Spôsob odstránenia kondenzácie vodnej pary na oknách a zariadenie na jeho vykonanie

Číslo patentu: 287983

Dátum: 02.08.2012

Autor: Tornyos Vladimír

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob odstránenia kondenzácie vodnej pary na vnútorných povrchoch okien (1) vo vykurovaných miestnostiach najmä budov určených na trvalý pobyt ľudí je založený na oddelení vnútorného povrchu okna (1) od vnútorného prostredia (i) clonou z vrstvy upraveného vonkajšieho vzduchu (7), prúdiaceho pri vnútornom povrchu okna (1) vytvorenou tak, že z vonkajšieho prostredia (e) sa nasáva chladný vonkajší vzduch (6), cez výmenník tepla (10) sa dopravuje na horný okraj vnútorného povrchu okna (1) a ženie sa tak, aby stekal po vnútornom povrchu okna (1) k jeho spodnému okraju. Súčasne sa z miestnosti nasáva teplý vnútorný vzduch (4), cez výmenník tepla (10) sa ženie do vonkajšieho prostredia (e). Úprava nasávaného chladnejšieho vonkajšieho vzduchu (6) spočíva v tom, že pri prechode cez výmenník tepla (10) sa zvyšuje jeho teplota pri nezmenenej absolútnej vlhkosti a tým sa znižuje jeho relatívna vlhkosť.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na odstránenie nežiaducej kondenzácie vodnej pary na vnútorných povrchoch okien vo vykurovaných miestnostiach najmä budov určených na trvalý pobyt ľudí, ktorá sa môže vyskytnúť aj napriek tomu, že vnútorný priestor sa užíva a aj okná bolí vyrobené a zabudované správne, t. j. v súlade s príslušnými technickými normami.Základné požiadavky, ktoré musia budovy určené na trvalý pobyt ľudí a všetky ich konštrukcie spĺňať počas celej ekonomicky zdôvodnenej životnosti, sú hygiena a ochrana zdravia. Obalové konštrukcie budov majú byť zhotovené tak, aby teplota na ich vnútornom povrchu bola vždy vyššia, akoje teplota rosného bodu vnútorného vzduchu. Intenzita výmeny vzduchu V miestnosti má byť väčšia, ako je hygienické minimum. Ak sú tieto požiadavky splnené, na vnútorných povrchoch obalových konštrukcií stavieb by nemalo dochádzať ku kondenzácii vodnej pary, ktorá sa vo vnútornom vzduchu nachádza. Za určitých teplotných a vlhkostných stavov vnútomého a vonkajšieho prostredia sa kondenzácia vodnej pary na vnútorných povrchoch okien môže vyskytnúť aj napriek tomu, že okná boli vyrobené a zabudované správne, t. j. v súlade s príslušnými technickými normami a aj vnútomý priestor sa užíva správne, teda aj intenzita výmeny vzduchu v miestnosti je väčšia, ako je hygienické minimum.Na porovnanie so známymi spôsobmi odstraňovania tohto nežiaduceho javu je potrebné detailnejšie opísať, ako k nemu dochádza. Predmetom opisu je okno, oddeľujúce vnútomé prostredie, v ktorom sa produkuje teplo a vlhkosť a vonkajšie prostredie s teplotou vzduchu nižšou, ako je teplota vnútorného vzduchu. Predpokladajú sa bežné okrajové podmienky vonkajšieho prostredia v zimnom období, vnútomého prostredia s trvalým pobytom ľudí, ustálený teplotný a vlhkostný stav a okno, ktorého konštrukcia a spôsob zabudovania sú vzhľadom na vonkajšie a vnútorné podmienky a spôsob užívania budovy správne.Pretože okno oddeľuje prostredia s rozdielom teplôt, na jeho vnútomom povrchuje teplota nižšia, ako je teplota vnútorného vzduchu, ale zároveň, keďže je zhotovené v