RU2338129C1 - Solar house (versions) - Google Patents
Solar house (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338129C1 RU2338129C1 RU2007110540/06A RU2007110540A RU2338129C1 RU 2338129 C1 RU2338129 C1 RU 2338129C1 RU 2007110540/06 A RU2007110540/06 A RU 2007110540/06A RU 2007110540 A RU2007110540 A RU 2007110540A RU 2338129 C1 RU2338129 C1 RU 2338129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- semi
- solar
- parabolic
- reflectors
- reflector
- Prior art date
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
Abstract
Description
Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты.The invention relates to solar architecture and solar energy, in particular to solar buildings with integrated solar power plants for generating electric energy and heat.
Известны солнечные (гелиоэнергоактивные) здания, снабженные устройствами для тепло- и электроснабжения, приготовления горячей воды за счет преобразования энергии Солнца. В качестве таких устройств используют солнечные коллекторы и фотоэлектрические модули, которые встраивают в ограждающие конструкции здания, в стены и крышу (Энергоактивные здания. Под редакцией Э.В.Сарнацкого и Н.П.Селиванова, М., Стройиздат, 1988, стр.59-347). Недостатком известных солнечных домов является низкая концентрация солнечного излучения в солнечных коллекторах и фотоэлектрических модулях, встроенных в ограждающие конструкции здания и, как следствие, низкая температура теплоносителей в солнечном коллекторе, высокая стоимость солнечных фотоэлектрических модулей.Known solar (solar energy) buildings, equipped with devices for heat and electricity, hot water production through the conversion of solar energy. As such devices, solar collectors and photovoltaic modules are used, which are embedded in the building envelope, in the walls and roof (Energy-active buildings. Edited by E.V. Sarnatsky and N.P. Selivanova, M., Stroyizdat, 1988, p. 59 -347). A disadvantage of known solar homes is the low concentration of solar radiation in solar collectors and photovoltaic modules built into the building envelope and, as a result, the low temperature of the coolants in the solar collector, the high cost of solar photovoltaic modules.
Известен солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором солнечной энергии для получения электрической энергии и теплоты, в котором для увеличения эффективности использования солнечной энергии отражатель состоит из двух разновеликих частей, разделенных плоскостью симметрии, проходящей через вершину и фокальную ось отражателя (Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Кивалов С.Н., Иродионов А.Е., патент РФ №2172451, 20.08.2001). Для увеличения коэффициента концентрации основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболоцилиндрического отражателя и снабжен вторым полуцилиндрическим зеркальным отражателем, а ширина полосы приемника излучения равна радиусу второго зеркального отражателя. Солнечный модуль с концентратором установлен на балконе здания или под прозрачной крышей здания.A known solar photovoltaic module with a solar energy concentrator for generating electric energy and heat, in which to increase the efficiency of using solar energy, the reflector consists of two different parts separated by a plane of symmetry passing through the top and the focal axis of the reflector (D. Strebkov, E. Tveryanovich .V., Kivalov S.N., Irodionov A.E., RF patent No. 2172451, 08.20.2001). To increase the concentration coefficient, the main mirror reflector is made in the form of one branch of a para-cylindrical reflector and is equipped with a second semi-cylindrical mirror reflector, and the bandwidth of the radiation receiver is equal to the radius of the second mirror reflector. A solar module with a hub is installed on the balcony of the building or under the transparent roof of the building.
Недостатком известного солнечного модуля является то, что фотоэлектрический приемник состоит из плоских стеклянных полос разной ширины, склеенных в стеклопакет, и при резком увеличении температуры в фокальном пятне зеркального отражателя вследствие неодновременного нагрева участков стеклопакета, а также имеющейся незначительной неоднородности материала в местах соединения стеклопакет деформируется и дает течь. Вследствие тех же причин образовавшиеся воздушные пузыри приводят к разлому стеклопакета. Также необходимы большие трудозатраты при изготовлении стеклопакета приемника концентратора.A disadvantage of the known solar module is that the photoelectric detector consists of flat glass strips of different widths glued into a double-glazed unit, and with a sharp increase in temperature in the focal spot of the mirror reflector due to non-simultaneous heating of the double-glazed windows, as well as the slight material heterogeneity at the junctions, the double-glazed unit is deformed and gives a leak. For the same reasons, the resulting air bubbles lead to a broken glass unit. Also, large labor costs are required in the manufacture of a double-glazed window of a hub receiver.
