СТЕНОВОЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2024 года по МПК E04B1/84 H02S20/21 

Изобретение относится к элементу шумозащитной стены, причем стеновой элемент включает каркас и, по меньшей мере, внешнюю сторону, причем каркас относительно, по меньшей мере, внешней стороны имеет опорную часть, причем на опорной стороне расположен, по меньшей мере, солнечный модуль, соединенный с каркасом, причем солнечный модуль наклонен относительно вертикали в направлении верхней стороны стенового элемента, причем каркас, по меньшей мере, с одной внешней стороны имеет, по меньшей мере, звукопоглощающую поверхность, напрямую достигаемую приходящим звуком.

Объединение шумозащитных деталей с фотоэлектрическими модулями и вытекающие из этого общие преимущества принципиально известны давно. Основной проблемой при таком объединении является, как правило, звукоотражаемость поверхности фотоэлектрических модулей и связанная с этим диаметрально противоположная направленность необходимых свойств шумозащитной детали.

Возможность обойти эту проблему раскрыта, например, в DE 923 18 768 U1. Там фотоэлектрический ламинат расположен параллельно плоскости протяженности шумозащитной детали на ее задней стороне. Передняя сторона шумозащитной детали, таким образом, не задействована для получения энергии. Не смотря на это, при вертикальном расположении шумозащитной детали из-за ее также вертикального в этом случае расположения нельзя обеспечить оптимальную эффективность фотоэлектрического модуля.

В другом случае, а именно не относительно стенового элемента, а относительно существующей звукозащитной стены, известно решение этой проблемы из DE 20 2011 004 U1. Там показана звукозащитная система, в которой несколько солнечных модулей расположены на звукозащитной стене в наклонном положении. Солнечные модули соединены при этом, независимо от изначально предусмотренных звукозащитных сегментов, с несущей конструкцией, за счет чего солнечные модули и звукозащитные сегменты можно заменять независимо друг от друга. Однако недостатком этого является то, что общие затраты на монтаж звукозащитной стены значительно выше, чем у обычной звукозащитной стены (без солнечных модулей).

Для устранения этого недостатка уже из KR 2018 0022124 A1 известен комбинированный стеновой элемент, объединяющий обе функции, а именно поглощения звука и фотоэлектрическую. Затраты на устройство соответствующей шумозащитной стены, таким образом, вряд ли выше, чем у обычной шумозащитной стены и включают дополнительно, главным образом, только изготовление мест электроподключений. Однако недостатком такого элемента стены является комплексная структура и, тем самым, соответственно большое количество необходимых компонентов, а также вытекающая из этого высокая стоимость изготовления.

В DE 196 02 779 A1 раскрыт стеновой элемент вышеуказанного типа, исключающий, по меньшей мере, частично названные недостатки или смягчающий их. Элементы стены при этом образованы готовыми деталями, причем солнечные фотоэлектрические модули закреплены на выполненных одной деталью заплечиках. Поверхность готовых деталей, достигаемая напрямую звуком горизонтальной направленности, т.е. не перекрытая солнечным модулем, мала по сравнению с общей видимой площадью.

В DE 297 06 785 U1 раскрыта звукозащитная стена, у которой между двумя установленными вертикально несущими закреплены горизонтальные звукозащитные элементы. Звукозащитные стены образованы прямоугольными неравнобедренными призмообразными телами, штабелированными самонесуще в направляющих на несущих элементах. Самая короткая сторона бедра призмы каждого призмообразного каркаса образована солнечными фотоэлектрическими панелями, обращенными с расположением в направлении против верха, а самая длинная сторона бедра призмы выполнена в виде шумозащитной компоновки и расположена обращенной вниз.

В ЕР 1 788 155 А2 показана шумозащитная стена из легких конструкций с вертикальными, закрепленными в фундаменте опорами и клинообразными шумопоглощающими элементами из щумоабсорбирующего звукопоглощающего материала с перекрытием для защиты от непогоды. При этом звукопоглощающий материал состоит из натурального и возобновляемого сырья в виде сена, соломы или волокон растительного происхождения.

Известные из KR 2018 0022124 A1 и из DE 196 02 779 A1 решения направлены на решения названной выше основной проблемы путем применения стенового элемента с ухудшающими звукопоглощающие свойства солнечных модулей отдельных элементов стены за счет необходимости перенаправления звука в соответствующих камерах сзади солнечных модулей для его поглощения. Такое перенаправление на практике не эффективно в достаточной степени, чтобы соответствовать растущим ограничительным требованиям к степени звукопоглощения шумозащтиных стен.

