RU2761233C1 - Insulated air support structure - Google Patents
Insulated air support structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2761233C1 RU2761233C1 RU2021114196A RU2021114196A RU2761233C1 RU 2761233 C1 RU2761233 C1 RU 2761233C1 RU 2021114196 A RU2021114196 A RU 2021114196A RU 2021114196 A RU2021114196 A RU 2021114196A RU 2761233 C1 RU2761233 C1 RU 2761233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- shell
- volume
- insulation
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H15/00—Tents or canopies, in general
- E04H15/20—Tents or canopies, in general inflatable, e.g. shaped, strengthened or supported by fluid pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Tents Or Canopies (AREA)
Abstract
Description
Воздухоопорное сооружение с утеплителем относится к быстро устанавливаемым многофункциональным сооружениям, накрывающим большие площади, и может быть использовано для укрытия, например, теннисных кортов, ледовых арен, катков, бассейнов, футбольных полей, складских помещений, в различных климатических зонах при комбинированных неблагоприятных воздействиях окружающей среды: холода, жары, дождя и ветра.An insulated air support structure refers to a quickly installed multifunctional structure covering large areas and can be used for shelter, for example, tennis courts, ice arenas, skating rinks, swimming pools, football fields, storage facilities, in various climatic zones with combined adverse environmental influences : cold, heat, rain and wind.
Воздухоопорные сооружения (ВОС) имеют следующие преимущества: самая низкая стоимость среди всех типов крытых спортивных сооружений, высокая скорость монтажа и демонтажа, возможность покрытия больших площадей и широких пролетов, эффектный внешний вид, светопроницаемость, безопасность, сейсмостойкость, возможность установки в различных климатических зонах и на крышах зданий, приемлемый уровень расходов на содержание и эксплуатацию, основная часть которых расходуется на создание комфортных условий пребывания в данных сооружениях в условиях экстремальных климатических воздействий.Air support structures (VOS) have the following advantages: the lowest cost among all types of indoor sports facilities, high speed of installation and dismantling, the ability to cover large areas and wide spans, spectacular appearance, light transmission, safety, seismic resistance, the ability to install in different climatic zones and on the roofs of buildings, an acceptable level of maintenance and operation costs, the bulk of which is spent on creating comfortable conditions for staying in these structures in conditions of extreme climatic influences.
Ввиду огромного разброса климатических зон, разных по перепаду температур от ледяных -50 до жары +50, требования к теплопроводности всего сооружения всегда повышенные, поскольку, именно за счет этих свойств возможно создавать комфортные условия для пребывания человека внутри сооружения, значительно отличных от окружающей среды, при наименьших энергетических затратах.Due to the huge spread of climatic zones, different in temperature difference from ice -50 to +50 heat, the requirements for thermal conductivity of the entire structure are always increased, since it is due to these properties that it is possible to create comfortable conditions for a person to stay inside a structure, which are significantly different from the environment. at the lowest energy costs.
Известны воздухоопорные быстровозводимые сооружения из sport-pl.ru›products/fast-build/air-supported/, содержащие купол из однослойной или двухслойной воздухонепроницаемой мембраны, внутри которого создаётся избыточное давление, обеспечивающее необходимую устойчивость конструкции без использования жёстких опор. Known air-supported prefabricated structures from sport-pl.ru ›products / fast-build / air-supported /, containing a dome made of a single-layer or two-layer airtight membrane, inside which an excess pressure is created, providing the necessary stability of the structure without the use of rigid supports.
Воздухоопорные спортивные комплексы идеально приспособлены для эксплуатации в климатических условиях России, благодаря теплоизоляционным свойствам воздушной мембраны, двойной/тройной оболочки из армированного материала, внутрь которой нагнетается тёплый воздух, что обеспечивает разницу между температурой внешней и внутренней среды до 45 градусов Цельсия.Air-supported sports complexes are ideally suited for operation in the climatic conditions of Russia, due to the thermal insulation properties of the air membrane, double / triple shell made of reinforced material, inside of which warm air is injected, which ensures the difference between the temperature of the external and internal environment up to 45 degrees Celsius.
Наружная мембрана купола изготавливается из полиэфирного волокна с ПВХ-покрытием. Мембрана имеет защиту от UF-лучей, влаги, статического электричества, плесени, а также частично пропускает свет (до 65%), что обеспечивает хорошее освещение интерьера воздухоопорного пневматического сооружения в светлое время суток.The outer membrane of the dome is made of PVC coated polyester fiber. The membrane is protected from UF-rays, moisture, static electricity, mold, and also partially transmits light (up to 65%), which provides good lighting of the interior of the air-supported pneumatic structure during daylight hours.
Внутренняя мембрана купола состоит из более легкого полотна, крепящегося непосредственно на основную наружную мембрану. Между внутренней и наружной мембранами находится толстая прослойка воздуха, обеспечивающая тепло- и звукоизоляцию при коэффициенте теплопроводности равном 2,6. The inner membrane of the dome consists of a lighter fabric that attaches directly to the main outer membrane. There is a thick layer of air between the inner and outer membranes, which provides heat and sound insulation with a thermal conductivity coefficient of 2.6.
