CS43691A3 - Method and apparatus for heat insulation of a room wall by air circulation - Google Patents

Description

/'

aror.^iíoivšETečKA advokát

ttS PRAHA 1, Žlírfá SS

Způsob a zařízeni pro tepelnou izol vzduchu.

Oblast techniky

Vynález se týká izolace stěn: místnosti používající cirkulacivzduchu podél stěny,; což je postup známý počE označením "parie-todynamická izolace“ a zejména postup používající efekt: Coandapro zajiátění cirkulace vzduchu podél stěny·

Stav techniky

Tepelná izolace místností parietodynamického typu a efektemCoanda jeépopsán například! ve francouzském patentovém: spiseč. 2 528 473♦ Tento postup dovoluje pomočí jednoduchých pro- 'středků, snižovat teplotu , vně jšíh® povrchu stěny při současnémohříváni vzduchuj který cirkuluje podál vnitřního povrchu té-to stěny. Snižování teplo ty vnější ho povrchu zmenšuje tepelnévýměny s vnějším prostředím, přičemž odpovídající.poklesvnitřní povrchové teploty je: zcela kompenzován, ohřevem vzduchuě.Konstatuje se tedy pouze snížení tepelných ztrát. Tento pod-stup má však své meze, protože' přes efekt Coanda se dílčí prou-dy pohybujícího se vzduchu nakonec oddělují od stěny, takževzdálenost, po které se dě je výměna, je: omezená, což má za ná-sledek,. že nikoliv celý povrch stěny může participovat na uve- ,?ř: i děném, jevu a zlepšování tepelné izolace stěny je proto omeze- ? . né. Jiným, hlediskem je to, že i kdýž postup" ďovolu je snížit. < tepelné ztráty,, netvoří sám topný prostředek. Vynález si kla-de za cíl rozšířit oblast použití známého způsobu pro zlepše-ní izolace při současném poskytování prostředku pro přívod ·' tepla db místnosti. ' Charakteristika vynálezu.

Vynález řeší způsob a zařízení pro tepelnou izolaci stěn mí-stnosti cirkulací vzduchu pomocí efektu Coanda podél vnitřní-ho povrchu, stěny, přičemž vzduch je podroben přídavnému pře- 2 dehřevu. Podle varianty vynálezu se tento předehřev děje cir-kulací vzduchu pocházejícího z vnějšího prostoru, mezi vněj-ším, povrchem stěny a druhou stěnou, uloženou vně první stěnya rovnoběžnou s ní. Ve druhé variantě se ohřevu vzduchu dosa-huje nezávislým, ohřevovým prostředkem. V další variantě jepovrch omývaný vzduchem díky efektu Coanda topný a dovoluj©tedy rovněž zvyšovat jeho teplotu.

Podl© vynálezu jsou výhodně všechny stěny tvořeny trans-parentními materiály, jako je sklo. Ohřev stěny, pokud k němudochází, se tedy dosahuje tenkou vodivou vrstvou, více neboméně transparentní, která může s výhodou obsahovat kovy a/ne-bo transparentní oxidy kovů, které, jsou eventuelně vodivé ajsou s výhodou aplikovány pyrolýzou organokovových práškovýchmateriálů. Vrstva jesv dotyku se vzduchem vzduchové, dutinydvojité stěny na straně vnitřní stěny orientované směrem: ven.z místnosti a má emisivitu nižší než 0,40. , Přehled obrázků na výkresech

Vynález· jě blíže vysvětlen v následujícím/popise na příkla-dech. provedení .s odvoláním na připojené výkresy, ve kterýchznázorňuj©obr.1 schématicky přívod vzduchu, který dovolujevýměnu vzduchu a jeho omývání vnitřního povrchu stěny,- obr. 2 . kombinaci dvou parietodynámických účinků v tomtéž (okně, a todvojité stěny a efektu Coanda, obr.3 schematické .znázornění , efektu Coanda na dvojitém topném zasklení a obr.4 schéma za-řízení pro zkoušení oken. ' -Λ Příklad, provedení vynálezu

