RU2172904C2 - Device for utilization of solar energy - Google Patents

Device for utilization of solar energy Download PDF

Info

Publication number
RU2172904C2
RU2172904C2 RU99124097/06A RU99124097A RU2172904C2 RU 2172904 C2 RU2172904 C2 RU 2172904C2 RU 99124097/06 A RU99124097/06 A RU 99124097/06A RU 99124097 A RU99124097 A RU 99124097A RU 2172904 C2 RU2172904 C2 RU 2172904C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
solar
solar energy
panel
utilization
Prior art date
Application number
RU99124097/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
нин В.Я. Фед
В.Я. Федянин
М.А. Утемесов
В.В. Чертищев
Original Assignee
Алтайский региональный центр нетрадиционной энергетики и энергосбережения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алтайский региональный центр нетрадиционной энергетики и энергосбережения filed Critical Алтайский региональный центр нетрадиционной энергетики и энергосбережения
Priority to RU99124097/06A priority Critical patent/RU2172904C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172904C2 publication Critical patent/RU2172904C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Abstract

FIELD: utilization of solar energy in construction of domestic and industrial buildings. SUBSTANCE: solar collector which simultaneously performs function of air-conditioner is made in form of wall panel directed southward; outer surface of this panel is provided with transparent heat-insulating material possessing high transmission factor in visible range and high thermal resistance coefficient. Solar collector is connected with inter-season heat accumulator by means of heat-transfer agent circulating lines through reservoir and thermal pump; cold loop of thermal pump is connected with reservoir and hot loop is connected with inter-season heat accumulator. Circulating heattransfer agent pipes are laid at distance not exceeding 0.2 m from external surface of wall panel, inside this panel. Solar radiation is admitted to external surface of wall panel protected by transparent heat-insulating material transferring thermal energy to heat-transfer agent, water for Example circulating in pipes. EFFECT: enhanced efficiency of utilization of solar energy. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области использования солнечного тепла, а именно к устройствам для утилизации солнечной энергии, и может быть применено при строительстве зданий жилого и производственного назначения. The invention relates to the field of use of solar heat, and in particular to devices for the utilization of solar energy, and can be applied in the construction of residential and industrial buildings.

Известно устройство для утилизации солнечной энергии, состоящее из стен с большой массой и теплоемкостью, например стена Тромба [1]. A device for the utilization of solar energy, consisting of walls with a large mass and heat capacity, for example the wall of the Thrombus [1].

Известно устройство для утилизации солнечной энергии, состоящее из большого количества емкостей с водой, например дом Бауэра [2]. A device for the utilization of solar energy, consisting of a large number of containers with water, such as the house of Bauer [2].

Однако вышеописанные устройства не обеспечивают длительной аккумуляции тепла, что приводит к низкой эффективности использования солнечной энергии. При этом эффективность работы устройства обусловлена, в основном, их теплоизоляционными свойствами [3]. However, the above devices do not provide long-term heat storage, which leads to low solar energy efficiency. Moreover, the efficiency of the device is mainly due to their thermal insulation properties [3].

Известно устройство для отопления, содержащее наружную стеновую строительную панель с трубами циркулирующего теплоносителя. Стеновая строительная панель выполнена многослойной. Трубы циркулирующего теплоносителя размещены на расстоянии 0,2 - 0,25 м от внутренней отапливаемой поверхности этой панели внутри последней. Внешняя поверхность стеновой строительной панели теплоизолирована [4]. A device for heating is known comprising an external wall building panel with circulating coolant pipes. The wall building panel is multilayer. The pipes of the circulating coolant are placed at a distance of 0.2 - 0.25 m from the inner heated surface of this panel inside the latter. The outer surface of the wall building panel is insulated [4].