Наиболее близким по техническим параметрам к предлагаемому изобретению является солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором для получения электрической энергии и теплоты, содержащий два линейно-фокусирующих полупараболоцилиндрических зеркальных отражателя с апертурными углами A1 и А2 с общей фокальной осью и приемником в виде полосы, расположенной параллельно фокальной оси, зеркальные отражатели развернуты вокруг фокальной оси у поверхности входа навстречу друг другу таким образом, что их плоскости симметрии проходящие через фокальную ось и вершины отражателей составляют двухгранный угол, равный апертурному углу солнечного модуля.The closest in technical parameters to the present invention is a solar photovoltaic module with a concentrator for generating electric energy and heat, containing two linearly focusing semi-parabolic cylindrical reflectors with aperture angles A 1 and A 2 with a common focal axis and a receiver in the form of a strip located parallel to the focal axes, mirror reflectors are rotated around the focal axis at the entrance surface towards each other so that their symmetry planes passing through the res focal axis and the vertices of the reflectors make a dihedral angle equal to the aperture angle of the solar module.
Недостатком данного солнечного модуля является низкий коэффициент концентрации и невозможность использования модуля при другой, кроме полярной, системы ориентации на Солнце, например в фотоэлектрических фасадах зданий и при ориентации восток-запад.The disadvantage of this solar module is its low concentration coefficient and the impossibility of using the module for a solar orientation system other than the polar one, for example, in the photovoltaic facades of buildings and in the east-west orientation.
Задачей изобретения является повышение эффективности использования солнечной энергии и снижение стоимости получаемой электроэнергии и теплоты, а также создание эффективных гелиотехнических устройств, встроенных в фасады и крыши зданий для обеспечения их электроэнергией и теплом.The objective of the invention is to increase the efficiency of use of solar energy and reduce the cost of electricity and heat, as well as the creation of effective solar technology built into the facades and roofs of buildings to provide them with electricity and heat.
Технический результат достигается тем, что в солнечном доме, содержащем ограждающие конструкции стен и крышу, на крыше установлены солнечные модули с концентраторами, состоящими из n ветвей (n≥2) полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей с апертурой α и углом между фокальными плоскостями полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей α, каждый полупараболоцилиндрический отражатель имеет с соседним полупараболоцилиндрическим отражателем общую фокальную ось, общую касательную плоскость или общую линию сопряжения ветвей полупараболоцилиндрических отражателей, при этом касательная плоскость к ветви одного из вышеуказанных соседних полупараболоцилиндрических отражателей в общей линии сопряжения совпадает с плоскостью миделя соседнего полупараболоцилиндрического отражателя, а приемники солнечного излучения установлены в каждом концентраторе между фокальными плоскостями ветвей зеркальных отражателей.The technical result is achieved by the fact that in a solar house containing wall cladding and a roof, solar modules are installed on the roof with concentrators consisting of n branches (n≥2) of semi-parabolic cylindrical reflectors with aperture α and an angle between the focal planes of semi-parabolic cylindrical reflectors α, each semi-parabolic-cylindrical reflector has a common focal axis, a common tangent plane, or a common branch line oluparabolo-cylindrical reflectors, while the tangent plane to the branch of one of the above neighboring semi-para-cylindrical reflectors in the common interface line coincides with the midsection plane of the adjacent semi-para-cylindrical reflector, and solar radiation detectors are installed in each concentrator between the focal planes of the branches of the mirror reflectors.
