КРЫШНАЯ ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА, УСТОЙЧИВАЯ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ТЛЕЮЩИХ УГЛЕЙ И ОГНЯ
ROOF VENTILATION SYSTEM, RESISTANT TO INFLUENCE OF EMBERS AND FIRE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно предварительной заявке на патент США №61/052862, поданной 13 мая 2008 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится к вентиляционным системам, в частности к крышным вентиляционным системам, обеспечивающим защиту зданий от пожаров.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Вентиляционные системы зданий обеспечивают многочисленные преимущества как для самих зданий, так и для находящихся в них людей. Например, вентиляционная система чердачного помещения предотвращает повышение температуры до неприемлемых значений, что, в свою очередь, способствует снижению затрат на кондиционирование воздуха во внутренних жилых помещениях зданий. Кроме того, усиленная вентиляция чердачных помещений способствует уменьшению влагосодержания в них, что, в свою очередь, продлевает срок службы древесины, используемой в каркасах зданий и других его частях, за счет снижения вероятности поражения плесневым грибком и сухой гнилью. Вентиляционная система также способствует созданию более здоровой среды для жителей, обеспечивая подвод свежего воздуха из окружающей среды. Кроме того, наличие вентиляционной системы предусмотрено строительными нормами и правилами, а также постановлениями местных органов власти, в которых также определены параметры требуемого воздухообмена. Большинство административных органов требует наличия некоторой свободной площади вентиляционного проема, что является известным и широко применяемым критерием для оценки степени вентиляции.
[0004] Одним из основных видов вентиляционных систем являются системы, располагаемые над обрешеткой кровли, которые обеспечивает вентиляцию области крыши над обрешеткой на настиле крыши, например обрешеточной полости, расположенной между верхней поверхностью настила крыши и нижней поверхностью крышной плитки. Положительный результат от развития систем, располагаемых над обрешеткой кровли, заключается в охлаждении обрешеточной полости и уменьшении количества излучаемого тепла, отдаваемого строительной конструкции, например чердачному помещению. За счет уменьшения количества излучаемого тепла, отдаваемого зданию, в нем можно поддерживать более прохладную температуру и затрачивать меньшее количество энергии на охлаждение воздуха (например, с помощью кондиционеров).
[0005] Во многих регионах здания подвержены опасности возникновения сильных пожаров. При сильных пожарах возможно образование тлеющих головешек или углей как побочных продуктов горения материалов. Эти тлеющие угли могут быть перенесены по земле или по воздуху на расстояние до одной мили и более от места возникновения пожара, увеличивая при этом силу пожара и площадь его охвата. В случае попадания тлеющих углей на строение или их появления в непосредственной близости от строения односторонние пожары могут привести к повреждению зданий. Горение конструкций также приводит к образованию тлеющих углей, которые могут быть отнесены воздушными потоками на большие расстояния от горящих строений и представлять такую же опасность, что и тлеющие угли от сильных пожаров. Тлеющие угли могут вызвать воспламенение близлежащей древесно-кустарниковой растительности и/или неогнестойких строительных материалов. Кроме того, тлеющие угли могут попасть внутрь здания через вентиляционные проемы в фундаменте, под свесом крыши, во фронтоне, через слуховые окна или другие стандартные вентиляционные проемы в крыше. Проникновение тлеющих углей внутрь здания может привести к их попаданию на горючие материалы и вызвать пожар. Возгорание сопровождается появлением пламени, которое также может вызвать пожар или нанести зданию иное повреждение при проникновении внутрь через вентиляционные отверстия.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Таким образом, необходимо создать систему, которая обеспечивает соответствующую вентиляцию и одновременно защищает здание от проникновения огня, тлеющих углей, золы или других опасных веществ. При необходимости вентиляционная система должна обеспечивать защиту от проникновения огня и/или тлеющих углей и в то же время отвечать требованиям к естественной вентиляции.
[0007] Для решения поставленной задачи в раскрытых вариантах реализации изобретения предусмотрена крышная вентиляционная система, которая препятствует проникновению огня, тлеющих углей и других подвижных тлеющих материалов и в то же время обеспечивает достаточный приток воздуха для соответствующего вентилирования здания. В предпочтительных вариантах крышная вентиляционная система содержит устройство для защиты от тлеющих углей и огня, которое по существу предотвращает проникновение огня и подвижных тлеющих углей через вентиляционный проем. Размер тлеющих углей может составлять всего 3-4 мм. В предпочтительных вариантах реализации изобретения такие тлеющие угли задерживаются в устройстве для защиты от тлеющих углей и огня и сгорают в нем естественным путем, не проникая внутрь здания. Устройство для защиты от тлеющих углей и огня может содержать направляющую перегородку. Такое устройство также препятствует проникновению огня благодаря тому, что огонь должен распространяться по огибающей траектории, чтобы пройти через направляющую перегородку. В соответствии еще с одним аспектом, оно содержит огнестойкий материал из плетеного волокна. В соответствии еще с одним аспектом, устойчивость к действию пламени усилена благодаря плоской конструкции вентиляционного отверстия, по которому стремится распространяться огонь, в отличие от высокопрофильной конструкции, например слухового окна, которая является естественным входом для пламени.
[0008] Приведено описание нескольких конструкций направляющих перегородок. В некоторых конструкциях воздух течет от одной стороны направляющей перегородки до другой по траектории, включающей по меньшей мере один поворот более чем на 90°. Вместо этого или в дополнение к этому в некоторых конструкциях направляющих перегородок траектория проходит по меньшей мере по одному проходу, ширина которого меньше или равна 2 см. Длина прохода может быть больше или равна 0,9 см.
[0009] В некоторых вариантах реализации изобретения вентиляционная система содержит первый и второй вентиляционные компоненты, первый из которых обеспечивает проход воздуха через отверстие или проем в настиле крыши, а второй выполнен по меньшей мере в одном элементе крышного покрытия (например, в крышных плитках, расположенных вблизи второго вентиляционного компонента). Первый и второй вентиляционные компоненты могут быть смещены в боковом направлении друг относительно друга, так что огонь и тлеющие угли, проникающие через второй вентиляционный компонент, проходят вдоль настила крыши до попадания на первый вентиляционный компонент. Над настилом крыши может быть размещен огнестойкий подстилающий слой, который обеспечивает защиту настила крыши от тлеющих углей и огня. Далее, несущие части, например обрешетка, которая создает воздухопроницаемый зазор между настилом и элементами крышного покрытия, могут быть выполнены из огнестойкого материала. В некоторых вариантах реализации изобретения благодаря третьему вентиляционному компоненту, который по существу идентичен первому вентиляционному компоненту, может быть обеспечен дополнительный поток через другое отверстие в настиле крыши.
[0010] В других вариантах реализации изобретения первый и второй вентиляционные компоненты могут быть объединены с образованием объединенной одночастной вентиляционной системы. Одночастная вентиляционная система может содержать направляющую перегородку, которая предотвращает проникновение огня и тлеющих углей в здание. В другом случае одночастная вентиляционная система может содержать огнестойкий сетчатый материал, который по существу препятствует проникновению подвижных тлеющих углей через вентиляционную систему. Такие одночастные системы могут использоваться в так называемых коппозиционных крышах, выполненных из композиционных крышных материалов.
[0011] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, предложена крышная вентиляционная система для ската крыши. Эта система содержит первый вентиляционный компонент, в котором выполнено первое отверстие, обеспечивающее проход воздуха в области между крышей и первым вентиляционным компонентом. Кроме того, вентиляционная система снабжена вторым вентиляционным компонентом, выполненным с возможностью сообщения с областью над первым вентиляционным компонентом. Второй вентиляционный компонент имеет второе отверстие, которое обеспечивает проход воздуха между областями над вторым вентиляционным компонентом и под ним. По меньшей мере одно из этих отверстий снабжено направляющей перегородкой, которая по существу предотвращает проникновение подвижных тлеющих углей и/или огня, и ориентирована параллельно скату крыши, когда в нем установлена вентиляционная система.
