Панель - RU2555729C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к панелям, которыми можно отделывать внутренние поверхности в зданиях, например в аудиториях, офисных помещениях с открытой планировкой, а более конкретно к таким панелям, предназначенным для использования в зданиях с термически активными строительными системами (thermally activated building systems - TABS), в которых достижение компромисса между акустикой и термическим комфортом является широко известной сложной в решении задачей.

Уровень техники

В таких областях, как архитектурный и интерьерный дизайн часто требуются панели для отделки разделительных элементов, таких как потолок, стены или перегородки, устанавливаемые внутри помещения. Такие панели могут выполнять чисто эстетическую функцию, но также могут применяться и для активного изменения характеристик помещения, например, относящихся к акустическим и термическим свойствам помещения.

Панели, применяемые для задания акустических свойств помещения, часто включают в себя рамную конструкцию, несущую лист звукопоглощающего материала, такого как минеральная вата, гипс или тонкая деревянная мембрана. Хотя такие панели могут предлагать вполне совершенные решения по созданию акустики помещений, термические свойства таких панелей, такие как термическая проницаемость, редко бывают оптимальными, а фактически могут быть очень далеки от оптимума. Известные панели имеют проблему одновременной оптимизации акустических и термических свойств, то есть проблему пригодности панелей для оптимизации комфортности помещения в целом.

Широко известной и сложной в решении задачей является достижение компромисса между акустикой и термическим комфортом в зданиях с термически активными строительными системами (TABS).

Раскрытие изобретения

В изложенных выше обстоятельствах задача настоящего изобретения состоит в предложении панелей, в высокой степени оптимизирующих как термические свойства, так и акустические свойства панелей. Панели по настоящему изобретению предпочтительно сочетают рациональный дизайн с уникальными эстетическими и великолепными утилитарными качествами, предлагая, таким образом, высокую степень управления акустическим и термическим комфортом. Панели по изобретению отличаются инновационной технологией «Thermal Transparency» («Термическая проницаемость») и могут успешно использоваться в сочетании с термически активными строительными системами (TABS), гарантируя при этом убедительные акустические характеристики.

Панели по изобретению представляют собой гибкое решение для разнообразных интерьерных требований. Они быстро устанавливаются, легко снимаются, заново собираются и перетягиваются под изменяющиеся требования. Лицевая сторона панели по изобретению может быть покрыта тканью и, согласно осуществлению изобретения, данная ткань может легко заменяться неограниченно часто при изменении назначения или требований дизайна.

Согласно предпочтительному осуществлению изобретения, панели содержат раму, например, выполненную из алюминия, с потайным натяжным механизмом, поддерживающим идеально ровное натяжение поверхности ткани. В результате, панели не подвержены воздействию перемен влажности или температуры и многие годы не теряют хороший внешний вид.

Панели по изобретению можно использовать, по меньшей мере, для контроля следующих ключевых аспектов среды помещения:

Акустика

Панели по изобретению можно приспосабливать для выполнения полного спектра акустических задач, вне зависимости от размера и назначения отделываемого помещения. В результате, панели по изобретению особенно адекватны современной архитектуре, в которой часто используются помещения с открытой планировкой, для которых особенно важно решение проблем акустического шума.

Термический комфорт

В зданиях с термически активными строительными системами (TABS) широко известна сложность достижения компромисса между акустикой и термическим комфортом. Панели по изобретению были разработаны с целью способствования контролю внутренней температуры таких помещений.

Панели по изобретению позволяют термическому излучению распространяться без какого-либо значительного снижения акустических характеристик. В результате, панели по изобретению могут оптимизировать комфорт и вносить значительный вклад в снижение энергопотребления в здании.

Согласно изобретению, вышеуказанные и прочие полезные эффекты достигаются с помощью панели, содержащей один или более звукопоглощающих элементов и отделы, соединяющие лицевую часть и тыльную стороны панели, причем в отделах звукопоглощающие элементы отсутствуют. Эти отделы, таким образом, обеспечивают высокую степень теплопередачи через панель.

Для достижения вышеуказанных эффектов панель содержит один или более звукопоглощающих элементов и отделы, соединяющие лицевую и тыльную стороны панели, причем в указанных отделах звукопоглощающие элементы отсутствуют, а отделы образуют в панели сквозные каналы между лицевой и тыльной сторонами панели, обеспечивая, таким образом, теплопередачу через панель.

