Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы

Авторы патента:


Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы
Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы

 


Владельцы патента RU 2464670:

ПАНОТРОН АГ (CH)

Устройство энергоснабжения, содержащее несколько выполненных в виде кровельной черепицы энергетических панелей (1), которые покрывают часть здания и которые содержат служащий для поглощения солнечной энергии энергетический модуль (300), который соединен с линией (33) электроснабжения. В соответствии с изобретением на одной из наружных сторон здания предусмотрен по меньшей мере один металлический трубопровод (4), на котором установлены энергетические панели (1), которые механически и термически соединены с трубопроводом (4), в котором предусмотрены служащий для размещения линии (33) электроснабжения кабельный канал (47) и по меньшей мере один канал (41, 42) для прохождения жидкой теплопередающей среды (45), с помощью которой тепловая энергия передается от энергетической панели (1) к потребителю (400) тепловой энергии. Также предложена энергетическая панель и кровельная черепица, содержащие описанное выше устройство энергоснабжения. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 20 ил.

 

Изобретение касается устройства энергоснабжения, содержащего несколько выполненных в виде кровельной черепицы энергетических панелей, а также выполненной в виде кровельной черепицы энергетической панели.

Энергетические панели служат для поглощения энергии, которая в энергетической панели преобразуется в тепловую энергию и/или электрическую энергию и которая отдается одному или нескольким потребителям. Устройство энергоснабжения состоит из одной или нескольких соединенных друг с другом энергетических панелей.

Устройство, содержащее одну энергетическую панель, известно, например, из (1), JP 2005 241021 A. У этой панели тепловая энергия отводится посредством трубчатой структуры, которая содержит две параллельные друг другу трубки большего размера, которые соединены друг с другом проходящими перпендикулярно к ним трубками меньшего размера. Трубки меньшего размера непосредственно примыкают к энергетической панели и отводят забираемую тепловую энергию через трубчатую структуру. Однако такого рода устройства непригодны для кровельных конструкций.

Впрочем, такого рода энергетическая панель известна из (2), EP 0335261 B1. Эта энергетическая панель содержит корпус в форме кровельной черепицы или наружного конструктивного элемента стены, множество солнечных элементов, каждый из которых расположен на наружной обращенной к солнечным лучам поверхности черепицы или конструктивного элемента стены, а также проходной канал для теплопередающей среды. Этот проходной канал располагается под той областью черепицы или конструктивного элемента стены, на которой расположены солнечные элементы. Корпус энергетической панели изготовлен из комбинированного, состоящего из твердых частиц, неорганического, гранулированного или волокнистого материала и теплопроводящего металла.

Известная из (2) энергетическая панель, принцип которой является широко распространенным, а также устройства и системы, которые основаны на этих энергетических панелях, обладают различными недостатками. Из-за интеграции солнечных элементов и проходного канала для энергопередающей среды в энергетическую панель получается относительно сложная конструкция энергетической панели с соответственно высокими затратами на изготовление. Проходной канал для теплоносителя, канал или трубопровод, должен быть встроен в энергетическую панель и у своего впускного отверстия и выпускного отверстия оснащен соединительными элементами, которые позволяют объединить проходные каналы нескольких энергетических панелей в один единственный трубопровод или, соответственно, один единственный канал, через который протекает теплопередающая среда. Поскольку для покрытия кровли применяется множество таких энергетических панелей, при этом получается большое количество точек соединения, которое после долгого срока эксплуатации и многократного использования должно оставаться плотным. Кроме того, необходимо учесть, что возможно применение только относительно тонких трубопроводов, из-за чего возникает относительно высокое сопротивление трубопровода и соответственно высокое давление в трубопроводе, которое ставит высокие требования к качеству точек соединения. Если отдельные точки соединения, например, после многолетнего срока эксплуатации выходят из строя, то в результате сильно повышаются затраты на техническое обслуживание. С одной стороны, необходимо локализовать неисправное место, с другой стороны, необходимо устранить дефект с относительно высокими затратами. Кроме того, из-за малого диаметра трубопровода через соединенные друг с другом энергетические панели может протекать только небольшое количество теплоносителя, из-за чего не обеспечивается оптимальная теплопередача.

Результатом неудовлетворительной теплопередачи является не только недостаточное получение тепловой энергии, но и неоптимальное использование энергетических элементов, которые при более высоких температурах отдают меньшую электрическую мощность.

Поэтому в основу настоящего изобретения положена задача создать усовершенствованное устройство энергоснабжения, содержащее по меньшей мере одну энергетическую панель, а также усовершенствованную энергетическую панель.

В частности, необходимо создать устройство энергоснабжения, содержащее по меньшей мере одну энергетическую панель, которое эффективно преобразует солнечную энергию в тепловую и электрическую энергию.

К тому же изготовление, инсталляция и техническое обслуживание устройства энергоснабжения и энергетической панели должны осуществляться со сниженными затратами.

Кроме того, устройство энергоснабжения должно обладать новыми и предпочтительными признаками в отношении мощности. В частности, техническое обслуживание устройства энергоснабжения должно осуществляться эффективно и с минимальными затратами.

Эта задача решается с помощью устройства энергоснабжения, содержащего энергетические панели, которые обладают признаками, указанными в пункте 1 или, соответственно, 8. Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в других пунктах.

Устройство энергоснабжения содержит несколько выполненных в виде кровельной черепицы энергетических панелей, которые покрывают часть здания и которые имеют служащий для поглощения солнечной энергии энергетический модуль, соединенный с линией электроснабжения.

В соответствии с изобретением с одной из наружных сторон здания предусмотрен по меньшей мере один металлический трубопровод, на котором установлены энергетические панели, которые механически и термически соединены с этим трубопроводом, в котором предусмотрены служащий для размещения линии электроснабжения кабельный канал и по меньшей мере один канал для прохождения жидкой теплопередающей среды, с помощью которой тепловая энергия может передаваться от энергетической панели к потребителю тепловой энергии.

Предусмотренный для теплопередачи, предпочтительно монтируемый горизонтально трубопровод, предпочтительно алюминиевый профиль, заменяет обрешетку кровли или стены здания и монтируется, например, на проходящем перпендикулярно к ней стропиле стропильной фермы. Поэтому трубопровод выполняет двойную функцию. С одной стороны, он служит для более прочного по сравнению с деревянной обрешеткой монтажа энергетических панелей. С другой стороны, он служит для приема и отвода отдаваемой энергетическими панелями тепловой энергии. Избыточные расходы, которые возникают по сравнению с традиционной обрешеткой кровли, достаточно малы и более чем компенсируются сниженными затратами на изготовление энергетических панелей. К тому же при инсталлированной системе трубопроводов получается чрезвычайно прочная и надежная конструкция, которая выдерживает даже худшие погодные условия. Из-за относительно большого поперечного сечения трубопровода обеспечивается отличная теплопередача.

Особенно предпочтительно также, что с помощью предлагаемой изобретением системы трубопроводов возможно охлаждение энергетических панелей, в частности предусмотренных в них электрических модулей, кровли здания или стены здания. Для этого теплоноситель может охлаждаться в зоне охлаждения, например в земляном грунте, до низких температур, прежде чем он попадет в трубопроводы в зону энергетических панелей. Благодаря этой мере удается получить чрезвычайно эффективное и недорогостоящее охлаждение здания, так что можно обойтись без охлаждающих агрегатов, которые обычно требуют высокого расхода энергии. Например, летом можно применять геотермический зонд теплового насоса для циркуляции теплоносителя.

Особенно предпочтительно у предлагаемых изобретением устройств энергоснабжения то, что система металлических трубопроводов, а также по меньшей мере частично состоящие из металла энергетические панели защищают жителей соответствующего здания от воздействий излучений и электросмога, в соответствующих вариантах осуществления даже от удара молнии. При этом обеспечивается защита от часто представляющего сегодня предмет опасений излучения высокочастотных волн.