В солнечном доме, содержащем ограждающие конструкции стен и крышу, вдоль стен вертикально установлены солнечные модули с концентраторами, состоящими из n ветвей (n≥2) полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей с апертурой α и углом между фокальными плоскостями полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей α, каждый полупараболоцилиндрический отражатель имеет с одним рядом расположенным полупараболоцилиндрическим отражателем общую фокальную ось, а с другим рядом расположенным полупараболоцилиндрическим отражателем общую касательную плоскость, приемники солнечного излучения установлены в каждом концентраторе между фокальными плоскостями ветвей зеркальных отражателей, крыша дома в плане образует правильный многоугольник, ось симметрии отражателей вертикальна, плоскости миделя образуют стены дома.In a solar house containing wall cladding and a roof, solar modules with concentrators consisting of n branches (n≥2) of semi-parabolic cylindrical reflectors with an aperture α and an angle between the focal planes of semi-parabolic cylindrical reflectors α are vertically installed along the walls, each semi-parabolic cylindrical reflector has c one adjacent semi-parabolic cylinder reflector has a common focal axis, and with another adjacent semi-parabolic cylinder reflector the tangent plane, solar radiation detectors are installed in each concentrator between the focal planes of the branches of the mirror reflectors, the roof of the house in the plan forms a regular polygon, the axis of symmetry of the reflectors is vertical, the midsection planes form the walls of the house.
В солнечном доме, содержащем ограждающие конструкции стен и крышу, вдоль стен вертикально установлены солнечные модули с концентраторами, состоящими из n ветвей (n≥2) полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей с апертурой α и углом между фокальными плоскостями полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей α, каждый полупараболоцилиндрический отражатель имеет с одним рядом расположенным полупараболоцилиндрическим отражателем общую фокальную ось, а с другим рядом расположенным полупараболоцилиндрическим отражателем общую касательную плоскость, приемники солнечного излучения установлены в каждом концентраторе между фокальными плоскостями ветвей зеркальных отражателей, крыша дома в плане образует усеченный правильный многоугольник, ось симметрии отражателей параллельна оси мира и наклонена к горизонту под углом к широте местности, плоскости миделя образуют стены дома.In a solar house containing wall cladding and a roof, solar modules with concentrators consisting of n branches (n≥2) of semi-parabolic cylindrical reflectors with aperture α and an angle between the focal planes of semi-parabolic cylindrical reflectors α are vertically installed along the walls, each semi-parabolic cylindrical reflector has c one adjacent semi-parabolic-cylindrical reflector has a common focal axis, and with another adjacent semi-parabolic-cylindrical reflector a tangent plane, solar radiation detectors are installed in each concentrator between the focal planes of the branches of the mirror reflectors, the roof of the house in the plan forms a truncated regular polygon, the axis of symmetry of the reflectors is parallel to the world axis and tilted to the horizon at an angle to the latitude of the terrain, midship planes form the walls of the house.
