Оконный блок

(71) Заявители Научно-исследовательское и проектно-технологическое унитарное предприятие Институт НИПТИС Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко Белгосуниверситета(72) Авторы Пилипенко Владимир Митрофанович Данилевский Леонид Николаевич Таурогинский Бронислав Иванович Ксенофонтов Михаил Александрович Хатенко Александр Сергеевич(73) Патентообладатели Научно-исследовательское и проектно-технологическое унитарное предприятие Институт НИПТИС Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко Белгосуниверситета(57) 1. Оконный блок, содержащий оконную коробку и, по меньшей мере, одну оконную створку, выполненные из заготовок слоистой конструкции, отличающийся тем, что оконная коробка и оконная створка выполнены из конструкционного комбинированного клееного материала, состоящего, по меньшей мере, из трех слоев, причем каждый из двух его наружных слоев выполнен, например, из дерева или металла, а, по меньшей мере, один из внутренних слоев выполнен из жесткого пенополиуретана с коэффициентом теплопроводности 0,03-0,05 Вт/мК и кажущейся плотностью не менее 200 кг/м 3 или из конструкционного композитного наполненного пенополиуретана, или из трудногорючего пенополиуретана. 1323 Предлагаемое техническое решение относится к области строительства, а именно к конструкции оконных блоков из конструкционного комбинированного клееного материала и может быть использовано в конструкциях окон с различными типами остекления для строительства жилых и общественных энергоэффективных зданий, зданий разных климатических зон, районов Севера и Крайнего Севера. Традиционным материалом изготовления окон является дерево, преимущественно сосна. Недостатком деревянных конструкций окон является то, что древесина имеет достаточно низкий коэффициент теплопроводности (0,18 Вт/мК). Через окна, изготовленные из древесины, происходят наибольшие потери тепла (до 30 общих теплопотерь зданий). Деревянные элементы окон являются тепловыми мостиками для ограждающих конструкций помещений, так как сравнительно высокая теплопроводность дерева и малые геометрические размеры поперечных сечений обусловливают их низкое термическое сопротивление, что снижает общую теплозащиту зданий. При традиционных размерах оконной коробки и створки (80 мм) их термическое сопротивление составляет 0,5-0,6 м 2 К/Вт. Для получения термического сопротивления окна порядка 1 м 2 К/Вт толщина коробки и створки должна составлять 180 мм, что, естественно,неприемлемо с точки зрения габаритов, массы и стоимости такого окна. Деревянные окна не удовлетворяют как высоким требованиям к теплоизоляции и звукоизоляции, так и требованиям, предъявляемым к ним по прочности и долговечности. Наиболее распространенными являются металлодеревянные окна. Металлическая оболочка защищает дерево от неблагоприятных атмосферных воздействий, гниения, не требует периодической окраски, неизбежной для обычных деревянных окон. К недостаткам этих окон можно отнести низкие теплоизолирующие свойства и большую массу. В настоящее время начала использоваться еще одна разновидность комбинированных окон. Это оконные профили, состоящие из трех материалов дерева (декоративная функция), пластика (теплозащита) и металла (защита от атмосферных воздействий). Их достоинство - возможность соединения полезных свойств различных материалов в одной конструкции. Недостаток - высокая цена. Известна конструкция оконного блока, в котором профильные элементы выполнены из заготовок склеиваемой слоистой конструкции, с использованием одного слоя из дерева и второго слоя из материала вторичной переработки полиуретана - полиуретанового гранулята 1. Недостатком этой конструкции является то, что низкие коэффициенты теплопроводности дерева (0,18 Вт/мК) и полиуретанового гранулята (0,07 Вт/мК), применяемые в заготовках слоистой конструкции для изготовления оконного блока, не обеспечивают требуемого термического сопротивления оконного блока, теплозащитных свойств и звукопоглощения. Предлагаемое техническое решение ставит задачу повысить термическое сопротивление и теплозащитные свойства оконного блока, обеспечить требуемое звукопоглощение. Поставленная задача достигается тем, что в оконном блоке, содержащем оконную коробку и, по меньшей мере, одну оконную створку, выполненные из заготовок слоистой конструкции, оконная коробка и оконная створка выполнены из конструкционного комбинированного клееного материала, состоящего, по меньшей мере, из трех слоев. Каждый из двух его наружных слоев выполнен, например, из дерева или металла, а, по меньшей мере, один из внутренних слоев выполнен из жесткого пенополиуретана с коэффициентом теплопроводности 0,03-0,05 Вт/мК и кажущейся плотностью не менее 200 кг/м 3 или из композитного наполненного пенополиуретана, или из трудногорючего пенополиуретана. Для сравнения теплофизических характеристик окна из комбинированного клееного материала дерево-пенополиуретан-дерево с характеристиками обычного окна из дерева был проведен расчет распределения температуры в сечении окон обоих типов иопределены их термические сопротивления. Расчетное значение термического сопротивления деревянно 2 1323 го окна получилось