CS210149B1 - Zenitní světlík - Google Patents

Description

Vynález se týká zenitního pásového světlíku pro halové objekty průmyslové, zemědělské a občanské výstavby, s integrovanou funkcí osvětlovací, tepelně-ízo1ační a vzduchotechnickou .

V současné době se pásové zenitní světlíky halových objektů návrhuji .převážně jako klasické s ocelovou konstrukcí ve tvaru lomenice s beztmelým zasklením, nebo segmentové z umělých hmot. Navrhují se převážně v jednoduchém, případně zdvojeném provedení s uzavřenou vzduchovou mezerou. Jednoduché prosklení světlíků, v oblasti nejvyšších vnitřních teplot, způsobuje největší tepelné ztráty běžných halových objektů, dosahující až 73 % celkových tepelných ztrát prostupem, a 48 °/ celkových ztrát objektu pro běžné intenzity větrání. Tepelné ztráty klasických světlíků jsou dále zvýšeny konstrukčně a funkčně nutným seŠikmením prosklení jehož celková vlastní plocha, bez zvýšených obrub, je pro běžné sklony až o 40 Z vyšší než světelně účinná plocha zenitního otvoru.

Běžně používaná ventilační křídla nelze utěsni tdochází k zatékání a nežádoucí infiltraci a exfiltrací vnitřního vzduchu. Ovládací mechanismy křídel, většinou pneumatické, jsou náročné a poruchové. Zdvojené prosklení s uzavřenou vzduchovou dutinou podstatně omezuje tepelné ztráty transmisí, ale dochází postupně k znečistování prostoru dutiny, které bez úplné demontáže prosklení v celém rozsahu nelze odstranit. Při použití zdvojeného prosklení s drátěnou vložkou je vlastní světelná propustnost, světlíku v průměru nižší až o 35 7 vůči čirému jednoduchému zasklení. Rovné skleněné podsvětlíky, bez možnosti čištění, jsou pak naprosto nevyhovující. Zenitní světlíky sedlové a segmentové, bez speciálních vnitřních žaluzií, jsou nevhodné z hlediska letní tepelné zátěže přímou transmisí sluneční radiace, kdy dochází k přehřátí interiérů skleníkovým efektem a navíc k přímému oslnění.

Montáž i údržba klasických ocelových konstrukcí světlíků je vysoce pracná, značná je spotřeba a celková hmotnost ocelí, staticky minimálně využité, se značnou energetickou výrobní náročností. Světlíky mají nevyhovující vzhled v interiéru a v provozech s vývinem prachů a aerosolů se značně špiní při vnitřní cirkulaci vzduchu v halách. Znečištění se podstatně zvyšuje v případě, kdy venti lační křídla odvádí odpadní vzduch při větrání objektu. Ruční čištění skel světlíků zevnitř hal a z pojízdných lávek je velmi pracné, risikové, a proto bývá běžně zanedbáváno. Světlíky po Čase zcela ztrácí svoji osvětlovací funkci. U bezsvětlíkových hal je požadována vysoká hladina umělého osvětlení, běžně přes 800 Ix a nutná klimatizace, což vede k celoročně vysokým energetickým nárokům. Z hledisek fyziologických aspsychologických zůstává však denní osvětlení budov pro člověka stále nejpřijatelnější, i s jeho přirozenou denní proměnnou.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny pásovým zenitním světlíkem, který se vyznačuje tím, že podhled běžných nadstřešních zenitních světlíků vytvářejí nejméně jedna transparentní fólie z umělé hmoty, s případným vyztužením, přičemž fólie je přes rozpon světlíku kluzně zavěšena na vodících lištách s možností podélného posuvu. Prostor světlíku tím vytváří dokonalý vzduchovod značného průřezu s minimálním hydraulickým odporem, pro nucený rozvod čerstvého větracího filtrovaného vzduchu, případně pro odvedení odpadního vzduchu z prostoru haly, v průběhu celého roku. Podhledová fólie světlíku může být v celé ploše, nebo lokálně, opatřena perforací s dokonalou ventilační funkcí.

Instalovaná transparentní fólie bez perforace snižuje v topném období radikálně tepelné ztráty běžných světlíků. Tepelný tok, prostupující z prostoru haly fólií je v prostoru světlíkového vzduchovodu účinně rekuperován při předehřátí vzduchu nuceně proudícího světlíkem. Tento venkovní čerstvý filtrovaný vzduch je vháněn do prostoru světlíku se střechy a na konci světlíku je vyústěn do prostoru haly při větrání. V závislostech na jeho průtokovém množství a součinitelích při přestupu tepla konvefccí a sáláním, se postupně zvyšuje jeho teplota, tím se snižuje vnitřní prostup tepelného toku fólií a zároveň vzrůstá i tepelný tok vnějším pláštěm do ovzduší. Po dosažení určité limitní teploty vzduchu, se po určité vzdálenosti, vyrovnají tepelné toky v obou pláštích světlíku a teplota proudícího vzduchu se dále nezvyšuje. Skutečnou tepelnou ztrátu světlíku prostupem představuje zprůměrovaný prostup tepla vnějším nadstřešním pláštěm po celé délce světlíkového vzduchovodu .

