Ограждающий элемент с солнечным коллектором

 

Изобретение относится к строительству , в частности к конструкциям ограждающих элементов с солнечным коллектором, и может быть использовано при строительстве различных отапливаемых зданий, преимущественно сельскохозяйственных. Цель изобретения - повышение теплотехнических качеств ограждающего элемента путем интенсификации направленного конвективного теплообмена внутри элемента. Ограждающий элемент с солнечным коллектором включает несущий слой 1, солнечный коллектор в виде экрана 2, герметичную воздушную наклонную щель 3, изоляционный слой 4. внутренний слой 5. нижнюю 6 и верхнюю 7 вертикальные поверхности наклонной щели 3 и образующийся при теплообмене в наклонной щели 3 циркуляционный контур 8 с восходящим 9 и нисходящим 10 потоками. 1 ил.

СОЮЗ COBETCklX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 04 B 2/14

ГОСУДАРСТВЕН ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4668471/33

- (22) 21.02.89 (46) 30.05.91. Бюл. М 20 (71) Курский политехнический институт (72) Н.С.Кобелев, Э.А.Мельников, А.Е.Чижов, В.А. Кудрявцев и И.И.Сокол (53) 697.7 (088.8) (56) Справочник по теплозащите зданий, Хоменко В.П. и др. Киев, Будивельник, 1986, C. 73-75.

Экономический патент ГДР

hh 252634, кл,.Е 04 С 1/06, 1987. (54) ОГРАЖДАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ С СОЛНЕЧН6! М КОЛЛЕ КТОРОМ (57) Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям ограждающих элементов с солнечным коллектором, и Ы 1652486 А1 может быть использовано при строительстве. различных отапливаемых зданий, преимущественно сельскохозяйственных. Цель изобретения — повышение теплотехнических качеств ограждающего элемента путем интенсификации направленного конвективного теплообмена внутри элемента, Ограждающий элемент с солнечным коллектором включает несущий слой 1, солнечный коллектор в виде экрана 2, герметичную воздушную наклонную щель 3, изоляционный слой 4, внутренний слой 5. нижнюю 6 и верхнюю 7 вертикальные поверхности наклонной щели 3 и образующийся при теплообмене в наклонной щели 3 циркуляционный контур & с восходящим 9 и нисходящим 10 потоками. 1 ил.

1652486

10

40

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкции ограждающих элементов с солнечным коллектором, и может быть использовано в строительстве различных отапливаемых зданий, преимущественно сельскохозяйственных.

Цель изобретения — повышение теплотехнических качеств ограждающего элемента путем интенсификации направленного конвективного теплообмена внутри элемента.

На чертеже изображена принципиальная схема ограждающего элемента с солнечным коллектором.

Элемент состоит из несущего слоя 1, связанного с солнечным коллектором в виде экрана 2, герметичной воздушной наклонной щели 3, размещенной в изоляционном слое 4, внутреннего слоя 5, при этом нижняя вертикальная поверхность 6 щели 3 соприкасается с внутренней поверхностью несущего слоя 1, обращенного к холодной среде, а верхняя вертикальная поверхность 7 щели

3 соприкасается с внутренней поверхностью слоя 5, обращенного к тепловой среде, кроме того, в наклонной герметичной воздушной щели 3 при теплообмене образуется циркуляционный контур 8 с восходящим

9 и нисходящим 10 потоками, Теплообмен при эксплуатации ограждающего элемента с солнечным коллектором осуществляется следующим образом, При низких температурах окружающей среды и высокой солнечной радиации несущий слой 1 интенсивно нагревается под воздействием солнечного тепла, поступающего через коллектор в виде экрана 2 из селективна пропускающего материала, например силикатного стекла. В результате нагревается часть воздуха герметичной воздушной щели 3, контактирующая с нижней вертикальной поверхностью 6 наклонной щели 3. Изменение плотности воздуха в герметичной воздушной наклонной щели 3 приводит к образованию конвективного теплообмена, где преимущественно тепло передается конвекцией, так как лучистый теплообмен между вертикальными поверхностями 6 и 7 незначителен вследствие их взаимного смещения в пространстве.

