Многофункциональное вентилируемое ограждение здания Российский патент 2024 года по МПК E04B2/00 E04B1/70 

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении вентилируемых стеновых ограждений, позволяющих снизить тепловые поступления от наружного воздуха и одновременно очищать уличный воздух от вредных примесей в регионах жаркого и влажного климата.

Известно экологичное вентилируемое ограждение здания, содержащее ряд, прижатых друг к другу боковыми торцами декоративных ограждений высотой Н толщиной Δ₁, каждое из которых состоит из прямоугольного каркаса, верхние, нижние и боковые торцы которых закрыты сеткой, фронтальная и тыльная стороны закрыты горизонтальными, наклоненными относительно горизонта под углом 45°, планками, обращенными своими наружными кромками на фронтальной стороне вверх, на тыльной стороне - вниз и выполненными из коррозионноустойчивого материала, образующих в целом емкость, которая заполнена гранулами пемзы, изготовленной из основных металлургических шлаков, при этом диаметры ячеек сетки и зазоры между планками несколько меньше минимального диаметра гранул металлургических шлаков, каркас прикреплен к наружному ограждению креплениями таким образом, чтобы между внутренней стенкой декоративного ограждения и наружным ограждением был воздушный зазор шириной Δ₂, между нижним торцом вышеупомянутого ограждения и поверхностью тротуара - щель шириной Δ₃, а под нижним торцом ограждения устроена ливневая канализация [Патент РФ №2728008, МПК E04C 2/26, 2020].

Недостатками известного экологичного вентилируемого ограждение здания являются его нагрев от солнечных лучей в жаркий период и передача значительного количества этого аккумулированного тепла поверхности наружного ограждения здания, обусловленный направлением наружных кромок планок фронтальной стороны ограждения вверх, в результате чего значительная часть солнечного тепла не отражается от вышеупомянутых планок и проникает в массу наполнителя ограждения, а также недостаточная очистка гранул шлака от загрязнений во фронтальной части, обусловленная тем, что во время промывки его дождевой водой верхние ряды фронтальных планок не пропускают воду на нижеследующие ряды, что, в общем, снижает его эффективность.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является полифункциональное вентилируемое ограждение здания, содержащее ряд, прижатых друг к другу боковыми торцами декоративных ограждений высотой Н толщиной Δ₁, каждое из которых состоит из прямоугольного каркаса, верхние, нижние и боковые торцы которых закрыты сеткой, фронтальная и тыльная стороны закрыты горизонтальными, наклоненными относительно горизонта под углом 45° планками, выполненными из коррозионноустойчивого материала, причем планки на тыльной стороне обращены своими наружными кромками вниз, каждая планка на фронтальной стороне выполнена из соединенных между собой под углом 90°, наклоненной своей наружной кромкой вниз под углом 45° планки, покрытой с наружной стороны белым красителем и перфорированной планки, соединенной своей внутренней кромкой с каркасом, образующих в целом емкость, которая заполнена гранулами пемзы диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, при этом диметры ячеек сетки и зазоры между планками несколько меньше минимального диаметра гранул металлургических шлаков, каркас прикреплен к наружному ограждению креплениями таким образом, чтобы между внутренней стенкой декоративного ограждения и наружным ограждением был воздушный зазор шириной Δ₂ (Δ₅), между нижним торцом вышеупомянутого ограждения и поверхностью тротуара - щель шириной Δ₃ (Δ₆), а под нижним торцом ограждения устроена ливневая канализация [Патент РФ №2787875, МПК E04C 2/26, 2023].

Основными недостатками известного полифункционального вентилируемого ограждение здания являются быстрое загрязнение фронтальных перфорированных планок уличной пылью, обусловленное их горизонтальным расположением, вызывающая недостаточную очистку гранул шлака от загрязнений во фронтальной части, т.к. во время промывки его дождевой водой верхние ряды фронтальных планок не пропускают воду на нижеследующие ряды, что снижает его надежность и эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности многофункционального вентилируемого ограждения здания.

