Воздухоопорное покрытие для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса
AIR-SUPPORTED COATING FOR CLOSED COURTYARD FORMED BY INTERNAL WALL ENVELOPES OF CONSTRUCTION COMPLEX

Изобретение относится к строительству жилых зданий и может быть использовано для организации воздухоопорного покрытия при формировании крытого замкнутого внутреннего двора, ограниченного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является воздухоопорное покрытие для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса (патент РФ №2503780, E04B 1/00, E04H 15/20, 10.01.2014), в котором покрытие выполнено куполообразным из эластичного светопрозрачного материала, который представляет собой полую внутри мембрану. Кроме того, покрытие состоит из конструктивно независимых центральной части и скатов, герметично соединенных по периметру верхними торцами с покрытием центральной части, а нижними торцами - с внутренним стеновым ограждением строительного комплекса, образующим замкнутый внутренний двор. Мембраны скатов и центральной части покрытия выполнены с возможностью индивидуального поддува внутренней полости. Центральная часть покрытия содержит вертикальные опоры не менее трех, которые ограничены сверху соединяющими их горизонтальными перегородками, на которых закреплена мембрана центральной части покрытия. Скаты покрытия снабжены направляющими, первые концы которых соединены с перегородками, а вторые - с внутренним стеновым ограждением строительного комплекса, образующим замкнутый внутренний двор.
Основной недостаток известного воздухоопорного покрытия для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, состоит в том, что скаты покрытия представляют собой непрерывную мембрану. Большая площадь мембраны усложняет монтаж скатов покрытия, а также требует больших энергозатрат для обеспечения поддува воздуха при установке воздухоопорного купола. В совокупности это ограничивает размеры площади крытого внутреннего замкнутого двора.
Поскольку в известном воздухоопорном покрытии выполнение светопрозрачного покрытия в виде единой полой мембраны обуславливает большой объем ее внутренней полости, то для эффективного смещения точки росы на наружную поверхность покрытия недостаточно создаваемой разницы температур воздуха внутри мембраны и внутри крытого замкнутого двора за счет поддува мембраны теплым воздухом пространства внутреннего двора, что обуславливает теплопотери через кровлю, а также требует дополнительных энергозатрат на обогрев крытого пространства внутреннего двора в холодное время года.
Кроме того, покрытие выполнено трансформируемым для обеспечения естественной конвекции воздуха в замкнутом пространстве внутреннего двора в теплое время года, что усложняет конструкцию покрытия как в целом, так и ее эксплуатацию. При этом в конструкции известного покрытия отсутствует возможность организации естественной конвекции воздуха в холодное время года, когда внутренний двор полностью перекрыт и представляет собой замкнутое пространство, что приводит к застою воздуха внутри двора, снижает комфортность и требует дополнительных энергозатрат на искусственную вентиляцию пространства внутреннего двора известного строительного комплекса.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания воздухоопорного покрытия для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в упрощении монтажа покрытия, в расширении возможности увеличения крытого пространства внутреннего замкнутого двора, в снижении теплопотерь через покрытие; в снижении энергозатрат на монтаж покрытия, на обогрев крытого внутреннего двора в холодный период времени года; в улучшении комфортности пространства внутреннего двора.
