УСТРОЙСТВО С ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ ЖИДКОСТЬЮ ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ ЦВЕТА, ОСВЕЩЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ФАСАДА ЗДАНИЯ И ЕГО ПОМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к фасадным и интерьерным устройствам, которые являются носителями цвета. Такие устройства позволяют комплексно и успешно решать различные технические задачи:
- по перераспределению энергии солнечного излучения;
- обеспечению автономного обогрева или охлаждения;
- декоративные - открывает неограниченные возможности применения цвета в архитектуре и дизайне зданий и сооружений.
В качестве основы устройств используют панели. Такие панели имеют различное назначение: для облицовки стен фасадов, для остекления фасадных проемов и оконных блоков, для облицовки внутренних стен, полов и потолков помещений. Панели также применяются для устройства кровли, козырьков, беседок, ограждений, перегородок и т.д.
Известно заполнение светового проема, включающее элементы светопрозрачного ограждения. Пространство между элементами разделено гибкой светопрозрачной пленкой на смежные полости. Одна полость связана с емкостью со светопрозрачной средой. Другая полость связана с емкостью с цветной жидкостью (аналог - авт. Св. СССР №467986, МПК 6 Е06В 3/677, 1975 г.).
Недостатком устройства является следующее:
- наличие двух смежных полостей усложняют конструкцию, и увеличивают общий внутренний объем стеклопакета;
- разделяющая пленка усложняют конструкцию и сборку устройства, затрудняет обеспечение герметичности устройства;
- пленка должна быть не только гибкой, но и эластичной (иначе по углам будут образовываться морщины). Этот фактор может повлечь за собой провисание пленки, где будет оставаться часть цветной жидкости в процессе эксплуатации;
- чтобы полностью вытеснить цветную жидкость из полости необходимо создать определенное давление в системе. Такое повышение давления будет работать на разрыв и может привести к разгерметизации устройства;
- в устройстве используется две жидкости, что вдвое увеличивает общий объем, вес и себестоимость устройства
Известны устройства, направленные на улучшение работы и обеспечение автоматического регулирования устройства светозаполнения (см. а.с. СССР №467986, МПК 6 Е06В 3/677, 1975 г., а.с. СССР №1232771, МПК 4 Е06В 9/24, 1986 г. и №1534179, МПК 5 Е06В 9/24, 1990 г.).
Недостатком является сложность устройств, использование нескольких контуров, заполняемых жидкостями с разными параметрами.
Известен многослойный меняющий цвет материал, содержащий:
- прозрачный или просвечивающий верхний слой,
- первый цветовой слой, содержащий два слоя гибкой пленки,
- второй цветовой слой, содержащий два слоя гибкой пленки,
- третий цветовой слой, содержащий два слоя гибкой пленки,
- четвертый цветовой слой, содержащий два слоя гибкой пленки,
- пятый цветовой слой, содержащий два слоя гибкой пленки
- задний слой.
Каждый из цветовых слоев (с первого по третий) соединен с резервуарным устройством для цветовой жидкости. Резервуарное устройство обеспечивает подачу цветовой жидкости из резервуара для цветовой жидкости в пространство между двумя слоями гибкой пленки. Резервуарное устройство обеспечивает слив цветовой жидкости из пространства между двумя слоями гибкой пленки обратно в резервуарное для цветовой жидкости. Четвертый цветовой слой соединен с резервуарным устройством для жидкости черного цвета. Резервуар для жидкости черного цвета обеспечивает подачу жидкости черного цвета в пространство между двумя слоями гибкой пленки и слив жидкости черного цвета из пространства между двумя слоями гибкой пленки обратно в резервуарное устройство для жидкости черного цвета. Пятый цветовой слой соединен с резервуарным устройством для прозрачной жидкости. Этот резервуар обеспечивает подачу прозрачной жидкости из резервуарного устройства для прозрачной жидкости в пространство между двумя слоями гибкой пленки и слив прозрачной жидкости из пространства между двумя слоями гибкой пленки обратно, (аналог - заявка РФ №2013148479/12, МПК G09F 9/37 (2006.01), 2015 г.).