Однако это устройство не обеспечивает утилизацию солнечной энергии. However, this device does not recycle solar energy.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для утилизации солнечной энергии, содержащее плоский солнечный коллектор, изготовленный из одинаковых элементов с однослойным остеклением, размещенных под углом наклона к горизонту 45o и соединенный трубами циркулирующего теплоносителя с межсезонным аккумулятором тепла. Устройство также содержит вакуумированный солнечный коллектор, установленный под углом наклона к горизонту 75o, стеновую строительную панель, обращенную в южную сторону, и тепловой насос с холодным и горячим контурами. Тепловой насос предназначен для поддержания постоянной температуры в системе отопления и установлен после межсезонного аккумулятора тепла. Солнечный коллектор, размещенный под углом 45o к горизонту, предназначен для использования в теплое время года, а солнечный коллектор, размещенный под углом 75o к горизонту, предназначен для использования в холодное время года [5].Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a device for the utilization of solar energy, containing a flat solar collector made of identical elements with single-layer glazing, placed at an angle of inclination to the horizon of 45 o and connected by circulating coolant pipes with an off-season battery heat. The device also contains a vacuum solar collector installed at an angle of inclination to the horizon of 75 o , wall building panel facing south, and a heat pump with cold and hot circuits. The heat pump is designed to maintain a constant temperature in the heating system and is installed after the off-season heat accumulator. A solar collector placed at an angle of 45 o to the horizon is intended for use in the warm season, and a solar collector placed at an angle of 75 o to the horizon is intended for use in the cold season [5].

Основными недостатками описанного устройства для утилизации солнечной энергии является невысокая эффективность использования солнечной энергии, во-первых, вследствие повышенной температуры теплоносителя на участке между солнечным коллектором с однослойным остеклением и межсезонным аккумулятором тепла, что снижает коэффициент использования солнечной энергии, во-вторых, вследствие незначительного потока тепла через нагреваемую стеновую панель ввиду ее теплоизолирующих свойств, что снижает эффективность утилизации солнечной энергии в зимний период, отсутствие возможности поддержания комфортной температуры в помещении, так как не предусмотрено кондиционирование, а именно охлаждение помещений в летний период, когда температура наружного воздуха выше благоприятной температуры для самочувствия. Кроме того, использование устройства для утилизации солнечной энергии, выбранного в качестве прототипа, приводит к высоким капитальным и эксплуатационным затратам вследствие применения вышеназванных солнечных коллекторов, особенно при эксплуатации коллектора в зимний период при внешних температурах ниже чем 0oC, так как при этом солнечный коллектор необходимо заполнять антифризом.The main disadvantages of the described device for the utilization of solar energy is the low efficiency of the use of solar energy, firstly, due to the increased temperature of the coolant in the area between the solar collector with single-layer glazing and an off-season heat accumulator, which reduces the coefficient of solar energy use, and secondly, due to a slight flow heat through a heated wall panel due to its heat-insulating properties, which reduces the efficiency of utilization of solar energy uu in winter, the inability to maintain a comfortable temperature in the room, since air conditioning is not provided, namely the space cooling in summer when the outdoor temperature is higher than the temperature favorable for health. In addition, the use of a device for the utilization of solar energy, selected as a prototype, leads to high capital and operating costs due to the use of the above-mentioned solar collectors, especially when operating the collector in winter at external temperatures lower than 0 o C, since the solar collector must be filled with antifreeze.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для утилизации солнечной энергии, содержащем солнечный коллектор, соединенный трубами циркулирующего теплоносителя с межсезонным аккумулятором тепла, стеновую строительную панель, обращенную в южную сторону, и тепловой насос с холодным и горячим контурами, солнечный коллектор, являющийся одновременно кондиционером, выполнен в виде стеновой строительной панели, внешняя поверхность которой снабжена прозрачным теплоизолирующим материалом. При этом трубы циркулирующего теплоносителя размещены на расстоянии не более 0,1 м от внешней поверхности стеновой строительной панели внутри последней и соединены с межсезонным аккумулятором тепла через емкость и тепловой насос, холодный контур которого связан с этой емкостью, а горячий контур - с межсезонным аккумулятором тепла. The essence of the invention lies in the fact that in a device for the utilization of solar energy containing a solar collector connected by pipes of a circulating heat carrier with an off-season heat accumulator, a wall building panel facing south, and a heat pump with cold and hot circuits, a solar collector that is simultaneously air conditioning, made in the form of a wall building panel, the outer surface of which is equipped with a transparent heat-insulating material. In this case, the pipes of the circulating coolant are placed at a distance of not more than 0.1 m from the outer surface of the wall building panel inside the latter and are connected to the off-season heat accumulator through a tank and a heat pump, the cold circuit of which is connected with this capacity, and the hot circuit with an off-season heat accumulator .