Na obr.1, který znázorňuj©úpravu systému Coanda s párieto-dynamickou izolací je patrná stěna například ze skla,uložená v rámu 2 pomocí tmelu, který zůstává plastický J apomocí zasklívací lišty 4, upevněné neznázoměnými prostřed- 1 3 ky. Vstup £ vzduchu dovoluje vnějšímu vzduchu, určenému k ob-novování atmosféry místnosti, pronikat do této místnosti pů-sobením. tlakového rozdílu získávaného zpravidla systémem cen-trálního nasávání,, který působí nej častěji na více místností,napři kladl na všechny'místnosti jednoho bytu. Originality sys-tému Coanda, který je sám. o sobě znám, spočívá v koncepci de-flektoru £ z plechu nebo z plastu, který vede po celé šířcepanelUxStěny χ přiváděný vzduch. Tento deflektor je zakončenštěrbinou χ a úzkým průchodem 8. Dílčí proudy vzduchu, vychá-zející z průchodu Έ, omývají povrch 10 stěny J_. ÍTa obr.2 je znázorněna první varianta systému podle vyná-lezu. Je zde patrné plastové okno 11 s otvíravým křídlem 12a s těsnicími profily 14. Je opatřeno jednoduchým zasklením15 osazeným.pomocí těsnicích profilů 16 a zasklívací lišty 17na podložkách 18. Toto otevíravé křídlo je opatřeno: přídavnýmsklem 19 neseným, profily 20»\ a toto přídavné křídlo může být'otevřeno pro umožnění čištění vnitřních stran zasklení. T hor-ní části. otevíravého křídla íe. umí stěn deflektor 21. a to po-hyblivě, aby umožnil otevření přídavného křídla^ Tento def-lektor* 21 dovoluje získat yfekt. Coanda na ploše 22 přídavného. skle 19. orientované směrem do nitra místnosti. Tento systémje stejného typu, jáko na. obr.1. lfbvost zde spočívá v tom, ževzduch před tím, než- vstupuje w místě 23 db deflektoru 21.prochází cirkulací od spodu nahoru v prostoru umístěném mezizaskleními 15 a 19. Před tím vzduch procházel otvory 24.25vytvořenými ν’profilech oteyíravého křídla. Jako v předcho-zím případě je pohyb vzduchu, nejprve zespodu nahoru mezi dvě-ma skly 1 5 a 19 a po té shora podél povrchu 22, dosahovám.působením centrálního ventilačního systému, který uvádí míst-nost: do stavu lehkého.podtlaku vzhledem, ke vnějšímu prostře-díX · ; '

Je tyk patrné, že vzduch před tím, než vstupuje do kaná-lu deflektoru Coanda, již podstoupil předehřev vnitřním 4 4 'omýváním” skla 19. Při svém druhém průchodu se. plní podruhé < teplem, odnímaným zasklení 19. Výkon parietodynamického systé-mu C.oandá Je tak zlepšený vzhledem k výkonu samotného systému'Coanda.

Ha obr .3 je znázorněna druhá varianta systému podle vyná-lezu. Ha obrázku j;e patrný dřevěný rám 26, který nese izolač- - ní sklo 27 osazené klasickým způsobem do rámu 26 pomocí pod-ložek 28, tmelu 29 a zasklívacích lišt 30. u nichž nejsouznázorněny upevňovací prostředky. .

Zasklení 27 je opatřena na vnitřním povrchu jeho vnitř-ního skla, orientovaném do dutiny .dvouskla, tenkou vodivoutransparentní vrstvou 32 napájenou elektrickým proudem, přesproudové přívody 33« .Vrstva 32 je tvořena například kovovými ' oxidy, vytvořenými pyrolýzou organokovových práškových solícínu, ukládaných na ohřáté sklo postupem popsaným ve francouz-ském patentovém spise č.'2 427 1 41 . \ , Chladný vzduch, odebíraný zevně místnosti, vniká protáh- lým. otvorem 34 vytvořeným v rámu 26, vstupuje do kanálů de-flektoruCoanda 35. prochází štěrbinou 36, aby prošel úzkým ' průchodem 37 před tím, než opustí deflektor v úrovni hradít-ka 38. Vzduchové proudy sledují tedy povrch skla 31 . Sklo 31.jehož 'teplota se zvyšuje Joulovým efektem získávaným elek-trickým, proudem přes vrstvu 32. vykazuje značný teplotní spádvzhledem ke vzduchu, pohácházejícímu zevně, který mu tedyodnímá zhačné množství tepla. Tato technika,, která kombinujeefekt Coanda a topné zasklení, tedy dovoluje velmi značněohřívat vzduch, který vstupuje do místnosti. To značně zlep-šuje pohodu, protože proudy studeného vzduchu jsou méně vý-razné a systém, kromě toho sám tvoří topný prostředek, který 'může v, temperovaných oblastech nebo kde jsou zasklené plochyznačné, sám vystačit na to, aby vytápěl uvažovanou místnost.Druhotná výhoda je rovněž přidružená k tomuto systému: gdyž * se těsněné izolační dvousklo přemění na topné sklo, zvýšení 5 teploty vnitřní vzduchové dutiny vede ke zvýšení vnitřníhotlaku, který působí na lepení obvodových; spojů skla a kterýmůže vyvolávat jejitíi poškození. Efekt. Coanda velmi, výrazněomezuje; toto zvyšování teploty-skla a výrazně proto zlepšujejeho· stav. '

