Система використання теплоти підвалів будівель

Реферат: Система використання теплоти підвалів будівель в просторі віконних коробок містить джерело теплоти, простір віконних коробок і регулятор тяги підвального повітря, причому джерелом теплоти є теплота ґрунту підвалів, а по всьому периметру віконних коробок додатково виконаний канал, утворений її верхнім, нижнім горизонтальними і двома боковими вертикальними брусами і стіною будівлі. При цьому в одноповерховій будівлі, принаймні з одним вікном, його нижній горизонтальний канал сполучений додатковим каналом із підвалом будівлі, а верхній горизонтальний канал через додатковий канал і регулятор тяги - з навколишнім середовищем. UA 119196 U (12) UA 119196 U UA 119196 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівництва і може бути використана в житлових, громадських і виробничих приміщеннях та в інших будівельних спорудах для підтримання необхідної температури повітря в просторі віконних коробок теплотою заглиблених у ґрунт їх підвалів і льохів. Із літературних джерел не відомі схеми і конструкції аналогічних технічних рішень. Однак, відсутність таких систем значно погіршує ізоляцію простору віконних коробок з подвійними скляними огородженнями, що в зимовий період викликає замерзання віконного скла і втрату частини теплоти опалювальних приміщень, а в літній період - перегрівання в них і приміщеннях повітря, що обумовлює необхідність застосування дорогих кондиціонерів. Крім того, для повітрообміну підвалів і льохів широко використовується природна витяжна вентиляція, у вигляді труб, без можливого використання теплоти фунту для підтримання температури і створення зручностей в приміщеннях будівель на протязі всього періоду року. Отже, відсутність систем підтримання необхідної температури повітря в просторі віконних коробок будівлі погіршує теплову ізоляцію і викликає втрати теплоти через віконні огородження в зимовий і перегрівання повітря в приміщеннях в літній період, що створює певні незручності. У зв'язку з цим, в основу корисної моделі поставлено задачу створення протягом року в приміщеннях певних зручностей і підвищення ефективності використання теплоти підвалів будівель. Для розв'язання поставленої задачі відповідно до корисної моделі суттєвими ознаками є те, що запропонована система включає джерело теплоти, простір віконних коробок і регулятор тяги підвального повітря. Джерелом теплоти є теплота ґрунту підвалів. По всьому периметру віконних коробок додатково виконаний канал, утворений її верхнім, нижнім горизонтальними і двома боковими вертикальними брусами, а також стіною будівлі. В одноповерховій будівлі, принаймні з одним вікном, його нижній горизонтальний канал сполучений додатковим каналом із підвалом будівлі, а верхній горизонтальний канал через додатковий канал і регулятор тяги - з навколишнім середовищем. А в багатоповерховій будівлі, з багатьма по вертикалі розміщеними вікнами, з підвалом сполучаються нижні горизонтальні канали віконних коробок першого поверху, з навколишнім середовищем через спільний горизонтальний канал і регулятор тяги верхні горизонтальні канали віконних коробок верхнього поверху, а горизонтальні канали віконних коробок проміжних поверхів - з додатково установленими вертикальними каналами. Ширина каналів по периметру віконної коробки рівна або менша від ширини її брусів. Регулятор тяги підвального повітря виконаний у вигляді вертикального каналу з кульковим підп'ятником у нижній частині, з можливістю обертатися навколо власної вертикальної осі, і сполученого із спільним горизонтальним каналом. Верхньою частиною вертикальний канал з'єднаний з флюгером, а в його середній частині додатково установлені дефлектор цагІ і датчик напору вітру з наскрізною в каналі горизонтальною віссю із закріпленими на ній усередині порожнини, з можливістю повертатися, повітряною заслінкою. Ззовні каналу на кінцях осі закріплені дві порожнини і важіль, відновлювальна пружина і пневматичний демпфер гасіння високочастотних коливань, виконаний у вигляді циліндра з установленим усередині поршнем з перепускними для внутрішнього повітря отворами, і зв'язаним з ним штоком. При цьому з важелем пластин одним кінцем зв'язана пружина і шток демпфера, корпус якого і другий кінець пружини сполучений з вертикальним каналом. У запропонованому технічному рішенні при відкритій заслінці верхнього вертикального каналу регулятора під дією гравітаційного поля і розрідження, створюваного дефлектором цагі, потоки, більш нагрітого підвального повітря, з меншою густиною, піднімаються з підвалу каналами угору і, взаємодіючи з брусами, нагрівають їх і повітря в просторі віконних коробок з подвійним скляним