SU962493A1 - Вращающеес здание - Google Patents

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к вращающимся заданиям, и предназначено для эффективного использования солнечной энергии.

Известно здание, включающее несущие и ограждающие конструкции, а также солнечный ⁵ коллектор и аккумулятор тепловой энергии [ 1 ]. К недостаткам такого здания относятся повышенная затеняемость помещений развитым скатным коллектором, снижающая естественную ,θ освещенность, а также обусловленная стационарной ориентацией коллектора относительная ограниченность периода его эффективного облучения солнцем.

Известно здание, включающее совмещенные ₎₅ с ограждающими и несущими конструкциями коллектор солнечной энергии в виде крышиванны и аккумулятор тепла, расположенный под полом здания и заполненный камнями и водой [2]. 20

Недостатки данного здания заключаются в повышенной нагрузке на конструкции, увеличенном расходе строительных материалов и подверженности коллектора повышенному загряз2 нению, снежным заносам и обледенению при резком изменении зимней погоды, вследствие чего снижается КПД использования солнечной энергии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является вращающееся здание, включающее кольцевой фундамент в виде полого !кругаоцилиндрического колодца, поворотную платформу в виде рамы с прикрепленными к ней опорами вращения, на которой смонтированы конструкции^ надземной части, обращенные остекленными элементами на солнце посредством привода, соединенного с источником энергии и устройствах слежения и ориентации (3).

К недостаткам известного здания относятся повышенная сложность конструкции, расход материалов и относительно невысокая эффективность использования солнечной энергии.

Цель изобретения — упрощение конструкций здания, снижение материалоемкости и повышение эффективности использования солнечной энергии.

2$

Указанная цель достигается тем, что во вращающемся здании, включающем кольцевой фундамент, поворотную платформу, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции здания, устройство для вращения, систему слежения и ориентации на солнце, ловоротная платформа выполнена в виде круглой в плане пологой оболочки двоякой кривизны и ограничена по контуру опертым на фундамент кольцевым элементом жесткости, при этом несущие конструкции надземной части здания оперты на платформу через кольцевой элемент жесткости.

Кроме того, не менее чем одна из ограждающих конструкций надземной части может быть 15 снабжена коллектором солнечной энергии, а ' внутренний объем фундамента, ограниченный . его стенами и днищем, может быть совмещен с тепловым аккумулятором и заполнен теплоаккумулирующим веществом, преимущественно : водой_х

На чертеже изображено вращающееся здание, вертикальный разрез,.

Вращающееся здание 1 включает кольцевой фундамент 2.. На фундаменте 2 установлена по- ; воротная платформа 3, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции 4. При этом не менее чем одно наружное ограж-. дение совмещено с солнечным коллектором 5. Устройство для вращения здайия 1 включает ; размещенные по верху .фундамента 2 и жестко связанные с ним силовые элементы 6, на которых укреплены оси 7 опор 8 вращения, 'оборудованные роликами или колесами. Опоры 8 вращения могут быть выполнены также шаровыми или иного типа. Платформа 3 ограничена по контуру кольцевым элементом- 9 жесткости, кольцевой желоб которого расположен на опорах 8 вращения. При этом несущие конструкции 4 оперты на платформу 3, преимущественно через кольцевой элемент 9 жесткости. Фундамент 2, платформа 3 и конструкции 4 могут быть выполнены из железобетона, металла, слоистых или армированных пластиков и при необходимости покрыты защитными материалами, применяемыми для этого в строительстве. Кольцевой фундамент 2 заполнен теплоаккумулирующим веществом 10 и превращен в бассейн-аккумулйтор тепловой энергии, для чего снабжен тепло- изоляцией 11 и при.необходимости гидроизоляцией 12, размещаемыми по стенке кольца фундамента, а внизу образующими в совокупности тепло,- гидроизолированное дншце. Не менее чем одна из опор 8 соединена силовой передачей 13 с приводом 14, размещенным, например, в приямке 15. В данном случае применено известное устройство слежения и ориентации здания на солнце, например, основанное на датчике, работающем по принципу солнце — тень (не показано). Коллектор 5, воспринимающий солнечные лучи 16, наклонен к горизонту под углом не менее летней высоты солнца, максимальной для данной географической широты, чем достигается возможность вывода его в случае необходимости в режим самозатенения летом, а также повышение облу'ченности в отопительном сезоне. Ограждающие и несущие конструкции 4, по крайней мере в пределах первого этажа, совмещены в одном элементе и имеют форму вертикального цилиндра или симметричного многогранника, условная средняя плоскость которого коррелирует со средней линией опорного желоба кольцевого элемента 9 жесткости поворотной платформы 3, и соответствуют цилиндрической конфигурации кольцевого фундамента 2, что разгружает, центральную часть платформы 3.