súlade s požiadavkami technických noriem,je táto teplota vyššia, ako je teplota rosného bodu vnútorného vzduchu. Vrstva vnútorného vzduchu, ktorá je v kontakte s vnútomým povrchom okna, sa od tohto povrchu ochladzuje, tým sa zvyšuje jeho objemová hmotnosť a klesá dole.Pri vnútornom povrchu okna teda existuje vrstva klesajúceho vnútorného vzduchu. Táto vrstva sa pri pohybe dole ďalej ochladzuje od vnútorného povrchu okna, preto najnižšiu teplotu dosahuje pri jeho spodnom okraji. S klesajúcou teplotou tejto vrstvy však zároveň pri nezmenenom obsahu vlhkosti stúpa jej relatívna vlhkosť a klesá hodnota rosného bodu. Ak táto hodnota dosiahne teplotu vnútorného povrchu okna,od miesta, v ktorom túto teplotu dosiahla, až po spodný okraj okna dochádza ku kondenzácii. Technické normy takýto jav pripúšťajú, ale vyžadujú zabezpečiť bezchybnú funkciu stavebných konštrukcií pri povrchovej kondenzácii.Známych je niekoľko spôsobov, ako takému javu predchádzať a ako zabrániť nežiaducim následkom kondenzácie.Bežným spôsobom je použitie okien, ktoré majú tzv. mikroventilačnú polohu otvárateľných krídiel, ktorá zabezpečuje výmenu vzduchu cez škáry krídla okna v mikroventilačnej polohe. Účinnosť spôsobu spočíva V tom, že cez škáry okien prúdi do miestnosti chladnejší vonkajší vzduch, ktorého relatívna vlhkosť sa ohriatím na vnútornú teplotu zníži a tým sa zníži hodnota rosného bodu vnútorného vzduchu a zároveň riziko kondenzácie. Nevýhodou sú vysoké tepelné straty.Ďalším spôsobom je použitie okien s vetracími štrbinami v okenných rámoch, ktorých veľkosť je možné regulovať. Princíp účinnosti a nevýhody sú rovnaké ako pri predchádzajúcom spôsobe.Používa sa aj krátkodobé intenzívne prevetranie miestnosti cez otvorené krídla okien. Nevýhodou je nízky komfort riešenia.Ďalším spôsobom je použitie klimatizácie, ktorá parametre vnútorného vzduchu dokáže upraviť na požadované hodnoty. Nevýhodou sú vysoké nadobúdacie a prevádzkové náklady.Známeje riešenie podľa DE 80 l 960 l, ktoré je určené na vetranie miestnosti so spätným získavaním tepla z odvádzaného vnútorného vzduchu. Jeho použitie má vplyv aj na odstránenie kondenzácie vodnej pary na oknách, ale nevýhodouje, že sa to prejaví až po úprave celého objemu vnútomého vzduchu v miestnosti, teda veľkosť zariadenia závisí od veľkosti vetraného priestoru. Druhou nevýhodou tohto riešenia je spôsob odsávania vlhkého vnútorného vzduchu štrbinou v homej časti okna (horná štrbina) cez priestor medzi vonkajším a vnútorným zasklením okna (medziokenný priestor), ktorý spôsobuje kondenzáciu vodnej pary na chladnom vnútornom povrchu vonkajšieho zasklenia.Ďalšie známe riešenie je podľa DE 3341827. Jeho podstata je zhodná s riešením podľa DE 80 l 960 l a teda aj nevýhody sú rovnaké, ale druhú nevýhodu riešenie podľa DE 334 l 827 odstraňuje zriadením štrbiny vspodnej časti okna, spájajúcej medziokenný priestor s vnútomým prostredím (spodná interiérová štrbina),pod ktorou musí byť umiestnené vykurovacie teleso. Riešenie podľa DE 334 l 827 má teda režim odstraňovania zkondenzovanej vodnej pary z vnútomého povrchu vonkajšieho zasklenia, pri ktorom sa zastaví tok vnútorného vzduchu nasávaného cez hornú štrbinu, ktorý túto kondenzáciu spôsobuje a uvoľní sa tok vnútorného vzduchu ohriateho vykurovacím telesom cez spodnú štrbinu. Ohriatím vnútomého vzduchu,vstupujúceho do medziokenného priestoru, sa znižuje jeho relatívna vlhkosť. Nevýhodou je, že riešenie predpokladá existenciu vykurovacieho telesa, umiestneného pod spodnou interiérovou štrbinou.