Техническим результатом является повышение эффективности использования солнечной энергии и обеспечение возможности поддержания комфортной температуры в помещении в любое время года. The technical result is to increase the efficiency of use of solar energy and providing the ability to maintain a comfortable temperature in the room at any time of the year.

Повышение эффективности использования солнечной энергии достигается посредством выполнения солнечного коллектора в виде стеновой строительной панели, внешняя сторона которой защищена прозрачным теплоизолирующим материалом с высокими коэффициентом пропускания (прозрачностью) в видимом диапазоне и коэффициентом теплового сопротивления, при соединении труб циркулирующего теплоносителя, размещенных вблизи внешней поверхности этой панели, с межсезонным аккумулятором тепла, через емкость и тепловой насос, холодный контур которого связан с этой емкостью, а горячий контур - с межсезонным аккумулятором тепла. При этом циркулирующий теплоноситель, получающий тепловую энергию солнечного излучения от стеновой панели с прозрачным теплоизолирующим материалом, отдает эту энергию для накопления межсезонному аккумулятору тепла, и для предотвращения перегрева не допускается переток тепла в помещение, так как постоянная температура циркулирующего теплоносителя в пределах 16 - 20oC поддерживается тепловым насосом, что повышает коэффициент использования солнечной энергии. Размещение труб циркулирующего теплоносителя вблизи внешней поверхности стеновой строительной панели внутри последней также повышает коэффициент использования солнечной энергии.Improving the efficiency of using solar energy is achieved by making the solar collector in the form of a wall building panel, the outer side of which is protected by a transparent heat-insulating material with high transmittance (transparency) in the visible range and thermal resistance coefficient, when connecting the circulating coolant pipes located near the outer surface of this panel , with an off-season heat accumulator, through the tank and heat pump, the cold circuit of which connected to this container, and the hot loop - a mid-season heat accumulator. In this case, the circulating heat carrier that receives the thermal energy of solar radiation from the wall panel with transparent heat-insulating material gives this energy to accumulate the off-season heat accumulator, and to prevent overheating, heat transfer to the room is not allowed, since the constant temperature of the circulating coolant is in the range of 16 - 20 o C is supported by a heat pump, which increases the utilization of solar energy. Placing the pipes of the circulating coolant near the outer surface of the wall building panel inside the latter also increases the utilization of solar energy.

