RU2431084C1 - Способ формирования многофункциональной пластиковой панели с целью использования ее для обогрева и охлаждения помещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системам отопления и кондиционирования зданий, использующих, преимущественно, лучистый механизм теплообмена для поддержания комфортного уровня температур. Технический результат: обеспечение функционирования панели как системы отопления и охлаждения; возможность отделки помещений в качестве самостоятельного отделочного материала. Способ формирования многофункциональной пластиковой панели с целью использования ее для обогрева и охлаждения помещений характеризуется установкой в панели верхних и нижних пластин одна напротив другой с образованием между ними полостей, а для организации движения теплоносителя в торцевых частях панели установкой коллекторов. Слой пластин, формирующих полости, выполняют в виде сотовых ячеек не менее чем в один слой, вокруг которых с наружного слоя также формируют сотовые ячейки в виде протяженных функциональных каналов не менее чем в один слой с целью использования их для организации теплообмена, а к коллекторам посредством штуцеров подключают трубопроводы систем отопления и охлаждения, причем часть ячеек наружного слоя заглушают со стороны коллекторов теплоносителя и к ним посредством вертикальных каналов выполняют подвод и отвод воздуха из системы вентиляции. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к системам отопления и кондиционирования зданий, использующих, преимущественно, лучистый механизм теплообмена для поддержания комфортного уровня температур. Особенностью данной конструкции является возможность получения в единой конструкции готового элемента инфраструктуры помещения. Многофункциональная пластиковая панель (МПП) предназначена для обогрева, и/или охлаждения, и/или вентиляции, и/или освещения, и/или скрытой прокладки коммуникаций, установки устройств сигнализации, разного рода датчиков, элементов системы пожаротушения и видеонаблюдения помещений, выполнена в виде пластиковой сотовой панели, ячейки которой используются в качестве протяженных функциональных каналов. Панели предназначены для монтажа на стенах, потолке и полу кондиционируемого помещения.

Традиционно применяемые системы кондиционирования с использованием систем чилер-фанкойл для торгово-офисных помещений, либо сплит систем для жилых помещений, используют прямой нагрев и охлаждение воздуха для поддержания комфортных условий микроклимата. Данные системы обладают общим недостатком, связанным с низкой эффективностью, обусловленной, в свою очередь, существенными затратами энергии на поддержание температуры всего объема воздуха в кондиционируемых помещениях.

Из уровня техники известен патент RU 2242680 «СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ, В КОТОРОЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ПЛАСТИНЧАТАЯ ОТОПИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ». Изобретение относится к системе отопления, в которой используется пластинчатая отопительная панель. Система отопления содержит отопительные панели, каждая из которых включает по существу прямоугольные верхнюю и нижнюю пластины, установленные одна напротив другой с образованием между ними полости, поддерживающие элементы, которые предназначены для соединения верхней и нижней пластин и каждый из которых имеет заданную площадь и расположен на расстоянии от соседних поддерживающих элементов, и два проточных патрубка, установленных в двух диаметрально противоположных углах верхней и нижней пластин, и соединительные элементы, предназначенные для соединения проточных патрубков соседних отопительных панелей с обеспечением непрерывного протекания отопительной текучей среды через отопительные панели, при этом поддерживающие элементы равномерно расположены в первом направлении, параллельном длинной стороне верхней и нижней пластин, и во втором направлении, параллельном короткой стороне указанных пластин, образуя тем самым первый и второй ряды полостей, соответствующие указанным первому и второму направлениям, причем отопительная система дополнительно содержит по меньшей мере один рассеивающий элемент, расположенный в одном месте в первом и втором рядах полостей напротив соответствующего проточного патрубка и осуществляющий рассеивание отопительной текучей среды. Во втором варианте описанная выше система отопления дополнительно содержит также первый рассеивающий элемент, расположенный в одном месте в первом ряду полостей таким образом, что текучая среда, устремившаяся в первом направлении после удара о первый поддерживающий элемент, наталкивается на него в первую очередь, и второй рассеивающий элемент, расположенный в одном месте во втором ряду полостей так, что текучая среда, устремившаяся во втором направлении после удара о первый поддерживающий элемент, наталкивается на него в первую очередь. В третьем варианте исполнения описанная выше система отопления дополнительно содержит два направляющих канала, которые расположены в тех диаметрально противоположных угловых зонах, где проточные патрубки отсутствуют, и которые соединяют верхнюю и нижнюю пластины и имеют заданные ширину и длину в первом и втором направлениях. Техническим результатом изобретения является создание отопительной системы, в которой отопительная текучая среда распространяется равномерно.