Недостатком данного устройства является наличие пяти слоев эластичной пленки для заполнения полостей между ними цветной жидкостью. В устройстве предусмотрено использование только одного заднего, жесткого листа, остальные слои эластичные из полиэтилена. Таким образом, при заполнении одного слоя жидкостью, невозможно сохранить равномерный зазор между двумя эластичными пленками. Такая конструкция приводит к образованию пузыря на внешней стороне устройства, особенно если оно будет расположено вертикально. Устройство сложно по конструкции и трудно исполнимо в практической реализации.
Известен цветной жидкостный занавес. В занавесе два листа стекла, пластика или аналогичного прозрачного материала помещают параллельно друг другу. В промежутке между листами нагнетают цветную жидкость с полным или частичным заполнением. Края листов соответствующим образом уплотнены резиной, силиконом или подобным материалом, чтобы предотвратить отток жидкости. Для нагнетания и для удаления указанной жидкости используется насос, подвижный поршень или подобное устройство. Дополнительно может использоваться нагревательный элемент, в результате чего цветная или прозрачная жидкость может быть нагрета до желаемой температуры. В этом случае занавес может функционировать как тепловая завеса (аналог - WO 8803518, МПК А47Н 23/00; Е06В 9/24, 1988 г.)
Недостаток: в данном устройстве не обеспечена циркуляция жидкости. Откачка и заполнение жидкостью занимает много времени и не дает возможности плавно менять температурные и цветовые характеристики жидкости.
Известна панель для зданий с дистанционным управлением циркуляции воды. Панель содержит два стеклянных листа с жидкостью между ними. Температурные и цветовые характеристики жидкости изменяются. Между двумя стеклянными листами, установленными в раме, образован замкнутый контур, по которому циркулирует жидкость с переменными характеристиками. Управление характеристиками жидкости осуществляют с помощью программируемого пульта дистанционного управления. Два закаленных стекла панели вставляются в рамки из нержавеющей стали и герметизируются самотвердеющими уплотнительными прокладками. Циркуляция жидкости по замкнутому контуру обеспечивается механизмами исполнения с пульта дистанционного управления. Жидкость представляет собой воду деионизированную и очищенную перед входом в схему. Панель может быть подключена к солнечной батарее (см. патент FR 2646863, МПК 7 Е04В 1/00; Е04В 1/74; Е04С 2/54; F24J 2/04; F24J 2/46, 1990 г.) Данное решение принято за прототип.
К недостаткам прототипа можно отнести:
- применение обычной деионизированной и очищенной перед входом в схему воды. Температура рабочих характеристик у нее близка к характеристикам обычной воды (см. (http://www.aquaros.ru/). Применение такой воды проблематично в условиях крайнего юга или крайнего севера.
- повышенная пожароопасность. От температурного перегрева стекла лопаются, вода уже при 100°C закипает и испаряется. В помещение поступает воздух, что усиливает огонь.
- не предусмотрен теплообменник, который за счет эффективного изменения температуры жидкости может охлаждать или нагревать стекла.
Задача полезной модели - расширить температурный диапазон эксплуатации устройства и обеспечить пожаробезопасность. Использование устройства позволит обеспечить комфортность проживания и регулировку цвета, освещения и температуры фасада здания и его внутренних помещений.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве с циркуляцией жидкости для регулировки цвета, освещения и температуры фасада здания и его помещений, содержащем панель, выполненную, по крайней мере, из двух листов, герметично соединенных по периметру рамкой и образующих замкнутый контур, заполняемый жидкостью с переменными управляемыми характеристиками по температуре, цвету и объему, при этом панель соединена с механизмами управления характеристиками жидкости, а наружный лист панели выполнен стеклянным, в соответствии с полезной моделью, в качестве рабочей жидкости использован пропиленгликоль, листы панели дополнительно соединены между собой в отдельных точках, а в состав механизмов управления введен теплообменник.
