Сборно-разборная несущая панель со встроенными фотоэлектрическими элементами Российский патент 2023 года по МПК H02S20/26 H02S20/10 

Изобретение относится к строительным конструкциям, объединенным с фотоэлектрическими устройствами генерации электрической энергии. Сборно-разборная несущая панель может применяться в качестве стеновых конструкций, элементов перекрытия при строительстве зданий индивидуального и промышленного назначения, а также при сооружении ограждений. Генерируемая фотоэлектрическими элементами энергия может использоваться для конструкций, в строительстве которых использовались панели, и для обмена с внешними электрическими сетями.

Известны технические решения. RU 2121549 C1 от.01.06.1998 Сборно-разборная стеновая конструкция для строительства малоэтажных зданий. Недостатком конструкции является трудоемкость и сложность сборки, т.к. монтаж осуществляют из модулей значительных размеров, при установке которых требуется применение вспомогательных грузоподъемных механизмов.

RU 2731430 C1 от 30.05.2018 Здание и способ его строительства. Деревянное здание, построенное путем установки горизонтальных элементов и вертикальных элементов, содержащее: нижние рамы, первые верхние рамы, вторые верхние рамы, боковые лаги в качестве горизонтальных элементов и стойки в качестве вертикальных элементов. Недостаток - высокая трудоемкость при строительстве и низкая ремонтопригодность, определяемая множеством разнородных элементов сборки.

RU 2402661 C2 от 05.05.2006 Блоки на болтах. Система для типовых конструкций каменной кладки, имеющих предварительное напряжение с натяжением арматуры на бетон. Строительная система для возведения выполняемого каменной кладкой сооружения, содержащая множество стандартных элементов кладки, причем каждый элемент имеет, по меньшей мере, одну полость, и плоскости, по существу, параллельные друг другу. Изобретение позволяет уменьшить трудоемкость сборки за счет использования стандартных элементов. Недостаток в ограниченном функционале изобретения.

Расширение функционала строительных конструкций показано в конструкциях, обеспечивающих возможность энергоснабжения зданий при получении энергии за счет использования фотоэлектрических элементов с преобразованием естественного освещения в электрическую энергию.

US 00804.6961 B1 от 11.01.2011 Тактическая солнечная энергетическая система. Модульная солнечная электростанция, обладает простотой процесса сборки, и требует небольшую площадь для установки. Недостаток в ограниченных возможностях при использовании в качестве элемента конструкции.

KR101126430B1 от 03.06.2012 Функциональная панель из вспененного алюминия. Изобретение относится к строительному материалу с прикрепленными солнечными элементами, с интегрированной в здание фотоэлектрической системой выработки электроэнергии. Панель предполагается использовать в ограждающей конструкции здания солнечной электростанции. Возможность состоять в составе несущей нагрузку схемы отсутствует.

RU 2779054 C1 от 10.12.2021 Несущая панель со встроенным фотоэлектрическим модулем - решение, выбранное в качестве прототипа.

Панель содержит несущую оболочку с выполненными перекрестными ребрами, на внутренних поверхностях которых размещены фотоэлектрические элементы, соединенные между собой и выходными клеммами. Предполагается использование в основном рассеянного света. Количество элементов на единицу эффективной площади оболочки и характер размещения способствуют увеличению суммарного объема получаемого электричества и увеличению независимости от условий освещенности в течение дня, и размещения панели относительно источника света. Ребра добавляют жесткости конструкции.

Множество занимающих сложное пространственное положение фотоэлектрических элементов подтверждает возможность идентифицировать такие решения как «объемные панели», в отличие от «плоскостных панелей», где фотоэлектрические элементы расположены в рамках общей плоскости, которая может ориентироваться на источник света.

Недостатки: повышенная трудоемкость при сборке или возможном ремонте конструкций из объемной панели, низкие показатели ремонтопригодности. Первый недостаток определяется размерами объемной панели, которые больше, чем размеры эквивалентной по количеству элементов плоскостной фотоэлектрической панели, вследствие функционала несущей механическую нагрузку панели. Как следствие, большая масса конечного изделия и необходимость применять крупногабаритные транспортные средства и строительные машины. Пониженная ремонтопригодность определяется сложностью выявления и устранения возможных дефектов в схеме, несущей механическую нагрузку, или электрической схеме панели.

Цели изобретения: повышение ремонтопригодности несущей панели со встроенными фотоэлектрическими элементами. Цель достигается за счет создания панели из типовых блоков, являющихся основными элементами при сборке конструкции и замене неисправных блоков.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.

Фиг. 1 - панель, главный вид.

Фиг. 2 - панель, вертикальный разрез на фиг. 1.

Фиг. 3 - типовой блок.

На фиг. 1 схематически показаны основные элементы панели: перекрестные ребра 1, ячейки 2, фотоэлектрические элементы 3, балки 4, стержни в качестве упругих элементов 5, талрепы в качестве устройств регулирования натяжения 6, соединение упругих элементов с балками 7, соединение упругих элементов с талрепами 8.

На фиг.2. Схематически показана кладка типовых блоков 9 (вид А-А на фиг. 1), электрические соединения 10, выходные клеммы 11.

На фиг 3. Схематически показан типовой блок в составе ящика с открытой полостью 12.

