Устройство для отопления здания с использованием альтернативных источников энергии
APPARATUS FOR HEATING A BUILDING USING ALTERNATIVE ENERGY SOURCES

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к отопительному оборудованию, применяемому в качестве дополнительной или основной системы отопления для обогрева помещений.
Известно устройство для отопления здания (патент РФ 2612725 по классу H02S 10/30), состоящее из солнечных фотоэлектрических модулей, установленных в корпусе на кровельных панелях крыш зданий, а в стенке корпуса устройства имеются каналы с размещенными в них встроенными трубами для прокачки теплоносителя.
Недостатком данного устройства является технологическая сложность конструкции, высокая стоимость солнечных фотоэлектрических модулей и их обслуживания.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является устройство для отопления здания, состоящее из солнечных коллекторов в виде стальных гофрированных листов, одновременно являющихся элементами строительных конструкций кровли здания, системы циркуляции теплоносителя, конька крыши и несущего настила чердака (патент РФ 2539936 по классу E04D 13/18).
Недостаток данного устройства заключается в сложности конструкции системы циркуляции теплоносителя, обусловленной наличием трубопроводов для организации движения воды (теплоносителя).
Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности работы устройства для отопления здания с использованием альтернативных источников энергии за счет организации непосредственной передачи тепла в помещение.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в устройстве для отопления здания с использованием альтернативных источников энергии, состоящем из солнечного коллектора в виде стальных гофрированных листов, одновременно являющихся элементами строительных конструкций кровли здания, системы циркуляции теплоносителя, конька крыши и несущего настила чердака, система циркуляции теплоносителя выполнена в виде полостей для прохода теплоносителя, образованных между гофрами металлического профиля и несущим настилом чердака и соединенных с полостью конька крыши здания путем перекрытия верхних концов гофрированного профиля боковыми сторонами конька и с трубой, один конец которой входит в полость конька, а другой - в отапливаемое здание, при этом через трубу проходит вал с закрепленными на его верхнем конце ветроколесом и на нижнем конце - вентилятором.
При этом ветроколесо и вентилятор приводятся во вращение от энергии ветра.
На фиг. 1 изображено здание с предложенным устройством для отопления с использованием альтернативных источников энергии, на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.
Устройство для отопления здания состоит из солнечных коллекторов, выполненных в виде металлических гофрированных листов 1 кровли здания, конька крыши 2, несущего настила чердака 3. Между гофрами металлического профиля 1 и несущим настилом 3 образована система циркуляции воздуха в виде полостей (воздух при этом выполняет функцию теплоносителя). Под коньком крыши 2 также имеется полость, в которую входят полости гофрированных листов. Полости гофрированных листов и конька соединяются путем перекрытия верхних концов гофрированных листов боковыми сторонами конька. С одной стороны полость конька крыши соединена с трубой 4, конец которой входит в полость конька. Внутри трубы 4 проходит вал 5, на концах которого закреплены ветроколесо 6, находящееся над кровлей здания, и вентилятор 7, находящийся в помещении отапливаемого здания.
Устройство для отопления здания работает следующим образом.
Наружный воздух поступает в полости системы циркуляции солнечного коллектора, и под действием ветрового напора движется по полостям, образованным гофрами металлических листов 1 и несущим настилом чердака 3. Металлический профиль крыши здания нагревается за счет теплового излучения падающего на него потока солнечной радиации. Нагретый металлический профиль посредством теплоотдачи нагревает движущийся в полостях системы циркуляции воздух. Нагретый воздух из полостей солнечного коллектора поступает в полость конька крыши 2 и далее направляется в трубу 4, соединенную с коньком крыши. По трубе 4 нагретый воздух за счет разряжения, создаваемого в помещении с помощью вращающегося вентилятора 7, поступает в здание. При этом нагретый в солнечном коллекторе воздух смешивается с воздухом, находящимся в здании, и нагревает его за счет теплообмена конвекцией. Ветроколесо 6 преобразует энергию ветра в крутящий момент, который передается вентилятору 7, приводя его во вращение от ветроколеса 6 через вал 5 и гипоидную передачу. Эффективная циркуляция нагретого воздуха в объеме помещения обеспечивается с помощью вентилятора 7.
Для выполнения своего функционального назначения элементы конструкции предлагаемого устройства должны отвечать следующим требованиям.
В связи со своим функциональным назначением - обеспечивать перемещение воздуха - теплоносителя - система циркуляции теплоносителя должна иметь полости между гофрами металлического профиля и несущим настилом чердака, которые соединяются с полостью конька крыши и трубой. Полости гофрированного профиля и конька крыши соединяются путем перекрытия верхних концов профиля боковыми сторонами конька. Соединение полости конька и трубы обеспечивается входом одного конца последней в полость конька. При этом полости всех элементов заполнены теплоносителем - воздухом.
Для обеспечения высокой эффективности перемешивания воздуха во всем объеме помещения здания необходимо обеспечить интенсивную циркуляцию теплоносителя с помощью вентилятора, работающего от ветроколеса. При этом необходимо поддерживать кратность воздухообмена равную 5…10 раз в час. Число лопастей ветроколеса и вентилятора может быть равно от 2 до 6.
Использование в предложенном устройстве энергии ветра в качестве привода вентилятора, а также воздуха в качестве теплоносителя для обогрева здания позволяет значительно упростить и удешевить конструкцию. При этом также существенно повышается эффективность работы устройства для отопления здания с использованием солнечной энергии за счет организации непосредственной передачи тепла в помещение. Кроме того, исключается необходимость использования дополнительных приборов и трубопроводов.
Кроме того, за счет использования энергии ветра для перемешивания воздуха в помещении система отопления становится автономной и не требует использования традиционных источников энергии.
В целом такая конструкция наряду с непосредственной передачей тепла в помещение позволяет значительно упростить отопительную систему путем преобразования солнечного излучения в тепловую энергию в системах отопления зданий и может быть использована в качестве дополнительной или основной системы отопления для обогрева помещений.