ОГНЕСТОЙКАЯ СВЕТОПРОЗРАЧНАЯ ОБОГРЕВАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Предлагаемое изобретение относится к области строительных материалов и изделий, а именно к противопожарным огнестойким светопрозрачным конструкциям с дополнительной функцией обогрева, и предназначено для использования в качестве огнестойкого остекления различных составляющих противопожарных преград, в частности перегородок, окон, витражей, а также для обогрева помещений.

В настоящее время для обеспечения защиты от пожара во всех строящихся и реконструируемых зданиях различного назначения используют противопожарные огнестойкие многослойные стекла, а также стеклопакеты, которые устанавливают в качестве различных огнестойких перегородок, панелей, преград, а также в качестве окон и витражей.

Данные огнестойкие светопрозрачные конструкции в виде многослойного стекла и/или стеклопакета с одной стороны должны быть светопрозрачными, а с другой стороны огнестойкими и обеспечивать защиту от сильного теплового излучения и дыма.

Также желательно, чтобы данные огнестойкие конструкции обладали дополнительной функцией их обогрева. Особенно это актуально при использовании данных конструкций в виде окон, стеклянных крыш и витражей, когда на них выпадает снег и образуется наледь.

Тогда, при включении функции обогрева данных огнестойких конструкций удается быстро и эффективно избавиться от выпавшего снега и наледи в холодное время года.

Известна огнестойкая светопрозрачная конструкция по патенту США №5653839, МПК C03C 27/00, содержащая два боросиликатных стекла, соединенных прослойкой из клеевой композиции, содержащей добавки, препятствующие горению.

Эта конструкция обладает высокими показателями по огнестойкости (сохраняет при высоких температурах горения в течение 45 минут теплоизолирующую способность, что соответствует высокому классу огнестойкости), но имеет очень высокую стоимость за счет применения дорогостоящих боросиликатных стекол и использования в прослойке из клеевой композиции дорогостоящих добавок, препятствующих горению.

Кроме того, в данной конструкции не предусмотрено дополнительной функции ее обогрева.

Известно также многослойное электрообогреваемое стекло по патенту России на изобретение №2204535, МПК C03C 27/12, содержащее три параллельно расположенных стекла и промежуточные склеивающие слои из поливинилбутираля, при этом на поверхности внутреннего стекла, обращенной к наружному стеклу, нанесено токопроводящее покрытие, а наружное стекло упрочнено ионным обменом.

Данное многослойное стекло можно одновременно использовать в качестве электрообогреваемого многослойного стекла, но оно не является огнестойким и не может быть использовано в качестве огнестойкой конструкции, выдерживающей высокие температуры в течение длительного времени.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является огнестойкая светопрозрачная конструкция по патенту России на полезную модель №149507, МПК E06B 3/66, в которой огнестойкий стеклопакет выполнен из стекол, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом по меньшей мере два крайних стекла стеклопакета имеют прозрачное теплоотражающее нанопокрытие, расположенное с их внутренних сторон. При этом свободное пространство между стеклами выполнено газонаполненным, стекла соединены дистанционными рамками, а пространство между стеклами от их граней до дистанционных рамок заполнено высокотемпературной клеящей мастикой.

Данная огнестойкая конструкция являются достаточно простой в изготовлении, обладает высокими показателями огнестойкости при одновременном долгосрочном обеспечении ее прозрачности, но в ней не предусмотрено дополнительной функции ее обогрева.

Задачей предложенного изобретения является создание огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции с расширенными ее функциональными возможностями за счет обеспечения в ней дополнительной функции ее обогрева, при одновременном долгосрочном обеспечении ее прозрачности, высокой прочности и противопожарных защитных свойств.

Техническим результатом предложенного изобретения является расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения внутреннего обогрева огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции, содержащей стекла, установленные и закрепленные на определенном расстоянии друг от друга, по меньшей мере на одном крайнем стекле размещено светопрозрачное теплоотражающее нанопокрытие толщиной 3-400 нм, нанесенное на его внутреннюю поверхность, при этом данная конструкция также содержит низкоомные токоведущие дорожки, сформированные на поверхности нанопокрытия, у противоположных кромок стекла путем нанесения на поверхность нанопокрытия сплава на основе окиси олова или серебра, а также контактные площадки электропитания, установленные на низкоомных токоведущих дорожках, при этом по меньшей мере одно крайнее стекло выполнено закаленным и имеет фаску, выполненную на его краях по всему периметру закаленного стекла, а толщина каждого из закаленных стекол лежит в диапазоне 4-12 мм, при этом светопрозрачное теплоотражающее нанопокрытие выполнено токопроводящим и нагреваемым за счет того, что на поверхности данного нанопокрытия, у противоположных кромок закаленного стекла сформированы по меньшей мере две низкоомные токоведущие дорожки, соединенные проводами электропитания с источником питания, а светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие нанесено на внутреннюю поверхность закаленного стекла вакуумным методом с удалением по всему его периметру на расстояние 1-5 мм от края закаленного стекла и выполнено с возможностью его функционирования как теплоотражающего покрытия, так и нагреваемого элемента поверхностей стекол данной конструкции.

Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции между стеклами был размещен отвержденный склеивающий слой в виде фотоотверждаемой композиции для склеивания стекол между собой.

Целесообразно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции отвержденный склеивающий слой в виде фотоотверждаемой композиции представлял собой раствор высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате.

Желательно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции склеивающий слой представлял собой поливинилбутиральную пленку.

Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции склеивающий слой представлял собой этилвинилацетатную пленку.

Целесообразно, чтобы огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция содержала дистанционные рамки, а по меньшей мере одно стекло было выполнено силикатным, и на его внутреннюю поверхность было нанесено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие, при этом по меньшей мере одно закаленное и одно силикатное стекла были установлены и закреплены на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, установленных на определенном расстоянии от края каждого стекла, а пространство между рамками и краем каждого закаленного и силикатного стекол было заполнено слоем герметика.

Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции дистанционные рамки были выполнены из диэлектрического материала.

Желательно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции герметик был изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.

Целесообразно, чтобы огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция содержала, по меньшей мере, один датчик температуры и электронную систему управления режимом подогрева, которая была связана с контактными площадками электропитания и датчиками температуры.

Предпочтительно, чтобы в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие содержало, по меньшей мере один слой, выполненный из материала, выбранного из группы, содержащей серебро, олово, медь, никель, алюминий, магний, кремний, а также из всевозможных соединений данных металлов с другими веществами.

Для более полного раскрытия изобретения далее приводится описание конкретных возможных вариантов его исполнения, которые поясняются соответствующими чертежами.

Фиг. 1 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде многослойного стекла.

Фиг. 2 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде однокамерного стеклопакета.

Фиг. 3 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде двухкамерного стеклопакета.

Фиг. 4 - поперечный разрез огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции в варианте выполнения в виде многослойного стекла, совмещенного со стеклопакетом.

Огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция содержит закаленные стекла 1 и силикатные стекла 2, установленные и закрепленные на определенном расстоянии друг от друга, при этом на внутренней поверхности каждого крайнего закаленного стекла 1 и/или силикатного стекла 2 выполнено светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3, на поверхности которого, у противоположных кромок закаленного стекла сформированы низкоомные токоведущие дорожки 4, которые при помощи контактов 5 и соединенных проводов 6 подключены к источнику электропитания (Фиг. 1-4). При этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3 выполнено с возможностью его нагрева до определенной температуры при подключении его к источнику питания.

Огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция может быть выполнена в следующих предпочтительных вариантах ее выполнения.

Огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция выполнена в виде многослойного стекла (Фиг. 1), когда между закаленными стеклами 1 и/или силикатными стеклами 2 данной конструкции размещен склеивающий слой 7.

Также огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция может быть выполнена в варианте в виде однокамерного (многокамерного) стеклопакета (Фиг. 2), когда закаленные стекла 1 и/или силикатные стекла 2 данной конструкции размещены на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок 8, расположенных на определенном расстоянии от края каждого стекла 1 и/или 2, а пространство между рамками 8 и краем каждого стекла 1 и/или 2 заполнено слоем герметика 9.

Также огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция может быть выполнена в виде конструкций, которые совмещают в себе несколько камер стеклопакета (Фиг. 3), а также конструкций, совмещающих в себе многослойное стекло и стеклопакеты (Фиг. 4).

Для обеспечения высокой степени огнестойкости закаленные стекла 1 должны иметь толщину, лежащую в диапазоне 4-12 мм.

Также для обеспечения высокой степени огнестойкости закаленные стекла 1 должны иметь по периметру на краях стекла фаски 10 (обычно 1×45°). Это делается для того, чтобы убрать концентраторы напряжений перед закалкой каждого силикатного стекла.

Процесс получения закаленного стекла 1 из силикатного стекла 2 заключается в закалке силикатного стекла 2, который заключается в его нагревании до температуры 650-680°С с последующим быстрым его охлаждением воздухом.

