ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕЕ ОКНО

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкции звукоизолирующего окна, используемого в различных зданиях и сооружениях.
Известно звукоизолирующее окно (см. патент РФ №2149970, С1, 7 Е06В 5/20), включающее коробку, внешний и внутренний переплеты, стекло, установленное посредством упругих прокладок на внешнем переплете, стеклопакет, заполненный прозрачной жидкостью и установленный посредством других прокладок на внутреннем переплете, звукоизолирующий материал, расположенный на внутренней поверхности коробки окна, а на внутренней поверхности коробки в верхней части и прилегающих к ней поверхностях внешнего и внутреннего переплетов, выполнены поперечные винтообразные канавки.
Недостатком данного технического решения является недостаточная звукоизоляция в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации конструкции. Это обусловлено тем, что при пульсирующем воздействии ветра происходит вынужденное колебание стекла, которое способствует затуханию однонаправленного вращающегося воздушного потока между стеклом и стеклопакетом, что в конечном итоге приводит к снижению общей звукопоглощающей способности конструкции.
Известно звукоизолирующее окно (см. патент РФ №2233959 МПК Е06В 3/66, 2004 г.), включающее коробку, внешний и внутренний переплеты, стекло, установленное посредством упругих прокладок на внешнем переплете, стеклопакет, заполненный прозрачной жидкостью и установленный посредством упругих прокладок на внутреннем переплете, звукоизолирующий материал, расположенный на внешней поверхности коробки окна, а на внутренней поверхности коробки с верхней части и прилегающих к ней поверхностях внешнего и внутреннего переплетов выполнены поперечные винтообразные канавки в виде «ласточкиного хвоста», при этом кривизна поперечных винтообразных канавок на внутренней поверхности в верхней части коробки имеет положительное направление движения образующей, а кривизна поперечных винтообразных канавок на прилегающих к коробке внешнего и внутреннего переплетов имеет отрицательное направление движения образующей.
Недостатком данного технического решения является потеря теплоты из-за накопления в полостях винтообразных канавок с профилем в виде «ласточкиного хвоста» мелкодисперсной влаги от сконденсировавшихся водяных паров из атмосферного воздуха, а также и части мелкодисперсной влаги, находящейся в атмосферном воздухе между стеклом и стеклопакетом, особенно при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации конструкции в периоды дождей, снегопада и тумана.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение потерь теплоты через окно с сохранением звукоизолирующих параметров при насыщении атмосферного воздуха парообразной и мелкодисперсной влагой путем устранения возможности накопления каплеобразной, в том числе и сконденсировавшейся жидкости в полостях винтообразных канавок, как характеризующейся более высоким значением коэффициента теплопроводности по сравнению с атмосферным воздухом не насыщенным влагой и, соответственно, пропускающей большее количество теплоты в окружающую среду, т.е. приводящей к значительным потерям теплоты конструкцией звукоизолирующего окна в целом.
Технический результат обеспечивается посредством устранения мелкодисперсной влаги из полости винтообразных канавок с профилем в виде «ласточкиного хвоста» путем создания в них термовибраций, стряхивающих образующиеся капельки жидкости и достигается тем, что звукоизолирующее окно, включающее коробку, внешний и внутренний переплеты, стекло, установленное посредством упругих прокладок на внешнем переплете, стеклопакет, заполненный прозрачной жидкостью и установленный посредством других прокладок на внутреннем переплете, звукоизолирующий материал, расположенный на внутренней поверхности коробки окна, а на внутренней поверхности коробки в верхней части и прилегающих к ней поверхностях внешнего и внутреннего переплетов выполнены поперечные винтообразные канавки с профилем в виде «ласточкиного хвоста», при этом кривизна поперечных винтообразных канавок на внутренней поверхности в верхней части коробки имеет положительное направление движения образующей, а кривизна поперечных винтообразных канавок на прилегающих к коробке внешнем и внутреннем переплетах имеет отрицательное направление движения образующей, причем внутренняя поверхность винтообразных канавок в виде «ласточкиного хвоста» покрыта пленкой из биметалла, при этом значение коэффициента теплопроводности материала биметалла со стороны коробки, внешнего и внутреннего переплетов в 2,0-2,5 раза превышает значение коэффициента теплопроводности материала биметалла со стороны слоев воздуха.
