ОГНЕСТОЙКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ОСТЕКЛЕНИЯ ДЛЯ СТЕКЛЯННЫХ КРЫШ

Предлагаемая полезная модель относится к области строительных материалов и изделий, а именно к противопожарным огнестойким конструкциям остекления для стеклянных крыш, фонарей верхнего света, световых куполов на крышах, а также предназначена для использования в качестве огнестойкой преграды распространения огня при пожаре через остекления стеклянных крыш, фонарей верхнего света, световых куполов.
В настоящее время для обеспечения защиты от пожара во всех строящихся и реконструируемых зданиях различного назначения используют противопожарные огнестойкие многослойные конструкции, а также стеклопакеты, которые устанавливают в качестве различных огнестойких перегородок, панелей, окон, витражей, а также в качестве остекления фонарей верхнего света, стеклянных крыш, световых куполов на крышах.
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 прочностью и желательно функцией их обогрева. Особенно это актуально при использовании данных конструкций в виде остекления мансардных окон, фонарей верхнего света, стеклянных крыш, витражей и т.д., 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 в холодное время года.
Но данные огнестойкие конструкции остекления должны также обладать повышенной прочностью, так как должны выдерживать значительные снеговые нагрузки и нагрузки, связанные с обледенением, а также обеспечивать высокую степень огнестойкости, выдерживать температуры 600°-800°С в течение длительного времени, до 45-60 минут.
Известен прозрачный строительный элемент, содержащий, по меньшей мере, одну, упрочненную волокном, аэрогельную плитку и/или мат, для остекления стеклянных крыш, фонарей верхнего света по патенту РФ на ИЗ №2164994, МПК Е06В 3/67, состоящий, по меньшей мере, из двух параллельно расположенных листов остекления из прозрачного материала, имеющих промежуточное пространство, в котором установлена, по меньшей мере, одна упрочненная волокном плитка, и/или упрочненный волокном мат из аэрогеля.
Данный строительный элемент обладает достаточно хорошими прочностными характеристиками, но он не обеспечивает необходимую огнестойкость, чтобы использоваться в качестве огнестойкой преграды для распространения огня и дыма при пожаре.
Кроме того, в данном строительном элементе не предусмотрено дополнительной функции его обогрева, что не позволяет быстро и эффективно избавиться от снега и наледи при использовании данного строительного элемента в конструкции стеклянных крыш, фонарей верхнего света.
Известен также теплоизолирующий элемент остекления для стеклянных крыш, содержащий систему из листов стекла, с первым направленным наружу листом стекла, и вторым направленным вовнутрь листом стекла, и, по меньшей мере, одним третьим внутренним листом стекла, расположенным между первым и вторым стеклом, при этом стекла закреплены на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, служащих для регулирования расстояния между листами стекла, и уплотнения в виде слоев герметика, служащего для герметизации полостей между листами стекла от влияния окружающей среды, а, по меньшей мере, на одной из внутренних поверхностей данных листов стекла размещен слой низкоэмиссионного покрытия (патент России на ИЗ №2451147, МПК Е06В 3/663).
Данный теплоизолирующий элемент остекления обладает высокими теплоизолирующими свойствами, но он совсем не обеспечивает огнестойкой защиты для стеклянных крыш, фонарей верхнего света, так как не является огнестойким и не может быть использован в качестве огнестойкой конструкции, выдерживающей высокие температуры в течение длительного времени.
Также, в данном строительном элементе не предусмотрено дополнительной функции его обогрева, что не позволяет быстро и эффективно избавиться от снега и наледи при использовании данного строительного элемента в конструкции стеклянных крыш, фонарей верхнего света.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция по патенту России на ИЗ №2637986, МПК Е06В 3/66, содержащая систему из листов стекла, с первым направленным наружу листом стекла, и вторым направленным вовнутрь листом стекла, закрепленных на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, служащих для регулирования расстояния между листами стекла, и уплотнения в виде слоев герметика, служащего для герметизации полостей между листами стекла от влияния окружающей среды, при этом на внутренней поверхности первого стекла размещено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее нанопокрытие толщиной 3-400 нм, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки, с установленными на них контактными площадками электропитания, которые соединены проводами электропитания с источником питания, при этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее нанопокрытие выполнено с возможностью его функционирования как теплоотражающего покрытия, так и нагреваемого элемента поверхностей стекол данной конструкции.