Внутренний лист выполнен из монолитного поликарбоната.
Внутренний лист выполнен из алюкобонда.
Внутренний лист выполнен из матового стекла.
Внутренний лист выполнен из стекла.
Наружный лист выполнен из матового стекла.
Точки соединения листов панели между собой расположены по сетке 600×600 для листов из стекла 4 мм, и 800×800 для листов стекла 6 мм.
Лист стекла с наружной стороны покрыт бронированной пленкой.
Механизмы управления состоят из соединенных между собой емкости для жидкости, помпы, патрубка подачи, патрубка обратки, теплообменника, подогревающего и/или охлаждающего устройства, циркуляционного насоса, датчиков контроля состояния жидкости.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в расширении температурных эксплуатационных характеристик устройства. Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается также в повышении пожарной безопасности устройства. Одновременно использование устройства обеспечивает комфортность проживания и регулировку цвета, освещения и температуры фасада здания и его внутренних помещений.
Пропиленгликоль обладает следующими характеристиками:
- температура кипения - (+187,4°C),
- температура замерзания - (-60°C),
- не токсичен,
- не имеет цвета и запаха.
Основные характеристики пропиленгликоля приведены на сайте http://www.himavangard.ru/paqes/propilenglikol. Перечисленные свойства пропиленгликоля обеспечивают расширение температурных эксплуатационных характеристик устройства и повышение пожарной безопасности при использовании его в качестве жидкости для наполнения панелей. Использование пропиленгликоля (поскольку данная жидкость не токсична) позволяет сохранить комфортность проживания и обеспечить регулировку цвета, освещения и температуры фасада здания и его внутренних помещений.
Точки соединения листов являются своеобразными «мостиками», передающими температуру между листами и по пути охлаждаемми жидкостью. При необходимости температура жидкости может регулироваться с помощью теплообменника, что также влияет на расширение температурных эксплуатационных характеристик устройства. Между листами панели за счет высоты столба жидкости возникает напряжение, Точки соединения листов необходимы для снятия указанного напряжения на наружный лист, выполненный из стекла для предотвращения разрушения стекла и повышения безопасности эксплуатации устройства.
Бронированная пленка обладает диапазоном рабочей температуры от -25°C до +135°C, что способствует расширению температурных эксплуатационных характеристик и пожарной безопасности устройства. Наличие бронированной пленки предотвращает разлет осколков стекла, что также позволяет повысить безопасность использования устройства.
Алюкобонд представляет собой панель, состоящую из нескольких слоев. Обычно между листами из алюминия повышенной прочности располагается наполнитель из синтетического полимера или вспененного полиэтилена высокого давления. Как известно, сегодня на рынке представлены панели с усовершенствованной «начинкой», в состав которой входит гидроокись алюминия. Данное вещество в течение 2-х часов противостоит воздействию открытого пламени.
Монолитный поликорбанат имеет высокую прочность и хорошо пропускает солнечный свет. Его используют вместо стекла и для изготовления защитных экранов. Это почти идеальный материал, при помощи которого можно сделать прозрачные криволинейные поверхности. Этот материал во время удара не разлетается на куски и хорошо поглощает энергию разрушения. Он в 250 раз прочнее обычного стекла и в 10 раз прочнее органического. Температура, во время которой происходит горение поликарбоната, составляет 5700 градусов по Цельсию. Даже на открытом огне материал только плавится, а после прекращения воздействия огня плавление прекращается. Поликарбонат хорошо пропускает свет (90%), что сравнимо с простым стеклом. Материал имеет небольшой удельный вес, а это может облегчить несущую конструкцию.
Жидкость с повышенными теплопоглощающими свойствами (пропиленгликоль) позволяет создать по сути «солнечную» батарею. Наличие теплообменника позволяет регулировать эту температуру и использовать излишки тепла для других целей, например, для нагрева воды на кухне, в ванной. Таким образом, наличие теплообменника обеспечивает расширение температурных эксплуатационных характеристик устройства.