Ďalšie známe riešenie je podľa DE 3732545, podľa ktorého opotrebovaný vnútorný vzduch vchádza štrbinou v hornej časti okna (horná štrbina) do priestoru medzi vnútomým a vonkajším zasklením(medziokenný priestor), klesá k spodnému okraju okna a tu je štrbinou vypúšťaný do exteriéru (spodná exteriérová štrbina). Toto riešenie je určené na odstraňovanie opotrebovaného vnútorného vzduchu z miestnosti, ale nerieši spôsob jeho nahradenia čerstvým vzduchom, teda nie je možné posúdiť vplyv na zníženie relatívnej vlhkosti vnútorného vzduchu. Nevýhodou takého spôsobu odvádzania opotrebovaného vnútomého vzduchu z miestnosti je, že spôsobuje kondenzáciu vodnej pary na vnútornom povrchu vonkajšieho zasklenia. Táto nevýhoda je podľa DE 3732545 odstránená podobne ako pri riešení podľa DE 334 l 827 zriadením štrbiny v spodnej časti okna, spájajúcej medziokenný priestor s vnútorným prostredím(spodná interiérové štrbina), pod ktorou musí byť umiestnené vykurovacie teleso. V režime odstraňovania zkondenzovanej vodnej pary z vnútorného povrchu vonkajšieho zasklenia sa zastaví tok vnútorného vzduchu vypúšťaného cez homú štrbinu, ktorý túto kondenzáciu spôsobuje a uvoľní sa tok vnútorného vzduchuohriateho vykurovacím telesom cez spodnú interiérovú štrbinu. Nevýhodou je, že súčasťou riešenia musi byť vykurovacie teleso, umiestnené pod spodnou interiérovou štrbinou.Ďalšie známe riešenie je podľa EPl 486637. Prvé vyhotovenie tohto riešenia je, podobne ako riešenie podľa DE 80 l 960 l, určené na vetranie miestnosti so spätným získavaním tepla z odvádzaného vnútorného vzduchu. Nevýhodou je, podobne ako pri riešení podľa DE 801960 l , že na dosiahnutie očakávaného výsledku z hľadiska kondenzácie vodnej pary na oknách je potrebné upraviť celý objem vzduchu v miestnosti. Podobný výsledok je možné dosiahnuť aj podľa druhého vyhotovenia toho riešenia v režime podľa obr. 9(prívod vonkajšieho vzduchu cez medziokenný priestor do interiéru). Nevýhodou sú veľké straty tepla.Ďalšie známe riešenie je podľa W 00046555. Toto riešenie je určené na vetranie miestnosti, pričom jedno z vyhotovení je podobne ako riešenie podľa DE 80 l 960 l, určené na vetranie miestnosti so spätným získavaním tepla z odvádzaného vnútomého vzduchu. Nevýhodou je, podobne ako pri riešení podľa DE 80 l 9601, že na dosiahnutie očakávaného výsledku z hľadiska kondenzácie vodnej pary na oknách je potrebne upraviť celý objem vzduchu v miestnosti.Uvedené nevýhody sú odstránené vytvorením prúdenia vrstvy vzduchu pri vnútornom povrchu okna od jeho horného okraja k spodnému okraju, ktorého vlhkosť a teplota je nižšia, ako je vlhkosť a teplota vnútomého vzduchu.Vznik kondenzácie je spôsobený dôsledkom existencie vrstvy vlhkého vnútorného vzduchu, klesajúcej pri vnútornom povrchu okna a to aj napriek tomu, že teplota na vnútomom povrchu okna je vyššia, ako je teplota rosného bodu vnútomého vzduchu.Na zlepšenie parametrov tejto