PL228484B1 - Budowlana konstrukcja przekrycia hali, ze stalowych elementów pełnościennych, do pozyskiwania energii cieplnej - Google Patents

Abstract

Budowlana konstrukcja przekrycia hali, zawierająca przegrody absorpcyjne i przegrody przezroczyste, charakteryzuje się tym, że na pionowych ściankach stalowych elementów pełnościennych ram i płatwi ma zainstalowane izolowane termicznie pionowe przegrody odbłyśne (2), przy czym izolacja termiczna oddziela elementy stalowe od przegrody odbłyśnej (2), która wraz z przegrodą przezroczystą (3) oraz przegrodą absorpcyjną (1) zamyka wewnętrzną przestrzeń (9) segmentu przekrycia hali, a która to przestrzeń (9) służy do akumulacji i transportu ciepła wraz z ogrzanym powietrzem lub innym gazem. Przegroda absorpcyjna (1) jest oparta na sąsiednich, izolowanych od wpływów termicznych, ściągach ram poprzecznych (7) lub jest podwieszona równolegle do pasów dolnych rygli (4) ramy poprzecznej (7). W przestrzeni wewnętrznej (9) segmentu przekrycia hali ograniczonej przegrodą przezroczystą (3), przegrodą absorpcyjną (1) oraz przegrodami odbłyśnymi (2) umieszczona jest dodatkowa przezroczysta przegroda tM) mocowana do pasów dolnych płatwi (6).

Description

(21) Numer zgłoszenia: 405341 E04D 13/18 (2014.01)

F24J 2/00 (2014.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 16.09.2013

Budowlana konstrukcja przekrycia hali, ze stalowych elementów pełnościennych, do pozyskiwania energii cieplnej

	(73) Uprawniony z patentu:
	POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA, Kielce, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
29.09.2014 BUP 20/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
	ANDRZEJ SZYCHOWSKI, Kielce, PL MONIKA SIEDLECKA, Kielce, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2018 WUP 04/18	(74) Pełnomocnik:
	rzecz, pat. Antoni Garstka

'St 'St

CM

CM

Ω.

PL 228 484 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest budowlana konstrukcja przekrycia hali ze stalowych elementów pełnościennych, belek walcowanych oraz blachownie, do pozyskiwania energii cieplnej z promieniowania słonecznego. Wynalazek ma zastosowanie do budowy hal przemysłowych, magazynowych, supermarketów i innych.

Znane powszechnie kolektory słoneczne zbudowane są z absorbera, izolacji termicznej, przegrody szklanej oraz sztywnej obudowy stanowiącej konstrukcję nośną kolektora. Do najważniejszych niedogodności tych rozwiązań zalicza się to, iż kolektory te mają postać płaskich konstrukcji wymagających wydzielonych powierzchni do ich zainstalowania oraz specjalnych dodatkowych konstrukcji nośnych.

Innym znanym rozwiązaniem jest płaskopłytowy kolektor samonośny, który można zastosować jako ścianę osłonową lub pokrycie dachu. W tym przypadku niedogodnością jest płaski charakter kolektora znacznie ograniczający jego zastosowanie jako samonośnej konstrukcji.

Z opisu patentowego nr Pat.166877B1 znana jest przestrzenna struktura budowlana do pozyskiwania energii cieplnej, w której absorbery mają postać płyt tworzących układ ostrosłupów, a w płaszczyźnie pasów górnych ma przezroczystą przegrodę stanowiącą pokrycie. Powietrze lub inny gaz zawarty w warstwie środkowej struktury stanowi chwilowy magazyn pozyskanej energii i może służyć jako jej nośnik. W tym wypadku przestrzenny charakter struktury umożliwia ekonomiczne wykorzystanie kolektora przy znacznych rozpiętościach dachów lub ścian.