Данное решение выбрано за прототип. Панель прототипа состоит из двух частей - верхней и нижней пластины, в нашем случае речь идет о цельной неразъемной сотовой конструкции. Панель имеет четко обозначенную однослойную структуру, а в заявленном решении наибольший интерес представляют именно многослойные системы, где каждый слой выполняет свои уникальные функции. Таким образом, область применения аналога существенно ограничена.

В решении прототипа четко ограничиваются функции панелей как элемента системы ОТОПЛЕНИЯ, в то время как заявленное решение предназначено для ОТОПЛЕНИЯ и ОХЛАЖДЕНИЯ.

Аналог не имеет четко сформированного сборного и подающего коллекторов в отличии от заявленного решения, рабочая поверхность аналога имеет принципиально неровную геометрию, что не позволяет использовать ее для отделки помещений в качестве самостоятельного отделочного материала.

Предлагаемое изобретение относится к системам лучистого теплообмена, для которых характерны более низкие удельные затраты энергии, что связано с отсутствием необходимости поддержания температуры воздуха во всем объеме. Комфортные условия достигаются при более низких значениях температур в режиме нагрева, и более высоких при охлаждении. Данная особенность связана с субъективным восприятием человеком температуры окружающей среды, что широко используется сейчас в системах кондиционирования, использующих пучки трубок, монтируемых либо на стеновых и потолочных облицовочных панелях, либо непосредственно закрепляемых на поверхностях стен и потолков с последующим оштукатуриванием. Подобные системы имеют существенные ограничения по удельной мощности охлаждения из-за угрозы выпадения конденсата на охлаждаемых поверхностях. Еще одним недостатком по сравнению с предлагаемым изобретением является сложность совмещения подобных систем с другими элементами инфраструктуры современных зданий.

Целью заявленного изобретения является создание многофункциональных элементов систем кондиционирования и вентиляции зданий, использующих жидкие теплоносители и энергоэффективный механизм лучистого теплообмена; увязывание множества инженерных систем современного здания в одном элементе отделки помещения.

Технический результат: на основе многослойной структуры обеспечивается функционирование панели как системы отопления и охлаждения; панель пригодна для отделки помещений в качестве самостоятельного отделочного материала.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ формирования многофункциональной пластиковой панели с целью использования ее для обогрева и охлаждения помещений, характеризующийся установкой в панели верхних и нижних пластин одна напротив другой с образованием между ними полостей, а для организации движения теплоносителя в торцевых частях панели установкой коллекторов, отличающаяся тем, что слой пластин, формирующих полости, выполняют в виде сотовых ячеек не менее чем в один слой, вокруг которых, с наружного слоя, также формируют сотовые ячейки в виде протяженных функциональных каналов не менее чем в один слой с целью использования их для организации теплообмена, а к коллекторам посредством штуцеров подключают трубопроводы систем отопления и охлаждения, причем часть ячеек наружного слоя заглушают со стороны коллекторов теплоносителя и к ним посредством вертикальных каналов выполняют подвод и отвод воздуха из системы вентиляции.

Кроме того, часть ячеек наружного слоя отсекают от теплоносителя с обеих сторон посредством перегородок, формирующих закрытые каналы, в которые устанавливают точечные светильники.

Кроме того, на или под наружный слой устанавливают светодиодные сборки. Кроме того, в качестве воздухораспределителя используют перфорированную наружную поверхность панели, а для разделения потоков приточного и вытяжного воздуха часть ячеек внутренних слов выполняют без перфорации так, что формируют перегородки не проницаемые для воздуха.

Кроме того, ячейки с наружного слоя выполняют в виде протяженных функциональных каналов не менее чем в один слой с функцией использования их также для организации вентиляции и/или освещения, и/или скрытой прокладки коммуникаций, и/или установки устройств сигнализации и датчиков, и/или элементов системы пожаротушения, и/или видеонаблюдения помещений.