Tpředchozími případě je teplo přiváděno do vnějšího vzdu- , z chu pomocí topného skla, ale zůstává se; v rámci vynálezu, po-kud se vzduch zahřívá před výstupemz deflektoru Coanda ja-kýmkoli jiným prostředkem, jako je například elektrický odporve formě tyče, trubice s cirkulující teplo vodou apoď.

Je však rovněž možné v; rámci vynálezu vytvořit třetí va-,riantu,. která je; v podstatě kombinací prvních., dvou. Spočíváv tom* že. se převezme zařízení popsané na obr.2 a nahradi .sevnitřní sklo 19 topným sklem, takže se vytvoří topné okno,jaké jje popsáno například ve francouzském patentovém, spiseč. /patentová přihláška 89-03809/. Topné za- sklení je tedy "omýváno" dvakrát proudem ‘čerstvého; vnějšího»vzduchu,, a to jednou zespodu nahoru v prostoru ležícím mezioběma zaskleními, a podruhé shora dolů ef ektem Coanda. ·Λ ·;. Týhody poskytované touto variantou jsou značně: Dvojíprůchod vzduchu dovoluje snížit značně teplotu topného sklapro daný elektrický výkon, čímž je možné udržovat pohodu asoučasně tepelný příkon, sám o sobě značný. Toto dovoluje vřadě případů používat jako jediného prostředku pro vytápěnímístnosti topné okno. '. z

Porovnávací pokusy /1,11,111,17/ dovolily měřit tytovýhody. Obr.4 představuje použité zařízení. Má dvojí prostor,a to vnější prostor 39, oddělený hradícím prstencem. 40 od. 1 vnitřního prostoru.41 · Všechny stěny jsou izolační. Vnitřníprostor je rozdělován na dvě části, přepážkou 42. obsahujícízkoušené okno 43 o rozměrech 1.5 x 1 ,,05m.. Okno je postupněza sebou opatřováno čtyřmi rozdílnými systémy. Nejprveje.opatřeno kombinací typu z obr.2, při níž je zrušen deflektor

I 6

I

Coanda 21 a vnější vzduch se nechá procházet přímo horní přič-lí. Toto okno je však opatřeno přídavným zasklením. 19, kteréje topné /pokus I/.. Druhá kombinace je totožná, avšak' s de-flektorem. Coanda. Zde opět vzduch proniká přímo v horní části/pokus II/. Třetí varianta je. topné okiio s cirkulací vzduchuzdola nahoru ve dvojitém okně,, avšak bez efektu Coanda /de-flektor je odňat* pokus III/.' Pokud jde o čtvrtou variantu,kombinuje topné okno, cirkulaci ve stěně se zdvojenými, skly ,a. ef ekt Coandá /pokus IV/. Tato varianta je znázorněna na obr. 4. Na tomto obrázku je pravá Část 44 vnitřního prostoru izo-teraonís teplotou 7°C, přičemž její teplota je udržována kon-stantní vzhledem ke spojenýmúčinkům odpařovače.' 45. kterýtrvale pracuje, a topného odporu 46. který vzhledem k propor-cionální regulaci stabilizuje okolní teplotu. V levé části 47topný odpor 4Q dovoluje, v případě potřeby, provádět regulaciokolní teploty také.z této strany, ale tentokráte xta 20°C. Dále je na obr.4 znázorněn sací ventilátor 49-, který" do-voluje cirkulovat vzduch z chladné části 44 k teplá části 47'^vnitřního prostoru, přičemž se nechá procházet pokusným ok-nem. Během pokusů, na čtyřech výše uvedených kombinacích je . . .... '· 1 ' ' . o průtokové množství vzduchu přibližně 90 m./h, což odpovídánormálnímu větrání velké obytné místnosti. Během pokusů bylaprováděna řada měření teplot. Zejména byla měřena vnější te-plota skleněné stěny na studené straně /nahoře/, vstupní te-plota studeného vzduchu /t.j. na vstupu do prostoru 44/ avýstupní teplota vzduchu /eventuelně ohřátého/, t.j na výstu-pu ze zkoušeného okna a vstupu do prostoru 47. Upravená son-da 50 kromě toho dovolovala provádět měření výsledných tep-lot, t.j. že brala v úvahu rovněž tepelné vyzařování. Během pokusů mělo topné sklo následující rozměryvýška1,25m á šířka 0,8Q m. Bylo tvořeno tvrzeným, sklem, tlouštky4mm, opatřeným vrstvou oxidu cínu dotovaného fluorem, který měl povrchový odpor 60 ohmů na plošnou jednotku a emisivitu / · 0,30.

