ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОЕ ОКНО С ВОЗДУХООБМЕННЫМ КЛАПАНОМ

ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОЕ ОКНО С ВОЗДУХООБМЕННЫМ КЛАПАНОМ


RU (11) 2170802 (13) C1

(51) 7 E06B5/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.09.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2001.07.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2000109443/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.04.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.04.13 
(45) Опубликовано: 2001.07.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 838088 A, 15.06.1981. DE 3422151 A1, 02.01.1986. DE 1683169 A, 16.06.1971. FR 2256305 A, 25.07.1975. GB 1267226 A, 23.09.1972. 
(71) Имя заявителя: Томский государственный архитектурно-строительный университет 
(72) Имя изобретателя: Овсянников С.Н. 
(73) Имя патентообладателя: Томский государственный архитектурно-строительный университет 
(98) Адрес для переписки: 634003, г.Томск, 3, Соляная, 2, ТГАСУ, патентный отдел 

(54) ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОЕ ОКНО С ВОЗДУХООБМЕННЫМ КЛАПАНОМ 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в гражданских зданиях, расположенных на территории с высоким уровнем шума в районах с холодным климатом. Теплозвукоизоляционное окно с воздухообменным клапаном содержит оконную коробку с раздельными переплетами, в которых закреплены стекла и форточка, воздухообменный клапан в виде короба. Короб размещен вертикально вдоль боковой стороны оконной коробки и имеет с наружной стороны отверстие с жалюзи и заслонкой. Заслонка установлена внутри клапана за жалюзи с возможностью вертикального перемещения. Клапан прикреплен к импосту коробки с противоположной стороны от форточки. Импосты выполнены с отверстиями, соединяющими внутреннее пространство клапана с межстекольным пространством оконной коробки и форточкой. Изобретение позволяет снижать потери тепловой энергии с обеспечением регулирования в широких пределах вентиляции, улучшает тепловой и акустический режим в помещении. 4 з.п.ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к строительству и предназначено для строительства и реконструкции гражданских зданий, расположенных на территории с высоким уровнем шума в районах с холодным климатом.

Известны оконные блоки с устройствами для естественной вентиляции, содержащие канал, облицованный звукопоглощающим материалом, встроенный в подоконную часть стены и открытый к наружному пространству [1]. Вентиляционный канал связан с межстекольным пространством, воздух проходит в помещение через внутреннюю створку форточки. Однако данная конструкция имеет недостаток, обусловленный необходимостью устройства специальной ниши под окном, ее теплоизоляции и отвода конденсата. Данная конструкция не позволяет регулировать объем вентилируемого воздуха, а звукопоглощающий материал в каналах не защищен от намокания конденсатом.

Не требует устройства ниши под окном конструкция окна с клапаном [2], который установлен вертикально, рядом с окном. Установленная в клапане звукопоглощающая кассета с резонансными камерами открывается возвратно-поступательным движением. Данная конструкция также имеет недостатки, связанные с обмерзанием узких отверстий звукопоглощающей кассеты в зимнее время года, отсутствием отвода конденсата, невозможностью плавного регулирования воздухообмена в зависимости от времени года и микроклимата помещения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является оконный блок [3] , имеющий коробку с двойным остеклением в раздельных переплетах, в которой в нижней части одной из наружных створок под форточкой выполнено отверстие и встроена жалюзийная решетка и изнутри, за жалюзи, подвижная заслонка в виде светопрозрачной диафрагмы, открытие которой обеспечивает движение воздуха через жалюзийную решетку, межстекольное пространство и открывающуюся внутреннюю створку форточки. Межстекольное пространство между внутренним и наружным переплетами под форточкой образует вентиляционную камеру в виде короба, связанную с наружным воздухом через проем, перекрываемый диафрагмой, а с помещением - посредством открывания внутренней створки форточки. Данное решение обеспечивает улучшение звукоизоляции в режиме вентиляции, однако это улучшение невелико, т.к. поглощение звука происходит в основном за счет стекол, действующих как панельные звукопоглотители. Данное решение не позволяет регулировать воздухообмен в широких пределах, что затрудняет его использование в режиме звукоизоляции в летнее время. Такая конструкция оконного блока не позволяет в режиме естественной вентиляции обеспечить оптимальный тепловой и акустический режим в помещении, а в холодное время снизить теплопотери.