Задачей изобретения является устранение этого недостатка или, по меньшей мере, сокращение его влияния.

Изобретение предлагает стеновой элемент указанного в начале типа, причем звукопоглощающая поверхность, по меньшей мере, частично, наклонена относительно вертикали и/или относительно продольного направления стенового элемента, причем площадь звукопоглощающей поверхности, по меньшей мере, равна площади видимой поверхности стенового элемента. При этом звукопоглощающая поверхность является той частью поверхности стенового элемента на его внешней стороне за пределами поверхности, по меньшей мере, одного солнечного модуля, которая напрямую доступна приходящему звуку, т.е. без необходимости предварительного отражения или перенаправления звука. Поэтому закрытые солнечным модулем от приходящего звука части поверхности стенового элемента не относятся к звукопоглощающей поверхности. Видимая поверхность стенового элемента соответствует площади контура стенового элемента в виде сбоку внешней стороны. Точнее говоря, речь идет о видимой поверхности внешней стороны, т.е. в направлении взгляда перпендикулярно вертикали и перпендикулярна продольной протяженности стенового элемента, по меньшей мере, на внешней стороне. Поэтому из-за, по меньшей мере, частичного наклона звукопоглощающей поверхности ее площадь больше площади ее собственной видимой поверхности. Относительная разница обеих площадей зависит от угла наклона. При угле наклона 45° соотношение площади видимой поверхности к поверхности составляет примерно 1:1,4 (1 к квадратному корню из 2). Из этого следует, что при образовании примерно 71% видимой поверхности наклоненной на 45° звукопоглощающей поверхностью и при занятии солнечными модулями остальных 29% видимой поверхности площадь звукопоглощающей поверхности, по меньшей мере, равна площади видимой поверхности стенового элемента. Внешней стороной может быть сторона, обращенная в сторону звука. При этом вертикаль – это ось, проходящая между нижней стороной и верхней стороной стенового элемента. Обозначение “вертикаль” не ограничивает применение стенового элемента, используемого соответственно также для наклонно установленных шумозащитных стен без нарушения объема предмета пункта 1 формулы изобретения. В случае установленной, как правило, наклонно шумозащитной стены из описанных элементов стены вертикаль соответствует абсолютной вертикали шумозащитной стены. Вертикаль, например, перпендикулярна продольному направлению стенового элемента. Видимая поверхность по вышеприведенному определению соответствует в этом случае площади проекции стенового элемента на плоскость, образованную вертикалью и продольным направлением.

Приходящий звук (эмиссия звука) хотя и достигает звукопоглощающую поверхность напрямую, но не обязательно горизонтально (перпендикулярно вертикали). Так как большая часть эмиссии звука ожидается из относительно малой зоны пространственного угла, предпочтительно, чтобы площадь отрезка звукопоглощающей поверхности, напрямую доступные приходящему звуку из зоны звуковой эмиссии, была (в целом), по меньшей мере, равна площади видимой поверхности стенового элемента, причем зона звуковой эмиссии включала бы угловую зону между перпендикуляром к вертикали и наклоном, установленным на 70° этого перпендикуляра в направлении нижней стороны стенового элемента. Опционно указанное условие для площади участков звукопоглощающей поверхности может составлять уже при зоне звуковой эмиссии угол от перпендикуляра к вертикали (далее этот перпендикуляр коротко обозначен 0°) до 60° этого перпендикуляра в направлении нижней стороны стенового элемента, или угол от 0° до 50°, или угол от 0° до 40°, или угол от 0° до 30°, или угол от 0° до 20°, или угол от 0° до 10°.

Площадь звукопоглощающей поверхности может составлять примерно 1,2 или более площади видимой поверхности стенового элемента. Увеличенная звукопоглощающая поверхность дополнительно улучшает звукопоглощающие качества элемента стены и обеспечивает при заданном поглощающем материале, например, каркаса лучшую степень звукопоглощения (т.е. поглощение большего объема звука или звуковой энергии). Опционно площадь участков звукопоглощающей поверхности может составлять (суммарно), по меньшей мере, 1,2 площади видимой поверхности стенового элемента, напрямую достижимой звуком, приходящим из зоны звуковой эмиссии.

Каркас может также иметь верхнюю опорную поверхность и нижнюю опорную поверхность для штабелирования нескольких стеновых элементов в направлении штабелирования, причем опорная поверхность расположена, по меньшей мере, частично главным образом перпендикулярно вертикали, за счет чего в зависимости от количества рядов стеновых элементов можно образовать шумозащитную стену разной высоты.

