ЗЕНИТНЫЙ ФОНАРЬ ДЛЯ АТРИУМА Российский патент 2024 года по МПК E04D13/03 

Изобретение относится к строительству и может использоваться для создания крытых атриумов. Источником естественного света для атриума [1] может служить зенитный фонарь, включающий купол со светопроницаемым покрытием (далее СИИ), нижнее основание которого закреплено в передвижных элементах (ПЭ) поворотного устройства (далее ПУ) [2]. ПУ постоянно ориентирует СПП вслед за двигающимся солнцем, с тем, чтобы угол падения солнечных лучей на СПП был наиболее оптимальным. При этом если купол выполнить в виде усеченного конуса, со СПП с одной стороны, а противоположную СИИ поверхность купола сделать с внутренней стороны со светоотражающим покрытием (далее СОП), то прошедший через СПП солнечный свет будет отражен наклонным СОП вниз [3], то есть внутрь атриума. Для уменьшения потерь тепла через зенитный фонарь во время отсутствия солнечного излучения СОП, находящуюся с внутренней стороны купола дополняется с внешней стороны теплоизолирующим покрытием (далее ТИП) [4].

Недостатки такого фонаря заключаются в необходимости противостоять переменной ветровой нагрузке, из-за которой для многоэтажного здания придется создавать тяжелую большепролетную конструкцию, которая потребует соответствующего ПУ.

Налицо противоречие:

- для противостояния переменной ветровой нагрузке купол, должен быть прочным;

- для уменьшения статической нагрузки на ПУ он должен быть легким.

Для решения такого противоречия используем приемы инновационного консалтинга «динамизация», «гибких пленок», «наоборот» (Фиг. 1). Купол (1) над атриумом цилиндрической формы (2) внутри здания (3) изготавливается в виде усеченного конуса из гибких пленок (далее КГП). При этом из гибких пленок изготавливается как СПП (4), так и СОП5) и ТИП (6). Нижний край КГП закрепляется в подвижных элементах ПУ (далее ПЭ) (7), соединенных в кольцо и передвигающихся по кольцевому рельсовому настенному карнизу (далее КРНК) (8). КГП прикрепляется своим верхним основанием к кольцевому элементу (9) (далее КЭ), передвигающемуся вверх и вниз по колонне (10), установленной в центре атриума (2) и обеспечивающему вращение вершины купола вокруг колонны. То есть купол на основе КГП в части примыкания КГП к КРНК является круговой рельсово - тентовой конструкцией [5,6], а в части примыкания КГП к КЭ - круговой тентовой шатровой конструкцией [7].

Для обеспечения синхронного вращения вершины купола и нижней его части при ориентации СПП «на солнце» один из ПЭ, передвигающихся по КРНК, и соединенных в непрерывное кольцо, снабжается двигателем (ведущий ПЭ). При этом вращательное движение передается на вершину купола и КЭ через гибкий материал КГП, для чего пленка может быть укреплена вантами (11), соединяющими КЭ и ПЭ.

При резком возрастании ветровой нагрузки (Фиг. 2) КЭ (9) по колонне (10) опускается в атриум (2), выворачивая КГП (1) наизнанку, и полностью помещая его в ветровую тень под защиту здания (3). В таком положении он может ремонтироваться или использоваться для сбора осадков.

При отсутствии достаточной солнечной инсоляции и осадков КГП может плотно упаковываться для снижения общей его теплопроводности. Для этого он перемещается в атриум, КЭ фиксируется с целью устранить его возможное движение не только вверх и вниз по колонне, но и вращательное движение. Включается двигатель ведущего ПЭ и КГП начинает скручиваться в плотную спираль относительно неподвижной колонны, выбирая слабину провисшей (Фиг. 2) пленочной конструкции. После выборки слабины двигатель ведущего ПЭ останавливается, все ПЭ фиксируются на КРНК (8), и результате получается многослойная кровля пониженной теплопроводности для атриума.

Такая конструкция, резко снизит нагрузки на ПУ. В верхнем положении (Фиг. 1) облегченные статические нагрузки (вес КГП) будут передаваться в основном на КЭ и колонну. На ПЭ ПУ, будут передаваться в основном допустимые ветровые нагрузки. В нижнем положении (Фиг. 2) облегченные статические нагрузки (вес КГП) будут делиться между зафиксированным на определенной отметке колонны КЭ и ПЭ ПУ, а ветровые нагрузки отсутствуют.

Цель изобретения: уменьшение ветровой нагрузки на купол, и уменьшение статической нагрузки на ПУ.

Поставленная цель достигается тем, что в центре атриума устанавливается колонна, а покрытие усеченного конуса выполнено светопроницаемым, светоотражающим и теплоизолирующим в виде гибких пленок, при этом верхнее основание усеченного конуса прикреплено к КЭ, передвигающемуся вертикально по колонне с возможностью установки его нижнего положения в атриуме, и обеспечивающему вращение вершины купола вокруг колонны, а ПЭ ПУ обеспечивающего ориентацию СПП купола по отношению к солнцу, соединены в кольцо с возможностью передвижения по КРНК, смонтированному на стенках атриума.

