УСТРОЙСТВО ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к системам освещения внутреннего пространства зданий и сооружений с использованием естественного освещения, в основном солнечного.
Известна система естественного освещения (RU 135674 C1, МПК E04B 7/18, 20.12.2013 Бюл. № 35), содержащая прозрачный купол, световод в виде трубы с отражающими внутренними стенками, фартук и нижнюю крышку, установленный термобарьер, выполненный в виде многослойного элемента, на верхнем торце фартука. Недостатком данного решения является возможность появления конденсата на внутренней стороне термобарьера вследствие охлаждения воздуха, поступающего из помещения в световод, до температуры, соответствующей точке насыщения (точке росы).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению и выбранной в качестве прототипа признан световой колодец (RU 2727991, МПК E04D 13/03, 28.07.2020 Бюл. № 22), содержащий зеркальный тубус, выполненный с возможностью установки его на кровле, с закрепленным в его верхней части прозрачным герметичным куполом, имеющим полусферический свод в его верхней части и открытый экваториальный срез в его нижней части. На своде выполнена наклонная плоская часть поверхности в виде усекающей полусферы с южной стороны с диаметром плоской части поверхности не менее радиуса сферы, при этом нормаль плоскости усечения упомянутой части поверхности расположена к зениту под углом равному среднему углу солнцестояния, а вокруг нижней открытой части купола на его поверхности выполнены монтажные углубления закругленной формы для фиксации купола на зеркальном тубусе и ориентирования его по сторонам света с радиусным шагом от 15 до 30°; дополнительно в нижней части зеркального тубуса на кольцах закреплен комбинированный узел рассеивания света, состоящий из радиаторного корпуса, снабженного электромеханической шторкой и торцевым рассеивателем в виде пластины из прозрачного материала, на внутренней поверхности радиаторного корпуса закреплен светодиодный модуль, а на его нижнем торце закреплена рассеивающая линза; узел рассеивания света снабжен блоком управления, к измерительным входам которого подключены фоторезистивные датчики, первый силовой выход блока управления подключен к светодиодному модулю, а второй силовой выход - к приводу электромеханической шторки. Недостатком данной конструкции является низкая технологичность изготовления прозрачного герметичного купола вследствие необходимости выполнения термических операций для получения его сложной формы. Кроме того, сложная форма купола снижает надежность работы конструкции вследствие наличия в нем остаточных напряжений, которые могут привести к его разрушению при резких перепадах температур и разгерметизации. Отсутствие в конструкции силовых элементов, препятствующих несанкционированному проникновению в помещение, снижает уровень безопасности при ее эксплуатации.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка устройства естественного освещения надежного и безопасного при его эксплуатации.
Указанная задача решена тем, что устройство естественного освещения содержит зеркальный тубус, выполненный с возможностью установки его на кровле, с закрепленным в его верхней части прозрачной герметичной крышкой, верхняя часть зеркального тубуса имеет срез, расположенный под углом 20-25° к плоскости перпендикулярной оси симметрии зеркального тубуса, а прозрачная герметичная крышка имеет форму эллипса и размещается в плоскости среза. В верхней части зеркального тубуса в плоскости перпендикулярной его оси симметрии зафиксировано несколько зеркальных стержней.
Техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью существенных признаков заявленной полезной модели, является повышение технических и эксплуатационных характеристик, в том числе повышение уровня технологичности изготовления устройства, повышение надежности ее работы.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен фронтальный разрез системы естественного освещения.
Устройство естественного освещения устроено следующим образом.
Основой устройства является зеркальный тубус 1 с коэффициентом отражения не менее 98%, выполненный с возможностью установки его на кровле посредством кровельного узла прохода, с закрепленным в его верхней части прозрачной герметичной крышке 2, при этом в верхней части тубуса 1 выполнен наклонный срез, расположенный под углом 20-25° к плоскости перпендикулярной оси симметрии зеркального тубуса, а прозрачная герметичная крышка имеет форму эллипса и размещается в плоскости среза. Данный диапазон углов обеспечивает наибольшее попадание света и не задерживает снег на поверхности.
