Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением

(51) 04 1/00 (2011.01) 04 7/14 (2011.01) 04 15/10 (2011.01) 04 15/36 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ верхней части центральной трубы под перекрытием установлен бак суточного теплоаккумулирования с наружной гибкой солнечной панелью с поворотным параболоцилиндрическим гелиоконцентратором, в нижней части центральная опорная труба размещена на железобетонном фундаменте сферической формы,имеющем секции для запасов воды,оборудования и отходов, сверху внешнего экрана,выполнен вентиляционный клапан и установлена ветроэлектростанция,а ниже фундамента выполнена скважина сезонного теплоаккумулирования и между светопрозрачным покрытием и окнами с греющими стойками образован буферный кольцевой зазор. Полуарки выполнены из прямоугольных труб с соотношением сторон сечения 1 2 - 5 и изогнуты по радиусу сферы купола. Ветроэлектростанция установлена по оси центральной опорной трубы. Параболоцилиндрический гелиоконцентратор с горизонтальной отражающей плитой выполнен поворотным по оси центральной опорной трубы и снабжен растяжками, электромеханизмом поворота с датчиком слежения за азимутом солнца. Межэтажные перекрытия и межоконные стойки выполнены из греющих квадратных труб с ребрами,сверху межэтажных перекрытий выполнен пол из теплопроводных материалов, а снизу прикреплен потолок из теплоизоляционных материалов. По периметру здания на фундаменте установлен водосборный перфорированный трубопровод со съемными фильтрами очистки воды. Скважина сезонного теплоаккумулирования выполнена из оголовка с электронагревателем теплоизолирующей и обсадной труб с заглушкой и подающего теплоизолированного трубопровода. Вентиляционный клапан установлен по оси центральной опорной трубы и имеет электропривод,управляемый системой климат-контроля.(72) Низовкин Валентин Михайлович Надиров Надир Каримович Басин Антон Олегович Надиров Ариф Бариевич Медиева Гульбазар Акыловна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-Инженерный Центр Нефть Национальной Инженерной Академии Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области строительства и может найти применение для комфортного проживания в любых удаленных от сетей энергоснабжения регионах. Технический результат изобретения обеспечение круглогодичного энергоснабжения за счет солнечной энергии, высокой сейсмостойкости и минимума внешних теплопотерь при упрощении конструкции. В многоэтажном здании с солнечно-ветровым энергоснабжением,включающем межэтажные перекрытия, помещения с окнами, лифтовую шахту,опорный элемент, внешний экран, согласно изобретению, внешний экран выполнен в виде сферы из светопрозрачного покрытия и закреплен на горизонтальных кольцевых балках и полуарках, а опорный элемент установлен в шахте лифта и выполнен в виде центральной опорной трубы с винтовой лестницей, гидравлически соединенной с межэтажными перекрытиями и межоконными стойками с оконными автоматическими жалюзи, в Изобретение относится к области строительства и может найти применение для комфортного проживания в любых удаленных от сетей энергоснабжения регионах. Известно многоэтажное здание, включающее помещения с окнами, лифтовую шахту с покрытием,опорный элемент, поворотный Г- образный внешний экран с солнечными поворотными панелями в режиме слежения за солнцем и кольцевую балку (А.с.949137, кл. Е 04 Н 1/00. 1982 г.). Недостатками данного изобретения являются недостаточная мощность энергоснабжения особенно, в зимнее время за счет солнечной энергии, малая сейсмоустойчивость и сложность конструкции. Техническим результатом изобретения является обеспечение круглогодичного энергоснабжения за счет солнечной энергии, высокой сейсмостойкости и минимума внешних теплопотерь при упрощении конструкции. Технический результат изобретения заключается в том, что в многоэтажном здании с солнечноветровым энергоснабжением,включающем межэтажные перекрытия, помещения с окнами,лифтовую шахту, опорный элемент, внешний экран,согласно изобретению, внешний экран выполнен в виде сферы из светопрозрачного покрытия и закреплен на горизонтальных кольцевых балках и полуарках, а опорный элемент