Автономний вуличний світильник

Реферат: UA 73036 U UA 73036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до приладів освітлювальної техніки, призначеної для функціонування за межами приміщень, зокрема до вуличних освітлювальних приладів, які використовують для свого функціонування відновлювальні джерела енергії. Відома велика кількість різноманітних за конструктивним виконанням і функціональним призначенням вуличних освітлювальних приладів. Наприклад, світильник парковий - підвіс "Мюнхен" ELWF-2544-P [1], який працює від централізованої мережі електропостачання з напругою 220 В/50 Гц ± 10 %. У вуличному виконанні такий пристрій є джерелом підвищеної небезпеки, а відхилення параметрів електромережі (що часто має місце) не забезпечує стабільну роботу світильника і може вивести його з ладу. Аналогічні проблеми виникають при експлуатації аналогічного класу світильників типу DELUX POLE 01, POLEG 01 і ін. [2]. Згадані типи світильників, як уже зазначалося, живляться від електричної мережі, що позбавляє їх автономності. Крім того, для зменшення ризику враження електричним струмом при їх експлуатації необхідно застосовувати понижуючі трансформатори, або організовувати додатковий захист. Такі світильники потребують постійного обслуговування. Відомі світильники на сонячних батареях [3]. Наприклад, модель ELLS-906A-W.S, ELLS906B-W.S, вибрані в як найближчий аналог. Такі світильники призначені для зовнішнього освітлення місць відпочинку, садових павільйонів, доріжок, водойм, рослинних композицій і т.д. Вони створюють настрій вечірнього саду, затишку і комфорту. У порівнянні з аналогами такі світильники є практичними у використанні, автономними, дозволяють економити електричну енергію. Живлення такого світильника на сонячній батареї відбувається за допомогою кристалічної сонячної панелі та вбудованої акумуляторної батареї. У денний час сонячна панель перетворює сонячне світло на електричну енергію та заряджає акумулятор. Вночі світлочутливий елемент автоматично вмикає світильник. Для ефективної роботи такий світильник потрібно встановлювати в найбільш освітленому сонцем місці таким чином, щоб поверхня сонячної панелі сприймала максимальну кількість сонячного світла. Як джерело світла у світильнику використовуються яскраві світлодіоди, що споживають мало електроенергії і можуть працювати до 8 годин. Такі світильники можуть мати вмонтований сенсор руху, який включатиме світильник при умові попадання в його радіус дії рухомих об'єктів, що дозволяє економно витрачати акумульовану за день електроенергію. Зазначений світильник належить до екологічно чистих відновлювальних джерел енергії. Однак, такий пристрій має ряд недоліків: - Зарядка акумулятора може здійснюватися лише в денний час, в основному - при наявності сонячного освітлення. При несприятливих метеоумовах вона може бути недостатньою, щоби забезпечити роботу світильника в нічний час. Під час тривалих періодів дощової і туманної погоди такий пристрій не функціонуватиме. - Поверхню сонячної панелі необхідно протирати від пилу кожні кілька днів використання, а в зимовий час - очищати від снігу по мірі його випадання, т. як сніг, як відомо [4, 5] відбиває біля 85 % сонячного світла, яке на нього попадає. Товстий шар снігового покриття взагалі ізолює сонячну панель від сонячного світла. Задачею корисної моделі є усунення вищезгаданих недоліків для забезпечення стабільної роботи, спрощення експлуатації та збільшення енергетичної ефективності світильника. Поставлена задача досягається тим, що вуличний світильник, який складається з корпусу, генеруючого електроенергію пристрою, акумулятора електричної енергії, світлочутливого елементу, датчика руху і джерела світла, згідно з корисною моделлю, як електрогенеруючий пристрій містить багатоелементну термоелектричну батарею (ТЕБ), яка для свого, функціонування використовує пряме перетворення теплової енергії оточуючого середовища (ґрунту, повітря, води і ін.), а в доповнення до акумулятора електричної енергії, оснащується тепловими акумуляторами, кожен з яких розміщується в окремому оточуючому середовищі або на різних енергетичних рівнях одного і того ж середовища i має тепловий контакт з однією із робочих поверхонь ТЕБ, бокові грані якої мають адіабатичну теплоізоляцію, причому об'єми акумуляторів тепла, теплофізичні характеристики теплоакумулюючих речовин в них і густина вибираються так, щоб їх співвідношення постійно забезпечувало різницю температур на робочих гранях ТЕБ і задану плавучість пристрою при його експлуатації в системі "водаповітря", а акумулятори тепла, в залежності від температури оточуючих їх середовищ, могли виконувати роль як накопичувача тепла, так і розсіювача відведеного від ТЕБ тепла, функціонально забезпечуючи один одного. 1 UA 73036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У корисній моделі запропоновано нове рішення для створення великої кількості різних варіантів вуличних світильників з екологічно чистим відновлювальним джерелом живлення, яке постійно працює за рахунок прямого перетворення теплової енергії оточуючого середовища (ґрунту, повітря, води теплових викидів різних комунікацій, тощо). Новизна рішення полягає в тому, що як електрогенеруючій пристрій використовується ТЕБ, яка на відміну від сонячної фотобатареї працює постійно, використовуючи завжди існуючу різницю температур між різними складовими оточуючого середовища (ґрунтом і повітрям, повітрям і водою або різницю температур за профілем одного і того ж середовища, наприклад, за рахунок розподілу температури за профілем ґрунту) [6]. Крім того, згідно з винаходом, пристрій містить два акумулятори теплової енергії, за рахунок накопичення якої забезпечується тривале і рівномірне генерування електроенергії термоелектричним генератором. Причому, об'єм, маса і теплофізичні характеристики теплоакумулюючої речовини в тепловому акумуляторі вибирається такими, що забезпечують постійну роботу ТЕБ, яка генерує необхідну для зарядки електроакумулятора і живлення джерела світла електричну енергію та забезпечують пристрою плавучість при його розташуванні у системі "вода-повітря", а акумулятори тепла, в залежності від температури оточуючих їх середовищ, можуть виконувати роль як акумулятора тепла, так і розсіювача відведеного від ТЕБ тепла, функціонально замінюючи один одного. Вказані ознаки, які не зустрічаються ні в одному з аналогів, забезпечують заявленому пристрою необхідний винахідницький рівень. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, а його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудування. Суть корисної моделі пояснюється рисунком, де: 1 - джерело світла зі світлочутливим елементом і датчиком руху; 2 - електроакумулятор; 3 верхній теплоакумулятор; 4 - термобатарея термоелектричного генератора; 5 - адіабатична теплоізоляція бокових граней термобатареї; 6 - нижній теплоакумулятор; 7 - корпус. Вуличний світильник, показаний на рисунку, містить джерело світла 1, яке живиться від електроакумулятора 2; верхній тепловий акумулятор 3, який має тепловий контакт з одною робочою поверхнею ТЕБ 4, бокові грані якої адіабатично теплоізольовані теплоізоляцією 5; нижній теплоакумулятор, який має тепловий контакт з іншою робочою поверхнею ТЕБ, причому обидва теплоакумулятори мають корпус 7, виконаний із водонепроникного матеріалу з високою теплопровідністю, а його поверхня виконує функцію концентратора теплової енергії. Працює світильник наступним чином. За рахунок різниці температур, що завжди існує в оточуючому нас середовищі, н-д, у системі "ґрунт-повітря", "вода-повітря", чи навіть у межах одного середовища, н-д, за рахунок розподілу температури за профілем ґрунту або водойми, тепловий акумулятор 1 буде накопичувати теплову енергію. Це може бути як тепло, так і, так звана, теплова енергія низького потенціалу - холод. У цей час у другому акумуляторі буде знаходитись теплоакумулююча речовина із меншою, ніж у першому, температурою. Причому, об'єми теплоакумуляторів, теплофізичні характеристики теплоакумулюючих речовин у них і густина вибираються такими, щоб їх співвідношення постійно забезпечувало наявність різниці температур на робочих гранях ТЕБ і задану плавучість пристрою при його розташуванні у системі "вода-повітря". За рахунок постійно існуючої різниці температур ТЕБ постійно буде генерувати електроенергію, яка заряджатиме електроакумулятор, від якого живиться світильник, що включатиметься зі зміною рівня освітленості світлочутливим елементом. Характерним для роботи заявленого пристрою є те, що в процесі роботи світильника один із теплоакумуляторів накопичує енергію із середовища, а інший у цей час розсіює відведену від термобатареї теплову енергію в інше середовище або в одне і теж середовище, але з меншою в тепловому акумуляторі, температурою. Причому теплоакумулятори, в залежності від температурних умов оточуючих їх середовищ, можуть функціонально заміняти один одного, що не впливатиме на роботу джерела світла. Запропонований варіант пристрою дозволяє практично постійно генерувати електроенергію, що дозволяє збільшувати як час експлуатації світильника, так і його потужність, і не вимагає постійного обслуговування. Джерела інформації: 1. Інструкція з експлуатації "Світильник парковий - підвіс" "Мюнхен" EKWF-2544-P. 2. Інструкція з монтажу садових світильників DELUX POLE 01, POLE 01G. 3. Інструкція з експлуатації "Світильник на сонячній батареї - бра з сенсором. Модель ELLS906A-W.S, ELLS-906B-W-S. 4. Павлов А.В. "О методах определения теплообмена в почве и снежном покрове". Справочник по климату СССР, вып. 10.2.1., Л.: Гидрометеоиздат, 1966.-с. 34-36. 2 UA 73036 U 5. Справочник по физике и технике. М.; Просвещение, 1976 - С. 135. 6. П.Д. Микитюк Прилади термоелектричного перетворення теплової енергії грунту. Дисертація кандидата фіз.-мат. наук: 01.04.01.4.2004. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Автономний вуличний світильник, що містить корпус, джерело світла, електрогенеруючий пристрій, акумулятор електричної енергії, світлочутливий елемент, що активізує роботу світильника в нічний час та датчика руху, який відрізняється тим, що як електрогенеруючий пристрій використовують багатоелементну термоелектричну батарею, яка здійснює пряме перетворення теплової енергії оточуючого середовища в електричну енергію, градієнт температури на ній створюють два акумулятори тепла, кожен з яких розташовується в окремому оточуючому середовищі або на різних енергетичних рівнях одного і того ж середовища і має тепловий контакт з однією із робочих поверхонь термоелектричної батареї, бокові сторони якої мають адіабатичну теплоізоляцію, причому об'єми акумуляторів тепла, теплофізичні характеристики теплоакумулюючих речовин в них і густина вибираються таким чином, щоб їх співвідношення постійно забезпечувало різницю температур на робочих гранях термоелектричної батареї і задану плавучість пристрою при його функціонуванні в системі "вода-повітря", а акумулятори тепла, в залежності від температури оточуючого середовища могли виконувати роль як накопичувача теплової енергії, так і розсіювача відведеного від термоелектричної батареї тепла, функціонально замінюючи один одного. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3