Согласно другому варианту осуществления звукопоглощающая поверхность может быть перпендикулярно солнечному модулю, по меньшей мере, большей частью перекрыта солнечным модулем. При условии перпендикулярного попадания света на солнечный модуль (соответствует оптимальной эффективности) звукопоглощающая поверхность расположена, по меньшей мере, большей частью в тени солнечного модуля. Такое расположение солнечного модуля и звукопоглощающей поверхности обеспечивает высокое использование падающей солнечной энергии. При этом несущественно, проходит ли звукопоглощающая поверхность через солнечный модуль того же стенового элемента или вдоль вертикали расположенного выше, соседнего или прилегающего стенового элемента.

Опционно звукопоглощающая поверхность может быть расположена в шумозащитной стене, включающей стеновой элемент, полностью в линии тени между верхним краем нижнего солнечного модуля и нижним краем верхнего солнечного модуля. Это позволяет избежать снижения тенью профиля звукопоглощающей поверхности эффективности солнечного модуля.

В этой связи согласно специальной форме исполнения каркас имеет, по меньшей мере, на одной внешней стороне за пределами солнечного модуля, по меньшей мере, возвышение для увеличения звукопоглощающей поверхности, причем внешний край возвышения касается линии тени или расположен внутри линии тени. За счет такого возвышения пространство в пределах линии тени можно оптимально использовать для увеличения звукопоглощающей поверхности, не снижая эффективность возможно расположенного под ней солнечного модуля (того же или соседнего элемента стены).

Альтернативно или дополнительно расстояние между соседними в направлении вертикали солнечными модулями шумозащитной стены со стеновым элементом выбирают таким образом, чтобы линия тени между этими солнечными модулями была расположена главным образом перпендикулярно передней стороне, по меньшей мере, солнечного модуля. При таком расположении верхний солнечный модуль не отбрасывает тень на нижний солнечный модуль при условии, что свет падает перпендикулярно на солнечный модуль (оптимальная эффективность). Таким образом, можно обеспечить оптимальное использование имеющейся фотоэлектрической поверхности.

Также в виде сбоку внешней стороны промежуток между соседними в направлении вертикали солнечными модулями может быть больше или равным промежутку между верхним краем и нижним краем солнечного модуля. Другими словами при этой конфигурации солнечные модули занимают 50% или меньше видимой поверхности. Это помогает избежать очень плоских (менее 30°) углов наклона звукопоглощающей поверхности и, тем самым, соответственно очень острых (менее 60° включая угол), которые могут ограничительно повлиять на применяемый для каркаса материал без опасности для его структурной целостности.

Каркас может состоять, например, главным образом из звукопоглощающего материала. Звукопоглощающий материал подходит для создания несущей структуры солнечного модуля. Под звукопоглощающим материалом понимают материал со степенью звукопоглощения не менее 4 dB. Звукопоглощающий материал – это, например, древесноволокнистый бетон. В рамках настоящего раскрытия каркас может состоять также из другого звукопоглощающего материла, например, из пористого бетона.

Далее изобретение более подробно раскрыто далее на основе особенно предпочтительных примеров осуществления, которыми оно, однако, не ограничено, и с ссылкой на чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 наглядное изображение первого варианта осуществления настоящего стенового элемента;

фиг. 2 схема вертикального разреза первого варианта осуществления настоящего стенового элемента;

фиг. 3 схема вертикального разреза шумозащитной стены с расположенными с двух сторон стеновыми элементами;

фиг. 4 наглядное изображение стенового модуля с расположенными с двух сторон стеновыми элементами;

фиг. 5 наглядное изображение шумозащитной стены с расположенными с двух сторон стеновыми элементами.

На фиг. 1 и фиг. 2 показан стеновой элемент 1 шумозащитной стены. Стеновой элемент 1 имеет каркас 2 из древесноволокнистого бетона и солнечный модуль 3. Стеновой элемент 1 имеет внешнюю сторону 4 (переднюю сторону). Каркас 2 имеет на внешней стороне 4 два возвышения 5, 6 или выступы. Первое возвышение 5 образует в сторону внешней стороны 4 опорную поверхность 7, на которой расположен солнечный модуль 3, соединенный с каркасом 2. Солнечный модуль 3 наклонен относительно вертикали 8 в направлении верхней стороны 9 стенового элемента 1.