Z opisu patentowego nr Pat.182933B1 znany jest dach wiązarowo - płatwiowy do pozyskiwania energii cieplnej, w którym absorbery znajdują się w płaszczyźnie pasów dolnych wiązarów, a w płaszczyźnie pasów górnych płatwi znajduje się przezroczysta przegroda stanowiąca pokrycie. Powietrze zawarte w całej warstwie środkowej dachu stanowi chwilowy magazyn pozyskiwanej energii i może służyć jako jej nośnik. W tym przypadku wiązarowo - płatwiowa konstrukcja dachu ogranicza zastosowanie rozwiązania jedynie do niektórych schematów statycznych jednokondygnacyjnych konstrukcji halowych.

Budowlana konstrukcja przekrycia hali, wykonana ze stalowych elementów pełnościennych tworzących poprzeczne ramy płaskie dzielące przekrycie hali na segmenty, do pozyskiwania energii cieplnej, zawierająca przegrody absorpcyjne i przegrody przezroczyste, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na pionowych ściankach stalowych elementów pełnościennych ram i płatwi ma zainstalowane izolowane termicznie pionowe przegrody odbłyśne, przy czym izolacja termiczna oddziela elementy stalowe od przegrody odbłyśnej, która wraz z przegrodą przezroczystą oraz przegrodą absorpcyjną zamyka wewnętrzną przestrzeń segmentu przekrycia hali, a która to przestrzeń służy do akumulacji i transportu ciepła wraz z ogrzanym powietrzem lub innym gazem.

Przegrody absorpcyjne zbudowane są z płyty absorbera pokrytej, od strony padania promieniowania słonecznego, powłoką zwiększającą jego pochłanianie i wyróżniającą się dużym współczynnikiem emisji zakumulowanego ciepła, z izolacji termicznej usytuowanej od strony przeciwnej w stosunku do powłoki pokrywającej wystawionej na działanie promieniowania słonecznego oraz konstrukcji nośnej przegrody, korzystnie w postaci blachy fałdowej lub falistej. Przegrody absorpcyjne są podwieszone bezpośrednio lub pośrednio do pasów dolnych rygli sąsiadujących ram pełnościennych zasadniczej konstrukcji nośnej hali, tj. od strony wnętrza budynku.

Korzystnie, przegroda absorpcyjna jest oparta na sąsiednich ściągach ram poprzecznych, a ściągi są izolowane od wpływów termicznych.

Przegroda absorpcyjna może być podwieszona równolegle do pasów dolnych rygli ramy poprzecznej za pomocą wieszaków i belek, korzystnie nachylonych w stronę południową.

W przestrzeni wewnętrznej segmentu przekrycia hali ograniczonej przegrodą przezroczystą, przegrodą absorpcyjną oraz przegrodami odbłyśnymi umieszczona jest dodatkowa przezroczysta przegroda mocowana do pasów dolnych płatwi.

Przegroda absorpcyjna może być wyposażona w przewody zawierające ciecz grzewczą.

Pionowe przegrody odbłyśne są oddzielone od blachownic rygli pełnościennych warstwą izolacji termicznej i ustawione płaszczyzną odbłyśną do wnętrza konstrukcji dachu. Poprzeczne, względem długości hali, przegrody odbłyśne dzielą wewnętrzną przestrzeń dachu na segmenty.

Na pełnościennych ryglach ram, od zewnętrznej strony obiektu, zainstalowane są prostopadle belki, również o konstrukcji pełnościennej (np. walcowane), na których od strony zewnętrznej, wystaPL 228 484 B1 wionej na działanie promieniowania słonecznego, umieszczone są przezroczyste przegrody, korzystnie szklane.

Tak zbudowane szczelne przegrody absorpcyjne wraz z izolowanymi termicznie przegrodami odbłyśnymi oraz przegrodami przezroczystymi pokrycia dachu tworzą zamkniętą wewnętrzną przestrzeń akumulacyjną segmentu przekrycia hali. Przestrzeń ta służy do akumulacji i transportu ciepła wraz z ogrzanym powietrzem lub innym gazem.