Внутри воздухоопорного сооружения каждый час происходит троекратный воздухообмен. Объем воздуха, который нужно нагреть внутри воздухоопорного сооружения, достаточно большой. В связи с этим используются воздушные тепловентиляторы, обеспечивающих подачу большого количества прогретого воздуха. Для нагрева воздуха применяются автономные теплогенераторы, работающие на газообразном, жидком и твердом топливе. В качестве теплоносителя может использоваться магистральная горячая вода. Также возможно использование электронагревательных систем.Inside the air support structure, there is a threefold air exchange every hour. The volume of air to be heated inside the air support structure is large enough. In this regard, air heaters are used to supply a large amount of heated air. Autonomous heat generators operating on gaseous, liquid and solid fuels are used to heat the air. Mains hot water can be used as a heat carrier. It is also possible to use electric heating systems.
Для обеспечения разницы между температурой внешней и внутренней среды до 45 градусов Цельсия при троекратном воздухообмене за час внутри воздухоопорного сооружения, требуется подача большого количества прогретого воздуха, что резко повышает эксплуатационные расходы на содержание сооружения.To ensure a difference between the temperature of the external and internal environment of up to 45 degrees Celsius with three times the air exchange per hour inside the air support structure, a large amount of heated air is required, which sharply increases the operating costs of maintaining the structure.
Из уровня техники известны воздухоопорные сооружения, применяемые для защиты от экстремальных климатических воздействий.Air support structures are known from the prior art, which are used for protection against extreme climatic influences.
Известно Пневмокаркасное сооружение по патенту RU 2 255 192 от 07.07.2003 опубликовано: 27.06.2005 МПК E04H 15/20 (2000.01) состоящее из пневматического каркаса, образованного контуром опорных надувных баллонов по периметру сооружения, надувными баллонами, расположенными в других горизонтальных плоскостях сооружения, соединенными с надувными элементами типа стоек или арок, расположенными в вертикальных плоскостях, и с надувными элементами, ограничивающими дверные проемы, причем весь пневматический каркас обтянут эластичным материалом, образующим тент, и имеет приспособление для изменения габаритных размеров пневмокаркасного сооружения, при этом, пневмокаркас и тент выполнены составными по высоте, по крайней мере, в одной горизонтальной плоскости разъема, делящей их как минимум на два яруса, а приспособление для изменения габаритных размеров сооружения выполнено в виде системы разъемно стыкуемых при взаимодействии узлов пневмокаркаса и тента, расположенных в зоне горизонтальной плоскости по всему периметру разъема, одна часть каждого из которых присоединена к верхней части нижнего яруса, а вторая часть их - к нижней части верхнего яруса, причем периметр верхней части нижнего яруса и равный ему периметр нижней части верхнего яруса выполнен меньшим или равным периметру пневмокаркасного сооружения в основании его, и разъем расположен, по крайней мере, в части сооружения, преимущественно в центральной; разъем, делящий сооружение на два яруса, образован между двумя конгруэнтными контурами из надувных баллонов, расположенных в горизонтальных плоскостях по всему периметру разъема, первый из которых соединен неразъемно со стойками из надувных баллонов и с опорными баллонами и завершает отдельно наполняемый воздухом пневмокаркас нижнего яруса, а второй образован опорными баллонами верхнего яруса и соединен неразъемно с верхними частями надувных стоек или арок и с другими надувными баллонами этого яруса, наполняемыми отдельно от пневмокаркаса нижнего яруса, а разъемно стыкуемые узлы соединения ярусов между собой расположены на каждом конгруэнтном контуре баллонов, установленных друг на друге, и включают силовую и герметизирующую часть, при этом силовая часть выполнена в виде гибких подтягивающих до полного контакта по всему периметру соприкасающихся конгруэнтных контуров обоих ярусов разъемных стяжек, причем одна половина разъемных стяжек расположена по периметру на верхнем, завершающем, контуре нижнего яруса, преимущественно в зоне расположения надувных стоек, а вторая половина - на конгруэнтном контуре по периметру нижних опорных баллонов верхнего яруса, напротив первой половины разъемных стяжек нижнего яруса, а герметизирующая часть выполнена в виде стыковочного фартука из эластичного полотнища, являющегося продолжением тента верхнего яруса, перекрывающего силовую часть стыковки в зоне разъема по всему периметру, при этом нижняя кромка фартука имеет крепежные элементы для присоединения к полотнищу тента нижнего яруса; в нижнем или верхнем ярусе выполнена по крайней мере одна секция между ближайшими по высоте двумя горизонтальными контурами по всему периметру, ограниченному надувными баллонами и участками надувных стоек или дуг, изолированной по наполнению за счет внутренних перегородок надувных стоек или дуг от смежных участков яруса, и в ненаполненном состоянии участки этой секции укладывают скаткой между ставшими ближайшими по высоте надувными горизонтальными контурами из надувных баллонов, которые контактируют между собой через ненаполненный участок секции и закреплены разъемно стыкуемыми узлами, аналогичными разъемно стыкуемым узлам, расположенным в зоне разделения сооружения на ярусы; соотношение высот нижнего и верхнего яруса выбрано в пределах 0,8-1,2; диаметры надувных опорных баллонов, стоек или арок каркаса верхнего яруса выбраны равными или меньшими диаметров надувных опорных баллонов, стоек каркаса нижнего яруса; надувные стойки нижнего яруса расположены к горизонтальной плоскости внутри сооружения под углом 90° или меньшим; по крайней мере отдельные надувные арки или надувные стойки верхнего яруса имеют в верхней части внутренние горизонтально расположенные эластичные растяжки.Known Pneumatic frame structure according to
Данная конструкция сложна в изготовлении и эксплуатации. Кроме того, данное устройство сложно утеплить ввиду множества отдельных деталей, что препятствует применению сооружения данной конструкции в условиях экстремальных климатических воздействий.This design is difficult to manufacture and operate. In addition, this device is difficult to insulate due to the many individual parts, which prevents the use of the structure of this structure in conditions of extreme climatic influences.
