ОГНЕСТОЙКАЯ СВЕТОПРОЗРАЧНАЯ ОБОГРЕВАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области строительных материалов и изделий, а именно к противопожарным огнестойким светопрозрачным конструкциям с дополнительной функцией обогрева, и предназначена для использования в качестве огнестойкого остекления различных составляющих противопожарных преград, в частности перегородок, окон, витражей, а также для обогрева помещений.
В настоящее время для обеспечения защиты от пожара во всех строящихся и реконструируемых зданиях различного назначения используют противопожарные огнестойкие многослойные стекла, а также стеклопакеты, которые устанавливают в качестве различных огнестойких перегородок, панелей, преград, а также в качестве окон и витражей.
Данные огнестойкие светопрозрачные конструкции в виде многослойного стекла и/или стеклопакета с одной стороны должны быть светопрозрачными, а с другой стороны огнестойкими и обеспечивать защиту от сильного теплового излучения и дыма.
Также желательно, чтобы данные огнестойкие конструкции обладали дополнительной функцией их обогрева. Особенно это актуально при использовании данных конструкций в виде окон, стеклянных крыш и витражей, когда на них выпадает снег и образуется наледь.
Тогда при включении функции обогрева данных огнестойких конструкций удается быстро и эффективно избавиться от выпавшего снега и наледи.
Известна огнестойкая светопрозрачная конструкция по патенту США №5653839, МПК С03С 27/00, содержащая два боросиликатных стекла, соединенных прослойкой из клеевой композиции, содержащей добавки, препятствующие горению.
Эта конструкция обладает высокими показателями по огнестойкости (сохраняет при высоких температурах горения в течение 45 минут теплоизолирующую способность, что соответствует высокому классу огнестойкости), но имеет очень высокую стоимость за счет применения дорогостоящих боросиликатных стекол и использования в прослойке из клеевой композиции дорогостоящих добавок, препятствующих горению.
Кроме того, в данной конструкции не предусмотрено дополнительной функции ее обогрева.
Известно также многослойное электрообогреваемое стекло по патенту России на изобретение №2204535, МПК С03С 27/12, содержащее три параллельно расположенных стекла и промежуточные склеивающие слои из поливинилбутираля, при этом на поверхности внутреннего стекла, обращенной к наружному стеклу, нанесено токопроводящее покрытие, а наружное стекло упрочнено ионным обменом.
Данное многослойное стекло можно одновременно использовать в качестве электрообогреваемого многослойного стекла, но оно не является огнестойким и не может быть использовано в качестве огнестойкой конструкции, выдерживающей высокие температуры в течение длительного времени.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является огнестойкая светопрозрачная конструкция по патенту России на полезную модель №149507, МПК Е06В 3/66, в которой огнестойкий стеклопакет выполнен из стекол, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом, по меньшей мере, два крайних стекла стеклопакета имеют прозрачное теплоотражающее нанопокрытие, расположенное с их внутренних сторон. При этом свободное пространство между стеклами выполнено газонаполненным, стекла соединены дистанционными рамками, а пространство между стеклами от их граней до дистанционных рамок заполнено высокотемпературной клеящей мастикой.
Данная огнестойкая конструкция является достаточно простой в изготовлении, обладает высокими показателями огнестойкости при одновременном долгосрочном обеспечении ее прозрачности, но в ней не предусмотрено дополнительной функции ее обогрева.
Задачей предложенной полезной модели является создание огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции с расширенными ее функциональными возможностями за счет обеспечения в ней дополнительной функции ее обогрева при одновременном долгосрочном обеспечении ее прозрачности, высокой прочности и противопожарных защитных свойств.
Техническим результатом предложенной полезной модели является расширение ее функциональных возможностей за счет обеспечения ее внутреннего обогрева при одновременном обеспечении ее огнестойкости и высокой прочности.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции, содержащей стекла, установленные и закрепленные на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, установленных на определенном расстоянии от края каждого стекла, при этом, по меньшей мере, на одном крайнем стекле размещено светопрозрачное теплоотражающее нанопокрытие толщиной 3-400 нм, нанесенное на его внутреннюю поверхность, выполнены низкоомные токоведущие дорожки, сформированные на поверхности нанопокрытия, у противоположных кромок стекла методом напыления в два этапа из сплава алюминий-цинк с последующим нанесением на него сплава медь-цинк, а также контактные площадки электропитания, установленные на низкоомных токоведущих дорожках, а, по меньшей мере, одно крайнее стекло выполнено закаленным, и толщина каждого из закаленных стекол лежит в диапазоне 4-12 мм, при этом светопрозрачное теплоотражающее нанопокрытие нанесено на внутреннюю поверхность закаленного стекла вакуумным методом и выполнено токопроводящим и нагреваемым за счет того, что низкоомные токоведущие дорожки через контактные площадки электропитания соединены проводами электропитания с источником питания, при этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие выполнено с возможностью его функционирования как теплоотражающего покрытия, так и нагреваемого элемента поверхностей стекол данной конструкции, а каждое закаленное стекло имеет фаску, выполненную на его краях по всему периметру закаленного стекла.
Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие было выполнено с удалением по периметру на расстояние 1-5 мм от края закаленного стекла.
Желательно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции между стеклами был размещен огнестойкий отвержденный склеивающий слой в виде фотоотверждаемой композиции для склеивания стекол между собой.
Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции отвержденный склеивающий слой в виде фотоотверждаемой композиции представлял собой раствор высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате.
Желательно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции склеивающий слой представлял бы собой поливинилбутиральную пленку.
Целесообразно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции склеивающий слой представлял собой этилвинилацетатную пленку.
Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции по меньшей мере одно стекло было выполнено силикатным и на его внутреннюю поверхность было нанесено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие, при этом, по меньшей мере, одно закаленное и одно силикатное стекла были установлены и закреплены на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, установленных на определенном расстоянии от края каждого стекла, а пространство между рамками и краем каждого закаленного и силикатного стекол было заполнено слоем герметика.
Желательно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции дистанционные рамки были выполнены из диэлектрического материала.
Целесообразно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции герметик был изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.
Предпочтительно, чтобы огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция содержала по меньшей мере один датчик температуры и электронную систему управления подогревом, которая была бы связана с контактными площадками электропитания и датчиками температуры.
Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие содержало, по меньшей мере, один слой, выполненный из материала, выбранного из группы, содержащей серебро, олово, медь, никель, алюминий, магний, кремний, а также из всевозможных соединений данных металлов с другими веществами.
Для более полного раскрытия полезной модели далее приводится описание конкретных возможных вариантов ее исполнения, которые поясняются соответствующими чертежами.
Фиг. 1 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде многослойного стекла.
Фиг. 2 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде однокамерного стеклопакета.
Фиг. 3 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде двухкамерного стеклопакета.
Фиг. 4 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде многослойного стекла, совмещенного со стеклопакетом.
Огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция содержит закаленные стекла 1 и силикатные стекла 2, установленные и закрепленные на определенном расстоянии друг от друга, при этом на внутренней поверхности каждого крайнего закаленного стекла 1 и/или силикатного стекла 2 выполнено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3, на поверхности которого, у противоположных кромок закаленного стекла, сформированы низкоомные токоведущие дорожки 4, которые при помощи контактных площадок 5 электропитания и соединительных проводов 6 подключены к источнику электропитания (Фиг. 1-4). При этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3 выполнено с возможностью его нагрева до определенной температуры при подключении его к источнику питания.
Огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция может быть выполнена в следующих предпочтительных вариантах ее выполнения.
Огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция выполнена в виде многослойного стекла (Фиг. 1), когда между закаленными стеклами 1 и/или силикатными стеклами 2 данной конструкции размещен огнестойкий склеивающий слой 7.
Также огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция может быть выполнена в варианте в виде однокамерного (многокамерного) стеклопакета (Фиг. 2), когда закаленные стекла 1 и/или силикатные стекла 2 данной конструкции размещены на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок 8, расположенных на определенном расстоянии от края каждого стекла 1 и/или 2, а пространство между рамками 8 и краем каждого стекла 1 и/или 2 заполнено слоем воздуха или газа.
Также огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция может быть выполнена в виде конструкций, которые совмещают в себе несколько камер стеклопакета (Фиг. 3), а также конструкций, совмещающих в себе многослойное стекло и стеклопакеты (Фиг. 4).
Для обеспечения высокой степени огнестойкости закаленные стекла 1 должны иметь толщину, лежащую в диапазоне 4-12 мм.
Также для обеспечения высокой степени огнестойкости закаленные стекла 1 должны иметь по периметру на краях стекла фаски 10 (обычно 1×45°). Это делается для того, чтобы убрать концентраторы напряжений перед закалкой каждого силикатного стекла, что значительно повышает огнестойкость данной конструкции и ее прочность.
Процесс получения закаленного стекла 1 из силикатного стекла 2 заключается в закалке силикатного стекла 2, который заключается в его нагревании до температуры 650-680°С с последующим быстрым его охлаждением воздухом.
