Способ предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света Российский патент 2024 года по МПК E04D13/03 

Изобретение относится к устройствам для направленной передачи естественного солнечного света во внутренние пространства зданий и сооружений, в частности к способу предотвращения образования конденсата в полых световодах, используемых для передачи естественного солнечного света в помещения.

Известна «Система естественного освещения» (См. патент РФ № 135674 от 20. 12. 2013 г. Бюл. № 35). Система естественного освещения, содержащая прозрачный купол, световод в виде трубы с отражающими внутренними стенками, фартук и нижнюю крышку, дополнительно устанавливают термобарьер. В системе естественного освещения термобарьер располагают во внутренней части световода или на верхнем торце фартука в верхней части купола. Термобарьер выполняют в виде прозрачного диска с площадкой для установки уплотнителя по торцу диска или в виде многослойного элемента. А между световодом и наружной стенкой фартука выполняют кольцевой зазор и заполняют его теплоизоляционным материалом.

К недостаткам известной «Системы естественного освещения» можно отнести появление конденсата на внутренней стороне термобарьера из-за несовершенной его конструкции, так как наличие «мостика холода» в виде наружной поверхности световода беспрепятственно проводит как тепло, так и холод. А место установки и монтажа термобарьера делит световод на зоны без привязки к температурной зоне, что ухудшает эксплуатационные характеристики системы. Так, например, когда термобарьер смонтирован на торце фартука в купольной части, его функция упрощается, и он просто закрывает световод, поскольку установлен в холодной температурной зоне, а теплоизоляционный материал не оказывает существенного влияния, так как короб находится не в помещении, а на улице и подвергается воздействию холодной температуры. Поэтому во время эксплуатации всё равно происходит образование конденсата, и работа системы естественного освещения нарушается. В связи с чем устройство необходимо периодически демонтировать и очищать поскольку уменьшается проникновение световых лучей.

Известно «Устройство естественного освещения» (См. патент РФ № 204948 от 26. 06. 2021 г. Бюл. № 18), выбранный в качестве прототипа, содержащее зеркальный тубус, выполненный с возможностью установки его на кровле, с закрепленным в его верхней части прозрачной герметичной крышкой, верхняя часть зеркального тубуса имеет срез, расположенный под углом 20-25° к плоскости, перпендикулярной оси симметрии зеркального тубуса, а прозрачная герметичная крышка имеет форму эллипса и размещается в плоскости среза.

К недостаткам прототипа можно отнести низкие эксплуатационные характеристики, связанные с конструкцией термобарьера, так как термобарьер не является самостоятельным узлом конструкции, а устанавливается во внутреннем пространстве металлического зеркального тубуса, стенки которого являются «мостиком холода» и способствуют образованию конденсата. Так по «мостику холода» холод из одной зоны с низкой температурой свободно перемещается в зону с более высокой, образуя конденсат в устройстве передачи естественного света.

После того, как были изучены и проанализированы, найденные в открытых источниках информации, конструкции световодов и системы естественного освещения с термобарьерами, стало очевидным, что недостаточно просто изготовить устройство передачи естественного света, необходимо соблюсти условия расположения конструктивных элементов как относительно друг друга, так и относительно места монтажа в здании, их взаимосвязь друг с другом и обеспечить наличие последовательной защиты устройства от образования конденсата и отведение образующейся влаги.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа, в частности создание способа предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света, обеспечивающего высокие эксплуатационные характеристики и непрерывную работу устройства вне зависимости от времени года и температурных колебаний.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих установку термобарьера в зеркальном тубусе корпуса устройства и формирование двух полостей: с наружной температурной зоной и комнатной температурной зоной и новых признаков, заключающихся в том, что термобарьер выполняют в виде отдельного разделительного узла, который монтируют между частями зеркального тубуса и устанавливают в зоне - находящейся между кровлей и панелью потолочного перекрытия: либо непосредственно в панели перекрытия, либо на расстоянии от неё не превышающем 1/3 высоты чердака в месте монтажа, посредством чего формируют промежуточную температурную зону в устройстве передачи естественного света; разделительный узел выполняют в виде фланцев: верхнего и нижнего, между которыми фиксируют по меньшей мере два прозрачных диска, после чего фланцы стягивают пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполняют диаметром от 1,02 до 1,15 величины наружного диаметра зеркального тубуса и соединяют между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего герметичную воздушную камеру; в верхней части корпуса устройства выполняют по меньшей мере одно вентиляционное отверстие.