В данной конструкции возникает техническая необходимость значительного увеличения сечения надувных элементов при увеличении пролета зданий: так при пролете в 38.0 м сечение надувных элементов составит около 4.0 м. Существенным минусом данных конструкций, с пролетами более 30.0 м, является техническая необходимость значительного повышения высоты здания с целью компенсации снеговых нагрузок. Пример: пролет 38.0 м - высота около 16.0 м. Для сравнения высота аналогичного здания из ВОС составит 12.0 м. Это влечет значительное возрастание эксплуатационных расходов.In this design, there is a technical need for a significant increase in the cross-section of inflatable elements with an increase in the span of buildings: for example, with a span of 38.0 m, the cross-section of inflatable elements will be about 4.0 m. compensation of snow loads. Example: span 38.0 m - height about 16.0 m. For comparison, the height of a similar building from the WWTP will be 12.0 m. This entails a significant increase in operating costs.
Известно техническое решение по патенту RU 156 394 «Палатка» от 13.03.2015, опубликовано: 10.11.2015 МПК E04H 15/00 (2006.01), содержащая каркас и прикрепленный к нему тент, состоящий из, по крайней мере, наружного слоя, внутреннего слоя и слоя утеплителя, соединенных между собой, отличающаяся тем, что внутренний слой и слой утеплителя состёганы вместе по всей площади поверхности слоев, а все слои соединены друг с другом по контуру полотнищ тента; слой утеплителя выполнен в виде слоя синтепона; наружный и внутренний слои выполнены из водоветронепроницаемого материала; внутренний слой и слой утеплителя соединены термошвом, каркас выполнен из гибких прутков, соединенных друг с другом замковыми соединениями.Known technical solution for patent RU 156 394 "Tent" dated 03/13/2015, published: 11/10/2015 IPC E04H 15/00 (2006.01), containing a frame and an awning attached to it, consisting of at least an outer layer, an inner layer and a layer of insulation, connected to each other, characterized in that the inner layer and the layer of insulation are quilted together over the entire surface area of the layers, and all layers are connected to each other along the contour of the awning panels; the insulation layer is made in the form of a padding polyester layer; outer and inner layers are made of waterproof and windproof material; the inner layer and the layer of insulation are connected by a thermal seam, the frame is made of flexible rods, connected to each other by locking joints.
Устройство данной конструкции не позволяет применить его для большепролетных сооружений, типа катков, футбольных полей и теннисных кортов. из-за необходимости стегания больших полотнищ, для больших пролетов, низкой несущей способности «гибких прутков», а также высокой степени горючести применяемого синтепона.The device of this design does not allow its use for large-span structures, such as ice rinks, football fields and tennis courts. due to the need for quilting large panels, for large spans, low bearing capacity of "flexible bars", as well as a high degree of flammability of the used padding polyester.
Известно техническое решение по патенту RU 39 349 «Крытый каток» от 01.03.2004, опубликовано 27.07.2004, МПК E04H 3/10 (2000.01), содержащий ледовое поле с системой намораживания льда и установленное над ним защитное покрытие, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено в виде воздухоопорного сооружения с системой нагнетания воздуха, воздухоопорное сооружение содержит пневмооболочку, которая соединена с ленточным фундаментом анкерным креплением; в верхней части пневмооблочки воздухоопорного сооружения размещены клапаны для сброса перегретого воздуха; высота пневмооболочки воздухоопорного сооружения выбрана в диапазоне 6-20 м; холодильная установка системой труб соединена с теплогенератором системы нагнетания воздуха. Known technical solution for patent RU 39 349 "Indoor skating rink" from 01.03.2004, published on 27.07.2004, IPC
Воздухоопорное сооружение содержит одну пневмооболочку, что приемлемо для катка, и неприемлемо для воздухоопорных спортивных сооружений, типа, футбольных полей и теннисных кортов в условиях экстремальных климатических воздействий.The air-supported structure contains a single pneumatic casing, which is acceptable for an ice rink, and unacceptable for air-supported sports facilities, such as football fields and tennis courts in extreme climatic conditions.
Из уровня техники также известно воздухоопорное сооружение (ВОС) https://tenniskort.ru/vozdukhoopor_konstrukcii/part/, которое выбрано прототипом для заявляемого технического решения. An air support structure (VOC) is also known from the prior art https://tenniskort.ru/vozdukhoopor_konstrukcii/part/, which is chosen as a prototype for the proposed technical solution.
