Солнцезащитное окно
Владельцы патента RU 2327847:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет (ГОУ ВПО ВГАСУ) (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям солнцезащитных устройств. Изобретение позволит повысить защиту помещений от поступления солнечной радиации в летние месяцы и от теплопотерь через остекление в отопительный период. Солнцезащитное окно содержит рамы со стеклами, закрепленными в коробке, дополнительную раму в межстекольном пространстве, солнечный элемент, расположенный на внешней стороне окна и соединенный с механизмом поворота. Дополнительная рама выполнена с тепловой изоляцией с имеющими упругие связи и металлизированное покрытие теплоизоляционные полимерные пластины, включающие в своей верхней крайней части металлическую вставку. Механизм поворота выполнен из токопроводящей пластины, соединенной посредством переключателя с солнечным элементом и установленной на двух шарнирно закрепленных в рамах стержнях, имеющих в межстекольном пространстве наружную резьбу и выходящих своими концами во внутреннюю раму. 5 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к солнцезащитным устройствам, регулирующим светопоступление и сокращающим теплопотери в холодный период года в помещениях объектов общественного и производственного назначения, имеющих значительные площади остекления, а также для жилых зданий.
Известен оконный блок [Патент № 2083792, МКИ Е06В 9/24, 1997], включающий раму с внутренним и наружным остеклением. В межстекольном пространстве расположены металлические коробки из профиля П-образного сечения с образованием изолированных секций, внутри каждой из которых размещены стальные поворотные пластины, шарнирно соединенные между собой общей тягой. Пластина и тяга сообщены с механизмом поворота пластин, размещенным в верхней части каждой секции.
Поворотные металлические пластины, регулирующие освещенность помещения в дневное время суток, из-за высокой теплопроводности и теплоемкости материала быстро нагреваются и будут являться дополнительным источником теплопоступлений, что негативно отразится на микроклимате помещения. Механизм поворота, состоящий из электродвигателя постоянного тока, многоступенчатого планетарного редуктора и концевых выключателей, потребует соответствующее место для его установки, что нарушит интерьер помещения, а также будет потреблять в рабочем режиме электроэнергию.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является солнцезащитное окно [Патент № 2167989, МКИ Е06В 9/24, 2001], содержащее рамы со стеклами, закрепленными в коробке, а также дополнительную раму с поляризованным стеклом. Дополнительная рама выполнена с возможностью поворота поляризованного стекла и связана с механизмом поворота, имеющим электродвигатель с системой управления. Система управления включает солнцезащитный элемент, расположенный на внешней стороне окна, и соединенный электрически с ним через блок регулирования аккумулятор, который связан посредством блока управления электродвигателем. Блок управления дополнительно соединен с фотоэлементом, расположенным на внутренней стороне окна.
В течение светового дня меняется солнечное излучение, попадающее на наружное остекление и соответственно на фотоэлемент. Учитывая это и строго заданную пультом дистанционного управления величину освещенности, следует, что для ее подержания поляризационное стекло должно практически постоянно менять свое положение за счет работы электродвигателя в механизме поворота. Аккумуляторное питание электродвигателя приведет к периодической его перезарядке, что может на некоторой промежуток времени прервать регулирование освещенности в помещении. Продолжительная работа механизма поворота потребует дополнительного расхода электроэнергии, что при существующей тенденции возрастания цен на энергоресурсы не экономично. Кроме того, поляризованное стекло не является хорошим теплоизолятором, поэтому такая установка не обеспечит значительного снижения теплопоступлений в теплый период и теплопотерь в холодный период года, что существенно отразится на микроклимате помещений, усугубляя работу систем жизнеобеспечения. Для аккумулятора, блока управления и электродвигателя необходимо дополнительное место под их установки, а это отрицательно повлияет на интерьер помещения.
Задачей изобретения является повышения защиты помещений от поступления солнечной радиации в летние месяцы и от теплопотерь через остекление в отопительный период.
Эта задача решается тем, что в солнцезащитном окне, содержащем рамы со стеклами, закрепленными в коробке, дополнительную раму в межстекольном пространстве, солнечный элемент, расположенный на внешней стороне окна и соединенный с механизмом поворота, отличительными от прототипа признаками являются закрепление в дополнительной раме, имеющей тепловую изоляцию посредством упругих связей теплоизоляционных полимерных пластин с металиризированым покрытием, включающих в своей верхней крайней части металлическую вставку, а также выполнение механизма поворота из токопроводящей пластины, соединенной посредством переключателя с солнечным элементом и установленной на двух шарнирно закрепленных в рамах стержнях, имеющих в межстекольном пространстве наружную резьбу и выходящих своими концами внутреннюю раму.
Предлагаемая конструкция солнцезащитного окна позволяет достичь высокой степени защиты остекления от солнечной радиации и соответственно от теплопоступлений в летние месяцы. Выполнение пластин в дополнительной роле из теплоизоляционного материала с металлизированным покрытием позволит сохранить теплопотери помещений в переходный и холодный период года и осуществить пассивное солнечное отопление без дополнительных энергозатрат на работу устройства.
На фиг.1 представлен вид сбоку на солнцезащитное окно в разрезе.
На фиг.2 изображен разрез I-I.