Высоту герметичной воздушной камеры выполняют равной высоте гибкой дистанционно-распорной ленты от 6 до 20 мм.

Вентиляционное отверстие выполняют в виде отверстия с отводом, или трубкой, которые монтируют с внутренней стороны корпуса, направленными вверх, при этом угол наклона трубки относительно вертикальной стенки корпуса выполняют от 20 до 70 градусов.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что термобарьер выполняют в виде отдельного разделительного узла, который монтируют между частями зеркального тубуса и устанавливают в зоне - находящейся между кровлей и панелью потолочного перекрытия: либо непосредственно в панели перекрытия, либо на расстоянии от неё не превышающем 1/3 высоты чердака в месте монтажа, посредством чего формируют промежуточную температурную зону в устройстве передачи естественного света; разделительный узел выполняют в виде фланцев: верхнего и нижнего, между которыми фиксируют по меньшей мере два прозрачных диска после чего фланцы стягивают пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполняют диаметром от 1, 02 до 1, 15 величины наружного диаметра зеркального тубуса и соединяют между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего герметичную воздушную камеру; в верхней части корпуса устройства выполняют по меньшей мере одно вентиляционное отверстие.

Признак выполнения термобарьера в виде отдельного разделительного узла полностью исключает «мостик холода» в виде стенок зеркального тубуса как, например, в аналоге и прототипе. Предотвращают образование конденсата, так как обеспечивают не просто формирование двух полостей, а полное разделение зеркального тубуса на две различные температурные зоны: верхней зоны - с температурой воздуха снаружи помещения, нижней зоны - с температурой воздуха внутри помещения при помощи третьей промежуточной температурной зоны в виде термобарьера.

Признак монтажа термобарьера между частями зеркального тубуса и его установку в зоне - находящейся между кровлей и панелью потолочного перекрытия: либо непосредственно в панели перекрытия, либо на расстоянии от неё не превышающем 1/3 высоты чердака в месте монтажа, посредством чего формируют промежуточную температурную зону в устройстве передачи естественного света, обеспечивает гарантированное нахождение термобарьера в зоне расчётного коридора колебания точки росы для различных климатических поясов и при межсезонных температурных колебаниях. Точка росы - это температура, при которой пар, находящийся в воздухе из-за конденсации оседает на поверхность в виде капель. Это явление опасно для любой строительной конструкции, так как влага может проникнуть внутрь и оказать свое разрушающее воздействие. Чтобы предотвратить это, необходимо определить точку росы, то есть температуру, при которой образуется конденсат и установить термобарьер ниже этой точки. Однако местоположение точки росы не постоянно и зависит от температуры, влажности воздуха, времени суток и времени года, поэтому при установке устройства передачи естественного света нет смысла искать эту точку, так как это будет уже не точка (в данном случае плоскость), а коридор колебаний значения точки росы. При этом «точку росы» рассчитывают по следующей формуле: Т р= (b*f (T, Rh))/ (a-ƒ (T, Rh)) ƒ (T, Rh) = (a*T)/ (b+T)+ln (Rh/100)

где: Т р - температура точки росы, °С; а (постоянная) = 17,27; b (постоянная) = 237,7; Т - температура воздуха, °С; Rh - относительная влажность воздуха, %; ln - натуральный логарифм. Как видно из составляющих формулы - точка росы не постоянна. А зона, находящаяся между панелью потолочного перекрытия и на расстоянии от неё, не превышающем 1/3 высоты чердака, в месте монтажа попадает в коридор колебаний точки росы.