W innej wersji rozwiązania, w przestrzeni wewnętrznej segmentu przekrycia hali z elementów pełnościennych ograniczonej przezroczystą przegrodą pokrycia dachu, szczelnymi przegrodami absorpcyjnymi podwieszonymi do pasów dolnych sąsiadujących ram oraz izolowanymi termicznie przegrodami odbłyśnymi umieszczona jest dodatkowa przezroczysta przegroda, np. w płaszczyźnie pasów dolnych belek (płatwi) poprzecznych. Umieszczenie dodatkowej przezroczystej przegrody ogranicza wewnętrzną przestrzeń akumulacyjną segmentu pokrycia hali pełnościennej oraz zmniejsza straty cieplne przez przenikanie.

W jeszcze innej wersji rozwiązania przegroda absorpcyjna jest podwieszona za pomocą dodatkowych elementów do pasów dolnych sąsiednich rygli i umieszczona pod kątem do poziomu, z nachyleniem w kierunku południowym. Przegrody odbłyśne są usytuowane pionowo pomiędzy przegrodą przezroczystą a przegrodą absorpcyjną.

Promieniowanie słoneczne po przejściu przez przegrodę lub przegrody przezroczyste pada na absorber ogrzewając go. Absorber, pokryty powłoką nieselektywną, tj. o dużym współczynniku absorpcji i porównywalnym współczynniku emisji promieniowania cieplnego, oddaje ciepło, zawartemu wewnątrz przestrzeni akumulacyjnej segmentu przekrycia powietrzu, lub innemu gazowi skąd jest transportowane do odbiorników lub magazynów ciepła.

Przegrody absorpcyjne we wszystkich wersjach rozwiązania można wyposażyć w przewody zawierające ciecz grzewczą. W tym przypadku powłoka pokrywająca absorber od strony promieniowania słonecznego powinna być powłoką selektywną, tzn. powłoką o dużym współczynniku pochłaniania energii słonecznej oraz małym współczynniku emisji energii cieplnej.

Zasadniczym efektem zastosowania wynalazku jest zmniejszenie kosztów budowy kolektorów słonecznych jako oddzielnych urządzeń. Konstrukcja przekrycia hali z elementów pełnościennych do pozyskiwania energii cieplnej według wynalazku w porównaniu z kolektorami płaskimi daje większe możliwości kształtowania budowli, pozwala uzyskać większą powierzchnię absorpcji, dość znaczną i porcjowaną objętość akumulacji ciepła wraz z zawartym wewnątrz segmentów gazem np. powietrzem oraz dużą nośność i sztywność konstrukcji. Ponadto istnieje możliwość przekształcenia już istniejących hal z elementów pełnościennych w konstrukcje do pozyskiwania energii cieplnej według wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat poprzeczny hali z elementów pełnościennych przystosowanej do pozyskiwania energii cieplnej, fig. 2 - przekrój podłużny segmentu przekrycia hali, fig. 3 - przekrój poprzeczny konstrukcji przekrycia hali z elementów pełnościennych z absorberami podwieszonymi do pasów dolnych rygli na niepełnej rozpiętości dachu oraz dodatkową wewnętrzną przegrodą przezroczystą, fig. 4 przekrój poprzeczny konstrukcji przekrycia hali z elementów pełnościennych z absorberami podwieszonymi za pomocą dodatkowych elementów do pasów dolnych rygli pod kątem do poziomu, przy czym przegroda absorpcyjna nachylona jest w stronę południową, fig. 5 - przekrój podłużny segmentu przekrycia hali pokazanej na fig. 4, a fig. 6 - przekrój poprzeczny konstrukcji przekrycia hali z elementów pełnościennych z przegrodą absorpcyjną opartą na elementach ściągów sąsiednich ram.

Budowlaną konstrukcję przekrycia hali z elementów pełnościennych tworzą ramy poprzeczne 7, zbudowane z rygli 4 połączonych ze slupami 5. Na ryglach 4 oparte są płatwie stanowiące konstrukcję nośną dla przegrody przezroczystej 3. Przegroda absorpcyjna 1, zawierająca absorber 1a, izolację termiczną 1b i konstrukcję nośną 1c z blachy fałdowej, jest podwieszona do dolnych pasów rygli 4 ram poprzecznych 7 jak pokazano na fig. 1, fig. 2, fig. 3 i fig. 5. Przegroda stanowi jednocześnie dodatkowy element stabilizujący konstrukcję ramową na przestrzenną utratę stateczności.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 4 przegroda absorpcyjna 1 jest podwieszona do zasadniczej konstrukcji hali, jaką stanowi rama poprzeczna 7, za pomocą wieszaków 11a i belek 11b. Na fig. 6 przedstawiono rozwiązanie, w którym przegroda absorpcyjna 1 oparta jest na elementach ściągów 8 sąsiednich ram 7.

