Щелевой клапан для пластиковых окон: Приточные клапаны на окно: виды, преимущества и недостатки

Летом тепло передается за счет оконного стекла или теплопроводности и конвекции воздуха, проходящего через открытую дверь. Тепло передается через окно теплопроводностью, излучением и конвекцией. Температура окружающего воздуха передается через стекло теплопроводностью. Солнечное излучение излучается через стекло, а также поглощается и передается в помещение за счет конвекции. Зимой верно обратное; тепло теряется через окна и двери. Это в первую очередь тепло, теряемое и получаемое через окна из-за этих влияний внешней температуры, которое может быть уникально уменьшено с помощью этого изобретения.

Современная технология направлена ​​на повышение значения R (удельного сопротивления) окон с использованием отражающих пленок, покрытий с низким коэффициентом излучения, а также двойных и тройных стекол, которые могут содержать химические влагопоглотители или газы между стеклами. Затраты на многие приложения непомерно высоки из-за специализированных технологий и сложности.

Оконные блоки с несколькими стеклами были разработаны на основе изучения влияния драпировок на окна. Было отмечено, что драпировки играют важную роль в контроле солнечного тепла. Было также замечено, что когда кондиционированный воздух направляется внутрь оконного стекла, охлаждающая нагрузка на помещение увеличивается.

Известно, что вентиляция внутреннего воздуха между стеклами окна с двойным остеклением используется для уменьшения количества тепла, передаваемого через узел.

Патент США. В патенте США № 4382436 на имя Hager описана вентиляция воздуха между двумя стеклами в окне.

Патент США. В US 4577619, выданном Howe, Jr., описан регулируемый жалюзи между двумя стеклами и вентилятор для выборочного направления воздуха через жалюзи внутрь или наружу здания.

Патент США. В патенте США № 4534335, выданном Райсу, описан коллектор и отражатель солнечного тепла, включающий множество полых ребер, расположенных поперек площади открытого окна, и избирательное направление воздуха, нагретого внутри каждого ребра.

Патент США. В US-A-4641466, выданном Ранинену, раскрыто окно с двойным остеклением, при этом внутреннее стекло имеет электрический нагревательный элемент.

Вентилируемые окна с двойным или многослойным остеклением (с жалюзи или коллектором или без них) неэффективны, поскольку солнечная тепловая энергия поглощается более чем одним элементом (два стекла или одно стекло и жалюзи). Таким образом, поглощенное тепло должно отводиться более чем от одного элемента. Кроме того, воздух выбрасывается наружу здания в виде неконтролируемой вытяжки; его тепловой потенциал теряется. Кроме того, воздух между двумя стеклами будет застаиваться и расслаиваться из-за плавучести и температурных изменений в окружающей конструкции, в зависимости от расположения воздухозаборника и воздуховыпускного отверстия.

Определенный объем вентиляции (в настоящее время 5 кубических футов в минуту на человека) требуется в соответствии с действующими стандартами для обеспечения адекватной вентиляции. В последнее время опасения по поводу качества воздуха в помещениях повысили интерес к вентиляции зданий с целью облегчения «синдрома больного здания». Однако усиленная вентиляция увеличит нагрузку на систему отопления и охлаждения здания из-за увеличения объема воздуха, который необходимо кондиционировать.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание простых средств для уменьшения притока и потери тепла через окна и другие оконные проемы.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание такого средства, которое использует ранее потерянный тепловой потенциал вентилируемого внутреннего воздуха.

