Крыша с солнцезащитным экраном Советский патент 1993 года по МПК E04D3/35 E04B7/16 

Изобретение относится к строительным конструкциям и представляет собой крышу с солнцезащитным устройством для применения на зданиях, нуждающихся в снижении их перегрева и перегрева помещений верхних этажей зданий в поле солнечной радиации летом для районов с жарким климатом. :-.

Известна крыша с солнцезащитным экраном для зданий, облучаемых солнечной радиацией, состоящая из сплошного покрытия, укрепленного на стойках. Собственно экран выполнен из волнистых асбестоце- ментных листов, расположенных на определенной высоте параллельно плоскости крыши.

Указанная конструкция крыши с экраном является малоэффективной вследствие того, что движение воздуха под экраном, обеспечивающее .конвективный теплосъем с поверхности кровли, возможно только при достаточных ветровых воздействиях. В противном случае перегрев крыши и помещений верхнего этажа неизбежен.

Наиболее близким решением из извест- ных является крыша с солнцезащитным экраном, включающая плиты перекрытия, тепло- и гидроизоляционные слои, несущие элементы со стойками, на которых закреплены щиты солнцезащитного экрана с отра- жательными элементами в виде листов.

Отражательные элементы экрана известной крыши представляют собой двойной ряд плоских пластин, установленных под углом друг к другу. Частичный перегрев такой крыши происходит:

- из-за отсутствия обтекаемости плоских пластин солнцезащитного экрана. В результате этого создаются дополнительные аэродинамические сопротивления воз- действия ветрового напора, значительно снижая его скорости и соответственно конвективный теплосъем с облученной солнцем поверхности экрана;.

- обеспечивается только активный от- вод избыточного тепла от воздействия солнечной радиации на крышу с экраном рассмотренной конструкции, не используется эта энергия на бытовые нужды.

Цель изобретения - предотвращение перегрева крыши от воздействия солнечной радиации.

Это достигается тем, что в крыше с солнцезащитным экраном, включающей плиты покрытия, тепло- и гидроизоляционные слои, несущие элементы со стойками, на которых закреплены щиты солнцезащитного экрана с отражательными элементами в виде листов, каждый лист отражательного элемента.изогнут с обеспечением его геометрической неизменяемости поперечного с ечения по параболической кривой вида у 0,25 х . Кроме того крыша снабжена системой отопления и горячего водоснабжения, а экран выполнен с теплоприемниками, каждый из которых установлен в фокусе изогнутого листа и соединен с системой отопления или горячего водоснабжения для использования полученной солнечной энергий.

Выполнение отражательных элементов экрана крыши в виде листов, изогнутых по параболе, позволит сконцентрировать отраженные от поверхности лучи в ее фокусе, тем самым получить высокий потенциал.теп- ла, который обеспечивает более интенсивное движение воздуха вокруг листов, снимая большое количество тепла с поверхности крыши.

При том, параболическая кривая вида: у 0,25 х сохраняет геометрически неизменяемое сечение листов, что позволит сохра- нить фокус неизменяемым и, следовательно, исключить рассеивание солнечной энергии.

Кроме того, форма кривой обеспечивает высокую жесткость отражательных элементов экрана, что позволяет снизить число опор под него и обеспечить сплошность кровли. - .-..На фиг.-1 показан фрагмент крыши с солнцезащитным экраном и теплоприемником; на фиг.2 изображено поперечное сечение отражательного элемента солнцезащитного экрана.

Крыша состоит из плит 1 покрытия с тепло-2 и гидроизоляционным 3 покрытиями, несущих элементов 4 со стойками 5. Высота стоек находится в пределах 1-2 м, что соответствует высоте расположения солнцезащитного экрана от кровли. На стойках 5 жестко закреплены рамы 6 солнцезащитного экрана 7 с отражательными элементами 8. Отражательные элементы 8 выполнены в виде листов, изогнутых по параболической кривой вида: у 0,25 х1 9 со стеклянным покрытием 9. Стеклянное покрытие 9 вместе с отражательным элементом 8 образуют замкнутый объем. Вид параболы установлен опытным путем. Отражательные элементы 8, изогнутые по указанной параболе, обеспечивают высокую степень концентрации солнечного излучения в ее фокусе, что, в свою очередь, обеспечивает высокую степень нагрева тёплоприемника.

Отражательные элементы 8 крепят последовательно в железобетонной раме б на расстоянии 3-5 см между собой под углом р + 15° к горизонту для круглогодичного использования солнечной энергии, где (f - максимальная высота стояния солнца над горизонтом для каждой конкретной широты местности.

