ОБОГРЕВАЕМЫЙ СТЕКЛОПАКЕТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК E06B3/66 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области строительства, в частности, к устройствам для окон и дверей, в частности, к обогреваемому стеклопакету, и может быть применено в производстве окон и дверей [E06B 3/00, E06B 3/66, E06B 3/67, H05B 3/00].

Уровень техники

В современных окнах используются стеклопакеты – герметичные светопрозрачные конструкции, состоящие из стекол и пустого пространства между ними, в частности, заполненного воздухом или инертным газом. Стекла соединены при помощи полых профильных дистанционных рамок, проходящих по периметру стекол. Помимо позиционирования стекол на требуемой дистанции друг от друга дистанционные рамки выполняют функцию молекулярного сита, поглощающего остаточную влагу из пустого пространства между стеклами, для чего дистанционные рамки содержат внутри влагопоглощающий материал и имеют микроотверстия в поверхности, обращенной в пустое пространство между стеклами.

Вследствие большой разницы температур между внутренней и внешней сторонами окна и/или недостаточной герметичности рамки стеклопакета может возникать запотевание и обледенение внутреннего пространства стеклопакета. Для предотвращения этого, а также для повышения теплоизоляционных свойств стеклопакетов были разработаны обогреваемые стеклопакеты, в которых предусмотрена возможность нагревания внутреннего пространства стеклопакета (межстекольного пространства) и периферийных участков стекол, особенно склонных к запотеванию.

Из уровня техники известна СТАЛЬНАЯ КАРКАСНО-РАМНАЯ НЕСУЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ [RU2454521C2, 13.07.2010], содержащая стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом внутри дистанционных рамок к наружной поверхности дистанционных рамок прикреплен греющий кабель.

Также из уровня техники известно ОКНО С ДВОЙНЫМ СТЕКЛОПАКЕТОМ С ПОДОГРЕВОМ, ФУНКЦИЕЙ ОСВЕЩЕНИЯ И ФУНКЦИЕЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАПОТЕВАНИЯ [KR102122832B, 15.06.2020], содержащая стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к внутренней поверхности дистанционных рамок прикреплен греющий кабель.

Размещение греющего кабеля внутри дистанционных рамок и на внутренних поверхностях дистанционных рамок, то есть, в межстекольном пространстве стеклопакета, представляет собой сложную процедуру в процессе изготовления стеклопакета. Эта процедура включает в себя просверливание отверстий в дистанционных рамках для прокладки кабелей питания, что может нарушить целостность контура рамок. Более того, такое размещение греющего кабеля делает обогреваемый стеклопакет практически необслуживаемым, поскольку отсутствует возможность доступа к кабелю для замены или ремонта без разрушения стеклопакета.

Для решения указанных недостатков были разработаны решения, в которых кабель проходит по наружной поверхности стеклопакета.

Так, в качестве прототипа заявителем рассматривается АНТИКОНДЕНСАЦИОННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДВЕРНЫХ И ОКОННЫХ СТЕКОЛ [CN217735345U, 04.11.2022], содержащая стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к наружным поверхностям дистанционных рамок прикреплен греющий кабель.

Однако, в указанном прототипе обогрев межстекольного пространства имеет низкую эффективность и интенсивность ввиду того, что межстекольное пространство и нагреваемую поверхность разделяет внутреннее пространство дистанционных рамок.

Раскрытие сущности изобретения

Ввиду недостатков уровня техники, проблема, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в создании обогреваемого стеклопакета с увеличенной интенсивностью обогрева межстекольного пространства.

При решении заявленным изобретением указанной технической проблемы обеспечивается достижение технических результатов, выражающихся в повышении интенсивности обогрева межстекольного пространства, повышении теплоизоляционных свойств стеклопакета и устранения вероятности промерзания и запотевания стеклопакета.

Повышение эффективности обогрева межстекольного пространства объективно проявляется в увеличении температуры межстекольного пространства при той же мощности и времени обогрева.

Указанную техническую проблему решает и указанный технический результат обеспечивает обогреваемый стеклопакет, содержащий стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к наружным поверхностям дистанционных рамок прикреплен греющий кабель, и поверх кабеля нанесен герметизирующий слой, при этом наружные и внутренние поверхности дистанционных рамок соединены внутренними перегородками, и на внутренней поверхности дистанционной рамки сформировано множество выступов.

В частности, между дистанционными рамками и стеклами выполнены теплоизоляционные прокладки.

В частности, выступы выполнены в виде поперечных пластин.

Кроме того, указанную техническую проблему решает и указанный технический результат обеспечивает обогреваемый стеклопакет, содержащий стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к наружным поверхностям дистанционных рамок прикреплен греющий кабель, и поверх кабеля нанесен герметизирующий слой, при этом наружные и внутренние поверхности дистанционных рамок соединены внутренними перегородками, при этом металлические дистанционные рамки соединены между собой так, что образуют электрический контур с разрывом контура, разделяющим контур на две части, к которым подключены фазовый провод и нулевой провод.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан пример осуществления заявленного стеклопакета.