Сборка конечного изделия, которым может быть панель ограждения, стеновая панель, происходит следующим образом (фиг.1). Устанавливается первая балка, на которой формируется кладка типовых блоков 9. При достижении заданного размера устанавливается следующая балка. Формируется соединение балок 4, включающее упругие элементы 5, соединения упругих элементов с балками 7, талрепы 6, соединения упругих элементов с талрепами 8.

Настройка силовой схемы панели происходит при вращении муфты талрепа 6. В упругих элементах 5 возникает нагрузка на растяжение, которая посредством балок 7 вызывает нагрузку сжатия в гранях типовых блоков 9. Угол вращения талрепов определяет предварительное (сборочное) напряжение силовой схемы конструкции - прямое вращение.

Типовой блок включает ящик с открытой полостью, в которой размещены фотоэлектрические элементы, совмещает функционал элемента несущей схемы панели и фотоэлектрического модуля и служит в качестве инструмента геометрического и электрического масштабирования панели.

Существенными отличиями можно считать: ячейки с фотоэлектрическими элементами, выделенные в типовой блок; кладка типовых блоков как набор однотипных элементов сборки; балки, между которыми фиксируется кладка типовых блоков посредством упругих элементов и талрепов. Наличие талрепов позволяет управлять распределением нагрузки несущей схемы панели.

Смена типовых блоков 9 может понадобиться для устранения возможных дефектов и неисправностей: механический дефект (отклонение электрических параметров) фотоэлектрических элементов 3, дефект в электрических соединениях 10, механический дефект в элементах силовой схемы панели.

Для организации предварительного напряжения используются известные технические решения: талрепы, муфты талрепов, соединения талрепов, приемы работы: ГОСТ 9690-71 Талрепы. Режим доступа https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293827/4293827332.pdf, обращение 29.01.2023.

Преимущества при сборке изделия - возможность организации изготовления типового блока в рамках крупносерийных и массовых производств. Сборно-разборной конструкции присущ набор качеств: компактность основной сборочной единицы (типового блока), возможность демонтажа изделия и гибких архитектурных решений.

Для конструкции объемной фотоэлектрической панели наиболее актуальным становиться повышение ремонтопригодности как составляющее комплексного понятия надежность: ГОСТ Р 27.101-2021 Надежность в технике. Надежность выполнения задания и управление непрерывностью деятельности. Термины и определения. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200181140#7D20K3, обращение 29.01.2023.

Реализация технического решения, описанного в изобретении, позволяет улучшить количественные значения следующих показателей ремонтопригодности: продолжительность выполнения действий технического обслуживания, время до восстановления, продолжительность предупреждающего и корректирующего технического обслуживания, средняя продолжительность ремонта. Результат получается за счет использования принципа - устранение неисправностей выполняется заменой типового блока с выявленным дефектом на исправный блок.

Замена типового блока после выявления дефекта происходит при реализации мероприятий замещения: ослабление нагружающих заменяемый блок упругих элементов 5 вращением муфт талрепов в сторону, обратную прямому вращению; исправный блок замещает дефектный; прямым вращением муфт талрепов обеспечивается натяжение упругих элементов и предварительное напряжение в силовой схеме панели. Время, затрачиваемое на выполнение мероприятий замещения, является главной составляющей показателей ремонтопригодности.

Повышению ремонтопригодности способствуют характеристики технологического процесса: наличие однородного набора типовых блоков и ограниченного набора элементарных операций сборки. Набор элементарных операций сборки: установка балки, установка типового блока, соединение балки с упругим элементом, соединение упругого элемента с талрепом, вращение талрепа. При замене типового блока вместо операции установки применяется операция замещения.

Изобретение относится к строительным конструкциям, объединённым с фотоэлектрическими устройствами генерации электрической энергии. Сборно-разборная несущая панель со встроенными фотоэлектрическими элементами содержит перекрестные ребра, образующие ячейки с установленными фотоэлектрическими элементами на каждой из внутренних поверхностей, электрическими соединениями и выходными клеммами. Панель снабжена, как минимум, двумя балками, между которыми сформирована кладка типовых блоков. Каждый типовой блок является несущим и образован ящиком с открытой полостью, грани которого соответствуют поверхностям ячеек, на которых установлены фотоэлектрические элементы. Балки соединены посредством упругих элементов, устройств регулирования натяжения, соединений упругих элементов с балками и соединений упругих элементов с устройствами регулирования натяжения. Технический результат заключается в повышении ремонтопригодности несущей панели со встроенными фотоэлектрическими элементами. 3 ил.

Сборно-разборная несущая панель со встроенными фотоэлектрическими элементами, содержащая перекрестные ребра, образующие ячейки с установленными фотоэлектрическими элементами на каждой из внутренних поверхностей, электрическими соединениями и выходными клеммами, отличающаяся тем, что панель снабжена, как минимум, двумя балками, между которыми сформирована кладка типовых блоков, каждый типовой блок является несущим и образован ящиком с открытой полостью, грани которого соответствуют поверхностям ячеек, на которых установлены фотоэлектрические элементы, балки соединены посредством упругих элементов, устройств регулирования натяжения, соединений упругих элементов с балками и соединений упругих элементов с устройствами регулирования натяжения.