ЗДАНИЕ "ЭКОДОМ-2"

Полезная модель относится к области строительства, предпочтительно к зданиям, и может быть использована в условиях холодного климата в качестве жилых домов, для обеспечения комфортных тепловых условий для жильцов при минимизации ущерба окружающей среде.
Известно здание, включающее несущие и ограждающие конструкции, выполненные из нескольких слоев, один из которых несущий, отделенных друг от друга вентилируемыми воздушными промежутками (см. а.с. СССР №1491985 Е04В 2/42, 1989).
Однако в условиях пониженных температур, без подвода тепла во внутрь здания неизбежно снижение температуры в помещениях ниже уровня, комфортного для жильцов, при этом отопление здания традиционными методами требует подвода тепла извне, посредством инженерных коммуникаций или получения тепла расходом электроэнергии (вырабатываемой традиционными методами) или сжиганием топлива непосредственно в здании.
Известно также здание, включающее стеновые ограждения, крышу, полы и снабженное отопительным контуром, связанным с тепловым аккумулятором в заглубленной части (см. а.с. СССР №1470913 Е04Н 5/00,1989).
Однако эффективность отопления здания за счет использования теплового аккумулятора также не может быть значительной, особенно при реализации этого способа в индивидуальном строительстве, поскольку теплоемкость материала (жидкость) используемого для накопления тепла не может быть значительной, кроме того, в условиях низких температур здание остается зависимым от подвода тепла от внешних источников.
Известно также здание, снабженное отопительным контуром, связанным с источником тепла тепловым аккумулятором, выполненным из теплоемкого твердого материала, стеновые ограждения, выполненные в виде параллельных вертикальных слоев, один из которых выполнен несущим, разделенных по всей площади, по меньшей мере, одним герметичным воздушным промежутком, в
котором размещен дополнительный отопительный контур в виде трубопровода, выполненного из теплопроводящего материала (RU №27133, Е04Н 5/00, 2002).
Однако массивность теплового аккумулятора приводит к значительному расходу материала на его обустройство, кроме того, скорость процессов отдачи тепла на обогрев объема здания не может быть высокой, поскольку тепло подводится и отводится по системе трубопроводов и процесс его передачи лимитируется их пропускной способностью (объем теплоносителя существенно меньше объема теплоаккумулятора).
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является исключение дополнительного расхода материала на сооружение теплоаккумулятора и повышение интенсивности процесса отдачи тепла аккумулятором на обогрев объема здания.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в снижении расхода на обогрев здания энергии, получаемой традиционными способами, исключаются расходы на обустройство специализированного теплоаккумулятора, за счет использования в качестве него конструкционных элементов здания. При этом, при необходимости, теплоаккумулятор легко отключается от процесса подогрева. Кроме того, снижается нагрузка на источник тепла, расходуемого на «подзарядку» теплоаккумулятора.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в снижении расхода на обогрев здания энергии, получаемой традиционными способами.
Поставленная задача решается тем, что здание, снабженное отопительным контуром, связанным с источником тепла и тепловым аккумулятором, выполненным из теплоемкого твердого материала, стеновые ограждения, выполненные в виде параллельных вертикальных слоев, один из которых выполнен несущим, разделенных по всей площади, по меньшей мере, одним герметичным воздушным промежутком, в котором размещен дополнительный отопительный контур в виде трубопровода, выполненного из теплопроводящего материала, отличается тем, что в качестве теплового аккумулятора использована, по
меньшей мере, часть объема вертикального слоя, не контактирующего с внешним пространством, и/или часть объема внутренних перегородок здания, поверхности которого непосредственно открыты во внутреннее пространство здания, при этом теплоаккумулятор выполнен предпочтительно из бетона, а в его массиве замоноличен теплообменник, выполненный в форме змеевика из металлического трубопровода, с возможностью подключения к источнику тепла или трубопроводу подачи холодной воды, кроме того, по меньшей мере, часть внешнего вертикального слоя, размещенная напротив обращенной к ней поверхности теплового аккумулятора, выполнена прозрачной для солнечного света. Кроме того, поверхность теплового аккумулятора, обращенная в герметичный воздушный промежуток, покрыта светопоглощающим материалом. Кроме того, светопрозрачный участок внешнего вертикального слоя снабжен средством выключения его светопрозрачности, например жалюзи или шторой, выполненными с возможностью перекрытия площади названного участка. Кроме того, светопрозрачный участок внешнего вертикального слоя выполнен на стороне здания, продолжительность естественного освещения которого максимальна.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
При этом совокупность признаков отличительной части формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной задачи.