Pro každý ze čtyřech pokusů /Ι,ΙΙ,ΙΙΙ,IV/ sezačínalystabilizovat teploty v obou místnostech 44 a 47 při dopovída-jí cích teplotách 7°C a 20°C, přičemž tato stabilizace pokra- *čovala po dobu jedné a půl hodiny. Na konci tohoto údobí byl .odpor 48 odpojen, zatímco; regulace déle fungovala v prostoru44. Tehdy začínaly pokusy spuštěním vytápění topného sklapříkonem 600 llřattň, přičemž měření se zde prováděla po sta-bilizaci trvající hodinu a půl. Výsledky čtyř zkoušených sestav jsou uspořádánysledující tabulky; db ná-

Tabulka I vstupní vzduch Ί výstupní vzduch .J výsledná teplota teplota chladného povrchu skla pokus Ipouze topné i2°C 13°C 23°C y , . % - «· 32°C ' pokus IItopné +Coanda Í2°C I ' · /13°C/ 23°C ' ♦ 27°C poku&amp; IIItopné + .cirkulace 8°C 31 °C 24°C 1 24°C pokus: IVtopné +cirkulace +Coanda 8°C /29°C/ 25°C 23°C výška' výměny 80 .. · \ 40 v? závor-

.tf pokusu II a IV. je teplota výstupního vzduchukách, protože není významná, jelikož se vzduch.po té ohříváefektem Coanda /způsobem, který se nedá měřit/. Přesto hod·!· \nota 29°G z pokusu IV srovnávaná s 31 °C pokusu III ukazujeyže topné sklo je méně teplé, když funguje systém Coanda'. V 8 posledním sloupci.je uvedemúsek výšEy topného skla, měřenéod horního, okraje, u něhož je teplota něněná efektem Coanda.Je samožřejmě tím větší , čím. chladnější ja vzduch, který"omývá” povrch skla /tato měření se provádí pomocí infračer-I vené kamery/. Avšak nejvýznamějším výsledkem je vnější teplo-ta na studené straně okna, kde čím je nižší, tím menší jsouztráty. Zlepšení přinášené efektem Coanda je velmi dobře pa-trné , porovnáme-li pokus; I /32°C/ s pokusem II /27°C/ a dálepokus III /24°C/ s pokusem. IV /23°C/. Ztráty na chladné střa-ně jsou totiž skutečně úměrné rozdílu mezi touto teplotou a7°C v chladném prostoru. V případě pokusu IV jsou značně men-ší než v případě pokusu. X a činí zhruba dvě třetiny. Předchozí pokusy ukazují, že spojení ohřevu vzduchu aefektu Coanda přináší významné výhody,' at, je to již v případějednoduché parietodynamické izolace nebo 'vr případě spo jeníjednoduchého zasklení s; topným sklem. Zejména se konstatuje vtomto posledním případě, že jelikož výška výměny na okně./měřená odshora/ je menší ./40 cm v případě pokusu IV místo 80v případě pokusu II/, není pohoda.snížené. Jestliže se totižosoba zdržuje v blízkosti okna, pohyby vzduchu v její výšcemenší a kromě toho, protože je vnitřní povrch skla v případěpokusu IV o něco větší, než v případě pokusu II a protožedále plocha skla chlazená efektem Coanda je menší, než zbý-vající plocha, bude účinek tepelného vyzařování sklem citel-nější a pocit tepla větší. \ , . · ' · -