Отделы, гарантирующие необходимую теплопередачу через панель, согласно первому классу осуществлений, могут быть полностью открытыми, то есть обеспечивающими сообщение по текучей среде между лицевой и тыльной поверхностями панели, или же они могут быть заняты материалом с высокой теплопроводностью, при этом блокирующим сообщение по текучей среде через отделы между лицевой и тыльной поверхностями панели, но обеспечивающим необходимую теплопередачу через отделы.

Согласно изобретению, панель содержит существенно жесткую раму, образующую полость, содержащую указанные звукопоглощающие элементы, причем указанная полость снабжена одним или несколькими звукопоглощающими элементами, имеющими лицевую плоскость, тыльную плоскость и некоторое число боковых плоскостей, скомпонованными в указанной раме таким образом, что, по меньшей мере, некоторые из этих боковых плоскостей открыты звуковому полю обстановки, в которую помещена данная панель. Звукопоглощающие элементы могут иметь существенно коробчатую форму, но в границах объема изобретения также могут использоваться и иные формы.

В соответствии с предпочтительными осуществлениями изобретения, поглощение звука обеспечивается не только за счет того, что звуковое поле вступает в контакт с лицевой поверхностью звукопоглощающих элементов, но также за счет контакта звукового поля с боковыми поверхностями этих элементов, чем увеличивается полезная площадь поглощения отдельных звукопоглощающих элементов и компенсируется уменьшение лицевой площади звукопоглощающих элементов по сравнению с панелью, у которой вся лицевая поверхность состоит из звукопоглощающего материала. На общее звукопоглощение панели по изобретению, следовательно, влияет не только лицевая площадь панели (или лицевая и тыльная площади панели, если панель подвергается воздействию звукового поля и с лицевой, и с тыльной сторон), но также суммарная боковая площадь звукопоглощающих элементов и соответственно - толщина панели.

В соответствии с осуществлением панели по изобретению, размеры указанных звукопоглощающих элементов выбираются по наинизшей частоте, на которой происходит существенное звукопоглощение.

В соответствии с осуществлением панели по изобретению, рама также снабжается листом гибкого материала, например тканью, навешенной над лицевой стороной полости, образуемой рамой. Рама предпочтительно снабжается средствами временного крепления гибкого материала к раме и предпочтительно эти средства крепления формируются для натягивания гибкого материала над полостью, образованной рамой, таким образом, чтобы гибкий материал оставался натянутым независимо, например, от изменений температуры и влажности обстановки и от эффектов старения самого гибкого материала.

В соответствии с еще одним осуществлением изобретения, панель по изобретению снабжена листом гибкого материала, например тканью, навешенной и над лицевой, и над тыльной сторонами образуемой рамой полости.

В соответствии с еще одним осуществлением панели по изобретению, в звукопоглощающем материале выполнены сквозные отделы. Данное осуществление изобретения содержит существенно жесткую раму, образующую полость, причем в полости имеется один или несколько звукопоглощающих элементов с лицевой и тыльной плоскостями, причем один или несколько звукопоглощающих элементов полностью занимают (занимает) собой образуемую рамой полость, и указанные отделы выполнены сквозными в звукопоглощающих элементах таким образом, что соединяют лицевую и тыльную плоскости одного или нескольких звукопоглощающих элементов.

Отделы могут обеспечивать сообщение по текучей среде между указанными лицевой и тыльной поверхностями одного или более звукопоглощающих элементов.

Изобретение также относится к способу оптимизации одновременно термических и акустических свойств панелей для предложения гибких решений под разнообразные интерьерные требования, например, связанные с термически активными строительными системами (TABS), при гарантировании необходимых звукопоглотительных функций панелей, причем способ включает в себя следующее:

(i) предложение одной или нескольких панелей, содержащих один или несколько звукопоглощающих элементов и отделов, соединяющих лицевую плоскость (11) панели с тыльной плоскостью панели, причем в отделах звукопоглощающие элементы отсутствуют, и отделы образуют в панели сквозные каналы, обеспечивающие теплопередачу между лицевой и тыльной сторонами панели, тем самым гарантируя теплопередачу через панель;

(ii) определение физических характеристик указанных отделов так, чтобы гарантировать необходимую теплопередачу через панель;

(iii) определение физических характеристик звукопоглощающих элементов так, чтобы гарантировать необходимые характеристики звукопоглощения.

