CZ291020B6 - Zařízení k akumulaci solární energie - Google Patents

Abstract

Za° zen k akumulaci sol rn energie, zejm na k vyt p n budov a oh°evu tepl vody tvo°en sol rn m kolektorem, sest vaj c m z pr svitn v²pln (9), vzduchov mezery (10) a absorp n vrstvy (11), a izolovanou akumula n st nou (1) s ventila n mi dutinami (2, 3). Sol rn kolektor a akumula n st na (1) tvo° integrovanou sou st. Akumula n st na (1) je ze strany p°ivr cen k sol rn mu kolektoru opat°ena vnit°n tepeln izola n vrstvou (8). Ventila n dutiny (2, 3) v t to akumula n st n (1) jsou rozd leny do dvou ventila n ch okruh . Prvn m je vnit°n otev°en² ventila n okruh tvo°en² druh²mi ventila n mi dutinami (3) opat°en²mi na jednom konci nas vac m otvorem (6) a na druh m konci v²fukov²m otvorem (14). Druh²m pak je vn j uzav°en² ventila n okruh tvo°en² mezilehle vzhledem k druh²m ventila n m dutin m (3) vytvo°en²mi prvn mi ventila n mi dutinami (2), kter jsou jedn m sv²m koncem p°es horn pr duch (12) a druh²m sv²m koncem p°es doln pr duch (13) propojeny p°es vnit°n tepeln izola n vrstvu (8) se vzduchovou mezerou (10) sol rn ho kolektoru. Horn pr duchy (12) a/nebo doln pr duchy (13) jsou opat°eny prvkem (4) pro zabr n n zp tn mu proud n vzduchu.\

Description

(57) Anotace:

Zařízení k akumulaci solární energie, zejména k vytápění budov a ohřevu teplé vody tvořené solárním kolektorem, sestávajícím z průsvitné výplně (9), vzduchové mezery (10) a absorpční vrstvy (11), a izolovanou akumulační stěnou (1) s ventilačními dutinami (2,3). Solární kolektor a akumulační stěna (1) tvoří integrovanou součást. Akumulační stěna (1) je ze strany přivrácené k solárnímu kolektoru opatřena vnitřní tepelně izolační vrstvou (8). Ventilační dutiny (2, 3) v této akumulační stěně (l) jsou rozděleny do dvou ventilačních okruhů. Prvním je vnitřní otevřený ventilační okruh tvořený druhými ventilačními dutinami (3) opatřenými na jednom konci nasávacím otvorem (6) a na druhém konci výfukovým otvorem (14). Druhým pak je vnější uzavřený ventilační okruh tvořený mezilehle vzhledem k druhým ventilačním dutinám (3) vytvořenými prvními ventilačními dutinami (2), které jsou jedním svým koncem přes horní průduch (12) a druhým svým koncem přes dolní průduch (13) propojeny přes vnitřní tepelně izolační vrstvu (8) se vzduchovou mezerou (10) solárního kolektoru. Horní průduchy (12) a/nebo dolní průduchy (13) jsou opatřeny prvkem (4) pro zabránění zpětnému proudění vzduchu.

(13) Druh dokumentu: B6 (51) Int. Cl.’

F24J 2/34

Zařízení k akumulaci solární energie

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení určeného k jímání, akumulaci a distribuci solární energie, zejména pro účely vytápění budov a ohřev teplé vody.

Dosavadní stav techniky

Dosud se solární energie jímá pasivně pomocí průsvitných okenních výplní a následně akumuluje ve hmotě stavebních konstrukcí nebo zařízení budovy. Toto řešení způsobuje kolísání teploty ve vnitřním prostředí a je investičně náročné.