Claims (18)

1. <SWr.oc$všercČKA. advokát β* PKAHA 1r &amp;Ή S« /Js\ hč- V < ".. >

   PáTENT.GH K J R 0' K Ϊ < 1. Způsob tepelné izolace stěny místnosti cirkulaciy vzduchu pomocí efektu Coanda podél vnitřního povrchu tét<?\stěnyr vyznačený tím, že vzduch se před, tím. podrobuje přidav-' 'nému tepelnému předehřevu.
2. 2. Způsob podle nároku j vyznačený tím, že vzduch pocházíz vnějšího prostředí a že před jeho přiváděním do místnostije předehříván. cirkulací mezi vnějším povrchem stěny a druhoustěnou .rovnoběžnou s první stěnou, a uloženou na její vnější,straně i
3. 3. Způsob podlá nároku 1 nebo 2 vyznačený tím, že ohřevvzduchu je vyvoláván, nezávislým, ohřívacím, prostředkem. ' , t . 4 ► Způsob podle nároku 3 vyznačený tím, že prostředekpro nezávislý ohřev je integrován do stěny, která ja samot-ná topná. ; . ' '
4. 5. Způsob podle nároku 2 a nároku 4 vyznačený tím, že.vnitřní stěna je topná. ♦
5. 6. Způsob podle nároku 4 nebo 5 vyznačený tím, že topnýprvek je vodivá vrstva.
6. 7. Způsob podle kteréhokoli z předchozích nároků vyzna-čený tím, že. stěny jsou tvořeny transparentními materiály,jako je sklo.
7. 8. Způsob podle nároku 6 nebo 7 vyznačený tím, že vodivávrstva je tenká, transparentní nebo semi transparentní · » · ‘ ' ί
8. 9-. Způsob podle nároku 5 a nároku 8 vyznačený tím, ževrstva je v dotyku se vzduchem^ dvojité stěny a má emisivitunižší než 0,40. 10
9. 10. Způsob podle nároku 8 nebo 9 vyznačený tím, že tenkávrstva je vrstva náležející do skupiny tvořené vrstvou obsahu-jící kovové oxidy vytvořené pyrolýzou organokovových slouče- I nin,; zejména v práškovém stavu, kovovou vrstvou, zejména ze:stříbra a sestavy vrstev obsahujících nejméně jednu kovovouvrstvu. t.‘5
10. 11. Zařízení Coanda pro parietodynamickou izolaci míst-nosti, vyznačené tím, že obsahuje systém pro přídavný ohřev ·> vzduchu. -
11. 12. Zařízení podle nároku 11 vyznačené tím, že samotnástěna je zdvojená a předehřívá vzduch před tím, než se'podílína efektu Coanda.
12. 13. Zařízení podle nároku ji vyznačené tím, že stěna je topná. · ' ' ' . . ' ' ' '' -
13. 14.. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 11 až 13 vyznačenétím, že stěna a. efektem Coanda je dvojitá, s vnitřní cirlukaaívzduchu a s vytápěním skla na vnitřní straně místnosti.
14. 15- Zai^žení podle nároku 13 nebo 14 vyznačené tím, ževytápění stěny je zajišťováno tenkou odporovou vrstvou.
15. 16. Zařízení podle nároku 14 a 15 vyznačené tím, že vrstvaje umístěna na vnější straně vnitřní stěny. , , ' ........
16. 17. Zařízení podle nároku 16 vyznačené tím, že vrstva máemisivitu nižší než 0,40^ '
17. 18. Zařízení podle kteréhokoli z nároků Ϊ1 až 13 vyznače-né tím, že stěny jsou vytvořeny z transparentního materiály, / 11 ! jpko je sklo. {9. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 15 až 18 vyznače-né tím, že -vrstva je vytvořená pyrolýzou produktu na bázi or>-ganokovové soli.
18. 20. Vrstva podle nároku 19 vyznačená tím, že obsahujeoxid cínu dotovaný fluorem. €