Солнечно-ветровой агрегат
SOLAR-WIND UNIT

Изобретение относится к энергетике, использующей лучистую энергию солнечного света и энергию ветра и может быть использовано для обогрева помещений, в частности, теплиц.
Известен солнечно-ветровой двигатель, содержащий корпус с имеющей лучепоглощающий участок круговой полостью, проемами для прохода воздуха и прозрачными участками стенок, размещенный в круговой полости с возможностью вращения приемник солнечного излучения, имеющий продольные ребра и лучепоглощающие нагревательные поверхности и установленный эксцентрично относительно полости с возможностью взаимодействия ребер с поверхностью полости (патент RU 2707106, опубл. 22.11.2019).
Недостаток этого двигателя, снижающий эффективность работы двигателя, в том, что нагрев поверхности полости солнечными лучами осуществляется только на части окружности.
Известен солнечный двигатель, содержащий купол с прозрачными стенками и проемами для прохода воздуха, размещенный осесимметрично в куполе приемник излучения с продольными ребрами, крыльчатку, электрогенератор (а.с. СССР 1625999, опубл. 07.02.91).
Недостатками данного двигателя является то, что лучевоспринимающие поверхности приемника излучения находятся под острым углом к солнечным лучам, что снижает эффективность нагрева приемника излучения и соприкасающегося с ним воздуха, при этом двигатель не позволяет использовать энергию ветра.
Сущность изобретения заключается в том, что в солнечно-ветровом агрегате, содержащем купол с прозрачными стенками и с проемами для прохода воздуха, расположенные под куполом приемник излучения и крыльчатку, снабженном ветроколесом, имеющим возможность взаимодействия с крыльчаткой, под куполом размещены электронагревательные элементы, а в приемнике излучения выполнены отверстия.
Это позволяет повысить эффективность работы агрегата.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен солнечно-ветровой агрегат - общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2.
Солнечно-ветровой агрегат содержит купол, установленный на плите 1 и состоящий из двух частей 2, 3 с прозрачными стенками, разделенными теплоизолирующим слоем воздуха или другого газа.
Под куполом на плите 1 установлен имеющий отверстия(проемы) 4 приемник 5 излучения, под которым размещена крыльчатка 6, закрепленная на валу 7, имеющем возможность вращения в плите 1. Крыльчатка 6 содержит наклонные к оси вала 7 лопасти 8. Снизу приемника 5, вблизи от него, размещены электронагревательные элементы 9. В стакане 10, закрепленном снизу плиты 1, установлен с возможностью вращения вал 11, а в неподвижном фланце 12 установлен с возможностью вращения вал 13, на котором закреплено ветроколесо 14 и который соединен с валом электрогенератора 15, установленного на фланце 12, несущем поворотный экран 16, прикрывающий ветроколесо 14. Один конец вала 11 соединен муфтой 17 обгона с валом 7, а другой его конец соединен муфтой 18 сцепления с валом 13. В верхнюю часть купола введена трубка 19, а через плиту 1 под купол снизу крыльчатки 6 введены трубки 20. Трубки 19, 20 подсоединены к теплообменнику (на чертежах не показан).
Солнечно-ветровой агрегат работает следующим образом.
При действии на агрегат солнечных лучей и отсутствии ветра, солнечные лучи, пройдя через прозрачные стенки частей 2, 3 купола, попадают на приемник 5, который, нагреваясь, передает тепло находящемуся под куполом воздуху, при этом воздух движется вверх, проходит через отверстия 4 приемника 5 и через трубку 19 заходит в теплообменник, от которого тепло нагретого воздуха передается в окружающую среду. Из теплообменника охлажденный воздух поступает через трубки 20 под купол и, двигаясь вверх, воздействует на наклонные поверхности 21 лопастей 8 крыльчатки 6, в результате чего крыльчатке 6 сообщается вращательное движение, при этом муфта 17 позволяет свободно, вращаться крыльчатке 6 с валом 7, не воздействуя на вал 11. Вращаясь, крыльчатка 6 перемешивает воздух, при этом наклонные поверхности 22 лопастей 8 способствуют движению воздуха вверх, в результате чего ускоряются теплообменные процессы в агрегате.
В случае, если есть ветер, а агрегат не освещается солнечными лучами, то ветряной ноток воздуха, воздействуя на экран 16, разворачивает его со направлению ветра и начинает вращать ветроколесо 14, действуя на лопасти открытой, экраном 16 части ветроколеса 14. От ветроколеса 14 вращение передается электрогенератору 15, от которого произведенный электрический ток подается на элементы 9 и нагревает их, а от них нагревается воздух под куполом, а также приемник 5, являющийся в данном случае нагревателем воздуха. Далее работа агрегата такая же, как и описанная выше. Отличие лишь в том, что вращение от ветроколеса 14 через вал 13 и муфту 18 передается валу 11, а от него через муфту 17 - валу 7 и крыльчатке 6, при вращении которой наклонные поверхности 22 лопастей 8 нагнетают, подобно вентилятору, воздух в трубку 19, что способствует циркуляции воздуха и теплообменным процессам в агрегате.
Если на агрегат одновременно действуют солнечные лучи и ветер, то воздух под куполом нагревается от приемника 5 и от элементов 9.
В случае отсутствия или слабого ветра для нагрева элементов 9 может быть использован электроаккумулятор, заряженный, например, от электрогенератора 15, приводимого в движение ветроколесом 14, которое с помощью муфты 18 может быть отсоединено от вала 11.
В случае необходимости, нагрев элементов 9 может осуществляться одновременно электроаккумулятором и электрогенератором 15, причем, элементы 9 могут быть сформированы в отдельные блоки.
В агрегате могут быть установлены, например, между стенками частей 2, 3 купола, собирательные линзы 23, концентрирующие солнечные лучи на приемнике 5, а для снижения утечки тепла из под купола в окружающую среду, в пространстве между стенками частей 2, 3 может быть создан вакуум.
Агрегат может работать и без теплообменника и при этом нагревать воздух в каком-то замкнутом объеме.
Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность использования солнечной и ветровой энергий и эффективность работы солнечно-ветрового агрегата.