Еще одной задачей является обеспечение таких средств, которые не будут чрезмерно увеличивать объем воздуха, который должен кондиционироваться системами отопления и охлаждения здания.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание таких средств, которые можно было бы приспособить к существующим окнам и оконным проемам.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает направление вентилируемого внутреннего воздуха при внутренней температуре в контролируемой схеме циркуляции по внешней стороне наружного стекла (или отдельного стекла). При этом используются тепловые свойства внутреннего воздуха, который обязательно отводится для адекватной вентиляции в виде рисунка воздушных струй на внешней поверхности оконного стекла. Эта вентиляция и направление внутреннего воздуха предпочтительно осуществляются за счет прикрепления удлиненной трубки сопла, имеющей множество совмещенных поперечных отверстий для струи воздуха, расположенных на расстоянии друг от друга по ее длине, к каждому косяку окна. Отверстия для струи воздуха выполнены с возможностью направления воздуха на внешнюю поверхность стекла. Трубка подачи воздуха прикреплена к одному концу каждой из трубок сопла и сообщается с внутренней частью. В качестве альтернативы трубка подачи воздуха может быть выполнена за одно целое с трубками сопла. Вентиляционное средство для подачи воздуха из внутреннего пространства в трубопровод подачи воздуха, затем вентилирует воздух из внутреннего пространства при внутренней температуре в трубопровод подачи воздуха и через трубки форсунок, где он направляется отверстиями для струи воздуха на стекло в циркулировать воздух, прилегающий к внешней поверхности. Таким образом, поглощенное солнечное излучение удаляется непосредственно в атмосферу, что эффективно снижает нагрузку на систему охлаждения.

Предпочтительно, чтобы максимальная скорость вентиляции внутреннего воздуха не увеличивала чрезмерно нагрузку на системы отопления и охлаждения здания, а оптимальные условия эксплуатации определялись соотношением площади вентилируемого оконного стекла к потребности в вентиляции для площади пола. Ожидается, что любое увеличение притока или потери тепла за счет дополнительной вентиляции будет более чем компенсировано уменьшением притока или потери тепла от вентиляции воздуха на внешней поверхности оконного стекла в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, используемый здесь термин «вентиляция» означает скорость вентиляции, соответствующую принятым стандартам адекватной вентиляции. Предпочтительно, чтобы скорость вентиляции была меньше или равна одному кубическому футу в минуту на каждый квадратный фут площади оконного стекла.

Таким образом, данное изобретение создает управляемую схему циркуляции внутреннего воздуха (при внутренней температуре) по внешней стороне стекла с соплами, которые направляют и концентрируют поток вентилируемого воздуха, тем самым снижая охлаждающую нагрузку в помещении. Предпочтительная схема циркуляции в настоящее время получается путем направления воздуха перпендикулярно от каждого из упомянутых косяков к другому, почти параллельно, но по направлению к внешней поверхности, но можно использовать и другие схемы циркуляции.

Внешние края косяков предпочтительно скошены друг к другу, так что косяки определяют поверхности, отклоняющие воздух, чтобы противостоять нарушению схемы циркуляции движением окружающего воздуха. Если окно имеет импост, импосты также должны быть снабжены аналогичными трубками для подачи воздуха и трубками сопла, а внешние края импостов также должны быть скошены, так что импосты образуют поверхности, отклоняющие воздух.

Ожидается, что поток вентилируемого воздуха в этой схеме циркуляции и отклоняющие поверхности на косяках (и стойках, если они имеются) создадут зону с несколько более высоким давлением, чем окружающий воздух. Ожидается, что это будет противостоять воздействию движения окружающего воздуха (бризы, ветер и порывы ветра) из-за сдвигов высокого и низкого давления.

Внутренний воздух всасывается в трубопровод узла центробежным или осевым вентилятором или компрессором, расположенным в помещении или размещенным в вытяжном канале системы ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) («центробежный вентилятор» должен включают любое устройство подачи воздуха, вентилятор или компрессор, предназначенные для поддержания характеристик давления/расхода в системе). Изоляция вокруг трубы и внутри узла предотвращает нагревание вентилируемого воздуха солнечным излучением до того, как он будет распределен по поверхности окна соплами. Вентилируемый воздух – это воздух, который обязательно выбрасывается из здания для обеспечения здоровой внутренней среды. Это изобретение использует неиспользованный тепловой потенциал вентилируемого воздуха.

Предпочтительно, чтобы работа центробежного вентилятора управлялась блоком управления, который определяет время работы, объем воздуха, проходящего через систему, и давление в системе и на соплах. Блок управления предпочтительно может быть запрограммирован электронным или механическим способом для работы в качестве координирующего блока в системе здания, которая может предъявлять различные требования в различных местах и ​​в разное время. Предпочтительно он может быть соединен с несколькими центробежными вентиляторами, которые подают вентилируемый воздух в несколько различных мест в здании.

