Теплоакумулюючий геліоенергетичний віконний блок

Реферат: Теплоакумулюючий геліоенергетичний віконний блок включає несучий каркас, раму усередині несучого каркаса, поперечні елементи рами з обертовими планками-ламелями та вузол обертання. Обертові планки-ламелі поперечних елементів рами складаються з: теплоакумулюючої комірки, теплоакумулюючого наповнювача, зовнішнього активного покриття, теплоізоляційної комірки, теплового дзеркала та ущільнювачів. Як теплоакумулюючий наповнювач використані легкоплавкі металеві сплави, органічні сполуки, суспензії неорганічних сполук в їх насичених розчинах зі зростаючою розчинністю тощо з температурою фазового переходу (плавлення) в інтервалі 20-90 °C. Зовнішнє активне покриття виготовлене з матеріалу, що здатний максимально поглинати сонячне випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах. Теплоізоляційна комірка виготовлена з полімерного матеріалу, що має малий коефіцієнт теплопровідності, у формі паралелепіпеда герметичного виконання, з зовнішнім тепловим дзеркалом. Теплове дзеркало, закріплене на зовнішньому боці теплоізоляційної комірки, виготовлене з матеріалу, що забезпечує відбивання сонячного випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах. Ущільнювачі розташовані на обох повздовжніх ребрах обертових планок-ламелей та виготовлені з еластичного полімерного матеріалу. UA 102161 U (12) UA 102161 U UA 102161 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, що заявляється, належить до галузі виготовлення і монтажу вікон, віконниць, жалюзі, а саме, до закріплених нерухомо або рухомих пристосувань на вікнах, що є призначеним для додаткової теплоізоляції вже встановленої одинарної або подвійної світлопрозорої частини віконної конструкції, і може бути застосована у вигляді віконного блока з обертовими пластинами (планками-ламелями). Відома світлопрозора конструкція (див., наприклад, патент на корисну модель 93865 U1 від 26.01.2010, МПК (2006/01) Е06В7/00). Світлопрозора конструкція включає несучий каркас, усередині якого встановлена рама, що містить з'єднані поперечними елементами бічні стійки з розташованими на них світлопрозорими елементами, що утворюють між собою повітряну камеру, яка сполучається з зовнішнім простором за допомогою принаймні одного забезпеченого фільтром вентиляційного каналу; між бічними стійками рами встановлені з можливістю обертання жалюзі, а світлопрозорі елементи виконані з термоусадочного полімеру, зовнішня поверхня якого покрита шаром політетрафторетилену. Відома світлопрозора конструкція за технічною суттю та за ефектом, що досягається, є найбільш близькою до теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ), що заявляється. Недоліком відомої світлопрозорої конструкції є те, що подібна конструкція не дає можливості в холодну пору року використати як джерело додаткової енергії сонячне випромінювання вдень та знижувати затрати на обігрів помешкань вночі, а також влітку виконувати роль теплового бар'єру. Суттєвими ознаками найближчого аналогу, що збігаються з теплоакумулюючим геліоенергетичним віконним блоком (ТАГЕВБ), що заявляється, є: - несучий каркас, - рама усередині несучого каркаса, - поперечні елементи рами з обертовими планками-ламелями, - вузол обертання. Суттєвими ознаками найближчого аналогу, що відрізняються від теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ), що заявляється, є: - обертові планки-ламелі, що складаються з: - теплоакумулюючої комірки, - теплоакумулюючого наповнювача, - зовнішнього активного покриття, - теплоізоляційної комірки, - теплового дзеркала, - ущільнювачів; - теплоакумулююча комірка, металева або карбонополімерна, у формі паралелепіпеда, герметичного виконання з зовнішнім світлоактивним покриттям, заповнена всередині теплоакумулюючим наповнювачем, - теплоакумулюючий наповнювач у вигляді легкоплавких металевих сплавів, органічних сполук, суспензій неорганічних сполук в їх насичених розчинах зі