ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ ОТАПЛИВАЕМОЕ ЗДАНИЕ Российский патент 2011 года по МПК E04B2/00 E04B1/76 

Изобретение относится к устройству мало- и среднеэтажных зданий в районах с холодным климатом; направлено на уменьшение сжигаемого для обогрева здания топлива; повышения долговечности несущих частей ограждающих конструкций здания; поддержания необходимого технического и санитарного уровня влажности в ограждающих конструкциях и в фундаменте здания.

Известно (документ №1, стр.200), что конструктивные части ограждающих конструкций здания, обеспечивающие наибольшую теплоустойчивость ограждений отапливаемых помещений в холодный период года, расположены следующим образом (см. Фиг.1).

1. Внутренняя часть из плотных материалов с большим теплоусвоением (конструктивный бетон, полнотелый кирпич и т.д.), элемент №1.

2. Средняя часть из материалов с малым теплоусвоением (пенобетон, пенополистирол, минеральная вата, торфоблоки и т.д.), элемент №2.

3. Наружная часть - отделочный слой, элемент №3.

В изобретении предлагается при возведения несущих наружных стен в качестве плотных материалов с большим теплоусвоением, как пример, применить построчную кладку полнотелых кирпичей (ГОСТ 530-2007) на постель кладочного известково-гипсового раствора (ГОСТ 28013-98) с перевязкой аналогичным раствором вертикальных швов; в качестве несущего элемента кровли, как пример, применить деревянную стропильную систему с деревянной обрешеткой.

В качестве слоя материалов с малым теплоусвоением предлагается применить материал на основе связующего из торфа по следующим соображениям.

1. Торф широко распространен на поверхности Земли. Запасы торфа на планете оцениваются от 250 до 500 млрд т. Только на территории РФ ежегодное естественное увеличение запасов торфа оценивается в 250 млн т, а доля занятых торфом земель в РФ оценивается в более чем 30% от общей площади. Использование столь широко распространенного в зоне умеренного климата комплементарного комфортной среде обитания человека материала является важной экономической и социальной задачей.

2. В качестве наполнителя сырьевой смеси на основе торфяного связующего широко используются комплементарные комфортной среде обитания человека материалы - отходы деревообработки - древесные опилки - документы №2 и 4; слаборазложившийся торф - документ №3. В последнее время стали применяться в качестве наполнителя так же комплементарные комфортной среде обитания человека резаная солома ржи и костра лубяных растений.

3. Технология изготовления эффективного теплоизолятора из торфяного связующего, описанная, например, в документах №2, 3, 4, позволяет изготовить сырьевую смесь, как пример, на строительной площадке и заложить ее в виде водно-дисперсного раствора непосредственно в строительную опалубку возводимого здания. При условии применения специальной оснастки и технологии сушки сырьевой смеси при температуре сушки 110 град С (2), 20-100 град С (3), 80-105 град С (4) качество полученного изоляционного материала будет соответствовать качеству теплоизоляторов на основе торфяного связующего описанных в документах №2, 3, 4, а себестоимость полученных ограждающих конструкций будет заметно ниже по сравнению с ограждающими конструкциями с применением торфоблоков промышленного изготовления за счет сокращения длины технологической цепочки.

4. В виду того что сырьевую смесь на основе торфяного связующего предлагается вводить послойно непосредственно в строительную опалубку здания с последующей послойной сушкой, появляется возможность добавки в сырьевую смесь известных противопожарных для торфа реагентов, как пример, извести (ГОСТ 9179-77); в процессе укладки и сушки слоев сырьевой смеси предлагается обрабатывать поверхность низлежащего слоя сырьевой смеси гидрофобизирующей пропиткой, как пример, ГСК-1 (ТУ6405-950 1.00 1-93) непосредственно перед укладкой следующего слоя сырьевой смеси для разделения конечного материала слоями с повышенными водоотталкивающими, огнезащитными и антисептическими свойствами. Необходимо отметить, что при этом гидрофобизирующая добавка также улучшает адгезивные свойства сырьевой смеси.

В качестве основы наружного отделочного слоя ограждающих стен, как пример, применен асбоцементный лист (ГОСТ 18124-95) с перфорацией не менее 5% поверхности после сушки теплоизолятора; в качестве наружного декоративного слоя, как пример, применена построчная кладка полнотелых облицовочных кирпичей (ГОСТ 530-2007) на постель известково-гипсового раствора (ГОСТ 28013-98) с перевязкой аналогичным раствором вертикальных швов.

Наружный отделочный слой соединен с несущей частью ограждающих конструкций гибкими связями низкой теплопроводности и анкерной системой крепления, как пример, на основе базальтопластиковых связей СНиП 11-22-81.

