PL178658B1

PL178658B1 - Method of controlling microclimate prevailing in rooms

Info

Publication number: PL178658B1
Application number: PL95312120A
Authority: PL
Inventors: Wiesław Wójcik
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 2000-05-31
Also published as: PL312120A1

Abstract

Układ ksztattowania mikrokiimahi pomieszzzeń, znamienny tym, że posiada zespół (1) optyczny skupiający, wyposażony w ekrany z folii aluminiowej, zamocowane na wyprofilowanych przegrodach zewnętrznych oraz innych elementach konstrukcji budowlanych, ruchome przegrody (2) nastawne termoizolacyjne z mechanizmem (3) wykonawczym i fotoogniwami (4), w torze potoku świetlnego znajduje się co najmniej jedna przezroczysta komora (5) termoizolacyjna z fotoogniwami (6), dalej komora (7) absorbcyjna z T™ filtrem (8) selektywnym, i kolejno co najmniej jedna (3Q komora (9) przezroczysta termoizolacyjna, przy czym od wewnątrz w co najmniej jednej komorze umieszczogg ne są powłoki (10, 11) selektywne na promieniowanie cieplne, zaś od wewnątrz przy powierzchni ostatniej komory umieszczone są czujniki (12) intensywności promieniowania słonecznego oraz czujnik (13) tempe- ©0 ratury i punktu rosy, komora (7) absorbcyjna połączona IN jest poprzez pompę (14) z magazynem (15) cieY·0 pła/chłodu i dodatkowym wymiennikiem (16) ciepła - klimakonwektorem, magazyn (15) ciepła, pompa (14) i n=Ji klimakonwektor (16) są bocznikowane, a ponadto maa gazyn (15) ciepła/chłodu połączony jest odrębnym obwodem z pompą (17) cyrkulacyjną i z pompą (18) ciepła lub z pompami ciepła połączonymi szeregowo, a pompy/pompa (18) ciepła połączone są odrębnym obwodem z zespołem (19) grzewczym pomieszczenia.A system for shaping micro-kiimahi rooms, characterized in that it has a focusing optical unit (1), equipped with screens made of aluminum foil, mounted on profiled external partitions and other elements of building structures, movable, adjustable thermally insulating partitions (2) with an actuator mechanism (3) and photovoltaic cells (4), in the light stream path there is at least one transparent thermally insulating chamber (5) with photovoltaic cells (6), then an absorption chamber (7) with a selective filter (8), and subsequently at least one (3Q) transparent thermally insulating chamber (9), wherein on the inside in at least one chamber there are coatings (10, 11) selective to thermal radiation, and on the inside at the surface of the last chamber there are sensors (12) of solar radiation intensity and a temperature and dew point sensor (13), the absorption chamber (7) is connected to the IN via a pump (14) with a heat/cold storage tank (15) and an additional heat exchanger (16) - a fan coil unit, the heat storage tank (15), the pump (14) and the fan coil unit (16) are bypassed, and furthermore the heat/cold gas storage tank (15) is connected by a separate circuit to the circulation pump (17) and the heat pump (18) or to heat pumps connected in series, and the pumps/heat pump (18) are connected by a separate circuit to the room heating unit (19).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ kształtowania mikroklimatu pomieszczeń.The subject of the invention is a system for shaping the microclimate of rooms.

W znanych dotychczas rozwiązaniach między innymi z opisu patentowego polskiego nr 165 072 kształtowanie mikroklimatu pomieszczeń z wykorzystaniem energii słonecznej sprowadza się do pochłaniania promieniowania słonecznego w specjalnych kolektorach słonecznych umieszczonych na ścianach zewnętrznych i wykorzystania tak otrzymanego ciepła do dogrzewania pomieszczeń, nadmiar zaś ciepła magazynuje się w magazynach ciepła i wykorzystuje w nocy. Inne rozwiązania wykorzystują fotoogniwa do wytwarzania energii elektrycznej na cele oświetleniowe i grzewcze, jednak sprawność tych urządzeń nie przekracza 10%. Przedstawione rozwiązania charakteryzują się niską sprawnością i mogą być stosowane tylko w wybranych strefach klimatycznych lub tylko jako urządzenia wspomagające.In the solutions known so far, including from Polish patent description No. 165 072, shaping the microclimate of rooms with the use of solar energy comes down to absorbing solar radiation in special solar collectors located on external walls and using the heat thus obtained to heat the rooms, and the excess heat is stored in warehouses heat and uses at night. Other solutions use photovoltaic cells to generate electricity for lighting and heating purposes, but the efficiency of these devices does not exceed 10%. The presented solutions are characterized by low efficiency and can be used only in selected climatic zones or only as supporting devices.

