ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2241916

ПАНЕЛЬ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ

Имя изобретателя: Коробко В.И. (RU); Парамонов И.А. (RU)
Имя патентообладателя: Орловский государственный технический университет (RU)
Адрес для переписки: 302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, Орловский государственный технический университет
Дата начала действия патента: 2003.02.06

Изобретение относится к строительной гелиотехнике и предназначено для использования при строительстве зданий и сооружений с обогревом за счет солнечной радиации. В стеновой панели солнечного отопления здания лицевая обшивка панели выполнена из стекла, приемник тепловой энергии - двухслойным, внешний его слой выполнен в виде металлической пластины с шероховатой лицевой поверхностью, окрашенной в темный цвет, а внутренний слой - из тяжелого бетона, между стеклом и теплоприемником имеется герметичная воздушная камера, а задняя стенка панели выполнена двухслойной с вертикальным воздушным каналом между ними, внутренний слой из тяжелого бетона является теплоаккумулятором, наружный слой, обращенный внутрь помещения, является декоративным, а в нижней и верхней частях воздушного канала выполнены дефлекторы для регулирования воздушного теплового потока. Технический результат достигается за счет использования парникового эффекта в воздушной камере между стеклом и приемником тепловой энергии и устройства вентиляционного канала у внутренней поверхности панели с возможностью отвода воздушного потока наружу здания.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к строительной гелиотехнике и предназначено для использования при строительстве зданий и сооружений с обогревом за счет солнечной радиации.

Известна стеновая панель солнечного отопления здания (патент РФ №2011933, Кл.5 F 24 J 2/08, 1994), содержащая лицевую обшивку с установленными в ней оптическими линзами, приемник тепловой энергии, выполненный из тяжелого бетона с мелкозернистым заполнителем и дисперсным армированием, расположенный с зазором относительно обшивки и служащий теплоаккумулирующей и теплопередающей стенкой здания, теплопроводные стержни, установленные одними торцами в фокальных зонах линз, а другими - контактирующими с приемником, и слой теплоизоляции из легкого бетона с пористым заполнителем, расположенный над приемником и заполняющий зазор между приемником и лицевой обшивкой, в котором выполнены воздушные конические полости, большими основаниями обращенные к линзам, а меньшими - к теплопроводным стержням.

Известная стеновая панель имеет ограниченное применение в строительстве, так как в жаркие дни летнего периода в помещение передается излишне большой поток тепловой энергии, создавая условия дискомфорта.

Известна также стеновая панель солнечного отопления здания (патент РФ №2191328, Кл.5 F 24 J 2/08, 2002), имеющая конструкционные признаки, полностью соответствующие предыдущему аналогу, у которой теплопроводные элементы выполнены в виде съемных тепловых трубок с односторонней теплопроводимостью, установленных в направляющие гильзы наклонно к горизонту, а приемник тепловой энергии имеет гнезда из теплоемкого материала.

Недостаток этой стеновой панели при их массовом изготовлении заключается в высокой стоимости оптических линз и большой трудоемкости по перестановке теплопроводных элементов в межсезонный период.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении стоимости стеновой панели и упрощении регулирования исходящих от нее тепловых потоков при эксплуатации зданий.

Поставленная цель достигается тем, что в стеновой панели солнечного отопления здания, содержащей лицевую обшивку с приемником тепловой энергии, выполненным из тяжелого бетона с мелкозернистым заполнителем и дисперсным армированием, расположенным с зазором относительно лицевой поверхности обшивки и служащим теплоаккумулирующей и теплопередающей стенкой здания, теплопроводные элементы в виде тепловых трубок с односторонней теплопроводностью, установленные наклонно в специальные гнезда повышенной теплопроводности нижними торцами в зоне теплоприема, а верхними в зоне аккумулирования тепла, слой теплоизоляции из легкого бетона с пористым заполнителем, расположенный в средней части панели между приемником тепловой энергии и теплоаккумулятором, согласно изобретению, лицевая обшивка панели выполнена из стекла, приемник тепловой энергии двухслойным, внешний его слой выполнен в виде металлической пластины с шероховатой лицевой поверхностью, окрашенной в темный цвет, а внутренний из тяжелого бетона, между стеклом и приемником тепловой энергии имеется герметичная воздушная камера, задняя стенка панели выполнена двухслойной с вертикальным воздушным каналом между ними, внутренний слой из тяжелого бетона является теплоаккумулятором, наружный слой, обращенный внутрь помещения, является декоративным, а в нижней и верхней частях воздушного канала выполнены дефлекторы для регулирования воздушного теплового потока.