В качестве наружного слоя кровли с целю его теплоизоляции от низлежащей комплексной стропильной системы, что тем более важно, чем суровее климат, как пример, применен волнистый шифер, ГОСТ 30340-95, монтируемый на волнистый шифер верхней части несъемной опалубки теплоизолятора стропильной системы путем наложения нижней полуволны наружного слоя кровли из волнистого шифера на верхнюю полуволну верхней части несъемной опалубки.

Устройство для послойной укладки и сушки сырьевой смеси с торфяным связующим описанной, как пример, в документах №2, 3, 4, непосредственно в процессе строительства здания осуществлено так, чтобы в качестве среднего слоя с малым теплоусвоением образовался материал с удовлетворительными прочностными показателями, низким коэффициентом теплопроводности, с повышенными водоотталкивающими, огнезащитными и антисептическими свойствами, что позволит снизить себестоимость строительства здания и повысить его эксплуатационные характеристики, а также получить основной элемент вентиляционной системы энергосберегающего отапливаемого здания.

Послойная укладка сырьевой смеси теплоизолятора в опалубку для изготовления конструкций ограждающих стен (см. Фиг.2).

1. На теплоустойчивый многослойный ленточный фундамент, заложенный ниже точки промерзания грунта, с несущими железобетонными слоями (элемент №4) и со слоем теплоизолятора, как пример, из гранулированного пеностекла, ТУ 5914-001-15068529-2006 (элемент №5), возводится несущая ограждающая стена, как пример, построчной кладкой полнотелых кирпичей, ГОСТ 530-2007, на постель кладочного известково-гипсового раствора, ГОСТ 28013-98, с перевязкой аналогичным раствором вертикальных швов (элемент №1).

2. Через заранее подготовленные отверстия в несущих ограждающих стенах из плотных материалов с большим теплоусвоением с интервалом от 400 до 1000 мм в зависимости от требований и возможности архитектурного проекта монтируется множество асбоцементных угловых фитингов с1=100 мм, с прямым углом (элемент №6) на нулевой отметке здания (элемент №7).

3. Внутри опалубки, которая состоит из съемной, например деревянной, части (элемент №8) и несъемной (элемент №9), состоящей из асбоцементных листов, ГОСТ 18124-95; которая соединяется с помощью гибких связей с низкой теплопроводностью и анкерной системой крепления, например, на основе базальтопласиковых связей согласно СНиП 11-22-81, с несущей стеной ограждения (элемент №10); вертикально и соосно множеству угловых фитингов возводится множество предварительно перфорированных асбоцементных труб с1=100 мм, ГОСТ 539-80, (элемент №11) с общей площадью перфорированных отверстий (элемент №12) не менее 5% от общей поверхности отрезка трубы; со съемными гидроизоляционными затычками; отрезками, равными толщине не менее толщины укладываемого слоя сырьевой смеси.

4. Известен целый ряд сырьевых смесей на основе торфяного связующего для изготовления конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов. Любым из способов, описанных в документах №2, 3, 4, изготавливается сырьевая смесь. Как пример, смесь мелкодисперсного торфяного связующего (размер частиц не более 5 мкм, 70% влажности) 45-50% массы смеси и 30-35% массы смеси древесного наполнителя (опилок) - торфосмесь документа №1; или смесь мелкодисперсного торфяного связующего (размер частиц не более 5 мкм, 70% влажности) 40-45% массы смеси и слаборазложившегося торфа 30-35% массы смеси, остальное вода - торфосмесь документа №2.

5. В опалубку шириной не менее 400 мм послойно укладывается сырьевая смесь (элемент №13) толщиной слоя от 100 до 500 мм.

6. После уплотнения сырьевой смеси на поверхность соосно множеству асбоцементных труб накладывается множество рассеивателей тепла (элемент №14), поступающего по множеству асбоцементных труб от источников тепловой энергии, например от газовых фонарей, с рассеиваемой мощностью 300-600 Вт, установленных в каждом фитинге на нулевом уровне. Горячий воздух (60-110 град С), подаваемый на поверхность уложенного слоя по системе воздуховодов через отверстие, расположенное на нулевой отметке здания (элемент №15), необходим прежде всего для обеспечения регулируемой скорости сушки сырьевой смеси.

7. После высушивания уложенного слоя (не менее 36 часов) его поверхность разрыхляется на глубину несколько миллиметров; в последних отрезках множества асбоцементных труб устраняются гидроизоляционные затычки.

8. Для того чтобы уложить следующий слой производится действие, аналогичное 2 настоящего способа послойной укладки сырьевой смеси теплоизолятора в опалубку для изготовления конструкций ограждающих стен.