V alternativě řešení s perforovanou transparentní fólií je do prostoru světlíku obdobně vháněn venkovní čerstvý vzduch, který však rovnoměrně prostupuje perforací v celé ploše podhledové fólie do prostoru haly a vytváří spojitý vzdušný proud. V určité výšce pod světlíkem se proud studeného větracího vzduchu klesajícího ze světlíku, rovnoměrně směšuje s recirkulujícím vzduchem při teplovzdušném vytápění, proudícím ze štěrbinových výústek běžného rozvodného potrubí, vytvářejícím spojitý plochý proud. Směšování nastává, při značných výškách hal, zcela mimo zónu pobytu pracujících. Znečištěný cirkulační vnitřní vzduch se zároveň nedostává do styku s povrchem podhledové fólie; tím se zcela vyloučí její znečištění vnitřním ovzduším haly. Zároveň se snižuje dosud běžná vertikální nerovnoměrnost teplot vzduchu po výšce halových objektů.

Pro běžné haly, s 25 až 30 Z plošným rozsahem pásových zenitních světlíků, a při intenzitě větrání n = 1/h”V, byl výpočtem stanoven průměrný součinitel prostupu tepla světlíku s fólií bez perforace, v hodnotě kef * 1,33 Wm“2 K^ /oproti běžným světlíkům k = 7,0 Wm~² K“1/. Tepelné ztráty prostupem světlíku pro nepřetržitý provoz v hale se tedy snižují více než o 80 Z vůči běžným světlíkům, což pro celý objekt představuje 63 Z úspory energie, a v celkové bilanci včetně větrání úsporu 43 % tepelné energie.

V alternativě provedení s perforovanou podhledovou fólií jsou tepelné ztráty světlíku konvekcí a sáláním redukovány na minimum, nebot v prostoru vzduchovodu je příčné gravitační proudění eliminováno podélným nuceným prouděním chladného vzduchu, a přenos tepla vzájemným tepelným sáláním mezi oběma plášti světlíku je zanedbatelný, při nízkém rozdílu teplot jejich povrchu. V celkové bilanci potom zajíštují světlíky s perforovanou fólií až 49 Z úsporu tepla pro vytápění a větrání hal, oproti běžně používaným světlíkům .

Při vypnutém nuceném větrání, kdy je vzducti v prostoru světlíku v klidu, lze uvažovat součinitel prostupu k = 3,0 Wm^^R-l, Tepelné ' ztráty prostupem světlíku se tedy snižují o 57 Z a v celkové bilanci haly o 33

Analogicky se prostup tepla světlíkem snižuje i při proudění odpadního teplého vzduchu prostorem světlíku při větrání. Soustava světlíků umožňuje také ekonomickou recyklaci tepla z odpadního vzduchu odváděného světlíkovými vzduchovody k centrálním, nebo nástřešním dislokovaným, rekuperátorům pro ohřev čerstvého větracího vzduchu.

V alternativě lze do světlíků instalovat dvě i více transparentních fólií nad sebou, čímž se vytvoří vzájemně oddělené vzduchové vrstvy. Tuto kombinovanou konstrukci lze využít, mimo zvýšení tepelného odporu i jako rekuperátoru tepla, nebo s perforací vnitřní fólie pro vícestupňové předehřátí přiváděného větracího vzduchu. Ze soustavy světlíků lze navrhnout i úplný vzduchotechnický rozvod včetně sběrných příčných vzduchovodů, případně vícevrstvých, se vzájemným křížením. Tím odpadá instalace náročných vzduchotechnických potrubí, jejich závěsné konstrukce a údržba. Poměrná drsnost povrchu běžných polyetylenových fólií je přitom podstatně nižší než plechových potrubí.

Pří použití fólií z modifikovaného polyetylénu, obsahujících v polymerníra řetězci fosfor, lze docílit redukce přítiého slunečního osálání unteríéru a zároveň sníženi oslnění při účinném rozptylu záření na difusní. Tím se snižuje i nerovnoměrnost hladiny denního osvětlení v prostoru hal. Světlík z organického skla a transparentní fólie má světelnou prostupnost až 88 % oproti zdvojenému zasklení drátěným sklem s propustností pouze 58 Z. Z toho vyplývá reálná>možnost zmenšení ploch zenitnich světlíků vůči dnešním normám. V topném období je teplota povrchu podhledové fólie velmi nízká a Aj.latňuje se její negativní tepelné sálání. Z hlediska hygienického však nedochází k podstatnějšímu snížení pohody mikroklimatu hal, nebot plocha fólie je v poměru k ostatním plochám relativně malá a navíc umístěná ve značné výšce, a tedy její sálavý účinek celkově neovlivní účinnou teplotu okolních ploch. V letním období je dokonalým větráním z perforovaných fólií, jako vzduchových clon, eliminována tepelná zátěž přímou transmisí sluneční radiace do prostoru hal.