ПАНЕЛЬ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ

Такая конструкция стеновой панели солнечного отопления является более дешевой за счет отказа от применения дорогостоящих фокусирующих линз и дает возможность регулирования мощности теплового потока, поступающего внутрь помещения, путем отведения воздушного теплового потока в теплое время года через вентиляционные устройства, которые могут работать в режиме естественной и принудительной вентиляции.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен поперечный разрезы панели солнечного отопления. Панель солнечного отопления включает каркас 1, обрамляющий ее внешний контур, лицевую стеклянную обшивку 2, и приемник тепловой энергии, выполненный двухслойным из металлической теплоприемной пластины 4 с шероховатой внешней поверхностью, окрашенной в темный цвет, и слоем 5 из тяжелого бетона. Между стеклом и металлической пластиной выполнен воздушный зазор, образуя герметичную воздушную камеру 3. Вплотную к металлической пластине с внутренней стороны панели прилегает слой 5 из тяжелого бетона с дисперсным армированием. Тепловые трубки с односторонней теплопроводностью 6 вставлены в гильзы 7 и соединяют через гнезда 8 и 9 повышенной теплопроводности, пластины 4, слой 5 и теплоаккумулирующий слой 10 панели. Пространство между приемником тепловой энергии и теплоаккумулятором заполнено легким бетоном 13 с пористым заполнителем. Внутренняя поверхность панели выполнена в виде декоративного слоя 12 с воздушным каналом 11, отделяющим его от теплоаккумулятора. На входе и выходе воздушного канала между слоями 10 и 12 панели выполнены дефлекторы 14.

Каркас 1 панели может быть выполнен из любого приемлемого по технологическим соображениям материала: металла, дерева, пластмассы и др. Он снабжен узлами крепления (на чертеже не показаны) для монтажа панели на несущие конструкции здания или для соединения панелей между собой.

Марку стекла лицевой обшивки 2 и его толщину назначают, исходя из размеров панели, требований прозрачности, прочности и долговечности. Приемник тепловой энергии - панель 4 выполняют из металла с высокой теплоемкостью и теплопроводностью, например из стали, меди или металлических сплавов. Лицевую поверхность приемника тепловой энергии выполняют шероховатой и окрашивают в темный цвет с целью обеспечения лучшего теплоприема солнечной энергии. Воздушную камеру 3 между стеклом и металлической пластиной выполняют герметичной с целью наилучшего использования парникового эффекта. С внутренней стороны приемника тепловой энергии выполняют слой 5 из тяжелого бетона, который одновременно выполняет функции приемника тепловой энергии и теплоаккумулятора. Для этих целей можно использовать бетон класса В-10 с плотностью до 2500 кг/м 3, применяя в качестве заполнителя крупнозернистый песок. Этот слой тяжелого бетона дисперсно армируют проволочной обрезью, металлическими стружками или опилками для увеличения его теплоемкости. Также выполняют и слой 10 теплоаккумулятора у внутренней поверхности панели. Толщина слоев 5 и 10 определяется путем теплотехнического и прочностного расчетов.

Тепловая энергия от приемника тепловой энергии к теплоаккумулятору передается с помощью тепловых трубок 6 с односторонней проводимостью, которые устанавливают наклонно в специальные гильзы 7. Угол наклона тепловых трубок к горизонту назначают, исходя из возможностей, предоставляемых конструктивной схемой панели, поскольку максимальный коэффициент теплопередачи у них достигается в вертикальном положении. Гильзы 7 необходимы для обеспечения возможности замены тепловых трубок в случае их выхода из строя во время эксплуатации. Концы трубок закрепляются в гнездах 8 и 9, обладающих повышенной теплопроводностью.

