Солнечная ветроустановка

 

Солнечная ветроустановка относится к области гелиотехники, а точнее к установкам по использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии - солнечной и ветровой. Может быть использована для выработки электроэнергии и очищения воздуха. Ветроустановка содержит солнечный коллектор с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом, над которым расположена светопрозрачная галерея, сообщенная с эластичной светопрозрачной трубкой, спирально навитой на металлическую трубу. Установка способствует повышению стабильности работы ветроагрегата за счет аккумулирования тепла, маневренности энергоснабжения за счет регулирования воздушного потока, степени использования возобновляемых источников энергии, снижению тепловых потерь и энергозатрат. 3 ил.

Изобретение относится гелиотехнике, а точнее к установкам по использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии - солнечной и ветровой. Может быть использовано для выработки электроэнергии и очищения воздуха.

Известно устройство для создания естественной тяги с помощью солнечной энергии [1], которое содержит установленную с зазором над поверхностью земли тяговую башню с диффузором. Башня выполнена в виде гофрированной оболочки из поглощающего солнечное излучение материала и закрепленной на ней эластичной спиральной трубки из оптически прозрачного материала, витки которой скреплены между собой. Трубка имеет переменный по длине диаметр. Нижним концом по периметру башня опирается на кольцевой диффузор, под которым расположена компрессорная. Диффузор закреплен на стойках. Трубка соединена с компрессором с помощью труб для подачи сжатого воздуха. Для вертикальной стабилизации башни при ее спусках и подъемах служат канаты и лебедки.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, высокие энергозатраты из-за использования компрессорной, канатов и лебедок, большие тепловые потери и отсутствие теплоаккумулирующей способности.

Наиболее близкой по технической сущности является солнечная ветроустановка [2], которая содержит установленное под углом α поглощающее основание, расположенное над ним с образованием воздушной полости прозрачное покрытие, сообщенный с полостью рабочий канал и установленный в последнем ветроагрегат. Установка дополнительно содержит поглощающую поверхность с ребрами с двух сторон, размещенную в полости, а основание снабжено чередующимися углублениями и выступами, причем ребра со стороны основания ориентированы в направлении рабочего канала, а со стороны покрытия имеют отражающие солнечное излучение поверхности. Покрытие имеет пилообразный профиль. Ребра контактируют с основанием и прозрачным покрытием.

Недостатком известной солнечной ветроустановки является также сложность конструкции, отсутствие возможности регулирования воздушного потока, нестабильность вытяжки из-за неравномерности действия Солнца, низкая аккумулирующая и поглотительная способности, большие тепловые потери.

Задача изобретения - повышение стабильности работы ветроагрегата за счет теплоаккумулирующей способности, возможности регулирования воздушного потока через канал, а также снижение тепловых потерь и энергозатрат.

Технический результат - в обеспечении достаточно полного поглощения солнечных лучей, повышении стабильности энергоснабжения и степени использования возобновляемых источников энергии.

Технический результат достигается тем, что солнечная ветроустановка включает солнечный коллектор, состоящий из поглощающего основания и прозрачного покрытия, установленный у подножия горы под углом, сообщенный с его полостью рабочий канал и установленный на вершине горы ветроагрегат, причем солнечный коллектор выполнен с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и сообщен с металлической трубой, при этом над коллектором расположена светопрозрачная галерея, которая сообщена с эластичной светопрозрачной трубкой, спирально навитой на металлическую трубу, причем трубка и труба соединяются на вершине горы в один общий канал, на котором установлен дополнительный ветроагрегат.

На фиг.1 представлена общая схема, разрез; на фиг.2 - солнечный коллектор, план; на фиг.3 - соединение галереи из прозрачного материала со спиральной эластичной трубкой.

На фиг.1. представлена общая схема солнечной ветроустановки. Она содержит солнечный коллектор 1, состоящий из прозрачной крышки 2, асфальтобетонных стенок 3 и основания 4, выполненных в грунте у подножья горы, между поперечно гофрированной стенкой 5 солнечного коллектора 1 и асфальтобетонным основанием 4 находится фазопереходный теплоаккумулирующий материал 6. Солнечный коллектор 1 включает отверстия 7 подвода 8 и отвода воздуха в металлическую трубу 9, который имеет задвижку 10 и проложен по склону горы до его вершины. Над солнечным коллектором установлена светопрозрачная галерея 11, которая плавным переходом 12 переходит в эластичную трубку 13 из светопрозрачного материала, спирально навитую на металлическую трубу 9, труба 9 и трубка 13 на вершине горы соединены в общий канал 14, в котором установлен ветроагрегат 15. Дополнительный ветроагрегат 16 установлен наверху канала 14.