Для достижения указанных целей предлагается использовать сотовые пластиковые панели, наружный слой которых используется для организации теплообмена, установки различных элементов инженерных систем, воздухораспределительных и осветительных устройств. Для организации движения теплоносителя в торцевых частях панели устраиваются коллекторы, к которым посредством штуцеров подключаются трубопроводы систем отопления и охлаждения. Часть ячеек наружного слоя намеренно глушится со стороны коллекторов теплоносителя и к ним посредством вертикальных каналов обеспечивается подвод и отвод воздуха из системы вентиляции. Организация воздухообмена в кондиционируемом помещении, помимо выполнения гигиенических норм, позволяет исключить угрозу выпадения конденсата при соблюдении современных норм к инфильтрации зданий, что существенно повышает уровень удельной мощности охлаждения. Функция вентиляции позволяет существенно увеличить пиковую удельную мощность в режиме отопления, т.к. позволяет повысить температуру наружной поверхности без угрозы образования застойных зон с перегретым воздухом под потолком.

Использование многофункциональных многослойных сотовых панелей позволяет интегрировать любые элементы инженерных систем, при этом монтаж данных систем на объекте существенно упрощается за счет предварительной сборки отдельных элементов систем, устанавливаемых в многофункциональную панель при производстве изделия на заводе-изготовителе.

Возможны несколько вариантов конструкций, использующих панели с различным функциональным наполнением. При исполнении в виде однослойной панели в ячейках организуется циркуляция теплоносителя. Данная конструкция способна выполнять только функции нагрева и охлаждения, причем поверхность, обращенная к материалу стен и перекрытий, дополнительно теплоизолируется. Другой вариант конструкции получается при увеличении количества слоев, причем внутренние слои, обращенные к строительным конструкциям, используются для теплоизоляции и скрытого крепления панелей. Возможно дополнение организацией движения воздуха во внутренних слоях, причем для осуществления воздухообмена в помещениях часть ячеек наружного слоя отсекается от коллекторов теплоносителя, при этом организуются поперечные каналы, позволяющие воздуху из внутренних слоев перемещаться в данные ячейки наружного слоя. Для организации воздухообмена в кондиционируемом помещении производится либо перфорирование наружной поверхности ячеек, либо установка локальных воздушных диффузоров или решеток в тело МПП. Также возможна установка источников света в теле панели, причем источники света могут быть как отдельными устройствами, монтируемыми на наружных и внутренних слоях, так и быть интегрированными во внутренние слои при использовании миниатюрных ламп или светодиодов.

На Фиг.1 изображена принципиальная схема работы однослойной панели, реализующей функции нагрева и охлаждения. Жидкий теплоноситель поступает через подводящий штуцер 5 в раздающий коллектор, откуда поступает во все ячейки панели. Проходя по каналам, образованным ячейками верхнего слоя, теплоноситель нагревает/охлаждает внешнюю декоративную поверхность 6, обращенную вовнутрь помещения. Далее теплоноситель поступает в сборный коллектор и удаляется из панели посредством отводящего штуцера 7. Для нагрева или охлаждения теплоносителя служат промежуточные теплообменники 1 и 2, подключенные к системам отопления или охлаждения. Циркуляция теплоносителя поддерживается за счет циркуляционного насоса 3. Для предотвращения потерь энергии на прогрев/охлаждение несущих конструкций здания внутренняя поверхность панели покрывается фольгированой теплоизоляцией 4. На Фиг.2 изображен продольный разрез многослойной панели, реализующей дополнительно функцию освещения с использованием точечных светильников. Функция нагрева/охлаждения реализуется наружным слоем 11, где организуется циркуляция теплоносителя. Часть ячеек наружного слоя отсекается от теплоносителя с обеих сторон посредством перегородок 13. Закрытые каналы 12 используются для установки в них точечных светильников 8. Возможна установка точечных светильников любого типа и размера, также имеется возможность устанавливать и газоразрядные лампы дневного света. Внешние слои 9, 10 используются для монтажа арматуры светильников и организации кабельных каналов. Они также выступают в роли теплоизоляции со стороны конструкции здания.

На Фиг.3 изображена многослойная панель, где в качестве источников света используются светодиодные сборки, установленные в наружном слое ячеек. Аналогично панели, изображенной на Фиг.2, функции нагрева/охлаждения несет наружный слой 11, но, в отличие от предыдущей конструкции, в наружный слой устанавливаются светодиодные сборки 14. Причем для организации доступа к светодиодам часть внешней поверхности панели, находящейся непосредственно над ячейками со светодиодами, может быть заменена на заглушки 15, выполненные из любого прозрачного материала. Внутренние слои 16 несут те же функции, что и у предыдущего варианта.

