Кровельное покрытие и способ изготовления кровельного покрытия Российский патент 2024 года по МПК E04D13/18 

Техническое решение относится к кровельному покрытию, в частности к способу укладки кровельного покрытия для накопления солнечной энергии, используемой, в частности, для нагрева воды.

Известна кровля скатной крыши здания, используемая как устройство для нагрева воды солнечной энергией. Кровля выполнена в виде резервуара по форме и по размерам скатной крыши здания и состоит из кровельных модулей, изготовленных из стеклопластика, которые соединяются между собой при помощи соединительных элементов. Кровля содержит заправочный штуцер для закачки воды в собранный из кровельных модулей резервуар, в котором она распределяется по кровельным модулям (Патент в РФ № 199621, опубл. 09.09.2020).

Известна фотоэлектрическая битумная черепица, представляющая собой фотоэлектрическую асфальтовую кровельную плитку, которая состоит из битумной основы, прикрепленной к фотоэлектрическому модулю, причем битумная основа состоит из битумного слоя с опорой из стеклянной пленки, пропитанной окисленным битумом и битумной самоклеющейся мастикой; а фотоэлектрический модуль содержит, по меньшей мере, один солнечный элемент из аморфного кремния с тремя переходами и электрические соединительные средства (Патент в РФ № 2493338, опубл. 20.09.2013).

Известно устройство энергоснабжения, содержащее несколько выполненных в виде кровельной черепицы энергетических панелей, которые покрывают часть здания и каждая из которых содержит служащий для поглощения солнечной энергии энергетический модуль, соединенный с линией электроснабжения. На одной из наружных сторон здания предусмотрен по меньшей мере один металлический трубопровод, на котором установлены энергетические панели, которые механически и термически соединены с 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 передается от энергетической панели к потребителю тепловой энергии (Патент в РФ № 2464670, опубл. 20.10.2012).

Задачей заявленного технического решения является создание кровельного покрытия, обеспечивающего безопасное накопление солнечного тепла без перегрева аккумулятора тепла.

Технический результат заявляемого технического решения заключается в снижении влияния солнечной активности на аккумулятор тепла, в частности, времени ее воздействия на теплоноситель, циркулируемый в панелях кровельного покрытия.

Заявленный технический результат достигается тем, что кровельное покрытие включает тепловоспринимающие панели, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие теплопоглощающие поверхности, выполненные с возможностью преобразования солнечного излучения в тепло, в которых выполнены каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, при этом тепловоспринимающие панели и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединены друг с другом соответствующими патрубками с возможностью циркуляции теплоносителя для теплообмена с аккумулятором тепла.

Заявленный технический результат также достигается тем, что способ изготовления кровельного покрытия характеризуется тем, что тепловоспринимающие панели с теплопоглощающими поверхностями и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, размещают с чередованием друг друга.

За счет того, что кровельное покрытие включает тепловоспринимающие панели и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединенные друг с другом патрубками для входа и выхода теплоносителя с возможностью циркуляции теплоносителя для теплообмена с аккумулятором тепла, обеспечивается снижение температуры теплоносителя на выходе из кровельного покрытия для последующего теплообмена с аккумулятором тепла. Такое решение позволяет исключить перегрев аккумулятора тепла в условиях повышенной солнечной активности. Перегрев аккумулятора может стать причиной различных негативных последствий, независимо от формы его исполнения, в частности, при использовании в качестве аккумулятора резервуара с водой, может привести к ее закипанию.

Тепловоспринимающие панели, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие теплопоглощающие поверхности, выполненные с возможностью преобразования солнечного излучения в тепло, в которых выполнены каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, необходимы для нагрева теплоносителя под действием солнечного излучения, выполняя функцию солнечного коллектора, с последующей передачей теплоносителя в патрубки и каналы других панелей покрытия.

Панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, выполняют функцию проводника теплоносителя через систему патрубков и каналов кровельного покрытия без дополнительного нагрева теплоносителя. Таким образом, теплоноситель, поступая во входной патрубок данной панели с определенной температурой, на выходе из соответствующего патрубка имеет ту же температуру.

В одном варианте исполнения, тепловоспринимающие панели установлены с частичным перекрытием панелей, выполненных с возможностью отражения солнечного излучения, или тепловоспринимающих панелей. В другом варианте исполнения, панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения установлены с частичным перекрытием тепловоспринимающих панелей или панелей, выполненных с возможностью отражения солнечного излучения. Такое перекрытие верхними элементами нижних, по типу чешуи, обеспечивает влагонепроницаемость всей конструкции, а также снижение влияния солнечной активности на патрубки для входа и выхода теплоносителя, которые могут быть расположены за пределами контура панелей, что также может привести к перегреву теплоносителя, или разрушению конструкции системы патрубков под влиянием внешних факторов.