Краткое описание графических материалов

Изобретение станет более понятным из прочтения приведенного ниже подробного описания его осуществлений и результатов акустических испытаний, демонстрирующих полезный эффект изобретения вместе с фигурами, на которых:

Фиг.1 изображает схематический вид в перспективе первого варианта осуществления панели по изобретению;

Фиг.2 изображает графическое представление всех результатов испытаний поглотителей, расположенных непосредственно на полу («0 мм»).

Фиг.3 изображает кривые звукопоглощения для 75% покрытия (три нижние линии) в нормализованных значениях поглощения на единицу площади, то есть иллюстрирует то, как данная конфигурация будет поглощать в гипотетическом случае 100% покрытия;

Фиг.4 изображает результаты, как на Фиг.2, но при размещении поглотителей на расстоянии 100 мм от пола;

Фиг.5(a) изображает схематический вид в перспективе второго варианта осуществления панели по изобретению, показывающий панель в поперечном разрезе для иллюстрации ее внутренней конструкции; и

Фиг.5(b) изображает вид в поперечном разрезе панели согласно варианту осуществления, показанному на Фиг.5(a).

Осуществление изобретения

На Фиг.1 показан схематический вид в перспективе варианта осуществления изобретения, в котором панель содержит жесткую раму 1, образующую центральную полость панели, соединяющую лицевую плоскость 11 панели с тыльной плоскостью 12 панели, причем на Фиг.1 изображен вид панели сзади.

Центральная полость имеет два звукопринимающих отдела 7 и 9 под поглощающие элементы (не показаны), причем звукопоглощающие элементы содержат лицевую плоскость, тыльную плоскость и некоторое число боковых плоскостей, скомпонованных в указанной раме таким образом, что, по меньшей мере, некоторые из указанных боковых плоскостей открыты звуковому полю в обстановке, в которую помещена указанная панель. Для крепления звукопоглощающих элементов в раме она оснащена поперечными кронштейнами 3, которые в иллюстрируемом осуществлении содержат среднюю часть 6, а также верхнюю и нижнюю части 4 и 5. Вместе с рамой эта конструкция формирует гнезда для помещения в них звукопоглощающих элементов. Для обеспечения доступа звукового поля к поверхностям звукопоглощающих элементов средние части 6 кронштейнов имеют сквозные отверстия. На Фиг.1 для примера изображена комбинация круглых отверстий 14, и для иллюстрации того, что эти отверстия могут иметь другую форму, на соседнем кронштейне сопоставленные отверстия 15 изображены в виде продолговатых щелей. Взамен может быть использована достаточно прочная сетка и/или даже ткань, при условии, что она сможет фиксировать звукопоглощающие элементы на месте и допускать звук к боковым плоскостям поглотителей.

Центральная полость содержит отделы 8, образующие в панели сквозные каналы, соединяющие лицевую сторону 11 панели с тыльной стороной 12 панели, причем в этих отделах звукопоглощающие элементы отсутствуют. Эти отделы или каналы способствуют теплопередаче через панель, обеспечивая «термическую проницаемость», являющуюся отличительным признаком изобретения.

В варианте осуществления, иллюстрируемом Фиг.5a, звукопоглощающие элементы имеют существенно коробчатую форму, но следует понимать, что в панели по изобретению могут также использоваться звукопоглощающие элементы другой формы.

Согласно изобретению, размеры звукопоглощающих элементов могут быть выбраны в соответствии с наинизшей частотой, на которой происходит существенное звукопоглощение.

Согласно осуществлению изобретения рама также снабжена листом 10 гибкого материала, например тканью, навешенной над лицевой стороной 11 образованной рамой полости.

Ниже представлены результаты некоторых первоначальных экспериментов, выполненных с целью демонстрации принципов изобретения. Все эксперименты проводились с волокнистыми плитами толщиной 40 мм производства компании Ecophon.

(1) Результаты эксперимента с размещением минеральной ваты непосредственно на полу.

Результаты экспериментов сведены в нижеприведенной ТАБЛИЦЕ 1.

