Стеновой элемент для оконных облицовочных панелей - RU2021457C1
Код документа: RU2021457C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к строительству, а именно в оконных, стеновых, кровельных или подоконных стеновых конструкциях.
Известны конструкции стеновых элементов для оконных облицовочных панелей, содержащие прозрачные стекла, установленные с зазором друг относительно друга посредством распорной рамки с образованием теплоизолирующего слоя и закрепленные на створке, обеспечивающей их поворот на 180о.
Недостатком известных конструкций является ограниченная эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую.
Целью изобретения является выполнение фотоэлектрического элемента в качестве высокоизолирующих строительных элементов стен, причем применительно к спектру солнечного излучения, используя прозрачные теплоизоляционные среды, например объемы воздуха и теплоотражающие слои, которые в летний период должны располагаться со стороны помещения, а в период работы отопления - с внешней стороны.
На фиг.1-4 показано несколько форм исполнения соответствующего изобретению узла, поперечное сечение; на фиг.5 - вид сверху на следующую форму исполнения предлагаемого элемента; на фиг.6 - схема вращающегося окна, в составе которого используется предлагаемый узел; на фиг.7 - схема различных положений изображенного на фиг.6 вращающегося окна с целью пояснения его функции; на фиг.8 - частичное сечение следующей формы исполнения.
В случае изображенной на фиг. 1 формы исполнения оконный, стеновой, кровельный или подоконный стеновой элемент состоит из двух, расположенных на удалении друг от друга по принципу изолирующего стекла прозрачных стекол или пластин 1, 2, в частности стекол. Оба стекла 1, 2 совместно крепятся обычным образом с помощью имеющей в поперечном сечении U-образную форму рамы 3 с дистанционными держателями. На внутренней стороне стекла укреплен плоский или выполненный в форме пластины фотоэлектрический узел 4. На узле 4 расположено прозрачное стекло или пластина 5. Это стекло (или пластина) 5 оснащено на своей обращенной к стеклу 2 поверхности слоем 6 "LOW-E". И стекло 2 также содержит предпочтительно на своей обращенной к узлу 4 поверхности слой "LOW-E". Такой слой имеет предпочтительно коэффициент эмиссии порядка 0,06. Оставшееся пространство между стеклами 1, 2 образует теплоизоляционный слой 7 и заполнено воздухом или предпочтительно благородным газом. Теплоизоляционный слой 7 может быть образован также за счет откачивания воздуха из пространства между стеклами 1, 2. Стекло 1, узел 4 и стекло или пластина 5 скомбинированы между собой по принципу многослойного стекла.
В зависимости от цели использования элемента фотоэлектрический узел 4 изготавливается из различных материалов. Если элемент должен пропускать свет, то в этом случае используется предпочтительно аморфный полупроводниковый материал. Если элемент должен быть непрозрачным или допускать лишь незначительное пропускание света, фотоэлектрический узел состоит из поли- или монокристаллического полупроводникового материала. В частности, используется изотропный материал, в результате чего падение излучения на передней стороне обуславливает ту же производительность преобразования, что и на задней стороне.
Подробности фотоэлектрического узла не описываются в данном случае более подробно, так как этот элемент может быть в принципе выполнен обычным образом.
В случае изображенной на фиг.2 формы исполнения пространство между стеклами 1, 2 заполнено прозрачным структурным теплоизоляционным материалом. Такие материалы являются в принципе известными, например сотовые, камерные и капиллярные структурные материалы из поликарбоната, полистирола, полиамида или поливинилхлорида. Наиболее пригодным является материал, известный под наименованием "аэрогель". В остальном изображенная на фиг.2 форма исполнения соответствует форме исполнения по фиг.1.