Воздухоопорное сооружение представляет собой купол из воздухонепроницаемой тонкой мембраны. Внутри купола поддерживается незначительное избыточное давление, за счёт нагнетания воздуха тепловентиляционной установкой (ТВУ). The air support structure is a dome made of an airtight thin membrane. A slight overpressure is maintained inside the dome due to air injection by a heating ventilation unit (TVU).
Статическое давление создаёт несущее усилие, которое и является опорой для всей конструкции и придаёт ей необходимую устойчивость. Наружных воздух, нагнетаемый ТВУ в купол, распределяется на два потока. Первый поток поддерживает давление внутри купола, которое незначительно выше атмосферного, второй поток направляется в пространство между слоями, тем самым обеспечивая идеальные тепло- и шумоизоляционные свойства, а также препятствует образованию конденсата. Расстояние между слоями 60 см даёт прекрасные теплоизоляционные свойства.Static pressure creates a bearing force, which is the support for the entire structure and gives it the necessary stability. Outside air, pumped by the TVU into the dome, is divided into two streams. The first flow maintains the pressure inside the dome, which is slightly above atmospheric, the second flow is directed into the space between the layers, thereby providing ideal heat and sound insulation properties, and also prevents the formation of condensation. The distance between the layers of 60 cm gives excellent thermal insulation properties.
Тип мембраны подбирается в каждом случае индивидуально, исходя из назначения сооружения, его месторасположения и размеров. Однако, в большинстве проектов используется мембрана типа II (900 г/м2) для внешнего слоя купола и мембрана 500 г/м2 для внутреннего слоя, которые не теряют свойства при -45 … +70°C, и соответствуют всем требованиям пожарной безопасности: Г1, В2, РП2.The type of membrane is selected in each case individually, based on the purpose of the structure, its location and size. However, in most projects used membrane type II (900 g / m 2) for the outer layer and the membrane domes 500 g / m 2 for the inner layer, which do not lose properties at -45 ... + 70 ° C, and meets all requirements of fire safety : G1, B2, RP2.
Также и для сооружения данного типа, для обеспечения разницы между температурой внешней и внутренней среды до 45 градусов Цельсия требуется подача большого количества прогретого/охлажденного воздуха, что резко повышает энергетические затраты на содержание сооружения.Also, for a structure of this type, to ensure a difference between the temperature of the external and internal environment up to 45 degrees Celsius, a large amount of heated / cooled air is required, which sharply increases the energy costs for maintaining the structure.
Задачей предлагаемого технического решения является снижение энергозатрат на поддержание комфортных условий внутри воздухоопорного сооружения при колебаниях наружных температур от минусовых до плюсовых и обратно. The objective of the proposed technical solution is to reduce energy consumption for maintaining comfortable conditions inside the air support structure during fluctuations in external temperatures from minus to plus and vice versa.
Задача решена за счет воздухоопорного сооружения с утеплителем, содержащего многослойную оболочку, жестко закрепленную на фундаменте и опору, в виде объема избыточного давления воздуха внутри сооружения, сформированную из объема воздуха, держащего внутренний купол и объема воздуха, между слоями оболочки, при этом, в объеме воздуха между слоями оболочки, дополнительно размещен пористый утеплитель, упакованный в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала; плотность пористого утеплителя, упакованного в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, 22 - 30 кг/м3; толщина утеплителя упакованного в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, не менее 1/10 и не более 1/6 наименьшего расстояния между слоями оболочки; высота утеплителя, упакованного в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, составляет не более 2/3 высоты сооружения.The problem was solved due to an air-supported structure with a heater, containing a multilayer shell rigidly fixed to the foundation and a support, in the form of a volume of excess air pressure inside the structure, formed from the volume of air holding the inner dome and the volume of air between the layers of the shell, while in the volume air between the layers of the shell, in addition there is a porous insulation packed in a sealed shell made of a vapor barrier heat-reflecting material; the density of the porous insulation packed in an airtight shell made of a vapor barrier heat-reflecting material, 22 - 30 kg / m 3 ; the thickness of the insulation packed in an airtight shell made of a vapor barrier heat-reflecting material, not less than 1/10 and not more than 1/6 of the smallest distance between the layers of the shell; the height of the insulation, packed in a sealed sheath made of a vapor barrier heat-reflecting material, is no more than 2/3 of the height of the structure.