Данная огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция выбрана в качестве прототипа.
В данной огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции предусмотрена дополнительная функция ее обогрева, но данная конструкция не обладает достаточными прочностными данными для использования ее в конструкциях стеклянных крыш, фонарей верхнего света.
Задачей предложенной полезной модели является создание огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш с повышенными прочностными данными, способной выдерживать нагрузки от выпавшего снега и наледи в холодное время года при одновременном долгосрочном обеспечении ее прозрачности, высокой прочности и противопожарных защитных свойств.
Техническим результатом предложенноой полезной модели является повышение прочности конструкции при одновременном обеспечении ее высокой огнестойкости.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш, содержащей систему из листов стекла, с первым направленным наружу листом стекла, и вторым направленным вовнутрь листом стекла, закрепленных на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, служащих для регулирования расстояния между листами стекла, и уплотнения в виде слоев герметика, служащего для герметизации полостей между листами стекла от влияния окружающей среды, а на внутренней поверхности первого стекла размещено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие толщиной 3-400 нм, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки, с установленными на них контактными площадками электропитания, которые 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, при этом первый направленный наружу лист стекла, а также второй направленный вовнутрь лист стекла выполнены многослойными, содержащими, по меньшей мере, два слоя стекла, скрепленных между собой склеивающими слоями, а каждый слой первого многослойного стекла выполнен из закаленного стекла толщиной 10-15 мм, а светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие нанесено, по меньшей мере, на внутреннюю поверхность внешнего слоя стекла первого многослойного листа стекла, при этом на внутренней поверхности каждого слоя стекла второго листа многослойного стекла размещено селективное теплоотражающее покрытие, выполненное с возможностью отражения теплового излучения от поверхности второго многослойного листа стекла во внутрь помещения, а, по меньшей мере, два крайних слоя стекла второго многослойного стекла выполнены из закаленного стекла, толщина каждого слоя которого составляет 10-15 мм.
Предпочтительно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления низкоомные токоведущие дорожки были сформированы на поверхности светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия, у противоположенных кромок внешнего закаленного листа стекла первого многослойного листа стекла путем нанесения на поверхность данного нанопокрытия сплава на основе окиси олова или серебра.
Целесообразно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления внешнее закаленное стекло первого многослойного листа стекла имело фаску, выполненную на его краях по всему периметру данного закаленного стекла.
Желательно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие было нанесено на внутреннюю поверхность внешнего закаленного стекла вакуумным методом с удалением по всему его периметру на расстояние 1-5 мм от края данного закаленного стекла.
Целесообразно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления склеивающий слой представлял собой отвержденный склеивающий слой раствора высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате в виде фотоотверждаемой композиции.
Предпочтительно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления склеивающий слой представлял собой поливинилбутиральную пленку.
Желательно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления склеивающий слой представлял собой этилвинилацетатную пленку.
Целесообразно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления дистанционные рамки были выполнены из диэлектрического материала.
В предпочтительном варианте выполнения желательно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления герметик был изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.
Желательно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления селективное теплоотражающее покрытие было выполнено из материала, выбранного из группы, содержащей оксид кобальта, оксид олова, оксид меди.
Целесообразно, чтобы огнестойкая конструкция остекления содержала, по меньшей мере, один датчик температуры и электронную систему управления режимом подогрева, которая была связана с контактными площадками электропитания и датчиками температуры.
Предпочтительно, в огнестойкой конструкции остекления 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.
Желательно, чтобы в огнестойкой конструкции остекления селективное теплоотражающее покрытие было нанесено на внутреннюю поверхность листа стекла напылением при помощи магнетрона.
