RU2680862C1

RU2680862C1 - Solar panel of a building

Info

Publication number: RU2680862C1
Application number: RU2018108020A
Authority: RU
Inventors: Баба Джабраилович Бабаев; Ражидин Пирвеледович Шевердиев
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-02-28

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to solar technology. Solar panel of the building contains an absorber of solar radiation, located in the gap, and thermal insulation. Absorber of solar radiation in the gap is a lattice with a bulk heat storage material and a tank with a liquid heat storage material. Solar panel also contains a solar reflector with thermal insulation on the outside, connected by a cable with an adjustable winch, and a bimetallic spiral flap, as well as a light window above the enclosing part of the wall panel.EFFECT: invention is intended for use in the construction of buildings and structures with heating due to solar radiation.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для использования при строительстве зданий и сооружений с обогревом за счет солнечной радиации.The present invention relates to solar engineering and is intended for use in the construction of buildings and structures with heating due to solar radiation.

Известна солнечная панель здания [1], содержащая светопрозрачное покрытие и размещенный за последним теплоаккумулирующий элемент с вертикальным воздушным каналом, образованным наружной лучепоглащающей и внутренней теплопередающей стенками, в верхней и нижней частях внутренней стенки выполнены отверстия, сообщающие канал с помещением здания, при этом в нижнем отверстии установлена регулирующая заслонка, в которой с целью повышения аккумулирующей способности и обеспечения регулирования теплового режима здания, в воздушном канале установлены капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, наружная лучепоглащающая стенка выполнена полой и разделена по высоте перегородкой, образующей в полости замкнутый контур, заполненный жидкостью, причем в верхней части контура установлен регулирующий клапан, корпус которого разделен подвижной мембраной со штоком на две герметичные воздушные камеры, одна из которых расположена со стороны жидкостного контура, а другая со стороны воздушного канала.Known solar panel of the building [1], containing a translucent coating and placed behind the last heat storage element with a vertical air channel formed by the external beam-absorbing and internal heat transfer walls, holes are made in the upper and lower parts of the inner wall communicating the channel with the building, while in the lower a control damper is installed in the hole, in which, in order to increase the accumulating ability and ensure the regulation of the thermal regime of the building, in the air channel capsules filled with heat-accumulating substance have been renewed, the outer beam-absorbing wall is hollow and divided by height by a partition, which forms a closed loop filled with liquid in the cavity, and a control valve is installed in the upper part of the loop, the housing of which is divided by a movable membrane with a rod into two sealed air chambers, one of which is located on the side of the liquid circuit, and the other on the side of the air channel.

Недостатком этого изобретения является многослойность и сложность конструкции, размещение капсул с теплоаккумулирующим материалом в середине стенки, меньшее времени работы из-за отсутствия отражающих поверхностей.The disadvantage of this invention is the layering and complexity of the design, the placement of capsules with heat-storage material in the middle of the wall, shorter working time due to the lack of reflective surfaces.

Известна солнечная панель здания [2], содержащая основание, зачерненную теплоаккумулирующую стену с выступами, имеющая вертикальные сквозные каналы, установленное перед стеной с зазором светопрозрачное покрытие и размещенный в последнем подвижный защитный экран, закрепленная одним концом на барабане. Поверхности выступов образованы пересечением двух вогнутых плоскостей и распылителя. В верхней и нижней зонах зазора установлены соответственно распылитель и сборник жидкости. Панель также дополнительно содержит два гидроцилиндра, установленных перед светопрозрачным покрытием, и выжимное устройство.Known solar panel of the building [2], containing a base, blackened heat-accumulating wall with protrusions, having vertical through channels, a translucent coating installed in front of the wall with a gap, and a movable protective shield placed in the latter fixed at one end to the drum. The surfaces of the protrusions are formed by the intersection of two concave planes and a spray. In the upper and lower zones of the gap, a spray and a liquid collector are installed, respectively. The panel also further comprises two hydraulic cylinders installed in front of the translucent coating, and a release device.