равным 0,602 м 2 К/Вт. Значение термического сопротивления окна из комбинированного клееного материала дерево-пенополиуретан-дерево по расчету составило 1,014 м 2 КВт. При проведении теплотехнических испытаний опытного образца окна по плотности теплового потока получены следующие результаты термическое сопротивление коробки - 1,592 м 2 К/Вт термическое сопротивление створки - 1,03 м 2 К/Вт термическое сопротивление стеклопакета - 0,88 м 2 К/Вт. Общее термическое сопротивление окна составило - 1,08 м 2 К/Вт. Техническое решение поясняется чертежом, где представлена конструкция оконного блока (в разрезе). Оконный блок состоит из оконной коробки 1, оконной створки 2, стеклопакета 3. Оконная коробка 1 и оконная створка 2 выполнены из конструкционного комбинированного клееного материала слоистой конструкции, состоящей из трех слоев. В первом варианте исполнения оконного блока каждый из двух наружных слоев слоистой заготовки выполнен, например, из дерева, а один из внутренних слоев выполнен из жесткого пенополиуретана с коэффициентом теплопроводности 0,03-0,05 Вт/мК и кажущейся плотностью 200-700 кг/м 3. Во втором варианте исполнения оконного блока каждый из двух наружных слоев слоистой заготовки выполнен, например, из дерева, а один из внутренних слоев выполнен из композитного наполненного пенополиуретана. В третьем варианте исполнения оконного блока каждый из двух наружных слоев слоистой заготовки выполнен,например, из дерева, а один из внутренних слоев выполнен из трудногорючего пенополиуретана. Физические характеристики наполненного пенополиуретана и трудногорючего пенополиуретана не уступают физическим характеристикам жесткого пенополиуретана. Оконная коробка 1 и оконная створка 2, образующие оконный блок, изготавливаются,преимущественно, из соответствующих заготовок посредством режущей обработки. Заготовки уже имеют слоистую структуру, соответствующую будущим профильным элементам окна и могут заготавливаться в виде элементов стандартной длины. Наличие такого полимерного материала, как пенополиуретан, физические характеристики которого (плотность, механическая прочность) могут варьироваться в широких пределах при сохранении низкого значения коэффициента теплопроводности (0,03-0,05 Вт/мК) позволяет использовать данный материал в качестве составного элемента деталей окна. С учетом того, что пенополиуретан легко обрабатывается и хорошо склеивается с древесиной, технология изготовления деталей окна с использованием пенополиуретана практически не отличается от технологии изготовления деревянного окна. Кроме того, если в качестве конструкции заготовки для изготовления деталей окна принята конструкция, в которой брусок из пенополиуретана заменяет средний деревянный брусок в склеиваемой трехслойной заготовке, то и внешне окно из комбинированного материала деревопенополиуретан-дерево будет иметь вид чисто деревянного при одновременном улучшении эксплуатационных свойств. Использование в качестве внутреннего слоя в слоистом комбинированном материале жесткого пенополиуретана, который имеет более низкую теплопроводность, позволяет увеличить теплоизолирующую способность оконного блока. Прочность пенополиуретана может быть увеличена путем вторичной его переработки с добавлением органических или неорганических наполнителей, таких как бумага, целлюлоза, древесные опилки, солома,лен, стекловолокно, перлит, керамзит, пеностекло и аналогичных продуктов на минеральной основе. Поэтому, в одном из вариантов исполнения оконного блока в склеиваемой трехслойной заготовке один из внутренних слоев выполнен из наполненного пенополиуретана. Для увеличения пожарной безопасности оконного блока в одном из вариантов исполнения в склеиваемой трехслойной заготовке один из внутренних слоев выполнен из трудногорючего пенополиуретана. 3 1323 Каждый из видов применяемого пенополиуретана для получения заготовок для изготовления оконного блока температуроустойчив, легко поддается обработке на деревообрабатывающих станках, хорошо склеивается с деревом и другими материалами,токсилогически, гигиенически, биологически не опасен, устойчив к плесени, бактериям,гниению. Оконные коробки и створки, изготовленные из конструкционного материала комбинированного клееного (дерево-пенополиуретан-дерево) обладают высокой прочностью,низкой теплопроводностью, хорошими теплозащитными и звукоизоляционными свойствами, долговечностью, меньшим весом при сохранении размеров за счет выполнения внутреннего слоя комбинированного материала из любого вида заявляемого пенополиуретана. Теплоизолирующие свойства оконного блока, изготовленного из конструкционных материалов таких, как дерево, металл, пластмасса, уступают теплоизолирующим свойствам оконного блока, изготовленного из конструкционного материала комбинированного клееного. Вследствие его применения можно получить сочетание прочностных свойств,например, дерева с теплоизолирующими свойствами пенополиуретана, что особенно важно в случае изготовления окон для энергоэффективных зданий, зданий районов Севера и Крайнего Севера, к которым предъявляются высокие требования по их теплозащитным свойствам. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.