Сущность изобретения состоит в том, что в воздухоопорном покрытии для замкнутого внутреннего двора, образованном внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, выполненном куполообразным из эластичного светопрозрачного материала, который представляет собой полую внутри мембрану, кроме того покрытие состоит из конструктивно независимых центральной части и скатов, герметично соединенных по периметру верхними торцами с покрытием центральной части, при этом мембраны скатов и центральной части покрытия выполнены с возможностью индивидуального поддува внутренней полости, кроме того, центральная часть покрытия содержит вертикальные опоры не менее трех, которые ограничены сверху соединяющими их горизонтальными перегородками, на которых закреплена мембрана центральной части покрытия, при этом скаты покрытия снабжены направляющими, выполненными в виде троса, первые концы которых закреплены на перегородках, новым является то, что мембрана покрытия скатов разделена радиально на конструктивно независимые секции, соединенные между собой герметично и эластично боковыми сторонами, с образованием замкнутой поверхности, кроме того внутренняя полость мембраны каждой секции разделена на две камеры, соответственно верхнюю и нижнюю, плоской внутренней перфорированной перегородкой из эластичного, светопрозрачного материала, соединенной с боковыми сторонами мембраны секции изнутри, при этом на внутреннюю поверхность верхней камеры нанесено светоотражающее покрытие, кроме того введена дополнительная мембрана из эластичного, светопрозрачного материала, которая верхним торцом по периметру герметично, эластично и неразъемно соединена с нижними торцами секций мембраны скатов покрытия с образованием сквозных полостей, через которые вторыми концами проходят направляющие скатов покрытия, при этом вторые концы тросов закреплены на крыше строительного модуля, кроме того нижний торец дополнительной мембраны соединен герметично и разъемно с обращенными внутрь замкнутого двора стеновыми ограждениями строительного комплекса. Кроме того: нижний торец дополнительной мембраны соединен с обращенными внутрь замкнутого двора стеновыми ограждениями строительного комплекса под отрицательным острым углом к поверхности крыши; дополнительная мембрана выполнена полой и снабжена ниппельным устройством для накачки воздуха; дополнительная мембрана выполнена многосекционной по количеству секций в мембране скатов покрытия, причем ширина верхнего торца секции дополнительной мембраны соответствует ширине нижнего торца мембраны секции ската покрытия, при этом дополнительная мембрана может быть выполнена полой, а каждая секция дополнительной мембраны снабжена ниппельным устройством для накачки воздуха.
Существенные признаки формулы изобретения: «Воздухоопорное покрытие для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, выполненное куполообразным из эластичного светопрозрачного материала, который представляет собой полую внутри мембрану, кроме того покрытие состоит из конструктивно независимых центральной части и скатов, герметично соединенных по периметру верхними торцами с покрытием центральной части, при этом мембраны скатов и центральной части покрытия выполнены с возможностью индивидуального поддува внутренней полости, кроме того, центральная часть покрытия содержит вертикальные опоры не менее трех, которые ограничены сверху соединяющими их горизонтальными перегородками, на которых закреплена мембрана центральной части покрытия, при этом скаты покрытия снабжены направляющими, выполненными в виде троса, первые концы которых закреплены на перегородках,…» - являются неотъемлемой частью заявленного строительного модуля и обеспечивают его осуществимость, а, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата.
Технический результат достигается следующим образом. Выполнение мембраны воздухоопорного покрытия из светопрозрачного материала обеспечивает освещение крытого внутреннего двора солнечным светом. В заявленном воздухоопорном покрытии мембрана покрытия скатов, в отличии от прототипа, разделена радиально на конструктивно независимые секции, соединенные между собой герметично и эластично боковыми сторонами, с образованием замкнутой поверхности. В этом случае покрытие скатов представляет собой набор отдельных секций из эластичной светопрозрачной мембраны, количество которых определяется размерами покрытия, что позволяет варьировать размеры покрытия.