Поддержание комфортной температуры в помещении в любое время года достигается вследствие того, что солнечный коллектор одновременно выполняет функцию кондиционера, снимая избыточный поток тепла и снижая температуру в помещении в летний период и максимально утилизируя поток солнечного излучения в зимний период, за счет размещения труб циркулирующего теплоносителя на расстоянии не более 0,1 м от внешней поверхности стеновой панели. Это расстояние зависит от теплофизических характеристик материала стеновой панели и соотношения межтрубного расстояния и диаметра труб (см. фиг. 3). Увеличение расстояния выше оптимального приводит к увеличению тепловой изоляции труб, снижению теплового потока и уменьшению коэффициента использования солнечной энергии. Уменьшение расстояния ниже оптимального приводит к неравномерному нагреву внешней поверхности стены, перетоку тепла в помещение и нарушению комфортности. Maintaining a comfortable temperature in the room at any time of the year is achieved due to the fact that the solar collector simultaneously performs the function of an air conditioner, removing excess heat flow and lowering the temperature in the room in the summer and maximizing the use of solar radiation in the winter, by placing the circulating coolant pipes on a distance of not more than 0.1 m from the outer surface of the wall panel. This distance depends on the thermophysical characteristics of the material of the wall panel and the ratio of the annular distance and the diameter of the pipes (see Fig. 3). Increasing the distance above the optimum leads to an increase in the thermal insulation of the pipes, a decrease in the heat flux, and a decrease in the coefficient of utilization of solar energy. Reducing the distance below the optimum leads to uneven heating of the outer surface of the wall, heat transfer to the room and a violation of comfort.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема солнечного коллектора с распределением температур в зимний период, К; на фиг. 2 - общий вид заявляемого устройства для оптимизации солнечной энергии; на фиг. 3 - график съема солнечной энергии солнечным коллектором за сутки (15 декабря) в зависимости от расположения трубы в солнечном коллекторе, фиг. 4 - распределение температуры по толщине солнечной панели в 14.00 часов 15 декабря (кривая 1) и 15 июля (кривая 2). Кроме того, на фиг. 2 стрелками обозначен поток солнечной радиации к солнечному коллектору, а на графиках 3 и 4 x/L - отношение текущего расстояния x к толщине панели L. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram of a solar collector with temperature distribution in the winter, K; in FIG. 2 - General view of the inventive device for optimizing solar energy; in FIG. 3 is a graph of the removal of solar energy by the solar collector per day (December 15), depending on the location of the pipe in the solar collector, FIG. 4 - temperature distribution over the thickness of the solar panel at 14.00 hours on December 15 (curve 1) and July 15 (curve 2). In addition, in FIG. 2 arrows indicate the flux of solar radiation to the solar collector, and in graphs 3 and 4 x / L - the ratio of the current distance x to the thickness of the panel L.

Устройство для утилизации солнечной энергии содержит солнечный коллектор, являющийся одновременно кондиционером, выполненный в виде обращенной в южную сторону стеновой панели 1 из строительного материала, например из бетона или кирпича, внешняя поверхность которой снабжена прозрачным теплоизоляционным материалом 2 с высокими коэффициентом пропускания, т.е. прозрачностью, в видимом диапазоне и коэффициентом теплового сопротивления, в частности, TWD [6] . Внутри панели 1 с одинаковым шагом размещены трубы 3 циркулирующего теплоносителя, например воды, на расстоянии не более 0,1 м от внешней поверхности панели 1. Трубы 3 циркулирующего теплоносителя соединены через емкость 4 и тепловой насос 5 с межсезонным аккумулятором тепла 6 большой тепловой емкости. Между солнечным коллектором и емкостью 4, между емкостью 4 и тепловым насосом 5, а также между тепловым насосом 5 и межсезонным аккумулятором тепла 6 установлены циркуляционные насосы 7. Холодный контур теплового насоса 5 связан с емкостью 4 и циркуляционным насосом 7 трубами 3 циркулирующего теплоносителя. Горячий контур теплового насоса 5 связан с межсезонным аккумулятором тепла 6 и циркуляционным насосом 7 трубами 3 циркулирующего теплоносителя. Тепловой насос 5 предназначен для поддержания постоянной температуры циркулирующего теплоносителя, а межсезонный аккумулятор тепла 6 - для накопления утилизируемого тепла и использования его в теплодефицитный период года. A device for utilization of solar energy contains a solar collector, which is also an air conditioner, made in the form of a wall panel 1 facing the south side of a building material, for example concrete or brick, the outer surface of which is equipped with a transparent heat-insulating material 2 with a high transmittance, i.e. transparency, in the visible range and thermal resistance coefficient, in particular, TWD [6]. Inside the panel 1, pipes 3 of a circulating heat carrier, for example water, are placed with the same pitch, at a distance of no more than 0.1 m from the outer surface of the panel 1. The pipes 3 of the circulating heat carrier are connected through a tank 4 and a heat pump 5 to an off-season heat accumulator 6 of a large heat capacity. Between the solar collector and tank 4, between tank 4 and the heat pump 5, and also between the heat pump 5 and the off-season heat accumulator 6, circulation pumps 7 are installed. The cold circuit of the heat pump 5 is connected to the tank 4 and the circulation pump 7 with pipes 3 of the circulating heat carrier. The hot circuit of the heat pump 5 is connected with the off-season heat accumulator 6 and the circulation pump 7 with pipes 3 of the circulating heat carrier. The heat pump 5 is designed to maintain a constant temperature of the circulating coolant, and the off-season heat accumulator 6 is used to accumulate the utilized heat and use it in the heat-deficient period of the year.