PL 228 484 B1

Przegroda odbłyśna 2, zawierająca powierzchnię odbłyśną skierowaną do wewnętrznej przestrzeni 9 segmentu dachu oraz izolację termiczną, mocowana jest w układzie poprzecznym do pionowych środników rygli 4 oraz w układzie podłużnym hali pomiędzy słupami 5.

Promieniowanie słoneczne po przeniknięciu przez przezroczystą przegrodę 3 dociera do powierzchni przegrody absorpcyjnej 1 bezpośrednio lub pośrednio po odbiciu od powierzchni przegrody odbłyśnej 2. W procesie emisji i konwekcji, zgromadzone w wewnętrznej przestrzeni 9 segmentu przekrycia, ograniczonego od góry przegrodą przezroczystą 3, od dołu przegrodą absorpcyjną 1 oraz pionowymi poprzecznymi i podłużnymi przegrodami odbłyśnymi 2, powietrze zostaje ogrzewane. Wewnętrzna przestrzeń 9 segmentu pokrycia hali stanowi czasowy akumulator ciepła i może być wypełniona innym gazem. Po osiągnięciu odpowiednio wysokiej temperatury powietrze jest transportowane systemem kanałów z wewnętrznej przestrzeni 9 segmentu przekrycia do odbiorników lub magazynów ciepła, nie pokazanych na rysunku. Przegroda absorpcyjna 1, w rozwiązaniu pokazanym na fig. 3 wyposażona jest w przewody 12 zawierające ciecz grzewczą.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Budowlana konstrukcja przekrycia hali, wykonana ze stalowych elementów pełnościennych tworzących poprzeczne ramy płaskie dzielące przekrycie hali na segmenty, do pozyskiwania energii cieplnej, zawierająca przegrody absorpcyjne i przegrody przezroczyste, znamienna tym, że na pionowych ściankach stalowych elementów pełnościennych ram i płatwi ma zainstalowane izolowane termicznie pionowe przegrody odbłyśne (2), przy czym izolacja termiczna oddziela elementy stalowe od przegrody odbłyśnej (2), która wraz z przegrodą przezroczystą (3) oraz przegrodą absorpcyjną (1) zamyka wewnętrzną przestrzeń (9) segmentu przekrycia hali, a która to przestrzeń (9) służy do akumulacji i transportu ciepła wraz z ogrzanym powietrzem lub innym gazem.
2. 2. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że przegroda absorpcyjna (1) jest oparta na sąsiednich ściągach (8) ram poprzecznych (7).
3. 3. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1 i zastrz. 2, znamienna tym, że ściąg (8) jest izolowany od wpływów termicznych.
4. 4. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że przegroda absorpcyjna (1) jest podwieszona równolegle do pasów dolnych rygli (4) ramy poprzecznej (7).
5. 5. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że przegroda absorpcyjna (1) jest podwieszona do pasów dolnych rygli (4) za pomocą wieszaków (11a) i belek (11b), korzystnie nachylonych w stronę południową.
6. 6. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że w przestrzeni wewnętrznej (9) segmentu przekrycia hali ograniczonej przegrodą przezroczystą (3), przegrodą absorpcyjną (1) oraz przegrodami odbłyśnymi (2) umieszczona jest dodatkowa przezroczysta przegroda (10) mocowana do pasów dolnych płatwi (6).
7. 7. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że przegroda absorpcyjna (1) wyposażona jest w przewody (12) zawierające ciecz grzewczą.
8. 8. Budowlana konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że powłoka pokrywająca przegrodę absorpcyjną (1) od strony promieniowania słonecznego jest powłoką selektywną, o dużym współczynniku pochłaniania energii słonecznej oraz małym współczynniku emisji energii cieplnej.