установлен в шахте лифта и выполнен в виде центральной опорной трубы с винтовой лестницей, гидравлически соединенной с межэтажными перекрытиями и межоконными стойками с оконными автоматическими жалюзи, в верхней части центральной трубы под перекрытием установлен бак суточного теплоаккумулирования с наружной гибкой солнечной панелью, с поворотным параболоцилиндрическим гелиоконцентратором, в нижней части центральная опорная труба размещена на железобетонном фундаменте сферической формы, имеющем секции для запасов воды,оборудования и отходов, сверху внешнего экрана,выполнен вентиляционный клапан и установлена ветроэлектростанция,а ниже фундамента выполнена скважина сезонного теплоаккумулирования и между светопрозрачным покрытием и окнами с греющими стойками образован буферный кольцевой зазор. Полуарки выполнены из прямоугольных труб с соотношением сторон сечения 1 2-5 и изогнуты по радиусу сферы купола. Ветроэлектростанция установлена по оси центральной опорной трубы. Параболоцилиндрический гелиоконцентратор с горизонтальной отражающей плитой выполнен поворотным по оси центральной опорной трубы и снабжен растяжками, электромеханизмом поворота с датчиком слежения за азимутом солнца. Межэтажные перекрытия и межоконные стойки выполнены из греющих квадратных труб с ребрами,сверху межэтажных перекрытий выполнен пол из теплопроводных материалов, а снизу прикреплен потолок из теплоизоляционных материалов. По периметру здания на фундаменте установлен водосборный перфорированный трубопровод со съемными фильтрами очистки воды. Скважина сезонного теплоаккумулирования выполнена из оголовка с электронагревателем теплоизолирующей трубы и обсадной труб с заглушкой и подающего теплоизолированного трубопровода. Вентиляционный клапан установлен по оси центральной опорной трубы и имеет электропривод,управляемый системой климат-контроля. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез здания, на фиг. 2 участок внешнего экрана, на фиг. 3-вид сбоку ветроэлектрической станции (ВЭС), на фиг.4 поперечный разрез по а - а гелиоконцентратора, на фиг. 5 - поперечный разрез по в - в межэтажного перекрытия, на фиг. 6 - узел А сбора и фильтрации воды, на фиг. 7 - разрез скважины сезонного теплоаккумулятора,на фиг.8 разрез вентиляционного клапана, на фиг.9 - гидравлическая схема сооружения. Сооружение состоит из ветроэлектростанции 1,вентиляционного клапана 2, бака 3 суточного теплоаккумулирования,установленного вертикально по фокусной линии поворотного в горизонтальной плоскости гелиоотражателя 4,светопрозрачного покрытия 5 сферы, закрепленного на полуарках 6 и горизонтальных кольцевых балках 7. Внутри сферы на сферическом железобетонном фундаменте 8 размещено многоэтажное здание,состоящее из межэтажных греющих перекрытий 9 помещений, центральной опорной трубы 10 с винтовыми лестницами 11, балконами 12 и стеклянными окнами 13, закрепленными между греющими стойками 14. При этом по условию максимального использования гелиоэнергии полуарки 6 выполнены с соотношением сторон сечения труб 1 2,5-5, а окна 13 с максимально возможной пропускной площадью. На балконах 12 посажена вечнозеленая растительность 15, а на фундаменте 8 выполнены кольцевое водосборное устройство 16 с фильтром внутри водной секции 17,ограниченной водонепроницаемыми перегородками 18. В секции оборудования 19 установлены перекачивающий электронасос 20 с трубопроводом 21 подпитки, электроаккумуляторы 22 и электрощит 23. Секция 24 для сбора отходов жизнедеятельности имеет подогреваемый биогенератор 25 газа. Соосно центральной опорной трубе 10 в грунте выполнена скважина 26 сезонного теплоаккумулятора, а сбоку сферы - входной тамбур 27, а на окнах 13 установлены автоматические жалюзи 28. ВЭС (фиг. 3) может состоять из турбовинта 29,закрепленного на валу тихоходного электрогенератора 30 с отражающим кожухом 31 и поворотной головкой 32 со втулкой 33, штормовым флюгером 34 и кабелем 35. Гелиоконцентратор (фиг. 4) состоит из поворотного гелиоотражателя 4 с горизонтальной отражающей плитой 36 и растяжками 37. Снаружи бак 3 суточного теплоаккумулирования покрыт гибкими солнечными панелями 38, а внутри имеет водозаборную трубу 