CZ33124U1 - 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí - Google Patents

3D stropní podhled s kombinovanou funkcí Download PDF

Info

Publication number
CZ33124U1
CZ33124U1 CZ2019-36192U CZ201936192U CZ33124U1 CZ 33124 U1 CZ33124 U1 CZ 33124U1 CZ 201936192 U CZ201936192 U CZ 201936192U CZ 33124 U1 CZ33124 U1 CZ 33124U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
ceiling
slats
acoustic
cooling
spacing
Prior art date
Application number
CZ2019-36192U
Other languages
English (en)
Inventor
Alžběta Dederová Kohoutková
Martin Kny
Jan Pošta
Jaroslav Hejl
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2019-36192U priority Critical patent/CZ33124U1/cs
Publication of CZ33124U1 publication Critical patent/CZ33124U1/cs

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/072Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of specially adapted, structured or shaped covering or lining elements
    • E04F13/075Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of specially adapted, structured or shaped covering or lining elements for insulation or surface protection, e.g. against noise or impact
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F24F5/0021Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice using phase change material [PCM] for storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Description

Oblast techniky
Jedná se o optimalizaci vnitřního prostředí budov, tedy o sektor stavebnictví a technických zařízení budov. Je řešen nový 3D stropní podhled, který má kombinovanou funkci.
Dosavadní stav techniky
Jsou známy chladicí stropy a podhledy, které se používají ve vnitřním prostředí. Kontrola vnitřního prostředí je tradičně doménou klimatizačních systémů, které zajišťují ohřev či chlazení vzduchu a jeho cirkulaci. Tyto systémy se vysokou měrou podílejí na nákladech na provoz a údržbu objektů. Nejčastěji je systém chlazení objektu řešen pomocí distribuce chladného vzduchu. Objemové průtoku průtoky vzduchu musí být vzhledem k jeho nízké tepelné kapacitě vysoké. Tento stav přináší mnohé problémy. Problematická je zejména hlučnost těchto systémů a nebezpečí vzniku průvanu, který je osobami často vnímám velmi negativně.
Ostatní, méně rozšířené, klimatizační systémy využívají k distribuci chladu do interiéru převážně sálání z chlazených ploch. U těchto velkoplošných chladicích systémů se pro sdílení tepla nejčastěji využívá plochy stropu. V chlazené konstrukci je zde zabudován systém potrubí, kterým protéká chladicí voda. Potrubí může být zabudováno přímo v nosné konstrukci stropu, tedy v betonu, nebo může být součástí stropního podhledu, případné jiných interiérových prvků. Nevýhodou těchto systémů je velká investiční náročnost a omezený chladicí výkon. Chladicí výkon je omezen povrchovou teplotou konstrukce, na které nesmí docházet ke kondenzaci vzdušné vlhkosti. Teplota konstrukce nejčastěji bývá nad 16 °C. Výhodou systémů je bezhlučný provoz bez obtěžujícího průvanu.
Většina podhledů je dnes vyráběna pouze se záměrem zvýšit akustickou pohltivost prostoru. Dnes již řada výrobců stropních podhledu počítá s tím, že ovlivnění akustického komfortu je jednou z priorit, které podhled řeší. Nejznámějšími výrobci těchto akustických podhledů jsou firmy jako Rigips, Ecophon - Saint Gobain a Knauf.
