Элемент солнцезащитного ограждения из полиметилметакрилата и солнцезащитное энергосберегающее ограждение

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в конструкциях окон различных зданий и сооружений с регулируемым температурным режимом, в транспортных средствах. Изобретение позволит повысить эффективность солнцезащиты светопроема. Профильный элемент солнцезащитного ограждения из полиметилметакрилата, изготовленный способом экструзионного выдавливания, содержит две вертикальные, верхнюю и нижнюю грани, покрытие. Он выполнен с поперечным сечением в виде ромба с толщиной, составляющей 4-30 мм, нижняя и верхняя грани которого образуют с соответствующей вертикальной гранью угол, составляющий 30-45°. Нижняя или нижняя и верхняя грани покрыты слоями для отражения солнечного излучения или нижняя грань покрыта слоем, отражающим солнечное излучение, а верхняя грань покрыта слоем, отражающим инфракрасное излучение. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в конструкциях окон зданий с регулируемым температурным режимом в районах с высокой солнечной радиацией или контрастным климатом, транспортных средств, а также в районах с повышенными требованиями к экологии внутреннего пространства и внешнего окружения зданий, для защиты от перегрева солнечной энергией различных помещений.

Заявленное солнцезащитное ограждение можно использовать в летних кафе и других культурно-бытовых объектах в южных районах, в виде теплозащитных экранов для зданий с кондиционированием и в цехах с большими тепловыделениями, при этом снижается перегрев, уменьшается нагрузка на кондиционеры и холодильные агрегаты, экономятся энергетические ресурсы.

Известно солнцезащитное устройство, содержащее множество затеняющих и светоотражающих поверхностей в виде небольших полос и чешуек, размещаемых во внутреннем пространстве двойного остекления (ЕР 0210049 А1. 28.01.1986).

Они хорошо защищают от прямых солнечных лучей в большей части видимого перемещения солнца, но требуют либо сложной системы управления, либо сложной формы самих чешуек.

Известно солцезащитное средство, имеющее множество наклонных керамических призм, открытых с двух сторон (ЕР 0477678 В1, 01.06.1994).

Они хорошо затеняют световой проем, улучшают экологию улицы в отношении солнечных бликов и звуковых волн, но существенно не влияет на тепло- и звукоизоляцию помещения. Кроме того, они не могут пропускать солнечные лучи в помещение в холодное время года.

Известна солцезащитная светопрозрачная панель, содержащая расположенные в посадочных гнездах опорной конструкции множество светопрозрачных элементов с затеняющими поверхностями (WO 93/25792 А1, 23.12.1993).

Недостатком известно панели является недостаточность защиты помещения от солнечных лучей.

Известна также другая солнцезащитная светопрозрачная панель, содержащая расположенные в посадочных гнездах опорной конструкции множество светопрозрачных элементов с затеняющими поверхностями, при этом светопрозрачные элементы выполнены шарообразной формы со сферическими затеняющими поверхностями переменной прозрачности на двух противоположных четвертях шара так, что степень затенения убывает в направлении от посадочного гнезда, причем опорная конструкция выполнена в виде решетки с круглыми отверстиями для светопрозрачных элементов (RU 2226599, 10.04.2004).

Данная известная светопрозрачная панель сложна в исполнении и при эксплуатации.

Известен элемент светопрозрачного солнцезащитного ограждения, представляющий собой профильный элемент из стекла, включающий стороны стекла с округленными углами между ними, образующие замкнутое поперечное сечение и выполненные в поперечном сечении в форме прямоугольного треугольника с соотношением катетов от 1:1,5 до 1:2,5, внутренняя сторона большего из которых снабжена солнцезащитным покрытием (SU 700612, 10.12.1979).

В конструкции эти элементы из профильного стекла должны устанавливаться так, чтобы больший катет с солнцезащитным покрытием был ориентирован на Юг, Юго-Запад или Запад, так как для этих ориентаций максимальна инсоляция. Пределы соотношения катетов выбирают исходя из азимутов солнца для различных географических районов. Использование этого вида профильного стекла позволяет увеличить в 2,0-2,5 раза нормируемую длину элементов, что значительно сократит расход металла и других материалов на устройство светопрозрачных ограждений, однако оно не обеспечивает необходимой для таких солнцеограждений нового поколения функции жалюзей, не работает в полной мере как теплосберегающая и солнцезащитная конструкция - ограждение.

Известны солнцезащитные ограждения, выполненные из листового алюмоборсиликатного стекла (SU 1063793, 30.12.1983; SU 1293128, 28.02.1987).

Известное из SU 1063793 солнцезащитное ограждение из листового фотохромного алюмоборсиликатного стекла выполнено многослойным, причем плоскопараллельные слои из фотохромного алюмоборсиликатного стекла толщиной К=(0,1-0,3)l размещены между слоями из алюмоборсиликатного стекла под углом ϕ=30-45° к граням последнего на расстоянии h=(1-2)l друг от друга, где l - толщина ограждения. Толщина ограждения (1) колеблется от 3 до 9 мм, расстояние между слоями (h) составляет от 3 до 13,5 мм, толщина слоя (К) составляет 1,35-0,9 мм; при этом известное солнцезащитное ограждение имеет коэффициент светопропускания (при плотности солнечной радиации S=500 Вт/м²), равный 36-45%.