зростаючою розчинністю тощо з температурою фазового переходу (плавлення) в інтервалі 20-90 °C, - зовнішнє активне покриття, що здатне максимально поглинати сонячне випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах, - теплоізоляційна комірка з полімерного матеріалу, що має малий коефіцієнт теплопровідності, у формі паралелепіпеда, герметичного виконання, із зовнішнім тепловим дзеркалом, - теплове дзеркало закріплене на зовнішньому боці теплоізоляційної комірки, що забезпечує відбивання сонячного випромінювання у інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах, - ущільнювачі розташовані на обох повздовжніх ребрах обертових планок-ламелей та виготовлені з еластичного полімерного матеріалу. В основу корисної моделі поставлена задача за рахунок зміни конструкції вбудованих у поперечні елементи рами обертових планок-ламелей шляхом створення засобів запобігання втратам тепла з помешкання з одночасним накопиченням енергії сонячного випромінювання забезпечити можливість економії енергоносіїв на опалення приміщень, тобто підвищити економічну ефективність використання теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока при освітленні його сонцем. Технічним результатом, що очікується, теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ) є зниження тепловтрат крізь віконний блок з одночасним поглинанням енергії сонячного випромінювання. За рахунок цього підвищується економічна ефективність 1 UA 102161 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 використання теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ) при освітленні його сонцем. Зазначений технічний результат досягається тим, що у теплоакумулюючому геліоенергетичному віконному блоці (ТАГЕВБ), що включає несучий каркас, раму усередині несучого каркаса, поперечні елементи рами з обертовими планками-ламелями та вузол обертання, згідно з технічним рішенням, що заявляється, - обертові планки-ламелі складаються з: теплоакумулюючої комірки, теплоакумулюючого наповнювача, зовнішнього світлоактивного покриття, теплоізоляційної комірки, теплового дзеркала, ущільнювачів; при цьому - теплоакумулююча комірка виготовлена металевою або карбонополімерною, у формі паралелепіпеда герметичного виконання, з зовнішнім активним покриттям, заповненою всередині теплоакумулюючим наповнювачем; - як теплоакумулюючий наповнювач використані легкоплавкі металеві сплави, органічні сполуки, суспензії неорганічних сполук в їх насичених розчинах зі зростаючою розчинністю тощо з температурою фазового переходу (плавлення) в інтервалі 20-90 °C; - зовнішнє активне покриття виготовлене з матеріалу, що здатний максимально поглинати сонячне випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах; - теплоізоляційна комірка виготовлена з полімерного матеріалу, що має малий коефіцієнт теплопровідності, у формі паралелепіпеда герметичного виконання з зовнішнім тепловим дзеркалом; - теплове дзеркало, закріплене на зовнішньому боці теплоізоляційної комірки, виготовлене з матеріалу, що забезпечує відбивання сонячного випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах, - ущільнювачі розташовані на обох повздовжніх ребрах обертових планок-ламелей та виготовлені з еластичного полімерного матеріалу. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає у наступному. При створенні обертових планок-ламелей з: теплоакумулюючої комірки, теплоакумулюючого наповнювача, зовнішнього активного покриття, теплоізоляційної комірки, теплового дзеркала та ущільнювачів; при виготовленні теплоакумулюючої комірки металевою або карбонополімерною у формі паралелепіпеда герметичного виконання, з зовнішнім активним покриттям, заповненою всередині теплоакумулюючим наповнювачем; при використанні як теплоакумулюючого наповнювача легкоплавких металевих сплавів, органічних сполук, суспензій неорганічних сполук в їх насичених розчинах зі зростаючою розчинністю тощо з температурою фазового переходу (плавлення) в