9. Для ускорения досушки сырьевой смеси теплоизолятора несъемная опалубка из абоцементного листа, ГОСТ 18124-95, перфорируется общей площадью перфорации не менее 5% площади листа.

10. Непосредственно перед укладыванием следующего слоя сырьевой смеси разрыхленная поверхность предыдущего слоя обильно (0,5-1,0 л/кв.м) обрабатывается гидрофобизатором, как пример, ГСК-1, ТУ 6405-9501.001-93. Укладывание следующего слоя сырьевой смеси необходимо производить по сырой от гидрофобизатора поверхности (элемент №16). Таким образом, достигается дополнительная адгезия вышележащего слоя к низлежащему, материал приобретает дополнительный слой с повышенными водоотталкивающими, огнезащитными и антисептическими свойства, при этом сохраняя свою прежнюю паропроницаемость.

11. Наружный отделочный слой возводится только после окончательного высушивания теплоизолятора из многокомпонентной сырьевой смеси на основе торфяного связующего.

Послойная укладка сырьевой смеси теплоизолятора в стропильную систему для теплоизоляции кровли (см. Фиг.3):

1. На многослойную ограждающую стену, состоящую из несущей стены (элемент №1); теплоизилятора на основе торфяного связующего (элемент №13) с расположенной внутри теплоизолятора системой вентиляционных трубопроводов из асбоцементных труб с1=100 мм, ГОСТ 539-80 (элемент №11); наружным отделочным слоем слоем (элемент №17), как пример, построчной кладкой полнотелых кирпичей, ГОСТ 530-2007, на постель кладочного известково-гипсового раствора, ГОСТ 28013-98, с перевязкой аналогичным раствором вертикальных швов; со связями между несущей стеной и наружным отделочным слоем (элемент №10), как пример, базальтопласиковыми связями, соответствующими СНиП 11-22-81, монтируется, как пример, наслонная деревянная одношарнирная стропильная система, где стропильная нога представляет собой деревянную ферму с паралельными поясами шириной не менее 500 мм (элемент №18).

2. Для повышения водоотталкивающих, огнезащитных и антисептических свойств деревянная стропильная система обильно (0,5-1,0 л/кв.м) обрабатывается гидрофобизирующей пропиткой, как пример, ГСК-1, ТУ 6405-9501.001-93.

3. В пазухи между стропилами в качестве нижней несъемной опалубки на деревянную обрешетку (элемент №19) закладывается, как пример, волнистый шифер, ГОСТ 30340-95 (элемент №20). Верхняя часть несъемной опалубки (элемент №21) монтируется непосредственно на верхнюю деревянную обрешетку стропильной системы (элемент №22). Для создания механического замка закладываемого сырьевого раствора теплоизолятора нижняя опалубка из волнистого шифера монтируется волной, параллельной скату кровли, а верхняя перпендикулярно скату кровли.

4. На систему вентиляционных трубопроводов из асбоцементных труб с1=100 мм, ГОСТ 539-80, монтируется соответствующее множество асбоцементных прямых фитингов с углом, равным углу ската крыши плюс 90 градусов (элемент №23).

5. На фитинги, соосно фитингам и параллельно скату крыши пошагово возводится соответствующее множество предварительно перфорированных асбоцементных труб с1=100 мм, ГОСТ 539-80 (элемент №24), с общей площадью перфорированных отверстий не менее 5% от общей поверхности отрезка трубы; со съемными гидроизоляционными затычками; отрезками, равными толщине не менее толщины укладываемого слоя сырьевой смеси.

6. В опалубку послойно укладывается сырьевая смесь (элемент №25), приготовленная любым способом, описанным в документах №2, 3, 4, толщиной слоя от 100 до 500 мм. Как пример, смесь мелкодисперсного торфяного связующего (размер частиц не более 5 мкм, 70% влажности) 45-50% массы смеси и 30-35% массы смеси древесного наполнителя (опилок) - торфосмесь документа №1; или смесь мелкодисперсного торфяного связующего (размер частиц не более 5 мкм, 70% влажности) 40-45% массы смеси и слаборазложившегося торфа 30-35% массы смеси, остальное вода - торфосмесь документа №2.

7. После уплотнения сырьевой смеси, параллельно поверхности сырьевой смеси накладывается множество рассеивателей тепла (элемент №26), поступающего по множеству асбоцементных труб от источников тепловой энергии (например, от газовых фонарей, установленных в каждом фитинге нулевого уровня здания). Горячий воздух (60-110 град С), подаваемый на поверхность уложенного слоя по системе воздуховодов через отверстие, расположенное на нулевой отметке здания (элемент №15), необходим прежде всего для обеспечения регулируемой скорости сушки сырьевой смеси.

