Вентилируемый стеновой элемент
VENTILATED WALL ELEMENT

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении наружных панелей и блоков для жилых и общественных зданий, возводимых в жарком климате.
Известен вентилируемый стеновой элемент (см. патент РФ №  2002117745, МПК E 04 С 2/26, E 04 B 2/24. Бюл.  №12, 2002), содержащий внутренние вертикальные полости с утеплителем, ребра жесткости между ними с дополнительными щелевидными пустотами, расположенными соосно со сквозными вентилируемыми щелевидными пустотами, связанными между собой горизонтальными каналами, и соединенные с атмосферой при помощи отверстий в виде суживающихся сопел в нижней части вентилируемого стенового элемента и в виде расширяющихся сопел в его верхней части, при этом по внутренней поверхности суживающихся и расширяющихся сопел продольного от входа к выходу расположены криволинейные канавки.
Недостатком данного вентилируемого стенового элемента является снижение теплозащитных качеств ограждения при длительной эксплуатации в результате наличия процесса витания каплеобразной жидкости при туманах и дождях, а также твердых частиц пыли при ветреной погоде во внутренних отсеках суживающихся и расширяющихся сопел, препятствующих процессу циркуляции воздуха (создается дополнительное аэродинамическое сопротивление прохождению вентилируемого воздуха).
Известен вентилируемый стеновой элемент (см. патент РФ на полезную модель №27614 МПК E 04 С 2/26; E 04 B 2/24, опубл. 10.03.2003. Бюл. №4), содержащий внутренние вертикальные полости с утеплителем, ребра жесткости между ними с дополнительными щелевидными пустотами, расположенными соосно со сквозными вентилируемыми щелевидными пустотами, связанными между собой горизонтальными каналами и соединенными с атмосферой при помощи отверстий в виде суживающихся сопел в нижней части вентилируемого стенового элемента и в виде расширяющихся сопел в его верхней части, при этом на внутренней поверхности суживающихся и расширяющихся сопел продольно от входа к выходу расположены криволинейные канавки, кроме того криволинейные канавки имеют профиль в виде «ласточкина хвоста», причем и на входе суживающегося сопла и на выходе расширяющегося сопла выполнены кольцевые канавки, каждая из которых соединена с накопителем загрязнений.
Недостатком является возрастание тепловых потерь вентилируемым стеновым элементом при длительной эксплуатации, особенно с наличием в атмосферном вентилируемом воздухе каплеобразных частиц дождя или измороси, а так же мелкодисперсных конденсирующихся частиц тумана, которые проникают в воздушные полости, значительно увеличивая коэффициент теплоотдачи от строительных элементов к окружающей среде.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение тепловых потерь в вентилируемых полостях в условиях возрастания концентрации каплеобразующих и мелкодисперсных конденсирующихся частиц влаги в атмосферном воздухе, поступающих в вентилируемый стеновой элемент путем устранения налипания влажных загрязнений в полостях криволинейных канавок за счет выполнения их из биметалла.
Технический результат достигается тем, что вентилируемый стеновой элемент содержит внутренние вертикальные полости с утеплителем, ребра жесткости между ними с дополнительными щелевидными пустотами, расположенными соосно со сквозными вентилируемыми щелевидными пустотами, связанными между собой горизонтальными каналами и соединенными с атмосферой при помощи отверстий в виде суживающихся сопел в нижней части вентилируемого стенового элемента и в виде расширяющихся сопел в его верхней части, при этом на внутренней поверхности суживающихся и расширяющихся сопел продольно от входа к выходу расположены криволинейные канавки, кроме того криволинейные канавки имеют профиль в виде «ласточкина хвоста», причем и на входе суживающегося сопла и на выходе расширяющегося сопла выполнены кольцевые канавки, каждая из которых соединена с накопителем загрязнений, при этом криволинейные канавки с профилем в виде «ласточкина хвоста» выполнены из биметалла, причем первый материал биметалла, со стороны движущегося вращающегося потока атмосферного воздуха, имеет коэффициент теплопроводности в 2,0 – 2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности второго материала биметалла.
На фиг.1 изображен вентилируемый стеновой элемент, общий вид; на фиг.2 разрез А-А по фиг.1; на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 – развертка внутренней поверхности суживающегося и расширяющегося сопел с круговой канавкой; на фиг.5 – разрез профиля в виде «ласточкина хвоста» криволинейной канавки, выполненной из биметалла.
Вентилируемый стеновой элемент содержит внутренний вертикальные полости 1 с утеплителем 2, ребра жесткости 3 между ними и сквозные вентилируемые щелевидные пустоты 4 с наружной стороны элемента, соединенные с атмосферой при помощи отверстий 5. Вентилируемый элемент выполнен с дополнительными щелевидными пустотами 6, расположенными на поперечных осях ребер жесткости 3 и соосно с вентилируемыми щелевидными пустотами 6, причем щелевидные пустоты 4 и 6 соединены между собой горизонтальными каналами 7. Сквозные вентилируемые щелевидные пустоты 4 с наружной стороны элемента соединены с атмосферой посредством суживающегося сопла 8, вставленного в нижнее отверстие 5, и посредством расширяющегося сопла 9, вставленного в верхнее отверстие 5.
