Спосіб створення автономних систем енергопостачання поновлюваними джерелами і каналізації нерухомих та рідко передислокованих об’єктів

Реферат: Спосіб створення автономних систем енергопостачання і каналізації нерухомих та рідко передислокованих об'єктів, що включає виробництво, накопичення та розподіл електроенергії від поновлювальних джерел (вітер та світло), а при тимчасовій відсутності обох джерел (вітер та світло), система автоматично перемикається на третє джерело енергії - балон зі стисним повітрям, який наповнюється від бортової компресорної станції, вимикаючи неефективні джерела, причому використовується відома автономна каналізація біологічної очистки стоків "Оазис". UA 101529 U про видачу патенту: UA 101529 U UA 101529 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів створення автономних систем енергопостачання і каналізації об'єктів машинобудівельної промисловості і може бути використана в будівельній та інших галузях громадського господарства. Будиночки на колесах автомобілів як легкові, так і вантажні, експедиційні та інші, з причепом і без них, адаптовані під житло, офіс або дачу серійно виготовляють безліч фірм. Усі вони передбачені для задоволення різних потреб людини, у т.ч. екстремальних, аж до комфортного перебування в пустелі Сахара. Усередині будинку, як правило, присутні всі атрибути міського дому: мікрохвильова піч, холодильник, телевізор, електроплита, кондиціонер і багато іншого. Певний виробник пропонує великий спектр моделей, які можна облаштувати на свій смак. Але, усі моделі виготовлені з паливними баками від малого до величезних розмірів. Технічні показники аналогів знаходяться в щільній залежності від витрат пального, що негативно відображається на експлуатаційних витратах та екології навколишнього середовища, а також потребує існування розвиненої інфраструктури: кемпінгів, бензозаправок, компресорних і електрозаправочних станцій. Найбільш близькою за сукупністю ознак і технічним результатом корисної моделі, що заявляється, є пневмоелектромобіль з рефрижераторним причепом, який використовувався для перевезення швидкопсувних харчових продуктів з Москви до Санкт-Петербургу і він також має потребу в наповнювальних та електрозарядних станціях для функціонування пнемо-та електродвигунів. Крім того, він є часто передислокованим об'єктом, тому монтаж повітрогенераторів і сонячних модулів не є можливим. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб створення автономних систем енергопостачання і каналізації на прикладі "Офісно-житлово-торговельного розумного будиночка на колесах пневмоелектромобіля" з рефрижераторним причепом, що переобладнується під житло, офіс або дачний будиночок так, щоб "витративши одного разу кошти на придбання або виготовлення вказаного об'єкта, усе необхідне для його функціонування протягом тривалого періоду (на термін придатності обладнання) було безвитратним та не забруднювало екологію навколишнього середовища". Для вирішення поставленої задачі в об'єкті, що містить заряджений літій-іонний акумулятор - основне джерело електроенергії, встановлені дві міні-електростанції, одна з яких - для зарядки від двох повітряних генераторів, по 20 кВт, а друга - від сонячних модулів - для підзарядки. При відсутності повітря та світла використовуються балони зі стисним повітрям, які наповнюються від бортової компресорної станції. Це можливо побачити на кресленнях фіг. 1, де (1 контролер, 2 – міні-електростанція з двох повітряних генераторів по 20 кВт, 3 - модульна сонячна батарея, 4 - електромагнітний клапан (вентиль), 5 - перетворювач напруги, 6 - літійіонний акумулятор - основне джерело енергії, 7 - балон зі стисним повітрям, 8 - пневмодвигун, 9 - електрогенератор) показано, що за процесом стежить контролер, який самостійно визначає, енергію за рахунок світла або вітру ефективніше отримувати в даний момент. У разі, якщо напруга акумулятора падає до певного рівня, контролер (краще використовувати два контролери) показує, що немає ані вітру, ані світла, тому перемикає контакти електромагнітного клапана балона зі стисним повітрям, вимикаючи неефективні джерела. Але, це вже зовсім в критичному випадку (тому що при похмурій погоді і снігопаді сонячні батареї можуть виробляти електроенергію). При занадто малій або надмірно великій силі вітру лопаті енергоустановки автоматично складаються, що призводить їх в неробочий стан, а при помірному вітру вони автоматично розкриваються. Це забезпечується спеціальним пристроєм. Для здійснення автономності каналізації використовується відома система "Оазис" ($1000). На схемі вузла підготовки стисного повітря (фіг. 2), де (10 - електроконтактний манометр, 41 - повітрозбірник, 42 - фільтр, 43 - компресор, 44 - теплообмінник-холодильник, 45 - віддільник вологи, 46 розпилювач олії, 47 - редукційний клапан, 48 - ємність для вологи) показано, що повітря надходить в компресор 43 із повітрозбірника 41 через фільтр 42, пройшовши процес стиснення і достатньо сильно нагрівшись, надходить в теплообмінник-холодильник 44, де охолоджуючись до температури навколишнього середовища, надходить у віддільник вологи 45, в якому відбувається сушіння повітря та видалення води, що виділилась при охолодженні, а далі надходить в балон, де тиск контролюється електроконтактним манометром, який відключає компресор при досягненні необхідного тиску та включає його при тиску нижче встановленого. На фіг. 3 показано, оскільки стисне повітря має дуже низьку змащувальну здатність, з метою запобігання можливості заклинюванню рухомих елементів на шляху стисного повітря із балона встановлюється розпилювач олії 46. В пневмоприводах обов'язково встановлюється редукційний клапан 47, який забезпечує подачу до пневмоприводу при постійному тиску, зниженим порівняно з тиском у балоні. Електроконтактний манометр 10 контролює налаштування необхідного тиску в пневматичній мережі. 