[0012] Согласно другому варианту реализации изобретения, предложена крышная вентиляционная система для ската крыши. Эта система содержит первый вентиляционный компонент, в котором выполнено первое отверстие, обеспечивающее проход воздуха в области между крышей и первым вентиляционным компонентом. Кроме того, вентиляционная система снабжена вторым вентиляционным компонентом, выполненным с возможностью сообщения с областью над первым вентиляционным компонентом. Во втором вентиляционном компоненте выполнено второе отверстие, которое обеспечивает проход воздуха в между областями над вторым вентиляционным компонентом и под ним. Кроме того, вентиляционная система содержит устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня, которое соединено с одним из двух вентиляционных компонентов таким образом, что воздух, проходящий через первое и/или второе отверстие, проходит далее и через это устройство. Устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня снабжено верхней удлиненной направляющей перегородкой, которая содержит верхнюю часть и по меньшей мере один край, выступающий вниз и соединенный с верхней частью, причем указанные верхняя часть и по меньшей мере один край по существу параллельны продольной оси верхней направляющей перегородки. Устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня снабжено также нижней удлиненной направляющей перегородкой, которая содержит нижнюю часть и по меньшей мере один край, выступающий вверх и соединенный с нижней частью, причем указанные нижняя часть и по меньшей мере один край по существу параллельны продольной оси нижней направляющей перегородки. Продольные оси верхней и нижней направляющих перегородок параллельны друг другу, а указанные края верхней и нижней направляющих перегородок заходят один за другой с образованием узкого прохода между ними таким образом, что по меньшей мере часть воздуха проходит через устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня по огибающей траектории, частично задаваемой узким проходом.
[0013] Согласно другому варианту реализации изобретения, предложен участок крыши. Этот участок включает часть настила крыши, в которой выполнен по меньшей мере один проем. Кроме того, участок содержит первый вентиляционный компонент, установленный в настиле крыши в указанном проеме и содержащий первое отверстие, обеспечивающее проход воздуха между областью под крышей и областью над первым вентиляционным компонентом. Участок также включает слой элементов крышного покрытия, расположенных над настилом крыши и взаимодействующих друг с другом с образованием повторяющегося узора. Кроме того, участок включает второй вентиляционный компонент, выполненный с возможностью сообщения с областью над первым вентиляционным компонентом и имеющий второе отверстие, обеспечивающее проход воздуха между областями над вторым вентиляционным компонентом и под ним, причем второй вентиляционный компонент расположен в слое элементов крышного покрытия. По меньшей мере одно из указанных отверстий снабжено направляющей перегородкой, которая по существу предотвращает проникновение подвижных тлеющих углей и/или огня и ориентирована по существу параллельно настилу крыши.
[0014] Согласно другому варианту реализации изобретения, предложена крышная вентиляционная система, которая содержит первый вентиляционный компонент, в котором выполнено первое отверстие, обеспечивающее проход воздуха между областью под крышей и областью над первым вентиляционным компонентом. Кроме того, крышная вентиляционная система снабжена вторым вентиляционным компонентом, выполненный с возможностью сообщения с областью над первым вентиляционным компонентом. Второй вентиляционный компонент имеет второе отверстие, которое обеспечивает проход воздуха между областями над вторым вентиляционным компонентом и под ним. По меньшей мере один из указанных вентиляционных компонентов содержит огнеупорный сетчатый материал, который по существу предотвращает проникновение подвижных тлеющих углей через первое или второе отверстия.
[0015] Согласно другому варианту реализации изобретения, предложена крышная вентиляционная система, которая включает первый и второй вентиляционные компоненты. Первый вентиляционный компонент имеет первое отверстие, обеспечивающее проход воздуха между областью под крышей и областью над первым вентиляционным компонентом.
Второй вентиляционный компонент выполнен с возможностью сообщения с областью над первым вентиляционным компонентом. Второй вентиляционный компонент имеет второе отверстие, которое обеспечивает проход воздуха между областью над вторым вентиляционным компонентом и областью под ним. По меньшей мере один из указанных вентиляционных компонентов содержит устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня, по существу препятствующее проникновению подвижных тлеющих углей и огня через отверстие вентиляционного компонента.
[0016] Все эти варианты реализации изобретения находятся в объеме настоящего изобретения. Эти и другие варианты реализации настоящего изобретения станут очевидны для специалистов из нижеприведенного подробного описания предпочтительных вариантов реализации изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0017] Прилагаемые чертежи выполнены схематично необязательно в масштабе и иллюстрируют варианты реализации изобретения, не ограничивая их.
[0018] На Фиг.1 схематично показано перспективное изображение участка крыши, который включает один из вариантов крышной вентиляционной системы.
[0019] На Фиг.2 показан вид спереди второго вентиляционного компонента крышной вентиляционной системы, изображенной на Фиг.1.
[0020] На Фиг.3А показан вид спереди первого вентиляционного компонента крышной вентиляционной системы, изображенной на Фиг.1.
[0021] На Фиг.3В показан вид снизу первого вентиляционного компонента, изображенного на Фиг.3А.
[0022] На Фиг.3С показан вид сверху первого вентиляционного компонента, изображенного на Фиг.3А.
[0023] На Фиг.3В показан вид снизу первого вентиляционного компонента, изображенного на Фиг.3А.
[0024] На Фиг.4А1 показан вид в разрезе одного из вариантов реализации направляющих перегородок для использования в крышной вентиляционной системе.
[0025] На Фиг.4А2 схематично показано перспективное изображение участка направляющих перегородок, изображенных на Фиг.4А1.
[0026] На Фиг.4А3 изображен выносной элемент, показанный на виде в разрезе на Фиг.4А1.
[0027] На Фиг.4 В показан вид в разрезе еще одного варианта реализации направляющих перегородок для использования в крышной вентиляционной системе.
[0028] На Фиг.4С показан вид в разрезе еще одного варианта реализации направляющих перегородок для использования в крышной вентиляционной системе.
[0029] На Фиг.4DC показан вид в разрезе еще одного варианта реализации направляющих перегородок для использования в крышной вентиляционной системе.
[0030] На Фиг.5А схематично показан вид в разрезе участка крыши, включающего один из вариантов реализации вентиляционной системы.
[0031] На Фиг.5В схематично показан еще один вид в разрезе участка крыши, изображенного на Фиг.5А.
[0032] На Фиг.6А схематично показан вид в разрезе участка крыши, включающего еще один вариант реализации вентиляционной системы.
[0033] На Фиг.6 В схематично показан вид в разрезе участка крыши, включающего еще один вариант реализации вентиляционной системы.
[0034] На Фиг.7 показано перспективное изображение еще одного варианта реализации крышной вентиляционной системы.
[0035] На Фиг.8А показан вид сбоку крышной вентиляционной системы, изображенной на Фиг.7.
[0036] На Фиг.8 В показан вид спереди крышной вентиляционной системы, изображенной на Фиг.7.
[0037] На Фиг.8С показан вид сверху крышной вентиляционной системы, изображенной на Фиг.7.
[0038] На Фиг.9 показано перспективный вид сверху первого вентиляционного элемента согласно еще одному варианту реализации крышной вентиляционной системы.
[0039] На Фиг.10А показан вид спереди второго вентиляционного компонента согласно еще одному варианту реализации системы крышной вентиляции.
[0040] На Фиг.10В показан вид спереди второго вентиляционного компонента согласно еще одному варианту реализации крышной вентиляционной системы.
[0041] На Фиг.10С показан вид спереди второго вентиляционного компонента согласно еще одному варианту реализации крышной вентиляционной системы.
[0042] На Фиг.11 показано перспективное изображение еще одного варианта реализации крышной вентиляционной системы.
[0043] На Фиг.12 показано перспективное изображение здания с крышной вентиляционной системой согласно предпочтительному варианту реализации изобретения.
[0044] На Фиг.13 показан вид в разрезе еще одного варианта реализации направляющих перегородок для использования в крышной вентиляционной системе.
[0045] На Фиг.14А показан вид сверху вентиляционной системы для использования в крышной вентиляционной системе.
[0046] На Фиг.14В показан вид сверху еще одной вентиляционной системы для использования в крышной вентиляционной системе.