Целесообразно, чтобы огнестойкая конструкция остекления содержала третий слой закаленного стекла, установленный в первом многослойном листе стекла, а на внутреннюю поверхность второго слоя стекла первого многослойного листа стекла было нанесено второе светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие, при этом на данном нанопокрытии были сформированы низкоомные токоведущие дорожки, с установленными на них контактными площадками электропитания, которые соединены проводами электропитания с источником питания, при этом данное второе светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие было выполнено с возможностью его функционирования как теплоотражающего покрытия, так и нагреваемого элемента поверхностей стекол данной конструкции.
Для более полного раскрытия полезной модели далее приводится описание конкретных возможных вариантов ее исполнения, которые поясняются соответствующими чертежами.
Фиг. 1 - поперечный разрез огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш в варианте выполнения в виде стеклопакета с первым двухслойным стеклом (триплексом) и вторым трехслойным стеклом (дуплексом).
Фиг. 2 - поперечный разрез огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш в варианте выполнения в виде стеклопакета с первым трехслойным стеклом (дуплексом) и вторым трехслойным стеклом (дуплексом).
В предпочтительном варианте выполнения огнестойкая конструкция остекления для стеклянных крыш содержит систему из листов стекла 1 (стеклопакет), с первым направленным наружу листом многослойного стекла 2, и вторым направленным вовнутрь листом многослойного стекла 3 (Фиг. 1-2).
Первое многослойное стекло 2 содержит, по меньшей мере, два закаленных стекла 4 (триплекс), скрепленных между собой склеивающим слоем 6, а второе многослойное стекло 3 содержит три стекла 4 и 5 (дуплекс), скрепленных между собой склеивающими слоями 6. При этом среднее стекло 5 является силикатным, а крайние стекла 4 являются закаленными, и на внутренние поверхности всех трех стекол нанесено напылением, при помощи магнетрона, селективное теплоотражающее покрытие 7, выполненное из материала, выбранного из группы, содержащей оксид кобальта, оксид олова, оксид меди.
Использование селективного теплоотражающего покрытия 7 позволяет увеличить степень пожаростойкости за счет отражения данным покрытием теплового потока вовнутрь помещения (в сторону огня при возникновении в помещении пожара).
А на внутренней поверхности закаленного стекла 4 первого листа многослойного стекла 2 размещено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 8 толщиной 3-400 нм, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки 9, с установленными на них контактными площадками электропитания 10, которые соединены проводами электропитания 11 с источником питания. При этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 8 выполнено с возможностью его функционирования как теплоотражающего покрытия, так и нагреваемого элемента поверхностей стекол 4 данной конструкции, а также с возможностью его нагрева до определенной температуры при подключении его к источнику питания, и имеет 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.
В другом варианте выполнения огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш первый лист многослойного стекла 2 может иметь три закаленных стекла 4 (Фиг. 2), скрепленных между собой склеивающими слоями 6 (дуплекс), и два светопрозрачных теплоотражающих токопроводящих и нагреваемых нанопокрытия 8, каждое из которых нанесено соответственно на первое внешнее закаленное стекло 4 дуплекса 2 и второе (среднее) закаленное стекло 4 дуплекса 2.
Данный вариант выполнения огнестойкой конструкции остекления обладает повышенной прочностью и надежностью.
В таком варианте выполнения огнестойкой конструкции остекления значительно повышена прочность всей конструкции за счет выполнения первого 2 и второго 3 многослойных стекол из трех слоев стекла в виде дуплексов, а также за счет обеспечения обогрева огнестойкой конструкции остекления сразу двумя светопрозрачными теплоотражающими токопроводящими и нагреваемыми нанопокрытиями 8.
Первое многослойное стекло 2 и второе многослойное стекло 3 закреплены на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок 13, служащих для регулирования расстояния между листами первого и второго многослойного стекла 2 и 3, и уплотнения в виде слоев герметика 12, служащего для герметизации полостей между листами многослойного стекла 2 и 3 от влияния окружающей среды.