В результате такого процесса происходит неравномерное распределение температуры по толщине стекла и в нем образуются остаточные поверхностные напряжения сжатия, которые обеспечивают повышенную механическую прочность и термостойкость, которые особенно необходимы при использовании данной конструкции в качестве огнестойкого светопрозрачного обогреваемого многослойного стекла или стеклопакета.

Такое закаленное стекло 1 при разрушении также образует большое количество (по сравнению с обычным силикатным стеклом 2) мелких осколков с тупыми гранями, что повышает также его безопасность при его разрушении.

В огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции токоведущие дорожки 4 могут быть сформированы на светопрозрачном теплоотражающем токопроводящем и нагреваемом нанопокрытии 3 методом напыления в два этапа из сплава алюминий-цинк с последующим нанесением на него сплава медь-цинк или нанесением на поверхность светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия 3 сплава на основе окиси олова или серебра. При этом светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3 выполнено с удалением по периметру на расстояние 1-5 мм от края закаленного стекла 1, что обеспечивает дополнительную электробезопасность при подаче на данную конструкцию напряжения.

В огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции (Фиг. 1), в варианте ее выполнения в виде многослойного стекла, склеивающий слой 7 может представлять собой отвержденный раствор высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате, или поливинилбутиральную пленку, или этилвинилацетатную пленку.

В огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции (Фиг. 2), в варианте ее выполнения в виде стеклопакета, дистанционные рамки 8 выполнены из диэлектрического материала, что обеспечивает не только высокие показатели огнестойкости данной конструкции, но также обеспечивает дополнительную электробезопасность при подаче на данную конструкцию напряжения. При этом герметик 9 предпочтительно может быть изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.

Также в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции светопрозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3 наносится на поверхность закаленного стекла 1 методом напыления и содержит по меньшей мере один слой, который выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей серебро, олово, медь, никель, алюминий, магний, кремний, а также из всевозможных соединений данных металлов с другими веществами, а толщина светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия 3 лежит в диапазоне 3-400 нм.

Использование в данной конструкции такого светопрозрачного теплоотражающего токопроводящего и нагреваемого нанопокрытия 3 обеспечивает возможность использования данной конструкции в качестве огнестойкой светопрозрачной обогреваемой преграды, так и в качестве строительных элементов конструкций различного назначения с обогреваемой поверхностью.

Кроме того, в огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции может быть предусмотрено автоматическое управление температурой ее нагревания, а также ее автоматическое отключение в режиме работы как огнестойкой конструкции за счет снабжения конструкции датчиками температуры 10 и электронной системой управления подогревом, которая связана с контактными площадками электропитания и датчиками температуры 10.

При возникновении пожара и дальнейшем разогреве прозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3, нанесенное на закаленные 1 и/или силикатные стекла 2, активно отражает тепловое инфракрасное излучение, уменьшая величину теплового воздействия на внутренние силикатные стекла 2 огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции. За счет этого внутренние силикатные стекла 2 и последующие стекла, получают ослабленную величину тепловой энергии, что увеличивает время огнестойкости данной конструкции, и обеспечивает увеличение времени безопасной эвакуации людей и имущества из зоны пожара.

В обычном режиме работы, в отсутствии пожара, прозрачное теплоотражающее токопроводящее и нагреваемое нанопокрытие 3, нанесенное на закаленные стекла 1 и/или силикатные стекла 2 и подключенное к источнику питания, активно излучает тепловое инфракрасное излучение, обогревая данную конструкцию, в частности ее обогреваемые поверхности, а также помещение, в котором она установлена.

Предложенная огнестойкая светопрозрачная обогреваемая конструкция позволяет обеспечить не только высокие огнестойкие свойства, но также и расширить ее функциональные возможности за счет обеспечения ее подогрева, что обеспечивается за счет использования в ней закаленных и/или силикатных стекол с нанесенным на их внутреннюю поверхность светопрозрачным теплоотражающим токопроводящим и нагреваемым нанопокрытием 3, которое за счет его подключения посредством токоведущих дорожек 4 к источнику питания обеспечивает нагрев всей конструкции.

Также в данной огнестойкой светопрозрачной обогреваемой конструкции за счет упрощения ее конструкции и процесса ее изготовления удалось значительно снизить ее себестоимость при одновременном обеспечении ее пожаростойкости и стабильности оптических свойств, которые обеспечивают прозрачность конструкции на протяжении не менее 20 лет.

Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения представлен его формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.