или из традиционного дерева.
Существуют следующие варианты использования устройства. Вариант 1. Опыт проводится в помещении площадью 15 м2 с высотой 2,7 м. В вытяжном вентиляционном канале установлен и постоянно работает вентилятор производительностью 180 м3 в час. Температура внутри помещения +20°, температура наружного воздуха -19°. При этом вверху межстекольного промежутка 5 у отверстий 8 остекления 2 температура +10°, внизу этого внутреннего остекления 2 температура +3°. Внизу оконной коробки этого же межстекольного пространства у промежуточного остекления 3 температура +1°. В верхней части оконной коробки другого межстекольного пространства 4 промежуточного остекления 3 температура -3°. У промежуточного остекления 3 в нижней части наружного межстекольного пространства 4 температура -12°. У входных отверстий 6 в этом же наружном межстекольном пространстве 4 температура -19°.
Вариант 2. Опыт проводится в том же помещении без включенного вентилятора. Температура внутри помещения +23°, температура наружного воздуха -12°. В нижней части наружного межстекольного пространства 4 у промежуточного остекления 3, обращенного наружу, температура -1°, а в верхней части +14°. В верхней части внутреннего межстекольного пространства 5 у отверстий 7, обращенных наружу, температура +17°, а у отверстий 8, обращенных внутрь, температура +21°. Внизу внутреннего межстекольного пространства 5 у остекления 3 температура +8°, а у остекления 2 температура +14°.
Таким образом, как видно из описанного выше, совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает достижение заявляемого технического результата, выраженного в улучшении условий эксплуатации. Происходит уменьшение конденсации большого объема влаги, приводящее к снижению инееобразования, обледенения конденсатоотводов. Кроме того, имеет место упрощение конструкции, снижение материалоемкости. За счет того что нет необходимости в обеспечении механической вентиляции, снижается энергоемкость при эксплуатации устройства. Улучшаются условия эксплуатации устройства, более гибкое регулирование режимов работы. Это в целом способствует более экономному расходованию тепловой энергии, что не обеспечивается в прототипе.
Вентилируемое окно, содержащее оконную коробку, внешнее, промежуточное и внутреннее остекления, створки, основной входной канал, расположенный в нижней части окна у наружного остекления, основной вентиляционный канал, размещенный в верхней части окна у промежуточного остекления, и основной выходной канал, расположенный в верхней части внутреннего остекления, регулирующие устройства для перекрывания каналов, отличающееся тем, что оно снабжено обратным клапаном, размещенным со стороны помещения в верхней части окна над козырьком, а коробка и/или створки выполнены с дополнительными входными, вентиляционными и выходными каналами, каждый из которых расположен в той же части окна, что и соответствующий основной канал, причем входные каналы размещены диагонально относительно вентиляционных каналов, а выходные каналы размещены диагонально относительно вентиляционных каналов, при этом во внешнем межстекольном пространстве диагонально размещены входные и вентиляционные каналы в вертикальной плоскости, а во внутренних межстекольных пространствах диагонально размещены вентиляционные и выходные каналы в горизонтальной плоскости.