огородженням. В результаті, за рахунок теплоти ґрунту підвалу, в зимовий період попереджується замерзання віконного скла і створюється теплова завіса, що перешкоджає проникненню холодного зовнішнього повітря усередину приміщення. Це покращує теплову ізоляцію, зменшує втрати теплоти через віконні огородження і створює певні зручності мешканцям будівлі. У випадку нагрітого повітря зовнішнього середовища в літній період, під дією розрідження від дефлектора цагі, потоки підвального повітря з нижчою температурою піднімаються угору, охолоджують бруси віконних коробок і повітря в них, створюючи завісу, яка перешкоджає проникненню нагрітого повітря усередину приміщення без залучення кондиціонерів. В усіх випадках функціонування запропонованої системи забезпечиться автоматичне підтримання необхідної тяги підвального повітря, шляхом змінювання вихідного отвору у вертикальному каналі за сигналами, сформованими дефлектором і датчиком регулятора при дії вітру будь-яких напрямків і напорів, що за рахунок використання теплоти ґрунту підвалів, при 1 UA 119196 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 певних зручностях, покращить теплову ізоляцію і зменшить втрати теплоти через віконні огородження будівель. На представленому кресленні схематично показано: на фіг. 1 - загальний вигляд системи із каналами сполучення і регулятором тяги у розрізі; на фіг. 2 - вигляд регулятора збоку; на фіг. 3 вигляд в перерізі С-С; на фіг. 4 - вигляд в перерізі В-В; на фіг. 5 - вигляд в перерізі А-А. Запропонована система містить джерело теплоти - підвал 1, віконні блоки поверхів і регулятор 2 тяги підвального повітря. Віконний блок 3 першого, 4 - другого, 5 - третього, 6 четвертого, і 7 - п'ятого поверхів, складених з верхніх 8, нижніх 9 і бокових 10, 11 брусів у віконні коробки 12, 13, 14, 15, 16. У коробках герметично закріплені зовнішні 17 і внутрішні 18 скляні огородження. По периметру коробок 12-16 виконані канали - горизонтальні 19, утворені брусами 8, 9, вертикальні 20 - брусами 10, 11 і стіною 21 будівлі 22. Горизонтальні канали 19 поверхів сполучені між собою додатковими вертикальними каналами 23,24, прокладеними в стіні 21, причому нижній горизонтальний канал першого поверху сполучений додатковим вертикальним каналом 25 з підвалом 1, а верхній горизонтальний канал п'ятого поверху через вертикальний канал 26 із спільним горизонтальним каналом 27, каналом 28, і вертикальним каналом 29 регулятора 2 тяги підвального повітря. Регулятор 2 виконаний у вигляді вертикального каналу 29 сполученого через кульковий підп'ятник 30, у нижній частині з каналами 28, 27, з можливістю обертатися навколо вертикальної осі. Верхня частина каналу 29 з'єднана з флюгером 31 напрямку вітру, в середній частині установлений дефлектор цагі 32 напрямку і датчик 33 напору вітру, а також в наскрізних отворах горизонтальна вісь 34 і закріпленою на ній, з можливістю повертання, усередині каналу, повітряна заслінка 35. Ззовні каналу 29 розміщений датчик 33, виконаний у вигляді пластин 36, 37 і важеля 38, жорстко зв'язаних з віссю 34. До важеля 38 приєднані одними кінцями відновлювальна пружина 39 і шток 40 пневматичного демпфера 41 гасіння високочастотних коливань датчика і повітряної заслінки, викликаних перемінним напором вітру і потоком підвального повітря. Другий кінець штока 40 з поршнем 42 установлені в циліндричному корпусі 43 демпфера, який з другим кінцем пружини 39 зв'язаний з вертикальним каналом 29. Гасіння високочастотних коливань забезпечується перетіканням внутрішнього повітря через калібровані отвори в поршні 42 із однієї штокової порожнини демпфера в другу. Зверху регулятор 2 накритий конічною кришкою 44. Інтенсивність тяги підвального повітря в каналах регулюється положенням заслінки 35, максимальна тяга при вертикальному (відкритому), а повністю відсутня - при її горизонтальному (закритому) положенні. Теплообмін між підвальним повітрям і напрямними поверхнями каналів відбувається наступним чином. При незначному напорі вітру тяга підвального повітря створюється дефлектором 32 і заслінка 35 займає відповідне положення. При цьому у вертикальному каналі 29 під дією гравітаційного поля і створюваної дефлектором тяги потоки, більш нагрітого повітря з меншою густиною, витісняються з підвалу, потоками холодного повітря з більшою густиною, піднімаються вертикальними 25, 23, 24, 26 і горизонтальними 19, каналами угору і, взаємодіючи з поверхнями брусів 8-11, нагрівають їх. Від останніх теплота передається повітрю в просторах віконних коробок 12-16 з подвійним скляним огородженням 17, 18, створюючи теплову завісу, яка перешкоджає проникнення потоків холодного зовнішнього повітря через