vrstvy z hľadiska kondenzácie postačuje, ak sa k nej primieša malé množstvo suchého vzduchu za predpokladu, že sa zachová smer a miesto prúdenia. Ak sa množstvo dodaného suchého vzduchu zvýši, zlepšenie stavu je výraznejšie. Objem dodaného suchého vzduchu, ktorý dokáže výrazne ovplyvniť pomery na vnútornom povrchu okna, je malý, porovnateľný s objemom vzduchu obsiahnutým v pôvodnej vrstve. Na dosiahnutie očakávaného výsledku nie je preto nutné upravovať celý objem vnútorného vzduchu v miestnosti.Suchý vzduch je výhodné získať ohrevom vonkajšieho vzduchu, ktorého teplota je nižšia, ako je teplota vnútorného vzduchu, pretože zvýšením jeho teploty sa zníži jeho relatívna vlhkosť. Ak sa teplo na ohrev privádzaného vonkajšieho vzduchu získa z odvádzaného vnútorného vzduchu, vylúči sa tým potreba zdroja tepla na ohrievanie prúdiaceho vzduchu a zároveň sa zabezpečí správny smer prúdenia privádzaného vonkajšieho vzduchu zhora dole, pretože jeho teplota bude nižšia, ako je teplota vnútorného vzduchu.Podstatou spôsobu podľa vynálezu je teda vytvorenie vrstvy upraveného vonkajšieho vzduchu,prúdiaceho pri vnútornom povrchu okna od jeho horného okraja k spodnému. Táto vrstva sa vytvorí tak, že z vonkajšieho prostredia sa nasáva chladný vonkajší vzduch, cez výmenník tepla sa dopravuje na horný okraj vnútorného povrchu okna a ženie sa tak, že steká po vnútomom povrchu okna smerom dole. Súčasne sa z miestnosti nasáva teplý vnútorný vzduch a cez výmenník tepla sa ženie do vonkajšieho prostredia. Úprava chladného vonkajšieho vzduchu spočíva v tom, že pri prechode cez výmenník tepla sa zvyšuje jeho teplota pri nezmenenej absolútnej vlhkosti, a tým sa znižuje jeho relatívna vlhkosť. Vo výmenníku tepla dochádza kodovzdávaniu tepla z odchádzajúceho vlhkého teplého vnútorného vzduchu prichádzajúcemu chladnému vonkajšiemu vzduchu, pričom teplo, ktoré odovzdáva odchádzajúcí vlhký teplý vnútorný vzduch, pozostáva z tepla prestupujúcehokonvekciou a kondenzáciou. Učinnosť spôsobu spočíva v tom, že teplota rosného bodu upraveného vonkajšieho vzduchu, prúdiaceho pri vnútornom povrchu okna, je nižšia, ako je teplota vnútorného povrchu okna. Zároveň sa zmiešaním takto prúdiaceho upraveného vonkajšieho vzduchu s teplým vnútomým vzduchom v miestnosti zlepšuje kvalita teplého vnútorného vzduchu z hľadiska rizika kondenzácie vodnej pary na vnútorných povrchoch stavebných konštrukcií. Teplý vnútorný vzduch je výhodné nasávať pod stropom miestnosti, kde je kvalita vzduchu z hygíenického hľadiska najnižšia. Upravený vonkajší vzduch je výhodné hnať na vnútorný povrch okna tak, že steká od homého okraja smerom dole po celej jeho ploche. Pohyb upraveného vonkajšieho vzduchu smerom dole je podporovaný rozdielom objemovej hmotnosti upraveného vonkajšieho vzduchu a okolitého vnútorného vzduchu, pretože teplota upraveného vonkajšieho vzduchu je nižšia ako teplota vnútorného vzduchu, a tým aj jeho objemová hmotnosť je vyššia ako objemová hmotnosť vnútorného vzduchu. Chladný vonkajší vzduch je výhodné nasávať tak, že sa zachytávala aj vrstva stúpajúceho prúdu vonkajšieho vzduchu, vyskytujúca sa pri vonkajšom povrchu okna pri bezvetrí vo vonkajšom prostredi, pričom pohyb tejto vrstvy smerom hore