В случае формы исполнения по фиг.3 и 4 фотоэлектрический узел 4 расположен с возможностью перемещения между двумя стеклами 1, 2, которые с внутренней стороны оснащены уменьшающим эмиссию слоем 6 "LOW-E". С помощью соответствующего устройства управления фотоэлектрический узел 4, который в случае этой формы исполнения оснащен предпочтительно на обеих сторонах слоем "LOW-E", может выборочно переводиться в состояние соприкосновения с внутренней стороной одного или другого стекла 1, 2 и прилегать к нему. В случае формы исполнения по фиг.3 для этой цели предусмотрены направляющие штанги 8, которые проходят поперечно относительно фотоэлектрического узла 4. В случае формы исполнения по фиг.4 фотоэлектрический узел 4 оснащен гибким краевым зажимом 9, с помощью внешнего края которого он укреплен в раме 3 с дистанционными держателями. При этой форме исполнения фотоэлектрический узел может представлять собой в целом гибкую пленку. Она разделяет между стеклами 1, 2 две камеры, при выборочном нагружении которых средой или удалении среды из них фотоэлектрический узел может перемещаться между двумя стеклами 1, 2 и прилегать к внутренней поверхности соответствующего стекла.
В случае изображенной на фиг.5 формы исполнения элемент оснащен фотоэлектрическим узлом не по всей поверхности, а в форме горизонтальных полос 10.
Фиг.6 показывает предпочтительное использование соответствующего изобретению элемента по какой-либо из описанных форм исполнения в составе окна, которое за счет вращения одной створки может поворачиваться вокруг центральной вертикальной оси на 180о. Фиг.7 схематически показывает поворот створки окна на 180о за счет линейно-поступательного смещения одной из боковых осей.
Предметом изобретения является, кроме того, схематически изображенный на фиг.8 оконный, стенной, кровельный или подоконный стеновой элемент. Этот элемент выполнен в принципе таким же образом, как это показано для формы исполнения на фиг. 3, однако отличается дополнительной особенностью, заключающейся в том, что узел 4 помимо изображенных штриховой линией концевых положений с прилеганием к внутренней стороне стекол 1 или 2 может занимать промежуточные положения, в частности центральное положение, в котором он разделяет образованное между стеклами 1, 2 пространство на две раздельных, имеющих приблизительно одинаковый размер камеры. Поступательная регулировка узла 4 может осуществляться, например, с помощью шпиндельного привода 11, который показан на фиг.3. На внешнем периметре узел 4 соприкасается с уплотнением своими краями с уплотнительной полосой 10, выполненной из упругого материала. Расположенные по обе стороны от узла 4 камеры являются, таким образом, герметически отделенными друг от друга. Узел 4 может, но не обязательно должен представлять собой фотоэлектрический узел. Речь может идти также с поглощающей излучение в спектральном диапазоне солнечного излучения пластине, которая является в основном предпочтительно прозрачной для видимого света. Узел 4 предпочтительно оснащен по обеим сторонам слоем 6, уменьшающим эмиссию. Расстояние между стеклами 1, 2 составляет около 30 мм.
Элемент по изображенной на фиг.3 форме исполнения отличается регулируемой величине К, под которой понимают тепловой переход через элемент в Вт/м2/К. Состоящий из двух стекол элемент с изолирующим стеклом обеспечивает достижение величин К до 1,3 Вт/м2/К. В принципе при использовании изолирующих стекол величину К можно увеличить за счет увеличения расстояния между стеклами. Увеличение расстояния между стеклами на величину свыше 15 мм не ведет, однако, к дальнейшему уменьшению величины К, так как возрастающее с увеличением толщины слоя воздуха или благородного газа тепловое сопротивление вновь устраняется в результате увеличения теплопередачи на основании конвекции.
В случае увеличения расстояния между стеклами 1, 2 до приблизительно 30 мм достигается существенное уменьшение величины К приблизительно до 0,8 Вт/м2/К, так как узел 4 - при условии его расположения в центре между стеклами 1, 2 - ограничивает две камеры толщиной приблизительно по 15 мм. В этом положении узла 4 элемент проявляет себя аналогично содержащему три стекла элементу с изолирующим стеклом с расстоянием между стеклами 15 мм.