Известное из SU 1293128 солнцезащитное ограждение включает параллельно расположенные двойные стеклянные элементы из алюмоборсиликатного стекла в виде двух сварных или клееных стеклопакетов, обрамленных с образованием внутренней герметической полости распорной рамкой в виде единого профиля из нетеплопроводного материала с замкнутой полостью. При этом одно из стекол внешнего стеклопакета выполнено с выступом. Теплопроводный элемент выполнен в виде пленочного покрытия, нанесенного с двух сторон на выступ. При этом теплопроводный элемент со стороны внутренней герметичной полости выполнен со слоем йода. Стекла внешнего стеклопакета выполнены с фотохромными слоями толщиной К=(0,1-0,3)l, размещенными под углом 30-40° к граням стекол на расстоянии h=(l-2)l друг от друга, причем фотохромные слои в стеклах смещены относительно друг друга на расстояние h'=(0,3-0,5)h, где l - толщина стекла. Данное известное солнцезащитное ограждение имеет коэффициент светопропускания при плотности солнечной радиации 500 Вт/м² 19%; коэффициент теплопропускания при той же плотности солнечной радиации 12%; коэффициент солнцезащиты по сравнению с двойным остеклением равен 6,67.

Недостатками этих известных солнцезащитных ограждения являются: недостаточная их долговечность, необходимость использования кристаллического йода и сложность их изготовления, связанная, например, с необходимостью варки алюмоборфосфатных стекол.

Технической задачей заявленной группы изобретения является упрощение изготовления солнцезащитных ограждений, повышение их долговечности, а также повышение их солнцезащитных свойств и создание энергосберегающей конструкции солнцезащитного ограждения с одновременным расширением его функциональных возможностей, а следовательно, и расширение областей использования.

Поставленная техническая задача достигается заявленной группой изобретения.

Поставленная техническая задача достигается, во-первых, за счет профильного элемента солнцезащитного ограждения из полиметилметакрилата, полученного методом экструзионного или соэкструзионного выдавливания в виде ромба в сечении, имеющем две вертикальные грани, а также верхнюю и нижнюю наклонные грани, образующие с вертикальными гранями угол 30-45°, при этом ширина элемента определяется формулой h=(l-2)l, где l - толщина элемента, равная, от около 4 до около 30 мм, h - высота элемента, и либо нижняя или нижняя и верхняя грани ромбовидного элемента покрыты слоями, отражающими солнечную энергию, либо нижняя грань элемента покрыта слоем, отражающим солнечную энергию, а верхняя грань покрыта слоем, отражающим инфракрасное тепло(излучение). Толщина элемента может варьироваться приблизительно от 6 до 20 мм.

Поставленная техническая задача достигается также и тем, что солнцезащитное энергосберегающее листовое ограждение содержит эти профильные элементы из полиметилметакрилата, соединенные между собой верхней и нижней гранями соседних элементов, и стыки между ними выполняют функцию жалюзей, при этом оно дополнительно может содержать внешние слои из обычного стекла, оргстекла или специального стекла с образованием многослойного листового блока.

В качестве покрытий граней профильного элемента, отражающих солнечную энергию и инфракрасное тепло, могут быть использованы различные составы красок, отражающие эти виды излучений, как на неорганической основе, так и на органической основе, в том числе на основе полимеров, такие как, например, составы, содержащие дисперсию сульфата бария в водном растворе силиката натрия или в виде суспензии в органическом связующем; составы, содержащие в качестве минеральных пигментов пирофосфаты магния, кальция, стронция, диспергированные в этилсиликате; составы, содержащие поливинилбутираль и оксиды олова, индия, сурьмы, а также соединения лантана; покрытие может быть получено вакуумным напылением металлов (алюминий, титан, олово), оксидов олова и т.д, а также в процессе соэкструзии элемента с одновременным нанесением соответствующих отражающих слоев.

При изготовлении солнцезащитного ограждения профильные элементы соединяют между собой либо с помощью адгезива, например клея, либо путем так называемой сварки за счет нагревания до температуры, например, 180°С±5°С, при которой происходит размягчение (подплавление) полиметилметакрилата, а при остывании поверхности граней соединяются прочно между собой.

Солнцезащитное ограждение в зависимости от конкретного применения его дополнительно может содержать внешние слои, выполненные из обычного стекла, оргстекла (поликарбонат, полиметилметакрилат), специального стекла, например пуленепробиваемого, ударостойкого,

Угол наклона и расстояние между слоями определяют аналогично расчету угла наклона пластин жалюзи и расстояния между ними. Для территории России защитный угол, определяющий расстояние между солнцезащитными слоями, равняется 30-45° к граням стекла, т.е. при таком расположении слоев расстояние между ними равняется h=(1-2)l.