8. После высушивания уложенного слоя (не менее 36 часов) его поверхность разрыхляется на глубину несколько миллиметров; из последних отрезков множества асбоцементных труб устраняются гидроизоляционные затычки.

9. Для того чтобы уложить следующий слой производится действие, аналогичное 5 настоящего способа послойной укладки сырьевой смеси теплоизолятора в стропильную систему для теплоизоляции кровли.

10. Непосредственно перед укладыванием следующего слоя сырьевой смеси разрыхленная поверхность предыдущего слоя обильно (0,5-1,0 л/кв.м) обрабатывается гидрофобизатором, как пример, ГСК-1, ТУ 6405-9501.001-93. Укладывание следующего слоя сырьевой смеси необходимо производить по сырой от гидрофобизатора поверхности (элемент №16). Таким образом, достигается дополнительная адгезия вышележащего слоя к нижележащему, материал приобретает дополнительный слой с повышенными водоотталкивающими, огнезащитными и антисептическими свойства, при этом сохраняя свою прежнюю паропроницаемость.

11. После окончательной просушки теплоизолятора на торфяном связующем в качестве наружного слоя кровли с целю его теплоизоляции от низлежащей комплексной стропильной системы, что тем более важно, чем суровее климат, укладывается, как пример, волнистый шифер, ГОСТ 30340-95 (элемент №27), монтируемый на волнистый шифер верхней части несъемной опалубки теплоизолятора стропильной системы путем наложения нижней полуволны наружного слоя кровли из волнистого шифера на верхнюю полуволну верхней части несъемной опалубки. Теплопотери здания при суровом климате существенно зависят от системы вентиляции и могут достигать величины, превышающей 50% общих теплопотерь. Следовательно, задача повышения эффективности рекуперации использованного для дыхания и сжигания топлива воздуха более чем актуальна.

Наиболее близкие технические решения

Известна теплоинерционная, энергосберегающая конструкция неотапливаемого здания (документ №5), в которой используются воздушные каналы технического воздуха в ограждающих здание конструкциях и фундаменте для создания замкнутого контура теплообмена между энергопреобразователем солнечной энергии в тепло технического воздуха, расположенным в конструкции южной кровли здания, и большим количеством массивных природных камней, расположенных в подвальном помещении здания. Такая теплоинерционная конструкция конвективного типа может быть эффективна при среднегодовой температуре наружного воздуха, близкой к комфортной человеку (18 град С), и является неэффективной уже при умеренном климате (температура холодного времени года меньше 0 град С); ограждающие конструкции здания (5) не являются оптимальными в холодное время года уже при умеренном климате, т.к. не соответствуют критерию оптимальной теплоустойчивости ограждающих конструкции отапливаемых зданий (документ №1, стр.200). В рассматриваемой конструкции не предусмотрен отвод конденсата влаги от холодной части теплообменника (подвального помещения здания, заполненного массивными природными камнями), что при определенном климате может привести к скапливанию влаги в подвальном помещении здания и возникновению там благоприятных условий для развития болезнетворных для человека микроорганизмов. Кроме того, при высоком уровне грунтовых вод подвальное помещение необходимо дополнительно гидроизолировать от грунта.

В теплоинерционной, энергосберегающей конструкции (документ №6) здания каркасного типа промышленного изготовления применяются ограждающие конструкции, соответствующие критерию оптимальной теплоустойчивости ограждающих конструкции отапливаемых зданий (документ №1, стр.200). Однако воздушные каналы ограждающих конструкций проходят в наружном отделочном слое, что в условиях сурового климата хотя и будут дополнительно защищать наружный отделочный слой от промерзания, но тем не менее будут приводить к дополнительному расходу сжигаемого топлива. Существенным недостатком данной конструкции с точки зрения санитарии является смешение внутри здания воздуха для дыхания и технического воздуха воздушных каналов ограждающих конструкций и фундамента здания, а также то, что в конструкции не предусмотрен отвод конденсата влаги от холодной части теплообменника (массивной части природных камней, расположенных в цокольной части здания), что при определенном климате может привести к скапливанию влаги во внутрицокольном пространстве здания, возникновению там благоприятных условий для развития болезнетворных для человека микроорганизмов.