Это изобретение дополнительно обеспечивает средства для уменьшения размера и энергопотребления систем HVAC и их компонентов, что снижает первоначальные затраты и затраты на использование энергии. Энергия, необходимая для работы блока центробежного вентилятора, представляет собой часть энергии, сэкономленной за счет снижения нагрузки на охлаждение. Во многих приложениях фотогальванические элементы могут обеспечить достаточное напряжение для работы устройства. В качестве альтернативы можно использовать уже существующий вентилятор рециркуляции воздуха в вытяжном канале системы «HVAC».

Это изобретение также применимо к ситуациям, когда тепловая энергия теряется через окна в более холодный наружный воздух. Потери можно уменьшить за счет вентиляции более теплым внутренним воздухом через внешнюю поверхность стекла. Те же концепции, что и для летних условий, используются здесь для зимних условий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой внешний вид окна в соответствии с настоящим изобретением.

РИС. 2 представляет собой вид сверху верхней части стойки в сборе, показанной на фиг. 1.

РИС. 3 представляет собой вид сбоку верхней части левого узла косяка, показанного на ФИГ. 1 (головка и подоконник в сборе аналогичны).

РИС. 4 представляет собой вид в разрезе одной половины стойки в сборе по линии 4-4 на фиг. 1, а другая половина является его зеркальным отражением.

РИС. 5 представляет собой поперечное сечение узла косяка по линии 5-5 на фиг. 1.

РИС. 6 представляет собой сечение узла головки по линии 6-6 на фиг. 1

РИС. 7 представляет собой поперечное сечение узла порога по линии 7-7 на фиг. 1.

РИС. 8 представляет собой вид сбоку узла косяка или стойки.

РИС. 9А представляет собой вид сбоку части трубы с прорезями 18.

На фиг. 9B представляет собой вид с торца на трубу с прорезями через линию 9. В-9В на фиг. 9А.

РИС. 9C представляет собой вид сбоку колпачка 19 трубки.

На фиг. 9D представляет собой вид с торца колпачка трубки по линии 9D-9D на фиг. 9С.

РИС. 10А представляет собой внешний вид сопла для полосы.

РИС. 10В представляет собой вид с торца сопла для полосы по линии 10В-10В на фиг. 10А.

РИС. 10C представляет собой вертикальный вид изнутри сопла для полос по линии 10C-10C на фиг. 10Б.

РИС. 11А представляет собой вид с торца нагнетательного клапана 22 по линии 11А-11А на фиг. 2.

РИС. 11В представляет собой вид нагнетательного клапана 22 в закрытом положении по линии 11В-11В на фиг. 11А.

РИС. 11C представляет собой вид нагнетательного клапана 22 в открытом положении по линии 11B-11B на фиг. 11А.

РИС. 12 представляет собой вид с торца альтернативного варианта осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

На фиг. 1, полный узел включает узел 200 головки, узел порога 300, узел стойки 400 и два узла 500 зеркального отображения.

Ссылаясь на фиг. 2, узел стойки 400 рядом с узлом головки 200 содержит пластиковые крышки 10 стойки, в которых размещены трубы с прорезями 18 (показаны на фиг. 4, 5, 9 и 12), самовыравнивающиеся односторонние напорные клапаны 22 (показаны на фиг. 11). ) и полосовые сопла 30 (показаны на фиг. 4, 5, 8, 10 и 12). Уплотнительная заглушка 14 из синтетического каучука стойки закрывает монтажный кронштейн 26 стойки (показан на фиг. 4) от элементов и необходима для эстетики сборки.

Узел головки 200 рядом с узлом стоек 400 содержит пластиковую крышку 42 головки, в которой размещена трубка 38 для подачи воздуха (показана на фиг. 6) и изоляция из полистирола 34 (показана на фиг. 4, 5, 6 и 12). Уплотнительный колпачок 46 головки из синтетического каучука закрывает монтажный кронштейн 50 головки, показанный на фиг. 6 из элементов и необходим для эстетики сборки. Он немного отличается по форме от уплотнительного колпачка 14 из синтетического каучука импоста, но служит той же цели и функции.

РИС. 3 показан узел 200 головки рядом с узлом 500 стойки. Узел 200 головки содержит пластиковую заглушку 54 головки, которая закрывает конец узла 200 головки. самовыравнивающийся односторонний напорный клапан 22, изоляция из полистирола 34 и полосовое сопло 30 (все показано на фиг. 5).