Задача изобретения состоит в том, чтобы одновременно с регулированием в широких пределах вентиляции снизить потери тепловой энергии и улучшить тепловой и акустический режим в помещении.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в окне, включающем коробку с раздельными переплетами, в которых закреплены стекла и форточка, воздухообменный клапан (вентиляционная камера) в виде короба, размещенный вертикально вдоль боковой стороны оконной коробки, имеющий отверстие наружу, закрытое жалюзи, и подвижную заслонку, установленную за жалюзи с возможностью вертикального перемещения, согласно изобретению клапан прикреплен к коробке, причем с противоположной стороны от форточки, а из помещения он имеет две створки или заслонки. В импостах коробки выполнены отверстия. Эти отверстия при закрытых створках клапана обеспечивают зигзагообразное движение воздуха через открытое отверстие в клапане, отверстия в импостах и внутреннюю створку форточки. Кроме того, клапан изнутри оклеен звукопоглощающим материалом. Наличие трех вентиляционных камер (пространство клапана и два межстекольных пространства), соединенных отверстиями в импостах, и звукопоглощающей облицовки клапана позволяет достичь высокой звукоизоляции окна в режиме вентиляции при прохождении воздуха через клапан и межстекольное пространство, а варьирование режимов открывания створок и заслонки клапана, размещенной за жалюзи, позволяет регулировать воздухообмен в широких пределах. Внутри клапана также дополнительно установлен воздушный фильтр и электрический вентилятор для очистки воздуха и улучшения воздухообмена.

Окно имеет тройное остекление, причем в наружном переплете установлено одно стекло, а во внутреннем переплете установлен однокамерный стеклопакет или два стекла, укрепленные с помощью рамки и штапиков. Экономия тепловой энергии достигается за счет регулировки объема вентилируемого воздуха, проходящего через межстекольное пространство окна и клапан, и отдачи тепла от уходящего из помещения воздуха стеклам, образующим канал. Таким образом, предложенная конструкция окна позволяет осуществлять вентиляцию и одновременно поддерживать оптимальный тепловой и акустический режим помещения.

Заявляемое окно отличается от прототипа тем, что:

клапан прикреплен к импосту коробки;

он установлен с противоположной стороны от форточки;

импосты коробки имеют отверстия;

с внутренней стороны клапан имеет две створки или дополнительные заслонки;

изнутри клапан оклеен звукопоглощающим материалом;

клапан снабжен устанавливаемыми внутри него воздушным фильтром и/или вентилятором;

стекла во внутреннем переплете установлены многослойно.

Отличия от прототипа говорят о новизне заявляемого устройства.

На фиг. 1 изображено теплозвукоизоляционное окно, вид снаружи, а на фиг. 2 - вид из помещения; на фиг. 3 изображено вертикальное, а на фиг. 4 - горизонтальное сечение воздухообменного клапана.