vyvoláva rozdiel objemovej hmotnosti vrstvy vonkajšieho vzduchu, ktoráje v kontakte s vonkajším povrchom okna, z ktorého prestupuje teplo do tejto vrstvy a objemovej hmotnosti chladného vonkajšieho vzduchu, Prehľad obrázkov na výkresochVynálezje ozrejmený na priložených výkresoch, kde obr. l znázorňuje zvislý rez homou časťou okna, základné časti zariadenia a princíp jeho činnosti,obr. 2 znázorňuje schému zariadenia, jeho súčastí a ich možné usporiadanie,obr. 3 znázorňuje zvislý rez oknom, zariadenie osadené medzi hornú časť okna a nadpražie, so znázornením princípu činnosti.Spôsob, ktorý je predmetom ochrany, predstavuje riešenie problému, ktorého typickým príkladom je kondenzácia vodnej pary na studených povrchoch okien v byte bytového domu. Tento spôsob odstránenia kondenzácie vodnej pary vzniknutej na vnútorných povrchoch okien j vo vykurovaných miestnostiach najmä budov, určených na trvalý pobyt ľudí, vytvorením výmenou vzduchu, ktorého vlhkosť a teplota je nižšia, ako je vlhkosť a teplota vnútorného vzduchu, sa vyznačuje tým, že tesne pri vnútornom povrchu j okna je vyvedený z výustky Q prúd upraveného vonkajšieho vzduchu Z tak, že je smerovaný z horného okraja vnútorného povrchu j okna k jeho spodnému okraju, pričom tento prúd upraveného vonkajšieho vzduchu 1 má teplotu rosného bodu nižšiu, ako je teplota vnútomého povrchu l okna, čím je vnútorný povrch j okna od teplého vnútorného vzduchu oddelený vytvoreným prúdom upraveného vonkajšieho vzduchu Z, tým dochádza k odstráneniu kondenzácie vodnej pary z vnútomého povrchu L okna.Tento spôsob je uskutočnený zariadením l 8, ktoré sa osadi medzi nadpražie 1 okna a hornú časť rámu u okna. Toto zariadenie ll potom obsahuje výmenník m tepla, na ktorý sú pripojené ventilátor lL na nasávanie vnútorného vzduchu i a na vyháňanie tohto vzduchu do vonkajšieho priestoru g a ventilátor Q na nasávanie vonkajšieho vzduchu Q a vháňanie tohto vzduchu do vnútorného priestoru j, pričom výstup ventilátora Q je vyústený do výustky Q na usmernenie prúdu vzduchu nachádzajúcej sa pri hornom okraji vnútorného povrchu j okna, potom nasávací otvor ventilátora g na nasávanie vonkajšieho vzduchu 6 je situovaný V blízkosti horného okraja vonkajšieho povrchu z okna, kde potom nasávací otvor ventilátora 1 l na nasávanie vnútorného vzduchu Q je situovaný nad výustkou Q, pričom orientácia výustky Q a nasávacieho otvoru ventilátora na nasávanie vnútorného vzduchu i je rôznobežná, ďalej nasávací otvor ventilátora Q na nasávanie vonkajšieho vzduchu Q je situovaný pod výñikovým otvorom ventilátora ll na nasávanie vnútorného vzduchu i, pričom orientácia týchto otvorov je rôznobežná.Chladný vonkajší vzduch Q je výhodné nasávať tak, že sa zachytávala aj vrstva stúpajúceho prúdu § vonkajšieho vzduchu, vyskytujúca sa pri vonkajšom povrchu 2 okna pri bezvetrí vo vonkajšom prostredí g,pričom pohyb tejto vrstvy smerom hore vyvoláva rozdiel objemovej hmotnosti vrstvy vonkajšieho vzduchu,ktorá je v kontakte s vonkajším povrchom g okna, z ktorého prestupuje teplo do tejto vrstvy a objemovej hmotnosti chladného vonkajšieho vzduchu Q.Kondenzát 2, vznikajúci vo výmenníku Q tepla kondenzáciou vodnej pary, nachádzajúcej sa v odchádzajúcom teplom vnútornom vzduchu Q, sa zachytáva v nádobe Lg na kondenzát 2.