Pro aktivní jímání solární energie se využívá solárních kolektorů, ve kterých je solární energií ohříváno teplonosné médium, například voda nebo vzduch, které přenáší tepelnou energii přímo do interiéru budovy nebo do akumulátoru. Jako akumulátoru se v tomto případě využívá štěrkových násypů, dutých stěnových konstrukcí, vodních zásobníků apod. Nevýhodou tohoto řešení je, že vyžaduje zřízení rozvodů a užití ventilátorů nebo čerpadel pro zajištění oběhu média. Jedná se tedy o řešení, které je investičně i provozně náročné.

Pro jímání solární energie se také využívá kombinace solárních kolektorů s masivní obvodovou, tzv. Trombeho, stěnou, která absorbuje a zároveň akumuluje pohlcenou solární energii. Akumulovaná energie se pak přenáší do interiéru vedením stěnou nebo prouděním vzduchu. Nevýhodou je malá účinnost zařízení a omezené možnosti regulace.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení určené k aktivnímu jímání a akumulaci solární energie, určené zejména k vytápění budov a ohřevu teplé vody, tvořené solárním kolektorem, sestávajícím z průsvitné výplně, vzduchové mezery a absorpční vrstvy, a izolovanou akumulační stěnou s ventilačními dutinami podle předkládaného řešení. Jeho podstatou je, že solární kolektor a akumulační stěna tvoří integrovanou součást, kde akumulační stěna je ze strany přivrácené k solárnímu kolektoru opatřena vnitřní tepelně izolační vrstvou a ventilační dutiny v této akumulační stěně jsou rozděleny do dvou ventilačních okruhů. Jedním okruhem je vnitřní otevřený ventilační okruh tvořený druhými ventilačními dutinami opatřenými na jednom konci nasávacím otvorem a na druhém konci výfukovým otvorem. Druhým okruhem je vnější uzavřený ventilační okruh tvořený mezilehle vzhledem k druhým ventilačním dutinám vnitřního otevřeného okruhu vytvořenými prvními ventilačními dutinami. Tyto první ventilační dutiny jsou jedním svým koncem přes horní průduch a druhým svým koncem přes dolní průduch propojeny přes vnitřní tepelně izolační vrstvu se vzduchovou mezerou solárního kolektoru. Horní průduchy a/nebo dolní průduchy jsou opatřeny prvkem pro zabránění zpětnému proudění vzduchu.

V jednom výhodném provedení je akumulační stěna ze strany odvrácené od solárního kolektoru opatřena vnější tepelně izolační vrstvou a nasávací otvor a výfukový otvor druhých ventilačních dutin jsou vyústěny přes tuto vnější tepelně izolační vrstvu.

V jiném výhodném provedení jsou výfukové otvory druhých ventilačních dutin opatřeny uzavíracím prvkem.

Je tedy vytvořeno integrální zařízení ze solárního kolektoru a alespoň jednostranně tepelně izolované akumulační stěny, kde dochází k přenosu solární energie ze solárního kolektoru do

- 1 CZ 291020 B6 akumulační stěny samotížným prouděním vzduchu ve vnějším uzavřeném okruhu s prvkem zamezujícím zpětnému proudění a k přenosu energie z akumulační stěny samotížným prouděním vzduchu ve vnitřním otevřeném okruhu.

Výhodou uvedeného zařízení je vysoká účinnost využití solárního záření bez nutnosti použití aktivních energeticky náročných zařízení jako jsou čerpadla a ventilátory. Oddělení solárního kolektoru od akumulační stěny tepelnou izolací zamezuje jejímu ochlazování vedením tepla zpět do solárního kolektoru.