На фиг.1 изображено звукоизолирующее окно, общий вид; на фиг.2 - выполнение винтообразных канавок, кривизна которых имеет положительной и отрицательное направление движения образующей; на фиг.3 - профиль винтообразных канавок в виде «ласточкиного хвоста», внутренняя поверхность которого покрыта пленкой из биметалла.
Звукоизолирующее окно включает коробку 1, внешний 2 и внутренний 3 переплеты, стекло 4, установленное посредством упругих прокладок на внешнем переплете 2 и стеклопакет 5, заполненный прозрачной жидкостью и размещенный посредством упругих прокладок на внутреннем переплете 3. на внутренней поверхности коробки 1 в верхней части окна выполнены поперечные винтообразные канавки 6 с профилем в виде «ласточкиного хвоста» 10 и имеющие отрицательное направление движения образующей, а на поверхности внутреннего 3 и внешнего 2 переплетов выполнены винтообразные канавки 7 и 8 с профилем в виде «ласточкиного хвоста» и имеющие положительное направление движения образующей. Внутренняя поверхность 9 винтообразных канавок 6, 7, 8 с профилем в виде «ласточкиного хвоста» 10, покрыта пленкой 11 из биметалла, при этом значение коэффициента теплопроводности материала 12 биметалла со стороны коробки 1 внешнего 2 и внутреннего 3 переплетов в 2,0-2,5 раза превышает значение коэффициента теплопроводности материала 13 биметалла со стороны слоев воздуха.
Звукоизолирующее окно работает следующим образом.
После заполнения стеклопакета 5 прозрачной и незамерзающей жидкостью и закрытия обеих створок переплетов с упругими прокладками окно становится звукоизолирующим. Звуковая волна, поступающая от внешнего источника, проникая через стекло 4, частично снижается стеклом, частично отражается от стеклопакета 5. Масса воздуха, находящаяся в полости между стеклом 4 и стеклопакетом 5, в результате воздействия теплового потока, направленного с внешней и внутренней стороны звукоизолирующего окна, изменяет плотность по высоте полости, что приводит к перемещению слоев воздуха.
Атмосферный воздух всегда насыщен парообразной влагой (определяется преимущественно относительной влажностью, изменяющейся от 0 до 100%), а при наличии дождя, тумана или метели в атмосферном воздухе находится как мелкодисперсная влага, так и влага в твердом состоянии в виде снега или инея. При перемещении слоев воздуха, насыщенных влагой, в изменяющихся погодно-климатических условиях, в воздушной прослойке между стыком и стеклопакетом они контактируют с внутренней поверхностью короба 1, внешнего 2 и внутреннего 3 переплетов. В результате наблюдается появление на данных поверхностях влаги, сконденсировавшейся из атмосферного воздуха в виде капель и пленки, которая собирается в полостях винтообразных канавок 6, 7, 8.
Известно, что теплопроводность жидкости на порядок выше, чем теплопроводность паро-газовой среды (см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача, М:, 1980. - 469 с.). Соответственно практически во столько же раз возрастают и потери теплоты через элементы звукоизолирующего окна, на которых скапливается жидкость, сконденсировавшаяся из атмосферного воздуха.