Соединение энергетических панелей с трубопроводом может осуществляться простыми средствами, при этом термическое сопротивление оказывается практически незначительным. Поэтому поглощаемая энергетической панелью тепловая энергия эффективно передается трубопроводу и отводится от него. При этом обеспечивается также хорошее охлаждение энергетической панели, из-за чего энергетические элементы, такие как, например, солнечные элементы, работают оптимальным образом и могут отдавать максимальную электрическую энергию.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления трубопровод содержит по меньшей мере один первый канал для прохождения теплопередающей среды в одном направлении и по меньшей мере один второй канал для возвращения теплопередающей среды назад. Поэтому на одном конце трубопровода имеется замыкающий элемент, через который поступающая из первого канала для прохождения жидкой теплопередающей среды перенаправляется во второй канал для жидкой теплопередающей среды. На другом конце трубопровода теплопередающая среда может, таким образом, подводиться и забираться в одном и том же месте. При этом варианте осуществления трубопровода возможно простое проектирование и конструирование всей системы трубопроводов. Прохождение теплопередающей среды в двух направлениях внутри трубопровода приводит также к усреднению температур, которые могут устанавливаться в различных местах трубопровода.

Предпочтительно, если система трубопроводов разделена на сегменты, которые независимо друг от друга эксплуатируются каждый с одним циркуляционным насосом. Предпочтительно эти сегменты образуются таким образом, что они соответствуют отдельным зонам солнечного облучения. Например, первый сегмент системы трубопроводов может располагаться с южной стороны двускатной кровли, а второй сегмент на западной стене дома. Разделение указанных сегментов позволяет сэкономить на соответствующих соединительных трубопроводах и уже по этой причине целесообразно. Это разделение, однако, целесообразно и потому, что каждый из соответствующих сегментов может эксплуатироваться в то время, когда солнечное облучение является оптимальным для каждого сегмента.

В качестве теплопередающей среды может использоваться вода. Предпочтительно вариант осуществления предлагаемого изобретением устройства энергоснабжения позволяет, однако, также применять масло, которое наилучшим образом подходит для теплопередачи.

Во избежание потерь тепла трубопровод предпочтительно снабжен изоляционным слоем, который предпочтительно прерывается только в тех местах, в которых трубопровод термически или механически соединен с энергетической панелью. Таким образом обеспечивается отсутствие потерь полученной тепловой энергии на пути передачи.

Применение внешнего трубопровода является также особенно предпочтительным потому, что он может быть снабжен проходящим параллельно оси кабельным каналом, который предпочтительно выполняется в виде, например, имеющей форму ласточкина хвоста выемки или паза в корпусе трубопровода. В этом хорошо защищенном и тем не менее легко доступном кабельном канале, который обращен к энергетической панели, располагаются линии электроснабжения, по которым передается отдаваемая энергетическими модулями электрическая энергия, и, например, линии для передачи данных, в частности линии управления, которые служат для передачи данных между центральным устройством управления и децентрализованными или, соответственно, локальными предусмотренными в энергетической панели устройствами управления. Локальные устройства управления могут также представлять собой простые выключатели, которые управляются центральным устройством управления, чтобы направлять выработанный энергетическими модулями ток к центральному или предусмотренному в энергетической панели локальному токоприемнику или, соответственно, потребителю или аккумулятору.

Локальное устройство управления предпочтительно выполнено таким образом или, например, может включаться с помощью выключателя таким образом, чтобы энергетический модуль после отсоединения энергетической панели от электропроводки был соответственно соединен со светодиодами, которые потребляют выработанную энергию и одновременно отображают состояние энергетической панели. Поэтому энергетические панели могут эксплуатироваться изолированно, управляемые локальным устройством управления, или совместно, управляемые центральным устройством управления, таким образом, чтобы энергия подводилась не к электропроводке, а к предусмотренным на энергетической панели потребителям. Благодаря этому персонал может выполнять работы по техническому обслуживанию или визуально контролировать инсталлированные или деинсталлированные энергетические панели.

Указанные линии могут представлять собой плоский ленточный кабель, который предпочтительно на необходимых расстояниях снабжен электрическими соединителями, каждый из которых посредством другого соединителя может соединяться с соединительной линией энергетической панели.

Благодаря применению центрального устройства управления, а также локальных устройств управления, которые предпочтительно соединены с локально расположенными на энергетических панелях электрическими аккумуляторами, светодиодами и/или датчиками, возникают многочисленные другие предпочтительные возможности применения, связанные с предлагаемой изобретением системой энергоснабжения. С помощью датчиков может быть установлено состояние энергетической панели, а также состояние периферии. После передачи определенных данных центральному устройству управления оно может оптимальным образом управлять всей системой или, соответственно, устройством энергоснабжения. Например, возможно подключение или отключение отдельных сегментов системы трубопроводов.

Особенно предпочтительно применение по меньшей мере одного электрического аккумулятора в каждой энергетической панели. С помощью известных сегодня аккумуляторов можно локально накапливать полученную энергию и отдавать только при необходимости и в оптимальных условиях. Например, можно обойтись без центрального электрического аккумуляторного устройства. С помощью известных сегодня аккумуляторов, которые обычно обладают плотностью энергии 100 Вт·ч/кг и плотностью мощности 1000 Вт/кг, можно, таким образом, локально накапливать и при необходимости отдавать огромные количества энергии. С помощью локальных устройств управления возможен контроль этих аккумуляторов и удержание в оптимальном рабочем диапазоне, например, для предотвращения их полной разрядки. При необходимости возможна также в предпочтительной форме трансформация накопленной электрической энергии до более высоких параметров и отдача с целью снижения потерь.

С учетом подаваемых центральным устройством управления команд управления локальное устройство управления может оптимизировать передачу энергии и при необходимости при запросе на энергию отказать в поставке энергии, если этого требует положение вещей. Поэтому локальное устройство управления может направлять отдаваемый энергетическими модулями ток к предусмотренному в энергетической панели локальному электрическому аккумуляторному устройству или по меньшей мере к одному центральному токоприемнику. Центральный токоприемник может представлять собой аккумулятор или преобразователь энергии, который отдает переменный ток внутренней или внешней сети.

Механическое и термическое соединение с трубопроводом осуществляется с помощью соединительного устройства, элементы которого полностью или частично являются выполненными цельно на трубопроводе и/или цельно на металлическом корпусе энергетической панели или же могут предоставляться в виде отдельной гарнитуры.

Предпочтительно применяется трубопровод по меньшей мере с одним приблизительно и/или частично круглым поперечным сечением, так что смонтированные фланцы или хомуты, которые плоскостно прилегают к трубопроводу, могут быть повернуты в необходимое положение и с высоким давлением прижима соединены с трубопроводом с силовым замыканием. Особенно предпочтительно возможно также применение соединительных элементов, которые служат для соединения с геометрическим замыканием. Например, могут быть предусмотрены входящие в зацепление друг с другом системы зубьев, которые могут фиксироваться в выбираемых положениях.

Если применяется отдельная соединительная гарнитура, она может быть оптимальным образом, в частности с максимально возможными контактными поверхностями, адаптирована с одной стороны к трубопроводу, а с другой стороны к энергетической панели. Одновременно легко обеспечивается возможность монтажа и юстировки отдельной соединительной гарнитуры. Предпочтительно в энергетической панели предусматриваются отверстия, через которые могут проходить инструменты, посредством которых соединительное устройство может быть затянуто или отсоединено.

В предпочтительных вариантах осуществления металлическая основа энергетического модуля непосредственно или посредством жесткой или гибкой металлической полосы соединяется с трубопроводом. Благодаря соединению металлических основ энергетических модулей с предпочтительно заземленной системой труб обеспечивается дополнительно оптимальная защита от воздействия излучения, а также удара молнии.

Энергетические панели для предлагаемого изобретением устройства энергоснабжения, которые снабжены одним или несколькими энергетическими модулями, особенно просты в изготовлении и монтаже. Энергетические панели могут быть оптимальным образом подготовлены к установке энергетических модулей, а также к присоединению к трубопроводу, при этом благодаря большим контактным поверхностям или цельному исполнению соединительных элементов на металлическом корпусе энергетической панели обеспечивается оптимальная теплопередача.

