Гелиотехническая система для отопления здания

Изобретение относится к строительству, а именно системам отопления зданий в которых используют воздушный солнечный коллектор и может быть использовано во всех здания и сооружениях, в строительных и ограждающих конструкциях, в которых возможно расположение воздушных солнечных коллекторов. Система для отопления здания состоит из воздушного солнечного коллектора и теплоаккумулирующей поверхности, выполненной в виде монолитного пола, массив которого содержит капсулы вещества с фазовым переходом при температуре 30-45°С, снабженного оборудованной вентилятором системой воздушных каналов, соединенных с воздушным солнечным коллектором, образуя с ним замкнутую систему. Технический результат - снижение тепловых потерь и безопасность системы, достигается за счет обеспечения циркуляции воздуха по замкнутому циклу отопительной системы, и использованием пола помещения в качестве теплового аккумулятора и нагревателя одновременно.

Полезная модель относится к строительству, а именно к зданиям для отопления которых используют воздушный солнечный коллектор и может быть использована во всех здания и сооружениях, в строительных и ограждающих конструкциях, в которых возможно расположение солнечных коллекторов.

Известно здание, в котором установлена дополнительная система отопления на основе воздушного солнечного коллектора. Система включает светопрозрачный участок, выполненный на одной из внешних сторон здания, расположенный напротив него на внутренней стене здания теплоаккумулятор, снабженный со стороны светопрозрачного участка светопоглощающей поверхностью. Тепловой аккумулятор 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 (RU 76946, 2008).

Однако такая система отличается сложностью исполнения. Теплоаккумулятор требует большого расхода материала, а замоноличенный в его массиве теплообменник не подлежит ремонту. Кроме того, технически сложно преобразовать уже существующее здание в указанный проект.

Известна система для нагревания помещения, содержащая воздушный солнечный коллектор, теплоаккумулирующая поверхность, выполненная в виде внутренней стены здания, которая содержит находящееся в стеклянных капсулах вещество со скрытой энергией - хлорид кальция, с точкой плавления приблизительно 27 градусов С, который. Однако для плавления этого вещества требуемая температура воздуха в здании должна быть существенно больше указанной, что делает пребывание людей в таком помещении существенно не комфортным или даже невозможным. Кроме того, вследствие отсутствия надежной теплоизоляции поглощающей системы от окружающей среды, происходит потеря тепла ночью за счет радиации.(СН 688164, 1997)

Наиболее близкой к заявляемой является система для отопления здания с использованием в качестве рабочего тела воздуха помещения. Система представляет собой воздушный солнечный коллектор, состоящий из двойного стеклянного покрытия, воздушного канала и светопоглощающей поверхности, выполненной из светопрозрачного материала и заполненной фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Светопоглощающая поверхность контактирует с одной стороны с теплоаккумулирующей внутренней стеной, а с другой - с воздушным каналом. Воздух, нагреваемый светопоглощающей поверхностью, поднимается и выходит из выходного отверстия коллектора в помещение, а из помещения на его место поступает холодный воздух через входное отверстие, расположенное на уровне пола. Циркуляция воздуха осуществляется регулированием степени открытости термозаслонок, установленных в отверстиях коллектора. Светопоглощающая поверхность выполняет роль защитного экрана, становясь то прозрачной для солнечных лучей при плавлении, то непрозрачной и уменьшает тепловые потери при кристаллизации (п. РФ 2223451).

Недостатком этой системы является то, что в силу своих конструктивных особенностей, наиболее сильно нагретая часть светопоглощающей поверхности расположена вблизи наружного стеклянного покрытия, что приводит к большим теплопотерям в ночное время, снижает эффективность работы системы и требует дорогостоящего высококачественного, по крайней мере двойного остекленения. Кроме того, использование воздуха из жилых помещений в качестве рабочего тела в зимнее время может привести к конденсации воды и обмерзанию наружного стеклянного покрытия.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы системы отопления здания, удешевление стоимости, повышение комфортности обитания и универсальности системы, позволяющей использовать ее как во вновь возводимых зданиях, так и при модернизации уже построенных.

Технический результат - снижение тепловых потерь, достигается за счет обеспечения циркуляции воздуха по замкнутому циклу отопительной системы, и использованием пола помещения в качестве теплового аккумулятора и нагревателя одновременно.