Istotą układu kształtowania mikroklimatu pomieszczeń jest to, że posiada zespół optyczny skupiający, wyposażony w ekrany z folii aluminiowej, zamocowane na wyprofilowanych przegrodach zewnętrznych oraz innych elementach konstrukcji budowlanych, ruchome przegrody nastawne termoizolacyjne z mechanizmem wykonawczym i fotoogniwami, w torze potoku świetlnego znajdują się co najmniej jedna przezroczysta komora termoizolacyjna z fotoogniwami, dalej komora absorbcyjna z filtrem selektywnym, i kolejno co najmniej jedna komora przezroczysta termoizolacyjna, przy czym od wewnątrz w co najmniej jednej komorze umieszczone są powłoki selektywne na promieniowanie cieplne, zaś od wewnątrz przy powierzchni ostatniej komory umieszczone są czujniki intensywności promieniowania słonecznego oraz czujnik temperatury i punktu rosy. Komora absorbcyjna połączona jest poprzez pompę z magazynem ciepła/chłodu i dodatkowym wymiennikiem ciepła - klimakonwektorem, magazyn ciepła, pompa i klimakonwektor są bocznikowane, a ponadto magazyn cie178 658 pła/chłodu połączony jest odrębnym obwodem z pompą cyrkulacyjną i z pompą ciepła lub z pompami ciepła połączonymi szeregowo, a pompy/pompa ciepła połączone są odrębnym obwodem z zespołem grzewczym pomieszczenia. Magazyn ciepła/chłodu wyposażony jest w czujnik temperatury i punktu rosy. Komputer zasilany od akumulatora energii elektrycznej realizuje zadany program mikroklimatu, przy czym informacje wejściowe pochodzą od czujników, a sygnały sterująco/zasilające przekazywane są do zaworów mechanizmu wykonawczego i przędzeń sterujących pomp i pomp ciepła.The essence of the room microclimate shaping system is the fact that it has a focusing optical unit, equipped with aluminum foil screens, mounted on profiled external partitions and other elements of building structures, movable thermo-insulating adjustable partitions with an executive mechanism and photocells, there are at least one transparent thermal insulation chamber with photovoltaic cells, further an absorption chamber with a selective filter, and subsequently at least one transparent thermal insulation chamber, with selective thermal radiation coatings placed inside at least one chamber, and sensors placed on the inside surface of the last chamber solar radiation intensity and temperature and dew point sensor. The absorption chamber is connected via a pump with a heat / cold store and an additional heat exchanger - the fan coil unit, heat store, pump and fan coil are bypassed, and the heat / cold store is connected by a separate circuit with a circulation pump and a heat pump or with heat pumps connected in series, and the pumps / heat pump are connected by a separate circuit to the space heating unit. The heat / cold store is equipped with a temperature and dew point sensor. A computer powered by an electric energy accumulator implements a given microclimate program, with input information coming from sensors, and control / power signals are transmitted to the valves of the executive mechanism and control spinning of pumps and heat pumps.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że układ jest układem niezależnym, pozwala na uniknięcie przegrzania pomieszczeń w dzień, przegrody przezroczyste są jednocześnie miejscem pozyskiwania energii elektrycznej i cieplnej, wymiennikiem ciepła oraz przegrodą termoizolacyjną, absorbentem pasm szkodliwego promieniowania słonecznego.The advantageous effect of the invention is that the system is an independent system, it allows to avoid overheating of the rooms during the day, transparent partitions are at the same time a place for obtaining electricity and heat, a heat exchanger and a heat-insulating partition, absorbent bands of harmful solar radiation.

Układ według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiony jest na rysunku.The system according to the invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment.