Таким образом, признак монтажа термобарьера в зоне - находящейся между кровлей и панелью потолочного перекрытия: либо непосредственно в панели перекрытия, либо на расстоянии от неё не превышающем 1/3 высоты чердака в месте монтажа исключает температурное влияние на термобарьер и обеспечивает его эффективное функционирование, так как предотвращается выпадение конденсата на его поверхность.

Признак формирования промежуточной температурной зоны в устройстве передачи естественного света обеспечивает разделение температурных зон, тем самым исключает возможность образования и выпадения конденсата, как на поверхности зеркального тубуса, так и на поверхностях термобарьера и обеспечивает непрерывную работу устройства вне зависимости от времени года.

Признак выполнения разделительного узла в виде фланцев: верхнего и нижнего, между которыми фиксируют по меньшей мере два прозрачных диска, после чего фланцы стягивают пластиковыми элементами крепления, обеспечивает дополнительное прижатие прозрачных дисков друг к другу, устраняя возможность их расслоения и разгерметизации в процессе эксплуатации под воздействием разных температур, сохраняет герметичность воздушных камер за счёт надёжной их фиксации элементами крепления. Выполнение стягивающих элементов крепления из пластика обеспечивает хорошую термоизоляцию и предотвращает прохождение холода по ним, что обеспечивает конструкцию надежным разделением частей зеркального тубуса с разной температурной зоной.

Признак выполнения прозрачных дисков диаметром от 1,02 до 1,15 величины наружного диаметра зеркального тубуса обеспечивает простоту монтажа и исключает возможность контакта соединяемых частей зеркального тубуса, так если выполнить диски меньшего диаметра, то в процессе изготовления и монтажа, в случае погрешности изготовления может случиться, что разделительный узел может оказаться внутри тубуса. Это приведёт к контакту между частями тубуса и образованию «мостика холода». Если диаметр прозрачных дисков выполнить более чем 1,15 наружного диаметра зеркального тубуса, то вес устройства увеличится.

Признак соединения прозрачных дисков между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего герметичную воздушную камеру, обеспечивает образование герметичного замкнутого пространства между прозрачными дисками, обеспечивающего низкую теплопроводность. Так, например, выполнение термобарьера просто с прослойками воздуха - это монтаж прозрачных дисков с уплотнителем на расстоянии друг от друга или рядом с минимальным зазором между ними не обеспечивает герметичность пространства между прозрачными дисками. В процессе эксплуатации, при перепадах температур возникает подсасывание, меняется влажность воздуха и ухудшаются теплоизоляционные свойства термобарьера, а при его установке в зеркальном тубусе всё равно происходит образование конденсата. Таким образом, именно выполнение герметичной воздушной камеры улучшает теплоизоляционные характеристики термобарьером и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики которые предупреждают образование конденсата.

Признак выполнения в верхней части корпуса устройства, по меньшей мере, одного вентиляционного отверстия обеспечивает необходимую вентиляцию и отвод образующейся влаги в верхней части устройства между корпусом и зеркальным тубусом. Предотвращает образование конденсата на зеркальной поверхности тубуса и прозрачной крышке.

Признак выполнения высоты герметичной воздушной камеры равной высоте гибкой дистанционно-распорной ленты от 6 до 20 мм способствует возможности получения термобарьеров с разными изолирующими характеристиками для различных климатических условий. Так, для термобарьера, монтируемого в теплом климате, достаточно минимальной высоты ленты, а в резко-континентальном для увеличения объёма воздушной камеры между прозрачными дисками, монтируют дистанционно-распорную ленту 20 мм. высоты. В случае установки трех прозрачных дисков воздушные прослойки выполняют как одинаковыми, так и разными по высоте.