В документах №5 и №6 в теплообменнике в качестве массивной части с высоким теплоусвоением, расположенной в нижней части здания, используется значимая масса крупных природных камней, расположенных в подвале здания (документ №5) или в цоколе здания (документ №6). Такая конструкция теплообменного устройства может быть вполне эффективна в зоне теплого умеренного климата со среднегодовой температурой почвы 15 град С и выше, однако в зоне холодного умеренного климата с характерной среднегодовой температурой почвы 10 град С и ниже, с надолго промерзающими пучинистыми грунтами такая конструкция теплообменного устройства во время отопительного сезона может привести к промерзанию фундамента и почвы непосредственно под зданием, что снизит комфортность эксплуатации первого этажа здания или повысит расход сжигаемого топлива на его дополнительный обогрев в отопительный сезон, повысит деформационные нагрузки на здание пучением почвы во время весеннее-осеннего периода года, а также приведет к ускоренному снижению прочностных свойств несущих ограждающих конструкций в районе цоколя здания. В зоне холодного умеренного климата для эффективности работы теплоинерционных механизмов здания и для надежного сохраниения от промерзания несущей части ограждающих конструкций для фундамента здания в суровое время года необходимы, как минимум, дополнительные меры теплозащиты и гидроизоляции основания здания.

В документе №7 также применяются воздушные каналы подачи теплого воздуха для обеспечения отсутствия промерзания ограждающих бетонных конструкций здания для районов с холодным климатом. Теплый воздух создается путем размещения на уровне цоколя здания электронагревателей воздуха в полостях между сборными железобетонными несущими панелями. Таким образом, достигается отсутствие глубокого промерзания ограждающих конструкций в холодное время года. Однако ограждающие конструкции здания (7) не соответствуют критерию оптимальной теплоустойчивости ограждающих конструкции отапливаемых зданий (документ №1, стр.200); а также теплый технический воздух, конвективно поступающий наверх здания, более никак не используется. Также необходимо отметить, что конструкция здания, описанная в документе №7, не использует теплоинерционность почвы под зданием при суточных и сезонных температурных колебаниях, что оправдано скорее для районов с вечной мерзлотой почвы, чем без таковой.

Наиболее близкие технические решения, кроме указанных выше недостатков, также не рассматривают размещение совокупной системы отопления или кухонных устройств сгорания топлива непосредственно внутри здания и соответственно не рассматривают возможности эффективного обеспечения кислородом воздуха работы устройств для сжигания топлива и эффективной утилизации теплого воздуха, получающегося при сжигании топлива, что является тем более существенным, чем суровее климат и чем выше значение автономного характера отопления здания, размещенного в суровом климате.

Кроме того, известные наиболее близкие конструкции зданий, не рассматривают в качестве средней части ограждающих конструкций с малым теплоусвоением подобие сырьевой смеси на основе связующего из торфа, удобоукладываемость которой позволяет одни и те же элементы (систему воздуховодов ограждающих конструкций здания) использовать как конструкционные элементы уплотнения и сушки сырьевой смеси при строительстве здания, и эти же самые элементы использовать как важные элементы теплоинерционности и энергосбережения системы воздуховодов при эксплуатации здания; повышения долговечности несущих частей ограждающих конструкций здания; поддержания необходимого технического и санитарного уровня влажности в ограждающих конструкциях и во внутри цокольном пространстве здания.

Принципиальная схема конструкции двухконтурной рекуперации воздуха энергосберегающего отапливаемого здания включает (см. Фиг.4):

1. Собственно помещения здания.

2. Теплоинерционное гидроизолированное пространство под зданием, как пример, состоящее из естественного грунта с глиняно-песчаным замком (элемент №28); прослойки геотекстиля, ТУ 2290-001-27-225810-05 (элемент №29), армирующего грунт; системы воздуховодов №1 как части системы двухконтурной рекуперации воздуха из перфорированных сверху асбоцементных напорных труб, ГОСТ 539-80, с общей площадью перфорарации не менее 5%, обернутых геотекстилем (элемент №30); заполняющего промежутки песка карьерного, ГОСТ 8736-93 (элемент №31); цементно-песчаной стяжки по армирующей сетке (элемент №32) как основы теплоизоляционного слоя первого этажа здания; фундамента вентиляционных каналов в центре здания (элемент №33), ограниченное теплоустойчивым многослойным ленточным фундаментом, с несущими железобетонными слоями (элемент №34) и со слоем теплоизолятора, как пример, из гранулированного пеностекла, ТУ 5914-001-15068529-2006 (элемент №35); а также термоотмосткой здания, состоящей из слоя теплоизолятора, как пример, теплоизоляционно-конструкционного пеностекла, ТУ59 14-001-73893595-2005 (элемент №36); гидроизоляционного слоя (элемент №37); отделочного слоя (элемент №38); дренажной системы отвода от периметра здания дождевых и талых вод (элемент №39); конденсатопровода Т8 (элемент №40) отвода конденсата из системы воздуховодов №1, в расширительную емкость с ревизией, расположенную ниже уровня промерзания грунта за периметром здания, например, в подземном овощехранилище или в винном погребе; ревизионного воздуховода №1 (элемент №41) для регламентной вентиляции воздуховодов системы двойной рекуперации в теплое и сухое время года, размещенный с северной стороны здания;

теплоизоляционного механического затвора №1 (элемент №42) ревизионного воздуховода №1.