V akumulační stěně je díky regulovanému jednosměrnému proudění akumulována energie s vysokým potenciálem, využitelná nejen pro vytápění, ale i pro ohřev teplé užitkové vody. Integrovaná solární stěna navržená v podstatě jako součást obvodového pláště může plně nahradit všechny jeho funkce.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterém znázorňuje obr. 1 zařízení podle vynálezu v axonometrickém pohledu, na obr. 2 je ve vodorovném řezu uvedeno uspořádání ventilačních otvorů z provedení na obr. 1, na obr. 3 je schématicky uvedeno schéma proudění ve vnějším ventilačním okruhu při akumulaci energie a na obr. 4 je schematicky uvedeno proudění ve vnitřním ventilačním okruhu při vytápění interiéru. Na obr. 5 až 7 jsou uvedeny v pohledu shora příklady alternativ konstrukčních uspořádání akumulační stěny s ventilačními okruhy.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení na obr. 1, sestává z akumulační stěny 1, solárního kolektoru a z vnějšího a vnitřního ventilačního okruhu.

Akumulační stěna 1 je tvořena akumulační hmotou, například betonové nebo zděné konstrukce, ve které jsou vytvořeny první ventilační dutiny 2 vnějšího okruhu a druhé ventilační dutiny 3 vnitřního okruhu. Akumulační stěna 1 je v uvedeném příkladě oboustranně izolována, vnitřní tepelně izolační vrstvou 8 a vnější tepelně izolační vrstvou 7. Pro základní funkci dostačuje vnitřní tepelně izolační vrstva 8, vnější tepelně izolační vrstva 7 však zlepšuje tepelné vlastnosti celku. Vnitřní a vnější tepelně izolační vrstva 8 a 7 je například z minerálního vlákna.

Solární kolektor sestává z průsvitné výplně 9, vzduchové mezery 10 a absorpční vrstvy 11, uzpůsobené k pohlcování solární energie. Touto absorpční vrstvou 11 je například tmavý kovový plech.

Vnější ventilační okruh je uzavřený aje tvořen vzduchovou mezerou 10 solárního kolektoru, která je pomocí horních průduchů 12, opatřených prvkem 4 pro zabránění zpětnému proudění vzduchu, a pomocí spodních průduchů 13 spojena s prvními ventilačními dutinami 2 vnějšího ventilačního okruhu vytvořenými v akumulační stěně L Ve výhodném provedení, které je uvedeno na obr. 1 jsou i spodní průduchy 13 opatřeny prvky 4 pro zabránění zpětnému proudění vzduchu, což však není nutnou podmínkou. Pro funkci je rozhodující, aby alespoň spodní nebo horní průduchy 13 nebo 12 byly takovýmto prvkem opatřeny. Prvek 4 pro zabránění zpětnému proudění vzduchu může být tvořen například zpětnou klapkou z tenké fólie nebo pomocí tepelně izolované posuvné lišty s otvory, jejíž posun je ovládán například servomotorkem.

Vnitřní ventilační okruh je otevřený aje tvořen druhými ventilačními dutinami 3, nasávacím otvorem 6 a výfukovým otvorem 14. Tyto výfukové otvory 14 mohou být opatřeny ve výhodném

-2 CZ 291020 B6 provedení uzavíracím prvkem 5, například uzavírací klapkou nebo opět tenkou posuvnou lištou s otvory.

Funkce zařízení podle vynálezu při akumulaci energie je patrná z obr. 3. K akumulaci energie dochází, když je vzduchová mezera 10 solárního kolektoru ohřívaná solární energií prostupující průsvitnou výplní 9 a teplota vzduchu ve vzduchové mezeře 10 solárního kolektoru je vyšší než teplota vzduchu v první ventilační dutině 2 akumulační stěny 1. Tehdy začne teplý vzduch vlivem menší objemové hmotnosti v solárním kolektoru stoupat k horním průduchům 12 ve vnitřní tepelně izolační vrstvě 8, proudí do prvních ventilačních dutin 2 vnějšího ventilačního okruhu v akumulační stěně 1, kde se ochlazuje, klesá a dolními průduchy 13 ve vnitřní tepelně izolační vrstvě 8 se navrací zpět do vzduchové mezery 10 solárního kolektoru. Zpětnému proudění, v případě, že teplota vzduchu ve vzduchové mezeře 10 solárního kolektoru je menší než teplota vzduchu v první ventilační dutině 2 akumulační stěny J, brání prvek 4, například zpětná klapka nebo jiné podobné zařízení.

