UA77139C2 - Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation - Google Patents

Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation Download PDF

Info

Publication number
UA77139C2
UA77139C2 UAA200511793A UAA200511793A UA77139C2 UA 77139 C2 UA77139 C2 UA 77139C2 UA A200511793 A UAA200511793 A UA A200511793A UA A200511793 A UAA200511793 A UA A200511793A UA 77139 C2 UA77139 C2 UA 77139C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
generator
ventilation
collector
motor
energy
Prior art date
Application number
UAA200511793A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Irina Sergeevna Prusskaya
Valentyna Andriivna Hora
Original Assignee
Irina Sergeevna Prusskaya
Valentyna Andriivna Hora
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 Irina Sergeevna Prusskaya, Valentyna Andriivna Hora filed Critical Irina Sergeevna Prusskaya
Priority to UAA200511793A priority Critical patent/UA77139C2/en
Publication of UA77139C2 publication Critical patent/UA77139C2/en

Links

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

A method for use of secondary power sources in high-rise buildings includes utilization of wind energy by windmill with generator on the roof of the house and utilization of energy of ventilation flows in ventilation collectors by electric motor-generator with working wheel as hub with rotary radial blades fixed on it. In the canalization collector energy of canalization sewages is utilized by means of blade propeller with generator. At that in ventilation collector rate of ventilation flow is controlled by the blades of working wheel, those are installed with possibility of autonomous increase of the angle of deflection with respect to direction of ventilation flow with increase of its rate pressure. A complex for use of secondary power sources in many-storied buildings has a motor-generator of ventilation collector and a windmill with generator, a motor-generator of canalization collector. The motor-generator of ventilation collector and connected or disconnected, together of in different combinations motor-generator of canalization collector and generator of windmill are connected to accumulator through first switchboard and respective electric power transformers, those are arranged with possibility of transformation of electric energy in direct and reverse directions. Through the second switchboard a matching unit is connected to the accumulator, this in switched-on position has at the output showings for voltage and frequency corresponding to the showings of the external electric circuit, at the same time it is connected to accumulator and electric circuit of the building and is disconnected, with respective disconnection of the external electric circuit from electric circuit of the building or with connection to it.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до галузі використання вторинних джерел енергії що утворюються внаслідок 2 функціонування житлових, промислових або інших будівель. Технічним підгрунтям винаходу є отримання електроенергії від використання перепадів тиску і температур, гравітації, що діють природно всередині і зовні будівель. Ефективне використання вторинних джерел енергії є доцільним на тлі невпинного зростання вартості енергоносіїв і негативного впливу на екологію процесів видобування енергоносіїв, виробництва і споживання енергії. 70 В будівлях з природною (не примусовою) вентиляцією, що мають систему вбудованих або зовнішніх каналів, вторинним джерелом енергії є вентиляційні потоки. В залежності від природних факторів (вітер, перепад температур) сила вентиляційних потоків і їх енергія коливаються в широких межах. Відтак і потужність природної вентиляції змінюється від практично нульової до виникнення протягів, що створює певні незручності для людей в будівлях. Зрозуміло, що дарову енергію вентиляційного потоку доцільно ефективно 12 використовувати, а потужність вентиляції бажано регулювати. Із зростанням кількості поверхів споруд енергія вентиляційних потоків помітно зростає.The invention belongs to the field of the use of secondary energy sources generated as a result of the functioning of residential, industrial or other buildings. The technical basis of the invention is the production of electricity from the use of pressure and temperature differences, gravity, which act naturally inside and outside buildings. The effective use of secondary energy sources is expedient against the background of the relentless growth of the cost of energy sources and the negative impact on the environment of the processes of energy extraction, energy production and consumption. 70 In buildings with natural (not forced) ventilation, which have a system of built-in or external channels, the secondary source of energy is ventilation flows. Depending on natural factors (wind, temperature difference), the strength of ventilation flows and their energy fluctuate within wide limits. Therefore, the power of natural ventilation changes from practically zero to the occurrence of drafts, which creates certain inconveniences for people in buildings. It is clear that it is advisable to use the free energy of the ventilation flow efficiently, and it is desirable to regulate the ventilation power. With the increase in the number of floors of buildings, the energy of ventilation flows increases significantly.

Доцільним є використання інших вторинних джерел енергії, які пов'язані з існуванням і функціонуванням будівель, а саме: вітрів, що обтікають будівлю, і каналізаційних стоків. Ресурси цих джерел енергії також зростають зі зростанням висоти будівель.It is expedient to use other secondary sources of energy that are related to the existence and functioning of buildings, namely: winds flowing around the building and sewage flows. The resources of these energy sources also increase with the height of buildings.