Většina těchto systémů je však bez výrazného prostorového profilování podhledu. Jedná se o podhledy rovinné, případně jen mírně zakřivené. Jde většinou o sádrokartonové nebo minerální desky, které jsou svěšené z nosné konstrukce stropu. Svěšeny jsou za pomoci táhel, která vymezují výšku svěšení. Ve vzniklé mezeře je běžné umístění pohltivé vrstvy ve formě minerální izolace. Také se ve vzniklé mezeře vedou technické zařízení budov, jako jsou rozvody topení, vody, vzduchotechniky. Kromě varianty s plošným podhledem je možné zavěsit prostorové jednotlivé prvky ze stropu a tím vytvořit designově zajímavé řešení s relativně účinným prvkem zmenšující dobu dozvuku. Toto řešení je známé a používané, nicméně není vhodné prvoplánové. Využívá se například u historických a historizujících budov, kde je chtěné zachovat pohledovost stropu například kvůli uměleckým či historickým konotacím. Obecně má toto řešení menší účinnost a je finančně náročnější, než je tomu u rovinných podhledů. Pro prostory typu openspace je nezbytné potlačit nežádoucí ozvěny a snížit celkovou hladinu akustického tlaku.
Je také známé řešení podle W02007039221 ’ΌΡΕΝ CEILING CONTAINING PHASE CHANGE MATERIÁL”. Tento dokument se věnuje podhledu z profilů naplněných PCM materiálem, Phase Change Materials. Podhled se skládá z horizontální nosné ocelové lišty tvaru obráceného U kotvené přímo do stropní konstrukce. Lištu lze prodlužovat ve směru své osy. Spodní rovinu rovnoběžnou se stropem tvoří protáhlé stropní panely z ocele nebo hliníku, které jsou přichyceny kolmo k nosné liště. Stropní panely jsou tvaru U a jsou vyplněny PCM materiálem. Řešení se však nezabývá dopadem na akustiku vnitřního prostoru. Nemá ambice, jakkoliv vylepšit akustický komfort a zlepšit srozumitelnost ani upravit dobu dozvuku.
- 1 CZ 33124 U1
Podstata technického řešení
Výše uvedené nevýhody odstraňuje 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí podle předkládaného řešení. 3D stropní podhled je tvořen kombinovanými vertikálními lamelami zavěšenými pod nosnou stropní konstrukci, sestávajícími z horní a spodní části. Horní část je dutá a je vyplněná tepelně-akumulačním materiálem PCM, Phase Change Materials. Na tuto horní část je připevněna spodní část z akusticky pohltivého materiálu.
Délky lamel a jejich rozestupy jsou dány požadavky na chladící výkon 3D stropního podhledu a na jeho akustické vlastnosti a určují se výpočtem.
Spodní část lamel může být z perforovaného sádrokartonu, z materiálu na bázi dřeva, z materiálu na bázi minerální vlny nebo z děrovaného plechu vyplněného minerální vlnou.
Navržené řešení spočívá v geometrické optimalizaci teplosměnné plochy pro zajištění vysokého přenosu tepla, vysoké tepelné kapacity podhledu a jeho vysokému akustickému výkonu, tedy pohltivosti. Podhled tedy kombinuje funkci akustickou a tepelně akumulační. Akustické prvky jsou prostorově uspořádány tak, aby zlepšovaly akustické prostředí v místnosti a zároveň neomezovaly proudění vzduchu v okolí tepelně-akumulačních prvků podhledu. Systém podhledu snižuje nevýhody tradičních klimatizačních systémů zajištujících chlazení distribucí studeného vzduchu. Umožňuje zde použít menší průtoky vzduchu, a tak snížit nebezpečí průvanu i hlučnost. Případně je možné sytém provozovat i v objektech bez systému chlazení. Odvedení tepelné zátěže je poté možno řešit nočním větráním. Kromě tepelné funkce v sobě podhled kombinuje i funkci akustickou.
Novost řešení spočívá v optimalizaci 3D uspořádání akustických prvků a ve spojení tohoto řešení s řešením tepelného komfortu. Tepelný komfort je zlepšován pomocí zvýšené tepelné kapacity podhledu, kvůli které je v místnosti zajištěna vysoká tepelná stabilita. Navržený podhled dokáže omezit krátkodobé přehřívání místností a u objektů s aktivním chlazením snížit spotřebu energie na chlazení.
