RU2737412C1 - Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd) - Google Patents
Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737412C1 RU2737412C1 RU2020119521A RU2020119521A RU2737412C1 RU 2737412 C1 RU2737412 C1 RU 2737412C1 RU 2020119521 A RU2020119521 A RU 2020119521A RU 2020119521 A RU2020119521 A RU 2020119521A RU 2737412 C1 RU2737412 C1 RU 2737412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- dome
- reinforced concrete
- shell
- aerodynamic
- Prior art date
Links
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
- F03D3/0436—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor
- F03D3/0445—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
- F03D3/0454—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor and only with concentrating action, i.e. only increasing the airflow speed into the rotor, e.g. divergent outlets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/34—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures
- F03D9/35—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures within towers, e.g. using chimney effects
-
- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
-
- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, гелио-, ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования ветровой и солнечной энергии в электрическую с одновременным созданием в подэкранном пространстве, с использованием пространственного купольного покрытия, комфортного микро- и экоклиматического режима воздушной среды, инсоляционного, светового и аэрационного режима в помещениях зданий, возводимых в районах с теплым климатом.The invention relates to the field of construction, solar, wind power and can be used to convert wind and solar energy into electrical energy with the simultaneous creation in the sub-screen space, using a spatial dome cover, a comfortable micro- and eco-climatic regime of the air environment, insolation, light and aeration regime in the premises of buildings erected in areas with a warm climate.
Изобретение относится также к ветроэнергетике и может быть использовано при создании установок с ветродвигателями с вертикальной осью вращения, в частности, при создании аэродинамических гелиостанций.The invention also relates to wind energy and can be used to create installations with wind turbines with a vertical axis of rotation, in particular, when creating aerodynamic solar power plants.
Вопросы использования нетрадиционных источников (ветровой и солнечной) энергии являются одной из актуальнейших народнохозяйственных проблем, от рационального решения которых зависит качество современных и будущих зданий и городов.The issues of using unconventional sources (wind and solar) energy are one of the most pressing national economic problems, on the rational solution of which the quality of modern and future buildings and cities depends.
В районах с теплым климатом значительная интенсивность солнечной радиации в сочетании с высокими летними температурами, большой вероятностью продолжительных ясных солнечных дней и малой подвижностью и влажностью воздуха приводит к перегреву среды, помещений зданий и территории городской застройки. В этих условиях формируется высокий уровень температурно-радиационного нагрева деятельного слоя зданий, и создаются значительные тепловые нагрузки на организм человека, при которых существенно понижается работоспособность и производительность физического и, особенно, умственного труда, а при экстремальных летних термических условиях возникает угроза перегрева организма, возрастает процент смертности в целом и, особенно, у детей.In areas with a warm climate, a significant intensity of solar radiation, combined with high summer temperatures, a high probability of long, clear sunny days and low air mobility and humidity, leads to overheating of the environment, building premises and urban areas. Under these conditions, a high level of temperature and radiation heating of the active layer of buildings is formed, and significant thermal loads are created on the human body, at which the working capacity and productivity of physical and, especially, mental labor are significantly reduced, and under extreme summer thermal conditions there is a threat of overheating of the body, increasing the percentage of mortality in general and, especially, in children.
Наиболее близким к заявленному изобретению аналогом является «Гелиоветровая энергетическая установка» (патент РФ на изобретение №2187693).The closest analogue to the claimed invention is the "Helio-wind power plant" (RF patent for invention No. 2187693).
Недостатком данной энергоустановки является сложность конструкции, за счет использования гелиосистем, которая выражается только в получении энергии, а также в ограниченности его функционального назначения.The disadvantage of this power plant is the complexity of the design, due to the use of solar systems, which is expressed only in the receipt of energy, as well as in the limitedness of its functional purpose.
Цель изобретения - получение энергии от природных возобновляемых источников, создание комфорта микро- и экоклимата в подкупольном пространстве с соблюдением требований норм по инсоляции и освещенности, защиты от внешнего шума, пыли и атмосферных осадков.The purpose of the invention is to obtain energy from natural renewable sources, to create micro- and eco-climate comfort in the under-dome space in compliance with the requirements of insolation and illumination standards, protection from external noise, dust and precipitation.