Układ kształtowania mikroklimatu pomieszczeń składa się z zespołu 1 optycznego skupiającego wyposażonego w ekrany na przykład z folii aluminiowej umieszczone na wyprofilowanych przegrodach zewnętrznych i innych elementach konstrukcji budowlanych. Pomiędzy ruchomymi nastawnymi przegrodami 2 termoizolacyjnymi z mechanizmem 3 wykonawczym i z fotoogniwami 4, potok świetlny przechodzi kolejno poprzez co najmniej jedną przeźroczystą komorę 5 termoizolacyjną z fotoogniwami 6, komorę 7 absorbcyjną z filtrem 8 selektywnym, następnie przez co najmniej jedną komorę 9 przeźroczystą termoizolacyjną. Od wewnątrz w co najmniej jednej komorze umieszczono powłoki 10, 11 selektywnie odbijające promieniowanie cieplne, od wewnątrz promieniowania przy powierzchni ostatniej komory znajduje się czujnik 12 intensywności promieniowania słonecznego i czujnik 13 temperatury i punktu rosy. Ogrzany w komorze 7 absorbcyjnej płyn poprzez pompę 14 przetaczany jest do magazynu 15 ciepła/chłodu i dodatkowego wymiennika 16 ciepła klimakonwektora. Magazyn 15 ciepła, pompa 14 i klimakonwektor 16 są bocznikowane. Magazyn 15 ciepła/chłodu połączony jest odrębnym obwodem z pompą 17 cyrkulacyiną i z pampą 18 ciepła lub z pompami ciepła połączonymi szeregowo, a pompy/pompa 18 ciepła połączone są z odrębnym obwodem z zespołem grzewczym pomieszczenia. Magazyn 15 ciepła/chłodu wyposażony jest w czujnik 20 temperatury i punktu rosy. Komputer 21 zasilany od akumulatora 22 energii elektrycznej realizuje zadany program mikroklimatu, przy czym informacje wejściowe pochodzą od czujników 12,13,20, a sygnały sterująco-zasilające przekazywane są do zaworów 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 mechanizmu 3 wykonawczego i urządzeń sterujących pomp 14,17, 30 i pomp 18 ciepła.The system of shaping the microclimate of the rooms consists of a concentrating optical unit equipped with screens, for example made of aluminum foil, placed on profiled external partitions and other elements of building structures. Between movable and adjustable thermal insulation partitions 2 with an operating mechanism 3 and solar cells 4, the light stream passes successively through at least one transparent thermal insulation chamber 5 with solar cells 6, an absorption chamber 7 with a selective filter 8, then through at least one transparent thermal insulation chamber 9. On the inside, in at least one chamber, there are coatings 10, 11 selectively reflecting thermal radiation, on the inside of the radiation at the surface of the last chamber there is a solar radiation intensity sensor 12 and a temperature and dew point sensor 13. The fluid heated in the absorption chamber 7 is transferred through the pump 14 to the heat / cold store 15 and the additional heat exchanger 16 of the fan coil. The heat store 15, pump 14 and fan coil 16 are bypassed. The heat / cold store 15 is connected by a separate circuit with a circulation pump 17 and a heat pump 18 or with heat pumps connected in series, and the heat pumps / pump 18 are connected in a separate circuit to the room heating unit. The heat / cold store 15 is equipped with a temperature and dew point sensor 20. The computer 21 supplied from the electric energy battery 22 implements the set microclimate program, the input information comes from the sensors 12, 13, 20, and the control and power signals are sent to the valves 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 of the mechanism 3 actuator and control devices for pumps 14, 17, 30 and heat pumps 18.

