Энергосберегающее окно с рекуперацией воздухообмена
ENERGY SAVING WINDOW WITH AIR EXCHANGE RECOVERY

Изобретение относится к строительству и предназначено для использования при возведении и реконструкции гражданских зданий, расположенных в районах с холодным и умеренно-холодным климатом.
Как правило, современное энергосберегающее окно содержит оконный блок, включающий параллельно установленные с зазором стекла, закрепленные в прямоугольной коробке, снабженной уплотнительными элементами (а.с. СССР №487224, МПК Е06В 5/20). К недостаткам такого окна относится отсутствие системы вентиляции, обеспечивающей в помещении эффективный воздухообмен при условии минимальных тепловых потерь при проветривании. При использовании такого окна с наступлением холодов возникают проблемы:
- запотевание окон;
- отсыревание подоконников и стен под ними, что может привести к появлению плесени.
При этом проветривание сильно не помогает. При открытых окнах в доме становится холодно и вся экономия тепла, обеспечиваемая энергосберегающим окном, сводится на нет. Причина такого явления состоит в поступлении наружного холодного воздуха без предварительного подогрева, а также выходе из помещения на улицу теплого воздуха, согретого в помещении за счет использования системы отопления.
В последнее время для решения задачи проветривания помещений без открывания окон применяются компактные рекуператоры, представляющие собой настенную в виде навесного ящика или встраиваемую в стену трубчатую конструкцию. В частности, известна приточно-вытяжная установка VL-100 EUS-E Mitsubishi Elektric (проспект фирмы «On Климат», СПб), обеспечивающая бесшумное обновление воздуха в помещении с обогревом наружного воздуха за счет теплого воздуха, выходящего из помещения без расхода электроэнергии с использованием рекуператора. В устройстве используется теплообменник Lossnay, изготовленный из ультратонкой бумаги, имеющей специальную пропитку. Гофрированные слои склеены перпендикулярно друг другу и образуют каналы для приточного и вытяжного воздуха. Через стенки теплообменника происходит теплообмен между воздушными потоками, а также диффузия водяного пара из более влажного воздуха к менее влажному. Эффективность теплообменника Лоссней 5-го поколения увеличена за счет применения влагопроницаемого клея для фиксации гофрированных слоев и разделителей и достигает 75 %, вследствие чего теплопотери в помещении при проветривании значительно меньше, чем при простом проветривании помещения с использованием открытых рам и форточек.
Использование рекуператора надежно избавляет от отсыревания стен, запотевания окон и образования грибка и плесени на подоконниках, стенах и потолках.
К общим недостаткам компактных рекуператоров относятся:
- необходимость выполнения отверстий в капитальной (наружной) стене дома, выполняемой в основном из твердых строительных материалов (железобетон, кирпич) толщиной 400…600 и более мм;
- затягивание сдачи помещения, т.к. установка рекуператора выполняется после сдачи дома:
Несколько улучшить положение с проветриванием дома может использование окон, обеспечивающих некоторый подогрев наружного воздуха при проветривании. В авторском свидетельстве СССР №969877 МПК E06B 5/20 описан оконный блок с устройством для естественной вентиляции, содержащий канал, встроенный в подоконную часть стены и открытый к наружному пространству. Вентиляционный канал связан с межстекольным пространством, воздух проходит в помещение через внутреннюю створку форточки. Данная конструкция имеет недостаток, обусловленный необходимостью устройства специального канала под окном, его теплоизоляции и отвода конденсата. Выполнение канала в готовой стене трудоемко, а конфигурация канала должна быть согласована с конструкцией устанавливаемого оконного блока. При этом замена оконного блока на оконный блок с иной конструкцией без переделки канала под окном невозможна. Кроме того, отсутствует возможность регулировки объема вентилируемого воздуха.
Не требует устройства ниши под окном описанная в авторском свидетельстве СССР №1796750 МПК E06B 5/20 конструкция окна с клапаном, который установлен вертикально, рядом с окном. Установленная в клапане кассета открывается возвратно-поступательным движением. Данная конструкция также имеет недостатки, связанные с обмерзанием отверстий клапана в зимнее время года, отсутствием отвода конденсата, невозможностью плавного регулирования воздухообмена в зависимости от времени года и микроклимата помещения. Кроме того, в данном окне не обеспечивается рекуперация тепла за счет нагрева поступающего наружного воздуха в теплообменнике, нагреваемом при проветривании выходящим из помещения теплым воздухом. Отсутствие такой рекуперации существенно снижает экономию тепла при использовании современных энергосберегающих окон со стеклопакетами.
Аналогичным недостатком обладает выбранное за прототип теплозвукоизоляционное окно с воздухообменным клапаном (RU 2170802C1 МПК Е06В 5/20), содержащее оконную коробку с раздельными переплетами, в которых закреплены стекла и форточка, а также воздухообменный клапан в виде короба, размещенный вертикально вдоль боковой стороны оконной коробки и прикрепленный к импосту коробки, причем короб имеет с наружной стороны отверстие с жалюзи и заслонкой. При этом импосты коробки выполнены с отверстиями, соединяющими внутреннее пространство клапана с межстекольным пространством коробки и форточкой. При этом клапан может содержать воздушный фильтр и/или вентилятор, установленный внутри клапана.