Предусмотренные для устройства энергоснабжения энергетические панели имеются в исполнении в виде кровельной черепицы. С помощью энергетических панелей, имеющих форму кровельной черепицы, возможно эстетичное исполнение обрешетки кровли дома в традиционной форме. Поэтому нет необходимости отказываться от преимуществ дома с кровельной черепицей, которая может быть выполнена из любых материалов. Но дополнительно обеспечивается то преимущество, что кровельная черепица отдает воздействующую энергию в виде электрической и тепловой энергии потребителю.

Таким образом, энергетическая панель в виде кровельной черепицы имеет черепичную структуру из глины или металла, с верхней стороны которой предусмотрена область для размещения отдельно устанавливаемого энергетического модуля. Поэтому черепичная структура, например, из глины и соответствующий ей энергетический модуль могут изготавливаться отдельно в оптимизированных технологических процессах.

Черепичная структура или, соответственно, кровельная черепица может при этом изготавливаться на черепичной фабрике с малыми затратами. При этом кровельная черепица выполнена таким образом, что она может монтироваться с энергетической панелью или без нее. Поэтому черепичная фабрика может изготавливать и поставлять один единственный продукт заказчикам, которые хотят инсталлировать предлагаемое изобретением устройство энергоснабжения или же нет. Поэтому с помощью изготавливаемой кровельной черепицы выполняются все требования, предъявляемые к традиционной кровельной черепице. Имеются только признаки конфигурации, которые позволяют соединить энергетический модуль с новой кровельной черепицей.

Энергетический модуль может также изготавливаться на специализированной фабрике с оптимальной эффективностью.

Предпочтительно энергетический модуль состоит из различных расположенных в направлении вниз слоев, основной слой из которых представляет собой металлическую основу или, соответственно, пластинчатый металлический корпус, через который воздействующая тепловая энергия с помощью соединительного элемента отводится сквозь отверстие в кровельной черепице или через закрытую другой энергетической панелью верхнюю кромку к трубопроводу. Например, металлическая основа снабжена цельно выполненным на нем соединительным элементом, который соединяется с трубопроводом. Альтернативно металлическая основа может соединяться с трубопроводом с помощью металлической ленты и монтажных уголков, таких как стяжки или зажимы.

Предпочтительно металлический корпус энергетической панели может соединяться или цельно соединен с элементом охлаждения и соединительным устройством, которое может соединяться с трубопроводом так, чтобы поглощаемая элементом охлаждения тепловая энергия могла передаваться трубопроводу и энергетическая панель одновременно оставалась прочной. Элемент охлаждения предпочтительно тесно соединен с энергетическим модулем термически и при необходимости также механически, так что он охлаждается оптимальным образом. Предпочтительно энергетический модуль прилегает к элементу охлаждения по большим контактным поверхностям и привернут к нему, так что термическое сопротивление между контактными поверхностями пренебрежимо мало. В других предпочтительных вариантах осуществления металлический корпус плоскостно прилегает к черепичной структуре, так что большая доля тепловой энергии через нагретую кровельную черепицу может передаваться прилегающему к ней трубопроводу.

В первом принципиальном варианте осуществления энергетическая панель имеет структуру, снабженную по меньшей мере одним отверстием, внутри которого металлический корпус удерживается литой массой. Например, изготавливается глиняная черепица, которая снабжена по меньшей мере одним отверстием, которое служит для размещения энергетического модуля и металлического корпуса. В одном из предпочтительных вариантов осуществления металлический корпус и по меньшей мере один энергетический модуль могут также изготавливаться предварительно в виде комбинированного модуля и вставляться в глиняную черепицу.

Во втором принципиальном варианте осуществления энергетическая панель имеет металлическую структуру, с которой цельно соединен металлический корпус. Например, изготавливается металлическая структура из алюминия, в которую может вставляться по меньшей мере один энергетический модуль. Кроме того, металлическая структура может быть снабжена большой соединительной поверхностью для соединительного устройства или же цельно выполненным соединительным элементом. В обоих случаях возможно изготовление соединительных элементов оптимальным образом и с низкими затратами.

Имеющаяся в виде черепицы структура снабжена, например, отверстием, внутри которого по меньшей мере один энергетический модуль удерживается посредством литой массы или крепежных элементов, например винтов, с помощью которых энергетический модуль соединен с соединительным элементом.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления кровельная черепица, напротив, не имеет отверстия, так что электрические линии и термические соединительные элементы направляются к трубопроводу, минуя кровельную черепицу. Это позволяет обеспечить особенно простую инсталляцию энергетической панели, а также получить модульную конструкцию энергетической панели, содержащей кровельную черепицу предпочтительно из глины и соответствующий, однако отдельно изготавливаемый энергетический модуль.

В этом предпочтительном варианте осуществления в черепичной структуре предусмотрены крепежные элементы, например направляющие пазы, в которые может вставляться энергетический модуль, который после вставления предпочтительно через соединительные контакты соединен с соединительными линиями. Предпочтительно соединительные линии уже предусмотрены на энергетическом модуле, так что обеспечивается оптимальный электрический контакт.

Благодаря модульной конструкции получаются минимальные затраты на изготовление и минимальные затраты на монтаж. В случае технического дефекта дефектный энергетический модуль может быть вынут в течение нескольких секунд и заменен новым блоком. Предпочтительно структура снабжена отверстием, которое может открываться после демонтажа энергетических модулей или посредством крышки, обеспечивая доступ к соединительным элементам, которые позволяют монтировать или отсоединять энергетическую панель.

Если энергетическая панель должна оснащаться локальным устройством управления и/или локальным аккумуляторным устройством, она может быть снабжена соответствующей камерой для размещения этих элементов. Камера может закрываться крышкой или, особенно предпочтительно, вставляемым в крепежные элементы энергетическим модулем.

Модульная конструкция энергетической панели, снабженная отдельно изготавливаемым энергетическим модулем, напротив, обеспечивает возможность предпочтительной интеграции любых электрических конструктивных элементов, таких как солнечные элементы, устройства управления с переключающими транзисторами и светодиодами. Энергетический модуль предпочтительно изготавливается по технологии SMD (технологии монтажа на поверхность). Предпочтительно электрические конструктивные элементы монтируются на изолированном металлической основе (IMS ®), которая обеспечивает оптимальный отвод тепла металлической основе. Особенно предпочтительной является интеграция светодиодов, к которым обеспечивается доступ и которые видны после инсталляции энергетических панелей. Например, предусматриваются две параллельно включенные цепи с несколькими последовательно включенными светодиодами, которые через локальное устройство управления, в простых вариантах осуществления оптико-электронное устройство связи или переключающий транзистор, на выбор, могут соединяться с солнечными элементами, для осуществления их контроля или абсорбирования выработанной энергии. Если энергетические панели еще не инсталлированы или электрическая линия не должна находиться под напряжением, солнечные элементы предпочтительно соединяются с этими светодиодами. Если необходимо демонтировать цепь со светодиодами, ее функцию выполняет другая цепь.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью чертежей. При этом показано:

на фиг. 1 - предлагаемая изобретением система энергоснабжения, содержащая энергетическую панель 1, в которой предусмотрен металлический корпус 2, который термически и механически соединен с трубопроводом 4;

на фиг. 2 - в трехмерном изображении металлический корпус 4 энергетической панели 1, показанной на фиг. 1, который снабжен служащим для абсорбции тепловой энергии элементом 21 охлаждения, соединяемым с трубопроводом соединительным элементом 22, а также камерой 23, которая служит для размещения устройства 3 управления и электрического аккумулятора 38;

на фиг. 3 - металлический корпус 2, показанный на фиг. 2, в другом варианте осуществления, в котором структура 5 энергетической панели 1, кроме того, является цельной и изготовлена из металла;

на фиг. 4 - металлический корпус 2, показанный на фиг. 2, в другом варианте осуществления, который посредством соединительной гарнитуры 271, 272, 273 соединен с трубопроводом 4, имеющим практически круглое поперечное сечение;