Теплозвукоизоляционное окно состоит из оконной коробки 1 воздухообменного клапана 2. Воздухообменный клапан 2 имеет форму короба с высотой, равной высоте оконной коробки 1, глубина клапана 2 равна толщине оконной коробки 1, а ширина клапана - 150 мм. Данные размеры клапана позволяют его вписать в стандартные размеры проемов для гражданских зданий совместно с оконными блоками стандартных размеров. Клапан 2 снаружи имеет отверстие 3 размером предпочтительно 1/3 высоты клапана, смещенное вниз. Отверстие снаружи закрыто жалюзи 4, а изнутри клапана 2 имеет заслонку 5, укрепленную в направляющих F- или П-образной формы 6 и перемещающуюся в них вертикально. Со стороны помещения клапан имеет две створки или заслонки: верхняя 7 высотой предпочтительно в 1/3 высоты клапана и нижняя 8 высотой предпочтительно в 2/3 высоты клапана. Притворы створок 7, 8 имеют уплотнительные прокладки по двум контурам и запираются завертками: одной в верхней и двумя в нижней створке. Внутренние поверхности клапана 2, боковые и верхняя, оклеены негигроскопичным звукопоглощающим материалом, допускающим влажную очистку, например, пенополиэтиленом. Внутри клапана 2 установлен электрический вентилятор 9 в металлическом кожухе для механического побуждения притока или вытяжки воздуха. Электрический вентилятор устанавливается посредине высоты клапана 2 так, чтобы обеспечить движение воздуха в вертикальном направлении. Вентилятор может быть оборудован спиралью для подогрева приточного воздуха и регуляторами нагрева, скорости и направления вращения двигателя. В клапане установлены фильтры для очистки воздуха от пыли 10.

Клапан 2 прикреплен к боковой стороне оконной коробки 1, противоположной к ячейке окна, в которой устроена форточка с наружной створкой и внутренней створкой 11. Боковая стойка клапана 2 совмещается с импостом 12 оконной коробки. В верхней части импоста 12 выполнено отверстие 13 высотой в 1/3 высоты окна. Отверстие выполнено со смещением от верхнего горизонтального элемента коробки, с тем, чтобы не ослаблять импост 12 и узел крепления. В среднем импосте 14 коробки 1, в нижней его части выполнено аналогичное отверстие 15, также имеющее высоту в 1/3 высоты окна. В соответствии с требованиями стандартов на изготовление деревянных окон в нижней части наружного элемента коробки 1 должны быть устроены отверстия для отвода конденсата. Оконный блок 1 имеет тройное остекление: одно стекло в наружном переплете и два стекла или стеклопакет во внутреннем переплете, укрепленные с помощью рамки или штапиков. Среднее стекло или одно из стекол стеклопакета может иметь спектрально-селективное покрытие, за счет чего увеличивается термическое сопротивление окна. Притворы окна имеют три контура уплотнителей: два по внутренним переплетам и один по наружному.

При закрытых заслонке и створках клапана, а также закрытых форточках окно имеет максимальные теплозащитные и звукоизоляционные свойства и нормативную воздухопроницаемость.

Организация воздухообмена через окно данной конструкции осуществляется по нескольким режимам в зависимости от времени года, уровня внешнего шума и потребности в свежем воздухе.

Режим I - вентиляция осуществляется через отверстие 3 клапана 2, межстекольное пространство окна и через внутреннюю створку форточки 11. Обе створки 7 и 8 клапана 2 закрыты. Объем вентилируемого воздуха регулируется положением заслонки 5 клапана 2, перемещаемой вертикально. Движение вентилируемого воздуха имеет зигзагообразную траекторию, воздух проходит через отверстия в импостах и клапане, а объем клапана 2 и межстекольные объемы ячеек окна функционируют как резонансные камеры. Звукопоглощение вносит и звукопоглощающая внутренняя облицовка клапана 2. Снижение внешнего шума в таком режиме вентиляции составляет LА = 31 дБА. В данном режиме в зимнее время эксфильтрация воздуха может приводить к обмерзанию наружного стекла. В этом случае образовавшаяся наледь удаляется, если оставить на некоторое время окно в данном режиме, но при закрытой внутренней створке форточки 11. Данный режим вентиляции осуществляется в наиболее шумные периоды суток. В зимнее время обеспечивает плавное регулирование воздухообмена и экономию тепловой энергии. При наличии электрического вентилятора в клапане регулирование воздухообмена производится изменением скорости и направления вращения двигателя. Включением двигателя на приток осуществляется испарение конденсата.

