RU2755204C1 - Солнечный дом - Google Patents
Солнечный дом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755204C1 RU2755204C1 RU2021106157A RU2021106157A RU2755204C1 RU 2755204 C1 RU2755204 C1 RU 2755204C1 RU 2021106157 A RU2021106157 A RU 2021106157A RU 2021106157 A RU2021106157 A RU 2021106157A RU 2755204 C1 RU2755204 C1 RU 2755204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar
- house
- roof
- glass
- transparent
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 claims description 3
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- -1 polymethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S90/00—Solar heat systems not otherwise provided for
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
-
- 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
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты. В солнечном доме, содержащем ограждающие конструкции стен и крышу с установленными параллельно поверхности крыши отражателями солнечного излучения и установленными в меридиональном направлении двусторонними солнечными модулями в защитной оболочке из стекла с каждой стороны модуля с ориентацией рабочих поверхностей на восток и запад, на одной стороне модуля по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой закреплена герметичная камера из прозрачного материала для прокачки прозрачного для солнечного излучения теплоносителя, соединенная с контуром горячего водоснабжения и отопления солнечного дома. Использование солнечного дома увеличивает производство электроэнергии и теплоты и время работы солнечных модулей в утренние и вечерние часы, повышает коэффициент использования установленной мощности гелиотехнических устройств, встроенных в крышу солнечного дома. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты.
Известны солнечные 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.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечный дом, содержащий ограждающие конструкции стен и крышу со встроенными солнечными модулями из скоммутированных солнечных элементов в стеклянной защитной оболочке, на поверхности крыши установлены в несколько рядов в меридиональном направлении двухсторонние солнечные модули с ориентацией рабочих поверхностей на восток и запад, каждый модуль выполнен из скоммутированных параллельно групп солнечных элементов с двухсторонней рабочей поверхностью, каждая группа солнечных элементов состоит из последовательно скоммутированных в меридиональном направлении солнечных элементов и снабжена диодом, на верхних и нижних торцах двухсторонних солнечных модулей закреплены в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой трубы для прокачки теплоносителя, соединенные с контуром горячего водоснабжения и отопления солнечного дома, на поверхности крыши вокруг двухсторонних солнечных модулей установлены отражатели солнечного излучения (патент РФ №2694066, МПК H02S 10/30, H02S 20/23, F24J 2/42, F24J 2/18, опубл. 09.07.2019 г. Бюл. 19).
Недостатками известного солнечного дома является низкий КПД солнечных модулей, низкий коэффициент использования установленной мощности гелиотехнических устройств, встроенных в крышу солнечного дома.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД солнечных модулей, встроенных в крышу солнечного дома, снижение стоимости получаемой электроэнергии и теплоты.
В результате использования предлагаемого солнечного дома увеличивается производство электроэнергии и теплоты и увеличивается время работы солнечных модулей в утренние и вечерние часы, повышается коэффициент использования установленной мощности гелиотехнических устройств, встроенных в крышу солнечного дома, увеличивается эффективность преобразования солнечной энергии, снижаются тепловые потери, увеличивается среднегодовая выработка электроэнергии и тепловой энергии, снижается ее себестоимость за счет того, что на одной стороне солнечного модуля по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой закреплена герметичная камера из прозрачного материала для прокачки прозрачного для солнечного излучения теплоносителя, соединенная с контуром горячего водоснабжения и отопления солнечного дома.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном доме, содержащем ограждающие конструкции стен и крышу с установленными параллельно поверхности крыши отражателями солнечного излучения и установленными в меридиональном направлении двусторонними солнечными модулями в защитной оболочке из стекла с каждой стороны модуля с ориентацией рабочих поверхностей на восток и запад, согласно изобретению, на одной стороне модуля по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой закреплена герметичная камера из прозрачного материала для прокачки прозрачного для солнечного излучения теплоносителя, соединенная с контуром горячего водоснабжения и отопления солнечного дома.
В варианте солнечного дома камера для прокачки теплоносителя выполнена из закаленного стекла, герметично соединенного по периметру со стеклянной защитной оболочкой солнечного модуля.
В другом варианте солнечного дома камера для прокачки теплоносителя выполнена из пластика, например, из сотового поликарбоната.
Еще в одном варианте солнечного дома в качестве прозрачного для солнечного излучения теплоносителя использована кремний-органическая жидкость, например, на основе полиметилсилоксана.
В варианте солнечного дома в качестве прозрачного для солнечного излучения теплоносителя использована очищенная вода.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид солнечного дома, на фиг. 2 представлено поперечное сечение солнечного модуля.
Солнечный дом 1 содержит ограждающие конструкции стен 2 и крышу 3 дома 1, на поверхности крыши 3 установлены в несколько рядов 4 в меридиональном направлении двусторонние солнечные модули 5 с ориентацией рабочих поверхностей на восток и запад, на поверхности крыши 3 вокруг двусторонних солнечных модулей 5 параллельно поверхности крыши 3 установлены отражатели 6 солнечного излучения 7.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение двусторонних солнечных модулей 5, которые состоят из защитной оболочки 8 из стекла, последовательно скоммутированных электроизолированных с помощью слоя силиконового геля 9 солнечных элементов 10, на одной стороне модуля по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой 8 закреплена герметичная камера 11 из прозрачного материала для прокачки прозрачного для солнечного излучения 7 теплоносителя 12, соединенная с контуром горячего водоснабжения и отопления солнечного дома 1.
Солнечный дом функционирует следующим образом.
На восходе солнечное излучение 7 освещает восточную сторону солнечных модулей 5, установленных на поверхности крыши 3 дома 1 в несколько рядов 4 в меридиональном направлении. Одновременно на восточную сторону поступает солнечное излучение 7, отраженное от зеркальных отражателей 6. На закате солнечные модули 5 преобразуют в электрическую и тепловую энергию солнечное излучение 7, поступающее от Солнца и отраженное от зеркальных отражателей 6 на западную сторону солнечных модулей 5.
Последовательно соединенные электроизолированные солнечные элементы 10 (фиг. 2) расположены таким образом, что, поглощая ту часть солнечного спектра, которая необходима им для фотоэлектрического преобразования и выработки электроэнергии, они, в свою очередь, отдают тепловую энергию для нагрева теплоносителя 12 в герметичной камере 11, закрепленной по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой 8. Теплоноситель 12, циркулируя по герметичной камере 11, охлаждает солнечные элементы 10, за счет чего растет эффективность их работы, увеличивается общий КПД солнечных модулей, встроенных в крышу солнечного дома, увеличивается суммарная выработка электроэнергии, а нагретый теплоноситель используется потребителем солнечного дома.
Пример.
Солнечные модули 5 в солнечном доме 1 установлены в шесть рядов 4 в вертикальной плоскости, ориентированной в меридиональном направлении «юг-север». Рабочие поверхности солнечных модулей 5 ориентированы на запад и восток. Размеры солнечных модулей 5: высота 0,6 м, длина 3 м.
В таблице 1 представлены результаты компьютерного моделирования электрической энергии, вырабатываемой предлагаемым солнечным домом по месяцам и в целом за год в кВтч/кВт при различной ориентации солнечные модулей для г. Элиста (Калмыкия) при коэффициенте отражения крыши 0,3 (бетон) и 0,9 (зеркальный отражатель). Отношение эффективности преобразования солнечного излучения тыльной поверхностью к фронтальной поверхности солнечного модуля 5 принималось равным 0,92.
Защитная оболочка 8 солнечных модулей выполнена из закаленного стекла толщиной 2 мм с герметизацией солнечных элементов 10 силиконовым гелем 9. На одной стороне модуля по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой 8 закреплена герметичная камера 11 из сотового поликарбоната для прокачки прозрачного для солнечного излучения 7 теплоносителя 12.
Пиковая электрическая мощность солнечного дома составляет 50 кВт, тепловая - 100 кВт.
Использование солнечного дома пиковой мощностью 1 кВт с вертикальными солнечными модулями с ориентацией рабочих поверхностей на восток-запад, позволяет увеличить производство электрической энергии до 2449,2 кВт⋅ч, а производство тепловой энергии до 4898,4 кВт⋅ч на 1 кВт пиковой мощности солнечного дома, что является максимально возможной величиной производства электрической и тепловой энергии для солнечных домов со стационарным расположением солнечных модулей.
Claims (5)
1. Солнечный дом, содержащий ограждающие конструкции стен и крышу с установленными параллельно поверхности крыши отражателями солнечного излучения и установленными в меридиональном направлении двусторонними солнечными модулями в защитной оболочке из стекла с каждой стороны модуля с ориентацией рабочих поверхностей на восток и запад, отличающийся тем, что на одной стороне модуля по всей площади рабочей поверхности в тепловом контакте со стеклянной защитной оболочкой закреплена герметичная камера из прозрачного материала для прокачки прозрачного для солнечного излучения теплоносителя, соединенная с контуром горячего водоснабжения и отопления солнечного дома.
2. Солнечный дом по п.1, отличающийся тем, что камера для прокачки теплоносителя выполнена из закаленного стекла, герметично соединенного по периметру со стеклянной защитной оболочкой солнечного модуля.
3. Солнечный дом по п.1, отличающийся тем, что камера для прокачки теплоносителя выполнена из пластика, например из сотового поликарбоната.
4. Солнечный дом по п.1, отличающийся тем, что в качестве прозрачного для солнечного излучения теплоносителя использована кремний-органическая жидкость, например, на основе полиметилсилоксана.
5. Солнечный дом по п.1, отличающийся тем, что в качестве прозрачного для солнечного излучения теплоносителя использована очищенная вода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106157A RU2755204C1 (ru) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Солнечный дом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106157A RU2755204C1 (ru) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Солнечный дом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755204C1 true RU2755204C1 (ru) | 2021-09-14 |
Family
ID=77745598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021106157A RU2755204C1 (ru) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Солнечный дом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755204C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220329U1 (ru) * | 2023-06-13 | 2023-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Плоский солнечный коллектор с термоэлектрическим генератором |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2225966C1 (ru) * | 2003-04-21 | 2004-03-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Солнечный модуль с концентратором (варианты) |
RU2225965C1 (ru) * | 2003-04-01 | 2004-03-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Солнечный модуль с концентратором |
RU2252371C2 (ru) * | 2003-07-09 | 2005-05-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2388974C1 (ru) * | 2009-05-28 | 2010-05-10 | Борис Иванович Казанджан | Многофункциональный солнечный коллектор |
CN208128193U (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-20 | 南京华杰能源科技有限公司 | 一种光伏发电站积雪融化装置 |
RU2694066C1 (ru) * | 2018-10-04 | 2019-07-09 | Дмитрий Семенович Стребков | Солнечный дом |
EP2518780B1 (en) * | 2009-12-25 | 2020-02-26 | Changzhou Hetong Purun Energy Technology, Co. Ltd. | Solar photovoltaic cell high efficiency radiating device and combination heat power system |
-
2021
- 2021-03-10 RU RU2021106157A patent/RU2755204C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2225965C1 (ru) * | 2003-04-01 | 2004-03-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Солнечный модуль с концентратором |
RU2225966C1 (ru) * | 2003-04-21 | 2004-03-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Солнечный модуль с концентратором (варианты) |
RU2252371C2 (ru) * | 2003-07-09 | 2005-05-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2388974C1 (ru) * | 2009-05-28 | 2010-05-10 | Борис Иванович Казанджан | Многофункциональный солнечный коллектор |
EP2518780B1 (en) * | 2009-12-25 | 2020-02-26 | Changzhou Hetong Purun Energy Technology, Co. Ltd. | Solar photovoltaic cell high efficiency radiating device and combination heat power system |
CN208128193U (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-20 | 南京华杰能源科技有限公司 | 一种光伏发电站积雪融化装置 |
RU2694066C1 (ru) * | 2018-10-04 | 2019-07-09 | Дмитрий Семенович Стребков | Солнечный дом |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220329U1 (ru) * | 2023-06-13 | 2023-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Плоский солнечный коллектор с термоэлектрическим генератором |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Herez et al. | Review on photovoltaic/thermal hybrid solar collectors: Classifications, applications and new systems | |
Ju et al. | A review of concentrated photovoltaic-thermal (CPVT) hybrid solar systems with waste heat recovery (WHR) | |
Jaaz et al. | Design and development of compound parabolic concentrating for photovoltaic solar collector | |
Muhammad-Sukki et al. | Solar concentrators | |
RU2694066C1 (ru) | Солнечный дом | |
US20120305077A1 (en) | Concentrated photovoltaic and thermal system | |
WO2009108896A1 (en) | Concentrators for solar power generating systems | |
RU2488915C2 (ru) | Солнечный концентраторный модуль (варианты) | |
Manokar et al. | Performance analysis of parabolic trough concentrating photovoltaic thermal system | |
Brogren et al. | PV-thermal hybrid low concentrating CPC module | |
RU2546332C1 (ru) | Гибридный фотоэлектрический модуль | |
RU2755657C1 (ru) | Солнечная гибридная энергетическая установка для зданий | |
RU2755204C1 (ru) | Солнечный дом | |
Baig et al. | Optical analysis of a CPC based CPV/T system for application in the kingdom of saudi arabia | |
WO1996024954A1 (en) | Non-tracking solar concentrator heat sink and housing system | |
RU2702311C1 (ru) | Солнечная электростанция (варианты) | |
RU2730544C1 (ru) | Солнечный дом | |
RU2731162C1 (ru) | Гибридный фотоэлектрический модуль | |
Patil et al. | A review paper on solar energy-generated electricity | |
RU188073U1 (ru) | Теплофотоэлектрическая планарная кровельная панель | |
CN113193788A (zh) | 一种风光生互补的温差发电装置 | |
RU2763781C1 (ru) | Гибридный солнечный модуль | |
Tabet et al. | Performances Improvement of photovoltaic thermal air collector by planer reflector | |
WO2005124245A2 (en) | Reflecting solar concentrator for the generation of electrical energy | |
Avoyan | Alternative energy: the comparative analysis of solar flat and concentrator photovoltaics |