Výhodou uvedeného řešení je, že se jednotlivé funkce podhledu, tepelně akumulační a akustická, vzájemně negativně neovlivňují. Podhled je modulární, jeho výsledná tepelná kapacita a chladicí výkon jsou dány počtem použitých kombinovaných lamel.
Jedná se o montovanou konstrukci, která je bez pevné vazby na nosnou konstrukci budovy. Navržený podhled neklade přímé požadavky na energetické zdroje budovy jako je elektrická energie, chladicí a otopná voda.
Návrh podhledu je nej vhodnější pro místnosti typu openspace a seminární místnosti.
V openspace je kladen důraz na zamezení nadměrného přenosu hluku napříč prostorem pomocí inovativního použití strukturovaných prvků, kdy tyto prvky umožňují účinnou difúzi dopadajícího zvuku. Dále jsou aplikovány pohltivé materiály, které zabezpečují co největší pohlcování frekvencí odpovídající lidské řeči. U řešení seminárních místností je naopak kladen důraz na vhodnou kombinaci geometrických aspektů vytvarování 3D podhledu a optimální kombinaci difuzních, odrazivých a pohltivých prvků. Kombinace výše uvedeného ve výsledku zabezpečuje nejlepší srozumitelnost napříč prostorem. Novost řešení spočívá zejména ve spojení akustické funkce podhledu a zlepšení tepelného komfortu v okolí podhledu.
Akustický komfort je zajištěn svislými pruhy spodní části lamel z akusticky pohltivého materiálu vdaných rozměrech. Rozměr je přizpůsobitelný danému konkrétnímu prostoru a jeho nutnosti zatlumení. Je tudíž škálovatelný a využitelný pro různé požadavky vnitřního prostoru na dobu dozvuku potažmo na srozumitelnost. Plocha použitého akustického materiálu je přímo úměrná výšce akustické části lamely a nepřímo úměrná rozteči lamel.
-2CZ 33124 U1
Objasnění výkresů
Na přiloženém výkrese je uveden příklad uspořádání 3D stropního podhledu s kombinovanými lamelami. Na Obr. 1 je podhled v řezu a na Obr. 2 je uveden půdorys podhledu.
Příklady uskutečnění technického řešení
3D stropní podhled s kombinovanou funkcí podle Obr. 1 a Obr. 2 je tvořen kombinovanými vertikálními lamelami zavěšenými pod nosnou stropní konstrukci 1. Každá lamela sestává z horní části 2, ke které je připevněna spodní část 3. Horní část 2 je dutá a je vyplněná tepelněakumulačním materiálem PCM, Phase Change Materials. Na tuto horní část 2 připevněná spodní část 3 je z akusticky pohltivého materiálu.
Plocha akusticky pohltivého materiálu, použitého na celý podhled závisí na výšce lamely a rozteči lamel. Tuto plochu lze určit následujícím výpočtem:
AL = d * h
A = AL * 1/s * b, kde
A je celková plocha použitého akusticky pohltivého materiálu
Al je plocha akusticky pohltivého materiálu spodní části 3 jedné lamely d je délka lamely h je výška spodní části 3 lamely z akusticky pohltivého materiálu s je rozteč mezi lamelami b je šířka, nad kterou je podhled umísťován
Délky lamel a jejich rozestupy jsou dány požadavky na chladící výkon 3D stropního podhledu a na jeho akustické vlastnosti. Spodní část 3 lamel může být například z perforovaného sádrokartonu, z materiálu na bázi dřeva, z materiálu na bázi minerální vlny nebo z děrovaného plechu vyplněného minerální vlnou.
Použití PCM materiálu je výhodné. Výrobci těchto materiálů umožňují na míru vytvořit materiál s vlastní teplotou tání i tuhnutí. Jedná se o materiál, který vykazuje vysokou tepelnou kapacitu pro určité teploty, pro potřeby navrženého podhledu 20 až 25 °C. Vysoké tepelné kapacity je dosahováno díky zrněné skupenství materiálu z pevné fáze na kapalnou fázi.
V konkrétním příkladu byl 3D stropní podhled tvořen lamelami o délce 4,2 m a šířce 0,02 m. Výška lamel byla 0,36 m, kdy 0,019 m byla výška tepelně - akumulační části a 0,017 m byla výška akustické části. Vzájemná rozteč lamel byla 0,15 m.