Устройство для утилизации солнечной энергии работает следующим образом. Солнечное излучение поступает на внешнюю поверхность обращенной в южную сторону стеновой строительной панели 1, защищенную прозрачным теплоизолирующим материалом 2, и передает тепловую энергию циркулирующему по трубам 3 теплоносителю, массовая скорость которого определяется из условия полного съема поступающей энергии солнечного излучения. В случае применения в качестве теплоносителя воды рекомендуемая скорость 0,2 - 0,4 кг/с в пересчете на 1 м2 стеновой строительной панели. При этом не допускается переток тепла в помещение и тем самым предотвращается перегрев.A device for the utilization of solar energy works as follows. Solar radiation enters the external surface facing the south side of the wall building panel 1, protected by a transparent heat-insulating material 2, and transfers thermal energy to the coolant circulating through the pipes 3, the mass velocity of which is determined from the condition that the incoming solar radiation energy is completely removed. In case of using water as a heat carrier, the recommended speed is 0.2 - 0.4 kg / s in terms of 1 m 2 of a wall building panel. In this case, heat is not allowed to flow into the room and thereby overheating is prevented.

Теплоноситель по трубам 3 из солнечного коллектора через циркуляционный насос 7 поступает в емкость 4, постоянная температура в которой в пределах 16 - 20oC поддерживается тепловым насосом 5. Избыточное тепло посредством теплового насоса отводится из емкости 4 и накапливается в межсезонном аккумуляторе тепла 6. В зимний период времени в случае недостатка солнечной энергии постоянная температура в пределах 16 - 20oC в емкости 4 поддерживается за счет подпитки теплоносителя из межсезонного аккумулятора тепла 6. Тепловой насос 5 при этом отключается.The coolant through pipes 3 from the solar collector through the circulation pump 7 enters the tank 4, a constant temperature in which is maintained within the range of 16 - 20 o C by the heat pump 5. The excess heat is removed from the tank 4 through the heat pump and accumulates in the off-season heat accumulator 6. V winter time, in case of lack of solar energy constant temperature in the range 16 - 20 o C in the vessel 4 is maintained by the make-up of the off-season coolant heat accumulator 6. The heat pump 5 is thus deactivates i.

В летний период достаточно поддерживать температуру теплоносителя на 1 - 2oC ниже требуемой комфортной температуры в помещении, например 16 - 17oC при требуемой температуре 18oC, а в зимний период температура циркулирующего теплоносителя должна быть равна требуемой комфортной температуре, например 18oC (смотри фиг. 4).In the summer, it is enough to maintain the temperature of the coolant at 1 - 2 o C below the required comfortable temperature in the room, for example 16 - 17 o C at the required temperature of 18 o C, and in winter the temperature of the circulating coolant should be equal to the required comfortable temperature, for example 18 o C (see Fig. 4).

Пример конкретного выполнения устройства. An example of a specific implementation of the device.

