Горизонтальный теплообменник
Изобретение предназначено для терморегулировки помещений, находящихся под теплообменником. Горизонтальный теплообменник, утилизирующий в зимнее время тепло воды, совмещающий в себе функции покрытия и кровли, содержащий перегородки, несущие стальные струны и наружные стены из утрамбованной земли, уложенное на струны покрытие из двух слоев прозрачной пленки, причем второй слой перфорирован отверстиями, пропускающими пузырьки воздуха для образования пузырчатого льда, закрывающего воду, заливаемую на покрытие со дна водоемов, лоток для сброса воды, а также размещенную под теплообменником прозрачную пленочную пароизоляцию и пакет из нескольких слоев прозрачной тонкой пленки. Изобретение позволяет защитить светопрозрачные элементы от озонного, солнечного и ветрового разрушения и от огня, упростить и удешевить проникновение солнечной энергии под кровлю, отрегулировать рациональное использование теплоносителя и дождевой воды. 1 ил.
Предлагаемый теплообменник может быть использован для терморегулировки помещений, находящихся под ним, где теплообменник выполняет функции покрытия, кровли и световых фонарей.
Теплообменник прозрачен и пропускает солнечный свет для отопления. Между массивными наружными стенами помещения из утрамбованного грунта или сырцового кирпича натягиваются предварительно напряженные стальные струны, опирающиеся на внутренние перегородки. Прозрачная несущая пленка с небольшим слоем сбросной воды со дна водоемов прижимается к стальным струнам. Под пленкой со струнами создается воздушное пространство путем крепления к стенам и перегородкам прозрачной пароизоляционной пленки с термоизоляционным пакетом из прозрачных пленок с прослойками воздуха. Циркулирующая на пленке вода не дает проникнуть в пространство между несущей пленкой и теплоизоляционным пакетом низким или высоким температурам наружного воздуха, не допуская в помещение нулевой температуры (точки замерзания воды). С ранней весны и осени проникающая в помещение солнечная радиация является основным отопительным фактором. В зимнее время без искусственного отопления в помещении будет сохраняться температура сбросной воды, циркулирующей между несущей пленкой и пузырчатым льдом, созданным под коркой льда.
Аналогом изобретения является теплица - теплообменник, разработанный Полтавским инженерно-строительным институтом, где для отопления теплиц используется тепло сбросной воды и солнечной радиации, проникающее в теплицу через концентратор по светопроводам, и светопрозрачные элементы, установленные на покрытие с отверстиями (SU 1454313 А1, 30.01.1989).
В изобретении широко использована автоматизация по подаче воды на кровлю и сжатого воздуха под светопрозрачные элементы. В жаркое время года сбросная вода по трубопроводам через форсунки разбрызгивается на кровле и охлаждает теплицу.
Сбросная вода может засорить форсунки и требует периодической очистки. Да и циркулирующая по кровле вода будет охлаждать теплицу без ее разбрызгивания на кровлю. Излишняя автоматизация увеличивает риск выхода из строя всей системы отопления. Автоматизация и подача в теплицу солнечной энергии по светопроводам излишне усложнена и при строительстве и эксплуатации требует больших трудовых и материальных затрат. Вода на кровле в зимнее время ничем не изолирована от морозов, что требует увеличения затрат сбросной воды. Светопрозрачные элементы из гибких прозрачных материалов верхушками выступают над слоем воды и подвергаются ветровому, озонному и солнечному разрушению.
Целью предлагаемого изобретения является внедрение новой технологии и устранение выше перечисленных недостатков аналога:
- защитить светопрозрачные элементы от озонного, солнечного и ветрового разрушения и от огня;
- упростить и удешевить проникновение солнечной энергии под кровлю;
- отрегулировать рациональное использование теплоносителя и дождевой воды.
Поставленные цели достигаются в горизонтальном теплообменнике, утилизирующем в зимнее время тепло воды, совмещающем в себе функции покрытия и кровли, причем согласно изобретению теплообменник содержит перегородки, несущие стальные струны и наружные стены из утрамбованной земли, уложенное на струны покрытие из двух слоев прозрачной пленки, причем второй слой перфорирован отверстиями, пропускающими пузырьки воздуха для образования пузырчатого льда, закрывающего воду, заливаемую на покрытие со дна водоемов, лоток для сброса воды, а также размещенную под теплообменником прозрачную пленочную пароизоляцию и пакет из нескольких слоев прозрачной тонкой пленки.