Крепление отражательных элементов 8 установлены теплоприемники 10 из нержавеющей стали в виде цилиндра наружным диаметром 5 см, длиной 5900 мм и толщиной стенки 3 мм. Для снижения теплопотерь труба из нержавеющей стали помещена в трубу из молибденового стекла наружным диаметром 9 см и толщиной стенки от 1 до 1,5 мм, поскольку молибденовое стекло обладает высокой прозрачностью в области солнечного спектра интегральное пропу- скание около 0,9 и хорошо выдерживает неравномерный обогрев при концентрации солнечного облучения. Поглощающую поверхность теплоприемника 10 зачерняли черной сажей с А 0,85, Е 0,9 (степень черноты). Параболоцилиндрические отражательные элементы 8 экрана 7 характеризовались размерами 5900 х 3000 мм. Отражательная поверхность их была образована листами электрополированного алюминия толщиной 1 мм с защитной ок- сидной пленкой толщиной 10-12 мкм. Интегральный коэффициент отражения солнечных лучей поверхностью зеркального алюминия А 0,85.

Теплрприемник 10 подсоединен к системе отопления и горячего водоснабжения для передачи тепла с помощью теплоносителя от приемника к потребителю.

Ориентация криволинейных элементов экрана рекомендуется преимущественно южная с возможными и допустимыми отклонениями от юга по азимуту до 30° восточнее или западнее в случае невозможности осуществления строго южной ориентации.

Криволинейные отражательные элементы солнцезащитного экрана крыши размещены на расстоянии 3-5 см друг от друга для обеспечения непопадания солнечных лучей на кровлю под экраном, набираются в щиты из железобетонной рамы и криволинейных элементов экрана, установленные на опоры на расстоянии от 1 м до 2 м от поверхности кровли.

Такое выполнение устройства обеспе- чивает направленные конвективные потоки воздуха, вызывающие дополнительный теплосьем в поверхности крыши, не допускает попадания солнечных лучей на кровлю и соответственно продлевает срок службы кровли, а также поглощение и концентрацию избыточного тепла солнечной энергии с использованием для теплоснабжения дома.

Монтаж крыши с солнцезащитным экраном производят следующим образом: на несущие стены верхнего этажа укладывают кровельные плиты 1, тепло - 2 и гидроизоляцию 3, устанавливают опорные стойки 5 экрана 7 на несущие конструкции здания.

Щиты солнцезащитного экрана 7 полной заводской готовности устанавливают на стойки 5. Затем рамы 6 солнцезащитного экрана 7 жестко крепят к несущим стойкам 5, например, с помощью сварки металлических закладных деталей, после чего производят замоноличивание стыков. После установки солнцезащитного экрана 7 тепло- приемники 10 подсоединяют к отопительной системе дома.

При активном воздействии солнечной радиации лучи, пройдя через стеклянное покрытие 9 поступают на отражательные элементы 8 и после чего собираются в фокусе и поглощаются черным металлическим стержнем 10. Благодаря выбранной форме кривой, лучи, отражаясь от элементов 8. фиксируются четко в фокусе, где установлен теплоприемник ДО, снижая теплопотери при многократном отражении от криволинейной поверхности отражательных элементов 8. . . . . . .. ..

Эффективность предлагаемого решения по сравнению с прототипом состоит в том, что выполнение крыши с солнцезащитным экраном, имеющим отражательные пластины, изогнутые по параболе вида у 0,25 х1 9, как показали исследования, позволит вдвое увеличить степень концентрации солнечного излучения и соответственно получения высоких температур поглощающей поверхности теплоприемника. Таким образом, использование предлагаемого решения позволит полностью обеспечить все. энергетические нужды жилого дома. Кроме того, предлагаемое расположение солнечного теплоприемника на солнцезащитном экране крыши позволит защитить крышу и помещения верхнего этажа от перегрева.

Использование: в крышах, нуждающихся в снижении их перегрева и перегрева помещений верхних этажей зданий в районах с жарким климатом. В крыше солнцезащитный экран установлен на стойках 5 и представляет собой рамы 9 с отражательными элементами, выполненными в виде листов, изогнутых по параболической кривой вида у 0,25х1 9со стеклянным покрытием. В фокусах отражательных элементов установлены теплоприемники, подсоединенные к системам отопления. Благодаря выбранной форме кривой, лучи, отражаясь от элементов, фиксируются в их фокусе. Использование крыши позволит снизить перегрев здания и полностью удовлетворить энергетические нужды жилого дома. 2 ил. .

Ф о рмула и зоб р ете н и я 1. Крыша с солнцезащитным экраном, включающая плиты покрытия, тепло- и гидроизоляционные слои, несущие элементы

со стойками, на которых закреплены щиты солнцезащитного экрана с отражательными элементами в виде листов, о т л и ч а ю щ а- я с я тем, что, с целью предотвращения

перегрева крыши от воздействия солнечной радиации, каждый лист отражательного элемента изогнут с обеспечением его геометрической неизменяемости поперечного сечения по параболической кривой вида у 0,25 х1 . 2. Крыша по п.1, отличающаяся тем, что, с целью использования полученной солнечной энергии, она снабжена системой отопления или горячего водоснабжения, а экран выполнен степлоприемниками, каждый из которых установлен в фокусе изогнутого листа и соединен с системой отопления или горячего водоснабжения.