3. Ограждающую многослойную наружную стену, состоящую из несущей стены (элемент №1); теплоизилятора на основе торфяного связующего (элемент №13) с расположенной внутри теплоизолятора системой воздуховодов №2 из перфорированных асбоцементных труб с1=100 мм, ГОСТ 539-80 (элемент №11); наружным отделочным слоем (элемент №17); с гибкими связями между несущей стеной и наружным отделочным слоем (элемент №10).

4. Утепленную кровлю, состоящую, как пример, из наслонной деревянной одношарнирной стропильной системы, где стропильная нога представляет собой деревянную ферму с параллельными поясами шириной не менее 500 мм (элемент №18); послойно уложенного теплоизолятора на основе торфяного связующего (элемент №25) внутри несъемной опалубки (элементы №20 и 21) из волнистого шифера, ГОСТ 30340-95; с расположенной внутри теплоизолятора системой воздуховодов №3 из асбоцементных труб с1=100 мм, ГОСТ 539-80 (элемент №24); из наружной части кровли, как пример, волнистого шифера, ГОСТ 30340-95 (элемент №25), монтируемого на волнистый шифер верхней части несъемной опалубки теплоизолятора стропильной системы путем наложения нижней полуволны наружного слоя кровли из волнистого шифера на верхнюю полуволну верхней части несъемной опалубки.

5. Воздуховод №4 (элемент №43), соединяющий внутри здания систему воздуховодов теплоинерционного пространства под зданием (элемент №30) непосредственно с чердачным пространством.

6. Эксплуатируемое чердачное пространство (элемент №44) с воздухораспределительным устройством (элемент №45); с шиберными устройствами №1 регулирования подачи конвективно поступающего воздуха в чердачное пространство из низлежащих помещений (элемент №46); с шиберным устройством (элемент №47) воздуховода №4; с ревизионным воздуховодом №2 (элемент №48) для регламентной вентиляции воздуховодов системы двойной рекуперации в теплое и сухое время года, размещенный на более теплом скате кровли; с теплоизоляционным механическим затвором №2 (элемент №49) ревизионного воздуховода №2; с люком доступа в чердачное пространство (элемент №50) из низлежащих помещений.

7. Воздуховод №5 (элемент №51), являющийся дымоходом устройства для сжигания топлива (элемент №52), где воздух для горения топлива подается воздуховодом №6 (элемент №53) из системы трубопроводов №1. Воздушный поток воздуховода №5 регулируется шиберами №2 (элемент №54) и №3 (элемент №55), а воздуховода №6 шибером №4 (элемент №56)

8. Воздуховод №7 (элемент №57) притока наружного воздуха. Воздушный поток воздуховода №6 регулируется шиберами №5 (элемент №58) и №6 (элемент №59), подается из вентиляционной решетки №1 (элемент №60) на уровне кровли и раздается при помощи вентиляционной решетки №2 (элемент №61) в помещения здания.

Принцип действия двухконтурной системы рекуперации воздуха энергосберегающего отапливаемого здания в отопительный сезон

Наружный холодный приточный воздух с высоты уровня кровли через вентиляционную решетку №1 (элемент №60) по воздуховоду №7 (элемент №57) подается в помещения здания через вентиляционную решетку №2 (элемент №61), при этом в воздуховоде №7 происходит частичный прогрев приточного воздуха за счет прогрева конструкции воздуховодов №4 (элемент №43), 6 (элемент №53), 7 (элемент №57) более теплым воздуховодом №5 (элемент №51), являющегося дымоходом устройства для сжигания топлива (элемент №52). Таким образом, происходит первая рекуперация тепла приточного воздуха воздухом вытяжки.

Розданный по помещениям здания, предварительно прогретый вытяжным воздухом приточный воздух за счет дальнейшего прогрева от многочисленных источников тепла здания (устройств сжигания топлива, приготовления пищи, электроприборов, людей и животных), расширяясь, частично уходит из здания наружу через конструкции ограждения здания, а частично конвективно поднимается через шиберные устройства №1 (элементы №46) в чердачное пространство (элемент №44). Через воздухораспределительное устройство (элемент №45) более теплый воздух раздается в систему трубопроводов №3 (элемент №24), №2 (элемент №18) и, отдавая тепло ограждающим здание более холодным конструкциям, поступает по системе трубопроводов №1 (элемент №30) в теплоинерционное пространство под зданием, отдавая тепло и ему.

