ПАНЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОГО ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ФАСАДА

Полезная модель относится к области строительства энергоэффективных и экологически безопасных зданий и предназначена для солнечной и ветровой электрогенерации, используемой для нужд зданий, а также к средствам декоративного оформления поверхностей.
В настоящее время при возведении энергоэффективных зданий, как правило, используются конструктивные решения ограждающих конструкций с постоянными теплофизическими свойствами независимо от расположения ограждающих конструкций по высоте фасада здания и его ориентации на местности. Такие решения являются нерациональными с учетом значительного изменения режимов и условий эксплуатации зданий в зимний и летний периоды, увеличения ветровой нагрузки по высоте здания и в зависимости от ориентации здания в пространстве.
-3
-4
Известна конструкция солнечного фасада с вакуумированным стеклопакетом (RU 2382164, МПК, Е06В 3/677, 2010 г) [1], содержащего стену с поглощающей поверхностью и вакуумированный стеклопакет толщиной 6,5 мм с вакуумом 10-10 мм рт.ст. и с селективным покрытием на внутренней поверхности стекла с излучательной способностью ε=0,1, установленный на внешней стороне стены здания, при этом поглощающая поверхность имеет селективное покрытие с коэффициентом поглощения α=0,95 и излучательной способностью ε=0,1. Недостатком известной конструкции является недостаточно высокие теплоизоляционные свойства, низкая эффективность использования подогретого воздуха для отопления помещений, отсутствие возможности автоматизированного изменения теплофизических свойств стены в процессе эксплуатации.
-3
-4
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является динамический энергосберегающий фасад с изменяемыми свойствами (RU 2710157, МПК, Е04В 1/76, Е04В 2/00, Е06В 3/67, 2019 г) [2], который содержит стену с внутренним слоем из традиционных стеновых материалов, эффективный утеплитель, например из минеральной ваты, ветро-гидрозащитную мембрану, воздушный зазор между наружным динамическим слоем и эффективным утеплителем. Наружный динамический слой состоит из установленных с возможностью синхронного поворота вокруг своих параллельно расположенных в одной плоскости вертикальных осей треугольных поворотных призм, боковые грани которых способны выстраиваться в одной плоскости или параллельных плоскостях и имеют следующие свойства: первая грань в виде вакуумированного стеклопакета толщиной 6-8 мм с вакуумом 10-10 мм рт.ст. и с селективным покрытием на внутренней поверхности стекла с излучательной способностью ε=0,10-0,20, соединенного с двумя другими гранями, имеющими на внутренних поверхностях селективное покрытие с коэффициентом поглощения α=0,80-0,95 и излучательной способностью ε=0,10-0,20; при этом вторая грань на внешней стороне имеет покрытие с коэффициентом отражения ρ=0,85-0,90, а третья грань на внешней стороне имеет пленочную солнечную батарею. Треугольные поворотные призмы имеют на конце ведомую шестерню, которая взаимодействует с ведущей шестерней механизма поворота призм. В механизм поворота призм входит расположенный горизонтально составной вал, соединенный через редуктор с шаговым двигателем. Для работы динамического фасада в автономном режиме используется контроллер для преобразования солнечной энергии в электрическую, аккумуляторная батарея и инвертор для преобразования постоянного электрического тока в переменный.
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность использования природной энергии, сложность и дороговизна изготовления, обусловленная большим количеством деталей и компонентов.
Задачей полезной модели является повышение эффективности использования природной энергии, не только солнечной, но и ветровой.
Вышеуказанный результат достигается тем, что предлагаемая панель динамического энергоэффективного фасада содержит основу со слоем эффективного утеплителя, например из минеральной ваты, покрытую ветрогидрозащитной мембраной, и наружный динамический слой, состоящий из установленных с возможностью синхронного поворота вокруг своих параллельно расположенных в одной плоскости вертикальных осей ветрогенераторов Савониуса. Оси ветрогенераторов Савониуса имеют шестерни, взаимодействующие с шестернями на горизонтальном валу, который через редуктор соединен с генератором-двигателем постоянного тока. Лопасти ветрогенераторов Савониуса внешне имеют вид винта для создания при вращении эффекта подъема (взлета), и на выпуклой стороне имеют пленочную солнечную батарею, а вогнутая сторона покрашена в цвет фасада. Генератор-двигатель и солнечные батареи через блок управления подключены к аккумуляторной батарее и инвертору для преобразования постоянного электрического тока в переменный.
В результате применения предлагаемой полезной модели повышается эффективность использования природной энергии за счет использования не только солнечной, но и ветровой энергии. Улучшается архитектурный дизайн зданий.
Технический результат: повышение энергоэффективности фасада, обеспечение высоких теплозащитных характеристик наружных стен зданий, улучшение дизайна.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами.
На фиг. 1 - общая схема конструктивного решения панели динамического энергоэффективного фасада;
на фиг. 2 - вертикальный разрез панели динамического энергоэффективного фасада.
Панель динамического энергоэффективного фасада содержит основу из традиционных материалов 1 (фиг. 1, фиг. 2) со слоем эффективного утеплителя 2 и со слоем ветро-гидрозащитной мембраны 3, образуя воздушный зазор 4 между наружным динамическим слоем 5 и эффективным утеплителем 2. Наружный динамический слой 5 состоит из установленных с возможностью синхронного поворота вокруг своих параллельно расположенных в одной плоскости вертикальных осей ветрогенераторов Савониуса 6. Оси ветрогенераторов Савониуса имеют шестерни 7, которые взаимодействуют с шестернями 8 на горизонтальном валу 9, который через редуктор 10 соединен с генератором-двигателем 11 постоянного тока. Лопасти ветрогенераторов Савониуса 6 на выпуклой стороне имеет пленочную солнечную батарею 12, а вогнутая сторона 13 покрашена в цвет фасада. Генератор-двигатель 11 и солнечные батареи 12 через блок управления (условно не показан) подключены к аккумуляторной батарее и инвертору (условно не показаны) для преобразования постоянного электрического тока в переменный. С целью обеспечения высоких эстетических свойств конструкции предусмотрены верхний 14 и нижний 15 декоративные короба для маскировки элементов 7-11.
Панель динамического энергоэффективного фасада работает следующим образом. Днем и при достаточной силе ветра генератор-двигатель работает в режиме генератора, чем замедляет вращение лопастей ветрогенератора Савониуса, вырабатываемая им и пленочными солнечными батареями электроэнергия идет на зарядку аккумуляторной батареи и нужды здания. При слабом и переменном ветре генератор-двигатель отключен от цепи и выполняет роль инерциоида, поддерживая постоянную частоту вращения лопастей. При отсутствии ветра, по желанию владельцев здания, генератор-двигатель может работать в режиме двигателя, питаясь от солнечных батарей или аккумуляторной батареи для поддержания эффекта подъема (взлета) здания.
Следует к преимуществам панель динамического энергоэффективного фасада отнести возможность использования ее как декоративного украшения.