Кроме этого каркас 2 имеет на внешней стороне 4 звукопоглощающую поверхность 10, напрямую достигаемую звуком, приходящим из зоны звуковой эмиссии в соответствии с угловым пределом 34 от перпендикуляра (т.е. параллельно перпендикуляру 32) или до наклона 33 в 45° ниже перпендикуляра 32 к вертикали 8. Второе возвышение 6 расположено за пределами солнечного модуля 3, точнее в стороне или рядом с солнечным модулем 3, и предназначено для увеличения звукопоглощающей поверхности 10, причем внешний край 11 возвышения 6 соприкасается с линией 12 тени под солнечным модулем 3, за счет чего возвышение 6 расположено внутри линии тени. Звукопоглощающая поверхность 10 в направлении, перпендикулярном солнечному модулю 3, полностью перекрыто солнечным модулем 3.

Звукопоглощающая поверхность 10 из-за геометрии второго возвышения 6 (с треугольным профилем) подразделена главным образом на три участка 13, 14 и 15, наклоненных или перпендикулярных относительно вертикали 8 стенового элемента 1. Площадь звукопоглощающей поверхности 10 больше площади видимой поверхности элемента 1 стены, например, примерно в 1, 2 раза.

Каркас 2 имеет верхнюю опорную поверхность 16 и нижнюю опорную поверхность 17 для штабелирования нескольких стеновых элементов 1 в направлении штабелирования (ср. фиг. 3). Опорные поверхности 16, 17 расположены в основном большей частью перпендикулярно вертикали 8.

В описанных возможных вариантах осуществления звукопоглощающая поверхность 10 имеет кроме трех наклонных или горизонтальных участков 13, 14 и 15 также четвертый участок 18, расположенный параллельно вертикали, между двумя возвышениями 5, 6, что должно предотвратить возможно проблематичный при изготовлении острый угол между обоими возвышениями 5, 6. Таким же образом выполнена заостренная концевая часть (внешний край) первого возвышения 5.

На фиг. 3 показана шумозащитная стена 19, у которой с двух сторон 20, 21 расположены вертикально друг над другим несколько элементов 22 стены. Отдельные элементы 22 стены состоят из двух модулей 23, 24, причем каждый отдельный модуль 23, 24 соответствует стеновому элементу 1 согласно варианту осуществления по фиг. 1 и 2 и оба модуля 23, 24 имеют общий сплошной каркас 25, за счет чего два модуля 23, 24 образуют элемент 22 стены (соответственно с двумя солнечными модулями). Шумозащитная стена 19 имеет несущую сердцевину 26, например, из железобетона или из рамной легкой конструкции между стальными стойками (промежуток между, например 165, 200 или 500 см), а также цокольную зону 27 из бетона.

Промежуток между соседними в направлении вертикалей солнечными модулями 3 шумозащитной стены 19 выбран таким образом, чтобы линия 12 тени между этими солнечными модулями 3 была главным образом перпендикулярна внешней стороне расположенных в этом примере параллельно солнечных модулей 3. В виде сбоку внешней стороны 4 (не показана, но видна на показанном профиле) промежуток между соседними в направлении вертикали солнечными модулями 3 (например, 14 см) больше или равен промежутку между верхним краем 28 и нижним краем 29 солнечного модуля 3 (например, 11 см). Звукопоглощающие поверхности 10 элемента 22 стены расположены полностью внутри линии 12 тени между верхним краем 28 нижнего солнечного модуля 3 и нижним краем 29 верхнего солнечного модуля 3.

Элементы 22 стены (с высотой модуля, например, 25 см и соответствующей высотой элемента, например, 50 см) штабелированы, за счет чего опорные поверхности 16, 17 соседних элементов 22 стены касаются друг друга. Ширина солнечных модулей 3 составляет, например 16,5 см. Отдельные элементы 22 стены соединены с несущим каркасом 26, например склеены или свинчены.

На фиг. 4 показана схема участка шумозащитной стены 19 в соответствии со стенным модулем. Стенной модуль включает участок каркаса 26. С двух сторон 20, 21 каждого участка каркаса расположено по элементу 22 стены со сплошным каркасом 25. Каждый элемент окантовки имеет при этом два модуля 23, 24, оборудованные каждый солнечным модулем 3. Показанный стенной модуль имеет размеры вдоль вертикали 8 (высота) примерно 50 см. Каждый модуль 23, 24 или каждый ряд модулей по высоте равен примерно 25 см. Высота солнечных модулей 3 равна при этом примерно 16,5 см. Альтернативно предложено, чтобы стенной модуль такой высоты имел три ряда модулей, причем ширина солнечных модулей составляла примерно 12,5 см. Но существует возможность стенного модуля только с одним рядом модулей, например высотой 25 см.

На фиг. 5 показан наглядный вид шумозащитной стены 19 с элементами стены по двум сторонам, аналогично фиг. 3.