Введение дополнительной мембраны из эластичного, светопрозрачного материала, обеспечивает возможность формирования замкнутого светопрозрачного покрытия внутреннего двора, а также обеспечивает возможность организации внутри крытого двора естественной конвекции воздуха в любое время года, не прибегая к трансформации покрытия скатов, что упрощает конструкцию и сборку покрытия в целом. Это обеспечивается благодаря тому, что дополнительная мембрана верхним торцом по периметру герметично, эластично и неразъемно соединена с нижними торцами секций мембраны скатов покрытия. Благодаря выполнению мембраны эластичной, обеспечивается возможность герметичного соединения нижнего торца дополнительной мембраны с обращенными внутрь замкнутого двора стеновыми ограждениями строительного комплекса, что обеспечивает формирование крытого замкнутого пространства внутреннего двора строительного комплекса. Для возможности организации внутри крытого двора естественной конвекции воздуха в любое время года соединение дополнительной мембраны с обращенными внутрь замкнутого двора стеновыми ограждениями выполнено разъемным, что повышает комфортность строительного модуля. При этом, поскольку вторые концы тросов закреплены на крыше строительного модуля, это позволяет пространственно установить нижние торцы скатов покрытия над поверхностью крыши выше уровня внутреннего стенового ограждения. В результате это обеспечивает возможность соединения нижнего торца дополнительной мембраны с обращенными внутрь замкнутого двора стеновыми ограждениями строительного комплекса под отрицательным острым углом к поверхности крыши. В совокупности это предотвращает возможность засыпания дополнительной мембраны снегом, при этом сохраняется освещенность внутреннего двора и обеспечивается возможность организации внутри крытого двора естественной конвекции воздуха в любое время года, повышая комфортность.
Кроме того, дополнительная мембрана выполнена полой и снабжена ниппельным устройством для накачки воздуха. Эластичный материал дополнительной мембраны, помимо герметичности соединений, обеспечивает возможность придания ей требуемой формы и заполнения ее воздухом, который является теплоносителем, что снижает энергозатраты на отопление внутреннего двора.
Выполнение дополнительной мембраны многосекционной по количеству секций в мембране скатов покрытия, причем ширина верхнего торца секции дополнительной мембраны соответствует ширине нижнего торца мембраны секции покрытия скатов, упрощает соединение дополнительной мембраны с мембраной скатов. Кроме того, выполнение дополнительной мембраны многосекционной позволяет максимально приблизить к форме двора линию соединения нижнего торца дополнительной мембраны со стеновыми ограждениями, что повышает герметичность соединения, обеспечивает сохранение внутри двора тепла и комфорта, сокращает энергозатраты на отопление внутреннего двора.
Выполнение дополнительной мембраны полой, причем каждая секция дополнительной мембраны снабжена ниппельным устройством для накачки воздуха, придает дополнительной мембране теплоизоляционные свойства, что сокращает теплопотери через покрытие, способствует сохранению тепла внутри крытого замкнутого двора в холодное время года и снижет энергозатраты на обогрев пространства внутреннего двора.
Поскольку дополнительная мембрана соединена с нижними торцами секций мембраны скатов с образованием сквозных полостей, через которые вторыми концами проходят направляющие скатов покрытия - тросы, обеспечивается возможность из закрепления вторыми концами на крыше строительного модуля, что позволяет изменять наклон скатов и, тем самым, варьировать размеры крытого внутреннего двора. Первые концы тросов закреплены на перегородках, соединяющих вертикальные опоры центральной части покрытия. В результате, помимо функции направляющих, они выполняют функцию фиксации покрытия скатов, что упрощает сборку и монтаж покрытия.
В результате, предлагаемая конструкция скатов покрытия в совокупности с дополнительной мембраной позволяет осуществлять полную сборку покрытия скатов замкнутого внутреннего двора на земле и в собранном виде закреплять его по месту, что упрощает монтаж покрытия в целом. Секции скатов на земле соединяют между собой боковыми сторонами, присоединяют к нижним торцам секций дополнительную мембрану. Вторые концы тросов пропускают через сквозные полости, образованные при соединении дополнительной мембраны с нижними торцами мембраны покрытия скатов. Первые концы тросов крепят к перегородкам, соединяющим вертикальные опоры центрального покрытия. За вторые концы тросов одновременно поднимают скаты на крышу и закрепляют.