Стеновая панель 1, обращенная в южную сторону, выполнена из бетона толщиной 0,2 м, а ее внешняя поверхность снабжена слоем TWD толщиной 0,2 м с термическим сопротивлением - 1,79 м2 К/Вт [6]. Внутри стеновой панели 1 на расстоянии 0,05 м от ее внешней поверхности были проложены полиэтиленовые трубы 3 циркулирующего теплоносителя, в качестве которого использовалась вода. Внутренний диаметр трубы 3 составляет 0,02 м, а межтрубное расстояние - 0,2 м. Скорость прокачиваемой воды - 0,2 м/с. Температура теплоносителя в зимний период - 18oC, в летний - 16oC. Поддержание постоянной температуры теплоносителя осуществляется тепловым насосом типа АТНУ-10 или АТНУ-15. Утилизируемая системой энергия накапливалась в межсезонном аккумуляторе тепла 6 объемом 450 м3 при температуре 50-60oC. Прокачка воды в устройстве производилась в светлое время суток (фиг. 1, 2).Wall panel 1 facing south is made of concrete with a thickness of 0.2 m, and its outer surface is provided with a TWD layer with a thickness of 0.2 m with a thermal resistance of 1.79 m 2 K / W [6]. Inside the wall panel 1, at a distance of 0.05 m from its outer surface, polyethylene pipes 3 of a circulating coolant were laid, which was used as water. The inner diameter of the pipe 3 is 0.02 m, and the annular distance is 0.2 m. The speed of the pumped water is 0.2 m / s. The temperature of the coolant in the winter is 18 o C, in the summer - 16 o C. Maintaining a constant temperature of the coolant is carried out by the heat pump type ATNU-10 or ATNU-15. The energy utilized by the system was accumulated in an off-season heat accumulator 6 with a volume of 450 m 3 at a temperature of 50-60 o C. Water was pumped into the device during daylight hours (Fig. 1, 2).

В декабре при условии 25% времени безоблачного неба от общего светового времени температура внутренней поверхности стеновой панели 1 поддерживалась в пределах 17 - 19oC, в то же время энергии солнечного излучения достаточно для компенсации тепловых потерь через панель 1, что подтверждено численными расчетами (см. фиг. 3). В этот период, 15 декабря в 14 часов, когда поток солнечной радиации и температура внешней поверхности стеновой панели 1 достигли максимальных значений, распределение температур в предлагаемом устройстве было следующим: наружная температура воздуха (указана слева на фиг. 1) - 250 К, температура внешней поверхности стеновой панели 1 - 313 К, температура в помещении - 291 К (указана справа на фиг. 1). Поскольку при этом баланс поступления энергии нулевой, то температура теплоносителя была постоянной, и тепловой насос 5 был отключен. В весенний и летний периоды с марта по сентябрь температура в помещении поддерживалась на том же уровне, а теплосъем за счет утилизации солнечной энергии доходил до 10 МДж/м2 в сутки.In December, under the condition of 25% of the cloudless sky time of the total light time, the temperature of the inner surface of the wall panel 1 was maintained within the range of 17 - 19 o C, at the same time, the energy of solar radiation is sufficient to compensate for heat losses through the panel 1, which is confirmed by numerical calculations (see Fig. 3). During this period, December 15 at 14 hours, when the solar radiation flux and the temperature of the outer surface of the wall panel 1 reached their maximum values, the temperature distribution in the proposed device was as follows: the outside air temperature (indicated on the left in Fig. 1) was 250 K, the outside temperature the surface of the wall panel 1 is 313 K, the room temperature is 291 K (indicated on the right in Fig. 1). Since the balance of energy input is zero, the temperature of the coolant was constant, and the heat pump 5 was turned off. In the spring and summer periods from March to September, the room temperature was maintained at the same level, and heat removal due to utilization of solar energy reached 10 MJ / m 2 per day.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность использования солнечной энергии, обеспечить возможность поддержания комфортной температуры в помещении в любое время года, а также снизить капитальные и эксплуатационные затраты вследствие выполнения солнечного коллектора в виде обращенной в южную сторону стеновой строительной панели, внешняя поверхность которой снабжена прозрачным теплоизолирующим материалом, при размещении труб циркулирующего теплоносителя на расстоянии не более 0,1 м от внешней поверхности стеновой панели внутри последней, по сравнению с соответствующими затратами при использовании солнечных коллекторов, содержащихся в устройстве - прототипе. Thus, the present invention allows to increase the efficiency of the use of solar energy, to ensure the possibility of maintaining a comfortable temperature in the room at any time of the year, and also to reduce capital and operating costs due to the implementation of the solar collector in the form of a south-facing wall building panel, the outer surface of which is equipped with a transparent heat-insulating material, when placing the pipes of the circulating coolant at a distance of not more than 0.1 m from the outer surface wall panel and inside the latter, as compared with the corresponding costs when using the solar collector contained in the device - the prototype.