На фиг.2 показан пример осуществления дистанционной планки в заявленном стеклопакете.

На фиг.3 показан дополнительный пример осуществления дистанционной планки в заявленном стеклопакете.

На фиг.4 показан дополнительный пример осуществления заявленного стеклопакета.

На фиг. 5 показан дополнительный вариант осуществления примера осуществления заявленного стеклопакета.

На чертежах обозначены: 1 – стекло, 2 – дистанционная рамка, 3 – герметизирующий слой, 4 – греющий кабель, 5 – влагопоглощающий материал, 6 – перегородка, 7 – кабель

питания, 8 – внутренний выступ, 9– разрыв контура, 10 – фазовый провод, 11 – нулевой провод, 12 – клемма, 13 – теплоизоляционная прокладка.

Осуществление изобретения

В настоящей заявке направление наружу соответствуют направлению от центра внутреннего пустого межоконного пространства к периферии стеклопакета в плоскости, параллельной стеклам стеклопакета, как показано пунктирными стрелками на фиг.1. Таким образом, внутренние поверхности дистанционных рамок соответствуют поверхностям рамок, обращенным во внутреннее межстекольное пространство стеклопакета, а наружные поверхности дистанционных рамок соответствуют противоположным поверхностям дистанционных рамок, обращенным от межстекольного пространства к периметру стеклопакета.

На фиг.1 показан пример осуществления заявленного обогреваемого стеклопакета, содержащий стекла 1, соединенные металлическими дистанционными рамками 2, проходящими по периферии стекол и поверх которых нанесен герметизирующий слой 3, причем к дистанционным рамкам прикреплен греющий кабель 4.

Стеклопакет может быть выполнен однокамерным (содержать два стекла), двухкамерным (три стекла) или трехкамерным (четыре стекла).

Дистанционные рамки выполнены металлическими, например, из стали, алюминия или алюминиевых сплавов, предпочтительно сплава марки АД31. Дистанционные рамки предпочтительно выполнены полыми с размещенным внутри влагопоглощающим материалом 5, как показано на фиг.1.

Металлы обладают высокой теплопроводностью и обеспечивают эффективную теплопередачу в дистанционных рамках от греющего кабеля к межстекольному пространству.

При этом, как показано на фиг.2, в заявленном стеклопакете полые дистанционные рамки оснащены внутренними перегородками 6, обеспечивающими непосредственную теплопередачу посредством теплопроводности между противоположными поверхностями рамок и структурную прочность рамок.

Выполнение перегородок обеспечивает создание тепловых мостиков для теплопроводности от нагреваемых наружных поверхностей рамок к внутренним поверхностям рамок, расположенным в межоконном пространстве стеклопакета, что способствует повышению эффективности и интенсивности нагрева .

В уровне техники известно выполнение перегородок в дистанционных рамках для повышения их прочности и уменьшения их теплопередающих свойств за счет образования отдельных камер внутри рамок, однако при этом не известно использование перегородок

именно для усиления теплопередачи. Действительно, в известных решениях ставиться обратная задача и назначение дистанционной рамки в том, чтобы, наоборот, препятствовать теплообмену, чтобы избежать охлаждения межоконного пространства и промерзания окон. И только в сочетании с греющим кабелем, как в заявленном изобретении, обеспечивается интенсификация обогрева межоконного пространства и, следовательно, повышение теплоизоляционных свойств стеклопакета и предотвращается его запотевание.

Герметизирующий слои выполнен из полимерного эластичного материала, обеспечивающего герметичность внутреннего пространства стеклопакета, таких как полиуретаны, силиконы, полиуретановые акрилаты и другие. Указанные материалы обладают высокой адгезией к стеклу 1 и металлическим дистанционным рамкам, обеспечивая надежное герметичное соединение.

Кроме того, герметизирующий слой из указанных полимерных материалов обладает низкой теплопроводностью, в результате чего, герметизирующий слой способствует также теплоизоляции обогреваемого стеклопакета за счет препятствия теплоотдачи от греющего кабеля наружу стеклопакета, что повышает эффективность и интенсивность теплообмена.

В показанном на фиг.1 примере осуществления изобретения греющий кабель прикреплен к наружным поверхностям дистанционных рамок с наружной стороны. При таком креплении кабеля особенно предпочтителен пример вышеописанный пример осуществления изобретения, в котором дистанционные рамки оснащены внутренними перегородками.