на фиг. 5 - в трехмерном изображении сегмент трубопровода 4, показанного на фиг. 1, который снабжен двумя каналами 41, 42 для прохождения жидкой теплопередающей среды, а также проходящей в осевом направлении имеющей форму ласточкина хвоста выемкой 47, в которую помещаются имеющиеся, например, в виде плоского ленточного кабеля электрические линии 33 и линии 34 управления;

на фиг. 6 - элементы системы трубопроводов, содержащие сегменты трубопроводов 4, показанных на фиг. 1, которые с помощью монтажных профилей 81 механически могут соединяться друг с другом, и каналы 41, 42 для жидкой среды которых могут соединяться, объединяясь друг с другом с помощью соединительных частей 83, 84, 85, или с помощью подающих и замыкающих трубопроводов;

на фиг. 7 - трубопровод 4 в предпочтительном исполнении, имеющий профиль, содержащий две соединенные друг с другом через основную структуру 400 отдельные трубы 410, 420, в которых проведены первый или, соответственно, второй канал 41, 42 для жидкой среды, при этом на первой отдельной трубе 410 расположена первая часть 470 профиля, через которую проведен кабельный канал 47, а на второй отдельной трубе 420 расположена несущая панель 480, к верхней стороне которой могут плоскостно прилегать энергетические панели 1;

на фиг. 8 - две энергетические панели 1, каждая из которых соединена с трубопроводом 4, в первом варианте осуществления;

на фиг. 9 - соединенная с трубопроводом 4 энергетическая панель 1 во втором варианте осуществления;

на фиг. 10 - несколько смонтированных на трубопроводах 4 на кровле энергетических панелей 1, показанных на фиг. 5;

на фиг. 11 - энергетическая панель 1, показанная на фиг. 5, в которую может вставляться энергетический модуль 300;

на фиг. 12 - структура 5 кровельной черепицы, на которую может устанавливаться энергетический модуль 300;

на фиг. 13 - структура 5 кровельной черепицы, показанной на фиг. 12, во время монтажа энергетического модуля 300;

на фиг. 14 - образованная кровельной черепицей 5 и соединенным с ней энергетическим модулем 300 энергетическая панель 1;

на фиг. 15 - энергетический модуль 300, показанный на фиг. 13, в перспективном изображении с пространственным разделением деталей;

на фиг. 16 - два энергетических модуля 300, которые посредством соединительных линий 32 электрически соединяются с линией 33 электроснабжения и линиями 34 управления и посредством соединительных устройств 22 электрически и термически соединяются с трубопроводом 4;

на фиг. 17 - предпочтительный вариант осуществления трубопровода 4, показанного на фиг. 7, содержащий два кабельных канала 47, который служат для отдельного проведения электрических линий 33 и линий 34 управления;

на фиг. 18 - смонтированные на кровле трубопроводы 4, которые образуют обрешетку кровли, на которой расположены энергетические панели 1;

на фиг. 19 - кровельная конструкция 70 здания, на которой инсталлируются предлагаемые изобретением энергетические панели 1;

на фиг. 20 - блок-схема предлагаемого изобретением устройства энергоснабжения, содержащего энергетические панели 1, показанные на фиг. 1, 8, 9, 11 или 14.

На фиг. 1 показана предлагаемая изобретением система энергоснабжения, содержащая энергетическую панель 1, которая термически и механически соединена с трубопроводом 4 системы трубопроводов, в которой циркулирует теплопередающая среда 45.

Энергетическая панель 1 имеет, например, состоящую из глины и металла структуру 5 с отверстием 51, в которое вставлены несколько служащих предпочтительно для поглощения солнечной энергии энергетических модулей 300 и металлический корпус 2. Металлический корпус 2 снабжен служащим для поглощения тепловой энергии элементом 21 охлаждения, служащим для соединения с трубопроводом 4 соединительным устройством 22, а также закрываемой посредством крышки 231 камерой 23, в которой предусмотрены устройство 3 управления и два электрических аккумуляторных устройства 38. Предусмотренное в камере 23 устройство 3 управления через линии 35 соединено по меньшей мере с одним датчиком 353 и по меньшей мере одним сигнальным датчиком 352, например светодиодом.

В этом варианте осуществления энергетической панели 1 металлический корпус 2, энергетические модули 300 и, кроме того, также датчики 351 и сигнальный датчик 352 посредством предпочтительно обладающей хорошей теплопроводностью литой массы 6 зафиксированы в соответствующих положениях в отверстии 51 структуры 5.

Предлагаемая изобретением энергетическая панель 1 служит для отдачи электрической энергии и тепловой энергии. Отдаваемая энергетическими модулями 300 электрическая энергия подводится по соединительным линиям 31 к локальному устройству 3 управления, от которого электрическая энергия отдается локальным аккумуляторным устройствам 38, или по электрической линии 33 внешним потребителям, или, соответственно, предварительно включенному преобразователю энергии 3003.

Кроме того, предусмотрено центральное устройство 3000 управления, которое через шину 34 данных взаимодействует с локальными устройствами 3 управления. Наряду с управлением энергопотреблением, которое осуществляется центральным устройством 3000 управления и локальными устройствами 3 управления, перед подготовкой к эксплуатации энергетической панели 1 может также выполняться процедура аутентификации, с помощью которой устанавливается, авторизированно ли центральное устройство 3000 управления для эксплуатации инсталлированных энергетических панелей 1. Например, между устройствами 3 управления происходит обмен 3000 паролями и проверка, соответствуют ли они друг другу. Поэтому похищенные энергетические панели 1 не смогут больше применяться в других местах инсталляции и не представляют ценности для пользователя. Поэтому похищение защищенных таким образом энергетических панелей 1 невыгодно.

Линии 33 электроснабжения и линии 34 управления могут быть предпочтительно проведены в предусмотренной в трубопроводе 4, проходящей параллельно оси выемке 47. Плоский ленточный кабель 33, 34 может быть снабжен соединителями, на которые может замыкаться соединительный кабель 32, проведенный через отверстие 234 в камере 23 и соединенный с локальным устройством 3 управления. Особенно предпочтительно применение плоских ленточных кабелей и соединительных устройств, которые показаны и описаны в (3), СИСТЕМА ПЛОСКИХ КАБЕЛЕЙ ТЕХНОФИЛ, описание продукта Вертц АГ, Муттенц, от мая 2004 года. Описанные в нем соединительные розетки могут устанавливаться на плоский ленточный кабель 33, 34 и посредством винтов с острым концом соединяться с жилами расположенного в кабельном канале 47 плоского ленточного кабеля 33, 34. Предпочтительно применяется розетка, адаптированная к трубопроводу.

С помощью локального устройства 3 управления возможно любое управление передачей тока от локальных аккумуляторных устройств 38 и к ним и от внешних потребителей и к ним. Если в качестве аккумуляторных устройств 38 применяются литиево-ионные аккумуляторы, то локальное устройство 3 управления всегда обеспечивает их эксплуатацию в благоприятном рабочем диапазоне. Поэтому полученная электрическая энергия может локально накапливаться и при необходимости запрашиваться центральным устройством 3000 управления, при этом обеспечивается оптимальная эксплуатация аккумуляторов.

Следует учесть, что у предлагаемого изобретением устройства энергоснабжения передача электрической и/или тепловой энергии с помощью центрального и локального устройств 3, 3000 управления может происходить в двух направлениях. Например, предусмотренные локальные электрические аккумуляторные устройства 38 могут заряжаться посредством электрической энергии, которая забирается из общей электросети. Поэтому инсталляция и загрузка оборудования возможна даже при отсутствии удовлетворительного поглощения солнечных лучей. Благодаря передаче тепловой энергии к энергетическим панелям 1 возможно приведение их в идеальное рабочее состояние, например освобождение от слоя снега.

Поглощаемая энергетической панелью 1 или, соответственно, структурой 5 энергетической панели 1 и энергетическими модулями 300 тепловая энергия забирается служащим локальным потребителем тепла металлическим корпусом 2, в частности его элементом охлаждения 21, который для этого плоскостно вытянут вдоль энергетических модулей 300 и поверхности структуры 5. В предпочтительных вариантах осуществления энергетические модули 300 привертываются к элементу 21 охлаждения, так что металлический корпус 2 и энергетические модули 300 образуют один блок, который в виде модуля может быть вставлен в отверстие 51 структуры 5 и закреплен в нем, в частности привернут, предпочтительно залит.