Режим II - вентиляция осуществляется через воздухообменный клапан. Открыто отверстие 3 клапана 2, открыта верхняя створка клапана 7. Нижняя створка клапана 8 закрыта. Створки форточки 11 закрыты. Регулирование объема вентилируемого воздуха производится поднятием заслонки 5 в определенное положение или режимом работы вентилятора в случае его установки. В данном варианте может производиться осушение межстекольного пространства в случае образования в нем конденсата. Расход вентилируемого воздуха при открытой створке значительно больше, чем в режиме I. Данный вариант целесообразен для летнего периода. Снижение шума происходит за счет зигзагообразной траектории движения воздуха и звукопоглощения в облицовке клапана. Снижение внешнего шума составляет LA = 26 дБА.

Режим III - режим интенсивной вентиляции. В данном режиме открываются все створки 7 и 8 клапана 2 и его заслонка 5. Расход вентилируемого воздуха значительно больше, чем в предыдущих режимах. Снижение внешнего шума составляет около LA = 16 дБА, что обеспечивается относительно малой площадью сечения отверстия 3 клапана 2, звукопоглощающей облицовкой клапана. Данный режим применяется при перегреве помещения.

Режим IV - режим проветривания. В данном режиме открыты внутренняя и наружная створки форточки 11. Створки и заслонка клапана могут быть открыты или закрыты. Данный режим применяется в тихое время суток или при перегреве помещения. Снижение внешнего шума составляет около LA = 6...10 дБА, что определяется размерами открываемой форточки или узкой створки окна на всю ее высоту.

Предлагаемое решение окна с клапаном выгодно отличается простотой в изготовлении и удобством эксплуатации. По сравнению с прототипом оно имеет высокую звукоизоляцию в режиме вентиляции - до 31 дБА за счет прохождения воздуха через клапан и межстекольное пространство; высокое сопротивление теплопередаче окна - до 0,72 м2 oC/Вт за счет применения трехслойного остекления и стекол со спектрально-селективным покрытием; возможность регулирования расхода вентилируемого воздуха за счет выбора варианта вентиляции и положения заслонки 5 клапана 2; возможность регулирования направления и скорости воздухообмена за счет установки электрического вентилятора, возможность подогрева и очистки воздуха в клапане; возможность устройства окон данной конструкции на основе стандартных изделий в раздельных переплетах типа ОР, раздельно-спаренных переплетах тапа ОРС и в раздельных переплетах со стеклопакетами тапа ОРСП путем дооборудования их клапаном указанной конструкции и устройством отверстий в импостах оконной коробки; снижение теплопотерь здания за счет оптимизации воздухообмена, увеличения сопротивления теплопередаче окна, теплообмена стекол и вентилируемого воздуха.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 969877, кл. E 06 B 5/20, 12.01.81.

2. Авторское свидетельство СССР N 1796750 A1, кл. E 04 B 7/03, 28.06.91.

3. Авторское свидетельство СССР N 838088, кл. E 06 B 5/20, 01.11.78. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Теплозвукоизоляционное окно с воздухообменным клапаном, включающее оконную коробку с раздельными переплетами, в которых закреплены стекла и форточка, а также воздухообменный клапан в виде короба, размещенный вертикально вдоль боковой стороны оконной коробки и имеющий с наружной стороны отверстие с жалюзи и заслонкой, установленной внутри клапана за жалюзи с возможностью вертикального перемещения, отличающееся тем, что клапан прикреплен к импосту коробки с противоположной стороны от форточки, а импосты коробки выполнены с отверстиями, соединяющими внутреннее пространство клапана с межстекольным пространством оконной коробки и форточкой.

2. Теплозвукоизоляционное окно по п.1, отличающееся тем, что с внутренней стороны клапан выполнен с двумя створками.

3. Теплозвукоизоляционное окно по п.1 или 2, отличающееся тем, что клапан изнутри оклеен звукопоглощающим материалом.

4. Теплозвукоизоляционное окно по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что стекла во внутреннем переплете установлены многослойно.

5. Теплозвукоизоляционное окно по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что клапан дополнительно содержит воздушный фильтр и/или вентилятор, установленный внутри клапана.