Технический результат достигается многофункциональным вентилируемым ограждением здания, содержащим ряд, прижатых друг к другу боковыми торцами декоративных ограждений высотой Н толщиной Δ₁, каждое из которых состоит из прямоугольного каркаса, покрытого сеткой, тыльная сторона которого закрыта горизонтальными, наклоненными относительно горизонта под углом 45° вниз планками, выполненными из коррозионноустойчивого материала, фронтальная сторона закрыта вертикальными планками, выполненными также из коррозионноустойчивого материала в форме вертикальных тавров разной высоты, покрытых с наружной стороны белым красителем и соединенных своими основаниями с каркасом и сеткой с образованием с фронтальной стороны между собой и сеткой вертикальных щелей шириной Δ₂ и Δ₃, а между собой вертикальных щелей шириной Δ₄, образуя в целом емкость, которая заполнена гранулами пемзы диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, при этом диаметры ячеек сетки и зазоры между тыльными планками несколько меньше минимального диаметра гранул металлургических шлаков, а зазоры между основаниями фронтальных планок обеспечивают полное закрытие ими фронтальной стороны каркаса от солнечного излучения, сам каркас прикреплен к наружному ограждению креплениями таким образом, чтобы между внутренней стенкой декоративного ограждения и наружным ограждением был воздушный зазор шириной Δ₅, между нижним торцом ограждения и поверхностью тротуара - щель шириной Δ₆, а под нижним торцом ограждения устроена ливневая канализация.

На фиг. 1-5 представлено предлагаемое многофункциональное вентилируемое ограждение здания (МФВОЗ): (фиг. 1 - общий вид, фиг. 2 - продольный разрез, фиг. 3-5 - основные узлы).

МФВОЗ содержит ряд, прижатых друг к другу боковыми торцами декоративных ограждений 1 высотой Н толщиной Δ₁, каждое из которых состоит из прямоугольного каркаса 2, покрытого сеткой 3, тыльная сторона которого закрыта горизонтальными, наклоненными относительно горизонта под углом 45° вниз планками 4, выполненными из коррозионноустойчивого материала, фронтальная сторона закрыта вертикальными планками 5, 6, выполненными также из коррозионноустойчивого материала в форме вертикальных тавров разной высоты, покрытых с наружной стороны белым красителем (на фиг. 1-5 не показан) и соединенных своими основаниями с каркасом 2 и сеткой 3 с образованием с фронтальной стороны между собой и сеткой 3 вертикальных щелей 7 и 8 шириной Δ₂ и Δ₃, а между собой вертикальных щелей 9 шириной Δ₄, образуя в целом емкость 10, которая заполнена гранулами пемзы 11 диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, при этом диаметры ячеек сетки 3 и зазоры между планками 4 несколько меньше минимального диаметра гранул металлургических шлаков 11, а зазоры между основаниями планок 5 и 6 обеспечивают полное закрытие ими фронтальной стороны каркаса 2 от солнечного излучения, сам каркас 2 прикреплен к наружному ограждению 12 креплениями 13 таким образом, чтобы между внутренней стенкой декоративного ограждения 1 и наружным ограждением 12 был воздушный зазор 14 шириной Δ₅, между нижним торцом ограждения 1 и поверхностью тротуара - щель 15 шириной Δ₆, а под нижним торцом ограждения 1 устроена ливневая канализация 16.

В основу работы предлагаемого МФВОЗ положены химический состав уличного воздуха, загрязненного вредными компонентами выхлопных газов автомобильного транспорта (диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, сажа, озон и т.д.), концентрация которых наиболее высокая в приземном слое атмосферы [Л.Ф. Голдовская. Химия окружающей среды. - М.: Мир, 2005, с. 86-90, с. 155], высокая растворимость диоксида углерода по сравнению с остальными компонентами воздуха в воде [Справочник химика, т. III. - М. - Л.: Химия, 1965, с 316], высокая скорость реакции окисления NO в NO₂ и SO₂ в SO₃, которые хорошо растворяются в воде с образованием HNO₃ и H₂SO₄, в присутствии озона [Неницеску К. Общая химия. - М.: Высш. Школа, 1958, с. 275; Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология.- М.: Высш. Школа, 1985, с. 348], высокое значение модуля основности гранулированного металлургического шлака - основной металлургической пемзы, которая представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой (прочность на сдавливание до 2,7 МПа), состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (CaO, SiO₂, Al₂O₃, MnO) c модулем основности М>1, которое придает гранулам металлургической пемзы 11 основные свойства [Строительные материалы. Справочник. Под ред. Болдырева А.С. и др. - М.: Стройизд., 1989, с. 423; Домокеев А.К. Строительные материалы. - М.: Высш. школа, 1989, с. 163], позволяющие сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные компоненты выхлопных газов автомобильного транспорта (NO_x, SO_x, СО_х). Кроме того, исходя из своего состава, металлургические шлаки устойчивы к коррозионному воздействию кислых компонентов выхлопных газов, широко доступны и дешевы. Адсорбированные из уличного воздуха оксиды азота и серы в порах гранул шлака 11 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента-гранул шлаковой пемзы 11 [Неницеску К. Общая химия - М.: Мир, 1968, с. 298], поэтому окисляются кислородом со скоростью большей, чем в газовой фазе с образованием легко растворимых в воде NO₂ и SO₃, которые, в свою очередь, взаимодействуют с частицами подкисленной воды остающейся в порах гранул 11, с образованием соответствующих кислот HNO₃ и H₂SO₄. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 11 легко оседают мелкодисперсные частицы (пыль, сажа и т. д.), в результате чего, проходя через них, воздух очищается от большей части вредных компонентов. При этом, наличие на фронтальной стороне МФПВОЗ вертикальных планок 5, 6 в жаркий период предохраняет наружное ограждение 1 от перегрева, наличие щелей 7, 8 между планками 5, 6 и ограждением 1, а также щелей 9 между планками 5, 6 при промывке водой (дождевой или промывочной) обеспечивает очистку всего слоя гранул шлака 11 в декоративном ограждении 1.