На Фиг.4 изображена многослойная панель, где светодиодные сборки установлены за наружным слоем ячеек. Аналогично панели, изображенной на Фиг.3, функции нагрева/охлаждения несет наружный слой 11, но, в отличие от предыдущей конструкции, светодиодные сборки 14 устанавливаются непосредственно за наружным слоем. Т.о. освещение осуществляется через слой теплоносителя, что позволяет осуществить более равномерную заливку светом всей освещаемой поверхности при использовании теплоносителя с определенной степенью прозрачности. Внутренние слои 16 несут те же функции, что и у предыдущего варианта.

На Фиг.5 проиллюстрирован вариант конструкции с функцией вентиляции с использованием в качестве воздухораспределителя перфорированной наружной поверхности панели. Как и в предыдущих вариантах, функции нагрева/охлаждения обеспечивает наружный слой ячеек. Аналогично конструкции, изображенной на Фиг.2, часть ячеек наружного слоя отсекается от теплоносителя с обеих сторон посредством перегородок 13. Наружная поверхность заглушенных ячеек 17 перфорируется, что позволяет осуществлять подачу и удаление воздуха из помещения. Воздух поступает(удаляется) в(из) панель(панели) посредством патрубков 18, 19, далее он поступает во внутренние слои 16, где организуется продольно-поперечное течение по всем ячейкам внутренних слоев благодаря перфорированию стенок ячеек. Для разделения потоков приточного и вытяжного воздуха часть ячеек внутренних слов не имеет перфорации, что позволяет организовывать перегородки 20, не проницаемые для воздуха.

На Фиг.6 изображен пример реализации функции вентиляции с использованием встраиваемых воздухораспределителей. Отличие данной конструкции от варианта, изображенного на Фиг.5, в использовании локальных воздухораспределителей 21 и 22. Здесь продольно-поперечное течение воздуха организовано во всех ячейках внутренних слоев 16, но так же, как и в предыдущем варианте, имеется герметичная перегородка 20, разделяющая воздушные потоки.

Claims (5)

1. Способ формирования многофункциональной пластиковой панели с целью использования ее для обогрева и охлаждения помещений, характеризующийся установкой в панели верхних и нижних пластин одна напротив другой с образованием между ними полостей, а для организации движения теплоносителя в торцевых частях панели - установкой коллекторов, отличающийся тем, что слой пластин формирующих полости выполняют в виде сотовых ячеек не менее чем в один слой, вокруг которых с наружного слоя также формируют сотовые ячейки в виде протяженных функциональных каналов не менее чем в один слой с целью использования их для организации теплообмена, а к коллекторам посредством штуцеров подключают трубопроводы систем отопления и охлаждения, причем часть ячеек наружного слоя заглушают со стороны коллекторов теплоносителя и к ним посредством вертикальных каналов выполняют подвод и отвод воздуха из системы вентиляции.

2. Способ формирования многофункциональной пластиковой панели по п.1, отличающийся тем, что часть ячеек наружного слоя отсекают от теплоносителя с обеих сторон посредством перегородок, формирующих закрытые каналы, в которые устанавливают точечные светильники.

3. Способ формирования многофункциональной пластиковой панели по п.1, отличающийся тем, что на или под наружный слой устанавливают светодиодные сборки.

4. Способ формирования многофункциональной пластиковой панели по п.1, отличающийся тем, что в качестве воздухораспределителя используют перфорированную наружную поверхность панели, а для разделения потоков приточного и вытяжного воздуха часть ячеек внутренних слов выполняют без перфорации так, что формируют перегородки, не проницаемые для воздуха.

5. Способ формирования многофункциональной пластиковой панели по п.1, отличающийся тем, что ячейки наружного слоя выполняют в виде протяженных функциональных каналов не менее чем в один слой с функцией использования их также для организации вентиляции, и/или освещения, и/или скрытой прокладки коммуникаций, и/или установки устройств сигнализации и датчиков, и/или элементов системы пожаротушения, и/или видеонаблюдения помещений.

Images