39. Поворот гелиоотражателя 4 по командам датчика 40 слежения за азимутом солнца осуществляется при помощи электромеханизма 41. Межэтажные перекрытия 9 (фиг. 5) состоят из греющих квадратных труб 42, с ребрами 43, на которые сверху уложен пол 44, а снизу перекрытий прикреплен потолок 45 и уложен провод 46 освещения. Узел сбора и фильтрации воды (фиг. 6) состоит из водосборного перфорированного трубопровода 16 с трубопроводами 47 и фильтрами 48 для смены которых предусмотрены люки 49. Скважина сезонного теплоаккумулятора (фиг.7) состоит из оголовка 50 с электронагревателем 51,теплоизолирующей трубы 52, обсадной трубы 53 с заглушкой 54 и подающего теплоизолирующего трубопровода 55. Вентиляционный клапан 2 выполнен подвижным на центральном трубопроводе 33 и имеет шток 56 с электроприводом 57, электрически связанным с датчиком внутренней температуры системы климатконтроля. Гидравлическая система сооружения (фиг. 9) состоит из бака 3 суточного теплоаккумулирования с центральной трубой 10 и подводящей трубой 58,первая из которых гидравлически связана с греющими трубами 42 межэтажных перекрытий 3 и греющими трубами 59 межоконных стоек 14,трубами винтовых лестниц 11 и вентилями 62 бытовых нужд. Переключения потоков по командам системы климат-контроля служат электровентили 60, 61, 63, а для подпитки воды из водной секции 17 фундамента 3 - всасывающий трубопровод 64 с фильтром тонкой очистки и вентилем. Сооружение функционирует следующим образом. Летом, в дневное время, поступающее на сферическое покрытие солнечное излучение интенсивностьюпроходит через светопрозрачное покрытие 5 на гелиоконцентратор и сфокусированное их зеркальными поверхностями 4,36 поступает на поверхность бака 3 суточного теплоаккумулятора, покрытую гибкими солнечными панелями 38. Вырабатываемое гибкими солнечными панелями 38 электричество поступает на зарядку аккумуляторов 22, а тепло через стенки бака 3 поступает внутрь последнего,нагревая находящуюся в нем воду. При превышении в баке 3 температуры воды 100 С автоматически, по команде системы климат-контроля 23 открываются электровентили 60 и 63, включается электронасос 20 и горячая вода по центральной трубе 10 и подающему трубопроводу 55 поступает в пространство между обсадной трубой 53 и трубопроводом 55, передавая тепло через стенки обсадной трубы окружающей породе, нагревая ее(30-50 С) через электровентиль 63, работающий электронасос 20 и трубопровод 58 поступает в бак 3, где нагревается до 100 С и цикл повторяется пока светит солнце. Для обеспечения максимального использования энергии солнца гелиоотражатель 4 гелиоконцентратора с отражающей плитой 36 поворачивается по азимуту солнца в течении светового дня по командам датчика 40 при помощи электромеханизма 41. Солнечное излучение, поступающее днем через светопрозрачное покрытие 5 в окна 13 и открытые жалюзи 28 внутрь помещений нагревает межэтажные перекрытия 9 и воздух внутри здания. При превышении температуры последнего выше комфортной (22 С), жалюзи 28 автоматически закрываются, отражая солнечную энергию наружу сооружения. Электроприводом 57 открывается вентиляционный клапан 2, выпуская перегретый воздух из здания. Ночью, в летнее время при снижении температуры воздуха ниже комфортной (16 С) клапан 2 автоматически закрывается,электровентили 62 и 63 также закрываются, а электровентиль 61 открывается,что при работающем электронасосе 20 приводит к циркуляции нагретой в баке 3 воды через греющие трубы 42 межэтажных перекрытий 9 и трубы 59 межоконных стоек 14 и подогреву воздуха до комфортной температуры. Зимой или при длительном отсутствии прямого солнечного излучения комфортное поддержание температуры осуществляется при работе по большому контуру. При этом автоматически включаются электровентили 61, 62, электронасос 20 и вода, отбирая запасенное в породе летом тепло,через стенки обсадной трубы 53 поступает в греющие трубы 42 и 59, подогревая воздух внутри помещений до комфортной температуры (16-20 С) Необходимая температура задается системой климат-контроля регулированием открытия электровентилей 61, 62, 63. Глубина скважинызадается емкостью сезонного теплоаккумулятора в зависимости