На фиг.1 показан общий вид схемы теплоснабжения здания, на фиг.2 - показан разрез через стеновое ограждение.
На чертежах показаны отопительный контур 1, связанный с источником тепла 2 (коллектор нагретой воды солнечной батареи) и тепловым аккумулятором (фактически, отопительный контур 1 необходимо выполнять только в помещениях здания, в которых нет «выходов», т.е. теплоотдающих поверхностей тепловых аккумуляторов). Показаны также стеновые ограждения, выполненные в виде параллельных вертикальных слоев 3 и 4. Внешний вертикальный слой 3,
3
предпочтительно, должен быть выполнен из теплоизолирующего материала, например, на основе вспененных синтетических материалов, снабжен при необходимости внешней облицовкой, обеспечивающей его защиту от внешней среды. При этом его связывают известным образом с внутренним (несущим) вертикальным слоем 4, который выполнен, предпочтительно из бетона, кирпичной или каменной кладки. Вертикальные слои 3 и 4 разделены по всей площади герметичным воздушным промежутком 5 (толщиной порядка 4-10 см), на дне 6 которого размещен дополнительный отопительный контур 7, выполненный в виде трубопровода, из теплопроводящего материала (предпочтительно металла), также связанного с источником тепла 2. Площадь поверхности части вертикального слоя 4, использованной в качестве теплового аккумулятора 8, которая непосредственно открыта во внутреннее пространство здания, и их количество по зданию определяется размерами помещений, в которых они должны быть размещены, и уровнем температур, поддерживаемых в тепловом аккумуляторе во время отопительного сезона. Объем теплового аккумулятора 8 должен быть выполнен из теплоемкого твердого материала, предпочтительно из бетона или в виде каменной кладки с плотным заполнением (заливкой раствором) швов между отдельными камнями (объем составляет от 10-20 до 30 м и более, в зависимости от внутреннего объема здания). Если внутренний вертикальный слой 4 выполнен из дерева или т.п. материалов, то для использования в качестве теплового аккумулятора, соответствующую его часть формируют специально из перечисленных выше материалов, включая его в конструкцию здания. Толщина вертикального слоя 4 определяется заданной несущей способностью стенового ограждения, т.е. данный объем по своей несущей способности - нормальный конструкционный фрагмент стены. В массиве теплоаккумулятора 8 размещен теплообменник 9, связанный через запорные краны 10 (входной) и 11 (выходной) с источником тепла 2 и выполненный из металлического трубопровода в форме змеевика (при этом, теплообменник 9 замоноличен в массив теплового аккумулятора, что обеспечивает хорошую теплопередачу между ними). Конструктивно тепловые аккумуляторы, выполненные в вертикальных
слоях 4 стенового ограждения и во внутренних перегородках здания (на чертежах не показаны), не отличаются друг от друга.