Відомо використання одного джерела енергії для утилізації енергії із вентиляційного потоку за допомогою робочого колеса з радіальними лопатями разом з генератором, встановленим у вентиляційному каналі будівлі заявка на патент Японії Мо 2002276532, МПК РГО303/04). Основними недоліками цього пристрою є значний аеродинамічний опір повітряному потоку, неможливість регулювати швидкість потоку і неможливість створювати примусову вентиляцію в умовах малих перепадів тиску і температур оточуючого будівлю середовища, в умовах с затишку. Для цього має бути передбачений окремий пристрій. Го)It is known to use one source of energy for the utilization of energy from the ventilation flow using an impeller with radial blades together with a generator installed in the ventilation channel of the building (Japanese patent application Mo 2002276532, IPC RHO303/04). The main disadvantages of this device are the significant aerodynamic resistance to the air flow, the inability to regulate the flow rate and the inability to create forced ventilation in conditions of small pressure and temperature differences in the environment surrounding the building, in conditions with comfort. A separate device must be provided for this. Go)

Відомий пристрій (патент Німеччини Мо19506946, МІЖ НО2К17/00) комбінованого осьового вентилятора і генератора, який знаходиться у вентиляційній трубі на навітряному або завітряному боках так званого сінного поверху будівлі. Він використовується як для примусової вентиляції сінного поверху за відсутності вітру, так і для продукування електричної енергії під час помірного або сильного вітру. В якості мотор-генератора о використовується асинхронний короткозамкнений електродвигун з незалежним збудженням. Для створення со оптимальних умов утилізації енергії із вентиляційного потоку, що проходить через вентиляційну трубу, лопаті робочого колеса вентилятора виконані поворотними, а кут відхилення лопатей змінюється за допомогою -- системи керування з урахуванням їх аеродинамічних властивостей. Цей пристрій є найближчим аналогом ї- винаходу, що пропонується. 3о Недоліками цього пристрою є неможливість використання потенційної енергії каналізаційних стоків та в відсутність автономного регулювання потужності вентиляції відповідно до зміни швидкості вентиляційного потоку.A known device (German patent Mo19506946, MIZH NO2K17/00) of a combined axial fan and generator, which is located in the ventilation pipe on the windward or leeward sides of the so-called hay floor of the building. It is used both for forced ventilation of the hay floor in the absence of wind, and for the production of electrical energy during moderate or strong wind. An asynchronous short-circuit electric motor with independent excitation is used as a motor-generator. In order to create optimal conditions for the utilization of energy from the ventilation flow passing through the ventilation pipe, the blades of the fan impeller are rotatable, and the angle of deflection of the blades is changed using a control system taking into account their aerodynamic properties. This device is the closest analogue of the proposed invention. 3о Disadvantages of this device are the impossibility of using the potential energy of sewage effluents and the absence of autonomous regulation of the ventilation power in accordance with the change in the ventilation flow rate.

Задача винаходу - підвищення ефективності використання вторинних джерел енергії в багатоповерхових « будівлях за рахунок збільшення кількості джерел - утилізації енергії каналізаційних стоків, - та З вдосконалення конструкції відомих пристроїв по утилізації енергії вентиляційних потоків. Це дозволяє с збільшити кількість отриманої електроенергії і забезпечити автономне (без системи керування) регулюванняThe task of the invention is to increase the efficiency of the use of secondary energy sources in multi-story buildings due to an increase in the number of sources - energy utilization of sewage effluents, and improvement of the design of known devices for energy utilization of ventilation flows. This allows you to increase the amount of electricity received and provide autonomous (without a control system) regulation

Із» інтенсивності вентиляційного потоку в умовах від затишку до максимально можливих в конкретній місцевості вітрів і тим сприяти комфортності приміщень будівлі. Утилізована енергія вентиляційного і повітряного потоків та каналізаційних стоків має перетворюватися в електричну, накопичуватися і далі використовуватися для 42 живлення мотор-генераторів примусової вентиляції (в умовах затишку), як допоміжне джерело енергії під час і позаштатних ситуацій в будівлі, для інших цілей. -І Для оптимальної утилізації енергії вентиляційних потоків, згідно з винаходом, у вентиляційному колекторі встановлюється мотор-генератор з рушієм у вигляді робочого колеса з поворотними лопатями і маточиною, на - які діє швидкісний напір, обумовлений швидкістю вентиляційного потоку. Кожна лопать робочого колеса со 20 встановлена на радіальній осі і здатна пружно повертатись навколо неї. Для цього між лопаттю і маточиною робочого колеса встановлений пружний елемент, який діє на лопать в бік зменшення кута відхилення щодо с потоку. Мінімальний і максимальний кути відхилення лопатей обмежуються упорами.From" the intensity of the ventilation flow in conditions ranging from comfort to the maximum possible winds in a specific area and thus contribute to the comfort of the premises of the building. The utilized energy of ventilation and air flows and sewer drains must be converted into electrical energy, accumulated and further used to power 42 motor-generators of forced ventilation (in quiet conditions), as an auxiliary energy source during and off-duty situations in the building, for other purposes. -And for optimal energy utilization of ventilation flows, according to the invention, a motor-generator with a driver in the form of an impeller with rotating blades and a hub is installed in the ventilation manifold, on which a high-speed pressure due to the speed of the ventilation flow acts. Each blade of the so 20 impeller is mounted on a radial axis and can flexibly rotate around it. For this, an elastic element is installed between the blade and the hub of the impeller, which acts on the blade in the direction of decreasing the deviation angle with respect to the flow. The minimum and maximum deflection angles of the blades are limited by stops.