Фиг. 1 - устройство - схема;
Фиг. 2 - точки склеивания листов.
Устройство включает:
1. емкость для жидкости
2. жидкость (пропиленгликоль)
3. блок управления
4. помпу
5. патрубок подачи
6. контур замкнутый
7. панель
8. патрубок обратки
9. модульная емкость
10. теплообменник
11. подогревающее устройство
12. охлаждающее устройство
13. циркуляционный насос
14. змеевик
15. датчик температуры жидкости
16. датчик температуры воздуха
17. воздушный клапан
18. запорный клапан
19. расширительный бак
20. рамка
21. точки соединения
22. пленка бронированная
Устройство работает следующим образом.
Емкость для жидкости 1 заполняется жидкостью 2. Посредством блока управления 3 включается помпа 4 и через патрубок 5 заполняется контур замкнутый 6. Замкнутый контур 6 расположен между листами панели 7, охваченными рамкой 20. Емкость 1 может быть дополнена несколькими расположенными рядом друг с другом модульными емкостями 9. После заполнения замкнутого контура 6, жидкость 2 через патрубок обратки 8 поступает в емкость 1, проходит через теплообменник 10, затем вновь поступает в помпу 4 - процесс переходит в режим циркуляции жидкости 2.
Подогревающее устройство 11, либо охлаждающее устройство 12 изменяют температуру жидкости 2 в теплообменнике 10 посредством перекачки жидкости циркуляционным насосом 13, через змеевик 14. Датчик температуры жидкости 15 и датчик температуры воздуха 16 посредством блока управления 3 позволяют автоматически включать либо подогревающее устройство 11, либо охлаждающее устройство 12 - в зависимости от погодных условий.
Для изменения цвета пропиленгликоля 2 в емкость 1 добавляется колер. При помощи трех основных цветов "красный", "синий", "желтый" можно добиться любого желаемого цвета, его насыщенности и тона.
Для удаления пропиленгликоля 2 из замкнутого контура 6 панели 7 достаточно остановить режим циркуляции, отключив помпу 4 и открыв воздушный клапан 17. Пропиленгликоль 2 стечет в емкость 1, панель 7 примет первоначальный вид.
Для остановки стока пропиленгликоля 2 из контура замкнутого 6 на любом требуемом уровне требуется закрыть воздушный клапан 17 и запорный клапан 18. Расширительный бак 19 компенсирует перепады давления в системе.
На плоскости листов предусмотрены дополнительные точки соединения 21 (например, склеивания) листов между собой. Точки соединения выполняют по сетке 600×600 для стекла 4 мм, и 800×800 для стекла 6 мм. Точки соединения повышают эффективность регулировки температуры между листами и обеспечивают снятие напряжения на стекло, создаваемое высотой столба жидкости. Точки соединения выполняются из стандартного материала.
Лицевая часть стекла фасадной или интерьерной панели покрыта бронированной пленкой 22.
В устройстве применена жидкость (пропиленгликоль) обладающая следующими свойствами:
- хорошая текучесть;
- прозрачная, бесцветная основа;
- незамерзающие свойства;
- моющие свойства;
- не токсична;
- антикоррозийные свойства;
- совместимость с колером и другими присадками (см. http://www.himavangard.ru/pages/propilenglikol).
Применяются присадки:
- с теплопоглощающими свойствами для зимнего периода,
- со светоотражающими свойствами для летнего периода,
- моющие присадки, которые не оставляет разводов на стекле,
- декоративные присадки.
Декоративные функции в системе обеспечиваются путем добавления того или иного колера, либо взвешенных частиц в циркулирующую жидкость. Возможности применения цвета и дополнительных эффектов не ограничены.
Устройство выполнено однокамерным с толщиной внутреннего контура 2-3 мм, это позволяет сократить объем используемой жидкости.