Данная цель достигается тем, что ВВГМУ, содержащее турбогенератор 4, установленный на верхней отметке вертикального ствола башни купола, от восходящего в результате набегающего воздушного потока извне и конвективного потока формирующегося изнутри в результате нагрева оболочковой поверхности башни купола 1 при инсоляции, приходит в работу.This goal is achieved by the fact that VVGMU, containing a turbine generator 4, installed at the upper mark of the vertical shaft of the dome tower, from the ascending as a result of the incoming air flow from the outside and the convective flow formed from the inside as a result of heating the shell surface of the dome tower 1 during insolation, comes into operation.
Ветроагрегат-турбогенератор ВВГМУ работает регулярно, беспрерывно, независимо от факторов погодных условий, с максимальным КПД в ветреные и солнечные дни при активном нагреве оболочки купола 1. Направляющий жалюзийный экран 2, предусмотренный по нижнему контуру оболочки выполняет роль улавливающего и направляющего, набегающего извне ветрового потока во внутреннее пространство, предназначенного также для регулирования режима инсоляции, естественного освещения, пыле-, шумозащиты и защиты от осадков внутренней части зданий и построек. Внутренний армоцементный экран 3 предназначен для защиты подкупольного застраиваемого пространства от излученной радиации покрытия купола 1 при ее нагреве от инсоляции. Опорные колонны 5 служат для восприятия нагрузок от всей конструкции. Соединительные перемычки 6 предназначены для крепления внутреннего экрана 3 к радиальным ребрам оболочки купола. Развивающаяся к верху коническая форма купола также способствует образованию локальных конвективных ветров снаружи покрытия купола 1.The VVGMU wind turbine generator operates regularly, continuously, regardless of weather factors, with maximum efficiency on windy and sunny days with active heating of the dome shell 1. The guiding louvred screen 2, provided along the lower contour of the shell, acts as a catching and directing wind flow coming from outside. into the interior space, also designed to regulate the insolation regime, natural lighting, dust, noise protection and protection from precipitation of the interior of buildings and structures. Internal reinforced cement screen 3 is designed to protect the under-dome built-up space from the radiated radiation of the dome cover 1 when it is heated from insolation. Support columns 5 serve to absorb loads from the entire structure. Connecting jumpers 6 are designed to fasten the inner screen 3 to the radial ribs of the dome shell. The conical shape of the dome developing towards the top also contributes to the formation of local convective winds outside the dome cover 1.
ВВГМУ, может иметь круглую, овальную, эллиптическую и многоугольную форму в плане.VVGMU, can have a round, oval, elliptical and polygonal shape in plan.
Конструкция ВВГМУ представлена на чертеже. ВВГМУ состоит из турбогенератора 4, установленного на верхнем уровне вертикального ствола башни купола, содержащую железобетонную армоцементную оболочку купола 1 с радиальными ребрами и внутренний железобетонный армоцементный куполообразный экран 3, которые прикреплены между собой в местах ребер верхнего и нижнего уровня купольного сооружения железобетонными перемычками круглого сечения 6. По нижнему поясу оболочки купола предусмотрены железобетонные армоцементные жалюзийные пластины 2, вписывающиеся в форму оболочки купола, прикрепленные между собой и с оболочкой купола железобетонными перемычками в радиальных ребрах купола. Радиальные ребра оболочки купола, жестко соединяются с опорными стойками 5 и создают на нижнем уровне устройства над землей свободное пространство.The design of VVGMU is shown in the drawing. VVGMU consists of a turbine generator 4, installed on the upper level of the vertical shaft of the dome tower, containing a reinforced concrete reinforced cement shell of the dome 1 with radial ribs and an internal reinforced concrete reinforced cement dome-shaped screen 3, which are attached to each other in the places of the ribs of the upper and lower levels of the dome structure by reinforced concrete bridges of circular cross section 6 On the lower belt of the dome shell, reinforced concrete reinforced cement louvered plates 2 are provided, fitting into the shape of the dome shell, attached to each other and to the dome shell by reinforced concrete bridges in the radial ribs of the dome. The radial ribs of the dome shell are rigidly connected to the support posts 5 and create free space at the lower level of the device above the ground.
Радиальные ребра служат для придания к пространственной купольной конструкции (в целом гладкой и жалюзийной части) надежность (устойчивость, прочность и жесткость) в эксплуатации.Radial ribs serve to give the spatial dome structure (generally smooth and louvered part) reliability (stability, strength and rigidity) in operation.
Жалюзийные пластины 2 стационарные, вписываются в форму оболочки купола.Louver plates 2 are stationary, fit into the shape of the dome shell.
ВВГМУ работает следующим образом. При солнечном облучение пространственного теплоемкого гладкого покрытия оболочки купола и периметриально размещенного по нижней части купола жалюзи, выполненные из армоцемента толщиной 60-80 мм, покрытие купола в целом нагревается и в подэкраном пространстве активизируется восходящий конвективный поток воздуха. К конвективному потоку накладывается набегающий фоновый ветровой поток направляющий жалюзями вписанные в форму покрытия купола. В результате, общий воздушный поток воздуха на верхнем конце вытяжной башни купола приводит в работу турбогенератор с вертикальной осью вращения.VVGMU works as follows. Under solar irradiation of the spatial heat-consuming smooth covering of the dome shell and the blinds made of reinforced cement 60-80 mm thick perimetrically along the lower part of the dome, the dome covering as a whole heats up and an ascending convective air flow is activated in the sub-screen space. The incident background wind flow is superimposed on the convective flow and is directed by louvers inscribed in the shape of the dome cover. As a result, the total airflow at the upper end of the dome exhaust tower drives the vertical axis turbine generator.
Энергия, производящаяся при работе турбогенератора, может использоваться преимущественно для работы инженерных систем, зданий и сооружений подкупольного пространства, избыточная затрачивается для других нужд.The energy produced during the operation of the turbine generator can be used mainly for the operation of engineering systems, buildings and structures under the dome space, the excess is spent for other needs.
Технический результат, заключающийся в повышении эффективности гелиоаэродинамического устройства, обеспечивается за счет «эффекты трубы», сужающегося по вертикали аэродинамического устройства, содержащего конической формы вытяжную башню, образующую вертикальный рабочий восходящий поток воздуха за счет набегающего извне фонового ветрового потока и конвективного потока изнутри, формирующегося при обогреве оболочки купола при инсоляции. Турбогенератор, расположенный на верхнем уровне оси ствола в зоне рабочего потока вытяжной башни купола, использующий восходящий воздушный поток плоскости, перпендикулярной оси суженной части конца башни купола.The technical result, which consists in increasing the efficiency of the solar aerodynamic device, is provided due to the "pipe effects", a vertically tapering aerodynamic device containing a conical-shaped exhaust tower, which forms a vertical working upward air flow due to the background wind flow coming from the outside and the convective flow from the inside, which is formed during heating of the dome shell during insolation. A turbine generator located at the upper level of the shaft axis in the area of the working flow of the exhaust tower of the dome, using an ascending air flow of a plane perpendicular to the axis of the narrowed part of the end of the dome tower.
ВВГМУ имеет коническую форму в объеме пространственный купол на опорных колоннах, устраиваемый над различными объемно-пространственными структурами - зданиями, центрами обслуживания, торговыми точками, городскими административными центрами, промышленными зданиями и пр., который позволяет осуществить затенение подкупольного пространства, обеспечивая норму продолжительности инсоляции и освещения, проветривания набегающим динамическим ветром и местным ветром конвективного происхождения. При этом формирующиеся вертикальная аэродинамическая тяга в подкупольном пространстве с максимальной скоростью на выходе верхней отметке башни купола эффективно используется для получения энергии. Данный пространственный экран предназначается для формирования микроклимата, также для защиты подкупольного пространства от атмосферных осадков, внешнего шума и пыли. Внутренняя аэродинамика способствует сохранению экологического комфорта внутреннего подкупольного пространства.VVGMU has a conical shape in the volume of a spatial dome on supporting columns, arranged over various volumetric-spatial structures - buildings, service centers, retail outlets, urban administrative centers, industrial buildings, etc., which allows shading the under-dome space, providing the norm for the duration of insolation and lighting, airing by the oncoming dynamic wind and local wind of convective origin. In this case, the forming vertical aerodynamic thrust in the under-dome space with maximum speed at the exit of the upper mark of the dome tower is effectively used to generate energy. This spatial screen is designed to form a microclimate, as well as to protect the under-dome space from precipitation, external noise and dust. Internal aerodynamics contributes to maintaining the environmental comfort of the inner dome space.
Предлагаемое решение ВВГМУ позволяет повысить эффективность работы установки за счет увеличения скорости рабочего потока на верхнем уровне вытяжной башни купола в результате прямого и рассеянного солнечного излучения оболочкового покрытия купола, а также за счет набегающего извне фонового ветрового потока.The proposed solution of VVGMU makes it possible to increase the efficiency of the installation by increasing the speed of the working flow at the upper level of the exhaust tower of the dome as a result of direct and scattered solar radiation from the shell covering of the dome, as well as due to the background wind flow coming from outside.
Экономический эффект от применения ВВГМУ состоит:The economic effect of the use of VVGMU consists of:
- в использовании нетрадиционных источников энергии ветра и солнца для получения КПД устройства в производстве электроэнергии;- in the use of non-traditional sources of wind and solar energy to obtain the efficiency of the device in the production of electricity;
- в экономии энергии при использовании систем кондиционирования и отопления зданий;- in saving energy when using air conditioning and heating systems in buildings;
- в социально-оздоровительном эффекте, основывающимся на формировании комфортного микро- и экологической среды обитания человека.- in the social and health-improving effect, based on the formation of a comfortable micro- and ecological human environment.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020119521A RU2737412C1 (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020119521A RU2737412C1 (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737412C1 true RU2737412C1 (en) | 2020-11-30 |
Family
ID=73792349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020119521A RU2737412C1 (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737412C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2081390B (en) * | 1980-07-24 | 1984-11-21 | Central Energetic Ciclonic | System for the obtaining of energy by fluid flows resembling a natural cyclone or anticyclone |
| RU2187693C2 (en) * | 2000-02-22 | 2002-08-20 | Астраханский инженерно-строительный институт | Solar wind-mill electric generating plant |
| RU2232950C2 (en) * | 2002-09-30 | 2004-07-20 | Булычев Александр Витальевич | Power plant |
| UA37315U (en) * | 2008-05-28 | 2008-11-25 | Национальный Аэрокосмический Университет Им. М.Е.Жуковского "Харьковский Авиационный Институт" | Universal tutorial microcontroller testbench |
| UA92129C2 (en) * | 2005-07-14 | 2010-10-11 | Черкасский Государственный Технологический Университет | Helioaerobaric power station |
-
2020
- 2020-06-11 RU RU2020119521A patent/RU2737412C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2081390B (en) * | 1980-07-24 | 1984-11-21 | Central Energetic Ciclonic | System for the obtaining of energy by fluid flows resembling a natural cyclone or anticyclone |
| RU2187693C2 (en) * | 2000-02-22 | 2002-08-20 | Астраханский инженерно-строительный институт | Solar wind-mill electric generating plant |
| RU2232950C2 (en) * | 2002-09-30 | 2004-07-20 | Булычев Александр Витальевич | Power plant |
| UA92129C2 (en) * | 2005-07-14 | 2010-10-11 | Черкасский Государственный Технологический Университет | Helioaerobaric power station |
| UA37315U (en) * | 2008-05-28 | 2008-11-25 | Национальный Аэрокосмический Университет Им. М.Е.Жуковского "Харьковский Авиационный Институт" | Universal tutorial microcontroller testbench |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203968803U (en) | A kind of photovoltaic agricultural greenhouse | |
| US9133822B2 (en) | Horizontally-laid tangential rooftop wind power generator | |
| EP3261428B1 (en) | Multilevel closed ecosystem greenhouse | |
| CN203475669U (en) | Roof structure of building | |
| JP5827006B2 (en) | Combined power generation system combining solar power and wind power | |
| US9097241B1 (en) | Transpired solar collector chimney tower | |
| CA2607872A1 (en) | Building integrated air flow generation and collection system | |
| EP2294910B1 (en) | Photovoltaic greenhouse with improved efficiency | |
| US9334853B2 (en) | Transpired solar collector chimney tower | |
| Ismail et al. | Stack ventilation strategies in architectural context: a brief review of historical development, current trends and future possibilities | |
| US20100060010A1 (en) | Ecology friendly compound energy unit | |
| US20160245265A1 (en) | Enclosed Solar Chimney Power Plan | |
| JP2011249654A (en) | Solar photovoltaic device | |
| RU2737412C1 (en) | Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd) | |
| US8115332B2 (en) | Solar-initiated wind power generation system | |
| RU2199703C2 (en) | Power complex | |
| KR20110129249A (en) | Wind power generating appratus using high-rise building | |
| CN106760629B (en) | A kind of yurt with wind-power electricity generation and solar power generation function | |
| CN103352546A (en) | Natural convection roof device | |
| CN213509806U (en) | Bamboo structure green parking shed that initiative combines passively | |
| KR101244677B1 (en) | Blocks for wind and solar power in buildings | |
| Wang et al. | New building typology for solar chimney electricity | |
| Spiridonov et al. | The Prospects of Application in Russia New Generation of Envelopes–Dynamic/Adaptive Facades | |
| CN213119383U (en) | Solar thermal energy ventilation structure | |
| CN203441013U (en) | Natural convection roof device |