Дополнительное размещение в объеме избыточного давления воздуха, между слоями оболочки купола, пористого утеплителя, оказывающего минимальное давление на внутренний слой оболочки, при этом, упакованного в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, приводит к снижению энергозатрат, поскольку герметичная упаковка из пароизоляционного теплоотражающего материала, во-первых, не допустит утяжеления и ухудшения теплоизолирующих свойств пористого утеплителя от проникновения конденсата, возникающего в объеме воздуха между слоями оболочки, при больших перепадах наружных и внутренних температур; во-вторых, размещая между слоями оболочки воздухоопорного сооружения, пористый утеплитель, упакованный в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, замешают часть объема избыточного давления воздуха, необходимого для поддержания внешней оболочки; в-третьих, пористый утеплитель, герметично упакованный в оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, словно «одеяло в пододеяльнике», находится между оболочками, поэтому, при отрицательных внешних температурах, будет работать теплоотражающая поверхность пароизоляционного теплоотражающего материала, обращенная к внутренней оболочке, возвращая часть тепла внутрь помещения, а при высоких наружных температурах, будет работать теплоотражающая поверхность, обращенная к внешнему слою оболочки, возвращая часть тепла наружу, не пропуская его внутрь помещения, тем самым снижая энергозатраты на поддержание комфортных условий внутри воздухоопорного сооружения при колебаниях наружных температур от минусовых до плюсовых и обратно, в различных климатических зонах при комбинированных неблагоприятных воздействиях окружающей среды: холода, жары, дождя и ветра. Additional placement in the volume of excess air pressure, between the layers of the dome shell, of a porous insulation that exerts minimal pressure on the inner layer of the shell, while packed in an airtight shell made of a vapor barrier heat-reflecting material, leads to a decrease in energy costs, since the air-tight packaging of a vapor-barrier heat-reflecting material, during -first, it will not allow the weighting and deterioration of the heat-insulating properties of the porous insulation from the penetration of condensate that occurs in the volume of air between the layers of the shell, with large differences in external and internal temperatures; secondly, by placing between the layers of the shell of the air support structure, a porous insulation packed in an airtight shell made of a vapor barrier heat-reflecting material, mix part of the volume of excess air pressure required to maintain the outer shell; thirdly, a porous insulation, hermetically packed in a shell made of a vapor barrier heat-reflecting material, like a "blanket in a duvet cover", is located between the shells, therefore, at negative external temperatures, the heat-reflecting surface of the vapor-barrier heat-reflecting material will work, facing the inner shell, returning part of the heat inside the room, and at high outside temperatures, a heat-reflecting surface will work, facing the outer layer of the shell, returning some of the heat to the outside, not letting it inside the room, thereby reducing energy consumption to maintain comfortable conditions inside the air support structure when outside temperatures fluctuate from minus to plus and vice versa, in different climatic zones with the combined adverse effects of the environment: cold, heat, rain and wind.
Выбранная плотность пористого утеплителя, упакованного в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала, 22-30 кг/м3, и выбранная толщина, не менее 1/10 и не более 1/6, наименьшего расстояния между слоями оболочки, создает незначительную нагрузку на внутренний слой оболочки с небольшим увеличением энергозатрат на создание объема избыточного давления воздуха для поддержания внутренней оболочки, компенсируемых гораздо превышающей экономией энергозатрат, за счет перераспределения потока воздуха при создании объемов избыточного давления воздуха, между внутренним объемом, и значительно уменьшенным, за счет объема утеплителя, объемом воздуха между оболочками. Selected density of porous insulation, packed in a sealed sheath made of vapor barrier heat-reflecting material, 22-30 kg / m3, and the selected thickness, not less than 1/10 and not more than 1/6, of the smallest distance between the layers of the envelope, creates a slight load on the inner layer of the envelope with a slight increase in energy consumption for creating a volume of excess air pressure to maintain the inner envelope, offset by much higher energy savings, due to the redistribution of the air flow when creating volumes of excess air pressure, between the internal volume, and significantly reduced, due to the volume of the insulation, the volume of air between the shells.
Выбранная высота утеплителя, не более 2/3 высоты сооружения, оставляет условное «окно», из светопроницаемых двойного/тройного слоев, выше утепленной части оболочки, что в дневное время позволяет не увеличивать энергозатраты на освещение. The selected height of the insulation, no more than 2/3 of the height of the structure, leaves a conditional "window" of transparent double / triple layers above the insulated part of the shell, which in the daytime allows not to increase the energy consumption for lighting .
Все признаки, включенные в независимый пункт формулы, работают на один технический результат, снижение энергозатрат на поддержание комфортных условий внутри воздухоопорного сооружения при колебаниях наружных температур от минусовых до плюсовых и обратно, в различных климатических зонах при комбинированных неблагоприятных воздействиях окружающей среды: холода, жары, дождя и ветра.All the signs included in the independent paragraph of the formula work for one technical result, reducing energy consumption to maintain comfortable conditions inside the air support structure during fluctuations in outdoor temperatures from minus to plus and vice versa, in different climatic zones with combined adverse environmental influences: cold, heat, rain and wind.
Заявляемое техническое решение иллюстрировано чертежом, где изображено воздухоопорное сооружение с утеплителем в разрезе.The claimed technical solution is illustrated by a drawing, which shows an air-supported structure with a heater in section.
На чертеже изображено: внешний слой 1 оболочки, внутренний слой 2 оболочки, пароизоляционный теплоотражающий материал 3, утеплитель 4, фундамент 5, объем воздуха 6 опора между слоями оболочки, объем воздуха 7 опора внутренней оболочки, светильники 8.The drawing shows: outer layer 1 of the shell,
Воздухоопорное сооружение с утеплителем выполнено следующим образом.The insulated air support structure is made as follows.