Кроме того, в трубопроводах №1, 2, 3 как самых холодных элементах вентиляционного контура отапливаемого здания может происходить конденсация воды на поверхности трубопроводов в случае, когда давление водяных паров превысит точку росы для данной температуры. Для этого случая конденсированная вода гравитационно удаляется из системы трубопроводов №1, 2, 3 с помощью конденсатопровода Т8 (элемент №40) отвода конденсата из системы воздуховодов №1, 2, 3 в расширительную емкость с ревизией, расположенную ниже уровня промерзания грунта за периметром здания, например, в подземном овощехранилище или винном погребе. Воздух более холодной системы воздуховодов №3 за счет конвекции подается по более теплому воздуховоду №4 (элемент №43) в эксплуатируемое чердачное пространство (элемент №44). В случае, когда шиберы №2 (элемент №54), 3 (элемент №55), 4 (элемент №56) открыты, более холодный воздух системы воздуховодов №1, 2, 3 может также подаваться в воздуховод №5 (элемент №51) через воздуховод №6 (элемент №53) и устройство сжигания топлива (элемент №55). Таким образом, происходит вторая рекуперация использованного для дыхания воздуха, а также от энерговыделяющих приборов помещений здания для обогрева ограждающих здание конструкций и теплоинерционного пространства под зданием за счет циркуляции использованного для дыхания воздуха по трубопроводным системам №1-6, что естественным образом сокращает количество сжигаемого топлива в отопительный период.

В отопительный период циркуляция более теплого, чем уличный, воздуха по трубопроводным системам №1-6 приводит к тому, что ограждающие здание конструкции, параметры которых описаны данным изобретением, оказываются в более благоприятных условиях от промерзания несущих ограждающих конструкций (в частности, цоколя здания), чем без таковой.

Необходимо отметить, что устройство сжигания топлива (элемент №55) использует для сжигания топлива не воздух помещения, а воздух трубопроводных систем №1-4, что, с одной стороны, ускоряет циркуляцию воздуха по трубопроводным системам №1-4, что будет увеличивать тепловую энергию ограждающих конструкций и теплоустойчивого пространства под зданием, а, с другой стороны, устройство сжигания топлива преимущественно не будет сжигать кислород воздуха помещений, что позволит создавать комфортный климат помещений здания при меньшем притоке наружного воздуха.

Если в отопительный сезон существенным побудительным элементом движения воздуха по воздуховодным системам №1-6 является устройство сжигания топлива (элемент №55), то в не отопительный сезон таким существенным побудительным элементом будет являться удаление теплоизоляционных механических затворов №1 (элемент №42) и №2 (элемент №49) из ревизионных воздуховодов №1 (элемент №41) и №2 (элемент №48). В такой конфигурации теплый наружный воздух поступает в ревизионный воздуховод №2 и по более холодным вентиляционным системам №3 (элемент №24) и №2 (элемент №18), охлаждаясь, будет поступать в более холодную вентиляционную систему №1 (элемент №30), вытесняя холодный воздух за периметр ограждающих здание конструкций через ревизионный воздуховод №1 (элемент №41). По конденсатопроводу Т8 (элемент №40) конденсат будет также поступать в расширительную емкость с ревизией, расположенную ниже уровня промерзания грунта за периметром здания, как пример, в подземном овощехранилище или в винном погребе, как и в отапливаемый сезон. Таким образом, в неотопительный сезон, при необходимости, возможны дополнительная сушка ограждающих конструкций здания и повышение температуры теплоинерционного пространства под зданием.

Список документов, цитированных в описании изобретения

1. В.М.Ильинский. Строительная теплофизика. М., Высшая школа, 1974 г.