От элемента 21 охлаждения металлического корпуса 2 полученная тепловая энергия через соединительное устройство 22 отдается трубопроводу 4, который снабжен двумя каналами 41, 42 для жидкой среды, в которых теплопередающая среда 45 внутри трубопровода 4 течет вперед и назад и передает подводимую тепловую энергию теплообменнику 400, и оттуда посредством циркуляционного насоса 401 возвращается в циркуляционный контур.

Трубопровод 4 снабжен монтажными элементами в виде фланцев 431, которые могут соединяться с элементами стропильной фермы или стеной здания. На фиг. 1 показано, что фланец 431 трубопровода 4 посредством винта 95 привернут к деревянному стропилу 7. Другие многочисленные возможности монтажа также применимы и позволяют, в частности, обойтись без монтажных элементов 431. Например, возможно применение трубопровода 4 с круглым поперечным сечением, который удерживается посредством скобы или бугеля.

На фиг. 2 в трехмерном изображении показан металлический корпус 2 энергетической панели 1, показанный на фиг. 1, который снабжен служащим для абсорбции тепловой энергии элементом 21 охлаждения, соединяемый с трубопроводом соединительным элементом 22, а также камерой 23, внутреннее пространство 233 которой служит для размещения устройства 3 управления и электрического аккумулятора 38. Хорошо видно предусмотренное в камере 23 отверстие 234, сквозь которое соединительный кабель 32 может быть проведен к трубопроводу 4. Элемент 21 охлаждения снабжен ребрами охлаждения 211, которые служат для поглощения тепловой энергии и закрепления в литой массе 6. Дугообразный соединительный элемент 22 на своих концах снабжен крепежными ребрами 221, которые могут входить в зацепление в соответствующие предусмотренные в трубопроводе 4 крепежные пазы 48. Поэтому соединительный элемент 22 может прижиматься к трубопроводу 4 до тех пор, пока крепежные ребра 221 не войдут в зацепление в крепежные пазы 48 (смотри фиг. 1). Для отсоединения соединительного элемента 22 крепежные ребра 221 должны быть вынуты из крепежных пазов 48. Альтернативные варианты осуществления показаны на фиг. 3 и 4.

На фиг. 3 показан металлический корпус, представленный на фиг. 2, в другом варианте осуществления, в котором структура 5 энергетической панели 1, в частности, является цельно изготовленной из металла, предпочтительно алюминия, и, в частности, снабжена покрытием. Показано, что энергетический модуль 300 смонтирован посредством винта 93 и гайки 94, которая закреплена между двумя ребрами 221 охлаждения с возможностью смещения. Кроме того, показано, что дугообразный соединительный элемент 22 только с одной стороны закреплен крепежным ребром 221 в крепежном пазу 48 трубопровода 4. С другой стороны соединительный элемент 22 и трубопровод 4 снабжены фланцевыми элементами 29, 49, которые могут быть притянуты посредством гайки 92 и винта 91, головка которого крепится внутри камеры 23 и поэтому может быть легко доступна. Таким образом удается прочно прижать соединительный элемент 22 к трубопроводу 4, чтобы добиться минимального термического переходного сопротивления.

В то время как показанные на фиг. 1, 2 и 3 трубопроводы 4 снабжены соединительными элементами, на фиг. 4 показан сильно упрощенный трубопровод 4 с практически круглым поперечным сечением. Поэтому закрепленные на нем хомуты или стяжки 271, 273, одна из которых снабжена соединительной пластиной 272, могут поворачиваться любым образом и фиксироваться в любом положении с помощью гаек 92 и винтов 91, головки которых в свою очередь крепятся в камере 23. Соединительный элемент 22 состоит в этом случае из составной соединительной гарнитуры 271, 272, 273. Соединение с металлическим корпусом 2 осуществляется посредством соединительной пластины 272, которая прижимается к металлическому корпусу 2.

Изображенные на фиг. 3 и 4 варианты осуществления энергетической панели 1 показывают, что она может быть особенно предпочтительно изготовлена из металла, в частности алюминия. Возможно простое крепление энергетических модулей. Благодаря отсутствию внутренних каналов для охлаждающего средства конструкция металлической энергетической панели 1 может быть чрезвычайно компактной. В простейших вариантах осуществления энергетической панели 1 структура 5 или, соответственно, металлический корпус 2 идентичны.

На фиг. 5 в трехмерном изображении показан сегмент трубопровода 4, показанный на фиг. 1, содержащий два служащих для прохода теплопередающей среды канала 41, 42, а также проходящую в осевом направлении имеющую форму ласточкина хвоста выемку 47, внутри которой проведен плоский ленточный кабель 33, 34.

Схематично показано также протекание теплопередающей среды 45, которая с фронтальной стороны входит в канал 41 для жидкой среды и снова выходит из канала 42 для жидкой среды. Кроме того, показан монтажный профиль 81, который может вводиться в соединительные пазы двух смежных трубопроводов 4 и фиксироваться в них посредством винтов 812.

На фиг. 6 показаны элементы системы трубопроводов, содержащей сегменты трубопроводов 4, показанных на фиг. 2, которые с помощью монтажных профилей 81 механически могут соединяться друг с другом и каналы 41, 42 для жидкой среды которых могут соединяться с помощью соединительных частей 83, 84, 85 или с помощью подводящих и замыкающих трубопроводов. Как уже пояснялось в связи с фиг. 2, трубопроводы 4 снабжены по меньшей мере одним соединительным пазом 432, внутри которого установлен с возможностью бокового смещения и может быть зафиксирован монтажный профиль 81. Для этого соединительный паз 432 имеет предпочтительно Т-образный или имеющий форму ласточкина хвоста профиль. Для фиксации монтажного профиля 81 он снабжен резьбовым отверстием 811, в которое с фронтальной стороны в верхнюю поверхность паза может ввертываться предпочтительно снабженная кольцевым острием шпилька или винт 812 и прижиматься таким образом, чтобы он соединялся с силовым замыканием с корпусом трубопровода или, соответственно, кольцевое острие входило в него в зацепление с геометрическим замыканием. Для соединения каналов 41, 42 для жидкой среды предпочтительно предусмотрены соединительные части 83, 84, 85 из полимерного материала, содержащие отдельные трубы, которые могут вставляться в каналы 41, 42 для жидкой среды, плотно закрывая их. Первая соединительная часть 83, которая служит для соединения двух трубопроводов 4, снабжена предназначенной для каждого по меньшей мере из двух каналов 41, 42 для жидкой среды одной отдельной трубой или двумя соответствующими друг другу отдельными трубами, которые при необходимости соединены друг с другом посредством пластины, которая предпочтительно имеет такое же поперечное сечение, что и трубопровод 4. Для соединения каналов 41, 42 предусмотрена вторая соединительная часть 84, которая содержит две соединенные друг с другом и ориентированные параллельно оси отдельные трубы. После вставления второй соединительной части 84 два канала 41, 42 для жидкой среды трубопровода 4 образуют, таким образом, один-единственный сквозной канал для жидкой среды, который с одной и той же стороны входит в трубопровод и снова выходит из него. В местах входа и выхода предусмотрены третьи соединительные части 85. Для крепления вставляемых в трубопровод 4 второй и/или третьей соединительных частей 84, 85 служит снабженный резьбовым отверстием 821 уголковый профиль 82, который может вводиться в соединительный паз 432 и фиксироваться посредством винта 821.