Шумозащитная стена 19 в продольном направлении имеет участки, ограниченные соответственно опорными стойками 30, закрепленными в грунте. Соседние в продольном направлении участки 31 шумозащитной стены на фиг. 5 заштрихованы, чтобы показать продолжение шумозащитной стены рядными повторениями или последовательностью нескольких участков шумозащитной стены.

Стеновой элемент (1) шумозащитной стены, содержащий каркас (2) и по меньшей мере внешнюю сторону (4), причем каркас (2) имеет в направлении по меньшей мере внешней стороны (4) опорную поверхность (7), причем на опорной поверхности (7) расположен по меньшей мере солнечный модуль (3), соединенный с каркасом (2), причем солнечный модуль (3) наклонен относительно вертикали (8) в направлении верхней стороны (9) стенового элемента (1), причем каркас (2) имеет по меньшей мере на одной внешней стороне (4) по меньшей мере звукопоглощающую поверхность (10), напрямую достижимую для звука, причем звукопоглощающая поверхность (10) наклонена по меньшей мере частично относительно вертикали (8) и/или относительно продольного направления стенового элемента (1), причем площадь звукопоглощающей поверхности (10) по меньшей мере равна площади видимой поверхности стенового элемента (1). 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Стеновой элемент (1) шумозащитной стены, содержащий каркас (2) и по меньшей мере внешнюю сторону (4), причем каркас (2) имеет в направлении по меньшей мере внешней стороны опорную поверхность (7), причем на опорной поверхности (7) расположен по меньшей мере солнечный модуль (3), соединенный с каркасом (2), причем солнечный модуль (3) наклонен относительно вертикали (8) в направлении верхней стороны (9) стенового элемента (1), причем каркас (2) имеет по меньшей мере на одной внешней стороне (4) по меньшей мере звукопоглощающую поверхность (10), напрямую достижимую для звука, отличающийся тем, что звукопоглощающая поверхность (10) наклонена по меньшей мере частично относительно вертикали (8) и/или относительно продольного направления стенового элемента (1), причем площадь звукопоглощающей поверхности (10) по меньшей мере равна площади видимой поверхности стенового элемента (1).

2. Стеновой элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что площадь участков звукопоглощающей поверхности (10), напрямую достижимых для звука, приходящего из зоны звуковой эмиссии по меньшей мере равна площади видимой поверхности стенового элемента (1), причем зона звуковой эмиссии включает угловой предел между перпендикуляром и углом 70° от этого перпендикуляра в направлении нижней стороны стенового элемента.

3. Стеновой элемент (1) стены по п. 1 или 2, отличающийся тем, что площадь звукопоглощающей поверхности (10) соответствует примерно 1,2 или более площади видимой поверхности стенового элемента.

4. Стеновой элемент (1) по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что каркас (2) имеет верхнюю опорную поверхность (16) и нижнюю опорную поверхность (17) для штабелирования нескольких стеновых элементов (1) в направлении штабелирования, причем опорная поверхность (16, 17) расположена по меньшей мере частично, по существу, перпендикулярно вертикали (8).

5. Стеновой элемент (1) по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что звукопоглощающая поверхность (10) в направлении перпендикулярно солнечному модулю (3) перекрыта по меньшей мере большей частью солнечным модулем (3).

6. Стеновой элемент (1) по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что звукопоглощающая поверхность (10) в шумозащитной стене, включающей стеновой элемент (1), расположена полностью внутри линии (12) тени между верхним краем (28) нижнего солнечного модуля и нижним краем (29) верхнего солнечного модуля.

7. Стеновой элемент (1) по п. 6, отличающийся тем, что каркас (2) имеет на внешней стороне (4) за пределами солнечного модуля (3) по меньшей мере возвышение (6) для увеличения звукопоглощающей поверхности (10), причем внешний край (11) возвышения касается линии (12) тени или расположен внутри линии (12) тени.

8. Стеновой элемент (1) по п. 6 или 7, отличающийся тем, что промежуток между соседними в направлении вертикали (8) солнечными модулями (3) шумозащитной стены со стеновым элементом (1) выбран таким образом, чтобы линия (12) тени была расположена между этими солнечными модулями (3), по существу, перпендикулярно передней стороне по меньшей мере солнечного модуля (3).

9. Стеновой элемент (1) по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что на виде сбоку внешней стороны (4) промежуток между соседними в направлении вертикали (8) солнечными модулями (3) больше или равен промежутку между верхним краем (28) и нижним краем (29) солнечного модуля (3).

10. Стеновой элемент (1) по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что каркас (2) состоит, по существу, из звукопоглощающего материала, предпочтительно из древесноволокнистого бетона.