Výšky jednotlivých částí lamel a jejich rozestupy jsou dány požadavky na chladící výkon podhledu a jeho akustické vlastnosti. Celková výška podhledu je do cca 400 mm.
Navržený podhled se tedy skládá z části tepelné akumulační a z části akustické. Tepelně akumulační část je tvořena dutými horními částmi 2 lamel vyplněnými aktivním PCM materiálem, které jsou pod stropem orientovány vertikálně tak, aby v důsledku vztlakových sil docházelo k proudění vzduchu podél jejich povrchu a zvyšoval se tak přestup tepla mezi lamelou a okolím. Chladící výkon podhledu je dán výškou lamel a jejich rozestupem. Aktivní chladicí doba je dána množstvím použitého PCM materiálu a aktuálním chladicím výkonem podhledu. Akustický komfort je zajištěn spodními částmi 3 lamel z akusticky pohltivého materiálu v daných rozměrech. Tento rozměr je přizpůsobitelný danému konkrétnímu prostoru a jeho nutnosti zatlumení. Je tudíž škálovatelný a využitelný pro různé požadavky vnitřního prostoru na dobu
-3 CZ 33124 U1 dozvuku potažmo na srozumitelnost. Plocha použitého akusticky pohltivého materiálu je přímo úměrná výšce spodní části 3 lamely a nepřímo úměrná rozteči lamel.
Uvedený stropní podhled je otevřený a jeho prostorové uspořádání je speciálně optimalizováno. Chlazení probíhá v instalované místnosti prostřednictvím chlazení vzduchu, který díky přirozené konvekci obtéká jednotlivé části podhledu.
Lamely jsou pod stropem orientovány vertikálně tak, aby v důsledku vztlakových sil docházelo k proudění vzduchu podél jejich povrchu a zvyšoval se tak přestup tepla mezi lamelou a okolím. Chladící výkon stropního podhledu je dán výškou lamel a jejich rozestupem. Aktivní chladicí doba je dána množstvím použitého PCM materiálu a aktuálním chladicím výkonem podhledu. Navržená akustická část podhledu neomezuje chladicí výkon stropu a zároveň poskytuje dobré akustické parametry.
Požadavky na vnitřní prostředí seminárních místností jsou především v teplotách vzduchu a v rychlostech proudění vzduchu. Obě tyto veličiny se mají držet ve vyhláškou stanovených intervalech, v současné době by se podle nařízení vlády č. 361/2007 Sb. měla teplota v kancelářích pohybovat max. do 27 °C. Tyto intervaly jsou často obtížné dosažitelné a udržitelné především v extrémních klimatických podmínkách, v létě a zimě. Chladicí stropy mohou přispět ke splnění těchto požadavků. Chladicí výkony stropů dosahují v závislosti na geometrickém provedení, počtu lamel a rozestupech pro daný podhled 45 W/m2 až 55 W/m2 vztaženo k podlahové ploše místnosti.
Požadavky na akustiku se zde různí v závislosti na typu vnitřního prostředí. Nicméně pro konferenční účely a účely přednesu mluveného slova jsou obecně doporučovány hodnoty STI, sound transmission index, na úrovni ne menší než 0,6. To zaručuje dostatečnou srozumitelnost poslechu, která je v těchto prostorech stěžejním ukazatelem akustického komfortu. Tento požadavek je splněn za použití vhodné kombinace výšky lamel a jejich rozestupem pro daný vnitřní prostor.
Průmyslová využitelnost
3D aktivní podhled je určen zejména pro administrativní budovy a pro budovy či části budov s nízkou tepelnou kapacitou. Vhodný je především pro prostory kanceláří a seminárních místností, tříd, poslucháren s proměnnou tepelnou zátěží a malou tepelnou kapacitou. Dále pak je vhodný v bytové výstavbě pro podkroví a půdní vestavby a pro aplikaci v dřevostavbách.
Pro správnou funkci systému je třeba zajistit odvedení akumulovaného tepla z podhledu v období mimo pracovní dobu. K odvedení akumulovaného tepla z podhledu je možné využít například nočního větrání nebo nočního předchlazení.
NÁROKY NA OCHRANU