[0047] На Фиг.14С показан вид сверху еще одной вентиляционной системы для использования в крышной вентиляционной системе.
[0048] На Фиг.14D показан вид сбоку в разрезе изображения на Фиг.14А.
[0049] На Фиг.14Е показан вид сбоку в разрезе изображения на Фиг.14В.
[0050] На Фиг.14F показан вид сбоку в разрезе изображения на Фиг.14С.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0051] На Фиг.1 схематично показано перспективное изображение участка крыши, включающего один из вариантов реализации крышной вентиляционной системы 10 с устройством для защиты от тлеющих углей и/или огня. В частности, показана двухсекционная вентиляционная система 10, которая содержит первый вентиляционный компонент 100 и второй вентиляционный компонент 200. Примеры двухсекционных вентиляционных систем раскрыты в патентах США №№6 050 039 и 6 447 390, содержание которых полностью включено в описание настоящего изобретения посредством ссылок. Ссылаясь на фиг.1, необходимо отметить, что в настоящем описании первый вентиляционный компонент 100 иногда называют «слив» или «первичный вентиляционный компонент», а второй вентиляционный компонент 200 иногда называют «вентиляционной крышкой» или «вторичным вентиляционным компонентом». Второй вентиляционный компонент 200 может опираться на первый вентиляционный компонент 100. В других вариантах конструкции второй вентиляционный компонент 200 может соединять соседние крышные плитки, не соприкасаясь с первым вентиляционным компонентом 100. Как подробно описано далее, в таких вариантах реализации второй вентиляционный компонент 200 может быть расположен над первым вентиляционным компонентом 100 или не быть расположен над первым вентиляционным компонентом 100. Второму вентиляционному компоненту 200 может быть придана форма, имитирующая соседние элементы 20 крышного покрытия, например крышную плитку, так чтобы вентиляционная система 10 визуально гармонировала со внешним видом кровли.
[0052] Первый вентиляционный компонент 100 может опираться на настил 50 крыши. В некоторых вариантах реализации изобретения на настил 50 крыши может быть нанесен защитный слой 40, например огнеупорный подстилающий слой. Таким образом, защитный слой 40 может быть расположен между настилом 50 крыши и первым вентиляционным компонентом 100 (см. Фиг.1). В других конфигурациях первый вентиляционный компонент 100 расположен на настиле 50 крыши, а защитный слой 40 покрывает участок первого вентиляционного компонента 100, так что этот участок 100 расположен между настилом 50 крыши и защитным слоем 40. К огнеупорным материалам относятся материалы, которые при воздействии на них тлеющих углей или пламени, как правило, не воспламеняются, не плавятся и не горят. К огнеупорным материалам относятся, в частности, «огнестойкие материалы» (по определению раздела 702А строительных норм и правил штата Калифорния), содержащие продукты с индексом распространения пламени не выше 25 и отсутствии признаков прогрессирующего горения при проведении в течение 30 минут испытаний в соответствии с ASTM E84. Огнеупорные материалы относятся к материалам Класса А (ASTM Е-108, NFPA 256). Огнеупорный защитный слой, предназначенный для использования в качестве крышного подстилающего слоя, описан в заявке РСТ №2001/40568 Киика и др. "Крышный подстилающий слой", которая опубликована 7 июня 2001 г. и содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки. В других вариантах реализации изобретения неогнеупорный подстилающий слой может быть использован в сочетании с огнеупорным крышным картоном, который расположен на подстилающем слое или служит ему оболочкой. В других вариантах реализации изобретения защитный слой 40 может отсутствовать.
[0053] В некоторых вариантах реализации изобретения обрешетка 30 (см. Фиг.5А и 6А) может быть расположена над настилом 50 крыши, например на защитном слое 40, для крепления элементов 20 крышного покрытия и образования воздухопроницаемого зазора 32 (например, обрешеточной полости) между настилом 50 крыши и элементами 20 покрытия. Для улучшения вентиляционной системы, располагаемой над обрешеткой кровли, может быть использована обрешетка 30, которая выполнена с возможностью прохождения воздуха сквозь нее («сквозная обрешетка»). В некоторых вариантах реализации изобретения обрешетка 30 могут быть выполнены из огнеупорных материалов. К огнеупорным материалам, которые могут быть использованы для изготовления обрешетки, относятся металлы и металлические сплавы, такие как сталь (например, нержавеющая сталь), алюминий и сплавы цинка с алюминием. Вместо использования огнеупорных материалов для изготовления обрешетки или в дополнение к такому использованию, рейки могут быть обработаны огнестойкими продуктами, например огнезащитными составами или другими огнеупорными химическими продуктами. Огнеупорные обрешетки выпускаются компанией Metroll of Richlands QLD, Австралия.
[0054] Первый вентиляционный компонент 100 содержит основание 130 с отверстием 110 (см. Фиг.3А, 3С, 5А и 5В), которое обеспечивает поток воздуха в области между настилом 50 крыши (например, чердачным помещением) и первым вентиляционным компонентом 100. В некоторых вариантах реализации изобретения отверстие выполнено прямоугольной формы (например, размером 19"×7" или более). В отверстии 110 расположена по меньшей мере одна направляющая перегородка 120, которая по существу предотвращает проникновение через отверстие 110 тлеющих углей или огня. Как более подробно описано далее, при эксплуатации воздух из области под настилом 50 крыши проходит через отверстие 110 и направляющие перегородки 120 в воздухопроницаемый зазор 32. Часть воздуха из воздухопроницаемого зазора 32 может проходить через отверстия в элементах 20 крышного покрытия и между ними. Воздух может также проходить через отверстия 210 во втором вентиляционном компоненте 200 (см. Фиг.2) в область над вторым вентиляционным компонентом 200. Для простоты и удобства траектории потока воздуха изображены в материалах заявки как движение вверх из-под настила крыши в область над крышей. Однако специалистам в данной области понятно, что вентиляционная система может быть также выполнена с возможностью образования других траекторий потока, например вниз из области над крышей в область под настилом крыши, например за счет использования вентиляторов, взаимодействующих с крышной вентиляцией. Некоторые такие конструкции описаны в публикации заявки на патент США №2007/0207725 «Устройство и способы вентилирования крышных солнечных панелей», опубликованной 6 сентября 2007 г.
[0055] На фиг.2 показан вид спереди второго вентиляционного компонента 200, изображенного на фиг.1. Второй вентиляционный компонент 200 содержит приподнятые секции 230 и углубленные секции 232. Второй вентиляционный компонент 200 (фиг.2) предназначен для использования в крыше, покрытой крышной плиткой, так называемой S-образной формы, так что секции 230 выровнены по приподнятым частям соседних кровельных плиток, расположенных выше и ниже по скату, а углубленные секции 232 выровнены по углубленным частям соседних кровельных плиток, расположенных выше и ниже по скату. Секциям 230 может быть придана форма, позволяющая дождевой воде стекать в секции 232, которые, в свою очередь, выполнены с возможностью отвода воды вниз по наклонной крыше. Секции 230 снабжены колпаком 233, который опирается на опоры 234, образующие область между колпаками 233 и корпусом 205 второго вентиляционного компонента 200, через которое может проходить воздух. Несмотря на то, что вариант реализации, изображенный на Фиг.2 выполнен с возможностью использования в крыше, покрытой крышной плиткой S-образной формы, другие варианты реализации могут быть использованы в крышах с элементами крышного покрытия другого типа. Например, второй вентиляционный компонент 200 может быть выполнен в форме М-образных или плоских черепичных плиток.
[0056] Во втором вентиляционном компоненте 200 также выполнены отверстия 210, которые обеспечивают поток воздуха между областью под корпусом 205 второго вентиляционного компонента 200 (например, воздухопроницаемым зазором 32) и областью над вторым вентиляционным компонентом 200. В отверстиях 210 расположена по меньшей мере одна направляющая перегородка 220, которая по существу предотвращает проникновение через отверстие 210 тлеющих углей или огня. Направляющие перегородки 220 могут быть изготовлены аналогично направляющим перегородкам 120 первого вентиляционного компонента 100. Далее, в некоторых вариантах реализации изобретения направляющие перегородки расположены только в одном из отверстий 110, 210, поскольку в некоторых конструкциях достаточно только одного комплекта направляющих перегородок для защиты от проникновения тлеющих углей или огня.