Для забезпечення автономного збільшення опору вентиляційному потоку зі збільшенням його швидкісного напору лопаті робочого колеса виконані таким чином, що збільшують кут відхилення щодо вентиляційного потоку 52 під дією і відповідно силі його швидкісного напору. Цю здатність лопатей робочого колеса можливо забезпечитиTo ensure an autonomous increase in resistance to the ventilation flow with an increase in its high-speed pressure, the blades of the impeller are made in such a way that they increase the angle of deviation relative to the ventilation flow 52 under the action and accordingly the force of its high-speed pressure. This ability of the blades of the impeller can be ensured

ГФ) одним із двох варіантів технічного рішення. Перший варіант полягає в тому, що вісь повороту кожної лопаті розташовується таким чином, щоб центр аеродинамічного тиску (ЦАТ) на неї був перед віссю повороту лопаті в о напрямку її руху. Можливе інше технічне рішення, якщо на маточині робочого колеса передбачити принаймні дві (для уникнення дисбалансу робочого колеса) рухомо закріплені інерційні маси, відцентрова сила яких зростає зі 60 збільшенням швидкості обертання робочого колеса під дією швидкісного напору вентиляційного потоку. Ця сила передається на лопаті через передаточні ланки і діє в бік збільшення їх кута відхилення.GF) is one of two options for a technical solution. The first option consists in the fact that the axis of rotation of each blade is located in such a way that the center of aerodynamic pressure on it is in front of the axis of rotation of the blade in the direction of its movement. Another technical solution is possible, if at least two (to avoid imbalance of the impeller) movably fixed inertial masses are provided on the hub of the impeller, the centrifugal force of which increases with a 60 increase in the rotation speed of the impeller under the influence of the high-speed pressure of the ventilation flow. This force is transmitted to the blades through the transmission links and acts in the direction of increasing their deflection angle.

Утилізація енергії каналізаційних стоків відбувається за допомогою генератора або мотор-генератора із лопатевим рушієм, який працює за принципом водяного колеса.Utilization of the energy of sewage flows is carried out with the help of a generator or a motor-generator with a blade drive, which works according to the principle of a water wheel.

Утилізація енергії повітряних потоків, що утворюються навколо будівлі під дією перепадів тиску, 62 здійснюється генератором, який приводиться в дію вітродвигуном, встановленим на даху будівлі.Utilization of the energy of the air flows formed around the building under the influence of pressure drops 62 is carried out by a generator, which is driven by a wind engine installed on the roof of the building.

Енергія, генерована мотор-генератором вентиляційного колектора, мотор-генератором або генератором каналізаційного колектора і генератором вітродвигуна, перетворюється у відповідних перетворювачах електроенергії і накопичується в акумуляторі. Перетворювачі електроенергії від вентиляційного і каналізаційного колекторів здатні до двостороннього перетворення електроенергії, що забезпечує не тільки заряджання акумулятора, а й, за потреби, живлення мотор-генераторів. Перетворювач електроенергії від генератора вітродвигуна здійснює одностороннє перетворення електроенергії, що забезпечує тільки заряджання акумулятора від нього. Керування напрямком підключення перетворювачів і їх відключенням здійснює перший комутатор. Акумулятор може бути підключеним до енергоспоживачів будівлі через узгоджувальний пристрій і 70 другий комутатор. Другий комутатор забезпечує відключення зовнішньої мережі від енергоспоживачів будівлі в той час, коли вони підключені до акумулятора через узгоджувальний пристрій, і навпаки.The energy generated by the motor-generator of the ventilation collector, the motor-generator or generator of the sewer collector and the generator of the wind engine is converted in the corresponding electricity converters and stored in the battery. Converters of electricity from ventilation and sewage collectors are capable of two-way conversion of electricity, which provides not only battery charging, but also, if necessary, power for motor generators. The converter of electricity from the generator of the wind engine carries out one-way conversion of electricity, which ensures only the charging of the battery from it. The direction of connecting the converters and their disconnection is controlled by the first switch. The battery can be connected to the energy consumers of the building through the matching device and 70 second switch. The second switch ensures the disconnection of the external network from the energy consumers of the building at the time when they are connected to the battery through the matching device, and vice versa.

Детально комплекс пристроїв представлено на фігурах:The complex of devices is presented in detail in the figures:

Фіг.1 - загальний вигляд комплексу пристроїв будівлі для утилізації енергії;Fig. 1 - a general view of a complex of building devices for energy utilization;

Фіг.2 - пристрій для утилізації енергії вентиляційного потоку;Fig. 2 - a device for utilization of the energy of the ventilation flow;

Фіг.3 - робоче колесо вентилятора;Fig. 3 - fan impeller;

Фіг.4 - вид А на Фіг.3;Fig. 4 - view A in Fig. 3;

Фіг.5 - пристрій для утилізації енергії каналізаційних стоків;Fig. 5 - a device for energy utilization of sewage effluents;

Фіг.6 - блок-схема використання електроенергії, отриманої від вторинних джерел енергії будівлі.Fig. 6 is a block diagram of the use of electricity obtained from secondary energy sources of the building.

У вентиляційному колекторі 2 (Фіг.1) будівлі 1 встановлений мотор-генератор 5, рушій якого складається з лопатей 6 і маточини 7 (Фіг.2). Лопать б робочого колеса встановлена на радіальній осі 8 і здатна пружно повертатись відносно неї (Фіг.3, 4). Швидкісний напір вентиляційного потоку обумовлений швидкістю потоку Мпот (Фіг.4). Мпр - момент сил пружності, спрямований в бік зменшення кута відхилення лопаті від напрямку Мпот.In the ventilation manifold 2 (Fig. 1) of building 1, a motor-generator 5 is installed, the driver of which consists of blades 6 and a hub 7 (Fig. 2). The blade of the impeller is installed on the radial axis 8 and is able to elastically rotate relative to it (Fig. 3, 4). The velocity pressure of the ventilation flow is determined by the flow rate Mpot (Fig. 4). Mpr - the moment of elastic forces, directed in the direction of decreasing the angle of deviation of the blade from the direction of Mpot.