Выполнение покрытия скатов многосекционным, исключение необходимости в трансформации скатов покрытия благодаря введению дополнительной мембраны, фиксация скатов покрытия посредством тросов позволило исключить операцию поддува при закреплении скатов покрытия, что упрощает сборку покрытия скатов и, в свою очередь, позволяет варьировать в широких пределах величиной крытой площади внутреннего двора. Одновременно, благодаря исключению операции поддува при закреплении скатов покрытия, снижаются энергозатраты на монтаж покрытия.
Благодаря наличию индивидуального поддува внутренней полости секций мембраны покрытия скатов и эластичности материала мембраны, секция, после включения поддува, в сечении представляет собой двояковыпуклую линзу, выпуклые поверхности которой, благодаря тому, что мембрана покрытия скатов разделена на конструктивно независимые секции радиально, обращены соответственно наружу и внутрь двора.
Кроме того, внутренняя полость мембраны каждой секции разделена на две камеры, соответственно верхнюю и нижнюю, плоской внутренней перфорированной перегородкой из эластичного, светопрозрачного материала, которая соединена с боковыми сторонами мембраны секции изнутри.
В результате, после включения поддува, каждая секция скатов представляет собой двухкамерный светопрозрачный пакет, в котором функцию теплоносителя выполняет воздух.
При этом на внутреннюю поверхность верхней камеры нанесено светоотражающее покрытие. Поскольку в рабочем состоянии, благодаря эластичности материала покрытия, форма секции в сечении представляет собой двояковыпуклую линзу, то в верхней камере выполняются условия неоднократного отражения светового луча от ее внутренних поверхностей, т.е. формируется солнечный коллектор. Известно, что в солнечном луче примерно 90% инфракрасного излучения. В результате температура воздуха внутри верхней камеры значительно превышает температуру воздуха в нижней камере и выше температуры подкупольного пространства. Это способствует стойкому сохранению условий для переноса точки росы на наружную поверхность мембраны скатов, исключает накапливание влаги внутри верхней камеры, снижает теплопотери через покрытие, снижает энергозатраты на отопление внутреннего двора.
Кроме того, поскольку камеры образованы перфорированной перегородкой, то при работе индивидуального поддува подогретый воздух из верхней камеры поступает в нижнюю камеру и далее - в пространство двора. В результате формируется дополнительный источник тепла для обогрева внутреннего пространства замкнутого двора. Иначе говоря, благодаря предлагаемой конструкции секции скатов, покрытие из источника теплопотерь превращается в дополнительный источник тепла, что повышает комфортность внутри двора и, одновременно, сокращает энергозатраты на обогрев внутреннего двора в холодное время года. При этом в летнее время года наличие светоотражающего покрытия внутри верхней камеры секций скатов смягчает действие солнечных лучей, что повышает комфортность пространства внутреннего двора.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что предлагаемое воздухоопорное покрытие для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении монтажа покрытия, в расширении возможности увеличения крытого пространства внутреннего замкнутого двора, в снижении теплопотерь через покрытие; в снижении энергозатрат на монтаж покрытия, на обогрев крытого внутреннего двора в холодный период времени года; в улучшении комфортности пространства внутреннего двора На фиг.1 изображен схематично фрагмент заявляемого воздухоопорного покрытия для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса в установленном состоянии; на фиг.2 изображен схематично фрагмент заявляемого воздухоопорного покрытия для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, вертикальный разрез.