На внутренней поверхности суживающегося сопла 8 выполнены с профилем в виде «ласточкина хвоста» криволинейные канавки 10, продольно расположенные от его входа 11 к выходу 12, при этом на входе 11 расположена круговая канавка 13, соединяющая накопитель загрязнений 14 с заглушкой. На внутренней поверхности расширяющегося сопла 9 выполнены с профилем в виде «ласточкина хвоста» криволинейные канавки 15, продольно расположенные от его входа 16 к выходу 17, при этом на выходе 17 расположены круговая канавка 18, соединяющаяся с накопителем загрязнений 19.
о
о
Криволинейная канавка 10 с профилем в виде «ласточкина хвоста» 20 выполнена из биметалла 21, причем первый материал 22 биметалла 21 со стороны движущегося вращающегося потока атмосферного воздуха имеет коэффициент теплопроводности равный 204 Вт/(м·С), например алюминий, а коэффициент теплопроводности второго материала 23 равен 85 Вт/(м·С), например латунь (см. стр 312 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Изд. Высшая Школа 1980. - 469 с. ил.).
При высокой концентрации влаги в атмосферном воздухе, в виде каплеобразных и мелкодисперсных конденсирующего пара частиц, когда он в качестве вентилируемого поступает в суживающиеся сопла 8, наблюдается  интенсивное налипание жидкости ко внутренней поверхности полостей 20 криволинейных канавок 10, с последующим образованием пленочного движения жидкости.
о
о
Известно, что коэффициент теплопроводности воды, равный 0,5513 Вт/(м·С) превышает коэффициент сухого воздуха, равного 0,0244 Вт/(м·С) более чем в 20 раз. В результате резко увеличивается теплоотдача от внутренней поверхности вентилируемого стенового элемента в окружающую среду, т.е. возрастают теплопотери (см., например стр 282 Исаченко В.П. и др. Теплопередача. – М.: "Энергоиздат", 1981. - 416 с.,ил.).
о
Для устранения образования пленки жидкости в полостях 20 в виде «ласточкина хвоста» суживающегося 8 и расширяющегося 9 соплах, они выполнены из биметалла 21. При этом первый материал 22 биметалла 21 со стороны движущегося вращающегося потока атмосферного воздуха с коэффициентом теплопроводности равном 204 Вт/(м·С) контактирует с периферийными более нагретыми слоями термодинамически расслоенного воздуха, (см., например Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. М.: «Машиностроение», 1979 – 386 с.ил.). Второй материал 23 биметалла 21 контактирует с внутренней поверхностью вентилируемого стенового элемента, и имеющего температуру окружающей среды. В результате в биметалле 21 из-за разности температурных градиентов образуется термовибрация (см., например, Дмитриев Л.Н. Биметаллы. Пермь, Кн. изд-во. 1991-415 с.,ил.), которое разрушает образование пленки жидкости, соответственно, отсутствует увеличение коэффициента теплоотдачи, т.е. не наблюдается возрастание теплопотери от здания в окружающую воздушную среду.
При ветровом воздействии на вентилируемый стеновой элемент атмосферный воздух, насыщенный загрязнениями (каплеобразной влагой и твердыми частицами пыли) поступает на вход 11 суживающегося сопла 8, вставленного в нижнее отверстие 5, и по мере движения перемещается по криволинейным канавкам 10. В результате наблюдаются завихрения потока на выходе 12 с последующим вращающим движением воздуха в сквозной вентилируемой щелевидной пустоте 4 с переходом в дополнительные щелевидные пустоты 6, соединенные между собой горизонтальными каналами 7. Вихревые движения потока в суживающемся сопле 8 приводят к тому, что под действием центробежных сил капельки жидкости и твердые частицы пыли отбрасываются к внутренней поверхности суживающегося сопла 8 и попадает с полость с профилем в виде «ласточкина хвоста» криволинейных канавок 10, где перемещаются в сторону круговой канавки 13 и далее загрязнения поступают в накопитель загрязнений 14, оттуда удаляются вручную или автоматически по мере накопления.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что обеспечивается снижение тепловых потерь вентилируемого стенового элемента в условиях эксплуатации с высокой концентрацией каплеобразных и конденсирующихся мелкодисперсных частиц атмосферного воздуха, используемого в качестве вентилируемых за счет устранения образования в результате налипания влаги пленки жидкости в полостях криволинейных канавок суживающихся и расширяющихся сопел путем выполнения из биметалла.