Пружний елемент між лопаттю 6 і маточиною робочого колеса 7 діє на лопаті в бік зменшення кута відхилення щодо потоку і умовно не показаний. Можливий варіант наявності одного пружного елемента, який одночасно діє с об на всі лопаті за допомогою механізму синхронізації. Можливий також варіант пружного елемента у вигляді торсіона по осі повороту лопаті. Лопаті можуть бути з геометричною або аеродинамічною круткою, що сприяє і) підвищенню ККД. Мінімальний і максимальний кути відхилення лопатей обмежуються відповідними упорами (не показані).The elastic element between the blade 6 and the hub of the impeller 7 acts on the blade in the direction of decreasing the deviation angle relative to the flow and is conventionally not shown. It is possible to have one elastic element that simultaneously acts on all blades using a synchronization mechanism. A variant of the elastic element in the form of torsion along the axis of rotation of the blade is also possible. Blades can be with geometric or aerodynamic twist, which contributes to i) increase in efficiency. The minimum and maximum deflection angles of the blades are limited by the corresponding stops (not shown).

МУлоп - швидкість обертання лопаті. Кожна лопать має ЦАТ 9 (Фіг.3), розташований перед радіальною віссю 8 Ге!MUlop - blade rotation speed. Each blade has a TAZ 9 (Fig. 3), located in front of the radial axis 8 Ge!

Зо повороту лопаті в напрямку її руху. Принаймні дві інерційні маси 10 рухомо закріплені на маточині симетрично осі обертання робочого колеса, що забезпечує балансування механізму в цілому. Віддентрова сила від них і, передається на лопаті через передаточні ланки (наприклад, через важіль і тягу) і створює момент Мвс, який діє «- в бік збільшення їх кутів відхилення щодо Мпот (і кутів атаки о). Відхилення всіх лопатей також може бути синхронізоване, наприклад, синхронізатором у вигляді кільця, яке шарнірно приєднано до передніх або задніх - Кромок лопатей біля маточини і забезпечує їх одночасне переміщення. ї-From turning the blade in the direction of its movement. At least two inertial masses 10 are movably fixed on the hub symmetrically to the axis of rotation of the impeller, which provides balancing of the mechanism as a whole. The force from them and is transmitted to the blade through transmission links (for example, through the lever and thrust) and creates a moment Mvs, which acts "- in the direction of increasing their deflection angles relative to Mpot (and angles of attack o). The deflection of all blades can also be synchronized, for example, by a synchronizer in the form of a ring, which is hingedly connected to the front or rear - Edge of the blades near the hub and ensures their simultaneous movement. uh-

Генератор або мотор-генератор 11 у каналізаційному колекторі 3, призначений для утилізації енергії каналізаційних стоків (Фіг.5). Генератор 12 на даху 4 (Фіг.1) призначений для утилізації енергії потоків, що утворюються навколо будівлі під дією перепаду тиску.The generator or motor-generator 11 in the sewer collector 3 is intended for energy utilization of sewage effluents (Fig. 5). The generator 12 on the roof 4 (Fig. 1) is designed to utilize the energy of the flows formed around the building under the influence of the pressure drop.

До складу електричної схеми використання електроенергії, отриманої від вторинних джерел енергії будівлі « Х(Фіг.б), входять: мотор-генератор 5 вентиляційного колектора, мотор-генератор або генератор 11 шщ с каналізаційного колектора, генератор 12 вітродвигуна, акумулятор електричної енергії 13, перетворювачі 14, й 15, 16. Напрямок підключення перетворювачів і їх відключення забезпечує перший комутатор 17. Акумулятор 13 «» може бути підключеним до енергоспоживачів будівлі 1 через узгоджувальний пристрій 18 і другий комутатор 19.The structure of the electrical scheme for the use of electricity obtained from secondary energy sources of the building "X (Fig.b) includes: motor-generator 5 of the ventilation collector, motor-generator or generator 11 of the sewage collector, generator 12 of the wind engine, electric energy accumulator 13, converters 14, and 15, 16. The direction of connecting the converters and their disconnection is provided by the first switch 17. The battery 13 "" can be connected to the energy consumers of the building 1 through the matching device 18 and the second switch 19.

Другий комутатор 19 забезпечує відключення зовнішньої мережі 20 від енергоспоживачів будівлі 1 в той час,The second switch 19 ensures disconnection of the external network 20 from the energy consumers of building 1 at the time

Коли вони підключені до акумулятора 13 через узгоджувальний пристрій 18, і навпаки. -і Робота пристроїв комплексу представлена по черзі, а потім разом.When they are connected to the battery 13 through the matching device 18, and vice versa. -i The operation of the devices of the complex is presented one by one, and then together.