Для обеспечения прочности конструкции закаленные стекла 4 должны иметь толщину, лежащую в пределах от 10 до 15 мм.
Низкоомные токоведущие дорожки 9 сформированы на поверхности нанопокрытия 8, у противоположенных кромок внешнего закаленного листа стекла 4 первого многослойного листа стекла 2 путем нанесения на поверхность нанопокрытия 8 сплава на основе окиси олова или серебра.
При этом закаленные стекла 4 могут иметь фаску 14 (обычно 1×45°), выполненную на их краях по всему периметру данных закаленных стекол 4, что обеспечивает повышение степени огнестойкости. Это делается для того, чтобы убрать концентраторы напряжений перед закалкой каждого силикатного стекла.
Процесс получения закаленного стекла 4 из силикатного стекла, заключается в закалке силикатного стекла, 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 огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш, фонарей верхнего света, световых куполов на крышах.
Такое закаленное стекло 4 при разрушении также образует большое количество (по сравнению с обычным силикатным стеклом 5) мелких осколков с тупыми гранями, что повышает также его безопасность при его разрушении.
Светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 8 нанесено на внутреннюю поверхность внешнего закаленного стекла 4 вакуумным методом с удалением по всему его периметру на расстояние 1-5 мм от края данного закаленного стекла 4, а склеивающий слой 6 может представлять собой отвержденный склеивающий слой раствора высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате в виде фотоотверждаемой композиции.
Склеивающий слой 6 может также представлять собой поливинилбутиральную пленку или этилвинилацетатную пленку.
Дистанционные рамки 13 могут быть выполнены, например, из диэлектрического материала, а герметик 12 может быть изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.
Также огнестойкая конструкция остекления для стеклянных крыш может содержать, по меньшей мере, один датчик температуры 15 и электронную систему управления режимом подогрева 16, которая связана с контактными площадками электропитания 10 и датчиками температуры 15, что обеспечивает автоматическое управление температурой ее нагревания, а также ее автоматическое отключение в режиме работы как огнестойкой конструкции.
При возникновении пожара и дальнейшем разогреве тепловое излучение сначала отражается от второго многослойного стекла 3 во внутрь помещения за счет его отражения от селективного теплоотражающего покрытия 7, размещенного на внутренней поверхности каждого слоя стекла 4, 5 второго многослойного стекла 3. За счет этого первое многослойное стекло 2 получает ослабленную величину тепловой энергии, что увеличивает время огнестойкости данной конструкции. После чего прошедшая через второе многослойное стекло 3 тепловая энергия отражается нанопокрытием 8, нанесенным на внутренние поверхности закаленных стекол 4 первого многослойного стекла 2, что также увеличивает время огнестойкости данной конструкции, и обеспечивает увеличение времени безопасной эвакуации людей и имущества из зоны пожара.
В обычном режиме работы, в отсутствии пожара, прозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 8, нанесенное на закаленные стекла 4 многослойного 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.
При наличии на обогреваемых поверхностях огнестойкой конструкции остекления снега и наледи, они под действием инфракрасного излучения превращаются в воду.
Таким образом, в представленной огнестойкой конструкции остекления для стеклянных крыш удалось значительно повысить ее прочность за счет использования в качестве наружного листа 2 многослойного стекла, состоящего из склеенных между собой закаленных листов стекла 4 толщиной 10-15 мм, а также в качестве внутреннего листа 3 многослойного стекла, состоящего из склеенных между собой закаленных листов стекла 4 толщиной 10-15 мм, и одного силикатного листа стекла 5.
При этом удалось также в представленной огнестойкой конструкции остекления достигнуть высокой степени огнестойкости за счет использования селективного теплоотражающего покрытия 7, размещенного на внутренней поверхности каждого слоя стекла второго листа многослойного стекла 3, которое обеспечивает отражение теплового излучения от поверхности второго многослойного листа стекла 3 во внутрь помещения.
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 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.