Размещение греющего кабеля снаружи существенно упрощает процесс изготовления обогреваемого стеклопакета, поскольку не требует внедрения кабеля внутрь рамки или межстекольного пространства и, следовательно, сверления отверстий, негативно сказывающихся на герметичности межстекольного пространства. Кроме того, указанный тип размещения обеспечивает возможность обслуживания и замены греющего кабеля без разрушения стеклопакета.

Кроме того, греющий кабель может быть прикреплен к наружным поверхностям дистанционных рамок с внутренней стороны, то есть, проходить внутри полостей дистанционных рамок; к внутренним поверхностям дистанционных рамок с наружной стороны, то есть внутри полостей дистанционных рамок, или внутренней стороны, то есть внутри пространства между стекол.

Крепление греющего кабеля может быть обеспечено любым известным из уровня техники способом, способным обеспечить плотный контакт греющего кабеля и поверхностей дистанционных рамок, например, скобами, клеевым составом, клейкой лентой и/или нанесенным поверх герметизирующим слоем 4, как показано на фиг.1.

В качестве греющего кабеля может использоваться любой известный из уровня техники греющий кабель. Греющий кабель представляет собой по меньшей мере один кабель, выполненный с возможностью нагрева при пропускании через него электрического тока. Этот тип кабеля также известен под названиями обогревательный кабель, тепловой кабель, обогревательная лента или тепловой шланг. В показанном на фиг.1 примере осуществления греющий кабель соединен с кабелем 7 питания, выходящим наружу из стеклопакета и предназначенным для подключения к источнику электроэнергии.

На фиг.3 показан дополнительный преимущественный вариант осуществления дистанционной рамки, содержащей на внутренней поверхности множество внутренних выступов 8, выполняющих функцию ребер теплового рассеивания. Внутренние выступы предпочтительно сформированы как одно целое с дистанционными рамками, в виде множества параллельных пластин, предпочтительно проходящих в поперечном направлении, то есть в направлении, перпендикулярном протяженности дистанционной рамки, как показано на фиг.3. Однако также возможны иные конфигурации выступов, отличные от показанных на фиг.3, например, с продольной ориентацией.

Выполнение теплорассеивающих выступов обеспечивает увеличение поверхности, доступной для теплоотдачи, что позволяет более эффективно и интенсивно распределять тепло и увеличивать теплоотдачу в сравнении с гладкой поверхностью; усиление конвекции за счет более эффективного перемещения воздуха и увеличению конвекционного теплообмена; Усиление излучения: Теплорассеивающие выступы также усиливают процесс излучения тепла за счет большей площади поверхности.

На фиг.4 показан дополнительный пример осуществления заявленного обогреваемого стеклопакета, отличающийся от примера осуществления с фиг.1 тем, что металлические дистанционные рамки дополнительно соединены между собой так, что образуют электрический контур с разрывом 9 контура, разделяющим контур на две части, к которым подключены фазовый провод 10 и нулевой провод 11 соответственно, соединенные с кабелем 7 питания.

Соединение металлических дистанционных рамок обеспечивает создание электрического контура из дистанционных рамок за счет их контакта и/или их жесткого соединения, например, посредством сварки или пайки.

При пропускании электрического тока через дистанционную рамку обеспечивается ее нагрев за счет эффекта Джоуля-Ленца. Указанная конфигурация позволяет нагревать саму дистанционную рамку напрямую без использования теплопроводности, что в еще большей степени повышает интенсивность и эффективность нагревания межоконного пространства.

В показанном на фиг.4 примере осуществления разрыв расположен на угловом стыке дистанционных рамок и заполнен герметизирующим материалом герметизирующего слоя. Однако разрыв может располагаться в любом месте образуемого электрического контура, например, на участке дистанционной рамки, удаленном от упомянутого углового стыка. Разрыв может быть обеспечен за счет выполнения рамки с меньшей длиной и заполнения зазора герметиком или за счет выполнения одной из дистанционных рамок с проставкой из диэлектрического материала, например, полимерного материала.

Фазовый провод и нулевой провод присоединены к различным частям упомянутого контура посредством соответствующих клемм 12, присоединенных к металлическим поверхностям дистанционных рамок, например посредством пайки.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления толщина внутренних поверхностей дистанционных рамок меньше толщины внешних поверхностей, предпочтительно , в 2–6 раз меньше. Предпочтительно, толщина внутренних поверхностей дистанционных рамок меньше толщин остальных поверхностей дистанционных рамок, предпочтительно в 2–6 раз меньше.