Funkce zařízení při vytápění interiéru je patrná z obr. 4. Vzduch v druhých ventilačních dutinách 3 vnitřního okruhu je ohříván teplým povrchem stěn akumulační stěny 1 a vlivem menší objemové hmotnosti proudí výfukovými otvory 14 ve vnější tepelně izolační vrstvě 7 do interiéru a na jeho místo proudí nasávacími otvory 6 ve vnější tepelně izolační vrstvě 7 akumulační stěny 1 chladnější vzduch z interiéru. Proudění vzduchu do interiéru může být regulováno v závislosti na požadované vnitřní teplotě.

K vytápění interiéru lze zařízení tedy použít tehdy, je-li teplota vzduchu ve druhých ventilačních dutinách 3 vnitřního ventilačního okruhu vyšší než teplota v interiéru. Tehdy se otevře uzavírací prvek 5 vnitřního ventilačního okruhu a teplý vzduch samovolně proudí z akumulační stěny 1 do místnosti.

Energie akumulovaná v akumulační stěně 1 může být využita i k ohřevu teplé užitkové vody.

Na obr. 4 až 5 jsou uvedena různá provedení prvních a druhých ventilačních dutin 2 a 3 v akumulační stěně 1, a to v pohledu shora v příčném řezu v místě dutin 3 a 2. Jak z obrázků vyplývá, jsou tyto dutiny 2 a 3 rozmístěny vždy střídavě, tedy vždy ventilační dutina příslušející vnitřnímu ventilačnímu okruhu sousedí s první ventilační dutinou 2 příslušející vnějšímu ventilačnímu okruhu. Rozmístění, počet ani tvary ventilačních dutin 2, 3 nejsou těmito zobrazeními limitovány, lze si představit i jiná provedení.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle vynálezu lze využít všude tam, kde je možno využít akumulovanou solární energii, zejména při vytápění budov a/nebo při ohřevu teplé vody.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení k akumulaci solární energie, zejména k vytápění budov a ohřevu teplé vody tvořené solárním kolektorem, sestávajícím z průsvitné výplně (9), vzduchové mezery (10) a absorpční vrstvy (11), a izolovanou akumulační stěnou (1) sventilačními dutinami (2, 3), vyznačující se tím, že solární kolektor a akumulační stěna (1) tvoří integrovanou součást, kde akumulační stěna (1) je ze strany přivrácené k solárnímu kolektoru opatřena vnitřní tepelně izolační vrstvou (8) a ventilační dutiny (2, 3) v této akumulační stěně (1) jsou rozděleny do dvou ventilačních okruhů, a to do vnitřního otevřeného ventilačního okruhu tvořeného druhými ventilačními dutinami (3) opatřenými na jednom konci nasávacím otvorem (6) a na druhém konci výfukovým otvorem (14) a do vnějšího uzavřeného ventilačního okruhu tvořeného mezilehle vzhledem k druhým ventilačním dutinám (3) vytvořenými prvními ventilačními dutinami (2), které jsou jedním svým koncem přes homí průduch (12) a druhým svým koncem přes dolní průduch (13) propojeny přes vnitřní tepelně izolační vrstvu (8) se vzduchovou mezerou (10) solárního kolektoru, přičemž homí průduchy (12) a/nebo dolní průduchy (13) jsou opatřeny prvkem (4) pro zabránění zpětnému proudění vzduchu.
2. 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že akumulační stěna (1) je ze strany odvrácené od solárního kolektoru opatřena vnější tepelně izolační vrstvou (7) a nasávací otvor (6) a výfukový otvor (14) druhých ventilačních dutin (3) jsou vyústěny přes tuto vnější tepelně izolační vrstvu (7).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že výfukové otvory (14) druhých ventilačních dutin (3) jsou opatřeny uzavíracím prvkem (5).