Činnosť zariadenia l§ riadi riadiaca jednotka l 41 na základe informácií o stave vnútorného povrchu j okna, ktoré riadiacej jednotke ü dáva snímač Q vlhkosti, osadený na vnútornom povrchu l okna. Prispodnom okraji vnútorného povrchu L okna je inštalovaný snímač Q vlhkosti a je prepojený s riadiacou jednotkou g na riadenie činnosti ventilátora a ventilátora Q.l. Spôsob odstránenia kondenzácie vodnej pary vzniknutej na vnútorných povrchoch okien vo vykurovaných miestnostiach najmä budov, určených na trvalý pobyt ľudí, vytvorením výmenou vzduchu,ktorého vlhkosť a teplotaje nižšia, ako je vlhkosť a teplota vnútorného vzduchu, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že tesne pri vnútornom povrchu okna je vyvedený z výustky prúd upraveného vonkajšieho vzduchu tak, že je smerovaný z horného okraja vnútorného povrchu okna kjeho spodnému okraju, pričom tento prúd upraveného vonkajšieho vzduchu má teplotu rosného bodu nižšiu, ako je teplota vnútorného povrchu okna,čím je vnútorný povrch okna od teplého vnútorného vzduchu oddelený vytvoreným prúdom upraveného vonkajšieho vzduchu, tým dochádza k odstráneniu kondenzácie vodnej pary z vnútorného povrchu okna.2. Zariadenie na vykonanie spôsobu podľa nároku l, v y z n a č uj ú c e s a tý m , že obsahuje výmenník (10) tepla, na ktorý sú pripojené ventilátor (l l) na nasávanie vnútorného vzduchu (4) a na vyháňanie tohto vzduchu do vonkajšieho priestoru (e) a ventilátor ( 12) na nasávanie vonkajšieho vzduchu (6) a vháňanie tohto vzduchu do vnútorného priestoru (i), pričom výstup ventilátora (12) je vyústený do výustky(13) na usmernenie prúdu vzduchu nachádzajúcej sa pri hornom okraji vnútomého povrchu (l) okna, potom nasávací otvor ventilátora (12) na nasávanie vonkajšieho vzduchu (6) je situovaný v blízkosti horného okraja vonkajšieho povrchu (2) okna, kde potom nasávací otvor ventilátora (1 l) na nasávanie vnútorného vzduchu(4) je situovaný nad výustkou (l 3), pričom orientácia výustky (l 3) a nasávacieho otvoru ventilátora (l l) na nasávanie vnútorného vzduchu (4) je rôznobežná, ďalej nasávací otvor ventilátora (12) na nasávanie vonkajšieho vzduchu (6) je situovaný pod výfukovým otvorom ventilátora (l l) na nasávanie vnútorného vzduchu (4), pričom orientácia týchto otvorovje rôznobežná.3. Zariadenie podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že pod úrovňou výmenníka (10) tepla je inštalovaná nádoba (16) na kondenzát (9).4. Zariadenie podľa nároku 2, v y z n a č uj ú c e s a t ý m , že pri spodnom okraji vnútomého povrchu (l) okna je inštalovaný snímač (15) vlhkosti aje prepojený s riadiacou jednotkou (14) na riadenie činnosti ventilátora (l l) na nasávanie vnútorného vzduchu (4) a ventilátora (12) na nasávanie vonkajšieho vzduchu (6).

MPK / Značky

MPK: E06B 7/00

Značky: kondenzácie, vykonanie, oknách, odstránenia, vodnej, spôsob, zariadenie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-287983-sposob-odstranenia-kondenzacie-vodnej-pary-na-oknach-a-zariadenie-na-jeho-vykonanie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob odstránenia kondenzácie vodnej pary na oknách a zariadenie na jeho vykonanie</a>

Podobne patenty