Układ według wynalazku działa w ten sposób, że promienie słoneczne koncentrują się na zespole 1 optycznym, zaś część energii słonecznej przetwarzana jest w fotoogniwach 4 i 6 a pozostała część przechodzi przez komorę 5 termoizolacyjną, a następnie część promieniowania pochłaniana jest przez selektywnie pochłaniający płyn w komorze 7 absorbcyjnej i filtr 8, w wyniku czego płyn ogrzewa się oddając ciepło i przekazuje ciepło w wymienniku 16 do pomieszczenia, zaś nadmiar ciepła magazynuje się w magazynie 15 ciepła/chłodu. W obwodzie umieszczone są boczniki i pompa 14 cyrkulacyjna oraz zawory 23, 24, 25, 26, 27 sterujące. Bezpośrednią wymianę ciepła z komory 7 absorbcyjnej do pomieszczenia i na zewnętrz ograniczają komory 5 i 9 termoizolacyjne i powłoki 10, 11 selektywnie odbijające promieniowanie ciepła. Efekt wykorzystania ciepła zgromadzonego w magazynie 15 zwiększany jest poprzez działanie pomp 18 ciepła, które połączone są z magazynem 15 oddzielnym obwodem z pompą 17 cyrkulacyjną i zaworem 28. Energia z pompy 18 ciepła rozprowadzana jest w pomieszczeniach za pośrednictwem zespołu 19 grzewczego z pompą 30 cyrkulacyjną i zaworami 29. Na magazynie 15 i komorze 9 od wewnątrz pomieszczenia znajdują się czujniki 13 i temperatury i punktu rosy, których sygnały przekazywane są do komputera 21 w celu realizacji zadanej programowo temperatury i uniknięcia kondensacji pary wodnej na ściankach komory 9 magazynu 15 w przypadku realizacji chłodzenia pomieszczenia i temperatur płynu roboczego niższych od temperatury powietrza w pomieszczeniach. Czujnik 13 intensywności promieniowania oraz ruchome przegrody 2 z mechanizmem 3 wykonawczym zapobiegają przed zbyt intensywnym napromieniowaniem pomieszczenia oraz nadmierną stratą ciepła w porze nocnej. Energia elektryczna z fotoogniw 4 i 6 do zasilania układu gromadzona jest w akumulatorze 22.The system according to the invention works in such a way that the sun's rays are concentrated on the optical unit 1, and part of the solar energy is converted in the photovoltaic cells 4 and 6 and the rest passes through the thermal insulation chamber 5, and then part of the radiation is absorbed by the fluid absorbing selectively in the chamber. 7 absorption and filter 8, as a result of which the fluid is heated by giving off heat and transfers heat in the exchanger 16 to the room, and excess heat is stored in the heat / cold store 15. The circuit includes shunts and a circulation pump 14 and control valves 23, 24, 25, 26, 27. Direct heat exchange from the absorption chamber 7 into the room and outside is limited by heat-insulating chambers 5 and 9 and coatings 10, 11 selectively reflecting heat radiation. The effect of using the heat stored in the store 15 is increased by the operation of heat pumps 18, which are connected to the store 15 by a separate circuit with a circulation pump 17 and a valve 28. The energy from the heat pump 18 is distributed in the rooms via a heating unit 19 with a circulation pump and valves 29. In the warehouse 15 and chamber 9 from the inside of the room there are sensors 13 and temperature and dew point, the signals of which are transmitted to the computer 21 in order to implement the programmed temperature and avoid condensation of water vapor on the walls of chamber 9 of the warehouse 15 in the case of cooling room and working fluid temperatures lower than the air temperature in the rooms. The radiation intensity sensor 13 and the movable partitions 2 with the actuating mechanism 3 prevent from too intense irradiation of the room and from excessive heat loss at night. Electricity from solar cells 4 and 6 to power the system is stored in the accumulator 22.

178 658178 658

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. System for shaping the microclimate of rooms, characterized by the fact that it has a focusing optical unit (1), equipped with aluminum foil screens, mounted on profiled external partitions and other elements of building structures, movable thermal insulation partitions (2) with an actuating mechanism (3) and photocells (4), in the light stream path there is at least one transparent heat-insulating chamber (5) with photovoltaic cells (6), then an absorption chamber (7) with a selective filter (8), and subsequently at least one transparent chamber (9) heat-insulating, where on the inside at least one chamber there are coatings (10, 11) selective for thermal radiation, and on the inside, near the surface of the last chamber, there are solar radiation intensity sensors (12) and a temperature and dew point sensor (13), the absorption chamber (7) is connected via a pump (14) with a heat / cold store (15) and an additional heat exchanger (16) ground - fan coil unit, heat storage (15), pump (14) and fan coil (16) are bypassed, and in addition, the heat / cold storage (15) is connected by a separate circuit with a circulation pump (17) and a heat pump (18) or with pumps connected in series, and the heat pumps / pump (18) are connected by a separate circuit to the space heating unit (19).

2. The system according to claim 5. The method of claim 1, wherein the heat / cold store (15) is provided with a temperature and dew point sensor (20).

The system according to p. A device according to claim 1, characterized in that a microclimate program is installed in the computer (21) supplied from the electric energy accumulator (22), the input information comes from sensors (12, 13, 20), and the control and power signals are transmitted to the valves (23). , 24, 25, 26, 27, 28, 29) of the actuator mechanism (3) and the pump (14, 17, 30) and heat pump (18) control devices.