1
2
Заявленное воздухоопорное покрытие для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, выполнено куполообразным из эластичного светопрозрачного материала, который представляет собой полую внутри мембрану. Покрытие состоит из конструктивно независимых центральной части 1 и скатов 2, герметично соединенных по периметру верхними торцами с покрытием центральной части 1. Мембраны 3, 4 центральной части 1 и скатов 2 покрытия выполнены с возможностью индивидуального поддува внутренней полости (не показано). Центральная часть 1 покрытия содержит вертикальные опоры 5 не менее трех, которые ограничены сверху соединяющими их горизонтальными перегородками 6, на которых закреплена мембрана 4 центральной части 2 покрытия. Скаты 2 покрытия снабжены направляющими 7, выполненными в виде тросов, первые концы которых закреплены на горизонтальных перегородках, а вторые концы закреплены на крыше 8 строительного комплекса. Мембрана 3 покрытия скатов 2 разделена радиально на конструктивно независимые секции 9, соединенные между собой герметично и эластично боковыми сторонами, с образованием замкнутой поверхности. Внутренняя полость мембраны каждой секции 9 разделена на две камеры 10 и 10, соответственно верхнюю и нижнюю, плоской внутренней перфорированной перегородкой 11 из эластичного, светопрозрачного материала, соединенной с боковыми сторонами мембраны секции 8 изнутри. На внутреннюю поверхность верхней камеры 9 нанесено светоотражающее покрытие. Введена дополнительная мембрана 12 из эластичного, светопрозрачного материала, которая верхним торцом по периметру герметично, эластично и неразъемно соединена с нижними торцами секций 8 мембраны скатов 2 покрытия с образованием сквозных полостей 13, через которые вторыми концами проходят направляющие скатов покрытия - тросы 7. Первые концы тросов 7 соединены с перегородками 6, а вторые концы закреплены на крыше строительного модуля. Дополнительная мембрана 12 выполнена многосекционной. Количество секций 14 дополнительной мембраны 12 соответствует количеству секций 8 в мембране скатов 2 покрытия. Ширина верхнего торца секции 14 дополнительной мембраны 12 соответствует ширине нижнего торца мембраны секции 8 покрытия ската 2. Дополнительная мембрана 12 выполнена полой, снабжена ниппельным устройством для накачки воздуха. Нижний торец дополнительной мембраны 12 соединен герметично и разъемно с обращенными внутрь замкнутого двора стеновыми ограждениями 15 строительного комплекса под отрицательным углом к поверхности крыши. Для открывания внутрь (проветривание) можно использовать, например, круговой канат, соединенный с нижним торцом дополнительной мембраны и перекинутый через блок, закрепленный на внутреннем стеновом ограждении 15 перпендикулярно к его боковой поверхности на расстоянии, достаточном для полного открывания секции 14 мембраны 12.
Соединение боковых сторон секций 8 скатов 2, секций 14 дополнительной мембраны 12 и соединение верхних торцов секций 14 дополнительной мембраны 12 с нижними торцами секций 8 в простейшем случае может быть выполнено, например, следующим образом. Вдоль стыковочных кромок 16 боковых сторон и соответствующих торцов секций 8 мембраны скатов 4 и секций 14 дополнительной мембраны 12 приваривают самозацепляющую ленту, типа ворсовой молнии, таким образом, чтобы сцепляющиеся поверхности при совмещении были направлены навстречу друг другу (чтобы при совмещении они зацеплялись друг за друга). Совмещают внахлест. Стыковочные кромки могут быть выполнены и иначе, например, по периметру боковой стороны секции, в зависимости от конструкции. Снаружи шов герметично закрывают самоклеющейся лентой. В местах пересечения нижних торцов и боковых сторон секций 8 с соответствующими боковыми сторонами секций 14 дополнительной мембраны соединение выполняют с образованием сквозных трубчатых полостей для прохождения тросов 7, которые после установки покрытия по месту герметизируют.