На фиг. 7 показан предпочтительно выполненный трубопровод 4, имеющий профиль, содержащий две соединенные друг с другом посредством основной структуры 400 отдельные трубы 410, 420, в которых проведены первый или, соответственно, второй канал 41, 42 для жидкой среды, при этом на первой отдельной трубе 410 расположена первая часть профиля, через которую проходит кабельный канал 47, а на второй отдельной трубе 420 расположена несущая панель 480, к верхней стороне которой могут плоскостно прилегать энергетические панели 1. В этом варианте осуществления трубопровод 4 служит, прежде всего, для инсталляции энергетических панелей, показанных на фиг. 14. Имеющиеся в виде кровельной черепицы энергетические панели 1 плоскостно прилегают к несущей панели 480 и передают тем самым тепловую энергию от энергетической панели 1 к трубопроводу 4. Дополнительное непосредственное электрическое и термическое соединение между металлической основой 301 энергетического модуля 300 и трубопровода 4 осуществляется предпочтительно с помощью соединительного элемента 22, например металлической полосы, которая прокладывается в канале 591 черепичной структуры 5. В то время как предназначенный для инсталляции энергетический модуль 300 прилегает к несущей панели 480 и крепится, например, с помощью предусмотренного с нижней стороны черепичной структуры выступа 54, кабельный канал 47 все еще свободен, так что электрическое соединение энергетической панели 1 с электрической линией, при необходимости, с имеющимися линиями 33, 34 управления может быть выполнено простым способом.

На фиг. 7 показано также, что в предусмотренном в основной структуре 400 трубопровода 4 соединительном пазу 432 предусмотрен монтажный профиль 8, с помощью которого крепится трубопровод 4 или смежные трубопроводы 4. Монтажный профиль 8, например экструдированный алюминиевый профиль с выборочной длиной, соединен монтажными винтами 95 с балками стропильной фермы. Применение монтажного профиля 8 обеспечивает возможность простого и точного монтажа системы трубопроводов. В первой операции происходит точное позиционирование и монтаж монтажных профилей 8. Затем на монтажные профили 8 навешиваются трубопроводы 4.

На фиг. 8 показаны две энергетические панели 1, каждая из которых соединена с трубопроводом 4, в первом варианте осуществления. У верхней энергетической панели 1 крышка 231 камеры 23 открыта. В камере 23 находятся два аккумулятора энергии 38 и локальное устройство 3 управления, которое через соединительный кабель 32 и соединитель 39 соединено с проведенным в трубопроводе 4 плоским ленточным кабелем 33, 34. Особенно просто может осуществляться электрическое соединение с плоским ленточным кабелем 33, 34, если он выводится из предусмотренной в трубопроводе 4 выемки 47 и вводится в предусмотренную в металлическом корпусе 2 камеру 23. Выемка 47 и отверстие 234 в камере 23 должны быть адаптированы специалистом.

На фиг. 8 показано также, что верхняя энергетическая панель 1 накладывается на нижнюю энергетическую панель 1 таким образом, что находящаяся там камера 23 полностью перекрывается. Поэтому сверху видны только энергетические модули 300, один из которых вынут, чтобы обеспечить видимость отверстия 51 структуры 5 энергетической панели 1. Таким образом, благодаря интеграции камеры 23 в энергетическую панель 1, не происходит потери поверхности, которая может быть покрыта энергетическими модулями.

На фиг. 9 показана соединенная с трубопроводом 4 энергетическая панель 1 во втором варианте осуществления. Показано, что металлический корпус 2 (смотри фиг. 2) вынут, так чтобы освободилось отверстие 51 на структуре 5 энергетической панели 1. Показано, что структура сбоку снабжена краевыми замыкающими элементами 55, 56, которые соответствуют краевым замыкающим элементам 56 или, соответственно, 55 смежных энергетических панелей 1. В области камеры 23 или, соответственно, под отверстием 51 предусмотрен также замыкающий элемент 57, который перекрывается ближайшей сверху энергетической панелью 1 и препятствует тому, чтобы поступающая с нее дождевая вода могла проникнуть в камеру 23.

На фиг. 10 показано несколько смонтированных на трубопроводах 4 на кровле энергетических панелей 1, показанных на фиг. 9, краевые замыкающие элементы которых перекрывают друг друга. Перекрываются также замыкающие элементы 57 нижнего ряда энергетических панелей 1. Замыкающие элементы 57 верхнего ряда энергетических панелей 1 перекрыты коньковой замыкающей черепицей 100.

Другой предпочтительный вариант осуществления предлагаемой изобретением энергетической панели 1 показан на фиг. 11. В этом варианте осуществления энергетический модуль 300 может вводиться в крепежные элементы 58, например направляющие пазы, таким образом, что его фронтальный концевой элемент 321 полностью перекрывает камеру 23 и закрывает ее. Поэтому энергетический модуль 300 или, соответственно, его концевой элемент 331 служит одновременно запорной заслонкой камеры 23.

Для автоматического осуществления электрического контакта с локальным устройством 3 управления после вставления энергетического модуля 300 на энергетическом модуле 300 и в камере 23 предусмотрены контактные планки 303, 304, которые примыкают друг к другу в конечном положении энергетического модуля 300.

Благодаря модульной конструкции энергетической панели 1, показанной на фиг. 10, получается предпочтительное технически и экономически решение. Сборка и техническое обслуживание энергетической панели 1 и вместе с тем всей системы энергоснабжения возможны с минимальными затратами. Если, например, один из энергетических модулей 300 выходит из строя, это отображается соответствующим сигнальным датчиком, например светодиодом 352. Впоследствии рабочий может удалить неисправный энергетический модуль 300 несколькими приемами и заменить его новым.

На фиг. 12 показана структура кровельной черепицы, на которую может устанавливаться энергетический модуль 300. Кровельная черепица обладает признаками традиционной кровельной черепицы, которая позволяет покрывать такой кровельной черепицей 5 кровлю. Показано, что структура сбоку снабжена краевыми замыкающими элементами 55, 56, которые соответствуют краевым замыкающим элементам 56 или, соответственно, 55 смежных энергетических панелей 1. Кроме того, показано, что на нижней стороне нижнего конца кровельной черепицы 5 предусмотрено ребро 531, которое может входить в зацепление в выемку 532 на верхней стороне верхнего конца кровельной черепицы 5. С нижней стороны на верхнем конце кровельной черепицы 5 предусмотрен также выступ 54, который может входить в зацепление в обрешетку кровли. Например, выступ 54 кровельной черепицы 5 перекрывает несущую панель трубопровода, показанного на фиг. 7, как это показано на фиг. 18. Поэтому кровельная черепица, показанная на фиг. 12, может применяться взамен традиционной кровельной черепицы.

Черепичная структура 5 содержит, кроме того, выемку 50 для энергетического модуля 300. Выемка 50 сбоку ограничена двумя направляющими планками 58 и сверху снабжена крепежным ребром 59, которое служит для крепления металлического корпуса 301 энергетического модуля 300. Кроме того, предусмотрен кабельный канал 591, через который может быть проведен вверх соединительный кабель 32 энергетического модуля 300 и при необходимости соединительный элемент 22.

На фиг. 13 показана кровельная черепица 5, изображенная на фиг. 12, во время монтажа энергетического модуля 300, который содержит металлическую основу 301, на верхнем конце которой предусмотрена металлическая рама 3011 с отверстием 3012, в которое вводится крепежное ребро 59. С нижней стороны металлическая основа 301 снабжена отогнутым вниз язычком, который может зацепляться за нижний конец кровельной черепицы 5. На металлической основе 301 предусмотрен слой 302 с электрическими конструктивными элементами. Показаны локальное устройство 3 управления, последовательно включенные солнечные элементы 333, а также светодиоды 352, с помощью которых можно считывать информацию о состоянии энергетической панели 1. Предпочтительно светодиоды 532 предусмотрены на нижнем конце энергетической панели 1, который после инсталляции остается свободным.

На фиг. 14 показана образованная кровельной черепицей 5 и соединенным с ней энергетическим модулем 300 энергетическая панель 1. Показано, что черепичная структура 5 и энергетический модуль 300 оптимально адаптированы друг к другу. Даже после окончательного изготовления энергетической панели 1 она могла бы служить заменой традиционной кровельной черепице.