інтервалі 20-90 °C; при виготовленні зовнішнього активного покриття з матеріалу, що здатний максимально поглинати сонячне випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах; при виготовленні теплоізоляційної комірки з полімерного матеріалу, що має малий коефіцієнт теплопровідності, у формі паралелепіпеда герметичного виконання з зовнішнім тепловим дзеркалом; при закріпленні теплового дзеркала на зовнішньому боці теплоізоляційної комірки та виготовленні його з матеріалу, що забезпечує відбивання сонячного випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах; при розташовуванні ущільнювачів на обох повздовжніх ребрах обертових планокламелей та виготовленні їх з еластичного полімерного матеріалу за рахунок зниження тепловтрат крізь віконний блок з одночасним поглинанням енергії сонячного випромінювання підвищується економічна ефективність використання теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блоку (ТАГЕВБ) при освітленні його сонцем. Таким чином, сукупність відмінних ознак технічного рішення, що заявляється, (теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ)) веде до досягнення зазначеного вище технічного результату. Крім того, суть технічного рішення ілюструється принциповою схемою конструкції обертових планок-ламелей теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ) та їх основними робочими положеннями, наведеними на фіг. 1-4. Обертові планки-ламелі теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ) складаються з наступних елементів: 1 - теплоакумулюючої комірки, 2 - теплоакумулюючого наповнювача, 3 - зовнішнього активного покриття, 4 - осі обертання, 5 - теплоізоляційної комірки, 6 - теплового дзеркала, 7 - ущільнювачів. Теплоакумулюючий геліоенергетичний віконний блок (ТАГЕВБ) працює наступним чином. Особливість ТАГЕВБ полягає в тому, що кожна обертова планка-ламель (фіг. 1) побудована з двох комірок з різними фізичними властивостями. Протилежні сторони кожної обертової планкиламелі, тобто теплоакумулююча комірка 1 з теплоакумулюючим наповнювачем 2 та з зовнішнім 2 UA 102161 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 активним покриттям 3, а також теплоізоляційна комірка 5 з тепловим дзеркалом 6, мають чітко розмежовані протилежні функції. Кожна з планок-ламелей має можливість обертатися навколо своєї осі 4 таким чином, що їх усі можна зорієнтувати теплопоглинаючою коміркою або в приміщення, або назовні. Причому в цих крайніх положеннях конструкція обертової планкиламелі, яка включає в себе ущільнювачі 7, дозволяє герметично відокремлювати простір кімнати від вікна. Завдяки цьому утворюється повітряна камера, яка вночі виконує роль додаткової теплоізоляції, а вдень створює умови для виникнення парникового ефекту. Запропонована конструкція теплоакумулюючого геліоенергетичного віконного блока (ТАГЕВБ) дозволяє виокремити три основні робочі положення обертових планок-ламелей: накопичення енергії, збереження енергії та проміжне положення. Накопичення енергії (фіг. 2). Це положення використовується вдень прохолодної пори року, коли вікно освітлене сонцем, а мешканців житла немає вдома і сутінки в кімнаті нікому не стануть на заваді. В цьому випадку планки-ламелі обернені теплоакумулюючими комірками 1 до вікна. Завдяки щільному приляганню обертових планок-ламелей одна до одної між вікном і ТАГЕВБ утворюється повітряна камера, в якій внаслідок парникового ефекту температура повітря зростає. Це в свою чергу призводить до поглинання тепла теплоакумулюючим наповнювачем, яким заповнені теплоакумулюючі комірки. Теплоакумулюючий матеріал нагрівається і плавиться. Як наслідок, за рахунок прихованої теплоти плавлення відбувається накопичення теплової енергії. Зауважимо, що втрати тепла з кімнати назовні через вікно з ТАГЕВБ в цей час зменшаться до нуля, адже температура в повітряній камері буде значно більша, ніж температура в кімнаті, що унеможливлює теплові втрати. Збереження енергії (фіг. 