РИС. 4 показана половина узла стоек 400 в разрезе по линии 4-4 на фиг. 1. Он состоит из кронштейна крепления стойки 28, который крепится к стойке окна с помощью винтов через отверстия 27. Пластиковая крышка 10 фиксируется в пазу 13 в кронштейне крепления 28 и удерживается на месте крепежными винтами. 29. Полосовое сопло 30 входит в пластиковую крышку 10 через канавки 32 в полосковом сопле 30. Это позволяет использовать в сборке различные варианты расположения струй и размеров. Трубка 18 с прорезями приклеивается к насадке 30 для полос с помощью клея перед установкой. Такое расположение позволяет использовать различные размеры трубок с прорезями. Трубка с прорезями и полосовое сопло в сборе защищены от внешних элементов изоляцией из полистирола 34. Пластмассовая крышка 10 расположена под углом, образуя отклоняющую поверхность 11 для рециркуляции вентилируемого воздуха над областью окна. Здесь для простоты показана только одна сторона стойки 400 в сборе. С обеих сторон уплотнительная заглушка из синтетического каучука импоста защелкивается на центральном гребне монтажного кронштейна 25. Уплотнительные канавки 15 предотвращают проникновение влаги и воздуха в сборку и обеспечивают надежное уплотнение пластиковых крышек 10.

РИС. 5 показан узел 500 косяка в разрезе по линии 5-5 на фиг. 1. Щелевая трубка 18, полосовое сопло 30, изоляция 34 и пластиковая крышка 10 аналогичны по форме и сборке показанным на фиг. 4. Монтажный кронштейн 58 косяка имеет другую конструкцию для узла сопла с одной полосой, как и уплотнительная крышка 46 из синтетического каучука косяка. Функция и установка узла идентичны узлу стойки 400, показанному на фиг. 4.

РИС. 6 представляет собой поперечное сечение блока 200 головки по линии 6-6, если на фиг. 1. Он содержит монтажный кронштейн 50, имеющий кромку 51 и центральный гребень 53, прикрепленный к верхней части окна винтами через отверстия 52. Пластиковая крышка 42 головки зацепляется за крайнюю кромку 51 одним концом. Другой конец пластиковой крышки головки 42 крепится к монтажному кронштейну 50 с помощью застежек 29.. В пластиковой крышке 42 головки размещены воздуховоды 38, защищенные от внешних элементов полистирольной изоляцией 34. На центральный выступ 53 защелкивается уплотнительная крышка 46 из синтетического каучука, а погодные канавки 15 в уплотнительной крышке 46 предотвращают попадание влаги и воздуха проникновение в сборку.

Трубки подачи воздуха 38 проходят через монтажные кронштейны узла на косяках и стойках, как показано на РИС. 2, 3 и 6. Другой конец воздухоподводящих трубок 38 проходит через стену или оконный косяк и соединяется с центробежным вентилятором обычной конструкции (не показан), расположенным внутри конструкции, или является частью вытяжной системы. воздуховоды (или решетка в сборе) в системе H.V.A.C. система. Вентиляционный воздух всасывается в центробежный вентилятор через трубки 38 подачи воздуха в щелевые трубки 18 и выбрасывается через форсунки 31, показанные на фиг. 4, 5, 8 и 10, по внешней поверхности окна. Как правило, узел 200 головки не включает в себя полосовые сопла или трубки с прорезями, если этого не требует конкретное применение.

РИС. 7 представляет собой поперечное сечение узла 300 порога по линии 7-7 на фиг. 1. Детали 50, 42, 46 и 29 идентичны частям, показанным на фиг. 8 узла головки 200. Трубка 38 для подачи воздуха и изоляция из полистирола 34, как правило, отсутствуют в узле 300 порога, если это не требуется для конкретного применения. Это относится также к полосковому соплу 30 и трубке с прорезями 18 в узле. Уникальной особенностью узла порога 300 является выступ 68 порога. Это отдельная деталь с наклоном в 5 градусов, установленная для предотвращения скопления воды на пороге.