На фиг. 15 показан энергетический модуль 300, изображенный на фиг. 13, в перспективном изображении с пространственным разделением деталей. Показано, что металлическая основа 301 уже подготовлена для соединения с черепичной структурой 5. На изоляционном слое предусмотрены токопроводящие дорожки, с помощью которых осуществляется электрическое подключение солнечных элементов 333 и светодиодов 352. Кроме того, энергетический модуль 300 покрыт предпочтительно устойчивым защитным слоем 305.

На фиг. 16 показано два энергетических модуля 300, изображенных на фиг. 13, которые посредством соединительных линий 32 и каждый с помощью одного соединителя 39 могут электрически соединяться с линией 33 электроснабжения и линиями 34 управления, которые предпочтительно интегрированы в один плоский ленточный кабель. Как было упомянуто, в качестве соединителя 39 может применяться известный из (3) соединительный элемент, который вставляется в соединительную розетку 390. Электрический контакт обеспечивается, например, путем вворачивания металлических винтов в жилы плоского ленточного кабеля 33, 34.

Кроме того, показаны полосовые соединительные элементы 22 из металла, которые соединяются с одной стороны с металлической основой 301 энергетического модуля 300, а с другой стороны с трубопроводом 4. Возможно применение соединительных элементов 22, которые являются цельно выполненными на металлической основе 301. Кроме того, могут применяться зажимы, стяжки, скобы и другие средства монтажа, такие как фланцевые элементы, контактные пластины и винты, для монтажа соединительных элементов 22 на двух концах. При монтаже соединительных элементов 22 происходит не только термическое, но и электрическое соединение между металлическим корпусом 301 энергетических панелей 1 и предпочтительно заземленным трубопроводом 4, так что обеспечивается не только хорошее термическое соединение, но и защита от воздействия излучения и удара молнии.

На фиг. 17 показан предпочтительный вариант осуществления трубопровода 4, показанного на фиг. 7, снабженного двумя кабельными каналами 47, которые служат для отдельно проведения электрических линий 33 и линий 34 управления. Отдельный кабельный канал может быть предпочтительным, если, например, должна быть выполнена система шин. Показаны также соединительные элементы 83 и 84, посредством которых два канала 41 и 42 для жидкой среды соединены друг с другом.

На фиг. 18 показаны смонтированные на кровле трубопроводы 4, изображенные на фиг. 7, которые образуют обрешетку кровли, на которой расположены энергетические панели 1. Показано, что черепичная структура 5 энергетических панелей 1 плоской нижней стороной 50 прилегает к несущим панелям 480 и охватывает их выступом 54. Кабельный канал 47, в котором проложены электрические линии 33 и линии 34 управления, напротив, расположен над закрепленной энергетической панелью 1, благодаря чему при инсталляции без затруднений может быть выполнено электрическое соединение между указанными линиями 33, 34 и энергетической панелью 1. Только затем кабельный канал 47 закрывается другой энергетической панелью 1.

На фиг. 19 показана кровельная конструкция 70 здания, на которой инсталлируются предлагаемые изобретением энергетические панели 1. Хорошо видно, что соединенные с кровельными балками 7 трубопроводы 4 образуют обрешетку кровли, на которую устанавливаются энергетические панели 1 описанным выше образом.

Как было упомянуто в связи с фиг. 7, предпочтительно, если сначала монтажные профили 8 соединяются с кровельными балками 7. При этом возможно применение отдельных сегментов или проходящих по всей стропильной ферме профилей. Затем в монтажные профили 7 навешиваются трубопроводы 4.

На фиг. 20 показана блок-схема предлагаемого изобретением устройства энергоснабжения, содержащего энергетические панели 1, показанные на фиг. 1, 8, 9, 11 или 14. В верхней половине изображения показано, что центральное устройство 3000 управления, которое предпочтительно подключено к интернету или к мобильной радиосети PLMN, через сетевой модуль 3001 и линии 34 для передачи данных соединено с локальными устройствами 3 управления. Поэтому управление центральным устройством 3000 управления, например персональным компьютером, возможно также через мобильную радиосеть или интернет. Например, центральному устройству 3000 управления передаются метеорологические данные, на основании которых осуществляется управление энергопотреблением локальной системы энергоснабжения или, соответственно, устройства энергоснабжения. Кроме того, центральному устройству 3000 управления может быть передан план со сроками, в которые полученная энергия может отдаваться общей сети на оптимальных условиях. Возможна, например, координация нескольких локальных систем энергоснабжения, осуществляемая одним вышестоящим устройством 3000M управления, которое соединено с эксплуатирующей стороной общей сети и может согласовывать с ней оптимальные условия поставки электрической энергии. Администрирование всех локальных систем энергоснабжения может в этом случае выполняться вышестоящим устройством 3000M управления. Эксплуатирующая сторона локальной системы энергоснабжения остается свободной от соответствующих обязанностей. Отдаваемое общей сети количество энергии измеряется локально, передается центральному устройству 3000 управления и учитывается им в расчетах.

На фиг. 20 показано также, что теплопередающая среда с помощью переключателя 78 может также направляться через охлажденную область, например область 77 грунта или зонд теплового насоса. Поэтому летом кровля здания может охлаждаться охлажденной теплопередающей средой, так что можно обойтись без других устройств охлаждения.

Локальные устройства 3 управления, в свою очередь, соединены соединительными линиями 31 с энергетическими модулями 300, соединительными линиями 37 с локальными аккумуляторными устройствами 38 и соединительными линиями 32 и соединителем 39 с линией 33 электроснабжения. Линии 33 электроснабжения, с одной стороны соединены с предусмотренным в качестве опции центральным аккумулятором 3038, а с другой стороны с предусмотренным в качестве опции преобразователем 3002 энергии, который может отдавать переменное напряжение внешней или внутренней сети 3003, 3005 переменного напряжения и соответствующим соединительным розеткам 3004. Схематично показано, что линии 33 электроснабжения и линии для передачи данных или, соответственно, линии 34 управления могут быть реализованы посредством одного плоского ленточного кабеля. Также схематично показан реализованный посредством системы трубопроводов контур циркуляции теплопередающей среды 45. Показано также, что элементы системы трубопроводов предпочтительно снабжены теплоизолирующими материалами 48, так что потерь энергии на пути ее передачи нет.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения были описаны на отдельных примерах осуществления. Однако существует принципиальная возможность комбинирования их признаков друг с другом.

1. Устройство энергоснабжения, содержащее несколько выполненных в виде кровельной черепицы энергетических панелей (1), которые покрывают часть здания и каждая из которых содержит служащий для поглощения солнечной энергии энергетический модуль (300), соединенный с линией (33) электроснабжения, отличающееся тем, что на одной из наружных сторон здания предусмотрен по меньшей мере один металлический трубопровод (4), на котором установлены энергетические панели (1), которые механически и термически соединены с трубопроводом (4), в котором предусмотрены служащий для размещения линии (33) электроснабжения кабельный канал (47) и по меньшей мере один канал (41, 42) для прохождения жидкой теплопередающей среды (45), с помощью которой тепловая энергия передается от энергетической панели (1) к потребителю (400) тепловой энергии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что несколько изготовленных из алюминия трубопроводов (4), смонтированных на стропильной ферме (70) здания параллельно друг другу, образуют служащую для установки кровельной черепицы (1) обрешетку кровли, при этом трубопровод (4) содержит первый канал (41) для прохождения жидкой теплопередающей среды (45) в одном направлении и второй канал (42) для возвращения жидкой теплопередающей среды (45) обратно.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждая энергетическая панель (1) содержит соединенный с энергетическим модулем (300) соединительный кабель (32) с соединителем (39), который выполнен с возможностью соединения с проведенным в кабельном канале (47) плоским ленточным кабелем, содержащим линию (33) электроснабжения и/или линии (34) управления, при этом отдельные энергетические модули (300) соединены друг с другом предпочтительно параллельно линией (33) электроснабжения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопровод (4) имеет профиль с двумя соединенными друг с другом основной структурой (400) отдельными трубами (410, 420), в которых проведены первый и соответственно второй каналы (41, 42) для жидкой среды, при этом на первой отдельной трубе (410) расположена первая часть (470) профиля, через которую проведен кабельный канал (47), а на второй отдельной трубе (420) расположена несущая панель (480), к верхней стороне которой плоскостно прилегают энергетические панели (1).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем предусмотрено соединительное устройство (22), которое с одной стороны соединено с металлическим корпусом (2, 301) энергетической панели (1), а с другой стороны с трубопроводом (4), за счет чего обеспечивается термическое и/или механическое соединение.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из энергетических панелей (1) снабжена локальным устройством (3) управления, которое через линию (34) управления соединено с центральным устройством (3000) управления и которое предназначено для регулирования отдаваемого энергетическим модулем (300) тока по меньшей мере к одному предусмотренному в энергетической панели (1) локальному токоприемнику, электрическому аккумуляторному устройству (38) или светодиодам (352) или по меньшей мере к одному центральному токоприемнику (3000; 3005; 3038).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопроводы (4) со своей нижней стороны снабжены соединительным пазом (432), в котором жестко или с возможностью перемещения удерживается монтажный профиль (8, 81, 82), с помощью которого трубопроводы (4) соединены друг с другом и/или со стропильной фермой (70).