Источники информации
1. Андерсон Б. Солнечная энергия. (Основы строительного проектирования). - М., 1982, с. 88-90.Sources of information
1. Anderson B. Solar energy. (Basics of building design). - M., 1982, p. 88-90.

2. Андерсон Б. Солнечная энергия. (Основы строительного проектирования). - М., 1982, с. 104-106. 2. Anderson B. Solar energy. (Basics of building design). - M., 1982, p. 104-106.

3. Newton M. N., Warren B.F. "Passive solars" house performance: Derivation from simulation results. // Build. Serv. Eng. And Technol., 1995, 16, N 2, pp. 91-96. 3. Newton M. N., Warren B.F. "Passive solars" house performance: Derivation from simulation results. // Build. Serv. Eng. And Technol., 1995, 16, N 2, pp. 91-96.

4. Сандер А.А., Каня Я.Н., Никифоров В.А. Определение шага трубопроводов в многослойной отопительной панели. // Теплозащита крупнопанельных жилых зданий в Сибири. / Сборник научных трудов N 20, Новосибирск, 1979, с. 64-71. 4. Sander A.A., Kanya Y.N., Nikiforov V.A. Determination of piping pitch in a multilayer heating panel. // Thermal protection of large-panel residential buildings in Siberia. / Collection of scientific papers N 20, Novosibirsk, 1979, p. 64-71.

5. Федянин В.Я., Утемесов М.А., Чертищев В.В. Расчет баланса тепла энергоавтономного дома. Теплоэнергетика, 1999, N 2, с. 16-20). (выявлен прототип). 5. Fedyanin V.Ya., Utemesov MA, Chertishev VV Calculation of the heat balance of an energy-independent home. Thermal Engineering, 1999, N 2, p. 16-20). (prototype revealed).

6. Marko A., Braun P. Thermishe solarenerggienutzung an gebauden. Berlin, 1997, p. 47. 6. Marko A., Braun P. Thermishe solarenerggienutzung an gebauden. Berlin, 1997, p. 47.

Claims (1)

Устройство для утилизации солнечной энергии, содержащее солнечный коллектор, соединенный трубами циркулирующего теплоносителя с межсезонным аккумулятором тепла, стеновую строительную панель, обращенную в южную сторону, и тепловой насос с холодным и горячим контурами, отличающийся тем, что солнечный коллектор, являющийся одновременно кондиционером, выполнен в виде стеновой строительной панели, внешняя поверхность которой снабжена прозрачным теплоизолирующим материалом, при этом трубы циркулирующего теплоносителя размещены на расстоянии не более 0,1 м от внешней поверхности стеновой строительной панели внутри последней и соединены с межсезонным аккумулятором тепла через емкость и тепловой насос, холодный контур которого связан с этой емкостью, а горячий контур - с межсезонным аккумулятором тепла. A device for utilization of solar energy, comprising a solar collector connected by pipes of a circulating heat carrier with an off-season heat accumulator, a wall building panel facing south, and a heat pump with cold and hot circuits, characterized in that the solar collector, which is simultaneously air-conditioned, is made in in the form of a wall building panel, the outer surface of which is provided with a transparent heat-insulating material, while the pipes of the circulating coolant are placed at a distance They are no more than 0.1 m from the outer surface of the wall building panel inside the latter and are connected to an off-season heat accumulator through a tank and a heat pump, the cold circuit of which is connected with this capacity and the hot circuit with an off-season heat accumulator.
RU99124097/06A 1999-11-16 1999-11-16 Device for utilization of solar energy RU2172904C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124097/06A RU2172904C2 (en) 1999-11-16 1999-11-16 Device for utilization of solar energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124097/06A RU2172904C2 (en) 1999-11-16 1999-11-16 Device for utilization of solar energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2172904C2 true RU2172904C2 (en) 2001-08-27