Позиционирование узла 4 может управляться с помощью управляющего механизма в зависимости от таких параметров, как температура внутри помещения, внешняя температура, поступление излучения извне и погодные условия. В ночное время или во время поступления незначительного количества излучения узел 4 переводится в среднее положение, показанное на фиг.8. В течение отопительного периода узел 4, при условии наличия полезного солнечного излучения, переводится в соприкосновение с внутренней стороной обращенного к внутреннему пространству здания стекла. Если в течение летнего периода необходимо уменьшить проникновение солнечного излучения во внутреннее пространство здания, то в этом случае узел 4 переводится в положение прилегания к внутренней стороне стекла, которое обращено от внутреннего пространства здания.
Уменьшающий эмиссию слой 6, который присутствует в случае всех описанных форм исполнения также на внутренней стороне обращенных к внутреннему пространству здания стекол, используется в качестве электрического нагревательного сопротивления. Наиболее распространенные слои "LOW-E" имеют омическое поверхностное сопротивление, составляющее порядка нескольких Ом на квадратный метр, в результате чего с целью нагрева могут прикладываться питающие напряжения, которые соответствуют по величине переменному сетевому напряжению и могут быть выработаны также посредством последовательного включения большого количества фотоэлектрических элементов. По этой причине предусматривается использование выработанного фотоэлектрическим узлом 4 электрического напряжения для запитывания электрического нагревательного сопротивления, которое образовано уменьшающим эмиссию слоем на внутренней стороне обращенного к внутреннему пространству помещения стекла. Особенность этой формы использования электрической энергии, выработанной фотоэлектрическим узлом 4, заключается в том, что обращенное к внутреннему пространству помещения стекло может быть нагрето с помощью дополнительного обогрева до температуры, которая приблизительно идентична температуре в помещении. В этом случае возникают следующие преимущества: отсутствует необходимость в использовании дополнительного нагревательного элемента.
Если обращенное к внутреннему пространству здания стекло уже нагрето солнечными лучами до комнатной температуры и выше или, если фотоэлектрический узел 4 вырабатывает на протяжении дня больше энергии, чем это необходимо для нагрева стекла до комнатной температуры, то в этом случае с помощью пригодной, управляемой по температуре системы регулирования избыточная энергия может накапливаться в аккумуляторе с целью ее последующего использования в периоды с недостаточным солнечным излучением, в частности в ночное время.
Кроме того, предусмотрено запитывание содержащегося в элементе стекол электрического нагревательного сопротивления от сети переменного тока в периоды недостаточного солнечного излучения и в ночное время во время отопительного периода. В этом случае предпочтительным оказывается использование существующего резистивного нагревательного устройства за счет приложения более высоких температур в целях обогрева помещения, т.е. например в целях компенсации потерь, обусловленных работой системы вентиляции. За счет этого достигается экономия средств и площади, которые необходимы для эксплуатации отопительной системы, которая должна постоянно дополнительно использоваться также при высокой степени использования солнечной энергии, и к тому же достигается комфорт использования охватывающего большую площадь гибкого обогрева с помощью излучения. В этом случае весьма рациональным в энергетическом отношении образом запитывание от сети могло бы использоваться в компенсационных целях по мере необходимости одновременно с использованием поступающей энергии солнечного излучения.
Реферат
Использование: в строительстве, а именно в оконных, стеновых, кровельных или подоконных стеновых конструкциях. Сущность изобретения: стеновой элемент состоит из двух собранных по принципу многослойного стекла стекол, образованного между этими стеклами теплоизоляционного слоя, например слоя воздуха или благородного газа, и расположенного между стеклом и теплоизоляционным слоем поверхностного фотоэлектрического узла, который может быть выполнен из прозрачного полупроводникового материала. За счет такого исполнения элемента солнечная энергия может в соответствии с ее спектральным распределением оптимально использоваться в качестве световой и тепловой энергии, а также после преобразования с помощью фотоэлектрического элемента - также в качестве электрической энергии. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