Такое решение упрощает конструкции здания, обеспечивая возможность изготовления поворотной платформы 3 вместе с кольцевым элементом 9 жесткости для малых зданий в виде единого монтажного элемента, а для более крупных объектов в виде повторяющихся модульных блоков. Кроме того, разгруженная пологая двояковыпуклая оболочка платформы 3 и закрепление опор 8 вращения в фиксированных точках фундамента 2 приводят к существенном j' снижению расхода строительных материалов, а наличие следящего за солнцем оптимально ориентированного коллектора и емкого бассейна—акуумуляторй тепловой энергии существенно повышает эффективность использования солнечной энергии для обогрева здания и других аналогичных целей.

Вращающееся здание работает следующим образом. При воздействии прямой солнечной радиации на устройство слежения и ориентации, соединенное с приводом 14, здание по командам этого устройства автоматически разворачивается коллектором 5 навстречу солнечным лучам 16. Теплоаккумулирующее вещество 10, преимущественно вода, совмещающая в себе функции теплоносителя, по подающему трубопроводу 17, например, с помощью насоса 18 прогоняется через коллектор 5 и нагретое за счет солнечной энергии по трубопроводу 19 возвращается в бассейн —аккумулятор. Затем процесс повторяется. В' отопительном сезоне помещения первого этажа могут обогреваться непосредственно через пол первого этажа, совмещенный с платформой 3, которая в свою очередь нагревается за счеУ-тепломассообменных процессов от аккумулирующего вещества

1. Выше расположенный этаж нагревается от коллектора и теплым воздухом, поднимающимся через проемы в перекрытии над первым этажом. Возможен вариант с радиаторами центрального отопления, а при затяжной непогоде и исчерпании ресурсов тепла в аккумуляторе включают топливный дублер.