На фиг.3 - механизм поворота.
На фиг.4 - теплоизоляционные полимерные пластины в рабочем положении, вид сверху.
На фиг.5 - в нерабочем режиме.
Солнцезащитное окно включает в себя наружную 1 и внутреннюю 2 рамы, которые закреплены в коробке 3. В межестекольном пространстве установлена дополнительная рама 4 с тепловой изоляцией 5 и упругими связями 6, на противоположных концах которых закреплены теплоизоляционные полимерные пластины 7 с металлизированным покрытием. Пластины 7 в своей верхней крайней части, ближней к наружной раме, имеют легкую металлическую вставку 8.
На внешней стороне окна расположен солнечный элемент 9, который соединен посредством переключателя 10 с механизмом поворота 11 теплоизоляционных полимерных пластин 7. Механизм поворота 11 состоит из токопроводящей пластины 12, сообщенной с переключателем 10 и установленной на двух стержнях 13, шарнирно закрепленных в наружной 1 и внутренней 2 рамах. Концы 14 стержней 13 выступают в помещение по отношению к плоскости внутренней рамы 2. Стержни 13 в межестекольном пространстве имеют резьбу 15 длиной, равной расстоянию от наружной 1 до дополнительной 4 рамы.
Устройство работает следующим образом.
При воздействии солнечной радиации на солнечный элемент 9 в нем вырабатывается небольшое количество электроэнергии, которое при включенном переключателе 10 передается на токопроводящую пластину 12. В результате возникает электромагнитное поле, под воздействием которого металлические вставки 8, притягиваясь к токопроводящей пластине 12, беспрепятственно развернут из-за упругости связей 6 теплоизоляционные полимерные пластины 7 в рабочее положение. Солнечное излучение в этом случае будет проникать между теплоизоляционными полимерными пластинами 7, а также попадая на их металлизированное покрытие, лучи будут отражаться и направляться в глубину помещения. В нерабочем состоянии при отключенном переключателе 10 пластины 7 полностью перекрывают сечение дополнительной рамы 4.
Регулирование потока солнечной радиации, проникающей сквозь остекление, осуществляется с помощью изменения положения токопроводящей пластины 12. В летние месяцы, когда поступающая на остекление солнечная энергия достигает максимальных значений, токопроводящую пластину 12 следует установить с помощью стержней 13 ближе к дополнительной раме 4. Тогда ее сечение будет частично перекрыто теплоизоляционными полимерными пластинами 7, и вследствие этого незначительное количество излучения, достаточное для освещения, проникнет в глубину помещения. Это сократит теплопоступления в период высоких температур наружного воздуха и тем самым снизит холодопроизводительность систем кондиционирования воздуха.
Так как стержни 13 имеют резьбу 15 и шарнирно закреплены в наружной 1 и внутренней рамах, то свободное вращение их концов 14 переходит в линейное перемещение токопроводящей пластины 12 по резьбе 15. Если необходимо, чтобы все излучение, проходящее сквозь остекление, проникло в помещение, тогда вращением концов 14 стержней 13 целесообразно переместить токопроводящую пластину 12 в крайнее ближнее к наружной раме 1 положении, тогда пластины развернутся под углом 90° к плоскости дополнительной рамы 4 и ее сечение будет открыто. Такой режим работы следует осуществлять в переходный и холодный периоды года, чтобы максимально использовать солнечную радиацию в качестве пассивного отопления для экономии тепловой энергии.
В ночное время суток, когда на солнечный элемент 9 не попадает солнечная радиация и электроэнергия не поступает на токопроводящую пластину 12, теплоизоляционный полимерные пластины 7 за счет упругости связей 6 возвращаются в нерабочее положение, то есть полностью перекрывают сечение дополнительной рамы 4. В холодный и переходный периоды года в ночное время дополнительная рама, закрытая эффективным теплоизоляционном материалом, состоящим из отдельных полимерных пластин 7, позволяет сократить затраты теплоты на отопления помещения.
Таким образом, конструкция солнцезащитного окна позволяет регулировать поступление солнечной радиации за счет установленных в дополнительной раме 4 теплоизоляционных пластин 7 с металлизированным покрытием, которые при воздействии электромагнитного поля вызванного солнечным излучением и благодаря упругим связям 6 могут повернуться на любой угол до 90° по отношению к плоскости дополнительной рамы 4. Использование теплоизоляционного материала для пластин 7 дополнительной рамы 4 обеспечит эффективную защиту окон в холодный период года, что снизит тепловую нагрузку на систему отопления.
Солнцезащитное окно, содержащее рамы со стеклами, закрепленными в коробке, дополнительную раму в межстекольном пространстве, солнечный элемент, расположенный на внешней стороне окна и соединенный с механизмом поворота, отличающееся тем, что в дополнительной раме, имеющей тепловую изоляцию, закреплены посредством упругих связей теплоизоляционные полимерные пластины с металлизированным покрытием, включающие в своей верхней крайней части металлическую вставку, а механизм поворота выполнен из токопроводящей пластины, соединенной посредством переключателя с солнечным элементом и установленной на двух шарнирно закрепленных в рамах стержнях, имеющих в межстекольном пространстве наружную резьбу и выходящих своими концами во внутреннюю раму.