При подаче жидкости применяется минимальное давление. Емкость 1 соединена с атмосферой, таким образом, давление в системе будет создаваться только лишь за счет высоты столба жидкости. Для удаления жидкости из полости используется естественное ее свойство - текучесть, жидкость уходит самотеком, на ее перекачку не тратится энергия.
В устройстве применена известная бронированная пленка, которая применяется как для наклеивания на стекла автомобиля, так и на оконные стекла. Пленки делятся по степени ударопрочности, что позволяет подобрать оптимальный вариант.
Основной принцип выбора бронированной пленки - для выполнения своей функции - расширение рабочего диапазона температуры и сохранение целостности стекла как при объемном ударе, так и при точечном ударе. Бронированная пленка сдерживает точечный удар, и распределяет силу удара по всей площади стекла, удерживая части стекла воедино, если стекло было разбито. И даже после того, как стекло разбито, пленка довольно крепко удерживает куски стекла.
Устройство может содержать несколько панелей, соединенных между собой посредством трубопроводов, работать от одного комплекта механизмов управления и управляться единым электронным контроллером. Такое устройство позволяет комплексно и успешно решать как технические задачи по перераспределению энергии солнечного излучения, так и декоративные - открывает неограниченные возможности применения цвета в архитектуре и дизайне.
Панели бывают нескольких типов
Фасадная панель (тип 1) состоит из двух листов, наружного прозрачного и заднего непрозрачного. Панель предназначена для облицовки зданий и сооружений, устройства кровли и козырьков.
Фасадная панель (тип 2) является обычным прозрачным стеклопакетом, который имеет дополнительную камеру толщиной в несколько миллиметров, предназначенную для подачи и циркуляции жидкости. Панель применяется в оконных блоках, в фасадном и мансардном остеклении, в зимних садах, в устройстве навесов и беседок.
Интерьерная панель (тип 3) состоит из двух листов, лицевого прозрачного (либо фактурного полупрозрачного) и заднего непрозрачного. Панель предназначена для внутренней облицовки стен помещений.
Интерьерная панель (тип 4) состоит из двух листов, упрочненного лицевого прозрачного (либо матового) и заднего непрозрачного. Панель предназначена для внутренней облицовки полов и потолков помещений, устройства теплых полов.
Панели, заполненные жидкостью, выполняют несколько функций:
- Прежде всего, значительно повышают пожаробезопасность и расширяют диапазон температурного использования устройства;
- Защиту от солнечных лучей и посторонних глаз. Такую функцию панель может выполнить за счет плотности цвета жидкости, от легкой дымки до полной блокировки проникновения света в помещение.
- Защиту от теплового излучения. Происходит также за счет плотности цвета, светоотражающих присадок в жидкости и понижении ее температуры в емкости 1 при включении охлаждающего устройства 12.
- Защита от проникновения холода. Происходит за счет теплопоглощающих присадок в жидкости и повышении ее температуры в емкости 1 при включении подогревающего устройства 11.
- Любая техническая функция в устройстве сочетается с чисто декоративной функцией. В устройстве нет предела использования цветовой гаммы, дополнительных эффектов, от пузырьков воздуха до флуоресцентных частиц в жидкости.
Поверхность, облицованная фасадными или интерьерными панелями, способна изменить цвет один на другой в течение 20-30 минут.
Предлагаемое устройство - это новая ступень в сфере развития солнцезащитных систем, переход на другой уровень энергоэффективности. Здания, построенные с применением устройства, имеют внешнюю оболочку, своего рода «скорлупу», которая чутко реагирует на факторы погоды, меняет свой цвет, поглощает, либо отражает солнечную энергию. Устройство призвано расширить температурный диапазон применения и повысить пожаробезопасность, создать комфортные условия, изменить облик современного города, сделать его более динамичным, ярким и красочным.
Устройство может быть изготовлено с использованием известных технологий и известных материалов и использовано в области строительства.