Признак выполнения вентиляционного отверстия в виде отверстия с отводом, или трубкой, которые монтируют с внутренней стороны корпуса, направленными вверх, при этом угол наклона трубки относительно вертикальной стенки корпуса выполняют от 20 до 70 градусов способствует дополнительной защите устройства от попадания осадков, частичек мусора и пыли при косом дожде и ветре. При этом если угол наклона отвода выполнить менее 20 градусов, то возможно попадания дождя в полость между корпусом и зеркальным тубусом. Если угол наклона отвода выполнить более 70 градусов, то это уже не влияет на защиту от осадков, но сложнее в изготовлении. Поэтому выполнять угол наклона отвода более 70 градусов не целесообразно.

Таким образом, именно сочетание всех вышеуказанных признаков обеспечивает достижение поставленного технического результата: создания способа предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света, обеспечивающего высокие эксплуатационные характеристики и непрерывную работу устройства вне зависимости от времени года.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предлагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом - позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Описание осуществления предлагаемого изобретения позволяет отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 показано устройство передачи естественного света с термобарьером смонтированным над потолочной панелью.

На фиг. 2 схематично показано устройство передачи естественного света с термобарьером смонтированным над потолочной панелью на расстоянии равным 1/3 высоты чердака.

На фиг. 3 схематично показан термобарьер в виде отдельного разделительного узла с двумя прозрачными дисками.

Способ предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света включает установку термобарьера 1 в зеркальном тубусе 2 корпуса 3 устройства и формирование полости 4 с наружной температурой и полости 5 с комнатной температурой. При этом полость 4 зеркального тубуса с наружной температурой и полость 5 с комнатной температурой разделяют друг от друга посредством термобарьера 1 формируя промежуточную зону. Термобарьер выполняют в виде отдельного разделительного узла, который монтируют между частями зеркального тубуса и устанавливают в зоне 6 - находящейся между кровлей 7 и панелью 8 потолочного перекрытия: непосредственно в панели или на расстоянии от неё не превышающем 1/3 высоты чердака в месте монтажа - в зоне расчётного коридора колебания точки росы. Между фланцами 9 располагают два прозрачных диска 10 изготовленных из акрилового стекла (или закалённого триплекса, или их комбинации), с герметичной воздушной камерой 11 между ними, образованной посредством закреплённой по периметру дисков гибкой дистанционно-распорной ленты 12. Фланцы стягивают между собой пластиковыми элементами крепления 13. Выполнение разделительного узла с фланцами 9 с шейкой или с, по меньшей мере, тремя равноудалёнными друг от друга сегментами полого цилиндра с отверстиями позволяет закрепить термобарьер между частями зеркального тубуса 2. В верхней части корпуса 3 выполняют вентиляционное отверстие 14 с отводом 15 или трубкой, которые монтируют с внутренней стороны корпуса, направленными вверх, при этом угол наклона отвода или трубки относительно вертикальной стенки корпуса выполняют от 20 до 70 градусов.

Сущность заявляемого способа описывается следующим примером:

Первоначально в кровле помещения или сооружения в перекрытиях готовят отверстия в соответствии с проектным решением куда монтируют кровельный узел в который устанавливают зеркальный тубус с термобарьером, а сверху устанавливают корпус с вентиляционным отверстием. Солнечный свет проходит через крышку и переотражается от плоскости зеркального тубуса 2. При этом во время эксплуатации, особенно при резком изменении температуры возникает разность температур внутри зеркального тубуса 2, что способствует образованию конденсата. Однако выполнение термобарьера 6 в виде отдельного разделительного узла, установленного в зоне - находящейся между кровлей и панелью потолочного перекрытия: в самой панели перекрытия и на расстоянии от потолочной панели не превышающем 1/3 высоты чердака в месте монтажа, обеспечивает гарантированное нахождение термобарьера в зоне расчётного коридора колебания точки росы, предотвращает образование и выпадение конденсата, при этом выполнение термобарьера в виде отдельного разделительного узла формирует промежуточную температурную зону в устройстве передачи естественного света, и полностью исключает «мостик холода» в виде стенок зеркального тубуса. Таким образом полное разделение зеркального тубуса на две различные температурные зоны предотвращает образование конденсата, так как обеспечивает не просто формирование двух полостей, а полную их изоляцию друг от друга. А выполнение герметичной воздушной камеры 11 обеспечивает хорошую теплоизоляцию и низкую теплопроводность и также исключает возможность образования конденсата. В зависимости от климата в регионе установки устройства, устанавливают термобарьер с тремя прозрачными дисками, формирующими две герметичные воздушные камеры. При этом, выполнение в верхней части корпуса 3 по меньшей мере одного вентиляционного отверстия 14 с отводом 15 обеспечивает необходимую вентиляцию и отвод образующейся влаги в верхней части устройства между корпусом и зеркальным тубусом и предотвращает образование конденсата на зеркальной поверхности тубуса и прозрачной крышке, что в совокупности с улучшает эксплуатационные характеристики устройства, так как обеспечивает непрерывную работу вне зависимости от времени года.

В зависимости от климатической зоны подбирают нужную высоту герметичной воздушной камеры, а в случае монтажа установки в северных регионах выполняют термобарьер с двумя герметичными воздушными камерами максимальными по высоте - 20 мм каждая или комбинируют и выполняют разными по высоте, например, 8 мм - одна камера и 16 мм - вторая.

Предложенный способ обеспечивает предотвращение образования конденсата в устройстве передачи естественного света, обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики и непрерывную работу устройства вне зависимости от времени года и температурных колебаний.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света во внутренние пространства зданий. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности. Способ предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света включает установку термобарьера в зеркальном тубусе корпуса устройства и формирование двух полостей: с наружной температурной зоной и комнатной температурной зоной. Формируют промежуточную температурную зону между кровлей и панелью потолочного перекрытия, образующего чердак, разделяющую наружную и комнатную температурные зоны, в которую монтируют термобарьер и устанавливают либо непосредственно в панели перекрытия, либо на расстоянии от неё, не превышающем ¹/₃ высоты чердака. Термобарьер выполняют в виде отдельного разделительного узла, который выполняют в виде фланцев: верхнего и нижнего, между которыми фиксируют по меньшей мере два прозрачных диска, после чего фланцы стягивают пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполняют диаметром от 1,02 до 1,15 величины наружного диаметра зеркального тубуса и соединяют между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего герметичную воздушную камеру; в верхней части корпуса устройства выполняют по меньшей мере одно вентиляционное отверстие. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ предотвращения образования конденсата в устройстве передачи естественного света, включающий установку термобарьера в зеркальном тубусе корпуса устройства и формирование двух полостей: с наружной температурной зоной и комнатной температурной зоной, отличающийся тем, что формируют промежуточную температурную зону между кровлей и панелью потолочного перекрытия, образующего чердак, разделяющую наружную и комнатную температурные зоны, в которую монтируют термобарьер и устанавливают либо непосредственно в панели перекрытия, либо на расстоянии от неё, не превышающем ¹/₃ высоты чердака, при этом термобарьер выполняют в виде отдельного разделительного узла, который выполняют в виде фланцев: верхнего и нижнего, между которыми фиксируют по меньшей мере два прозрачных диска, после чего фланцы стягивают пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполняют диаметром от 1,02 до 1,15 величины наружного диаметра зеркального тубуса и соединяют между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего герметичную воздушную камеру; в верхней части корпуса устройства выполняют по меньшей мере одно вентиляционное отверстие.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высоту герметичной воздушной камеры выполняют равной высоте гибкой дистанционно-распорной ленты от 6 до 20 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вентиляционное отверстие выполняют в виде отверстия с отводом или трубкой, которые монтируют с внутренней стороны корпуса направленными вверх, при этом угол наклона отвода или трубки относительно вертикальной стенки корпуса выполняют от 20 до 70°.