Пристрій для утилізації енергії вентиляційних потоків і для регулювання потужності вентиляції приміщеньThe device for utilization of the energy of ventilation flows and for regulating the power of ventilation of premises

Ше працює наступним чином. При взаємодії природних зовнішніх чинників і будівлі у вентиляційному колекторі 2 - виникає перепад тиску між нижньою і верхньою частинами, який збуджує вентиляційний потік. Слабий потік 5р спабо діє на підпружинені лопаті робочого колеса. Вони повільно обертаються або стоять, сила пружності о притискає лопаті до упору (не показаний), який обмежує мінімальний кут відхилення. Лопаті робочого колесаIt works as follows. During the interaction of natural external factors and the building in the ventilation collector 2 - a pressure drop occurs between the lower and upper parts, which excites the ventilation flow. The weak flow of 5p spabo acts on the spring-loaded blades of the impeller. They rotate slowly or stand still, the elastic force o presses the blades against a stop (not shown), which limits the minimum deflection angle. Impeller blades

Ге) чинять мінімальний аеродинамічний опір вентиляційному потоку, що проходить скрізь нього, і потужність вентиляції майже не відрізняється від природної. Більший перепад тиску збуджує більш сильний вентиляційний потік. Під дією цього потоку лопаті 6 робочого колеса розкручують вал мотор-генератора 5. Збільшення швидкісного напору вентиляційного потоку призводить до відхилення лопатів робочого колеса в бік збільшення кута відхилення (і збільшення кута атаки ос) і більш енергійного, ніж при сталому куті відхилення лопатів, і) розкручування робочого колеса. Це призводить з одного боку до збільшення аеродинамічного опору робочого іме) колеса, що має наслідком ефективне гальмування вентиляційного потоку. З другого боку швидкість робочого колеса збільшується, що збільшує потужність генерованої електроенергії. во Для того, щоб корпус мотор-генератора 5 не створював локального звуження вентиляційного потоку, в місці його монтажу можливе локальне розширення вентиляційного колектора 2 (пунктирна лінія на Фіг.2).Ge) exert minimal aerodynamic resistance to the ventilation flow passing through it, and the ventilation power is almost no different from natural ventilation. A greater pressure drop excites a stronger ventilation flow. Under the influence of this flow, the blades 6 of the impeller rotate the shaft of the motor-generator 5. An increase in the high-speed pressure of the ventilation flow leads to the deflection of the blades of the impeller in the direction of an increase in the angle of deviation (and an increase in the angle of attack of the axes) and more energetically than with a constant angle of deviation of the blades, and ) spinning of the impeller. This leads, on the one hand, to an increase in the aerodynamic resistance of the working wheel, resulting in effective braking of the ventilation flow. On the other hand, the speed of the impeller increases, which increases the power of generated electricity. In order for the motor-generator housing 5 not to create a local narrowing of the ventilation flow, a local expansion of the ventilation collector 2 (dashed line in Fig. 2) is possible at the place of its installation.

Автономне відхилення лопатей робочого колеса відповідно до змін швидкісного напору вентиляційного потоку здійснюється за допомогою одного з двох механізмів повороту лопатей. При максимально можливому вентиляційному потоці експериментально або шляхом розрахунку визначають діючий на лопать 6 65 аеродинамічний момент Мад повороту навколо радіальної осі, який обумовлений рівнодіючою аеродинамічною силою, прикладеною до ЦАТ, і плечем цієї сили відносно радіальної осі 8 повороту лопаті. При цьому Мад має дорівнювати моменту Мпр пружного відхилення лопаті на максимальний (до упору) кут відхилення (Фіг.4).Autonomous deflection of the blades of the impeller in accordance with changes in the speed of the ventilation flow is carried out using one of two mechanisms for turning the blades. At the maximum possible ventilation flow, the aerodynamic moment Mad of rotation around the radial axis acting on the blade 6 65 is determined experimentally or by calculation, which is caused by the uniform aerodynamic force applied to the TAC and the shoulder of this force relative to the radial axis 8 of the blade rotation. At the same time, Mad should be equal to the moment Mpr of the elastic deflection of the blade at the maximum (up to the stop) angle of deflection (Fig. 4).

Для механізму повороту лопаті віддентровою силою (ФігЗ і 4) також при максимально можливому вентиляційному потоці експериментально або шляхом розрахунку визначають діючий на лопать б момент повороту Мвс, що обумовлений віддентровою силою на інерційні маси 10 і має дорівнювати моменту пружного відхилення Мпр лопаті на максимальний кут відхилення. Упор (не показаний) обмежує кут максимального відхилення лопаті.For the blade rotation mechanism by the eccentric force (Figs 3 and 4), also at the maximum possible ventilation flow, the turning moment Mvs acting on the blade b is determined, which is caused by the eccentric force on the inertial masses 10 and should be equal to the moment of elastic deflection Mpr of the blade at the maximum deflection angle . A stop (not shown) limits the angle of maximum deflection of the blade.

В стані максимального відхилення лопаті робочого колеса чинять максимально можливий опір максимально можливому вентиляційному потоку, що сприяє його ефективному гальмуванню і, відповідно, усуненню 7/0 дискомфорту від протягів в приміщеннях. Потужність генерованої електроенергії також є максимальною.In the state of maximum deviation, the blades of the impeller exert the maximum possible resistance to the maximum possible ventilation flow, which contributes to its effective braking and, accordingly, to the elimination of 7/0 discomfort from drafts in the premises. The power of generated electricity is also maximum.