8. Энергетическая панель (1), выполненная в виде кровельной черепицы, в частности, для устройства энергоснабжения по любому из пп.1-7, содержащая служащий для поглощения солнечной энергии энергетический модуль (300), выполненный с возможностью соединения посредством соединительной линии (32) с линией (33) электроснабжения, отличающаяся тем, что в ней предусмотрена черепичная структура (5) из глины или металла в виде кровельной черепицы, на верхней стороне которой предусмотрена область (50) для размещения энергетического модуля (300), содержащего пластинчатый металлический корпус (301), который разъемно соединен с черепичной структурой (5) и на котором расположены солнечные элементы (333).

9. Энергетическая панель (1) по п.8, отличающаяся тем, что черепичная структура (5) содержит по меньшей мере один крепежный элемент (58, 59), которым удерживается с геометрическим замыканием энергетический модуль (300), и/или что черепичная структура (5) содержит кабельный канал (591), в котором проведена соединительная линия (32).

10. Энергетическая панель (1) по п.8 или 9, отличающаяся тем, что черепичная структура (5) с нижней стороны имеет плоскую зону (500), соответствующую пластинчатому несущему элементу (480) трубопровода (4).

11. Энергетическая панель (1) по п.8, отличающаяся тем, что металлический корпус (301) на верхнем конце содержит раму (3011) с отверстием (3012), с которым входит в зацепление один из крепежных элементов (59), и/или что металлический корпус (301) на нижнем конце содержит предпочтительно сгибаемый язычок (3013), который охватывает нижний конец черепичной структуры (5).

12. Энергетическая панель (1) по п.8, отличающаяся тем, что энергетический модуль (300) содержит по меньшей мере один локальный токоприемник, такой как локальное электрическое аккумуляторное устройство (38), и/или по меньшей мере один светодиод (352), служащий потребителем и/или сигнальным датчиком.

13. Энергетическая панель (1) по п.8, отличающаяся тем, что энергетический модуль (300) содержит по меньшей мере одно устройство (3) управления, выполненное с возможностью соединения посредством линий (34) управления с центральным устройством (3000) управления и предназначенное для регулирования отдаваемого энергетическим модулем (300) тока, с одной стороны, к локальному токоприемнику (38, 352) или по меньшей мере к одному центральному токоприемнику (3000; 3005; 3038).

14. Энергетическая панель (1) по п.8, отличающаяся тем, что энергетический модуль (300) выполнен многослойным и содержит металлический корпус (301) в качестве слоя основы, на котором расположен покрытый прозрачным защитным слоем (305) функциональный слой (302), на котором расположены локальное устройство (3) управления, а также солнечные элементы (333) и при необходимости светодиоды (352), которые не должны закрываться другими энергетическими модулями (1).

15. Энергетическая панель (1) по п.13 или 14, отличающаяся тем, что локальное устройство (3) управления выполнено таким образом или включено таким образом, что энергетический модуль (300) после отсоединения энергетической панели (1) от электрической линии (33) соединен со светодиодами (352), которые потребляют выработанную энергию и одновременно отображают состояние энергетической панели (1).

16. Кровельная черепица (5), в частности, из глины для энергетической панели по одному из пп.8-15.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе, содержащей специальную черепицу, ее варианты и принадлежности, достаточные для того, чтобы покрыть всю крышу, при этом обеспечивающие термоизоляцию, вентиляцию, не наносящие вред окружающей среде, аккумулирующие солнечную и производящие фотоэлектрическую энергию, достаточную для производства горячей воды и/или электрической энергии.

Изобретение относится к способу производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, способных преобразовывать солнечную энергию как в электрическую, так и тепловую энергию с высокой эффективностью (кпд).

Изобретение относится к солнечным батареям (СБ) с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), а именно к солнечным батареям с охлаждаемыми модулями.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от падающего на нее солнечного излучения.

Изобретение относится к гелиотехнике, конкретно - к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством солнечного лучистого потока (солнечным водонагревателям, коллекторам, поглотителям).

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в народном хозяйстве лучистой энергии, преимущественно излучения Солнца, и может быть применено в любой отрасли народного хозяйства.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую, и может быть использовано для обеспечения объектов бытового и промышленного назначения горячей водой в условиях северных территорий с низкой освещенностью, при высоких снежных нагрузках и с низкими температурами.

Изобретение относится к способу производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, способных преобразовывать солнечную энергию как в электрическую, так и тепловую энергию с высокой эффективностью (кпд).

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработкам солнечных коллекторов. .

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию.

Изобретение относится к области гелиоэнергетики. .

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может использоваться в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от солнечного излучения. Для реализации этого процесса теплообменная панель с поглощающим покрытием помещается в теплоизолированный корпус со стеклом, через которое солнечный свет падает на поверхность этой панели, нагревает ее и прикрепленную к ней трубку с теплоносителем, по которой нагретый теплоноситель поступает в накопитель потребителя. Теплообменная панель и способ ее сборки содержит элементы из алюминиевых профилей со вставленной в их каналы трубкой теплоносителя, причем плоская поверхность алюминиевого профиля теплообменной панели изготовлена с V-образными продольными каналами шириной и глубиной 0,5 мм с шагом между центрами в 10 мм и покрыта жаропрочной нитрокраской, разведенной растворителем, а элементы алюминиевого профиля выполнены по противоположным краям с кромками, которые при стыковке одного элемента с другим образуют замкнутый контур вокруг трубки теплоносителя, являясь частью теплопроводящего сечения панели, и обжимают ее за счет некоторого конструктивно заданного натяга. Циркуляция теплоносителя по контуру позволяет накапливать горячую воду за счет охлаждения теплообменной панели. Для максимальной производительности этого процесса необходимо, чтобы теплообменная панель обладала минимальной теплоемкостью, но вместе с тем максимально быстро передавала тепло теплоносителю. В предлагаемом изобретении это реализуется путем изготовления теплообменной панели из материала с хорошей теплопроводностью - алюминия - и оптимизацией конструкции теплопроводящего сечения панели для наилучшего теплового контакта с трубкой теплоносителя. В этом случае профиль не имеет никаких дополнительных поверхностей, не участвующих в процессе теплопередачи. Вместе с тем обеспечивается максимальная теплопередача на трубку теплоносителя за счет плотного ее охвата одной стороной профиля и замыкания ее другой стороной с обеспечением необходимого поджима. 4 ил.

Энергоэффективный солнечный коллектор (ЭСК) относится к возобновляемым источникам энергии, в частности энергии Солнца, и предназначен для поглощения солнечной радиации, преобразования ее в тепловую энергию в целях горячего водоснабжения жилых и нежилых помещений различного назначения. Цель изобретения заключается в повышении эффективности использования энергии Солнца, уменьшении толщины, снижении веса и себестоимости ЭСК. Использование ЭСК косвенно ограничивает выброс парниковых газов за счет замены традиционных источников энергии тепловых электростанций, используемых для горячего водоснабжения. 9 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх