Энергоактивный оконный блок
Изобретение относится к энергоактивным оконным блокам. Принцип работы предлагаемого изобретения состоит в следующем. В холодное время года часть тепловой энергии, проходящей через стеклопакет 1 наружу из здания, возвращается термоэлектрическим элементом 4 Пельтье во внутреннюю камеру 3 стеклопакета 1, при этом тепловая трубка 5 обеспечивает забор тепла из наружной камеры 2 и подвод этого тепла к элементу 4, а радиатор 8 охлаждает горячую сторону элемента Пельтье, при этом вентилятор 9 создает поток воздуха через радиатор 8, в результате чего температура во внутренней камере 3 стеклопакета 1 повышается, а температура во внешней камере 2 понижается и приближается к температуре наружного воздуха. В итоге теплопотери оконного блока в окружающую среду сокращаются. При этом воздух, нагретый на радиаторе 8, подается обратно в помещение, за счет чего температура воздуха в помещении повышается. В жаркое время года при наличии в помещениях здания теплоизбытков термоэлектрический элемент Пельтье реверсируется, нагревает внешнюю камеру 2 до температуры, повышающей температуру наружного воздуха, при этом тепловая трубка 5 обеспечивает отвод тепла от модуля 4, а также распределение тепла во внешней камере 2, вентилятор 9 создает поток воздуха через радиатор 8. При этом температура во внешней камере 2 повышается и приближается к температуре наружного воздуха, и теплопоступления в помещение через оконный блок сокращаются. При этом воздух, охлажденный на радиаторе 8, подается обратно в помещение, за счет чего температура воздуха в помещении понижается. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано для повышения энергетической эффективности зданий и сооружений различного назначения.
Известны оконные блоки, включающие вакуумные стеклопакеты из двух листов плоского стекла. Пространство между стеклами вакуумировано (статья Табунщикова Ю.А. в журнале «Энергосбережение» №2/2008 «Окно как интеллектуальный элемент конструкции здания» сайт http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3915, аналог). Недостатками этого технического решения являются низкие прочностные характеристики вакуумного стеклопакета и трудности в сохранении его герметичности в процессе длительной эксплуатации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является энергоактивный оконный блок (заявка на выдачу патента РФ №2010120006, Е06В 3/24, 2010 г.). Основным недостатком данного изобретения является то, что тепловая труба не способна достаточно эффективно охлаждать сторону элемента Пельтье, обращенную в помещение, из-за чего общая эффективность системы снижается.
Предлагаемое изобретение решает технические задачи повышения теплозащитных качеств оконных блоков и повышения энергетической эффективности зданий.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что энергоактивный оконный блок, включающий как минимум один двухкамерный стеклопакет, состоящий из обращенной наружу здания внешней камеры и обращенной внутрь здания внутренней камеры, при этом в стеклопакет встроен как минимум один термоэлектрический преобразователь, выполненный с возможностью в холодное время года охлаждения внешней камеры стеклопакета, а в теплое время года - с возможностью нагрева внешней камеры стеклопакета, отличается тем, что на обращенной в помещение стороне термоэлектрического преобразователя установлены радиатор и вентилятор, обеспечивающие подачу в помещение подогретого воздуха в зимнее время и охлажденного воздуха в летнее время. При этом забор воздуха, подаваемого на радиатор, может осуществляться из внутренней камеры стеклопакета, при этом организована подача воздуха, прошедшего через радиатор обратно во внутреннюю камеру стеклопакета. Кроме того, для отвода тепла в летнее время и подвода тепла в зимнее время на стороне термоэлектрического преобразователя, обращенной на улицу, могут быть использованы тепловые трубы, при этом возможно использование тепловых труб с оребренной поверхностью. Тепловые трубы могут быть изготовлены по форме и размерам дистанционной рамки или ее части и установлены вместо нее или этой части. Также энергоактивный оконный блок дополнительно оборудован системой электрического подогрева монтажного шва и узлов примыканий оконного блока к стеновому проему, а также фотоэлектрическими преобразователями солнечной энергии в электрическую и аккумуляторами электрической энергии, обеспечивающими электроснабжение термоэлектрического преобразователя и системы электрического подогрева монтажного шва и узлов примыканий в дневное и ночное время.
Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную техническую задачу, потому что теплопотери снижаются за счет уменьшения разницы температур между внешней камерой стеклопакета и окружающей средой, при этом часть тепла или холода (в зависимости от времени года) возвращается в помещение.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, представленной на фиг.1.
Энергоактивный оконный блок включает как минимум один двухкамерный стеклопакет 1, состоящий из обращенной наружу здания внешней камеры 2 и обращенной внутрь здания внутренней камеры 3, в стеклопакет встроен как минимум один термоэлектрический элемент 4 Пельтье. При этом для повышения эффективности теплообмена между элементом Пельтье и внешней камерой стеклопакета установлена тепловая труба 5, соединенная с модулем пластиной 6, выполненными из материала с высоким коэффициентом теплопроводности (например, меди). Кроме того, возможна установка тепловых трубок вместо дистанционной рамки 7 или ее части. На стороне элемента Пельтье, обращенной в помещение, установлен радиатор 8 с прикрепленным к нему вентилятором 9.
Принцип работы предлагаемого изобретения состоит в следующем.
В холодное время года часть тепловой энергии, проходящей через стеклопакет 1 наружу из здания, возвращается термоэлектрическим элементом 4 Пельтье во внутреннюю камеру 3 стеклопакета 1, при этом тепловая трубка 5 обеспечивает забор тепла из наружной камеры 2 и подвод этого тепла к элементу 4, а радиатор 8 охлаждает горячую сторону элемента Пельтье. При этом вентилятор 9 создает поток воздуха через радиатор 8, в результате чего температура во внутренней камере 3 стеклопакета 1 повышается, а температура во внешней камере 2 понижается и приближается к температуре наружного воздуха. В итоге теплопотери оконного блока в окружающую среду сокращаются. При этом воздух, нагретый на радиаторе 8, подается обратно в помещение, за счет чего температура воздуха в помещении повышается.
В жаркое время года при наличии в помещениях здания теплоизбытков термоэлектрический модуль Пельтье 4 реверсируется, нагревает внешнюю камеру 2 до температуры, повышающей температуру наружного воздуха, при этом тепловая трубка 5 обеспечивает отвод тепла от модуля 4, а также распределение тепла во внешней камере 2, вентилятор 9 создает поток воздуха через радиатор 8. При этом температура во внешней камере 2 повышается и приближается к температуре наружного воздуха, и теплопоступления в помещение через оконный блок сокращаются. При этом воздух, охлажденный на радиаторе 8, подается обратно в помещение, за счет чего температура воздуха в помещении понижается.
В отличие от прототипа предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить эффективное охлаждение обращенной в помещение стороны элемента Пельтье, за счет чего повышается эффективность системы в целом, что, в свою очередь, позволяет повысить теплозащитные качества оконных блоков, а также энергетическую эффективность зданий в целом.
1. Энергоактивный оконный блок, включающий как минимум один двухкамерный стеклопакет, состоящий из обращенной наружу здания внешней камеры и обращенной внутрь здания внутренней камеры, при этом в стеклопакет встроен как минимум один термоэлектрический преобразователь, выполненный с возможностью в холодное время года охлаждения внешней камеры стеклопакета, а в теплое время года с возможностью нагрева внешней камеры стеклопакета, отличающийся тем, что на обращенной в помещение стороне термоэлектрического преобразователя установлены радиатор и вентилятор, обеспечивающие подачу в помещение подогретого воздуха в зимнее время и охлажденного воздуха в летнее время.
2. Энергоактивный оконный блок по п.1, отличающийся тем, что забор воздуха, подаваемого на радиатор, осуществлен из внутренней камеры стеклопакета, при этом организована подача воздуха прошедшего через радиатор обратно во внутреннюю камеру стеклопакета.
3. Энергоактивный оконный блок по п.1, отличающийся тем, что для отвода тепла в летнее время и подвода тепла в зимнее время на стороне термоэлектрического преобразователя, обращенной на улицу, использованы тепловые трубы, при этом возможно использование тепловых труб с оребренной поверхностью.
4. Энергоактивный оконный блок по п.3, отличающийся тем, что тепловые трубы изготовлены по форме и размерам дистанционной рамки или ее части и установлены вместо нее или этой части.
5. Энергоактивный оконный блок по п.1, отличающийся тем, что энергоактивный оконный блок дополнительно оборудован системой электрического подогрева монтажного шва и узлов примыканий оконного блока к стеновому проему, а также фотоэлектрическими преобразователями солнечной энергии в электрическую и аккумуляторами электрической энергии, обеспечивающими электроснабжение термоэлектрического преобразователя и системы электрического подогрева монтажного шва и узлов примыканий в дневное и ночное время.