Использование предлагаемого вращающегося здания возможно на всех широтах в районах $ с достаточным количеством солнечных дней и дефицитом местного топлива. При этом водозаполненный аккумулятор повышает пожаробезопасность здания и при определенных уело- ’ вйях может быть трансформирован в плаватель-1 о ный бассейн.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к строительству, а именно к вращающимс  задани м, и предназначено дл  эффективного использовани  солнечной энергии. Известно здание, включающее несущие и ограждающие конструкции, а также солнечный коллектор н аккумул тор тепловой энергии 1 К недостаткам такого здани  относ тс  повыщенна  затен емость помещений развитым скатным коллектором, снижающа  естественную освещенность, а также обусловленна  стационар ной ориентацией коллектора относительна  огра ниченность периода его эффективного облучени  солнцем. Известно здание, включающее совмещенные с ограждающими и несущими конструкци ми коллектор солнечной энергии в виде крьпциванны и аккумул тор тепла, расположенный под полом здани  и заполненный камн ми и водой 2. Недостатки данного здани  заключаютс  в повышенной нагрузке иа конструкции, увеличенном расходе строительных материалов и под верженности коллектора повышенному загр знению , снежным заносам и обледенению при резком изменении зимней погоды, вследствие чего снижаетс  КПД использовани  солнечной энергии. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  вращающеес  здание, включающее кольцевой фундамент в виде полого круп1оцилиидрического колодца, поворотную платформу в виде рамы с прикрепленными к ней опорами вращени , на которой смонтированы. конструкции надземной части, обращенные остекленными элементами на солнце посредством привода, соединенного с источником энергии и устройствах слежени  и ориентации {3. К недостаткам известного здани  относ тс  повышенна  сложность конструкции, расход материалов и относительно невысока  эффективность использовани  солнечной энергни. Цель изобретени  - упрощение конструкций здани , снижение материалоемкости н повышение эффективнсххги использовани  солнечной энергии. Указанна  цель достигаетс  тем, что во вращающемс  здании, включающем кольцевой фундамент, поворотную платформу, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции здани , устройство дл  вращени , систему слежени  и ориентации на со;шце лово ротна  платформа выполнена в виде круглой в плане пологой оболочки дво кой кривизны и ограничена по контуру опертым на фундамент кольцевым элементом жесткости, при этом несущие конструкции надземной части здани  оперты на платформу через кольцевой элемент жесткости. Кроме того, не менее чем одна из ограждающих конструкций надземной части может быть снабжена коллектором солнечной энергии, а внутренний объем фундамента, ограниченный . его стенами и днищем, может быть совмещен с тепловым аккумул тором и заполнен теплоаккумулирующим веществом, преимущественно водой. На чертеже изображено вращающеес  здание, вертикальный разрез,, Вращающеес  здание 1 включает кольцевой фзпндамент 2..На фундаменте 2 установлена новоротна  платформа 3, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции 4. При этом не менее чем одно наружное ограж-. дение совмещено с солнечным коллектором 5. Устройство дл  вращени  здаНи  1 включает размещенные по верху .фундамента 2 и жестко св заЬные с ним силовые элементы 6, на которых укреплены оси 7 опор 8 вращени , оборудованные роликами или колесами. Опоры 8 вращени  могут быть выполнены также шаровы ми или иного типа. Платформа 3 ограничена по контуру кольцевым элементом- 9 жесткости, кольцевой желоб которого расположен на опора 8 вращени . При этом несущие конструкции 4 оперты на платформу 3, преимущественно через кольцевой элемент 9 жесткости. Фундамент 2, платформа 3 и конструкции 4 могут быть выполнены из железобетона, металла, слоистых ил армированных пластиков и при необходимости покрыты защитными материалами, примен емы ми дл  этого в строительстве. Кольцевой фундамент 2 заполнен теплоаккумулирующим веществом 10 и превращен в бассейн-аккумупйтор тепловой энергии, дл  чего снабжен теплоизол цией 11 и при необходимости гидроизол цией 12, размещаемыми по стенке кольца фундамента, а внизу образующими в совокупности тепло,- гидроизолированное днище. Не менее чем одна из опор 8 соединена силовой передачей 13 с приводом 14, размещенным, например, в при мке 15. В данном случае применено известное устройство слежени  и ориентации здани  на солнце, например, основанное на датчике, работающем по принципу солнце - тень (не показано). Коллектор 5, воспринимающий солнечные лучи 16, наклонен к горизонту под углом не менее летней высоты сол ца, максимальной дл  данной географической широты, чем достигаетс  возможность вьюода его в случае необходимости в режим самозатенени  летом, а также повышение облу (чённости в отопительном сезоне. Огращакнцие и несущие конструкции 4, по крайней мере в пределах первого этажа, совмещены в одном элементе и имеют форму вертикального цилиндра или симметричного многогранника, условна  средн   плоскость которого коррелирует со средней линией опорного желоба кольцевого элемента 9 жесткости поворотной платформы 3, и соответствуют цилиндрической конфигурации кольцевого фундамента 2, что разгружает, центральную часть платформы 3. Такое решение упрсщает конструкции здани , обеспечива  возможность изготовлени  новоротной платформы 3 вместе с кольцевым элементом 9 жесткости дл  малых зданий в виде единого монтажного элемента, а дл  более крупных объектов в виде повтор ющихс  модульных блоков. Кроме того, разгруженна  полога  дво ковыпукла  оболочка платформы 3 и закрепление опор 8 вращени  в фиксированных точках фундамента 2 привод т к существенному снижению расхода строительных материалов, а наличие след щего за солнцем оптимально ориентированного коллектора и емкого бассейна-акуумул торй тепловой энергии существенно повыщает эффективность использовани  солнечной энергии дл  обогрева здани  и других аналогичных целей. Вращающеес  здание работает следующим образом. При воздействии пр мой солнечной радиации на устройство слежени  и ориентации, соединенное с приводом 14, здание по командам этоГо устройства автоматически разворачиваетс  коллектором 5 навстречу солнечным лучам 16. Теплоаккумулирующее вещество 10, преимущественно вода, совмещающа  в себе функции теплоносител , по подающему трубопроводу 17, например, с помощью насоса 18 прогон етс  через коллектор 5 и нагретое за счет солнечной энергии по трубопроводу 19 возвращаетс  в бассейн -аккумул тор. Затем процесс повтор етс . В отопительном сезоне помещени  первого этажа могут обогреватьс  непосредственно через пол первого этажа, совмаценный с платформой 3, котора  в свою очередь нагреваемс  за счет тепломассообменных процессов от аккумулирующего вещества 1. Выше расположенный этаж нагреваетс  от коллектора и теплым воздухом, поднимающимс  через проемы в перекрытии над первым этажом. Возможен вариант с радиаторами центрального отоплени , а при зат жной непогоде и нсчерпан ресурсов тепла в аккумул торе включают топливный дублер. Использование предлагаемого вращающегос  здани  возможно на всех широтах в районах с достаточньгМ количеством солнечных дней и дефицитом местного топлива. При этом водозаполненный аккумул тор повышает пожаробезопасность здани  и при определенных yciioВИЯХ может быть трансформирован в плаватель ный бассейн. Формула изобретени  1. Вращающеес  здание, включающее кольцевой фундамент, поворотную платформу, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции здани , устройство дл  вращени , систему слежени  и ориентации на солнце, о тлнчающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкций здани  и снижени  материалоемкости , поворотна  платформа выполнена в виде круглой в плане пологой оболочки дво кой кривизны и ограничена по контуру, кольцевым элементом жесткости, опертым на фундамент, при этом несущие конструкции надземной части здани  оперты на платформу через кольцевой элемент жесткости. 2. Здание по п. 1,отличающеес   тем, что, с целью повышени  эффективности использовани  солнечной энергии, не ;Менее чем одна из ограждающих конструкций :надземной части снабжена коллектором солнечной энергии, а внутренний объем фундамента, ограниченный его стенами и днищем, совмещен с тепловым аккумул тором н заполнен теплоаккумулирующим веществом, преимущественно водой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3254702, кл. 126-271, 1966.
2. 2.Tomason Н, Е., Tomason Н. Y. Солнечные дома Томасона Санни Саут. - Proceedings of the Solar Heating and-Coa1mg for buildings. Workshop. Washington, 1973, March.
3. 3.Neubauer L. W., Henderson S. M., Zschei- le F. P. Fhis Rotation Fitotron Folloivs the Sun.- Agricultural engineering, April, 1970, ipp, 282-285.