Недостатком известной солнечной панели является низкая теплоаккумулирующая способность, регулирование теплового режима в здании слишком сложным устройством подъема и опускания защитного экрана, меньшее времени работы из-за отсутствия отражающих поверхностей.A disadvantage of the known solar panel is its low heat storage capacity, regulation of the thermal conditions in the building by a too complicated device for raising and lowering the protective screen, and shorter operating time due to the absence of reflective surfaces.

Известна панель солнечного отопления [3], которая включает каркас, обрамляющий ее внешний контур, лицевую стеклянную обшивку, и приемник тепловой энергии, выполненный двухслойным из металлической тепло-приемной пластины с шероховатой внешней поверхностью, окрашенной в темный цвет, и слоем из тяжелого бетона. Между стеклом и металлической пластиной выполнен воздушный зазор, образуя герметичную воздушную камеру. Вплотную к металлической пластине с внутренней стороны панели прилегает слой из тяжелого бетона с дисперсным армированием. Тепловые трубки с односторонней теплопроводностью вставлены в гильзы и соединяют через гнезда повышенной теплопроводности, пластины, слой и теплоаккумулирующий слой панели. Пространство между приемником тепловой энергии и теплоаккумулятором заполнено легким бетоном с пористым заполнителем. Внутренняя поверхность панели выполнена в виде декоративного слоя с воздушным каналом, отделяющим его от теплоаккумулятора. На входе и выходе воздушного канала между слоями панели выполнены дефлекторы.A known solar heating panel [3], which includes a frame framing its outer contour, a glass front lining, and a heat energy receiver made of two layers of a metal heat-receiving plate with a rough outer surface painted in dark color and a layer of heavy concrete. An air gap is made between the glass and the metal plate, forming a sealed air chamber. A layer of heavy concrete with disperse reinforcement is adjacent to the metal plate on the inside of the panel. Heat pipes with one-sided thermal conductivity are inserted into the sleeves and are connected through jacks of increased thermal conductivity, plates, a layer and a heat storage layer of the panel. The space between the thermal energy receiver and the heat accumulator is filled with lightweight concrete with porous aggregate. The inner surface of the panel is made in the form of a decorative layer with an air channel separating it from the heat accumulator. At the inlet and outlet of the air channel between the panel layers, deflectors are made.

Недостатком известной панели солнечного отопления является сложность устройства стенки связанная с большим количеством вертикальных слоев из разных материалов и гнезд, а также размещение тепловых труб в стене.A disadvantage of the known solar heating panel is the complexity of the wall device associated with a large number of vertical layers of different materials and sockets, as well as the placement of heat pipes in the wall.

Наиболее близкой по технической сущности является гелиосистема воздушного отопления здания [4], содержащий поглотитель солнечного излучения, размещенный в зазоре, выполнен в виде наклонных параллельных пластин, перекрывающих зазор по диагонали и расположенных с перекрытием друг относительно друга. Теплоизоляция и воздухоизоляция стены расположены до уровня каналов. Козырек стены образует с ней вертикальный канал, сообщенный с нижним каналом. Вентилятор установлен у входа канала. Первый датчик температуры закреплен на нижней из пластин. Шибер и второй датчик температуры расположены на выходе канала со стороны помещения. В результате снижается температура поглотителя за счет интенсификации теплообмена, что повышает количество поступающего излучения, а также за счет устранения температурного градиента нагреваемого воздуха, что снижает потери тепла излучением. Кроме того, снижаются потери тепла, связанные с подсосом в зазоре наружного воздуха, и устраняется обратная циркуляция.The closest in technical essence is the building's air heating solar system [4], containing a solar radiation absorber located in the gap, made in the form of inclined parallel plates that overlap the gap diagonally and are overlapping relative to each other. Thermal insulation and air insulation of the wall are located up to the level of the channels. The visor of the wall forms a vertical channel with it, communicated with the lower channel. A fan is installed at the channel inlet. The first temperature sensor is mounted on the bottom of the plates. The gate and the second temperature sensor are located at the channel exit from the premises. As a result, the temperature of the absorber decreases due to the intensification of heat transfer, which increases the amount of incoming radiation, and also by eliminating the temperature gradient of the heated air, which reduces heat loss by radiation. In addition, the heat loss associated with suction in the outside air gap is reduced and reverse circulation is eliminated.