от климата, свойств грунта, глубины проточных грунтовых вод и размеров сооружения. Ветроэлектростанция 1 обеспечивает не только зарядку электроаккумуляторов 22, но и при большой скорости ветра осуществляет дополнительный подогрев воды,поступающей в сезонный теплоаккумулятор при помощи электронагревателя 51. Для снижения тепловых потерь сезонного теплоаккумулятора через поверхность грунта служит теплоизолирующая труба 52, а для подпитки гидросистемы по мере ее расходования через бытовые вентили 60 -трубопровод 64 с фильтром и вентилем, связывающим электронасос 20 с водной секцией 17 фундамента 8. Секция 24 сбора и переработки органических отходов перерабатывает их в биогаз известным способом с подогревом и использованием энзимов. Сбор и фильтрация дождевой и конденсатной воды в водной секции 17 фундамента 8 происходит при ее стекании по светопрозрачному покрытию 5 в перфорированный трубопровод 16 и последующей очисткой в фильтрах 48. Сферическая форма жесткого фундамента обеспечивает устойчивость сооружения при землетрясениях любых амплитуды и направления. При наводнениях здание может отсоединяться от труб 52, 53 всплывать, устойчиво держась на поверхности воды, благодаря низкому центру тяжести и наличию трубопровода 55. Таким образом, предлагаемое многоэтажное здание обеспечивает круглогодичное энергоснабжение за счет солнечной энергии,высокой сейсмостойкости и минимума внешних теплопотерь при упрощении конструкции за счет исключения лифта, Г- образного экрана и снижения этажности до 4-х. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением,включающее межэтажные перекрытия, помещения с окнами, лифтовую шахту,опорный элемент, внешний экран, отличающееся тем, что внешний экран выполнен в виде сферы из светопрозрачного покрытия и закреплен на горизонтальных кольцевых балках и полуарках, а опорный элемент установлен в шахте лифта и выполнен в виде центральной опорной трубы с винтовой лестницей, гидравлически соединенной с межэтажными перекрытиями и межоконными стойками с оконными автоматическими жалюзи, в верхней части центральной трубы под перекрытием установлен бак суточного теплоаккумулирования с наружной гибкой солнечной панелью, с поворотным параболоцилиндрическим гелиоконцентратором, в нижней части центральная опорная труба размещена на железобетонном фундаменте сферической формы, имеющем секции для запасов воды,оборудования и отходов, сверху внешнего экрана,выполнен вентиляционный клапан и установлена ветроэлектростанция,а ниже фундамента выполнена скважина сезонного теплоаккумулирования, а между светопрозрачным покрытием и окнами с греющими стойками образован буферный кольцевой зазор. 2. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что полуарки выполнены из прямоугольных труб с соотношением сторон сечения 1 2 - 5 и изогнуты по радиусу сферы покрытия. 3. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что ветроэлектростанция установлена по оси центральной опорной трубы. 4. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что параболоцилиндрический гелиоконцентратор с горизонтальной отражающей плитой выполнен поворотным по оси центральной опорной трубы и снабжен растяжками, электромеханизмом поворота с датчиком слежения за азимутом солнца. 5. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что межэтажные перекрытия и межоконные стойки выполнены из греющих квадратных труб с ребрами,сверху межэтажных перекрытий выполнен пол из теплопроводных материалов, а снизу прикреплен потолок из теплоизоляционных материалов. 6. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что по периметру здания на фундаменте установлен водосборный перфорированный трубопровод со съемными фильтрами очистки воды. 7. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что скважина сезонного теплоаккумулирования выполнена из оголовка с электронагревателем теплоизолирующей и обсадной труб с заглушкой и подающего теплоизолированного трубопровода. 8. Многоэтажное здание с солнечно-ветровым энергоснабжением по п. 1, отличающееся тем, что вентиляционный клапан установлен по оси центральной опорной трубы и имеет электропривод, управляемый системой климатконтроля.