Сборку покрытия строительного комплекса осуществляют следующим образом. Мембрану 3 центральной части 1 покрытия неразъемно и герметично закрепляют на перегородках 6, соединяющих вертикальные опоры 5. Мембрану 4 скатов покрытия 2 собирают на земле. Соединяют боковыми сторонами секции 8 мембраны покрытия скатов 2 и секции 14 дополнительной мембраны 12. Соединяют верхние торцы секций 14 дополнительной мембраны 12 с нижними торцами секций 8 мембраны 4 покрытия скатов 2, формируя сквозные полости 13 в местах пересечения нижних торцов и боковых сторон секций 8 с соответствующими боковыми сторонами секций 14 дополнительной мембраны 12. Секции 14 дополнительной мембраны 12 накачивают воздухом. Через сформированные сквозные полости 13 протягивают вторые концы тросов 7. Первые концы тросов 7 крепят к перегородке 6, соединяющей вертикальные опоры 5 центрального покрытия 2. За вторые концы тросов 7 одновременно (или посекционно, в зависимости от размеров покрываемого пространства двора) поднимают скаты 2 с присоединенной к ним дополнительной мембраной 12 на крышу 8. Натягивают тросы 7 за вторые концы, которые, затем, закрепляют на крыше 8 строительного комплекса. После чего со стороны внутреннего двора с усилием притягивают канатами нижние торцы дополнительной мембраны 12 к внутреннему стеновому ограждению 15 до обеспечения герметичного соединения. Канаты фиксируют.
Окончательную установку купола покрытия выполняют поддувом от компрессора общего средства поддува и индивидуальными поддувами внутренних полостей секций 9 мембраны 4 покрытия скатов 2 и мембраны 3 центральной части 1 покрытия.
Индивидуальные средства поддува (на фиг. не показано) содержат компрессоры и раздаточные шланги, жестко и герметично соединенные с внутренней полостью соответствующей мембраны. Индивидуальные средства поддува снабжены датчиками внутреннего давления в мембранах покрытия.
1
1
2
1
Воздухоопорное покрытие для замкнутого внутреннего двора, образованного внутренними стеновыми ограждениями строительного комплекса, функционирует следующим образом. После включения индивидуального поддува, каждая секция 9 скатов представляет собой двухкамерный светопрозрачный пакет, в котором функцию теплоносителя выполняет воздух. Благодаря тому, что на внутреннюю поверхность верхней камеры 10 нанесено светоотражающее покрытие, прохождение через нее светового луча задерживается из-за неоднократного отражения от ее внутренних поверхностей. В результате температура воздуха внутри верхней камеры 10 значительно превышает температуру воздуха в нижней камере 10 и выше температуры подкупольного пространства, что в холодное время года способствует стойкому сохранению условий для переноса точки росы на наружную поверхность мембраны 4 скатов 2, исключает накапливание влаги внутри верхней камеры 10, снижает теплопотери через покрытие двора, снижает энергозатраты на отопление внутреннего двора.
Кроме того, подогретый воздух из верхней камеры 101 через перфорированную перегородку 11 поступает в нижнюю камеру 10 г и далее - в пространство двора, дополнительно обогревая внутреннее пространство замкнутого двора. При этом покрытие из источника теплопотерь превращается в дополнительный источник тепла, что повышает комфортность внутреннего пространства двора и сокращает энергозатраты на обогрев внутреннего двора в холодное время года.
1
1
В зимнее время года незначительное снижение освещенности внутреннего двора из-за использования светоотражающего покрытия внутри верхней камеры 10х секций 9 скатов 2 компенсируется тем, что центральная часть 1 покрытия и дополнительная мембрана 12 сохраняют максимальную прозрачность, что не снижает комфортности внутреннего пространства двора. При этом в летнее время года наличие светоотражающего покрытия внутри верхней камеры 10 секций 9 скатов 2, благодаря многократному отражению солнечного луча внутри верхней камеры 10 секций 9 мембраны 4 покрытия скатов 2, смягчает действие солнечных лучей, что повышает комфортность пространства внутреннего двора.
В теплое время года внутри двора формируют естественные климатические условия. Для этого отсоединяют дополнительную мембрану 12 от стенового ограждения 15, притягивая ее канатами со стороны внутреннего двора в направлении к скатам 2 покрытия.
Кроме того, разъемное соединение дополнительной мембраны 12 с внутренним стеновым ограждением 15 обеспечивает пожаробезопасность внутреннего двора, так как в случае пожара позволяет оперативно организовать дымоудаление.