Недостатком известной гелиосистемы воздушного отопления здания является низкая теплоаккумулирующая способность, сложность устройства регулирования теплового режима в здании.A disadvantage of the known heliosystem of air heating of a building is the low heat storage capacity, the complexity of the device for regulating the thermal regime in the building.

Задача изобретения состоит в упрощении конструкции стеновой панели и регулирования тепловых потоков при эксплуатации зданий, повышении теплоаккумулирующей способности и потока солнечной радиации на стеновую панель, снижении тепловых потерь.The objective of the invention is to simplify the design of the wall panel and regulate heat fluxes during the operation of buildings, increase the heat storage capacity and the flux of solar radiation to the wall panel, reduce heat loss.

Технический результат - повышение аккумулирующей способности, упрощение процесса регулирования теплового режима здания и повышение потока солнечной радиации на стеновую панель, снижение тепловых потерь.The technical result is an increase in storage capacity, simplification of the process of regulating the thermal regime of the building and increasing the flow of solar radiation to the wall panel, reducing heat loss.

Технический результат достигается тем, что стенка содержит воздушный канал с твердым теплоаккумулирующим материалом на решетках и бак с водой, у которого теплоемкость выше, чем используемых в аналогах материалов, циркуляция воздуха осуществляется автоматически регулированием степени открытости заслонки терморегулятором. С внешней стороны стеновая панель содержит отражатель с теплоизоляционным материалом внутри, угол наклона которой регулируется лебедкой в зависимости от положения Солнца на небе, а при ее полном закрытии снижает тепловые потери в ночное и пасмурное время.The technical result is achieved by the fact that the wall contains an air channel with solid heat-accumulating material on the grilles and a tank with water, whose heat capacity is higher than that used in analogs of materials, air circulation is carried out automatically by adjusting the degree of openness of the damper by the temperature controller. On the outside, the wall panel contains a reflector with heat-insulating material inside, the tilt angle of which is regulated by the winch depending on the position of the Sun in the sky, and when it is completely closed, it reduces heat loss during night and cloudy times.

Сущность изобретения заключается в том, что солнечная панель здания, содержащая поглотитель солнечного излучения, размещенный в зазоре и теплоизоляция отличается тем, что поглотителем солнечного излучения в зазоре является решетки с сыпучим теплоаккумулирующим материалом и бак с жидким теплоаккумулирующим материалом, содержат отражатель солнечного излучения с теплоизоляцией с внешней стороны соединенный тросом с регулируемой лебедкой и заслонки с биметаллической спиралью, а также световое окно выше ограждающей части стеновой панели.The essence of the invention lies in the fact that the solar panel of a building containing a solar radiation absorber located in the gap and thermal insulation is characterized in that the solar radiation absorber in the gap is a grating with bulk heat-accumulating material and a tank with liquid heat-accumulating material, contain a solar radiation reflector with heat insulation with the outer side is connected by a cable with an adjustable winch and shutters with a bimetallic spiral, as well as a light window above the enclosing part of the wall panel and.