[0057] Установка направляющих перегородок в отверстиях 110, 210 способствует уменьшению скорости потока воздуха через них. Задача предотвращения проникновения тлеющих углей или огня в здание должна быть совмещена с задачей обеспечения соответствующей вентиляции. Один из способов соблюдения этого баланса заключается в расположении направляющих перегородок только в одном из отверстий 110, 210. В некоторых конструкциях, в которых направляющие перегородки установлены только в одном из отверстий 110, 210, первый вентиляционный компонент 100 может быть смещен в боковом направлении относительно второго вентиляционного компонента 200, например благодаря расположению первого вентиляционного компонента 100 выше или ниже по скату по отношению ко второму вентиляционного компонента 200 (см. фиг.6А). Такие конструкции создают дополнительную защиту от проникновения тлеющих углей или огня через вентиляционную систему 10, поскольку тлеющие угли или огонь, которые проходят через второй вентиляционный компонент 200, вынуждены дополнительно перемещаться по настилу 50 крыши через воздушный зазор 32 на некоторое расстояние до того, как наталкиваются на первый вентиляционный компонент 100. Принудительное движение тлеющих углей или огня в направлении вверх по скату может оказаться особенно эффективным для предотвращения их проникновения.
[0058] Поскольку направляющие перегородки 120, 220 служат ограничителями потока, то для изменения характеристик потока может быть необходимо изменить соотношение первого и второго вентиляционных компонентов 100, 200. Например, в одном из вариантов конструкции первый вентиляционный компонент 100 содержит направляющие перегородки 120, а второй вентиляционный компонент 200 их не содержит, за счет чего обеспечивается дополнительный приток воздуха через этот компонент 200. Поскольку в таких конструкциях второй вентиляционный компонент 200 обеспечивает больший приток воздуха по сравнению с первым вентиляционным компонентом 100, то в следующих проемах в настиле 50 крыши может быть установлен дополнительный первый вентиляционный компонент 100. Дополнительный первый вентиляционный компонент 100 может также содержать по меньшей мере одну направляющую перегородку 120. Как указано далее со ссылкой на Фиг.5А и 5В, второй вентиляционный компонент 200 может сообщаться с двумя первыми вентиляционными компонентами 100, например путем поступления воздуха во второй вентиляционный компонент 200 из обоих первых вентиляционных компонентов 100 через воздухопроницаемый зазор 32 в "открытой системе". В других вариантах реализации изобретения количество вторых вентиляционных компонентов 200 может превышать количество первых вентиляционных компонентов 100, например если первый вентиляционный компонент 100 обеспечивает больший приток воздуха по сравнению со вторым компонентом 200.
[0059] На Фиг.3A-3D приведено несколько видов первого вентиляционного компонента 100, изображенного на фиг.1. Первый вентиляционный компонент 100 включает основание 130, которое расположено на настиле 50 крыши или над ним, например на защитном слое 40 (см. Фиг.1). В некоторых вариантах конструкции основание 130 может быть плоским, а в других случаях, например, когда настил крыши выполнен неплоским, основание может быть также неплоским. Отверстие 110 в первом вентиляционном компоненте 100 обеспечивает поток воздуха через проем в настиле 50 крыши. В отверстии 110 могут быть установлены направляющие перегородки 120. Как видно из Фиг.3D, концы направляющих перегородок 120 могут быть присоединены к плоскому элементу 130. Первый вентиляционный элемент 100 содержит выступ 140, выступающий вверх от по существу плоского компонента 130. Выступ 140 предотвращает попадание в отверстие 110 воды, которая протекает по настилу 50 крыши (например, по защитному слою 40).
[0060] В некоторых вариантах реализации изобретения первый вентиляционный компонент 100, изображенный на Фиг.3A-3D, может быть перевернут, так что выступ 140 выступает вниз от плоского компонента 130. В такой конструкции выступ 140 способствует размещению первого вентиляционного компонента в проеме в настиле 50 крыши. В других вариантах реализации направляющие перегородки могут быть размещены на той же стороне по существу плоского компонента, что и выступ таким образом, что направляющие перегородки расположены в выступе. В других вариантах реализации изобретения первый вентиляционный компонент имеет два выступа, один из которых выступает вверх и предотвращает проникновение дождевой воды, а другой - выступает вниз и способствует размещению первого вентиляционного компонента 100.
[0061] На Фиг.4A1-4D показаны виды в разрезе некоторых типовых направляющих перегородок 120. Направляющие перегородки, для удобства обозначенные на Фиг.4A1-4D позицией 120, на Фиг.4A1-4D в вентиляционных системах 10 также могут быть обозначены позициями 120 и/или 220, т.е. изображенными направляющими перегородками могут быть снабжены первый вентиляционный компонент 100, второй вентиляционный компонент 200 или оба этих компонента. Кроме того, стрелками на Фиг.4A1-4D показаны траектории потока воздуха, проходящего из-под направляющих перегородок 120 в область над ними. Наличие над направляющей перегородкой 120 тлеющих углей или огня по существу меняет направление одной из показанных траекторий потока на противоположную, чтобы обеспечить прохождение потока через указанные направляющие перегородки 120.
[0062] Удержание направляющих перегородок 120 в их положениях друг относительно друга может быть обеспечено путем закрепления их концов на плоском компоненте 130 (см. фиг.3D). Для удержания направляющих перегородок 220 в их положении друг относительно друга они могут быть присоединены к корпусу 205 второго вентиляционного компонента 200. Поэтому необходимость непосредственного контакта направляющих перегородок 120, 220 с другими направляющими перегородками отсутствует, с обеспечением, таким образом, по существу прямую траекторию потока между направляющими перегородками.
[0063] В варианте реализации изобретения, изображенном на Фиг.4А1-4А3, поток воздуха, проходящий через направляющие перегородки 120, наталкивается на сетку 121 направляющей перегородки 120 и проходит вдоль сетки к проходу между выступами или краями 122 перегородок 120. Как видно из Фиг.4А3, поток воздуха, который выходит с одной стороны направляющих перегородок 120, проходит по проходу, ограниченному выступами 122, ширина и длина которых составляют W и L соответственно. В некоторых вариантах реализации изобретения W может быть меньше или равна 2 см и предпочтительно лежать в диапазоне 1,7-2 см. В некоторых вариантах реализации изобретения L может быть больше или равна 2,5 см или больше 2,86 см и предпочтительно лежать в диапазоне 2,5-6 см или более узком диапазоне 2,86-5,72 см. Кроме того, угол α между перегородками (сетками) 121 и выступами 122 (см. Фиг.4А3) меньше 90°, предпочтительно меньше 75°.
[0064] Конструкция, изображенная на фиг.4В, аналогична конструкции, изображенной на фиг.4А за исключением того, что требования к углу α между выступами 122 и сеткой 121 менее строгие, и он, например, составляет приблизительно 85°-95° или приблизительно 90°. Поскольку вариант реализации изобретения, изображенный на фиг.4В, имеет менее строгие требования к изгибам траектории потока через направляющие перегородки 120, то этот вариант реализации является наиболее подходящим для потоков воздуха, больших, чем в варианте реализации, изображенном на фиг.4А.
[0065] В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.4С, воздух, который поступает перпендикулярно плоскости настила крыши, а затем проходит через направляющие перегородки 120, прежде чем попасть в проходы между выступами 122 наталкивается на сетку 121 под углом β, превышающим 90° (например, 90°-110°). Наклонная сетка 121 способствует направлению потока в проходы между выступами 122. Угол α между сетками 121 и выступами 122 (фиг.4С) составляет от 45° до 135°, наиболее предпочтительно от 75° до 115°.
[0066] В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.4D, использованы направляющие перегородки 120 V-образной формы. Воздух наталкивается на нижнюю часть перевернутой V-образной направляющей перегородки 120, а затем проходит через проходы между соседними перегородками 120.
[0067] На фиг.4A-4D, показаны огнеупорные конструкции, стойкие к воздействию тлеющих углей и/или огня, которые снабжены верхними удлиненными направляющими перегородками 120А и нижними удлиненными направляющими перегородками 120В.