Сущность изобретения поясняется на фигурах 1, 2, 3, где на фиг.1 - вариант солнечного дома по п.1 формулы, на фиг.2 - вариант солнечного дома по п.2 (вид сверху), на фиг.3 - вариант солнечного дома по п.3 (вид сверху и вид сбоку).The invention is illustrated in figures 1, 2, 3, where figure 1 is a variant of the solar house according to
На фиг.1 представлен общий вид солнечного дома с установленными на крыше солнечными модулями с концентраторами. Каждый полупараболоцилиндрический отражатель 7 имеет с соседним полупараболоцилиндрическим отражателем 2 общую фокальную ось 3, общую касательную плоскость 4 или общую линию сопряжения ветвей 5 полупараболоцилиндрических отражателей 7 и 2, при этом касательная плоскость 4 к ветви одного из вышеуказанных соседних полупараболоцилиндрических отражателей 7 или 2 в общей линии сопряжения совпадает с плоскостью миделя 6 соседнего полупараболоцилиндрического отражателя 2. Данный вариант применим для территорий с широтой ±45°.Figure 1 presents a General view of a solar house with roof mounted solar modules with concentrators. Each semi-parabolic-cylindrical reflector 7 has a common
На фиг.1 дано описание солнечного дома с установленными солнечными энергетическими установками, работающего следующим образом. Рассмотрен принцип работы одного из солнечных модулей с концентраторами. Принцип работы соседних модулей аналогичен. В полдень, когда солнце находится на линии КК', лучи, отраженные от полупараболоцилиндрического отражателя FAO1 собираются в точке F, а лучи от полупараболоцилиндрического отражателя FBO2 - в точке О. Аналогично работают два полупараболоцилиндрических отражателя с правой стороны от KK'.Figure 1 is a description of a solar house with installed solar power plants, operating as follows. The principle of operation of one of the solar modules with concentrators is considered. The principle of operation of neighboring modules is similar. At noon, when the sun is on the KK 'line, the rays reflected from the semi-parabolic-cylindrical reflector FAO 1 are collected at point F, and the rays from the semi-parabolic-cylindrical reflector FBO 2 are collected at point O. Two semi-parabolic-cylindrical reflectors on the right side from KK' work in the same way.
Таким образом, в полдень все излучение, попадающее на крышу солнечного дома, собирается на приемниках концентраторов FO и F'O'. При восходе солнца освещается приемник FO прямым солнечным излучением. При подъеме солнца на высоту 30° над горизонтом лучи, отраженные от полупараболического отражателя FAO1, собираются в точке О1, а лучи, отраженные от FBO2 - в точке F. При подъеме солнца на высоту 60° солнечные лучи параллельны OF и собираются на приемнике в области OF/2, при этом работает концентратор АВО и верхняя половина концентратора ВА'O'. В пределах азимутального угла солнца от 60° до 120° работают 3 полупараболических отражателя из четырех. При угле 90° кратковременно работают все 4 полупараболических отражателя. На закате все происходит симметрично с полупараболическим отражателем ВО'А' аналогично работе полупараболических отражателей АОВ на восходе солнца. Рассмотренный солнечный дом использует на 40-50% больше солнечной энергии, чем солнечные дома с расположением солнечных установок только на южном фасаде или южном скате крыши здания.Thus, at noon all the radiation falling on the roof of the solar house is collected at the receivers of the concentrators FO and F'O '. At sunrise, the FO receiver is illuminated by direct sunlight. When the sun rises to a height of 30 ° above the horizon, the rays reflected from the semi-parabolic reflector FAO 1 are collected at point O 1 , and the rays reflected from FBO 2 are collected at point F. When the sun rises to a height of 60 °, the sun's rays are parallel to OF and collected at the receiver in the OF / 2 region, while the ABO concentrator and the upper half of the VA'O 'concentrator are working. Within the azimuthal angle of the sun from 60 ° to 120 °, 3 out of four semi-parabolic reflectors work. At an angle of 90 °, all 4 semi-parabolic reflectors work briefly. At sunset, everything happens symmetrically with a semi-parabolic reflector VO'A 'similar to the work of semi-parabolic reflectors AOW at sunrise. The considered solar house uses 40-50% more solar energy than solar houses with the location of solar installations only on the southern facade or southern slope of the roof of the building.
На фиг.2 представлен общий вид солнечного дома с установленными солнечными модулями с концентраторами. Крыша дома в плане образует правильный многоугольник, ось симметрии всех отражателей О' вертикальна, а плоскости миделя 6 образуют стены дома. Принцип работы указанных солнечных модулей следующий. При подъеме солнца на угол до 30° работает солнечный модуль, находящийся с восточной стороны дома. Далее в работу включаются модули, установленные на северной или южной стороне дома, в зависимости от времени года. При заходе солнца излучение попадает на солнечный модуль, установленный с западной стороны дома. Данный вариант применим для территорий с широтой более 60°.Figure 2 presents a General view of a solar house with installed solar modules with concentrators. The roof of the house in plan forms a regular polygon, the axis of symmetry of all reflectors O 'is vertical, and the planes of the
На фиг.3 представлен общий вид солнечного дома с установленными солнечными модулями с концентраторами. Крыша дома в плане образует усеченный правильный многоугольник, ось симметрии всех отражателей О' параллельна оси мира и наклонена к горизонту под углом φ, равным широте местности, а плоскости миделя 6 образуют стены дома. На виде сбоку показана стена дома, ориентированная на восток или запад. Угол наклона южной стены равен широте местности φ. Принцип работы указанных солнечных модулей следующий. При подъеме солнца на угол до 30° работает солнечный модуль, находящийся с восточной стороны дома. Далее в работу включаются модули, установленные на южной стороне дома. При заходе солнца излучение попадает на солнечный модуль, установленный с западной стороны дома. Данный вариант применим для территорий с широтой от 30 до 60°.Figure 3 presents a General view of a solar house with installed solar modules with concentrators. The roof of the house in plan forms a truncated regular polygon, the axis of symmetry of all reflectors O 'is parallel to the axis of the world and is inclined to the horizon at an angle φ equal to the latitude of the terrain, and the planes of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007110540/06A RU2338129C1 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | Solar house (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007110540/06A RU2338129C1 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | Solar house (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2338129C1 true RU2338129C1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007110540/06A RU2338129C1 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | Solar house (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338129C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106482362A (en) * | 2016-12-07 | 2017-03-08 | 福建工程学院 | A kind of roof tile type solar collector |
RU2694066C1 (en) * | 2018-10-04 | 2019-07-09 | Дмитрий Семенович Стребков | Solar house |
-
2007
- 2007-03-22 RU RU2007110540/06A patent/RU2338129C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106482362A (en) * | 2016-12-07 | 2017-03-08 | 福建工程学院 | A kind of roof tile type solar collector |
RU2694066C1 (en) * | 2018-10-04 | 2019-07-09 | Дмитрий Семенович Стребков | Solar house |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Building integrated solar concentrating systems: A review | |
US20100282315A1 (en) | Low concentrating photovoltaic thermal solar collector | |
US8746236B2 (en) | Solar energy collector system | |
RU2694066C1 (en) | Solar house | |
US9091462B2 (en) | Solar canopy systems and methods | |
CN205160460U (en) | Compound plane in three planes spotlight ware based on CPC design | |
WO2011145883A2 (en) | Photovoltaic power generation apparatus comprising a cylindrical light-collecting device | |
CN104660153A (en) | Wind-light complementary solar power generation system | |
Tripanagnostopoulos | New designs of building integrated solar energy systems | |
WO2009006355A9 (en) | Solar power harvester with reflective border | |
Xu et al. | Geometric characteristics and optical performance of ACPCs for integration with roofing structure of buildings | |
RU2338129C1 (en) | Solar house (versions) | |
RU2702311C1 (en) | Solar power plant (versions) | |
RU2520803C2 (en) | Solar module with concentrator and method of its production | |
US10156069B1 (en) | Roof truss for solar application | |
RU2172903C1 (en) | Solar module with concentrator | |
CN205123673U (en) | Compound plane in two planes spotlight ware based on CPC design | |
RU2303753C1 (en) | Solar house | |
JP4313841B1 (en) | Solar lens and solar-powered equipment | |
RU2206837C2 (en) | Solar module with concentrator (alternatives) | |
RU2225966C1 (en) | Solar unit with concentrator | |
CN202111134U (en) | Grating type lens condenser | |
Ameer et al. | Characteristics review of optical concentrators | |
JP2011129847A (en) | Reflecting concentrated solar power generating module | |
US20140202448A1 (en) | Production of Electricity and Heat Storage Using Solar Mirrors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090323 |