Вышеприведенные экспериментальные результаты показывают, что существует общая тенденция повышения поглощения при увеличении количества звукопоглощающего материала. Тем не менее, при более точном рассмотрении оказывается, что в диапазоне от 1 до 4 кГц при 25% покрытии «малыми поглотителями» («малые пластины») достигается поглощение, как с в два раза большим количеством поглощающего материала (50%), присутствующего в виде более крупных поглотителей. Этот эффект в основном является результатом большего количества боковых плоскостей (краевых участков) поглотителей 3, за счет которых значительно увеличивается площадь звукопоглощающей поверхности поглотителей. При 75% покрытии достигается повышение поглощения примерно на 35% даже для самых больших поглотителей (самых больших пластин).

Для частоты 1000 Гц оказывается, что для каждой из степеней перфорации (процент покрытия) (25%, 50% и 75% соответственно), достигается тем большее поглощение, чем меньше размер поглотителей (пластин). Этого, однако, не наблюдается для диапазона 250 Гц, и даже еще меньше справедливо для диапазона 125 Гц. Причина заключается в том, что краевые участки (боковые плоскости) поглотителей, значительно увеличивающие площадь поглощения в этих диапазонах частот, слишком малы по сравнению с длиной волны звука на этих частотах для того, чтобы давать какое-либо значимое звукопоглощение. На самом деле поглощение звука выше для больших поглотителей (пластин) на малых частотах, так как размеры поглотителей на этих частотах становятся сравнимыми с длиной звуковой волны. Этот факт подтверждается относительно небольшой разницей в звукопоглощении между многими/несколькими поглотителями (пластинами) при процентном покрытии в 75% - в этом случае изменение составляет всего от 10 до 15%.

Общий вывод таков, что рекомендуется конструировать панели таким образом, чтобы с пользой использовать влияние боковых плоскостей (краевых участков) поглотителей (пластин) для достижения большого звукопоглощения при сохранении требуемой «термической проницаемости» панелей, как это было описано выше.

На Фиг.2 показаны графики результатов всех вышеупомянутых испытаний, проведенных при размещении поглотителей непосредственно на полу («0 мм»).

На Фиг.3 изображены кривые звукопоглощения для 75% покрытия (три нижних линии) и нормализованные значения (три верхних линии), то есть поглощение на единицу площади, то есть значения звукопоглощения каждой конфигурацией в гипотетическом случае 100% покрытия. Так как три верхние линии фактически лежат выше линии, соответствующей измеренным значениям при 100% покрытии, очевидно, что более эффективно использовать многие поглотители (пластины), чем один поглотитель, покрывающий всю площадь, так как боковые плоскости (краевые участки) поглотителей открыты звуковому полю.

(2) Результаты эксперимента с размещением минеральной ваты на высоте 100 мм над полом.

Результаты экспериментов сведены в нижеприведенной ТАБЛИЦЕ 2.

Результаты, приведенные в ТАБЛИЦЕ 2, демонстрируют те же тенденции, что были изложены выше для случая нулевой высоты над полом.

(3) Сводные результаты по ТАБЛИЦАМ 1 и 2.

Средние значения коэффициентов звукопоглощения сведены в нижеприведенной ТАБЛИЦЕ 3.

В нижней строке таблицы указано, на сколько процентов увеличивается поглощение минеральной ваты при поднятии поглотителя на 100 мм выше уровня пола. Наблюдается значительное увеличение в процентах (примерно 50%) даже с этим типом волокнистых плит, который не предназначен специально для этой цели.

Изображенные на Фиг.2, Фиг.3 и Фиг.4 графики соответствуют экспериментальным результатам, сведенным в вышеприведенные таблицы.

Общий вывод таков, что акустическое влияние боковых плоскостей (краевых участков) поглотителей (пластин) в рассматриваемых панелях является полезным и может использоваться для предложения панелей, обладающих требуемым сочетанием акустического поглощения и термической проницаемости.

Кроме того, значительное процентное увеличение поглощения звука (примерно на 50%) достигается уже на 100 мм расстояния между панелью и стеной (даже с типом волокнистых плит, использованным в настоящем исследовании, но который может не быть оптимальным для данного назначения).

Второй вариант осуществления панели по настоящему изобретению показан на Фиг.5(a) и Фиг.5(b).