При зменшенні швидкісного напору вентиляційного потоку зменшується момент, що діє в бік збільшення кута відхилення лопатей робочого колеса, і вони зменшують кут відхилення під дією пружного елемента. Це призводить до зменшення аеродинамічного опору робочого колеса. Таким чином забезпечується автономний (без системи керування) вплив лопатей робочого колеса на ефективність вентиляції в режимі гальмування /5 потоку і генерації електроенергії, яка далі може накопичуватися в акумуляторі.When the high-speed pressure of the ventilation flow decreases, the moment acting in the direction of increasing the deflection angle of the impeller blades decreases, and they decrease the deflection angle under the action of the elastic element. This leads to a decrease in the aerodynamic resistance of the impeller. In this way, an autonomous (without a control system) influence of the impeller blades on the efficiency of ventilation in the mode of braking /5 flow and generation of electricity, which can then be accumulated in the battery, is ensured.

Слід зауважити, що аеродинамічний і віддентровий механізми відхилення лопатей на Фіг.3 і 4 умовно показані разом, але зрозуміло, що кожний із них сам по собі здатний забезпечити досягнення технічного результату. Бажано щоб у механізмі з інерційними масами ЦАТ був на радіальній осі 8 повороту лопаті (але не обов'язково).It should be noted that the aerodynamic and vane deflection mechanisms of the blades in Fig. 3 and 4 are conventionally shown together, but it is clear that each of them alone is capable of ensuring the achievement of a technical result. It is desirable that in a mechanism with inertial masses, the TAC should be on the radial axis of 8 turns of the blade (but not necessarily).

В умовах затишку відсутність або недостатня потужність вентиляції також викликає відчуття дискомфорту в приміщеннях. В цьому випадку пристрій забезпечує примусову вентиляцію будівлі за допомогою лопатей робочого колеса шляхом підведення накопиченої електроенергії від акумулятора 13 через комутатор 17 і перетворювач 14 до мотор-генератора 5, який в даному випадку працює як електродвигун вентилятора.In conditions of comfort, the absence or insufficient power of ventilation also causes a feeling of discomfort in the premises. In this case, the device provides forced ventilation of the building with the help of impeller blades by supplying the accumulated electricity from the battery 13 through the switch 17 and the converter 14 to the motor-generator 5, which in this case works as an electric fan motor.

В каналізаційному колекторі потенційна енергія стоків перетворюється в кінетичну. Остання діє на лопаті сч робочого колеса мотор-генератора 12 (Фіг.5) і приводить його в дію. Він генерує електроенергію, яка далі може накопичуватися в акумуляторі. Для того, щоб мотор-генератор не звужував прохідний переріз колектору, його і) доцільно встановлювати у відповідній ніші (Фіг.5). Додатковою перевагою цього пристрою є можливість створювати надлишковий тиск в бік руху стоків, якщо до мотор-генератора подати електроенергію і він здійснюватиме примусове обертання робочого колеса. б зо Генерація електроенергії генератором 12 вітродвигуна здійснюється за відомими правилами.In the sewage collector, the potential energy of the sewage is transformed into kinetic energy. The latter acts on the blade of the working wheel of the motor-generator 12 (Fig. 5) and activates it. It generates electricity, which can then be stored in the battery. In order for the motor-generator not to narrow the passage section of the collector, it i) should be installed in the appropriate niche (Fig. 5). An additional advantage of this device is the ability to create excess pressure in the direction of the flow of drains, if electricity is supplied to the motor-generator and it will perform forced rotation of the impeller. б зо Electricity generation by generator 12 of the wind engine is carried out according to known rules.

Накопичення і використання генерованої електроенергії здійснюється таким чином (Фіг.б). оAccumulation and use of generated electricity is carried out as follows (Fig. b). at

Змінна за амплітудою (від генераторів постійного струму) або за амплітудою і частотою (від генераторів -/- де змінного струму) електрична енергія від мотор-генератора 5, а також від мотор-генератора 11 і генератора 12 разом або в різних комбінаціях перетворюється у відповідних перетворювачах 14, 15, 16 в струм з постійною ї- зв напругою, величина якої відповідає оптимальному діапазону напруги зарядки акумулятора 13 (наприклад, ї- 55-60Вольт). В якості перетворювачів можливо використати такі відомі пристрої, як автотрансформатор з випрямлячем, умформер, електронні перетворювачі тощо. При цьому перетворювачі 14 і 15 виконані з можливістю перетворювати електроенергію як в прямому (від генераторів до акумулятора), так і в зворотному напрямках. Перетворювач 16 електрики від генератора 12 вітродвигуна працює тільки в прямому напрямку « (стрілки на блоках 14, 15 і 16 на Фіг.б). Роздільне перемикання перетворювачів 14 і 15 з прямого на зворотний з с режим роботи або їх вимикання здійснюється вручну або автоматично першим комутатором 17 в залежності від погодних умов і режиму роботи каналізації. Вмикання або вимикання перетворювача 16 також здійснюється ;» першим комутатором 17.Variable in amplitude (from direct current generators) or in amplitude and frequency (from -/- alternating current generators) electrical energy from motor-generator 5, as well as from motor-generator 11 and generator 12 together or in various combinations is transformed into the corresponding converters 14, 15, 16 into a current with a constant voltage, the value of which corresponds to the optimal voltage range for charging the battery 13 (for example, 55-60 volts). As converters, it is possible to use such well-known devices as an autotransformer with a rectifier, an umformer, electronic converters, etc. At the same time, converters 14 and 15 are designed with the ability to convert electricity both in the direct (from the generators to the battery) and in the reverse direction. The converter 16 of electricity from the generator 12 of the wind engine works only in the forward direction (arrows on blocks 14, 15 and 16 in Fig.b). Separate switching of the converters 14 and 15 from direct to reverse mode of operation or their shutdown is carried out manually or automatically by the first switch 17, depending on the weather conditions and the operating mode of the sewage system. Turning on or off the converter 16 is also carried out;" the first switch 17.