3). В цьому положенні планки-ламелі обернені до вікна теплоізоляційними комірками 5 з тепловим дзеркалом 6. Утворена повітряна камера між ТАГЕВБ та вікном продовжує виконувати роль теплоізолятора. При цьому теплоакумулюючі комірки 1 повертаються у бік кімнати і починають віддавати закумульоване тепло у приміщення. Таке положення забезпечує часткове зниження витрат на опалення та надійну теплоізоляцію вікна вночі. При цьому ТАГЕВБ виконує функцію теплового бар'єру. Ця функція може бути корисною не тільки прохолодної осінньої чи зимової ночі, а й спекотного літнього дня, аби убезпечити житло від потрапляння надлишкової теплової енергії і таким чином зменшити витрати на кондиціювання повітря. У будь-якому іншому проміжному положенні (фіг. 4) запропонований ТАГЕВБ особливо не відрізняється від звичайних жалюзі, які не перешкоджають потраплянню світла в помешкання і можуть бути налаштовані так, як цього забажає господар. У положенні накопичення енергії при використанні як теплоакумулюючого наповнювача з питомою теплоємністю с = 2,72 кДж/кг•К, питомою теплотою фазового переходу λ = 200 кДж/кг, з температурою плавлення tпл. = 53 °C, при масі наповнювача m=10 кг, нагрітого до 70 °C, за допомогою ТАГЕВБ можливо закумулювати 3,36 МДж енергії сонячного випромінювання. В положенні збереження енергії при зворотному охолоджені теплоакумулюючого наповнювача до 20 °C, впродовж години ТАГЕВБ може забезпечити біля 933 Вт теплової потужності. Зважаючи на те, що у конструкції передбачено використання теплоізоляційної комірки з тепловим дзеркалом, втрати тепла через вікно зменшаться додатково на 844,8 Вт. Як наслідок економія теплової енергії на одному вікні у сонячні дні становитиме до 28 %, при цьому частка залученої сонячної енергії складатиме 10,3 %. Таким чином, використання розроблених згідно з запропонованою принциповою схемою планок-ламелей дозволить максимально спростити конструкцію ТАГЕВБ, зменшити до мінімуму його металоємність та витрати на виробництво, а відсутність зовнішнього енергоспоживання суттєво підвищує його експлуатаційну надійність. Крім того, ТАГЕВБ можна застосовувати в житловому секторі без зміни конструкції існуючих вікон та перепланування житла. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Теплоакумулюючий геліоенергетичний віконний блок, що включає несучий каркас, раму усередині несучого каркаса, поперечні елементи рами з обертовими планками-ламелями та вузол обертання, який відрізняється тим, що обертові планки-ламелі поперечних елементів рами складаються з: теплоакумулюючої комірки, теплоакумулюючого наповнювача, зовнішнього активного покриття, теплоізоляційної комірки, теплового дзеркала та ущільнювачів, при цьому теплоакумулююча комірка виготовлена металевою або карбонополімерною у формі паралелепіпеда герметичного виконання, з зовнішнім активним покриттям, заповненою всередині теплоакумулюючим наповнювачем, як теплоакумулюючий наповнювач використані легкоплавкі металеві сплави, органічні сполуки, суспензії неорганічних сполук в їх насичених 3 UA 102161 U 5 10 розчинах зі зростаючою розчинністю тощо з температурою фазового переходу (плавлення) в інтервалі 20-90 °C, зовнішнє активне покриття виготовлене з матеріалу, що здатний максимально поглинати сонячне випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах, теплоізоляційна комірка виготовлена з полімерного матеріалу, що має малий коефіцієнт теплопровідності, у формі паралелепіпеда герметичного виконання, з зовнішнім тепловим дзеркалом, теплове дзеркало, закріплене на зовнішньому боці теплоізоляційної комірки, виготовлене з матеріалу, що забезпечує відбивання сонячного випромінювання в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах, ущільнювачі розташовані на обох повздовжніх ребрах обертових планок-ламелей та виготовлені з еластичного полімерного матеріалу. 4 UA 102161 U 5 UA 102161 U 6 UA 102161 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 7