Поскольку воздухоопорные сооружения предназначены для обеспечения комфортных условий пребывания в них при перепадах внешних температур от -50°С до +50°С, воздухоопорное сооружение представляет собой гибкую, с кривизной второго порядка, многослойную, с воздушной прослойкой, оболочку 1,2, в виде купола из прочной армированной ткани, без металлических или деревянных конструкций. Поверхность оболочки защищена от облучения, не подвержена атмосферным влияниям, антистатическая, транслуцентная (светопроницаемая).Since air support structures are designed to provide comfortable conditions for staying in them with external temperature differences from -50 ° C to + 50 ° C, the air support structure is a flexible, with a second-order curvature, multi-layer, with an air gap, shell 1.2, in the form domes made of durable reinforced fabric, no metal or wood structures. The surface of the shell is protected from radiation, not exposed to atmospheric influences, antistatic, translucent (light-transmitting).
Анкерный контур крепления купола выполняют в виде монолитного ленточного фундамента 5 с закладными элементами крепления (на чертеже не показаны). The anchoring contour of the dome fastening is made in the form of a
Внутри герметично закрепленного на фундаменте 5 купола с оболочками 1, 2 поддерживают незначительное избыточное давление, за счёт нагнетания воздуха тепловентиляционной установкой (на чертеже не показана). Inside the domes with
Статическое давление создаёт несущее усилие, в виде объема 6 и 7 избыточного давления воздуха внутри сооружения, которое и является опорой 6, 7 для всей конструкции, близкой к полуокружности, или к полуэллипсу, и придаёт ей необходимую устойчивость. Наружных воздух, нагнетаемый тепловентиляционной установкой в купол, распределяется на два потока 6, между слоями 1 и 2 оболочки, и объема воздуха 7, держащего внутренний слой 2 купола.Static pressure creates a bearing force in the form of a
Для обеспечения разницы между температурой внешней и внутренней среды при троекратном воздухообмене за час, внутрь воздухоопорного сооружения, подают большое количество прогретого воздуха, что позволяет создать несколько опор в виде воздушных объемов 6 и 7, поддерживающих внутренний слой оболочки 2, внешний слой 1 и промежуточный слой, в случае с трехслойной оболочкой, для районов крайнего севера.To ensure the difference between the temperature of the external and internal environment during triple air exchange per hour, a large amount of heated air is supplied inside the air support structure, which makes it possible to create several supports in the form of
Один поток 7 поддерживает давление внутри оболочки 2 купола, которое незначительно выше атмосферного, второй поток 6 направляют в пространство между слоями 1 и 2 оболочки, для использования тепло- и шумоизоляционных свойств прослойки воздуха, при расстоянии между слоями от 30 до 60 см. One
Для снижения энергозатрат на поддержание комфортных условий внутри воздухоопорного сооружения при колебаниях наружных температур от минусовых до плюсовых и обратно, в различных климатических зонах при комбинированных неблагоприятных воздействиях окружающей среды: холода, жары, дождя и ветра, используют все свойства материалов и среды, участвующих в теплообмене в воздухоопорном сооружении. To reduce energy consumption for maintaining comfortable conditions inside the air support structure with fluctuations in outdoor temperatures from minus to plus and vice versa, in different climatic zones with combined adverse environmental influences: cold, heat, rain and wind, use all the properties of materials and the environment involved in heat exchange in an air-supported structure.
Известно, что теплообмен между слоями оболочек в воздухоопорном сооружении осуществляется благодаря всем трём физическим явлениям: излучению, теплопроводности; конвекции.It is known that heat exchange between the layers of shells in an air-supported structure is carried out due to all three physical phenomena: radiation, thermal conductivity; convection.
Излучение воспринимает внешний слой 1 с наружной стороны оболочки 1, и внутренний слой 2 оболочки от внутреннего объема 7 циркулирующего воздуха.Radiation is received by the outer layer 1 from the outer side of the shell 1, and the
За счет конвекции в межоболочном пространстве идет теплообмен, зависящий от теплопроводности передающей среды, то есть воздушной прослойки и свойств материалов слоев 1 и 2 оболочки. Due to convection in the intershell space, heat exchange takes place, depending on the thermal conductivity of the transmitting medium, that is, the air gap and the properties of the materials of
Однако, теплопроводность газообразного воздуха меняется от 0,0204 Вт/(м⋅град) при However, the thermal conductivity of gaseous air varies from 0.0204 W / (m⋅grad) at
-50°С, до 0,0283 Вт/(м⋅град) при 50°С, поэтому для поддержания комфортных условий пребывания в воздухоопорном сооружении, при столь резких перепадах внешних температур, необходимы или дополнительные расходы энергии на подогрев/охлаждение воздуха, для сглаживания внешней температуры, или применение утеплителя.-50 ° С, up to 0.0283 W / (m⋅grad) at 50 ° С, therefore, in order to maintain comfortable conditions for staying in an air support structure, with such sharp changes in external temperatures, either additional energy consumption is required for heating / cooling the air, for smoothing the outside temperature, or the use of insulation.