Family

ID=35873565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99124097/06A RU2172904C2 (en) 1999-11-16 1999-11-16 Device for utilization of solar energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2172904C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010005337A1 (en) 2008-12-29 2010-01-14 Kiknadze Gennady Iraklievich Converter and an energy conversion method, a torque flow pump and a turbine
MD4066C1 (en) * 2008-09-01 2011-03-31 Владимир ЕРМУРАТСКИЙ Collector-accumulator of natural heat/cold
RU2462789C1 (en) * 2008-07-02 2012-09-27 МИТТЛЕР Дориан Photovoltaic device
CN109539573A (en) * 2018-12-21 2019-03-29 南京林业大学 A kind of heat exchange of thermal-arrest and building integrated solar water heater
CN114076414A (en) * 2021-11-04 2022-02-22 天津大学 Prefabricated embedded coil pipe composite ecological wall heat storage and release system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФЕДЯНИН В.Я. и др. Расчет баланса тепла энергоавтономного дома. Теплоэнергетика, 1999, № 2, с. 16-20, 01.12.1998. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462789C1 (en) * 2008-07-02 2012-09-27 МИТТЛЕР Дориан Photovoltaic device
MD4066C1 (en) * 2008-09-01 2011-03-31 Владимир ЕРМУРАТСКИЙ Collector-accumulator of natural heat/cold
WO2010005337A1 (en) 2008-12-29 2010-01-14 Kiknadze Gennady Iraklievich Converter and an energy conversion method, a torque flow pump and a turbine
CN109539573A (en) * 2018-12-21 2019-03-29 南京林业大学 A kind of heat exchange of thermal-arrest and building integrated solar water heater
CN109539573B (en) * 2018-12-21 2023-12-19 南京林业大学 Solar water heater integrating heat collection, heat exchange and building
CN114076414A (en) * 2021-11-04 2022-02-22 天津大学 Prefabricated embedded coil pipe composite ecological wall heat storage and release system
CN114076414B (en) * 2021-11-04 2023-11-24 天津大学 Heat accumulating and releasing system for prefabricated embedded coil pipe composite ecological wall

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Garg Advances in Solar Energy Technology: Volume 2: Industrial Applications of Solar Energy
CN105202959B (en) Energy storage system
DE3268112D1 (en) Heat pump air conditioning system
US4227515A (en) Dual phase solar water heater
CA2231638A1 (en) Energy system for buildings
US4147300A (en) Method and structure for solar heating
US4049195A (en) Solar heated building structure
US3295591A (en) Apparatus for cooling and solar heating a house
US4139055A (en) Solar heating (cooling)
RU2172904C2 (en) Device for utilization of solar energy
CN101255935B (en) Hydroelectricity dual-purpose composite tube as well as processing and installation method thereof
CN109737486A (en) A kind of combined warming system of heat collecting and accumulating wall and air water heat collector
US4257399A (en) Hydro-solar system for heating and cooling
EP0095187B1 (en) Collector of solar energy, having a continuous surface, construction process and use thereof in air-conditioning plants
CN100427844C (en) Hot-water supply and radiating heating combination apparatus with solar, peak-to-valley electric heat accumulation
JPH07166615A (en) Energy saving panel system
WO2015094102A1 (en) Construction comprising a building structure and a ground-based heat storage
CA2738977C (en) Heating system
JPS61276639A (en) Cooling, heating and hot-water supply equipment
Lazzarin Solar-assisted absorption heat pumps feasibility
Hastings et al. Solar air systems
CN217763603U (en) Concentrating solar thermal energy floor heating radiation heating system with phase-change material as heat storage tank
JPS63220044A (en) Heat collecting and accumulating apparatus
WO1990004135A1 (en) Method for heating and/or cooling air supplied into a building
EP0885369A1 (en) Diode conductive wall

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041117