Предлагаемая конструкция обеспечивает:

- минимизацию ветровой нагрузки на поверхности из гибких пленок, поскольку при резком повышении ветровой нагрузки эти поверхности полностью скрываются в ветровой тени, образуемой атриумом;

- минимизацию статической нагрузки на ПУ вследствие малого веса КГП и передачи части его веса на КЭ и колонну;

- сбор осадков;

- компактную упаковку КГП с понижением общей теплопроводности зенитного фонаря в период недостаточной инсоляции и отсутствия осадков.

Таким образом, предлагаемое устройство зенитного фонаря атриума будет состоять из следующих элементов:

- купол в виде усеченного конуса, содержащий СПП, СОП и ТИП, выполняемый в виде КГП;

- колонна, установленная в центре атриума;

- соединенного с верхним основанием КГП КЭ, перемещающегося вертикально по колонне и обеспечивающего вращение вершины купола вокруг колонны;

- ПУ, состоящее из ПЭ, соединенных в кольцо, и перемещающихся по КРНК, к каждому из которых прикреплен определенный участок нижнего основания КГП, при этом на одном из ПЭ устанавливается двигатель для ориентации СПП купола «на солнце».

Заявляемое устройство с присущими ему существенными признаками может быть неоднократно и в различных вариантах успешно реализовано на практике с получением указанного выше результата.

Пример. Кольцевое здание (Фиг. 3) из шести девятиэтажных одно -подъездных секций (3) имеет атриум (2) почти цилиндрической формы. В центре атриума устанавливается колонна (10), чье вертикальное положение фиксируется растяжками (12) и мостками (13) для обслуживания КГП во время его нахождения внутри атриума. В верхней части колонны устанавливаются зубчатая рейка (14), по которым вверх и вниз передвигается КЭ (9), с вращающейся нижней частью (15). В верхней части стен атриума установлен КРНК (8). На нем с возможностью перемещения закреплены ПЭ ПУ (7). На ведущем ПЭ установлен шаговый электромотор, для точной ориентации СПП купола «на солнце». К вращающейся нижней части КЭ крепится верхним основанием КГП (1), усиленный вантами. Для стока дождевой воды (16) поверхность купола снабжена отрываемыми в момент сбора отверстиями (17). На полу атриума для приема и накопления осадков установлен кольцевой бассейн (18).

Источники информации:

[1] Электронный ресурс: https://artpaint-market.ru/voprosy/atrium-v-arxitekture-osobennosti-i-ispolzovanie

[2] Патент CN 113188095 A (ZHONGCHENG KEZE ENG DESIGN CO LTD), 30.07.21

[3]Авторское свидетельство СССР № 977642, МПК Е 04 D 13/03. Зенитный фонарь. Селиванов Н.П., Спиров В.Н., Секретов А.Н., Баланюк А.А., Чатченко С.Г. Опубликовано: 30.11.1989 Бюл. № 44.

[4] Патент РФ № 2811575 С1. МПК E04B1/32. Способ теплоизоляции и звукоизоляции геодезического купола. Коломиец Р.В., Опубликовано: 15.01. 2024 Бюл. № 2.

[5] Патент РФ № 112920, U1. МПК Е04 В7/10. Сдвижной тент. Гончаренко А.В., Павленко В.И. Опубликовано: 27.01 2012 Бюл. №3.

[6] Электронный ресурс: https://dzen.ru/a/Y81wNzHMBmyt661n

[7] Патент РФ № 2622571, С2. МПК Е04Н 15/25. Способ формообразования тентовых шатровых оболочек. Удлер Е.М., Кудрявцева В.И. Опубликовано: 16.06.2016 Бюл.№ 17.

Изобретение относится к строительству и может использоваться для создания крытых атриумов, имеющих в верхней части зенитный фонарь. Технический результат изобретения – снижение ветровой нагрузки на покрытия. Зенитный фонарь для атриума включает купол в виде усеченного конуса с покрытием, нижнее основание которого закреплено в передвижных элементах поворотного устройства. В центре атриума установлена колонна, а покрытие усеченного конуса выполнено светопроницаемым, светоотражающим и теплоизолирующим в виде гибких пленок, при этом верхнее основание усеченного конуса прикреплено к кольцевому элементу, передвигающемуся вертикально по колонне с возможностью установки его нижнего положения в атриуме и обеспечивающему вращение вершины купола вокруг колонны. Передвижные элементы поворотного устройства обеспечивают ориентацию светопроницаемой поверхности купола по отношению к солнцу, соединены в кольцо с возможностью передвижения по кольцевому рельсовому настенному карнизу, смонтированному на стенках атриума. 3 ил.

Зенитный фонарь для атриума, включающий купол в виде усеченного конуса с покрытием, нижнее основание которого закреплено в передвижных элементах поворотного устройства, отличающийся тем, что в центре атриума установлена колонна, а покрытие усеченного конуса выполнено светопроницаемым, светоотражающим и теплоизолирующим в виде гибких пленок, при этом верхнее основание усеченного конуса прикреплено к кольцевому элементу, передвигающемуся вертикально по колонне с возможностью установки его нижнего положения в атриуме и обеспечивающему вращение вершины купола вокруг колонны, а передвижные элементы поворотного устройства, обеспечивающего ориентацию светопроницаемой поверхности купола по отношению к солнцу, соединены в кольцо с возможностью передвижения по кольцевому рельсовому настенному карнизу, смонтированному на стенках атриума.