1 UA 101529 U 5 10 15 20 25 На схемі автономної системи водопостачання фіг. 4, де (11 - бак для запасу вади, 12 датчик рівня, 13 - електронасос, 14 - магістраль споживачів будиночку, 15 - балон з водою, 16 водопровід, свердловина, 17 - герметичний повітряний бак, 18 - трубопровід, 19 - з'єднувач проводу, 20 - малий повітряний компресор) герметичний повітряний бак наповнюють водою на 35-40 см вище рівня приймально-роздавального патрубка. Засувки на трубопроводі закривають зі сторони споживача і відмічають рівень води в баку. Потім за допомоги компресора в бак накачують повітря до тиску Р1, необхідного для створення в мережі потрібного натиску. Реле тиску налаштовують на включення насоса при тиску Р1 і виключення його при тиску Р2, рівного Р1+(0,5-1,0) атм., після чого включають електричний ланцюг і відчиняють засувки. Насос автоматично включається подаючи воду одночасно споживачам та у повітряний бак досягне величини Р2, насос відключається. Надалі подача води в мережу буде відбуватися за рахунок накопиченого в баку запасу води та розширення повітряної подушки. При пониженні тиску до величини Р1 насос знову включиться. Таким чином, за межами установки (на виході), тиск підтримується постійно в межах від Р1 до Р2, забезпечуючи в мережі необхідний натиск. Кількість включень насоса повинно бути не більше 6-ти (згідно з БНіП). На фіг. 5 - автономна сонячна система теплопостачання, де (30 - сонячний колектор, 31 розширювальний бак, встановлений на даху, вище колектора, 32 - накопичувальний бак, 33 теплообмінник, в якому антифриз віддає накопичувальну енергію в систему - нагріває воду, 34 електронний блок автоматики та управління системою, 35 - розширювальний бачок, 36 магістраль, по якій гаряча вода подається споживачу). Система сонячного теплопостачання двоконтурна і може використовуватись цілий рік з примусовою циркуляцією теплоносіяантифризу, що не замерзає взимку. Типовий розрахунок сонячної геліосистеми для цілорічного використання базується на нормі гарячого водопостачання 75 л гарячої води (45С) на 1 людину на добу. Відомості, що підтверджують можливість створення корисної моделі, надані в таблиці Таблиця Генератор Перелік Генератор Сонячний Ел. Всього Сумарне Ресурс Зап. Баланс повітря № джерел енергії повітря модуль генератор енергії навантаження акум-а акум. енергії 1 1. мінімум на борту немає 20 20 0,1 40,1 0,1 294 40 334 нікого 2. нічний час 20 20 0,1 40,1 -1,5 -1,5 38,5 332,5 всі на борту 3. вдень та ввечері всі на 20 20 0,1 40,1 -6 -6 32,5 326,5 місті 4. п. 3 + 20 20 0,1 40,1 -16 -16 22,5 316,5 компресор 5. при передислокації -294 0 40 0 будиночку 6. одразу після (0,1÷0,5)с = 20 20 0,1 40 80,1 80,1 40 120,1 передислокації 29,4÷147 7. п. 6 + компресор та 20 20 0,1 40 80,1 -23,5 160,2 40 200,2 генератор 8. теж саме 20 20 0,1 40 80,1 -23,5 216,8 40 256,8 через 2 години 9. теж саме 20 20 0,1 40 80,1 -23,5 273,4 40 313,4 через 3 години 10. теж саме 20 20 0,1 40 80,1 -23,5 330,1 40 370,1 через 4 години 30 З таблиці видно, що одразу після передислокації, тобто найважчого режиму, з точки зору витрат енергії, система швидко відновлює заряджений стан акумулятора, а при інших режимах з меншою витратою відновлювальних джерел тим паче абсолютно достатньо, так як рекомендований струм заряду, що залежить від навантаження С дорівнює 0,1С, якщо остаточна 2 UA 101529 U 5 10 15 напруга на акумуляторі 2,9 та менше. Спеціалісти рекомендують один раз на три місяці розряджати акумулятор і після цього заряджати до 100 % впродовж 8-9 годин. Це допомагає скинути так звані верхній та нижній прапори заряду, на що у нерухомих та рідко передислокованих об'єктів часу вистачає. Перелік використаних джерел інформації Стаття Майка Елгена, Computerworld USA "Розумний дім на колесах» Повітряні генератори-3 арк. - розпечатка Метод заряда літій-ионних акумуляторів - 5 арк. Про літій-ионние акумулятори - Evolin-6 арк. Про літій-ионние акумулятори - 12 арк. Гелеоустаткування - 4 арк. Сонячна система електропостачання - 2 арк. Сонячна система теплопостачання - 3 арк. Батарея п-перевізник - 8 арк. Автономна каналізація "Оазис» ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб створення автономних систем енергопостачання і каналізації нерухомих та рідко передислокованих об'єктів, що включає виробництво, накопичення та розподіл електроенергії від поновлювальних джерел (вітер та світло), який відрізняється тим, що при тимчасовій відсутності обох джерел (вітер та світло), система автоматично перемикається на третє джерело енергії - балон зі стисним повітрям, який наповнюється від бортової компресорної станції, вимикаючи неефективні джерела, причому використовується відома автономна каналізація біологічної очистки стоків "Оазис". 3 UA 101529 U 4 UA 101529 U 5 UA 101529 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6