Известные приемы утепления жилых и производственных зданий теплоизолирующими материалами, горизонтально, вертикально, или наклонно, многослойно чередующимися с паро- гидроизолирующими материалами, не подходят для воздухоопорных сооружений, как создающие дополнительную весовую нагрузку на тонкие слои оболочки 1, 2, имеющих кривизну второго порядка при заполненном воздухом куполе. Known methods of insulating residential and industrial buildings with heat-insulating materials, horizontally, vertically, or obliquely, alternating multilayer with vapor-waterproofing materials, are not suitable for air-supported structures, as they create an additional weight load on thin layers of the
Заместить часть объема 6 избыточного давления воздуха в межоболочном пространстве, необходимого для поддержания оболочек, можно дополнительным размещением в объеме избыточного давления воздуха, между имеющими кривизну второго порядка слоями 1, 2 оболочки купола, гибкого высокопористого утеплителя, оказывающего минимальное давление на внутренний слой 2 оболочки.It is possible to replace part of the volume 6 of the excess air pressure in the inter-shell space, which is necessary to maintain the shells, by additional placement in the volume of the excess air pressure, between the
Но, при интенсивном, троекратном в течение часа воздухообмене, самые легкие гибкие волокнистые материалы, состоящие из тончайших стекловидных волокон, разрушаются и оставляют в потоке воздуха частицы волокон, что противопоказано для закрытых помещений воздухоопорных сооружений, К тому же, высокопористый материал обладает высокой гигроскопичностью.But, with an intensive, three-fold air exchange within an hour, the lightest flexible fibrous materials, consisting of the finest glassy fibers, are destroyed and leave fiber particles in the air stream, which is contraindicated for closed rooms of air support structures.In addition, a highly porous material has high hygroscopicity.
Для предотвращения появления в воздушной массе при интенсивном воздухообмене частиц волокон, а также, поглощения конденсата, образующегося в межоболочном 1, 2 пространстве, при перепадах внешних и внутренних температур, и потери теплопроводных свойств и утяжеления, за счет поглощенной влаги, утеплитель 4, в виде гибкого высокопористого материала, размешен в герметичной упаковке из пароизоляционного материала 3, наружная сторона которого обладает и теплоотражающими свойствами, возвращать до 50% тепловой энергии, например DELTA-REFLEX PLUS. с нулевой паропроницаемостью (Sd>150 м), и высокой пластичностью, даже при низких температурах.To prevent the appearance of fiber particles in the air mass during intensive air exchange, as well as the absorption of condensate formed in the
Получают гибкое «одеяло в герметичном пододеяльнике», обе наружные плоскости которого обладают теплоотражающей способностью.A flexible "blanket in an airtight duvet cover" is obtained, both outer planes of which are heat-reflective.
Внешние это выглядит, как «одеяло в пододеяльнике», размером, например 8.0 м × 1.0 м. Отдельные «одеяла» соединены между собой на «липучку», с учетом кривизны купола, и образуют полотно размером, например 8.0 м × 2,7 м, в зависимости от региона строительства и пожелания заказчика. On the outside, it looks like a "blanket in a duvet cover", for example 8.0 mx 1.0 m. Separate "blankets" are connected with Velcro, taking into account the curvature of the dome, and form a canvas measuring, for example, 8.0 mx 2.7 m , depending on the region of construction and the wishes of the customer.
Полотна размещены в объеме воздуха 6 между слоями 1 и 2 оболочки. The canvases are placed in the volume of air 6 between
При этом, при отрицательных внешних температурах, будет работать теплоотражающая поверхность пароизоляционного материала 3, обращенная к внутреннему слою 2 оболочки, возвращая часть тепла внутрь помещения, а при высоких наружных температурах, будет работать теплоотражающая поверхность пароизоляционного материала 3, обращенная к внешнему слою 1 оболочки, возвращая часть тепла наружу, не пропуская его внутрь помещения.At the same time, at negative external temperatures, the heat-reflecting surface of the
Тем самым, снижая энергозатраты на подогрев/охлаждение объема 6,7 избыточного давления воздуха, необходимого для поддержания оболочек, для создания комфортных условий внутри воздухоопорного сооружения при колебаниях наружных температур от минусовых до плюсовых и обратно, в различных климатических зонах при комбинированных неблагоприятных воздействиях окружающей среды: холода, жары, дождя и ветра. Thus, reducing the energy consumption for heating / cooling the volume of 6.7 excess air pressure required to maintain the shells, to create comfortable conditions inside the air support structure with fluctuations in external temperatures from minus to plus and vice versa, in different climatic zones with combined adverse environmental influences : cold, heat, rain and wind.
Для ослабления дополнительной нагрузки на полотнища оболочки 1 и 2 был выбран утеплитель 4 с плотностью 22 - 30 кг/м3, например IZOTEC MAT M-25 AL 40/50To weaken the additional load on the panels of the
Выбранная плотность пористого утеплителя 4, упакованного в герметичную оболочку из пароизоляционного теплоотражающего материала 3, 22-30 кг/м3, и выбранная толщина, не менее 1/10 и не более 1/6, наименьшего расстояния между слоями 1 и 2 оболочки, создает незначительную нагрузку на внутренний слой 2 оболочки с небольшим увеличением энергозатрат на создание объема 7 избыточного давления воздуха для поддержания внутреннего слоя 2 оболочки, компенсируемых гораздо превышающей экономией энергозатрат, за счет перераспределения потока воздуха при создании объемов избыточного давления воздуха, между внутренним объемом 7, и значительно уменьшенным, за счет объема утеплителя, объемом 6 воздуха между оболочками. Selected density of
Толщину утеплителя 4, упакованного герметично в пароизоляционный теплоотражающий материал 3, выбирают не менее 1/10 и не более 1/6 наименьшего расстояния между слоями 1 и 2 оболочки сооружения, а высота утеплителя 4, составляет не более 2/3 высоты сооружения. The thickness of the
Выбранная высота утеплителя, не более 2/3 высоты сооружения , оставляет условное «окно», из светопроницаемых двойного/тройного слоев, выше утепленной части оболочки, что в дневное время позволяет не увеличивать энергозатраты на освещение. The selected height of the insulation, no more than 2/3 of the height of the structure , leaves a conditional "window" of transparent double / triple layers above the insulated part of the shell, which in the daytime allows not to increase the energy consumption for lighting .