Поставленная задача решается системой для отопления здания, состоящей из воздушного солнечного коллектора и теплоаккумулирующей поверхности, выполненной в виде монолитного пола, массив которого содержит капсулы теплоаккумулирующего вещества с фазовым переходом при температуре 30-45°С, снабженного оборудованной вентилятором системой воздушных каналов, соединенных с воздушным солнечным коллектором, образуя с ним замкнутую систему, при этом коллектор снабжен трубопроводом, соединяющим его с воздушными каналами.

На фиг. схематически изображена заявляемая система для отопления здания, где 1 - воздушный солнечный коллектор, включающий 2 светопрозрачное покрытие, 3 - воздушный промежуток, 4 - теплоизоляция, 5 - светопоглощающая поверхность, 6, 6 входная/выходная труба; 7 - несущая стена, 8 - монолитный пол, 9 капсулы с веществом фазового перехода, 10 - воздушные каналы находящиеся в полу; 11 - вытяжной вентилятор; 12 - заслонки.

Заявляемая система работает следующим образом.

Воздушный солнечный коллектор (1) размещают на стороне здания с максимальной освещенностью. Нагреваемый воздух, находящийся между светопрозрачной (2) и светопоглощающей (5) поверхностями отбирается в верхней части воздушного промежутка (3) и поступает по трубе (6) в систему воздушных каналов (10), находящихся в монолитном полу (8). Пройдя систему каналов (10), воздух вновь попадает через выходную трубу (6') в воздушный промежуток (3). Циркуляция воздуха производится с помощью вентилятора (11), установленного в системе воздушных каналов (10). Регулирование циркуляции воздуха осуществляется заслонками (12). В ночное и пасмурное время суток заслонки (12) закрываются и отопление происходит за счет тепла, выделяющегося при фазовом переходе вещества (9), содержащегося в монолитном полу (8).

Конструкция воздушного солнечного коллектора (1) является стандартной и, как правило, представляет собой корпус, в котором между светопрозрачным покрытием и теплоизоляционной светопоглощающей поверхностью находится воздушная прослойка, в которой установлена система труб для отбора нагретого воздуха.

Воздушные каналы (10), находящиеся в полу, выполняют, например, путем установки профнастила на стяжку, выполненную из конструкционного пенобетона, с последующей заливкой на профнастил массы, содержащей капсулы с веществом с фазовым переходом при температуре 30-45°С. В качестве такого вещества используют, например парафин или глауберову соль или другие вещества с подходящим фазовым переходом.

Воздушные каналы (10) формируют таким образом, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла от теплоносителя - воздуха к массиву пола при минимальном сопротивлении протока воздуха. Отношение объема вещества с фазовым переходом к объему монолита пола выбирается максимальным при заданной прочности пола.

Воздушные каналы (10) равномерно располагают в заливном монолитном полу и как правило снабжают отверстиями для их ревизии и прочистки (на фиг. не показаны).

Работа вентилятора (11) может быть осуществлена любым стандартным способом, в том числе и с помощью солнечной батареи, расположенной над воздушным солнечным коллектором (1).

Управление заслонками (12) осуществляется, например, с помощью электромеханического механизма или любым другим известным способом.

При избытке солнечного тепла система может быть дополнительно оборудована воздушным каналом, в котором трубы отводят тепло из солнечного коллектора (1) под здание, в грунт, выполняющий роль аккумулятора тепла.

Таким образом, использование замкнутой системы циркуляции воздуха, являющегося одновременно и теплоносителем системы отопления, а также использование такого важного конструктивного элемента здания как пол в качестве безопасного теплового аккумулятора и нагревателя одновременно, обеспечивает снижение тепловых потерь и безопасность системы, повышение эффективности работы и удешевление стоимости системы, повышает комфортность обитания. Заявляемую полезную модель экономически целесообразно применять как во вновь возводимых зданиях, так и при модернизации уже построенных.

1. Система для отопления зданий, включающая воздушный солнечный коллектор и теплоаккумулирующую поверхность, отличающаяся тем, что теплоаккумулирующая поверхность выполнена в виде монолитного пола, массив которого содержит капсулы вещества с фазовым переходом при температуре 30-45°С, снабженного оборудованной вентилятором системой воздушных каналов, соединенных трубопроводом с воздушным солнечным коллектором, образуя с ним замкнутую систему.

2. Система для отопления зданий по п.1, отличающаяся тем, что в качестве вещества капсул используют глауберову соль.

3. Система для отопления зданий по п.1, отличающаяся тем, что в качестве вещества капсул используют парафин.

4. Система для отопления зданий по п.1, отличающаяся тем, что воздушные каналы снабжены отверстиями для их ревизии и прочистки.

5. Система для отопления зданий по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена воздушным каналом для отвода тепла в грунт.