В результате такого процесса происходит неравномерное распределение температуры по толщине стекла, и в нем образуются остаточные поверхностные напряжения сжатия, которые обеспечивают повышенную механическую прочность и термостойкость, которые особенно необходимы при использовании данной конструкции в качестве огнестойкого светопрозрачного обогреваемого многослойного стекла или стеклопакета.
Такое закаленное стекло 1 при разрушении также образует большое количество (по сравнению с обычным силикатным стеклом 2) мелких осколков с тупыми гранями, что повышает также его безопасность при его разрушении.
В огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции токоведущие дорожки 4 могут быть сформированы на светопрозрачном теплоотражающем токопроводящем и нагреваемом нанопокрытии 3 методом напыления в два этапа из сплава алюминий-цинк с последующим нанесением на него сплава медь-цинк или нанесением на поверхность светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия 3 сплава на основе окиси олова или серебра. При этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3 выполнено с удалением по периметру на расстояние 1-5 мм от края закаленного стекла 1, что обеспечивает дополнительную электробезопасность при подаче на данную конструкцию напряжения.
В огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции (Фиг. 1), в варианте ее выполнения в виде многослойного стекла, склеивающий слой 7 может представлять собой огнестойкий отвержденный раствор высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате, или поливинилбутиральную пленку, или этилвинилацетатную пленку.
В огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции (Фиг. 2), в варианте ее выполнения в виде стеклопакета, дистанционные рамки 8 выполнены из диэлектрического материала, что обеспечивает не только высокие показатели огнестойкости данной конструкции, но также обеспечивает дополнительную электробезопасность при подаче на данную конструкцию напряжения. При этом герметик 9 предпочтительно может быть изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.
Также в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3 наносится на поверхность закаленного стекла 1 методом вакуумного напыления и содержит, по меньшей мере, один слой, который выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей серебро, олово, медь, никель, алюминий, магний, кремний, а также из всевозможных соединений данных металлов с другими веществами, а толщина светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия 3 лежит в диапазоне 3-400 нм.
Использование в данной конструкции такого светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия 3 обеспечивает возможность использования данной конструкции как в качестве огнестойкой светопрозрачной обогреваемой преграды, так и в качестве строительных элементов конструкций различного назначения с обогреваемой поверхностью.
Кроме того, в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции может быть предусмотрено автоматическое управление температурой ее нагревания, а также ее автоматическое отключение в режиме работы только как огнестойкой конструкции за счет снабжения конструкции датчиками температуры 10 и электронной системой управления подогревом, которая связана с контактными площадками электропитания и датчиками температуры 10.
При возникновении пожара и дальнейшем разогреве прозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3, нанесенное на закаленные 1 и/или силикатные стекла 2, активно отражает тепловое инфракрасное излучение, уменьшая величину теплового воздействия на внутренние силикатные стекла 2 огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции. За счет этого внутренние силикатные стекла 2 и последующие стекла получают ослабленную величину тепловой энергии, что увеличивает время огнестойкости данной конструкции, и обеспечивает увеличение времени безопасной эвакуации людей и имущества из зоны пожара.
В обычном режиме работы, в отсутствие пожара, прозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3, нанесенное на закаленные стекла 1 и/или силикатные стекла 2 и подключенное к источнику питания, активно излучает тепловое инфракрасное излучение, обогревая данную конструкцию, в частности ее обогреваемые поверхности, а также помещение, в котором она установлена.
Предложенная огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция позволяет обеспечить не только высокие огнестойкие свойства и повышенную прочность конструкции, но также и расширить ее функциональные возможности за счет обеспечения ее подогрева, что обеспечивается за счет использования в ней закаленных и/или силикатных стекол с нанесенным на их внутреннюю поверхность светопрозрачным теплоотражающим токопроводящим и нагреваемым нанопокрытием 3, которое за счет его подключения посредством низкоомных токоведущих дорожек 4, соединенных с контактными площадками электропитания, к источнику питания, обеспечивает нагрев поверхностей закаленных 1 и/или силикатных 2 стекол, а также нагрев всей конструкции.
Также в данной огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции за счет упрощения ее конструкции и процесса ее изготовления удалось значительно снизить ее себестоимость при одновременном обеспечении ее пожаростойкости и стабильности оптических свойств, которые обеспечивают прозрачность конструкции на протяжении не менее 20 лет.
Как очевидно специалистам в данной области техники, данную полезную модель легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данной полезной модели.
При этом настоящие варианты осуществления данной полезной модели необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем полезной модели представлен ее формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данной полезной модели.