2. RU 2041185 С1; С04В 38/00, C10F 7/00; опубл. 1995.08.09.

3. RU 2181820 С2; Е04В 1/76, С04В 16/02, С04В 18/24; опубл. 2002.04.27.

4. RU 2273620 С2; С04В 38/06, С04В 16/02; опубл. 2006.04.10.

5. US 4006856; F24J 3/02; опубл. 1975.03.14.

6. US 4295415; F24F 7/00; опубл. 1981.10.04.

7. RU 2031206 C1; Е04В 1/16; опубл. 1995.03.20.

Изобретение относится к способу строительства и эксплуатации мало- и среднеэтажных зданий в зонах холодного, умеренного климата. Технический результат: уменьшение сжигаемого для обогрева здания топлива, повышение долговечности несущих частей ограждающих конструкций здания, поддержание необходимого технического и санитарного уровня влажности в ограждающих конструкциях и во внутрицокольном пространстве здания. Энергосберегающее отапливаемое здание содержит теплоустойчивые ограждающие конструкции, теплоустойчивый фундамент, устройства для сжигания топлива с системами рекуперации тепла между дымоходами и приточным воздухом, теплообменный вентиляционный контур, состоящий из чердачного помещения, из системы воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций и теплоустойчивого фундамента, из вентиляционных каналов внутри здания, соединяющих указанную систему воздуховодов с чердачным помещением. Система воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций, размещена непосредственно внутри средней части с малым теплоусвоением ограждающих конструкций, сформированная на стадии строительства здания система воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивой части ограждающих конструкций, используется как необходимый конструкционный элемент подачи горячего воздуха для послойной сушки теплоизоляционной многокомпонентной сырьевой смеси на основе торфяного связующего, заложенной непосредственно в процессе строительства ограждающих конструкций здания в качестве средней части с малым теплоусвоением, вентиляционные каналы внутри теплоустойчивого фундамента здания содержат соединения с приточными системами устройств для сжигания топлива. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Энергосберегающее отапливаемое здание, содержащее теплоустойчивые ограждающие конструкции, теплоустойчивый фундамент, устройства для сжигания топлива с системами рекуперации тепла между дымоходами и приточным воздухом, теплообменный вентиляционный контур, состоящий из чердачного помещения, из системы воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций и теплоустойчивого фундамента, из вентиляционных каналов внутри здания, соединяющих указанную систему воздуховодов с чердачным помещением, отличающееся тем, что, с целью эффективного использования тепла здания в отопительный сезон для районов с холодным климатом, система воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций, размещена непосредственно внутри средней части с малым теплоусвоением ограждающих конструкций, сформированная на стадии строительства здания система воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивой части ограждающих конструкций, используется как необходимый конструкционный элемент подачи горячего воздуха для послойной сушки теплоизоляционной многокомпонентной сырьевой смеси на основе торфяного связующего, заложенной непосредственно в процессе строительства ограждающих конструкций здания в качестве средней части с малым теплоусвоением, вентиляционные каналы внутри теплоустойчивого фундамента здания содержат соединения с приточными системами устройств для сжигания топлива.

2. Здание по п.1, отличающееся тем, что для обеспечения регулирования сопротивления воздушному потоку элементов системы воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций, а также внутри теплоустойчивого фундамента, в зависимости от сценариев погоды и функционирования устройств для сжигания топлива, система воздуховодов содержит вентиляционные задвижки в вентиляционных каналах между помещением чердака и другими помещениями здания, между чердачной зоной и системой воздуховодов ограждающих конструкций, соединяющих внутри здания вентиляционные каналы теплоустойчивого фундамента и помещение чердака, притока воздуха устройств для сжигания топлива.

3. Здание по п.1, отличающееся тем, что система воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций и внутри теплоустойчивого фундамента, содержит ревизионные каналы соединения с наружным воздухом в ее самой верхней и в самой нижней точках, а также их теплоизоляционные воздушные затворы, которые в неотопительный сезон извлекаются для дополнительной сушки ограждающих здание конструкций за счет их вентилирования более теплым наружным воздухом, а также для повышения температуры теплоустойчивого пространства под зданием.

4. Здание по п.1, отличающееся тем, что средняя часть с малым теплоусвоением ограждающих конструкций содержит наряду со слоями теплоизоляционной многокомпонентной сырьевой смеси на основе торфяного связующего аналогичные слои, но с повышенными водоотталкивающими, огнезащитными и антисептическими свойствами, которые формируются путем послойной пропитки раствором гидрофобизатора поверхности ранее уложенного слоя непосредственно перед уложением следующего слоя.

5. Здание по п.1, отличающееся тем, что, с целью отвода влаги из средней части с малым теплоусвоением ограждающих конструкций, система воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций, перфорирована отверстиями для создания паропрозрачных участков между указанной системой воздуховодов и ограждающими конструкциями здания, которые на стадии строительства здания содержат съемные гидроизоляционные затычки, снимающиеся после сушки первого вышележащего слоя известной теплоизоляционной многокомпонентной сырьевой смеси на основе торфяного связующего.

6. Здание по п.1, отличающееся тем, что для отвода конденсата из системы воздуховодов, размещенных внутри теплоустойчивых ограждающих конструкций, а также внутри теплоустойчивого фундамента, когда давление водяных паров в частях системы воздуховодов превысит температуру точки росы, система воздуховодов теплоустойчивого фундамента содержит конденсатопровод с расширительной емкостью и ревизией.