Заявленное в качестве изобретения солнцезащитное ограждение является энергосберегающим, так как защищает от перегрева, солнечной радиации внутренние помещения домов, салонов автомобилей в дневное время, выполняя одновременно функции жалюзи и кондиционеров, а также не выпускает тепло из помещений в вечернее и ночное время.

На фиг.1-3 изображена схема устройства солнцезащитного энергосберегающего ограждения по изобретению. Оценка солнцезащитных и светозащитных свойств осуществляется по коэффициентам светопропускания и теплопропускания. Измерение пропускания суммарной (прямой + рассеянной) солнечной радиации проводится при помощи пиранометра, т.е. измеряется интегральный (по всем длинам волн) коэффициент пропускания. Измерения коэффициента светопропускания (в видимой области) проводятся при помощи устройства для измерения яркости, основной частью которого является яркомерная насадка.

В таблице представлены физико-технические характеристики созданной физической модели солнцезащитного энергосберегающего ограждения по изобретению.

На фиг.1 представлен профильный элемент 1: (а) - в плане, (б) - в поперечном разрезе, который имеет вертикальную наружную грань 2, вертикальную внутреннюю грань 3 элемента, верхнюю грань 4, нижнюю грань 5 и где l - толщина элемента, l' - длина элемента, h - высота элемента (h может быть равно l), ϕ - угол между вертикальными и наклонными гранями элемента, например 45°, S - направление солнечного излучения (энергии).

На фиг.2 представлено солнцезащитное энергосберегающее листовое ограждение, составленное (содержащее) из 4 профильных элементов при h=l, ϕ=45° (а - в плане, б - в поперечном разрезе), которое содержит элементы ограждения 1, вертикальную наружную 2 грань элемента, совпадающую с наружной гранью ограждения, вертикальную внутреннюю 3 грань элемента, совпадающую с внутренней гранью ограждения, плоскость 4, соединяющую верхнюю и нижнюю грани 2 соседних элементов, выполняющую функцию жалюзи; плоскость 5, соединяющую нижнюю и верхнюю грани 2 соседних элементов, выполняющую функцию жалюзи; l - толщина элемента и ограждения, l' - длина элемента и ограждения, h - высота элемента (h=l), ϕ - угол между вертикальными и наклонными гранями элемента (45°), S - направление солнечного излучения.

На фиг.3 представлено солнцезащитное энергосберегающее листовое ограждение в виде многослойного листового блока в поперечном разрезе: а - с внешним слоем, б - с внешним и внутренним слоями, и этот блок содержит профильные элементы 1 ограждения, внешнее 2 стекло, внутреннее 3 стекло, S - направление солнечного излучения.

Таблица
Параметры и характеристики	Примеры
	1	2	3
Толщина ограждения, l, мм	10	10	10
Угол наклона солнцезащитного	30	37	45
слоя, град
Расстояние между слоями, мм h=(l-2)l	20	20	20
Коэффициент светопропускания при плотности солнечной радиации 500 Вт/м2, %,	0,29	0,23	0,18
Коэффициент теплопропускания при плотности солнечной радиации 500 Вт/м2, %	0,31	0,28	0,19

Таким образом, технико-экономический эффект от использования заявленной группы изобретений (как следует и из приведенных данных таблицы и всего описания) заключается в создании более простой долговечной конструкции солнцезащитного ограждения за счет использования в нем профильного элемента ромбовидной формы из полиметилметакрилата, а также за счет конструирования ограждения с использованием этих элементов; а также в повышении его солнцезащитных свойств, в возможности значительно сократить расходы электроэнергии на работу систем вентиляции и кондиционирования в различных помещениях жилых домов, учреждений, на складах, в салонах автомобилей и других транспортных средств.

1. Профильный элемент солнцезащитного ограждения из полиметилметакрилата, изготовленный способом экструзионного выдавливания, содержащий две вертикальные, верхнюю и нижнюю грани, покрытие, отличающийся тем, что он выполнен с поперечным сечением в виде ромба с толщиной, составляющей 4-30 мм, нижняя и верхняя грани которого образуют с соответствующей вертикальной гранью угол, составляющий 30-45°, при этом нижняя или нижняя и верхняя грани покрыты слоями для отражения солнечного излучения, или нижняя грань покрыта слоем, отражающим солнечное излучение, а верхняя грань покрыта слоем, отражающим инфракрасное излучение.

2. Профильный элемент солнцезащитного ограждения из метилметакрилата по п.1, отличающийся тем, что он изготовлен способом коэкструзионного выдавливания со слоем покрытия.

3. Солнцезащитное энергосберегающее листовое ограждение, содержащее профильные элементы по п.1 или 2 из полиметиметакрилата, соединенные между собой верхней и нижней гранями соседних элементов с образованием жалюзей в стыках элементов, причем оно выполнено с дополнительными внешними слоями из стекла и органического стекла.