Накопичена в акумуляторі 13 електроенергія постійної напруги може бути використана на внутрішні потреби будівлі для чого до акумулятора 13 через другий комутатор 19 підключають узгоджувальний пристрій 18. На -І виході пристрою 18 у включеному стані параметри напруги і частоти відповідають показникам зовнішньої електромережі. Таким чином узгоджуються показники напруги на виході узгоджувального пристрою 18 зThe constant voltage electricity accumulated in the battery 13 can be used for the internal needs of the building, for which the matching device 18 is connected to the battery 13 through the second switch 19. At the -I output of the device 18 in the switched-on state, the voltage and frequency parameters correspond to the parameters of the external power grid. In this way, the voltage indicators at the output of the matching device 18 are matched

Ш- показниками споживачів електроенергії в будівлі. Приєднання або від'єднання узгоджувального пристрою 18 до - акумулятора 14 і до електромережі будівлі здійснюється одночасно за допомогою другого комутатора 19, |і 5р одночасно відповідно здійснюється від'єднання або приєднання до електромережі будівлі зовнішньої о електромережі 20.Sh- indicators of electricity consumers in the building. Connection or disconnection of the matching device 18 to the battery 14 and to the electrical network of the building is carried out simultaneously with the help of the second switch 19, and at the same time, respectively, disconnection or connection to the electrical network of the external electrical network 20 is carried out.

Ге Акумульована електроенергія може слугувати запасом на випадок аварії, періодично витрачатися на потреби будівлі з метою економії електроенергії, використовуватись як автономне джерело живлення малопотужних споживачів, зокрема робочого колеса з мотор-генератором 5 для примусової вентиляції будівлі під час затишку, в робочого колеса з мотор-генератором 11 для примусового прокачування каналізаційних стоків, а також для систем сигналізації, чергового освітлення, охорони будівлі тощо.He Accumulated electricity can serve as a reserve in case of an accident, periodically be used for the needs of the building in order to save electricity, be used as an autonomous power source for low-power consumers, in particular, an impeller with a motor-generator 5 for forced ventilation of the building during a lull, in an impeller with a motor-generator generator 11 for forced pumping of sewage, as well as for alarm systems, emergency lighting, building security, etc.

Ф) Отже, запропонований для підвищення ефективності використання вторинних джерел енергії комплекс ка пристроїв забезпечує: - накопичення і використання більшої кількості електроенергії за рахунок утилізації енергії во каналізаційних стоків і удосконалення конструкції робочого колеса пристрою у вентиляційній шахті; - більш різноманітне використання утилізованої енергії за рахунок досягнення можливості автономного і примусового регулювання потужності вентиляції приміщень, а також, за потреби, примусового прискорення каналізаційних стоків. боФ) Therefore, the complex of devices proposed to increase the efficiency of the use of secondary energy sources ensures: - the accumulation and use of a larger amount of electricity due to the utilization of energy in sewage drains and the improvement of the design of the impeller of the device in the ventilation shaft; - a more diverse use of utilized energy due to the achievement of the possibility of autonomous and forced regulation of the ventilation power of premises, as well as, if necessary, forced acceleration of sewage flows. for