віконні блоки 3-7, запобігаючи замерзанню віконного скла і втраті частини теплоти із опалювального, в зимовий період, приміщення. В літній період під дією розрідження, створюваного дефлектором, потоки підвального повітря з нижчою температурою піднімаються вертикальними каналами угору, охолоджують бруси віконних коробок і повітря в них, створюючи завісу, яка перешкоджає проникненню потоків нагрітого повітря із зовнішнього середовища усередину приміщення. В обох випадках флюгер 31 постійно в автоматичному режимі забезпечує розміщення пластин регулятора в напрямку потоку вітру. Якщо вітровий напір не перевищує допустимої величини, на пластини 36,37 датчика діє сила, яка врівноважується пружиною.39 і утримує заслінку в положенні, забезпечуючи такий переріз вихідного отвору вертикального каналу, при якому потоки підвального повітря вільно відводяться в навколишнє середовище. При цьому складова тяги, пропорційна вітровому напору відсутня. У випадку появи сильного вітрового напору, який перевищує допустиму величину, збільшується дисбаланс сил, які діють на пластини 36, 37. Останні, долаючи зусилля пружини 39, повертають вісь 34 разом із заслінкою 35 в положення, при якому переріз вихідного отвору вертикального каналу зменшиться, зменшуючи складову тяги вітрового напору на величину, при якій забезпечиться попередня тяга. 2 UA 119196 U 5 10 15 Високочастотні коливання пластин 36, 37 і заслінки 35, спричинені змінними за амплітудою і частотою вітровими потоками, які можуть викликати недопустиме відхилення тяги, гасяться пневматичним демпфуванням, шляхом перепуску внутрішнього повітря із однієї штокової порожнини демпфера 41 в другу і навпаки через калібровані осьові отвори в поршні 42. Застосування запропонованої системи дасть можливість: - використовувати теплоту підвалів, для автоматичного регулювання температури повітря в просторі віконних коробок будівлі, і тим самим створювати теплову завісу проникненню в приміщення зимою холодних, а літом нагрітих потоків зовнішнього повітря; - запобігати замерзанню скла віконних огороджень і створювати певні зручності мешканцям будівлі; - економити частину теплової енергії (палива) при опалюванні будівель; - покращувати повітрообмін льохів і підвалів будівель; - розширити використання альтернативної теплової енергії і область застосування запропонованої системи в будівництві, що, в загальному, дасть народному господарству певний економічний ефект. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 1. Система використання теплоти підвалів будівель в просторі віконних коробок, яка відрізняється тим, що вона містить джерело теплоти, простір віконних коробок і регулятор тяги підвального повітря, причому джерелом теплоти є теплота ґрунту підвалів, а по всьому периметру віконних коробок додатково виконаний канал, утворений її верхнім, нижнім горизонтальними і двома боковими вертикальними брусами і стіною будівлі, при цьому в одноповерховій будівлі, принаймні з одним вікном, його нижній горизонтальний канал сполучений додатковим каналом із підвалом будівлі, а верхній горизонтальний канал через додатковий канал і регулятор тяги - з навколишнім середовищем. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в багатоповерховій будівлі, з багатьма по вертикалі вікнами, з підвалом сполучаються нижні горизонтальні канали віконних коробок першого поверху, з навколишнім середовищем - через спільний горизонтальний канал і регулятор тяги верхні горизонтальні канали віконних коробок верхнього поверху, а горизонтальні канали віконних коробок проміжних поверхів - з додатково установленими вертикальними каналами. 3. Система за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що регулятор тяги підвального повітря виконаний у вигляді вертикального каналу з кульковим підп'ятником у нижній частині, з можливістю обертатися навколо вертикальної осі, і сполученого із спільним горизонтальним каналом, верхньою частиною, з'єднаною з флюгером напрямку вітру, а в середній частині додатково установлених дефлектора ЦАГІ і датчика напору вітру з наскрізною в каналі горизонтальною віссю із закріпленими на ній в його порожнині, з можливістю повертатися, повітряною заслінкою, а ззовні каналу на кінцях осі двох пластин і важеля, відновлювальної пружини і пневматичного демпфера гасіння високочастотних коливань у вигляді циліндра з установленим усередині поршнем з, перепускними для внутрішнього повітря, отворами, і зв'язаним з ним штоком, при цьому з важелем одним кінцем з'єднана пружина і шток демпфера, корпус якого і другий кінець пружини сполучений з вертикальним каналом. 3 UA 119196 U 4 UA 119196 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5