Передача тепла конвекцией при прогреве воздуха, прилегающего к нижней вертикальной поверхности 6, наклонной герметичной щели 3 осуществляется за счет образования циркуляционного контура 8 с чередующимися между собой восходящим 9 и нисходящим 10 потоками, Уменьшение площади наклонной воздушной щели 3 по высоте ограждающего элемента способствует увеличению меры соприкосновения восходящего 9 и нисходящего 10 потоков, т.е, в ней наблюдается дальнейшее увеличение коэффициента теплопередачи, Кроме того, равномерное сближение движущихся восходящих и нисходящих потоков приводит к возникновению диффузионного термоэффекта, представляющего собой возникновение разности температур в результате диффузионного перемещения двух газов (e данном случае сухого воздуха и водяного пара, всегда присутствующего в атмосферном воздухе в различном состоянии: насыщенное, перегретое).

В результате восходящий 9 и нисходящий 10 потоки циркуляционного контура 8 движутся взаимно соприкасаясь, осуществляя тем самым интенсивный конвективный теплообмен с максимальным значением коэффициента теплоотдачи для данных погодно-климатических условий эксплуатации.

При отсутствии солнечной радиации в условиях эксплуатации ограждающего элемента с низкими температурами окружающей среды направленный процесс конвективного теплообмена в наклонной герметичной воздушной щели 3 отсутствует.

Это объясняется тем, что верхние слои воздуха, контактирующие с верхней вертикальной поверхностью 7 щели 3. обращенной к теплой среде (помещению), более нагреты и имеют меньшую плотность, чем слои воздуха, контактирующие с нижней вертикальной поверхностью 6 щели 3. обращенной к холодной среде.

Границы рассчитываемого максимального желаемого коэффициента кон вективно направленного теплообмена определяется надежностью эксплуатации ограждающего элемента с солнечным коллектором, определяемой как конструктивными особенностями (высота, ширина, длина), так и выполняемыми им функциями (наружные и внутренние стены, перегородки, заполнения проемов и т.д.).

Предложенный ограждающий элемент с солнечным коллектором обеспечивает повышение теплотехнических качеств конструкции за счет получения направленного конвективного теплообмена при ясной погоде и гарантирует заданное термическое сопротивление при отсутствии солнечной радиации со стороны холодной среды.

Предложенная конструкция технологична, суживающиеся по высоте щели облегчают извлечение пустотообразователя и изготовление конструкции ограждающего элемента может осуществляться как при конвейерном, так и при агрегатно-поточном производстве. Кроме того, наличие наклон1652486

Составитель В.Козлов

Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор И.Муска

Редактор В.Ковтун

Заказ 1752 Тираж 438 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101 ной уменьшающейся по высоте ограждающего элемента воздушной щели способствует увеличению прочностных свойств строительного элемента при равенстве конвективного теплообмена по сравнению с воздушной наклонной щелью постоянного сечения.

Формула изобретения

Ограждающий элемент с солнечным коллектором и герметичными воздушными

«наклонными щелями по его высоте, восходящими от наружной к внутренней поверх-. ности элемента. отличающийся тем, что. с целью повышения теплотехнических качеств путем интенсификации направленного конвективного теплообмена внутри элемента, каждая герметичная наклонная щель имеет переменное поперечное сечение, которое уменьшается к внутренней поверхности, и минимальный размер Ь

5 которого определяется из соотношения

h = L(tgф+ tgQ)

l где L — величина горизонтальной проекции наклонной щели;

10 а — максимальный размер поперечного сечения;

P — угол между верхним основанием наклонной щели и горизонталью; ф- угол между нижним основанием на15 клонной щели и горизонталью.