Claims (5)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Спосіб використання вторинних джерел енергії в багатоповерхових будівлях, при якому утилізують енергію вітру вітродвигуном з генератором на даху будівлі і утилізують енергію вентиляційних потоків у вентиляційному колекторі електричним мотор-генератором з робочим колесом у вигляді маточини із закріпленими на ній поворотними радіальними лопатями, який відрізняється тим, що в каналізаційному колекторі утилізують енергію каналізаційних стоків лопатевим рушієм з генератором, при цьому у вентиляційному колекторі швидкість вентиляційного потоку регулюють лопатями робочого колеса, які встановлюють з можливістю автономного збільшення кута відхилення щодо напрямку вентиляційного потоку зі зростанням його швидкісного напору, 70 вироблену електроенергію перетворюють, накопичують і витрачають на потреби будівлі за необхідності.1. The method of using secondary energy sources in high-rise buildings, in which the energy of the wind is utilized by a wind engine with a generator on the roof of the building and the energy of the ventilation flows in the ventilation manifold is utilized by an electric motor-generator with an impeller in the form of a hub with rotating radial blades fixed on it, which differs due to the fact that in the sewage collector, the energy of sewage effluents is utilized by a vane engine with a generator, while in the ventilation collector, the speed of the ventilation flow is regulated by the blades of the impeller, which are installed with the possibility of autonomously increasing the angle of deviation in relation to the direction of the ventilation flow with the increase of its high-speed head, 70 the generated electricity is converted , accumulate and spend for the needs of the building if necessary. 2. Комплекс для використання вторинних джерел енергії в багатоповерхових будівлях, що містить мотор-генератор вентиляційного колектора і вітродвигун з генератором, який відрізняється тим, що додатково містить мотор-генератор каналізаційного колектора, при цьому мотор-генератор вентиляційного колектора і підключені або відключені разом або в різних комбінаціях мотор-генератор каналізаційного колектора і 75 генератор вітродвигуна приєднані до акумулятора через перший комутатор і відповідні перетворювачі електроенергії, які виконані з можливістю перетворення електроенергії в прямому і в зворотному напрямках, окрім перетворювача для генератора вітродвигуна, Через другий комутатор до акумулятора приєднаний узгоджувальний пристрій, який в увімкненому стані на виході має показники напруги і частоти, що відповідають показникам зовнішньої електромережі, і який одночасно приєднується до акумулятора і електромережі будівлі або від'єднується з відповідним тогочасним від'єднанням зовнішньої електромережі від електромережі будівлі або приєднанням до неї.2. A complex for the use of secondary energy sources in high-rise buildings, containing a motor-generator of a ventilation collector and a wind engine with a generator, which is distinguished by the fact that it additionally contains a motor-generator of a sewage collector, while the motor-generator of a ventilation collector is connected or disconnected together or in various combinations, the motor-generator of the sewage collector and the wind engine generator 75 are connected to the battery through the first commutator and the corresponding electricity converters, which are made with the possibility of converting electricity in forward and reverse directions, except for the converter for the wind engine generator. Through the second commutator, the matching device is connected to the battery , which in the switched-on state at the output has voltage and frequency indicators that correspond to the indicators of the external electrical network, and which is simultaneously connected to the battery and the building's electrical network or disconnected with the corresponding simultaneous disconnection of the external electrical network from the building's electrical network or by connecting to it. З. Комплекс за п. 2, який відрізняється тим, що поворотні лопаті робочого колеса мотор-генератора вентиляційного колектора встановлені пружно на радіальних осях, при цьому сила пружності спрямована в бік мінімального кута відхилення лопатей щодо вентиляційного потоку, а кути мінімального і максимального Ге повороту лопатей обмежені упорами. (5)C. The complex according to claim 2, which differs in that the rotating blades of the impeller of the motor-generator of the ventilation collector are elastically installed on the radial axes, while the elastic force is directed towards the minimum angle of deviation of the blades relative to the ventilation flow, and the angles of minimum and maximum rotation of the blades limited by stops. (5) 4. Комплекс за п. 3, який відрізняється тим, що на маточині робочого колеса рухомо і симетрично встановлені принаймні дві інерційні маси з можливістю перетворення їх переміщення під дією відцентрових сил у поворот лопатей навколо радіальних осей в бік збільшення кута відхилення.4. The complex according to claim 3, which differs in that at least two inertial masses are movably and symmetrically installed on the hub of the impeller with the possibility of converting their movement under the action of centrifugal forces into rotation of the blades around the radial axes in the direction of increasing the angle of deviation. 5. Комплекс за п. 3, який відрізняється тим, що центр аеродинамічного тиску лопаті знаходиться перед (о) радіальною віссю повороту лопаті в напрямку її руху. с «- у і -5. The complex according to claim 3, which differs in that the center of aerodynamic pressure of the blade is in front (o) of the radial axis of rotation of the blade in the direction of its movement. with "- in and - - . и? -і -і - (95) 3е) іме) 60 б5- and? -i -i - (95) 3e) ime) 60 b5
UAA200511793A 2005-12-12 2005-12-12 Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation UA77139C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200511793A UA77139C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200511793A UA77139C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA77139C2 true UA77139C2 (en) 2006-10-16

Family

ID=37505633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200511793A UA77139C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA77139C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009035363A1 (en) Autonomous power supply system
KR20220148100A (en) Back-up power supply for wind turbines
WO2013140635A1 (en) Wind power generation system
CN102287332A (en) Unidirectional braking device for wind turbine pitch system
RU112289U1 (en) WIND POWER PLANT
KR100781121B1 (en) Wind generator with ventilation function
RU2313002C2 (en) Device for using secondary energy of a building
UA77139C2 (en) Method for use of secondary power sources is high-rise buildings and complex for its implementation
JPH094558A (en) Wind power generation
GB2491488A (en) Electromechanical driveline with power splitting device
CN112377367A (en) Multi-power hybrid driving mechanism of cooling tower and automatic control method thereof
CN201213248Y (en) Continuously variant constant frequency operating wind electricity generator
EP2447525A1 (en) Vertical axis wind turbine
CN103883474A (en) Variable capacity small wind power generation device and method thereof
KR100994293B1 (en) Wind power apparatus integrated in building and Building having wind power apparatus
US8994207B2 (en) System for generating electrical energy from low speed wind energy by means of two systems of drive blades
KR101116123B1 (en) Alternative energy system using the building vents
CN110332073A (en) A kind of high-voltage alternating pitch-controlled system based on KEB driver
WO2015001403A1 (en) Blade pitching system for a horizontal axis wind turbine
RU2313693C1 (en) Wind power-generating plant
RU2759192C1 (en) Hybrid energy complex
RU2231687C1 (en) Wind heat generator
RU2704384C1 (en) Locomotive wind generator
RU189404U1 (en) WIND POWER PLANT
CN211715254U (en) Small vertical wind driven generator