Основной отопительный контур (отопительный контур 1) содержит трубопровод (металлический или метаполовый) и радиаторы водяного отопления известной конструкции 12. По меньшей мере, часть площади крыши здания выполнена в виде тепловых экранов солнечных батарей известной конструкции (на чертежах не показано), которые связаны с тепловым аккумулятором 8 посредством прямого 13 и обратного трубопроводов 14, причем к этим же трубопроводам подключен через запорные краны 15 (входой) и через запорный кран 16 (выходной) отопительный контур 1. Дополнительный отопительный контур 7 связан с прямым трубопроводом 13 через запорный кран 17 (входной), а с обратным трубопроводом 14 он связан через запорный кран 18 (выходной). Кроме того, за запорным краном 17 размещены электрический нагревательный элемент 19 и насос 20. Оконные и дверные проемы выполнены известным образом с учетом необходимости обеспечения герметичности воздушного промежутка 5. Кроме того, здание снабжено автономным источником энергии, например ветроэнергоустановкой известной конструкции и (или) солнечными фотоэлектрическими модулями, которые на чертежах не показаны. На трубопроводе 21 подачи холодной воды размещен запорный кран 22, кроме того, этот трубопровод перемычками 23 с запорными кранами 24 связан с подающим трубопроводом 25 (показан мелким штрихом) тепловых аккумуляторов 8 (перемычки 23 связаны с трубопроводом 21 перед и за входом в запорный кран 22). Кроме того, показаны светопрозрачный участок 26 (выполненный например, в виде стеклопакета из прозрачного стекла - по типу, используемого в пластиковом окне) внешнего вертикального слоя 3, снабженный шторой 27, выполненной с возможностью перекрытия его площади и размещенной на внешней поверхности здания. Целесообразно, чтобы светопрозрачный участок 26 внешнего вертикального слоя 3 был выполнен на стороне здания, продолжительность естественного освещения которого в холодный период времени максимальна. Кроме того, показано покрытие 28 из светопоглощающего материала, например
тонкий слой черной краски на поверхности внутреннего вертикального слоя 4, обращенной в воздушный промежуток 5.
Заявленное устройство работает следующим образом. В летнее время циркуляцию нагретой воды от источника тепла через теплообменники 9 не поддерживают (запорный кран 17 перекрыт). При необходимости охлаждения стен здания теплообменник 9 подключают к трубопроводу 21 подачи холодной воды, для чего перекрывают запорные краны 18 и 22, открывают запорные краны 24, в результате чего холодная вода по перемычке 23 (на фиг.1 - верхняя) попадает в подающий трубопровод 25 и далее в теплообменники 9. С выхода теплообменников 9 вода через нижнюю (на фиг.1) перемычку 23 возвращается в трубопровод 21 и поступает далее потребителю. Подача разогретой воды от источника тепла ее потребителям в здании (кухня, туалет, ванная) осуществляется по отдельному трубопроводу и не описывается. Электрические нагревательные элементы 19 включаются в случае необходимости подогрева. В летнее время шторы 27 перекрывают светопрозрачные участки 26 во внешнем вертикальном слое 3 стенового ограждения.
В зимнее время запитывают дополнительный отопительный контур 7 от источника тепла 2 (при этом запорные краны 10 и 11 отдельных или всех теплоаккумуляторов открыты, запорные краны 17, 18 и 22 открыты, а запорные краны 24 закрыты, отсекая подающий трубопровод 25 от холодной воды). Движение воды в контуре идет за счет естественной циркуляции или насоса 20. Если при этом недостаточно тепла во внутреннем пространстве здания, то основной отопительный контур 1 подключают к тепловому аккумулятору 8 (открывают краны 15 и 16 и включают насос 20 основного отопительного контура).
Если, тем не менее, тепла во внутреннем пространстве дома не хватает, то включают в работу электрические нагревательные элементы 19. При этом тепло поступает как в зазор 5, так и во внутреннее пространство здания.
Теплоотдача во внутреннее пространство здания с поверхностей теплоаккумуляторов 8, размещенных в помещениях дома, и от радиаторов 12 отопительного
контура 1.
В холодное время года шторы 27 поднимают, оставляя открытыми светопрозрачные участки 26 во внешнем вертикальном слое 3 стенового ограждения.
В дневное время солнечный свет, проходя через них, поглощается покрытием 28 теплоаккумулятора 8 и дополнительно подогревает его, а также воздух в герметичном воздушном промежутке 5.