Работа МФВОЗ происходит следующим образом. В жаркий период вертикальные планки 5, 6, покрытые белым красителем (на фиг. 1-5 не показан) на фронтальной стороне ограждения 1 отражают большую часть солнечного тепла от него и, таким образом, значительно снижают количество тепла, поступающего на наружное ограждение 1. В зависимости от направления и силы ветра наружный воздух может поступать (при слабом ветре или безветрии), в основном, в воздушный зазор 14 между декоративными ограждениями 1 и наружными ограждениями 10 через щели 12, расположенные в нижней части декоративных ограждений 1 (например, у цоколя здания) и частично через щели 7, 8, 9 проходит через живое сечение гранул шлака 11 со стороны улицы, движется по воздушному зазору 14 снизу вверх, одновременно снижая количество тепла, поступающего от солнечных лучей в здание, создавая тягу в зазоре 14 и проникает через щели между тыльными планками 4, в гранулы пемзы 11, где очищается от значительной части вредных компонентов (диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, сажа, озон и т. д.) и через наружные щели 7, 8, 9 между планками 5, 6 фронтальной стороны ограждения 1 поступает в пешеходную сторону улицы. При сильном ветре уличный воздух, наоборот, за счет ветрового давления поступает в гранулы шлака 11 через щели между фронтальными планками 5, 6 в емкость 10, очищается от вредных компонентов на гранулах 11, выходит через щели между тыльными планками 4 из емкости 10, после чего по зазору 14 очищенный воздух также поступает в пешеходную зону улицы. При этом, за счет наличия наклонных планок 4 на тыльной стороне ограждения 1 происходит турбулизация потока воздуха, поднимающегося по зазору 14 и осуществляется более интенсивный отвод тепла от наружного ограждения 12.

При падении активности МФВОЗ, которая происходит в результате насыщения гранул 11 вредными компонентами, их следует подвергать регенерации. Процесс регенерации заключается в промывке водой гранул 11 от частиц пыли, сажи и кислой воды, содержащей уловленные оксиды углерода, серы и азота. Промывку может быть принудительной - путем орошения декоративных ограждений 1 водой, подаваемой из водопроводной сети или автоцистерн и естественной - путем промывки ограждений 1 дождевой водой. При дождевой промывке вода, поступающая сверху через щели 7, 8 частично поступает на близлежащие гранулы шлака 11, а частично стекает по основаниям тавровых планок 5 и 6, откуда сорбируется нижележащими гранулами 11, обеспечивая таким образом более полную промывку шлаковой загрузки. При принудительной промывке вода поступает на гранулы шлака 11 через вертикальные щели 9, 8, 7, расположение которых обеспечивает полную промывку шлаковой загрузки. Стекающая снизу в ливневую канализацию 16 подкисленная вода, в связи со значительным содержанием диоксида углерода в ней будет способствовать процессам фотосинтеза [Комов В.П. и др. Биохимия. - М.: Дрофа, 2004, с. 210] на полях орошения городских очистных сооружений.

В период дождей или во время регенерации наклонные планки 4 на тыльной стороне ограждения 1, наружные кромки которых наклонены вниз, выполняя роль водосливов, обеспечивают сток загрязненной примесями воды в зазор 14, где эта вода контактирует с поступающим из щели 15 и поднимающимся по зазору 14 потоком воздуха. При этом, часть воды испаряется, отнимая тепло у воздуха, снижая тем самым его температуру, в результате чего осуществляется более интенсивное охлаждение наружного ограждения 12, другая оставшаяся часть воды поглощает вредные примеси из этого воздуха и стекает в ливневую канализацию 16.