На Фиг.5(a) изображен схематический вид в перспективе второго варианта осуществления изобретения, показывающий поперечный разрез панели для более наглядной демонстрации ее внутренней конструкции. Панель, в целом обозначенная позиционным номером 16, содержит существенно жесткую раму 17, вдоль краевых участков которой имеются самонатяжные устройства, обозначенные позиционным номером 18 и используемые для поддержания листа гибкого материала, например ткани 19, натянутым над лицевой плоскостью панели. Показанные на Фиг.5(a) и Фиг.5(b) самонатяжные устройства имеют тип, подробно показанный и описанный в предыдущей международной заявке заявителя WO 2005/073482 A2, но следует понимать, что могут быть использованы и другие типы самонатяжных устройств в границах объема изобретения, определенного его формулой.

В качестве варианта, на тыльной плоскости панели может быть также размещен лист 20 гибкого материала, который может быть прикреплен к раме 17 или с помощью вышеописанных самонатяжных устройств, или же может быть иным способом прикреплен к соответствующим участкам рамы 17.

Вдоль внутренних участков рамы имеются ниши 23, образующие средства крепления для звукопоглощающего тела 21 таким образом, чтобы оно при установке внутрь рамы 17 могло занять всю полость, образованную рамой, или, как вариант, занять только отдел полости в пределах рамы. В примере осуществления, показанном на Фиг.5(a) и Фиг.5(b), звукопоглощающее тело 21 занимает собой всю образуемую рамой полость.

Для гарантирования требуемой теплопередачи через панель звукопоглощающее тело 21 в проиллюстрированном осуществлении имеет некоторое число сквозных цилиндрических каналов 22, формирующих регулярную сквозную структуру в плоскости тела 21 и обеспечивающих сообщение по текучей среде между лицевой и тыльной поверхностями звукопоглощающего тела 21. В пределах объема настоящего изобретения также могут быть предложены многочисленные альтернативные формы и размеры таких каналов, проходящих через тело 21 от лицевой до тыльной плоскости. Каналы также не обязательно должны быть расположены регулярным образом, как показано на Фиг.5(a).

На Фиг.5(b) показан вид в поперечном сечении панели по варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.5(a).

Второй вариант осуществления изобретения позволяет получить полезный акустический эффект. Размеры и/или массу на единицу площади звукопоглощающего тела 21 можно подобрать таким образом, чтобы звукопоглощающее тело 21 обеспечивало поглощение звука не только за счет потери энергии в пористой структуре звукопоглощающего материала самого по себе, но и за счет индуцированной звуковым полем вибрации тела 21 целиком, то есть согласно изобретению звукопоглощающее тело 21 путем соответствующего подбора размеров и материала может действовать одновременно как мембранный или панельный поглотитель, так и как пористый поглотитель. Так как пористый поглотитель будет особенно эффективен на высоких частотах, то конструкцию мембранного или панельного поглотителя можно специализировать с целью достижения максимальной эффективности на низких частотах таким образом, что комбинированный поглотитель по изобретению можно будет использовать для расширения общего диапазона частот звукопоглощения панели по изобретению.

Реферат

Настоящее изобретение относится к панелям для отделки внутренних стен зданий с термически активными строительными системами (TABS), например в аудиториях, офисах с открытой планировкой. В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения предлагается панель, содержащая один или несколько звукопоглощающих элементов (3) и отделов (7, 8, 9), соединяющих лицевую сторону (11) панели с тыльной стороной (12) панели. В отделах (7, 8, 9) звукопоглощающие элементы отсутствуют. Посредством отделов (7, 8, 9) обеспечивается теплопередача через панель. Панель также содержит кронштейны (3), которые вместе с участками рамы образуют гнезда для звукопоглощающих элементов. Кронштейны (3) имеют среднюю часть (6) с отверстиями (14) для доступа звукового поля к боковым плоскостям звукопоглощающих элементов. В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения панель содержит жесткую раму (1), образующую собой полость, снабженную одним или более звукопоглощающими элементами с лицевой и тыльной плоскостями. Один или более звукопоглощающих элементов полностью занимают собой полость рамы (1). В звукопоглощающих элементах выполнены сквозные отделы (22), соединяющие лицевую и тыльную плоскости одного или более звукопоглощающих элементов. Изобретение позволяет оптимизировать термические и акустические свойства панели. 13 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Формула