Výměna podhledových fólií při jejich znečištění vnitřním prostředím haly, např. aerosoly a prachem, je výhodně řešena podélným stažením ke konci pásového světlíku k montážní lávce nebo na střechu haly přes čelo světlíku. Natažení nové, nebo vyčištěné fólie, lze provést z druhé strany světlíku napojením na stahovanou folii, odvíjením z role. Náklady na výměnu jsou několikanásobně nižší oproti namáhavému ručnímu čištění světlíku, případně i pevných podhledů, z pojezdových lávek. Podhledová fólie není vystavena přímému agresivnímu působení venkovního ovzduší a ultrafialového záření, čímž se omezuje její atmosférická degradace. Pružně zavěšená fólie, případně s perforací, působí jako akustický absorbér pro střední hlukové frekvence v prostoru haly. Celkově vykazuje konstrukce světlíku zvýšený stupeň zvukové neprůzvučnosti s hlediska akustického útlumu.

Integrovaný světlík lze optimálně využít i pro zemědělské objekty, vysoce náročné na dokonalé odvětrání a na recyklaci biologické produkce tepla a odvedení vodních par.

Z architektonického hlediska lze uplatnit podhledy světlíků i v exponované občanské výstavbě. Případné čištění vnitřního povrchu nadstřešní Č^sti, jehož znečištění bude minimální při řádném filtrování větracího vzduchu, lze řešit z lávek pojíždějících ve vodících lištách folií.

Na obr. 1 je v příčném profilu znázorněn příklad provedení pásového zenitního světlíku, jehož pevná nadstřešní Část je z obloukových segmentů organického skla, a podhledová část je z transparentní perforované poletylenové fólie. Na obr. 2 je uveden obdobný příklad provedení, ale s pevnou nadstřešní částí ve tvaru lomenice se zasklením drátěným sklem, v jednoduchém provedení. Na obr 3 je provedení světlíku o větším rozponu se zavěšeným mezilehlým nosníkem pojezdů podhledových fólií bez perf orace.

Na obr. 4 je kombinovaný světlík s nadstřešní částí z obloukových segmentů a dvěma transparentními foliemi, nezávisle zavěšenými v samostanýeh vodicích lištách.

Pásový světlík sestává z pevné nadstřešní částí J_ z obloukových segmentů organického skla, nebo ve tvaru lomenice, a transparentních fólií 2_. Podhledové fólie 2 jsou kluzně zavěšeny příchytkami 2 nebo lemováním 6_ v podélných vodících lištách příčného průřezu ve tvaru písmene ”C, které jsou kotveny do okrajů světlíkového otvoru, nebo do podélné střední lišty 7. Příchytky jsou uvnitř lišt 4_, _7 propojeny tažným lankem 5, pro podélné stažení fólie 2_ po délce světlíku, případně jsou nahrazeny lemováním 6_.

Princip zenitního světlíku je určen pro pásové světlíky ze segmentů umělých hmot, dále pro všechny typy zenitních a lucernových ' světlíků s ocelovou konstrukcí.

Zásadně lze princip použít i pro všechny stávající světlíky, kdy se požaduje snížení jejich tepelných ztrát, integrovaná funkce světlíku jako vzduchotechnického rozvodu, případně vícevrstvého, přičemž zcela odpadá instalace ventilačních křídel, otevíracích mechanismů i čistících lávek.

V odůvodněných případech lze zajistit úplnou hermetizaci světlíku vůči prostoru haly návrhem vodicích lišt z bezstykových trub z umělé hmoty s podélnou drážkou, v kterých je folie kluzně zavěšena na průběžném lemování tažného prvku, pevně dosedajícího při napnutí fólie přetlakem vzduchu ve svět 1íku.

Claims (5)

1. Zenitní světlík pro halové objekty sestávající z peVné pásové nadstřešní části příčného profilu ve tvaru segmentových oblouků nebo lomenice, a vnitřní podhledové části, vyznačený tím, že podhled světlíku tvoří běžná transparentní fólie /2/ zavěšená kluzně do podélných vodících lišt /4/, oboustranně ukotvených do okrajů světlíkového otvoru.

2. Zenitní světlík podle bodu 1, vyznačený tím, že podhledová fólie /2/ je perforovaná.

3. Zenitní světlík podle bodů 1 a 2,

Y N Á L E Z U vyznačený tím, že fólie /2/ je kluzně zavěšena v lištách /4/ příchytkami /3/, vzájemně spojenými tažným lankem /5/.

4. Zenitní světlík podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že fólie /2/ je kluzně zavěšena v lištách /4/ průběžným zesíleným lemováním /6/ .

5. Zenitní světlík podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že podhled světlíku sestává z nejméně dvou transparentních fólií /2/, umístěných nad sebou a vzájemně oddělených vzduchovou vrstvou.