Прозрачная герметичная крышка может быть выполнена из любого светопрозрачного материала, с высоким показателем ударопрочности и стойкости к ультрафиолетовому излучению. Прозрачная крышка изготавливается в основном из акрилового прозрачного стекла, имеет среднюю толщину 4 мм, имеет низкую пропускную способность УФ-лучей, поскольку в материал включены УФ-абсорбирующие светостабилизаторы, защищающие полимер от разрушающего действия ультрафиолета в коротковолновом диапазоне 360-410 нм, коэффициент пропускания света свыше τ1 = 92%, изготовлен специально для наружного применения.
Крышка крепится к тубусу посредством саморезов. Зеркальный тубус изготавливается полностью из металла, что повышает его прочность и надежность. Зеркальный тубус может быть выполнен сборным, состоящим из нескольких секций (полых зеркальных тубусов), соединенных зеркальными муфтами. Зеркальный тубус передает свет за счет многократных отражений. Тубус предпочтительно изготовлен из алюминиевого сплава, покрыт с внутренней стороны серебром, покрытым оксидом кремния с низким коэффициентом преломления и оксидом титана с высоким коэффициентом преломления. Данное покрытие не отслаивается при низких температурах.
Во внутренней части зеркального тубуса установлен термобарьер 3, выполненный в виде многослойного элемента. Термобарьер должен располагаться в направлении теплого помещения, не достигая плоскости росы, иначе на нем будет образовываться конденсат. Термобарьер 3 представляет собой антиконденсационный плоский диск (элемент термической развязки), который выполнен из прозрачного акрилового стекла в два слоя с воздушной прослойкой (двойной стеклопакет) и располагается в нижней части тубуса, чтобы избежать образования конденсата внутри устройства и уменьшить и без того минимальные теплопотери. Термобарьер имеет коэффициент пропускания видимого света свыше τ2 = 92%.
Прозрачная герметичная крышка 2 и термобарьер 3 могут быть выполнены, например, из светотехнического пластика или полиметилметакрилата (органического стекла).
На внешней поверхности зеркального тубуса 1 установлен теплоутепленный короб 4, а в нижней части тубуса закреплен узел рассеивания света 5, обеспечивающий равномерное распределение передаваемого естественного и искусственного света в помещении. В верхней части зеркального тубуса установлено несколько (в основном 2-3) зеркальных стержней 6 с диаметром 0,02..0,03 от диаметра зеркального тубуса. Стержни представляют собой зеркальную трубу сечением 1-3 см и защищают от проникновения крупных предметов или людей внутрь, не снижая при этом равномерное распределение света.
Узел рассеивания света изготавливается из ударопрочного корпуса и прозрачного акрилового стекла с улучшенными оптическими показателями, обеспечивающий равномерное распределение передаваемого света в помещение. Внутренняя верхняя граница узла рассеивания света имеет шесть отверстий для его крепления к корпусу. Корпус узла рассеивания света выполнен из белого АБС пластика с внутренней глянцевой поверхностью с круглым вырезом для крепления нижнего светоприёмного тубуса, является готовым элементом.
Система естественного освещения используется следующим образом.
Первоначально в кровле помещения и перекрытиях готовят отверстия в соответствии с проектным решением, либо технологической картой производителя или другими строительными нормами. Далее, в случае если применяется сборный зеркальный тубус 1, то его предварительно собирают из отдельных сегментов, соединяя их зеркальными муфтами, после чего устанавливают в приготовленном отверстии и фиксируют посредством кровельного узла прохода. После установки тубуса 1 выполняют монтаж утепленного короба 4. Устанавливают термобарьер 3 (который крепится в заранее подготовленные крепежные отверстия в тубусе), зеркальные стержни 6, после чего закрепляют прозрачную герметичную крышку 2, ориентируя наклонную плоскость среза на южную сторону. В нижней части зеркального тубуса 1 закрепляют узел рассеивания света 5, после чего система естественного освещения готова к эксплуатации.
Устройство работает следующим образом.
Солнечный свет на рассвете и закате проходит через крышку и переотражается от плоскости зеркального тубуса. Во все время светового дня комбинированный узел рассеивания света обеспечивает равномерное распределение света в помещение.
Устройство естественного освещения предназначено для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от минус 65 до плюс 50.
Таким образом, рассмотренное в настоящей заявке устройство естественного освещения, является относительно простым, недорогим и эффективным прибором естественного освещения, позволяющим осуществлять экономичное и эффективное освещение жилых и производственных помещений.