Claims (4)

1. 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí, vyznačující se tím, že je tvořen kombinovanými vertikálními lamelami zavěšenými pod nosnou stropní konstrukci (1), sestávajícími z horní části (2), která je dutá a je vyplněná tepelně-akumulačním materiálem PCM, a na tuto horní část (2) je připevněna spodní část (3) z akusticky pohltivého materiálu, přičemž délky lamel a jejich rozestupy jsou dány požadavky na chladící výkon 3D stropního podhledu a na jeho akustické vlastnosti.
2. 3D stropní podhled podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část (3) lamel je z perforovaného sádrokartonu.
-4CZ 33124 U1
3. 3D stropní podhled podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část (3) lamel je z materiálu na bázi dřeva.
5 4. 3D stropní podhled podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část (3) lamel je z materiálu na bázi minerální vlny.
5. 3D stropní podhled podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část (3) lamel je z děrovaného plechu vyplněného minerální vlnou.
CZ2019-36192U 2019-05-13 2019-05-13 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí CZ33124U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36192U CZ33124U1 (cs) 2019-05-13 2019-05-13 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36192U CZ33124U1 (cs) 2019-05-13 2019-05-13 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ33124U1 true CZ33124U1 (cs) 2019-08-20

Family

ID=67686335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-36192U CZ33124U1 (cs) 2019-05-13 2019-05-13 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ33124U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Figueroa-Lopez et al. Evaluation of passive strategies, natural ventilation and shading systems, to reduce overheating risk in a passive house tower in the north of Spain during the warm season
US20190249425A1 (en) Multifunctional ceiling structure
Alibaba et al. Thermal comfort of multiple-skin facades in warm-climate offices
RU2528357C1 (ru) Акустический экран кочетова
Field Acoustic design in green buildings
KR101650811B1 (ko) 리노베이션 건물의 에너지절약 외피통풍구조
RU2551148C2 (ru) Акустическая кабина кочетова
CZ33124U1 (cs) 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí
CZ33125U1 (cs) 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí
Filate Investigation of an energy refurbishment concept for office building using Nanogel® Aerogel insulation plaster and replaced windows by building simulation
CZ33123U1 (cs) 3D stropní podhled s kombinovanou funkcí
KR100733862B1 (ko) 이중바닥구조를 이용한 실내공간의 종합환경 개선시스템 및이를 적용한 공동주택
Barnard Thermal mass and night ventilation-utilising “Hidden” thermal mass
Grynning et al. Thermal mass and thermal comfort in offices–experimental studies of a concrete floor
AU2018363745B2 (en) Sound-absorbing roof construction of a hall having reduced reverberation time
Simons et al. Comfort and acoustic monitoring in a large naturally ventilated technically advanced building
JP7428165B2 (ja) 建築物
JP7432954B2 (ja) 建造物
Gooroochurn A hybrid glass-based solar chimney to promote cross-ventilation and night flushing
Richieri et al. Numerical evaluation of the airtightness impact on energy needs in mechanically ventilated dwellings
Bohne Ventilation Systems
Caniato et al. Renovation of historic building for music rooms and recording studio: High acoustic and energetic performances
RU2643205C1 (ru) Устройство для акустической защиты оператора
Vercammen et al. Concrete core activation and suspended ceilings: Designing for comfort, energy efficiency and good acoustics
Chen et al. Effects of Fixed and Motorized Window Louvers on the Daylighting and Thermal Performance of Open-Plan Office Buildings

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20190820

MK1K Utility model expired

Effective date: 20230513