Пространство между приемником тепловой энергии: пластиной 4 и слоем 5 и слоем 10 теплоаккумулятора заполняют слоем 13 легкого бетона на пористом заполнителе, который выполняет роль теплоизолятора. Для этих целей используют легкий бетон класса В-5, например, с керамзитовым заполнителем. Толщина слоя легкого бетона определяется теплотехническим расчетом.

Внутреннюю поверхность панели, обращенную в помещение, выполняют из какого-либо декоративного материала, способного передавать тепло от воздушного потока в канале 11 внутрь помещения.

Панель солнечного отопления работает следующим образом. Солнечные лучи, проходя через стекло 2 и воздушный зазор камеры 3, падают на затемненную шероховатую поверхность приемника тепловой энергии (4, 5). Часть тепловой энергии сразу же поглощается приемником тепловой энергии. В связи с герметизацией воздушной камеры 3 в ней возникает парниковый эффект, и температура воздуха повышается, нагревая дополнительно металлическую пластину 4 приемника тепловой энергии. Тепловая энергия от металлической пластины 4 передается через контактную поверхность слою 5 тяжелого бетона, в котором она накапливается. Далее тепловая энергия через тепловые трубки 6 с односторонней теплопроводностью и гнезда 7, 9 передается к слою 10 тяжелого бетона на внутренней поверхности панели, аккумулируется в нем и передается через внутреннюю поверхность этого слоя и воздушный канал 11 к декоративному слою 12, передающим тепло непосредственно в здание.

Все элементы панели солнечного отопления жестко соединены между собой, образуя монолитную конструкцию, способную воспринимать действующую на нее нагрузку аналогично типовым панелям стенового ограждения зданий.

В случае необходимости уменьшения теплового потока внутрь помещения открывают вентиляционные дефлекторы 14 и нагретый воздух в воздушном канале естественным путем или принудительно выводится наружу. За счет поступления свежего воздуха более низкой температуры происходит охлаждение поверхности теплоаккумулятора.

Изобретение применимо при строительстве гражданских и промышленных зданий различного назначения.

Таким образом, технический результат достигается за счет использования парникового эффекта в воздушной камере между стеклом и теплоприемником и устройства вентиляционного канала у внутренней поверхности панели с возможностью отвода воздушного потока наружу здания.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Стеновая панель солнечного отопления здания, содержащая лицевую обшивку с приемником тепловой энергии, выполненным из тяжелого бетона с мелкозернистым заполнителем и дисперсным армированием, расположенным с зазором относительно лицевой поверхности обшивки и служащим теплоаккумулирующей и теплопередающей стенкой здания, теплопроводные элементы в виде тепловых трубок с односторонней теплопроводностью, установленные наклонно в специальные гнезда повышенной теплопроводности нижними торцами в зоне теплоприема, а верхними - в зоне аккумулирования тепла, слой теплоизоляции из легкого бетона с пористым заполнителем, расположенный в средней части панели между приемником тепловой энергии и теплоаккумулятором, отличающаяся тем, что лицевая обшивка панели выполнена из стекла, приемник тепловой энергии - двухслойным, внешний его слой выполнен в виде металлической пластины с шероховатой лицевой поверхностью, окрашенной в темный цвет, а внутренний - из тяжелого бетона, между стеклом и приемником тепловой энергии имеется герметичная воздушная камера, задняя стенка панели выполнена двухслойной с вертикальным воздушным каналом между ними, внутренний слой из тяжелого бетона является теплоаккумулятором, наружный слой, обращенный внутрь помещения, является декоративным, а в нижней и верхней частях воздушного канала выполнены дефлекторы для регулирования воздушного теплового потока.

Версия для печати
Дата публикации 31.12.2006гг


вверх