На фигуре 1 показана солнечная панель здания, включающая светопрозрачное покрытие 1, корпус бака аккумулятора 2 встроенный в стенку, содержащий внутри жидкий теплоаккумулирующий материал 3, например воду, решетки 4 с сыпучим теплоаккумулирующим материалом, например гравием 5 между светопрозрачным ограждением 1 и корпусом бака 2. В верхней и нижней частях стенок выполнены отверстия 6 и 7, в которых установлены регулирующие заслонки 8 и 9. Заслонки регулируются терморегулятором (биметаллическая спираль) 10. С внешней стороны стеновая панель содержит отражатель 11, угол наклона которой регулируется лебедкой 12 через трос 13 в зависимости от положения Солнца на небе. Отражатель представляет собой металлический корпус 14 с отражающей пленкой с внутренней стороны 15 и с теплоизоляционным материалом 16 внутри. Панель имеет нижнее 17 и верхнее 18 ограждения. Выше ограждающей части 18 располагают световое окно 19. Отверстия с заслонками расположены примерно на 20 см выше пола.The figure 1 shows the solar panel of the building, including a translucent coating 1, the housing of the battery tank 2 built into the wall containing inside the liquid heat storage material 3, for example water, gratings 4 with bulk heat storage material, for example gravel 5 between the translucent enclosure 1 and the tank body 2. In the upper and lower parts of the walls, holes 6 and 7 are made, in which control dampers 8 and 9 are installed. The dampers are controlled by a temperature regulator (bimetallic spiral) 10. From the outside, a wall panel INH reflector 11, the slope of which is regulated by a winch 12 via cable 13, depending on the position of the sun in the sky. The reflector is a metal casing 14 with a reflective film on the inside 15 and with heat-insulating material 16 inside. The panel has a lower 17 and upper 18 fencing. A light window 19 is located above the enclosing portion 18. Holes with shutters are located approximately 20 cm above the floor.

Теплоноситель - воздух - поступает через входное отверстие 7 и отводится через выходное отверстие 6, проходя через решетки с гравием 5 расположенные между светопрозрачным ограждением 1 и корпусом бака 2. Заслонки 8 и 9 регулируются терморегулятором (биметаллическая спираль) 10.The coolant - air - enters through the inlet 7 and is discharged through the outlet 6, passing through gravel gratings 5 located between the translucent guard 1 and the tank body 2. The shutters 8 and 9 are regulated by a temperature regulator (bimetallic spiral) 10.

Солнечная панель здания работает следующим образом, солнечное излучение (СИ), проникая сквозь светопрозрачное покрытие 1, попадает на теплоаккумулирующий гравийный материал 5 на решетках 4 и бак аккумулятор 2 с жидким теплоаккумулирующим материалом 3 и нагревает их. Нагретый воздух, поднимается вверх по каналу через решетки 4 с гравием 5 и выходит из выходного отверстия 6 в помещение, а на его место поступает холодный воздух через входное отверстие на уровне пола 7. Таким образом, осуществляется циркуляция воздуха и обогрев помещения. Если воздух в помещении нагревается выше допустимой температуры, то регулирующие терморегулятором 10 заслонки 8 и 9 закрываются, солнечные лучи нагревают гравийный 5 и жидкий 3 теплоаккумулирующие материалы стены и накапливается тепловая энергия в них. Угол наклона отражателя 14 с отражающей пленкой 15 и с теплоизоляционным материалом 16 регулируется лебедкой 12 и тросом 13 в зависимости от положения Солнца на небе, а в ночное и пасмурное время отражатель 14, поднимая лебедкой 12 и тросом 13, закрывается, и воздух в помещении нагревается сначала от бака аккумулятора 2 при закрытых заслонках, затем и от гравия 5 при открытых заслонках. Тепло от стенки при закрытом отражателе меньше теряется и передается в помещение. Регулирование температуры воздуха в помещении осуществляется за счет регулирования степени циркуляции воздуха терморегулятором 10 путем большего или меньшего открытия заслонок 8 и 9. Свет в помещение попадает через световое окно 19 располагаемое выше ограждающей части 18.The solar panel of the building operates as follows, solar radiation (SI), penetrating through the translucent coating 1, enters the heat-accumulating gravel material 5 on the grids 4 and the battery tank 2 with liquid heat-accumulating material 3 and heats them. Heated air rises up the channel through grilles 4 with gravel 5 and leaves the outlet 6 into the room, and cold air enters its place through the inlet at floor level 7. Thus, the air is circulated and the room is heated. If the air in the room is heated above the permissible temperature, the shutters 8 and 9 that regulate the thermostat 10 are closed, the sun's rays heat the gravel 5 and liquid 3 heat-accumulating materials of the wall and the thermal energy is accumulated in them. The angle of inclination of the reflector 14 with the reflective film 15 and with the heat-insulating material 16 is regulated by the winch 12 and the cable 13 depending on the position of the Sun in the sky, and at night and cloudy time the reflector 14 is closed by lifting the winch 12 and the cable 13, and the air in the room heats up first from the battery tank 2 with the shutters closed, then from gravel 5 with the shutters open. The heat from the wall with a closed reflector is less lost and transferred to the room. Regulation of the air temperature in the room is carried out by regulating the degree of air circulation by the temperature controller 10 by opening the shutters 8 and 9 more or less. Light enters the room through the light window 19 located above the enclosing part 18.