Снижение толщины внутренней поверхности обеспечивает увеличение сопротивления данной поверхности, что приводит к неравномерному нагреву дистанционной трубки от эффекта Джоуля-Ленца и внутренняя поверхность нагревается сильнее, чем наружная при той же мощности. Так, например снижение толщины, а следовательно, площади поверхности, внутренней поверхности в 4 раза согласно закону ома увеличивает сопротивление данной поверхности в 4 раза, что повышает в 4 раза тепловыделение на этом участке при условии равенства силы тока. Перераспределение нагрева в сторону внутренней поверхности обеспечивает дополнительное повышение эффективности и интенсивности нагревания межстекольного пространства.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления между дистанционной рамкой 2 и стеклами 1 размещены теплоизоляционные прокладки 13, выполненные из материалов с низкой теплопроводностью, таких как полиуретан (ПУ), этиленвинилацетат (EVA), силикон, пенополиуретан (ППУ), эластомеры, например, эпидемические резины или неопрен. Также теплоизоляционные прокладки могут представлять собой затвердевший клейкий состав из теплоизоляционного материала, использованный для скрепления дистанционных рамок и стекол.

Указанные теплоизоляционные прокладки 13 препятствуют теплообмену между нагретой дистанционной рамкой и стеклами, позволяя интенсифицировать обогрев межстекольного пространства, поскольку сокращают теплопотери от контакта нагреваемой рамки со стеклом.

Для определения количественной меры повышения интенсивности обогрева заявителем был проведен эксперимент, согласно которому было изготовлено шесть видов двойных обогреваемых стеклопакетов размером 160 на 60 см:

стеклопакет А, содержащий стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к наружным поверхностям

дистанционных рамок прикреплен греющий кабель, и поверх кабеля нанесен герметизирующий слой;

стеклопакет Б, отличающийся от стеклопакета А тем, что наружные и внутренние поверхности дистанционных рамок соединены внутренними перегородками;

стеклопакет В, отличающийся от стеклопакета Б тем, что между дистанционными рамками и стеклами выполнены теплоизоляционные прокладки;

стеклопакет Г, отличающийся от стеклопакета Б тем, что между на внутренней поверхности дистанционной рамки сформировано множество выступов.

стеклопакет Д, отличающийся от стеклопакета Б тем, что металлические дистанционные рамки соединены между собой так, что образуют электрический контур с разрывом контура, разделяющим контур на две части, к которым подключены фазовый провод и нулевой провод кабеля питания.

стеклопакет Е, отличающийся от стеклопакета Д тем, толщины внутренних поверхностей дистанционных рамок меньше толщин внешних поверхностей в 3 раза.

В центре каждого стеклопакета был подвешен проводной датчик температуры так, что он не касался стекол. Нагрев осуществлялся в течение 45 минут для каждого стеклопакета, подключенного к источнику одинаковой мощности при температуре окружающего воздуха 16 градусов Цельсия. Результаты измерений сведены в нижеследующую таблицу.

Таблица 1 – Результаты измерения температуры межстекольного пространства.

Стеклопакет А Б В Г Д Е Температура 17 21 24 27 31 36

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для окон и дверей, в частности к обогреваемому стеклопакету, и может быть применено в производстве окон и дверей. Обогреваемый стеклопакет содержит стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол. К наружным поверхностям дистанционных рамок прикреплен греющий кабель. Поверх кабеля нанесен герметизирующий слой. Наружные и внутренние поверхности дистанционных рамок соединены внутренними перегородками. Также предусмотрены дополнения в виде выступов на внутренней поверхности дистанционной рамки и в виде электрического контура обогрева, образованного из самой дистанционной рамки. При реализации изобретения обеспечивается повышение интенсивности обогрева межстекольного пространства, повышение теплоизоляционных свойств стеклопакета и устранение вероятности промерзания и запотевания стеклопакета. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Обогреваемый стеклопакет, содержащий стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к наружным поверхностям дистанционных рамок прикреплен греющий кабель, и поверх кабеля нанесен герметизирующий слой, отличающийся тем, что наружные и внутренние поверхности дистанционных рамок соединены внутренними перегородками, и на внутренней поверхности дистанционной рамки сформировано множество выступов.

2. Обогреваемый стеклопакет по п.1, отличающийся тем, что между дистанционными рамками и стеклами выполнены теплоизоляционные прокладки.

3. Обогреваемый стеклопакет по п.1, отличающийся тем, что выступы выполнены в виде поперечных пластин.

4. Обогреваемый стеклопакет, содержащий стекла, соединенные металлическими дистанционными рамками, проходящими по периферии стекол, при этом к наружным поверхностям дистанционных рамок прикреплен греющий кабель, и поверх кабеля нанесен герметизирующий слой, отличающийся тем, что наружные и внутренние поверхности дистанционных рамок соединены внутренними перегородками, при этом металлические дистанционные рамки соединены между собой так, что образуют электрический контур с разрывом контура, разделяющим контур на две части, к которым подключены фазовый провод и нулевой провод.

5. Обогреваемый стеклопакет по п.4, отличающийся тем, что толщина внутренних поверхностей дистанционных рамок меньше толщины внешних поверхностей, предпочтительно от 2 до 6 раз меньше.