Верхние удлиненные направляющие перегородки 120А включают верхние части 192 и соединенные с ними края 122, выступающие вниз. В вариантах реализации, изображенных на фиг.4A-4D, верхние части 192 и края 122 по существу параллельны продольной оси верхней направляющей перегородки 120А. Нижние удлиненные направляющие перегородки 120В включают нижние части 198 и соединенные с ними края 122, выступающие вверх. В вариантах реализации, изображенных на фиг.4A-4D, нижние части 198 и края 122 по существу параллельны продольной оси нижней направляющей перегородки 120В.
[0068] Далее в вариантах реализации, изображенных на фиг.4A-4D, продольные оси верхней и нижней направляющих перегородок 120А, 120В параллельны друг другу, а края верхней и нижней направляющих перегородок заходят один за другой с образованием узкого прохода между ними, так что по меньшей мере часть воздуха, проходящего через устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня, проходит по огибающей траектории, частично заданной узким проходом. В некоторых вариантах реализации изобретения по всей длине верхней или нижней направляющей перегородки выполнен по меньшей мере один узкий проход. Ширина этого узкого прохода может быть меньше или равной 2,0 см, а длина - превышать или быть равной 2,5 см. В некоторых вариантах реализации изобретения продольные оси верхней и нижней направляющих перегородок 120А, 120В по существу параллельны скату крыши, в котором установлена вентиляционная система.
[0069] В некоторых вариантах реализации изобретения (см. фиг.4А-4В) верхняя направляющая перегородка 120А включает два края 122, выступающих вниз и присоединенных к противоположным сторонам верхней части 192. Кроме того, нижняя направляющая перегородка 120В может включать два края 122, выступающие вверх и присоединенные к противоположным сторонам нижней части 198. В вентиляционной системе может быть также выполнена вторая верхняя удлиненная направляющая перегородка 120А, которая аналогична первой верхней удлиненной направляющей перегородке 120А и продольная ось которой по существу параллельна продольной оси первой верхней направляющей перегородки 120А. Одна из краевых частей 122 первой верхней направляющей перегородки 120А и первая краевая часть 122 нижней направляющей перегородки 120В могут заходить одна за другую с образованием между ними узкого прохода. Кроме того, одна из краевых частей 122 второй верхней направляющей перегородки 120А и вторая краевая часть 122 нижней направляющей перегородки 120В могут заходить одна за другую с образованием между ними второго узкого прохода, так что по меньшей мере часть воздуха, проходящего через устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня проходит по огибающей траектории, частично заданной вторым узким проходом.
[0070] В некоторых вариантах реализации нижняя направляющая перегородка 120В содержит два края 122, выступающих вверх и присоединенных к противоположным сторонам нижней части 198. Кроме того, верхняя направляющая перегородка 120А содержит два края 122, выступающих вниз и присоединенных к противоположным сторонам верхней части 192. В вентиляционной системе может быть также выполнена вторая нижняя удлиненная направляющая перегородка 120В, которая аналогична первой нижней направляющей перегородке 120В и продольная ось которой по существу параллельна продольной оси первой нижней направляющей перегородке 120В. Один из краев 122 первой нижней направляющей перегородки 120В и первый край 122 верхней направляющей перегородки 120А могут заходить один за другой с образованием между ними узкого прохода. Кроме того, один из краев 122 второй нижней направляющей перегородки 120 В и второй край 122 верхней направляющей перегородки 120А могут заходить один за другой с образованием между ними второго узкого прохода, так что по меньшей мере часть воздуха, проходящего через устройство для защиты от тлеющих углей и/или огня проходит по огибающей траектоии, частично задаваемой вторым узким проходом.
[0071] Хотя на фиг.4A-4D приведены некоторые примеры направляющих перегородок, которые предотвращают проникновение тлеющих углей или огня, для специалистов очевидно, что эффективность этих примеров частично зависит от конкретных размеров и углов, используемых в конструкции направляющих перегородок. Например, в варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.4D, защита направляющими перегородками 120 от проникновения тлеющих углей или огня эффективнее, если проходы между направляющими перегородками 120 выполнены более длинными и узкими. Однако более длинные и узкие проходы замедляют скорость потока воздуха через направляющие перегородки. Для специалистов очевидно, что направляющие перегородки должны быть выполнены с возможностью предотвращения проникновения тлеющих углей или огня при минимальном уменьшении потока воздуха.
[0072] Направляющие перегородки обеспечивают проход воздуха от одной стороны направляющей перегородки к другой ее стороне. В вариантах реализации изобретения, аналогичных изображенным на фиг.4А и 4D, траектория потока включает по меньшей мере один поворот более чем на 90°. В других вариантах реализации изобретения траектория потока проходит по меньшей мере по одному проход, ширина которого меньше или равна 2 см или лежит в диапазоне 1,7-2 см. Например, на фиг.4А3 показан проход шириной W, который предпочтительно удовлетворяет этому количественному ограничению.
[0073] Для определения характеристик конкретных конструкций направляющих перегородок 120, выполненных согласно варианту реализации изобретения, изображенному на фиг.13 и аналогичному варианту реализации согласно фиг.4В, был проведен эксперимент. Эксперимент заключался в сравнении вентиляционных систем, имеющих разные размеры. В каждой из сравнивавшихся вентиляционных систем ширина W1 имела то же значение, что длина L2, а ширина W2 имела то же значение, что длина L3. Кроме того, верхние и нижние направляющие перегородки 120А и 120В имели одинаковые размеры и форму.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
[0074] На фиг.14А-С показан вид сверху экспериментальных вентиляционных систем, а на фиг.14D-F вид сбоку в разрезе вентиляционных систем, изображенных на фиг.14А-С. Как видно из фиг.14А-С, все три вентиляционных системы имели наружные размеры 19"×7". Т.к. в трех экспериментальных вентиляционных системах использованы направляющие перегородки 120 разных размеров, то каждая вентиляционная система содержит разное количество направляющих перегородок 120, чтобы их наружные размеры были одинаковыми и составляли 19"×7". На фиг.14А и 14D показана первая экспериментальная вентиляционная система, в которой W=0,375"; W=0,5" и W=1,5. На фиг.14В и 14Е показана вторая экспериментальная вентиляционная система, в которой W=0,5", W=1,0", a W=2,0". На фиг.14С и 14F показана третья экспериментальная вентиляционная система, в которой W=0,75"; W=l,5", а W=3,0".
[0075] Экспериментальная установка включала источник тлеющих углей, расположенный над вентиляционной системой, и горючий фильтрующий материал, расположенный под экспериментальной вентиляционной системой. Для создания воздушного потока от источника тлеющих углей через вентиляционную систему и фильтрующий материал в вентиляционной системе был установлен вентилятор. Сто граммов высушенных сосновых игл были помещены в источник тлеющих углей, подожжены и полностью сгорели примерно за две с половиной минуты. Затем горючий фильтрующий материал был удален и осмотрен на предмет обнаружения на нем каких-либо следов горения.
1
Эксперимент был повторен для других вентиляционных систем. Результаты экспериментов, а также свободная площадь вентиляционного проема каждой экспериментальной вентиляционной системы приведены в Таблице 1. Более подробно свободная площадь вентиляционного проема вентиляционного системы будет рассмотрена ниже, но применительно к экспериментальным вентиляционным системам свободную площадь вентиляционного проема рассчитывают как произведение ширины W зазора между выступами 122 соседних направляющих перегородок 120, длины направляющих перегородок 120 (которая составляет 19" для каждой экспериментальной вентиляционной системы) и количества таких зазоров.
Таблица 1
Экспериментальная вентиляционная система
W<sub>1</sub>(дюймы)
W<sub>2</sub>(дюймы)
W<sub>3</sub>(дюймы)
L<sub>1</sub>(дюймы)
L<sub>2</sub>(дюймы)
L<sub>3</sub>(дюймы)
NFVA (кв. дюймы)
Результаты осмотра фильтрующего материала после эксперимента
1
0,375
0,55
1,5
0,375
0,375
0,75
42,75
Небольшое нарушение цвета, три небольших прожженных отверстия.