Высота Н и толщина Δ₁ декоративного ограждения 1 определяется архитектурными особенностями здания, зоной максимальной загазованности уличного воздуха и концентрацией вредных веществ в нем. Ширину Δ₅ воздушного зазора 14 и щели 15 Δ₆ определяют из условий минимального его нагрева в жаркий период времени. При этом, площадь щели 15 должна быть меньше площади продольного живого сечения гранул 11 в ограждении 1. В целях более лучшего отражения солнечных лучей декоративных ограждений 1 наружные стенки каркаса 2 и планок 5, 6 фронтальной стороны ограждений 1 следует выполнять окрашенными в белый цвет.

Таким образом, предлагаемое многофункциональное вентилируемое ограждение здания обеспечивает в жаркий период, наряду с уменьшением нагрева наружных ограждений здания, очистку уличного воздуха от значительной части вредных компонентов выхлопных газов автомобильного транспорта (NO_x, SO_x, CO_x, сажа, пыль и пр.), в периоды дождей и промывок, помимо очистки воздуха и уменьшения нагрева здания - полную очистку адсорбента от загрязнений.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении вентилируемых стеновых ограждений, позволяющих снизить тепловые поступления от наружного воздуха и одновременно очищать уличный воздух от вредных примесей в регионах жаркого и влажного климата. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности многофункционального вентилируемого ограждения здания. Технический результат достигается многофункциональным вентилируемым ограждением здания, содержащим ряд, прижатых друг к другу боковыми торцами декоративных ограждений высотой Н толщиной Δ₁, каждое из которых состоит из прямоугольного каркаса, покрытого сеткой, тыльная сторона которого закрыта горизонтальными, наклоненными относительно горизонта под углом 45° вниз планками, выполненными из коррозионноустойчивого материала, фронтальная сторона закрыта вертикальными планками, выполненными также из коррозионноустойчивого материала в форме вертикальных тавров разной высоты, покрытых с наружной стороны белым красителем и соединенных своими основаниями с каркасом и сеткой с образованием с фронтальной стороны между собой и сеткой вертикальных щелей шириной Δ₂ и Δ₃, а между собой вертикальных щелей шириной Δ₄, образуя в целом емкость, которая заполнена гранулами пемзы диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, при этом диаметры ячеек сетки и зазоры между тыльными планками несколько меньше минимального диаметра гранул металлургических шлаков. Зазоры между основаниями фронтальных планок обеспечивают полное закрытие ими фронтальной стороны каркаса от солнечного излучения, сам каркас прикреплен к наружному ограждению креплениями таким образом, чтобы между внутренней стенкой декоративного ограждения и наружным ограждением был воздушный зазор шириной Δ₅, между нижним торцом ограждения и поверхностью тротуара - щель шириной Δ₆, а под нижним торцом ограждения устроена ливневая канализация. 5 ил.

Многофункциональное вентилируемое ограждение здания, содержащее ряд, прижатых друг к другу боковыми торцами декоративных ограждений высотой Н толщиной ∆₁, каждое из которых состоит из прямоугольного каркаса, верхние, нижние и боковые торцы которых закрыты сеткой, фронтальная и тыльная стороны закрыты планками, выполненными из коррозионноустойчивого материала, причем наружная поверхность фронтальных планок покрыта белым красителем, тыльные планки горизонтальные, наклоненные относительно горизонта под углом 45° и обращены своими наружными кромками вниз, образуя в целом емкость, которая заполнена гранулами пемзы диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, при этом диаметры ячеек сетки и зазоры между тыльными планками несколько меньше минимального диаметра гранул металлургических шлаков, каркас прикреплен к наружному ограждению креплениями таким образом, чтобы между внутренней стенкой декоративного ограждения и наружным ограждением был воздушный зазор шириной ∆₅, между нижним торцом вышеупомянутого ограждения и поверхностью тротуара – щель шириной ∆₆, а под нижним торцом ограждения устроена ливневая канализация, отличающееся тем, что фронтальная сторона декоративного ограждения закрыта вертикальными планками, выполненными в форме вертикальных тавров разной высоты и соединенными своими основаниями с каркасом и сеткой с образованием с фронтальной стороны между собой и сеткой вертикальных щелей шириной ∆₂ и ∆₃, а между собой вертикальных щелей шириной ∆₄.