Выполнение панели (как тепловоспринимающей, так и выполненной с возможностью отражения солнечного излучения) площадью от 0,25 до 0,5 квадратных метров дополнительно обеспечивает равномерный и умеренный нагрев теплоносителя. Выполнение тепловоспринимающей панели менее 0,25 квадратных метров не обеспечит нагрев теплоносителя от солнца из-за малого расхода теплоносителя через панель. Выполнение тепловоспринимающей панели или панели, выполненной с возможностью отражения солнечного излучения более 0,5 квадратных метров, может быть неудобным для монтажа на крыше.

Способ изготовления кровельного покрытия, при котором тепловоспринимающие панели с теплопоглощающими поверхностями и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, размещают с чередованием друг друга, обеспечивает достижение нагрева теплоносителя до оптимальной температуры, необходимой для умеренного теплообмена с аккумулятором тепла.

Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых представлен один из возможных вариантов исполнения кровельного покрытия.

На фиг. 1 условно представлена схема кровельного покрытия здания и аккумулирования тепла в его помещении.

На фиг. 2 представлен пример чередования панелей кровельного покрытия.

На фиг. 3 представлен фрагмент кровельного покрытия.

На фиг. 4 представлен вид тепловоспринимающей панели сверху.

На фиг. 5 представлен вид в разрезе А-А тепловоспринимающей панели.

На фиг. 6 представлен объемный вид тепловоспринимающей панели в разрезе.

Цифрами обозначены следующие элементы:

- тепловоспринимающая панель (1);

- насос (2);

- аккумулятор (3) тепла;

- панель (4), выполненная с возможностью отражения солнечного излучения;

- теплопоглощающая поверхность (5) тепловоспринимающей панели (1);

- каналы (6) для циркуляции теплоносителя (8);

- патрубок (7) для входа теплоносителя (8);

- патрубок (9) для выхода теплоносителя (8);

- утеплитель (10) тепловоспринимающей панели (1);

- лист (11) стекла.

Далее со ссылками на фигуры описан предпочтительный вариант осуществления заявленных технических решений.

Кровельное покрытие включает тепловоспринимающие панели (1), выполненные с возможностью преобразования солнечного излучения в тепло, и панели (4), выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединенные между собой.

Тепловоспринимающие панели (1) теплоизолированной стороной установлены на поверхность крыши и содержат теплопоглощающие поверхности (5). В тепловоспринимающих панелях (1) выполнены каналы (6) для циркуляции в них теплоносителя (8) и патрубки (7), (9) для входа и выхода теплоносителя соответственно. Предпочтительно, с наружной стороны панели (1) установлен лист (11) стекла.

Панели (4), выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, теплоизолированной стороной установлены на поверхность крыши, и также содержат каналы (6) для циркуляции в них теплоносителя (8) и патрубки (7), (9) для входа и выхода теплоносителя (8), соответственно. Предпочтительно, панели (4), выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, включают наружные поверхности, цвет которых максимально отражает солнечные лучи, например, светлый, в частности, белый, или комбинированный цветной. В качестве панелей (4), выполненных с возможностью отражения солнечного излучения, могут быть использованы декоративные панели.

Тепловоспринимающие панели (1) и панели (4), выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединены друг с другом соответствующими патрубками с возможностью циркуляции теплоносителя (8) для теплообмена с аккумулятором (3) тепла.

В предпочтительном варианте, тепловоспринимающие панели (1) установлены с частичным перекрытием панелей (4), выполненных с возможностью отражения солнечного излучения или с частичным перекрытием тепловоспринимающих панелей (1), и/или панели (4) выполненные с возможностью отражения солнечного излучения установлены с частичным перекрытием панелей (4), выполненных с возможностью отражения солнечного излучения или с частичным перекрытием тепловоспринимающих панелей (1).

Предпочтительно панель (как тепловоспринимающая, так и выполненная с возможностью отражения солнечного излучения) выполнена с площадью от 0,25 до 0,5 квадратных метров.

Предпочтительно панели (1), (4) соединены между собой элементами крепления, обеспечивающими надежность кровельного покрытия.

Заявленное кровельное покрытие работает следующим образом.