2
0,5
1,0
2,0
0,5
0,5
1,0
38
Сильное нарушение цвета, одно большое прожженное отверстие, 5 небольших прожженных отверстий
3
0,75
1,5
3,0
0,75
0,75
1,5
28,5
Отсутствие нарушения цвета, одно небольшое прожженное отверстие, видимые угасшие угли
[0076] Каждая экспериментальная вентиляционная система была снабжена усиленной защитой от проникновения тлеющих углей по сравнению с основной установкой, в которой экспериментальные вентиляционные системы заменены вентиляционной системой с сетчатым фильтром. Результаты, приведенные в Таблице 1, показывают, что первая экспериментальная вентиляционная система обладает более высокой степенью защиты от проникновения тлеющих углей по сравнению со второй экспериментальной вентиляционной системой. Кроме того, первая экспериментальная вентиляционная система имеет большую свободную площадь вентиляционного проема по сравнению со второй экспериментальной вентиляционной системой.
1
2
3
[0077] Результаты, приведенные в Таблице 1, также показывают, что лучшей степенью защиты от проникновения тлеющих углей обладает третья экспериментальная вентиляционная система. Полагают, что частично это связано с меньшим количеством зазоров между соседними направляющими перегородками 120, установленными в третьей экспериментальной вентиляционной системе и ограничивающими траекторию прохождения тлеющих углей. Другой причиной, обеспечивающей устойчивость к воздействию тлеющих углей третьей экспериментальной вентиляционной системы, является большее расстояние, которое должны преодолеть тлеющие угли для прохода через вентиляционную систему вследствие больших размеров направляющих перегородок 120, что обеспечивает большую возможность погасания тлеющих углей. Третья экспериментальная вентиляционная система имеет наименьшую свободную площадь вентиляционного проема. Результаты показывают, что вентиляционная система, конструкция которой аналогична конструкции третьей экспериментальной вентиляционной системы, но которая имеет большие размеры (например, W=1,0", W=2,0", W=4,0"), сохранит уровень защиты от проникновения тлеющих углей при увеличении свободной площади вентиляционного проема по сравнению с третьей экспериментальной вентиляционной системой. Верхние границы размеров направляющей перегородки будут зависеть от типа крыши, в которой используется вентиляционная ситема, размера кровельных плиток и других факторов.
[0078] Как указано в настоящем описании, задача предотвращения проникновения тлеющих углей должна быть совмещена с задачей обеспечения соответствующей системы вентиляции. Результаты данного эксперимента показывают, что вентиляционная система, конструкция которой аналогична конструкции системы, изображенной на фиг.13, и которая имеет направляющие перегородки большего размера и меньшее количество отверстий, обеспечивает большую степень защиты от тлеющих углей, но имеет меньшую свободную площадь вентиляционного проема. Таким образом, при некоторых условиях для обеспечения соответствующей системы вентиляции может потребоваться несколько таких вентиляционных систем. Результаты эксперимента также показывают, что вентиляционная система, конструкция которой аналогична конструкции, изображенной на фиг.13, и которая имеет меньшие направляющие перегородки с большим количеством отверстий, обеспечивает большую свободную площадь вентиляционного проема и повышенную степень защиты от тлеющих углей по сравнению с вентиляционной системой с направляющими перегородками среднего размера и меньшим количеством отверстий.
[0079] На фиг.5А и 5В изображен воздушный поток в двухчастной вентиляционной системе 10, изображенной на фиг.1-3D. Использованный здесь термин «двухчастная вентиляционная система» включает вентиляционные системы, в которых одна часть закреплена или присоединена к настилу крыши, а вторая расположена в слое элементов кровельного покрытия (например, кровельных плиток), причем эти части не прикреплены друг к другу. Используемый в настоящем описании термин «одночастная вентиляционная система» подразумевает вентиляционную систему, которая содержит одну часть, выполненную за одно целое, или систему, в которой по меньшей мере две отдельные части прикреплены друг к другу (фиг.7). На фиг.5А показан вид в разрезе скатной крыши в направлении ската. Обрешетка 30 пересекает крышу в направлении, по существу параллельном коньку и свесу крыши и поддерживает элементы 20 кровельного покрытия. Обрешетка 30 отделяет элементы 20 кровельного покрытия от настила 50 крыши, образуя, таким образом, воздухопроницаемый зазор 32. На фиг.5В показан вид в разрезе крыши в направлении, перпендикулярном направлению ската (т.е. параллельно коньку и свесу крыши). В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.5А и 5В, второй вентиляционный компонент 200 расположен по существу непосредственно над первым вентиляционным компоннтом 100. На фиг.5А и 5В показана «открытая система», предпочтительно обеспечивающая поток воздуха через воздухопроницаемый зазор 32 (проходящий по части ската или по всему скату, а не ограниченный расположением в непосредственной близости от конкретной вентиляционной системы 10), а также, как в некоторых вариантах реализации изобретения, через зазоры между элементами 20 кровельного покрытия, так что часть потока воздуха выходит из воздухопроницаемого зазора 32, минуя второй вентиляционный компонент 200. Одним из примеров крышной вентиляционной системы с использованием открытой системы является патент США №6 491 579 Гарри О'Хаджина, содержание которого полностью включено в настоящее описании посредством ссылки.
[0080] Однако, как отмечено выше, в некоторых вариантах реализации изобретения желательно располагать первый и второй вентиляционные компоненты 100 и 200 на разных участках крыши. На фиг.6А и 6В показан вариант реализации изобретения, в котором первый вентиляционный компонент 100 смещен в боковом направлении относительно второго вентиляционного компонента 200. На фиг.6А показан вид в разрезе скатной крыши в направлении ската. На Фиг.6В показан вид крыши в разрезе в направлении, перпендикулярном направлению ската. Как изображено на фиг.6А и 6В, воздух проходит через первый вентиляционный компонент 100, затем через воздухопроницаемый зазор 32 между настилом 50 крыши и элементами 20 кровельного покрытия и далее через второй вентиляционный компонент 200. Следует также учесть, что часть потока воздуха может проходить между элементами 20 кровельного покрытия, так что часть воздуха выходит из воздухопроницаемого зазора 32, минуя второй вентиляционный компонент 200. Далее, хотя в вышеизложенном описании показано основное направление потока воздуха, необходимо отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения в воздухопроницаемом зазоре 32 могут также присутствовать и другие воздушные потоки, в том числе поток в направлении, обратном указанному выше.
[0081] На фиг.6А показан вариант реализации изобретения, в котором первый вентиляционный компонент 100 расположен ниже по скату второго вентиляционного компонента 200. В этой конструкции, сквозная обрешетка 30 обеспечивает движение воздуха по скату крыши, так что воздух из первого вентиляционного компонента 100 проходит по направлению вверх по скату в воздухопроницаемый зазор 32 через обрешетку 30 во второй вентиляционный компонент 200. Смещение первого вентиляционного компонента 100 в направлении вниз или вверх по скату относительно второго вентиляционного компонента 200 можно осуществлять в дополнение к боковому смещению первого вентиляционного компонента 100 относительно второго вентиляционного компонента 200 или вместо такого смещения. В других конструкциях первый и второй вентиляционные компоненты смещены друг относительно друг друга только в боковом направлении, но по существу не смещены в направлении вверх или вниз по скату, так что их положения вдоль ската могут быть одинаковыми.
[0082] Как описано выше, смещение (в боковом направлении или в направлении вверх или вниз по скату) первого вентиляционного компонента 100 относительно второго вентиляционного компонента 200 может создать дополнительную преграду для прохода тлеющих углей или огня через вентиляционную систему 10. Смещение может обеспечить дополнительную защиту людей, находящихся на крыше, например пожарных, от проваливания или попадания в проемы в настиле крыши. Такая защита обеспечена тем, что при проваливании ноги человека во второй вентиляционный компонент 200, она не сможет провалиться далее через проем в настиле 50 крыши за счет смещения этого проема (т.е. проема, в котором расположен первый вентиляционный компонент 100) относительно второго вентиляционного компонента 200. Таким образом, если нога человека провалится насквозь через второй вентиляционный компонент 200, падение может быть остановлено настилом 50 крыши. Смещение первого и второго вентиляционных компонентов 100, 200 создает также и другие эксплуатационные преимущества. Например, было выявлено, что такое смещение предотвращает обратную тягу в вентиляционной системе. Обратная тяга возникает в том случае, когда необычные условия, например сильные ветры или сильные бури, вызывают проход потока воздуха через вентиляционную систему в направлении, противоположном предназначенному.