Таким образом, поставленные в изобретении цели достигаются:
- путем циркуляции тепло- или хладоносителя по всей кровле - горизонтальному теплообменнику;
- путем устройства желобков, накрытых сетчатыми мешочками с крошками теплоизоляционных материалов в местах слива теплоносителя с одного уровня на другой и при сливе из теплообменника отработанной сбросной воды достигается предохранение от замораживания и охлаждения поднятой к желобку воды;
- путем опрокидывания на любом месте теплообменника конусных корзин обшитых прозрачными пленками или пластинами достигается защита мест, отведенных для более яркого освещения от заноса снегом;
- путем нагнетания под корку льда пузырьков воздуха в зимнее время достигается создание на теплоносителе пузырчатого льда, предохраняющего теплоноситель от охлаждения;
- путем освещения помещения через прозрачный теплообменник наружные стены освобождаются от необходимости прорубать в них оконные проемы и позволяют строить наружные стены из более дешевых материалов типа утрамбованного грунта или сырцового кирпича.
Известны физические свойства снега и льда пропускать лучевую энергию. В Баренцевом море зимой, покрытом четырехметровом льдом и толстым слоем снега, развиваются одноклеточные диатомовые растения в богато удобренных донных водах Гольфстрима, поднятых здесь к подледному свету (Даже в речных водах подо льдом рыба видит блесну рыболова.)
Вода, охлажденная до +4 градуса, тонет, а охлажденная ниже всплывает и превращается в лед. Даже в тоненьких ручейках вода расслаивается и не замерзает. Так что в самые жестокие морозы вода со дна водоемов и рек будет иметь положительную температуру.
На чертеже представлен горизонтальный теплообменник, где на стене из утрамбованного грунта 1 крепятся предварительно напряженные стальные струны 2, опирающиеся на внутренние перегородки 3. На струны 2 укладываются два слоя пленки. Несущая пленка 4 прижимается к струнам 2 небольшим слоем воды 5 и этим закрепляется на кровле. Вторая перфорированная пленка 6 в зимнее время служит для доставки под корку льда 7 пузырьков воздуха для образования пузырчатого льда 8. К пленкам 4 и 6 привариваются полоски пленки небольшой ширины 9, образующие на покрытии коммуникационные линии. По таким линиям можно будет транспортировать всевозможные составляющие типа соленой воды для растапливания снега на кровле, сжатого воздуха для поочередного взлома пузырчатого льда при освобождении от него в весеннюю оттепель. По коммуникационной линии 9 к местам ступеней кровли на разных уровнях под напором воды можно нагнетать вертикальные стенки 10 с желобками 11 для сброса воды с одного уровня кровли на другой. Желобки 11 образуются путем придавливания вертикальных стенок 10 ремешком 12 из пленки к пленкам 4 и 6, утепляются сетчатыми мешочками 13, набитыми крошками теплоизоляционных материалов, утепляющих в зимнее время тонкие струи воды в желобках.
Работа горизонтального прозрачного теплообменника может осуществляться даже при небольшой разнице температур наружного воздуха и теплоносителя. Освещение помещений под прозрачным теплообменником не привязано к окнам наружных стен. Площадь земли со свободными площадями между домами, отведенная для строительства пятиэтажного дома, эквивалентна по полезной площади сооружению под предлагаемым горизонтальным теплообменником. Все помещения под теплообменником целый световой день могут освещаться солнцем. Покрытие из горизонтального теплообменника в несколько раз легче железобетонных покрытий и позволяет строить несущие перегородки из более недорогих материалов типа сырцового кирпича или гипсолитовых панелей. При строительстве объектов со взрывоопасным производством с такими легкими покрытиями при взрыве не разрушают стены, разделяющие соседние цеха, т.к. сила взрыва будет направлена в сторону наименьшего сопротивления на покрытие. При землетрясениях и других экстремальных ситуациях покрытию может грозить только разрыв несущей пленки с ливневым сходом в помещение воды или пузырчатого льда с плотностью наста снега.
Под предлагаемым теплообменником можно размещать дома типа американских фанерных домов, но с гипсокартонными стенами и кровлей с освещением перед окнами для защиты пузырчатого льда 8 от снежных заносов коническими корзинами 14, обернутыми прозрачной пленкой или остекленным.
Под струнами 2 и пленочной пароизоляцией 15 оставляется воздушное пространство для размещения пленочных вентиляционных рукавов 16. В целях сохранения тепла от солнечного отопления над пароизоляцией 15 натягивается пакет пленок 17 из прозрачных тонких пленок с воздушными прослойками. Предварительное натяжение стальных струн 2 достигается путем затягивания струны за петлю 18 и фиксируется на шайбе 19 сплющиванием трубочки 20.
Горизонтальный теплообменник, утилизирующий в зимнее время тепло воды, совмещающий в себе функции покрытия и кровли, отличающийся тем, что теплообменник содержит перегородки, несущие стальные струны и наружные стены из утрамбованной земли, уложенное на струны покрытие из двух слоев прозрачной пленки, причем второй слой перфорирован отверстиями, пропускающими пузырьки воздуха для образования пузырчатого льда, закрывающего воду, заливаемую на покрытие со дна водоемов, лоток для сброса воды, а также размещенную под теплообменником прозрачную пленочную пароизоляцию и пакет из нескольких слоев прозрачной тонкой пленки.