Теплоноситель (8) с низкой температурой, например, посредством насоса (2), подается через патрубок (7) для входа теплоносителя (8) в тепловоспринимающую панель (1) или в панель (4), выполненную с возможностью отражения солнечного излучения. Далее теплоноситель (8) проходит через тепловоспринимающие панели (1), являющиеся солнечными коллекторами, за счет которых нагревается, и через панели (4), выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, не воздействующие на его нагрев. Пройдя через все панели (1), (4) кровельного покрытия, теплоноситель (8) выходит через патрубок (9) для выхода теплоносителя (8) и подается к аккумулятору (3) тепла, в частности, к резервуару с водой, теплообмен с которым обеспечивает нагрев воды в резервуаре. Тем временем, отдавший свое тепло в аналогичном цикле, теплоноситель (8) снова поступает через соответствующий патрубок (7) в кровельное покрытие для дальнейшей циркуляции.

Вода, нагретая солнцем, накапливается в резервуаре и может быть использована в любой момент по необходимости.

Способ изготовления кровельного покрытия характеризуется тем, что тепловоспринимающие панели (1) с теплопоглощающими поверхностями (5) и панели (4), выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, размещают с чередованием друг друга. При этом, под чередованием следует понимать совмещение в любом порядке, количестве и соотношении тепловоспринимающих панелей (1) и панелей (4), выполненных с возможностью отражения солнечного излучения. Чередование может сопровождаться выполнением декоративного рисунка кровельного покрытия, при выполнении панелей (4), выполненных с возможностью отражения солнечного излучения, например, белого цвета или любого другого цвета, кроме черного.

Все элементы кровельного покрытия объединены в единую систему «панель - резервуар с водой», то есть, каждый элемент - часть единой системы. При необходимости, в кровельное покрытие может быть добавлена тепловоспринимающая панель (1), или панель (4), выполненная с возможностью отражения солнечного излучения, посредством соединения патрубков (7), (9) установленной и устанавливаемой панели (1) или (4).

Заявленное кровельное покрытие может быть использовано в качестве солнечной греющей черепицы для безопасного и эффективного нагрева воды в помещении.

Представленные фигуры, описание конструкции кровельного покрытия и способ его использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы.

Изобретение относится к области строительства, в частности к кровельному покрытию для накопления солнечной энергии. Технический результат изобретения заключается в снижении влияния солнечной активности на аккумулятор тепла. Кровельное покрытие включает тепловоспринимающие панели, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие теплопоглощающие поверхности, выполненные с возможностью преобразования солнечного излучения в тепло, и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши. При этом тепловоспринимающие панели и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединены друг с другом соответствующими патрубками с возможностью циркуляции теплоносителя для теплообмена с аккумулятором тепла. Предложен способ изготовления кровельного покрытия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Кровельное покрытие, включающее тепловоспринимающие панели, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие теплопоглощающие поверхности, выполненные с возможностью преобразования солнечного излучения в тепло, в которых выполнены каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, при этом тепловоспринимающие панели и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединены друг с другом соответствующими патрубками с возможностью циркуляции теплоносителя для теплообмена с аккумулятором тепла.

2. Кровельное покрытие по п. 1, отличающееся тем, что тепловоспринимающие панели установлены с частичным перекрытием панелей, выполненных с возможностью отражения солнечного излучения, или с частичным перекрытием тепловоспринимающих панелей.

3. Кровельное покрытие по п. 1, отличающееся тем, что панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, установлены с частичным перекрытием панелей, выполненных с возможностью отражения солнечного излучения, или с частичным перекрытием тепловоспринимающих панелей.

4. Кровельное покрытие по п. 1, отличающееся тем, что панель выполнена с площадью от 0,25 до 0,5 квадратным метров.

5. Способ изготовления кровельного покрытия, включающего тепловоспринимающие панели, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие теплопоглощающие поверхности, выполненные с возможностью преобразования солнечного излучения в тепло, в которых выполнены каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, теплоизолированной стороной установленные на поверхность крыши, содержащие каналы для циркуляции в них теплоносителя и патрубки для входа и выхода теплоносителя, при этом тепловоспринимающие панели и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, соединены друг с другом соответствующими патрубками с возможностью циркуляции теплоносителя для теплообмена с аккумулятором тепла, при котором тепловоспринимающие панели с теплопоглощающими поверхностями и панели, выполненные с возможностью отражения солнечного излучения, размещают с чередованием друг друга.