[0083] На фиг.7 показано перспективное изображение другого варианта реализации крышной вентиляционной системы 10, в котором первый и второй вентиляционные компоненты 100 и 200 могут быть объединены с образованием объединенной одночастной вентиляционной системы. Один из примеров объединенной одночастной вентиляционной системы раскрыт в патенте США №6390914, содержание которого полностью включено в настоящее описание посредством ссылки. Другой пример объединенной одночастной вентиляционной системы раскрыт в патенте США №D549316 содержание которого полностью включено в настоящее описание посредством ссылки. Такая одночастная конструкция (фиг.7) может быть использована в так называемых композитных крышах, выполненных из композитных крышных материалов. На фиг.8А-8С показаны варианты одночастной системы, изображенной на фиг.7.
[0084] Первый вентиляционный компонент 100 варианта реализации изобретения, включающего одночастную конструкцию может быть выполнен по существу таким образом, как описано выше со ссылкой на фиг.3A-3D. Второй вентиляционный компонент 200 варианта варианта реализации изобретения, включающего одночастную конструкцию, имеет конусовидную верхнюю часть, на верхней поверхности которой выполнены вентиляционные прорези 216, а на переднем крае которого выполнено отверстие 218. Между первым и вторым вентиляционными компонентами имеется полость, в которой могут быть расположены решетки или другие фильтрующие устройства, предотвращающие проникновение строительного мусора, косого дождя и насекомых. В полости могут быть также расположены направляющие перегородки 120, которые предотвращают проникновение тлеющих углей или огня. Во время эксплуатации воздух из области под настилом крыши проходит через первый вентиляционный компонент 100, который может включать направляющие перегородки 120, далее через полость между первыми и вторыми вентиляционными компонентами 100, 200, а затем через вентиляционные прорези 216 и/или отверстие 218. Использование одночастной конструкции (фиг.7-8С) целесообразно в тех случаях, когда первоочередной задачей является удобство монтажа.
[0085] На фиг.9 изображен перспективный вид сверху первого вентиляционного компонента согласно еще одному варианту реализации изобретения. Первый вентиляционный компонент 300 содержит основание 330, которое расположено на настиле крыши или над ним, по аналогии с основанием 130, изображенным на фиг.1 и 3. В основании 330 выполнено отверстие 310, которое обеспечивает поток воздуха между областью под настилом крыши и областью над первым вентиляционным компонентом 300. В показанном варианте реализации изобретения отверстие 310 выполнено прямоугольным. Однако отверстие 310 может иметь различную форму, в т.ч. круглую или эллиптическую. Отверстие 310 окружено вертикальной направляющей стенкой или выступом 320. Направляющая стенка 320 предотвращает протекание воды с настила крыши через отверстие 310.
[0086] Первый вентиляционный компонент 300 (фиг.9) снабжен устройством для защиты от тлеющих углей, содержащим сетчатый материал 340, расположенный в отверстии 310. В некоторых вариантах реализации изобретения в качестве сетчатого материала 340 использован материал, содержащий плетеное волокно. В некоторых вариантах реализации изобретения сетчатый материал 340 является огнеупорным. Сетчатый материал 340 может быть выполнен из различных материалов, одним из которых является нержавеющая сталь. В одном из предпочтительных вариантов в качестве сетчатого материала 340 использована стальная вата из нержавеющей стали, изготовленная из легированной нержавеющей стали AISI 434 толщиной примерно 1/4". Такая стальная вата выдерживает температуры свыше 700°С, а также максимальные температуры 800°С (до 10 минут без повреждения или ухудшения свойств), не имеет значительного ухудшения свойств при воздействии на крышу большинства кислых сред и сохраняет свои свойства при стандартных уровнях вибрации (например, вибрации, вызванной работой вентилятора). Кроме того, такая стальная вата обеспечивает свободную площадь вентиляционного проема вентиляционной системы примерно 133,28 дюйма на квадратный фут (т.е. 7% заполнено, 93% свободно). Т.е. в расчете на квадратный фут свободная площадь вентиляционного проема стальной ваты больше свободной площади вентиляционного проема проволочной сетки, используемой в отверстиях слива (т.е. основного вентиляционного элемента) крышной вентиляции, продаваемой компанией O'Hagins Inc. В некоторых из таких серийно выпускаемых сливов в качестве тонкого фильтра использована проволочная сетка из оцинкованной стали толщиной 1/4" Для отверстий размерами примерно 7"×19" серийно выпускаемых сливов свободная площадь вентиляционного проема составляет примерно 118 квадратных дюймов.
[0087] Сетчатый материал выполнен с возможностью прикрепления к основанию 330 и/или направляющей перегородке 320 любым из известных способов, включая в частности приклеивание, сварку и т.п. В некоторых вариантах реализации изобретения основание 330 имеет выступ (не показан) который направлен радиально внутрь от направляющей перегородки 320 и который способствует поддержанию сетчатого материала 340.
[0088] В различных вариантах реализации изобретения сетчатый материал 340 препятствует проникновению подвижных тлеющих углей. По сравнению с направляющими перегородками 120 и 220 сетчатый материал 340 может обеспечить улучшенную вентиляцию. Система перегородок ограничивает свободную площадь вентиляционного проема согласно Критериям соответствия ICC для чердачных вентиляционных систем АС 132. Согласно АС 132, свободную площадь вентиляционного проема рассчитывают для наименьшей или наиболее критической площади сечения вентиляционного отверстия. В разделах 4.1.1 и 4.1.2 АС 132 (февраль. 2009) говорится следующее:
[0089] «4.1.1. Под свободной площадью проема любого воздушного прохода (вентиляционного отверстия) понимают общую площадь сечения за вычетом любых физических препятствий при наименьшей или наиболее критической площади сечения вентиляционного отверстия. Свободная площадь проема должна быть определена для каждого вентиляционного отверстия установленного устройства».
[0090] «4.1.2. Под свободной площадью вентиляционного проема устройства понимают сумму свободных площадей проемов, определенных для всех вентиляционных отверстий установленного устройства».
[0091] Рассмотрим теперь крышную вентиляционную систему 10, изображенную на фиг.1, и допустим для простоты, что в ней присутствуют направляющие перегородки 120 и отсутствуют направляющие перегородки 220. Свободная площадь вентиляционного проема системы 10 представляет собой площадь отверстия 110 основного вентиляционного элемента 100 за вычетом площадей элементов, ограничивающих воздушные проходы. Другими словами, свободная площадь вентиляционного проема - это общая сумма площадей, ограниченных направляющими перегородками 120. Свободная площадь вентиляционного проема (фиг.4А3) - это суммарная общая площадь, полученная как произведение ширины W зазора на длину направляющих перегородок 120 (т.е. размер, перпендикулярный плоскости чертежа, в отличие от размера L), умноженное далее на количество таких зазоров шириной W, зависящее от количества направляющих перегородок.
[0092] Теперь проведем сравнение с крышной вентиляционной системой, в которой использован первый вентиляционный элемент 300 (см. фиг.9). Как отмечено выше, сетчатый материал 340 обеспечивает уровень защиты от проникновения подвижных тлеющих углей, аналогичный уровню защиты, обеспечиваемому направляющими перегородками 120 (либо 220), Однако в некоторых вариантах реализации изобретения первый вентиляционный элемент 300 создает увеличенный вентиляционный поток воздуха. Как отмечено выше, сетчатый материал 340, который содержит вату из нержавеющей легированной стали AISI 434, обеспечивает свободную площадь вентиляционного проема примерно 133,28 дюймов на квадратный фут (т.е. 7% заполнено, 93% свободно). Для сравнения, вентиляционные системы, в которых использованы направляющие перегородки 120 и/или 220, могут обеспечить в некоторых вариантах реализации изобретения свободную площадь вентиляционного проема примерно 15-18%. Увеличенная свободная площадь вентиляционного проема, создаваемая сетчатым материалом 340, обеспечивает соответствие систем, в которых использованы первые вентиляционные элементы 300, строительным нормам и правилам (в которых обычно предусмотрена минимальная величина свободной площади вентиляционного проема) при использовании меньшего количества вентиляционных систем, что дает строителям и кровельщикам преимущество перед конкурентами в части общей суммы затрат на вентиляцию.