Использование технического решения по RU 2170802C1 позволяет снижать потери тепловой энергии и регулировать уровень вентиляции в помещении.
К недостаткам прототипа следует отнести:
- недостаточный уровень обогрева поступающего в помещение наружного воздуха, что приводит к запотеванию окон и появлению влаги на подоконнике;
- в связи с установкой короба в импосте и поступлении наружного воздуха при проветривании в межстекольное пространство коробки необходимость сопряжения отверстий в коробе, импосте и створке, что требует соответствующего подбора или доработки створок при их замене.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков прототипа. Указанная цель достигается тем, что оконный блок, содержащий оконную коробку со створками с остеклением и вентиляционную камеру в виде короба, имеющего отверстие наружу, отличается следующими особенностями:
- короб расположен внутри и вдоль нижнего пустотелого горизонтального профиля оконной коробки;
- выходящее наружу отверстие короба совмещено с соответствующим отверстием в наружной поверхности профиля оконной коробки;
- в коробе имеется отверстие, направленное внутрь помещения, совмещенное с соответствующим отверстием во внутренней поверхности профиля оконной коробки, выходящей в помещение,
- внутри короба расположен теплообменник.
Конструкция энергосберегающего окна показана на фигуре.
При реализации цели изобретения энергосберегающее окно содержит оконную коробку 1 со створками с остеклением 2 и вентиляционную камеру в виде короба 3, имеющего на одном конце отверстие наружу, установленный внутри короба 3 воздушный фильтр 4 и электрический вентилятор 5. При этом короб 3 расположен внутри и вдоль нижнего пустотелого горизонтального профиля оконной коробки 1, его отверстие наружу совмещено с соответствующим отверстием в наружной поверхности профиля оконной коробки 1, причем на другом конце короба 3 имеется отверстие, направленное внутрь помещения, совмещенное с соответствующим отверстием во внутренней поверхности профиля оконной коробки 1, а внутри короба 3 расположен теплообменник 6.
При реализации окна могут быть использованы следующие технические решения. Оконная коробка 1 выполняется в виде металлопластиковой конструкции с несущей пустотелой трубчатой конструкцией в нижней части. При этом сечение трубы, выполняющей роль короба 3, имеет преимущественно прямоугольную форму и должно обеспечивать возможность размещения в ней воздушного фильтра 4, электрического вентилятора 5 и теплообменника 6. Створки с остеклением 2 также выполняются из армированного пластика и снабжаются стеклопакетами. Количество камер в стеклопакете определяется климатическими условиями. Воздушный фильтр 4, электрический вентилятор 5 и теплообменник 6 имеют типовое исполнение, например, как в упомянутой выше приточно-вытяжной установке VL-100 EUS-E Mitsubishi Elektric. Дополнительно в коробе 3 могут быть установлены нагреватель 7, бактерицидные лампы 8, шумозащитные фильтры 9 и другие устройства, повышающие функциональность энергосберегающего окна.
Проветривание помещения осуществляется следующим образом. Наружный воздух при работе электрического вентилятора 5 через сопряженные отверстия в коробе 3 и наружной поверхности профиля нижней части оконной коробки 1 поступает в короб 3 и проходит через воздушный фильтр 4, где очищается от пыли и пыльцы растений. Далее наружный воздух проходит через теплообменник 6, который нагревается выходящим из помещения теплым воздухом, и после подогрева в теплообменнике 6 поступает в помещение через совмещенные отверстия на втором конце короба 3 и во внутренней поверхности профиля нижней части оконной рамы 1 . При этом потери тепла в доме минимизируются по сравнению с обычным проветриванием, уличный шум гасится в шумозащитных фильтрах 9, а уличная пыль собирается в легко обслуживаемых пылезащитных воздушных фильтрах 4. При необходимости может обеспечиваться дополнительный нагрев воздуха в нагревателе 7 и его обеззараживание бактерицидной лампой 8.
Преимуществами описанного энергосберегающего вентиляционного окна являются:
- использование нижней части оконной рамы для размещения короба 3 учитывая реальную ширину окна (1000 мм и более), позволяет свободно разместить воздушный фильтр 4, электровентилятор 7 и теплообменник 6, при этом указанный теплообменник 6 может иметь значительную длину каналов для прохода воздуха, что обеспечивает глубокий теплообмен;
- снижение тепловых потерь при проветривании;
- не требуется выполнение трудоемких работ по проходке канала в наружной стене здания;
- дом сдается сразу с реально энергосберегающими вентиляционными окнами;
- сборка окна и установка в него (в нижнюю часть оконной рамы) элементов для проветривания и рекуперации тепловой энергии производится в заводских условиях, что позволяет обеспечить высокое качество работы и необходимые эстетические характеристики;
- при установке во всем доме одинаковых окон, не требующих выполнения в стенах специальных вентиляционных каналов, вид которых зависит от габаритов используемых в той или иной квартире рекуператоров, обеспечивается неизменный внешний вид дома без каких-либо изменений его фасада, связанных с необходимостью обеспечения дополнительной вентиляции.