На фиг.2 на плане солнечного коллектора показаны отверстия 7 подвода воздуха в коллектор, движение внутри коллектора в межгофровом пространстве и отвод 8 горячего воздуха в трубу 9.

На фиг.3 показаны светопрозрачная галерея 11 и плавный переход 12 его в эластичную трубку 13 из светопрозрачного материала, которая спирально навивается на металлическую трубу 9.

Солнечная ветроустановка работает следующим образом.

Солнечное излучение (И) проходит через светопрозрачную галерею 11, прозрачную крышку 2 коллектора 1 и поглощается воздухом в галерее и коллекторе фазопереходным материалом 6. Излучение, отраженное от гофрированной стенки 5, содержащего под ней фазопереходного теплоаккумулирующего материала 6 и от асфальтобетонного основания 4 также, поглощается воздухом в межгофровом пространстве коллектора и галереи. При избытке солнечного излучения энергия расходуется на нагрев и плавление фазопереходного теплоаккумулирующего материала 6 в гофрах, т.е. аккумулируется. В периоды отсутствия солнца воздух греется за счет теплоты, выделяемой при кристаллизации теплоаккумулирующего материала. Воздух, проходя снизу вверх в коллекторе 1, обходя гофры и заполняя пространство между ними, как показано на фиг.2 стрелками, отводится сверху через отверстие 8 коллектора 1 в трубу 9.

Вследствие разности температур и давлений объема воздуха в солнечном коллекторе 1, галерее 11 и в канале 14 создается воздушный поток в трубе 9 и трубке 13, который затем попадает на ветроагрегат 15, вырабатывающий электроэнергию. При наличии ветра на вершине горы работает дополнительный ветроагрегат 16 от него, а галерея 11 и задвижка 10 закрыты и солнечная энергия аккумулируется фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 6 в коллекторе 1. Во время отсутствия солнца галерея 11 закрывается, и воздух проходит только через коллектор 1, нагрев и создание дополнительной тяги осуществляется за счет тепла, выделяющегося теплоаккумулирующим материалом 6. Галерея 11 и спиральная эластичная трубка 13 служат теплоизоляцией солнечного коллектора 1 и металлической трубы 9 и снижают тепловые потери. Солнечное излучение, проникая через оптически прозрачную стенку трубки 13, спирально навитой на металлическую трубу 9, создает дополнительную тягу.

При этом солнечный коллектор с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом, светопрозрачная галерея и спирально навитая на металлический трубопровод эластичная трубка, способствуют повышению стабильности работы ветроагрегата за счет аккумулирования тепла, маневренности энергоснабжения за счет регулирования воздушного потока, степени использования возобновляемых источников энергии, снижению тепловых потерь и энергозатрат.

Создаваемую с помощью солнечной энергии воздушную тягу можно также использовать для вентиляции загрязненного у поверхности земли воздуха.

Библиографические данные

1. В.М.Низовкин, И.З.Лутфулин и В.Е.Хван. Устройство для создания естественной тяги с помощью солнечной энергии. - Авторское свидетельство № 979800, М кл.³ F 24 J 3/02, E 03 G 7/02, бюл. № 45, 1982 г.

2. Ю.М.Беляев. Солнечная ветроустановка. - Авторское свидетельство № SU 1471756, F 24 J 2/42, F 03 D 9/00, опубл. 1987 г.

Формула изобретения

Солнечная ветроустановка, включающая солнечный коллектор, состоящий из поглощающего основания и прозрачного покрытия, и установленный у подножия горы под углом, сообщенный с его полостью, рабочий канал, и установленный на вершине горы ветроагрегат, отличающаяся тем, что солнечный коллектор выполнен с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и сообщен с металлической трубой, при этом над коллектором расположена светопрозрачная галерея, которая сообщена с эластичной светопрозрачной трубкой, спирально навитой на металлическую трубу, причем трубка и труба соединяются на вершине горы в один общий канал, на котором установлен дополнительный ветроагрегат.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3