[0093] На фиг.10А показан вид спереди второго вентиляционного компонента 400 согласно одному из вариантов реализации изобретения. Второй вентиляционный компонент 400 может быть почти аналогичен второму вентиляционному компоненту 200, изображенному на фиг.2, но дополнительно содержать сетчатый материал 440. В частности, второй вентиляционный элемент 400 содержит корпус 405, который образует углубленные секции 432 и приподнятые секции 430. Секции 430, отстоящие от тела 405, например благодаря использования распорных кронштейнов (не показаны), снабжены колпаками 433. В секциях 430 корпуса 405 выполнены отверстия 410. Отверстия 410 покрыты сетчатым материалом 440, прикрепленным к нижней поверхности корпуса 405 любым доступным способом, включая приклеивание, сварку и т.п. В качестве сетчатого материала 440 могут быть использованы материалы, аналогичные материалу 340, изображенному на фиг.9. Вариант конструкции, изображенный на фиг.10А, предназначен для использования в крышах, покрытых кровельной плиткой S-образной формы, тогда как для крыш, имеющих элементы покрытия другой формы, могут быть использованы другие варианты конструкции. Например, второй вентиляционный элемент 400 может быть выполнен в форме М-образных или плоских черепичных плиток.
[0094] На фиг.10В показан вид спереди второго вентиляционного компонента 400, аналогичного компоненту, изображенному на фиг.10А, но у которого между корпусом 405 и колпаками 433 размещен сетчатый материал 440. Сетчатый материал 440 может быть прикреплен к корпусу 405 и/или колпакам 433 любым известным способом, включая приклеивание, сварку и т.п.
[0095] На фиг.10С показан вид спереди второго вентиляционного компонента 400, аналогичного компоненту, изображенному на фиг.10А, но в котором на нижней поверхности корпуса 405 и далее между корпусом 405 и колпаками 433 дополнительно сетчатый материал 440. Сетчатый материал 440 может быть прикреплен к телу 405 и/или колпакам 433 любым известным способом, включая приклеивание, сварку и т.п.
[0096] На фиг.10А-10С изображен сетчатый материал 440, размещенный под отверстиями 410 или над ними. В других вариантах реализации изобретения сетчатый материал 440 может быть частично или полностью размещен в отверстии 410.
[0097] Вентиляционные системы, раскрытые в предпочтительных вариантах реализации изобретения, выполнены таким образом, что соседние элементы кровельного покрытия (например, кровельная плитка) взаимодействуют друг с другом с образованием повторяющегося узора. Другими словами, при сборке вентиляционных систем с элементами покрытия крыши их соответствие должно быть обеспечено без резания или какого-либо иного видоизменения элементов кровельного покрытия. Как указано выше, второй вентиляционный компонент (включая без ограничения все рассмотренные в настоящем описании варианты реализации изобретения) может быть смещен в боковом направлении, в направлении вверх или вниз по скату относительно первого вентиляционного компонента (включая без ограничения все рассмотренные в настоящем описании варианты двухчастных конструкций), например посредством на два-четыре элемента кровельного покрытия. При совместном использовании с огнестойкими подстилающим слоем и строительными материалами такое смещение вентиляционных компонентов обеспечивает дополнительную защиту от огня и проникновения в здание тлеющих углей.
[0098] На фиг.11 показано перспективное изображение еще одного варианта конструкции крышной вентиляционной системы 10, в котором первый и второй вентиляционные компоненты 300 и 400 могут быть объединены с образованием объединенной одночастной вентиляционной системы. Как отмечено выше, примеры объединенной одночастной вентиляционной системы раскрыты в патентах США №6390914 и 6549316, содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки. Такая объединенная одночастная система (фиг.11) может быть использована в так называемых композитных крышах, выполненных из композитных крышных материалов.
[0099] Первый вентиляционный компонент 300 одночастного варианта реализации может быть выполнен по существу таким образом, как было описано выше со ссылкой на фиг.9. В отверстии 310 в основании первого вентиляционного компонента 300 может быть расположен сетчатый материал 340. В описываемом варианте реализации изобретения отверстие 310 может быть прямоугольным, однако оно может иметь различную форму, в т.ч. круглую или эллиптическую. Отверстие 310 окружено выступающей вверх направляющей стенкой, либо выступом 320. Направляющая стенка 320 предотвращает протекание воды с настила крыши через отверстие 310.
[0100] Второй вентиляционный компонент 400 одночастного варианта реализации изобретения имеет конусовидную верхнюю часть, на верхней поверхности которой выполнены вентиляционные прорези 416, а на передней кромке которой выполнено отверстие 418. Между компонентами 300 и 400 имеется полость, в которой могут быть расположены решетки или другие фильтрующие устройства, предотвращающие проникновение строительного мусора, косого дождя и насекомых. Во время эксплуатации воздух из области под настилом крыши проходит через первый вентиляционный компонент 300, затем через полость между первым и вторым вентиляционными компонентами 300, 400 и далее через вентиляционные прорези 416 и/или отверстие 418. Использование одночастной конструкции (фиг.11) целесообразно в тех случаях, когда первоочередной задачей является удобство монтажа. Кроме того, преимущество одночастной конструкции заключается в том, что, будучи низкопрофильной, она обладает повышенной огнеупорностью, поскольку огонь стремится пройти через вентиляционную систему, а не через отверстия в нем. Этим она отличается от высокопрофильной вентиляционной системы, например слухового окна, которая обеспечивает естественный вход для огня и тлеющих углей через отверстия в ней.
[0101] На фиг.12 изображен вид в перспективе здания с крышной вентиляционной системой 6,7 согласно одному из вариантов реализации изобретения. Здание включает крышу 2 с коньком 4 и два свеса 5. Между коньком 4 и каждым свесом 5 расположены скаты крыши 3, один из которых показан на этом чертеже. Следует отметить, что более сложные крыши могут иметь более двух скатов 3. В одном из вариантов реализации изобретения по меньшей мере один из скатов 3 здания 500 включает вентиляционные системы 6, 7, снабженные устройствами, для защиты от тлеющих углей и/или огня, например вентиляционными системами, описанными выше. В этом варианте реализации изобретения системы 6 на скате крыши расположены вблизи конька 4 и предпочтительно выровнены по существу параллельно коньку. В некоторых вариантах реализации изобретения вентиляционные системы 6 на скате крыши отделены от конька 4 одним-четырьмя элементами кровельного покрытия (например, черепичными плитками). В этом варианте реализации изобретения системы 7 на скате крыши расположены вблизи свеса 5 и предпочтительно выровнены по существу параллельно свесу. В некоторых вариантах реализации изобретения вентиляционные системы 7 на скате крыши отделены от свеса 5 одним-четырьмя элементами кровельного покрытия (например, черепичными плитками). Во время эксплуатации вентиляционные системы 6, 7 этой конструкции способствуют потоку воздуха через чердачное помещение, как показано стрелкой 8, т.е. воздух входит в здание (например, в чердачное помещение) через вентиляционные системы 7 и выходит из здания через вентиляционные системы 6. Кроме того, крыша может содержать обрешеточную полость, через которую также может проходить воздух.
[0102] Настоящее изобретение раскрыто посредством некоторых предпочтительных вариантов и примеров, при этом для специалистов очевидно, что настоящее изобретение выходит за рамки раскрытых конкретных вариантов реализации и может иметь другие варианты и/или области применения, а также очевидные усовершенствования и эквиваленты. Таким образом, изобретение не ограничено приведенными в описании конкретными предпочтительными вариантами реализации изобретения.