Покрытие внутренней поверхности полости винтообразных канавок 6, 7, 8, имеющих профиль в виде «ласточкиного хвоста» пленкой из биметалла приводит к следующему. Масса воздуха, находящегося в полости между стыком 4 и стеклопакетом 5 в результате воздействия теплового потока, направленного с внешней и внутренней стороны звукоизолирующего окна прогреется быстрее, чем материал коробки 1, внешнего 2 и внутреннего 3 переплетов. Тогда тепловой поток, проходящий через материал 13 пленки из биметалла 11, состоящего из двух слоев различных материалов 12, 13, имеющий коэффициент теплопроводности превышающий по значению коэффициент теплопроводности материла 12 пленки из биметалла 11 в 2,0-2,5 раза, интенсивно прогревает его, а тепловой поток, проходящий через материал 12 пленки из биметалла 11 прогревает его со значительно меньшей интенсивностью. В результате полученных градиентов температур, отличающихся в 2,0-2,5 раза образуется термовибрация пленки из биметалла 11 (см., например, Дмитриев A.M. и др. Биметаллы. - Пермь, - 1996. - 235 с.) и масса жидкости (каплеобразная и пленочная влага) не задерживается в полостях винтообразных канавок 6, 7, 8, а стекает в нижнюю часть звукоизолирующего окна, откуда удаляется вручную или автоматически (на фиг. не показано). В этом случае устраняется условие образования дополнительных потерь теплоты через звукоизолирующее окно.
Наибольший прогрев воздуха в верхней части окна приводит к уменьшению его плотности, соответственно увеличивает скорость движения потока в воздушной прослойке между стеклом и стеклопакетом. Слои воздуха, прогреваемые со стороны стекла 4, контактируя в верхней части окна с внутренней поверхностью внешнего 2 переплета перемещаются по поперечным канавкам 8 с профилем в виде «ласточкиного хвоста» и имеют положительное направление движения образующей. В результате данные слои воздуха начинают вращаться в направлении против часовой стрелки и образуют вихревые шнуры в зоне каждой винтообразной канавки с положительным направлением вокруг своей микрооси. Одновременно слои воздуха перемещаются по поперечным винтообразным канавкам 7 внутреннего переплета 3, имеющим направление движения против часовой стрелки, и образуют вихревые шнуры в зоне каждой винтообразной канавки с положительным направлением вокруг своей микрооси. Прогретые слои воздуха, контактирующие в верхней части окна с коробкой 1, перемещаются по поперечным канавкам 6 с профилем в виде «ласточкиного хвоста» с направлением движения по часовой стрелке. Данное перемещение слоев воздуха приводит к образованию вихревых шнуров с отрицательным направлением вокруг своей оси.
Противоположное вращательное движение вихревых шнуров (положительное и отрицательное) в местах стыка (соединения коробки 1 и боковых поверхностей 2 и 3 переплетов) приводит к образованию «стоячих волн», имеющих встречное направление звуковой волне, поступающей из внешней среды через стекло 4 к стеклопакету 5.
Выполнение профилей в виде «ласточкиного хвоста» приводит к тому, что поступление прогретого воздуха в полость винтообразной канавки осуществляется широкой струей с одновременным выходом через узкую щель, что приводит к образованию в объеме воздушной прослойки между стеклом 4 и стеклопакетом 5 плоскообразных шнуров. В результате, во всем объеме воздушной прослойки образуются «стоячие волны», имеющие встречное направление ветровому воздействию, что, как известно, способствует поддержанию постоянства теплоизолирующих свойств конструкции в изменяющихся погодно-климатических условиях пульсирующего ветрового воздействия.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что покрытие внутренней полости винтообразных канавок с профилем в виде «ласточкиного хвоста» пленкой из биметалла со значением коэффициента теплопроводности материла биметалла со стороны коробки, внешнего и внутреннего переплетов в 2,0-2,5 раза превышающим значение коэффициента теплопроводности материала биметалла со стороны слоев воздуха приводит к образованию термовибрации достаточной для устранения возможности накопления мелкодисперсной каплеобразной и пленочной влаги, наличие которой значительно увеличивает потери теплоты через элементы звукоизолирующего окна.