РИС. 8 показан ленточный патрубок 30 в вертикальной проекции как часть узла косяка 500 или узла стойки 400. Для простоты показана только одна из форсунок 31, через которые проходит вентилируемый воздух. Очевидно, что предпочтительно, чтобы каждое полосовое сопло 30 было снабжено несколькими форсунками 31. Расширительные канавки 33 позволяют расширять или сжимать сборную крышку 10 и полосовое сопло 30. Трубки 38 для подачи воздуха показаны там, где они входите в сборку через самовыравнивающийся односторонний клапан 22 давления, показанный на фиг. 11.

РИС. 9А и 9В показаны виды сбоку и с торца трубы 18 с прорезями. Различные размеры подходят для различных применений и требований. Пластик подходит для применений с низким давлением, но другие материалы могут быть заменены в зависимости от проектных условий. Трубка 18 с прорезями закрыта с одного конца заглушкой 19 трубки (показанной на фиг. 9C и 9D), которая перед установкой приклеивается к трубке 18 с прорезями с помощью клея.

РИС. 10А, 10В и 10С показано сопло 30 для полосы, опять же, для простоты показано только одно сопло 31. ИНЖИР. 10А представляет собой вид спереди, показывающий жиклер 31, фиг. 10В представляет собой вид в поперечном сечении, показывающий канавки 32 для полос, которые фиксируются в пластиковой крышке 10, а на ФИГ. 10C представляет собой вид изнутри по линии 10C-10C на фиг. 10Б. Внутренние края 37 полосового сопла 30 должны быть соединены с внешними краями прорези в трубке 18 с прорезями, предпочтительно с помощью клея, для создания воздухонепроницаемого узла перед сборкой. Отдельное изготовление полосовых насадок и трубок с прорезями, а затем их соединение друг с другом позволяет использовать различные конструкции насадок для различных применений. Конечно, полосовые сопла и трубка с прорезями также могут быть выполнены за одно целое, в результате чего трубка сопла имеет множество разнесенных поперечных воздушных струй.

РИС. 11А, 11В и 11С показан самовыравнивающийся односторонний нагнетательный клапан 22, который позволяет выпускаемому воздуху поступать в трубку 18 с прорезями из трубок 38 подачи воздуха, но предотвращает реверсирование этого воздушного потока. ИНЖИР. 11А представляет собой вид клапана 22 с торца, показывающий колпачок 24 впускного отверстия и удлиненные регуляторы 25 выравнивания. Регуляторы 25 выравнивания сконфигурированы так, чтобы закрывать колпачок 24 впускного отверстия, когда воздух не выходит из трубок 38 подачи воздуха или когда давление в щелевых трубках 18 больше, чем давление в трубках подачи воздуха 38, что могло быть вызвано, например, порывами воздуха. ИНЖИР. 11В показан клапан в закрытом положении, а на фиг. 11C показан клапан 22 в открытом положении. Конечно, вместо них можно использовать другие клапаны обычной конструкции.

Предпочтительно предусмотреть переходный канал (не показан) между вентилятором и трубками для подачи воздуха, поскольку диаметр трубы, вероятно, будет меньше диаметра вентилятора, а также поскольку один вентилятор можно использовать в сочетании с несколькими трубок подачи воздуха. Размер и конфигурация переходного канала будут варьироваться в зависимости от размера и конфигурации (круглая, квадратная, овальная и т. д.) труб подачи воздуха и количества труб подачи воздуха, обслуживаемых вентилятором.

Кроме того, предпочтительно предусмотреть заслонку в переходном канале, соединенном с блоком управления, для управления характеристиками давления/расхода, так что, если односторонний напорный клапан 22 закрыт, воздух будет вентилироваться через обычные выпускные каналы.

РИС. 12 показан альтернативный вариант осуществления, в котором полосовое сопло 30, трубка 18 с прорезями и изоляция из полистирола 34 выполнены как единое целое во весь узел оконного косяка 62 или узел импоста 61 вместо того, чтобы быть модифицированными. В этом варианте осуществления стекло 65 также имеет уплотнения 64 и упоры 63.

Изобретение было раскрыто в отношении конкретных предпочтительных вариантов осуществления. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что многие модификации и изменения могут быть внесены в раскрытые варианты осуществления без отклонения от сущности или объема изобретения.