Енергозберігаючий елемент

Реферат: Енергозберігаючий елемент складається з теплового насоса, датчиків температури та засобів керування системою. Він додатково містить дві панелі з вмонтованими температурними датчиками, між якими розміщено теплоізолюючий елемент, одна з панелей є зовнішньою поверхнею стіни, а друга - внутрішньою поверхнею стіни, а засоби керування запрограмовані на підтримання за допомогою теплового насоса температури зовнішньої панелі, що дорівнює температурі зовнішнього середовища, і температури внутрішньої панелі, яку задає споживач. UA 95919 U (12) UA 95919 U UA 95919 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем енергозбереження й може бути використана у будівництві, космічній техніці, авіації, автомобілебудуванні та кораблебудуванні. Опалення або охолодження будинків, автомобілів, космічних кораблів тощо є процесами, що супроводжуються випромінюванням значної кількості енергії у навколишнє середовище. Тому існують економічні та екологічні причини для зменшення кількості енергії, яку використовують для цих цілей. Системи опалення засновані на подачі необхідної кількості тепла від якого-небудь джерела (газові, твердопаливні або рідкопаливні котли, електричні нагрівачі тощо). При такому підході, чим більше тепла надходить у приміщення, тим більша його кількість випромінюється у навколишнє середовище. Дані по зовнішній температурі, необхідній внутрішній температурі закладаються в локальні будівельні норми й правила, якими керуються при проектуванні та будівництві споруд. Сучасні штучні матеріали мають тепловий опір, який значно перевищує опір природних будівельних матеріалів. Однак, певні теплові втрати залишаються. Компенсують втрати тепла також за рахунок теплових насосів. Тепловий насос зазвичай є системою, яка складається з випарника, компресора, конденсатора й дросельного клапана. У цій системі здійснюється циркуляція охолоджувального середовища. При випаровуванні охолоджувального середовища під зниженим тиском, і при його конденсації при підвищеному тиску теплову енергію можна відбирати при зниженій температурі (тепло випаровування), і віддавати при більш високій температурі (тепло конденсації). Теплові насоси досить давно використовуються в побутових і промислових холодильниках, а також у кондиціонерах. Відома вихрова система опалення приміщення, що описана у патенті Російської Федерації № 2137983, МПК F24D3/02, F24H4/00 (2006.01), дата публікації 20.09.1999. Система містить розміщений усередині герметичної теплообмінної камери тепловий насос у вигляді вихрової труби, з'єднаної з лопатевим насосом. Система містить два ультразвукові випромінювачі з частотою, що є резонансною стосовно застосовуваної рідини. Один з них розміщений на виході робочого колеса насоса й виконаний у вигляді кільцевої решітки із щілинними отворами, другий - на виході вихрової труби й виконаний у вигляді ударно-струминного вібратора-камертона. Камера системи заповнена важким інертним газом, що не витрачається. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є наявність у пристрої теплового насоса, а також системи керування. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату, є відносно надмірна складність пристрою. Крім того, пристрій містить два ультразвукові випромінювачі, вплив яких на людський організм може бути непередбачуваним. Відома система опалення приміщення (патент Російської Федерації № 1787242; MПK_F24D11/02 (2006.01); дата публікації 7 січня 1993 р. Бюл. № 1), що складається з теплового насоса, що містить випарник і конденсатор, повітряного контуру, утвореного корпусом приміщення та внутрішньою оболонкою, що мають теплоізольовані стінки, і вентилятора. Система опалення приміщення працює у такий спосіб. Випарник знижує температуру повітря в повітряному контурі, що приводить до зниження даремних втрат теплоти через зовнішню поверхню корпуса приміщення. Повітря, рухаючись по контуру, сприймає потік теплоти, що проходить із приміщення через внутрішню оболонку. Для зниження теплових втрат назовні передбачена теплова ізоляція внутрішньої поверхні корпуса, що збільшується в міру нагрівання повітря в контурі. У конденсаторі повітря підігрівається до температури, достатньої для повітряного опалення приміщення. Далі цикл повторюється. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є наявність теплового насоса та обладнання для керування процесом. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату, є надмірна складність пристрою-аналога. За прототип вибрано теплонасосну систему, яка використовується для опалення чи охолодження, що фактично є енергозберігаючим елементом (патент Російської Федерації № 2433359; МПК F24J2/42 (2006.01), F24J2/04 (2006.01); дата публікації 10.11.2011 Бюл. № 31). Теплонасосна система містить тепловий насос, виконаний з можливістю відбору теплової енергії від зовнішнього повітря й віддачі теплової енергії іншому середовищу; зовнішній простір, виконаний з можливістю нагрівання зовнішнього повітря за рахунок сонячного проміння. Теплонасосна система виконана з можливістю пропускати зовнішнє повітря в тепловий насос через зовнішній простір. Теплонасосна система містить 6 засобів регулювання потоку зовнішнього повітря, що йде в зовнішній простір. Теплонасосна система додатково містить температурний датчик для визначення температури зовнішнього повітря й температурний датчик для визначення температури потоку повітря, що контактувало з тепловим насосом. Засоби регулювання потоку зовнішнього повітря виконані з можливістю пропускання потоку 1 UA 95919 U 5 10 15 20 25 30 35 40 повітря, що контактувало з тепловим насосом, і розподілу згаданого потоку повітря між першим вихідним повітропроводом, що перебуває усередині зовнішнього простору, і другим вихідним повітропроводом, що перебуває поза зовнішнім простором. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є наявність теплового насоса, датчиків температури та засобів керування системою. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату, є досить значна втрата тепла в зовнішнє середовище. В основу корисної моделі поставлена задача в енергозберігаючому елементі шляхом зміни конструктивних елементів та введенням нових засобів забезпечити зменшення втрати тепла в зовнішнє середовище. Поставлена задача вирішується тим, що енергозберігаючий елемент, який складається з теплового насоса, датчиків температури та засобів керування системою, згідно з корисною моделлю, містить дві панелі з вмонтованими температурними датчиками, між якими розміщено теплоізолюючий елемент, одна з панелей є зовнішньою поверхнею стіни, а друга - внутрішньою поверхнею стіни, а засоби керування запрограмовані на підтримання за допомогою теплового насоса температури зовнішньої панелі, що дорівнює температурі зовнішнього середовища, і температури внутрішньої панелі, яку задає споживач. Згідно з корисною моделлю теплоізолюючий елемент заповнено газом, що має більший тепловий опір, ніж повітря. Технічним результатом енергозберігаючого елемента є зменшення випромінювання тепла в зовнішнє середовище. На кресленні наведена принципова схема фрагмента енергозберігаючого елемента. Енергозберігаючий елемент складається з зовнішньої панелі 1, теплоізолюючого елемента 2, внутрішньої панелі 3 та теплового насоса 4, а також системи керування (на кресленні не показана). Енергозберігаючий елемент працює так. Зовнішня панель 1 виконує функції випарника теплового насоса 4, а внутрішня панель 2 є конденсатором теплового насоса 4. Блок засобів керування системою (на кресленні не показаний) регулює роботу теплового насоса 4 так, що температура зовнішньої панелі 1 дорівнює температурі навколишнього середовища, а температура внутрішньої панелі 3 дорівнює оптимальній температурі внутрішнього приміщення. Тепло переходить від випарника до конденсатора без випромінювання в навколишнє середовище, тому що має рівні з ними температури, тобто теплообміну між зовнішнім середовищем і зовнішньою панеллю, а також між внутрішнім середовищем і внутрішньою панеллю немає. Переміщення теплової енергії (теплообмін) відбувається тільки між цими панелями, які мають ефективну теплоізоляцію. Отримана будівельна конструкція може мати мінімальну товщину, а теплові потоки інфрачервоного випромінювання для даних температур є незначними й залежними від матеріалів панелей. Розділення температур між зовнішньою панеллю та внутрішньою панеллю енергозберігаючого елемента можна здійснити не тільки за допомогою теплового насоса. Існують також вихрова труба та пристрої, що використовують ефект Пельтьє, які також можуть бути використані в енергозберігаючому елементі. Енергозберігаючий елемент може бути виготовлений у промислових умовах з використанням стандартного обладнання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Енергозберігаючий елемент, що складається з теплового насоса, датчиків температури та засобів керування системою, який відрізняється тим, що додатково містить дві панелі з вмонтованими температурними датчиками, між якими розміщено теплоізолюючий елемент, одна з панелей є зовнішньою поверхнею стіни, а друга - внутрішньою поверхнею стіни, а засоби керування запрограмовані на підтримання за допомогою теплового насоса температури зовнішньої панелі, що дорівнює температурі зовнішнього середовища, і температури внутрішньої панелі, яку задає споживач. 2. Енергозберігаючий елемент за п. 1, який відрізняється тим, що теплоізолюючий елемент заповнено газом, який має більший тепловий опір, ніж повітря. 2 UA 95919 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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