Предлагаемая солнечная панель здания обеспечивает уменьшение тепловых потерь, увеличивает теплоаккумулирующую способность за счет использования двух разных теплоемкостных теплоаккумулирующих материалов, предохраняет здание от перегрева и при дополнительном закрытии стенки отражателем. Использование отражателя увеличивает время аккумулирования, т.е. работы стенки, из-за отражения солнечных лучей при любом положении солнца на небе.The proposed solar panel of the building provides a reduction in heat loss, increases the heat storage capacity through the use of two different heat-storage heat-storage materials, protects the building from overheating and with an additional cover of the wall with a reflector. The use of a reflector increases the accumulation time, i.e. the work of the wall, due to the reflection of sunlight at any position of the sun in the sky.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕBIBLIOGRAPHIC DATA

1. В.А. Халюткин. «Солнечная панель здания», авторское свидетельство №1601472, F24J 2/42, бюл. №39, 1990 г.1. V.A. Khalyutkin. "Solar panel of the building", copyright certificate No. 1601472, F24J 2/42, bull. No. 39, 1990

2. Т.Н. Старкова, П.Н Старков, Г.Б. Устинов. «Солнечная панель здания», авторское свидетельство №1548618, F24J 2/42, бюл. №9, 1990 г.2. T.N. Starkova, P.N. Starkov, G.B. Ustinov. “Solar panel of a building”, copyright certificate No. 1548618, F24J 2/42, bull. No. 9, 1990

3. В.И. Коробко, И.А Парамонов. «Панель солнечного отопления», патент РФ №2241916, Кл. F24J 2/32, F24J 2/42, публикация патента 10.12.2004.3. V.I. Korobko, I.A. Paramonov. “Solar heating panel”, RF patent No. 2241916, Cl. F24J 2/32, F24J 2/42, publication of the patent 10.12.2004.

4. А.А. Арутюнян, В.П. Николаенко, В.В. Покотилов, Л.Б. Сагальчик, Б.М. Хрусталев. «Гелиосистема воздушного отопления здания», авторское свидетельство SU №1333995 Al, F24J 2/42, бюл. №32, 1987 г.4. A.A. Harutyunyan, V.P. Nikolaenko, V.V. Pokotilov, L.B. Sagalchik, B.M. Khrustalev. “Heliosystem of air heating of a building”, copyright certificate SU No. 1333995 Al, F24J 2/42, bull. No 32, 1987

Claims

1. The solar panel of the building, containing a solar radiation absorber located in the gap, and thermal insulation, characterized in that the solar radiation absorber in the gap is a lattice with bulk heat storage material and a tank with liquid heat storage material.

2. The solar panel of the building according to claim 1, characterized in that it further comprises a solar reflector with thermal insulation on the outside, connected by a cable to an adjustable winch, and shutters with a bimetallic spiral, as well as a light window above the enclosing part of the wall panel.