Технический результат, достигаемый предлагаемым техническим решением, является снижение энергозатрат на поддержание комфортных условий внутри воздухоопорного сооружения при колебаниях наружных температур от минусовых до плюсовых и обратно, в различных климатических зонах при комбинированных неблагоприятных воздействиях окружающей среды: холода, жары, дождя и ветра.The technical result achieved by the proposed technical solution is to reduce energy consumption for maintaining comfortable conditions inside the air-supported structure during fluctuations in outdoor temperatures from minus to plus and vice versa, in different climatic zones with combined adverse environmental influences: cold, heat, rain and wind.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114196A RU2761233C1 (en) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | Insulated air support structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114196A RU2761233C1 (en) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | Insulated air support structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2761233C1 true RU2761233C1 (en) | 2021-12-06 |
Family
ID=79174496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021114196A RU2761233C1 (en) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | Insulated air support structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2761233C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777218C1 (en) * | 2022-03-11 | 2022-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОРГОВО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ СИБИРЬ-21" | Method for erecting a temporary shelter |
| WO2023172168A1 (en) * | 2022-03-11 | 2023-09-14 | Николай Николаевич ЗАБОЕВ | Method for erecting a temporary shelter |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1372039A (en) * | 1963-08-02 | 1964-09-11 | Zodiac Soc | Improvements to pneumatic frame tents |
| RU2134761C1 (en) * | 1997-07-21 | 1999-08-20 | Открытое акционерное общество "Ярославрезинотехника" | Pneumoframework quick-erection structure |
| RU2255192C2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Ярославрезинотехника" | Inflatable frame structure |
| RU156394U1 (en) * | 2015-03-13 | 2015-11-10 | Александр Борисович Голицин | TENT |
-
2021
- 2021-05-19 RU RU2021114196A patent/RU2761233C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1372039A (en) * | 1963-08-02 | 1964-09-11 | Zodiac Soc | Improvements to pneumatic frame tents |
| RU2134761C1 (en) * | 1997-07-21 | 1999-08-20 | Открытое акционерное общество "Ярославрезинотехника" | Pneumoframework quick-erection structure |
| RU2255192C2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Ярославрезинотехника" | Inflatable frame structure |
| RU156394U1 (en) * | 2015-03-13 | 2015-11-10 | Александр Борисович Голицин | TENT |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777218C1 (en) * | 2022-03-11 | 2022-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОРГОВО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ СИБИРЬ-21" | Method for erecting a temporary shelter |
| WO2023172168A1 (en) * | 2022-03-11 | 2023-09-14 | Николай Николаевич ЗАБОЕВ | Method for erecting a temporary shelter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3450192A (en) | Process and apparatus for modulating the temperature within enclosures | |
| Amer | Passive options for solar cooling of buildings in arid areas | |
| BRPI0809308A2 (en) | ARCHITECTURAL MEMBRANE STRUCTURES AND METHODS FOR THE SAME PRODUCTION | |
| US20100236763A1 (en) | Thermal outer cover with gas barriers | |
| CN108699854B (en) | Inflatable dome with window | |
| RU2761233C1 (en) | Insulated air support structure | |
| EA036699B1 (en) | Heat-insulating air dome | |
| US5384994A (en) | Energy pay back building | |
| JP3166115U (en) | Outer heat insulating and breathable outer wall structure of wooden building | |
| ES2612435T3 (en) | Building isolation method | |
| CN107653989A (en) | The high airtight high insulation of assembled passive type building is without cold-heat bridge integrated construction technique | |
| US9732515B2 (en) | Thermodynamically balanced insulation system | |
| CN107269106B (en) | Noiseless closed fireproof high-rise building without digging ground well and with natural air conditioner two-storey building garage | |
| RU2651736C1 (en) | Military fortification for arctic areas | |
| CN106401038A (en) | Multifunctional integrated roof and house | |
| CN112282222A (en) | Heat-insulating roof structure and construction method thereof | |
| RU2350717C1 (en) | Tall building | |
| JP2810935B2 (en) | House | |
| ES2910019T3 (en) | Composite Storage Tank Module and Layout | |
| Bahadori | Natural air-conditioning systems | |
| JPS6040451A (en) | Building system having heating or heating and cooling means mounted in structure thereof | |
| CN212957780U (en) | Warm-keeping house | |
| CN212428206U (en) | Hard structure splicing type heating room | |
| RU2805693C1 (en) | Frame-tent structure | |
| CN209053509U (en) | Field survivorship equipment |