Ограждающий элемент с солнечным коллектором Советский патент 1991 года по МПК E04B2/14 

Ё

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям ограждающих элементов с солнечным коллектором, и может быть использовано при строительстве различных отапливаемых зданий, преимущественно сельскохозяйственных. Цель изобретения - повышение теплотехнических качеств ограждающего элемента путем интенсификации направленного конвективного теплообмена внутри элемента. Ограждающий элемент с солнечным коллектором включает несущий слой 1, солнечный коллектор в виде экрана 2, герметичную воздушную наклонную щель 3, изоляционный слой 4. внутренний слой 5. нижнюю 6 и верхнюю 7 вертикальные поверхности наклонной щели 3 и образующийся при теплообмене в наклонной щели 3 циркуляционный контур 8 с восходящим 9 и нисходящим 10 потоками. 1 ил.

J-.

О

ел го

{ь 00 Оч

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкции ограждающих элементов с солнечным коллектором, и может быть использовано в строительстве различных отапливаемых зданий, преимущественно сельскохозяйственных.

Цель изобретения - повышение теплотехнических качеств ограждающего элемента путем интенсификации направленного конвективного теплообмена внутри элемента.

На чертеже изображена принципиальная схема ограждающего элемента с солнечным коллектором,

Элемент состоит из несущего слоя 1 связанного с солнечным коллектором в виде экрана 2, герметичной воздушной наклонной щели 3, размещенной в изоляционном слое4, внутреннего слоя 5, при этом нижняя вертикальная поверхность 6 щели 3 соприкасается с внутренней поверхностью несущего слоя 1,обращенного к холодной среде, а верхняя вертикальная поверхность 7 щели 3 соприкасается с внутренней поверхностью слоя 5, обращенного к тепловой среде, кроме того, в наклонной герметичной воздушной щели 3 при теплообмене образуется циркуляционный контур 8 с восходящим 9 и нисходящим 10 потоками.

Теплообмен при эксплуатации ограждающего элемента с солнечным коллектором осуществляется следующим образом

При низких температурах окружающей среды и высокой солнечной радиации несущий слой 1 интенсивно нагревается под воздействием солнечного тепла, поступающего через коллектор в виде экрана 2 из селективно пропускающего материала, например силикатного стекла. В результате нагревается часть воздуха герметичной воздушной щели 3, контактирующая с нижней вертикальной поверхностью 6 наклонной щели 3. Изменение плотности воздуха в герметичной воздушной наклонной щели 3 приводит к образованию конвективного теплообмена, где преимущественно тепло передается конвекцией, так как лучистый теплообмен между вертикальными поверхностями 6 и 7 незначителен вследствие их взаимного смещения в пространстве.

Передача тепла конвекцией при прогреве воздуха, прилегающего к нижней вертикальной поверхности 6, наклонной герметичной щели 3 осуществляется за счет образования циркуляционного контура 8 с чередующимися между собой восходящим 9 и нисходящим 10 потоками.

Уменьшение площади наклонной воздушной щели 3 по высоте ограждающего элемента способствует увеличению меры

соприкосновения восходящего 9 и нисходящего 10 потоков, т.е. в ней наблюдается дальнейшее увеличение коэффициента теплопередачи. Кроме того, равномерное сближение движущихся восходящих и нисходящих потоков приводит к возникновению диффузионного термоэффекта, пред- ставляющего собой возникновение разности температур в результате диффуэи0 онного перемещения двух газов (в данном случае сухого воздуха и водяного пара, всегда присутствующего в атмосферном воздухе в различном состоянии насыщенное, перегретое).

5В результате восходящий 9 и нисходящий 10 потоки циркуляционного контура 8 движутся взаимно соприкасаясь, осуществляя тем самым интенсивный конвективный теплообмен с максимальным значением ко0 эффициента теплоотдачи для данных погод- но-климатических условий эксплуатации.

При отсутствии солнечной радиации в условиях эксплуатации ограждающего элемента с низкими температурами окружаю5 щей среды направленный процесс конвективного теплообмена в наклонной герметичной воздушной щели 3 отсутствует. Это объясняется тем. что верхние слои воздуха, контактирующие с верхней вертикаль0 ной поверхностью 7 щели 3, обращенной к теплой среде (помещению), более нагреты и имеют меньшую плотность, чем слои воздуха, контактирующие с нижней вертикальной поверхностью 6 щели 3. обращенной к хо5 лодной среде.

Границы рассчитываемого максимального желаемого коэффициента конвективно направленного теплообмена определяется надежностью эксплуатации ограждающего

0 элемента с солнечным коллектором, определяемой как конструктивными особенностями (высота, ширина, длина), так и выполняемыми им функциями (наружные и внутренние стены, перегородки, заполне5 ния проемов и т.д.).

Предложенный ограждающий элемент с солнечным коллектором обеспечивает повышение теплотехнических качеств конструкции за счет получения направленного

0 конвективного теплообмена при ясной погоде и гарантирует заданное термическое сопротивление при отсутствии солнечной радиации со стороны холодной среды. Предложенная конструкция технологична,

5 суживающиеся по высоте щели облегчают извлечение пустотообразователя и изготовление конструкции ограждающего элемента может осуществляться как при конвейерном, так и при агрегатно-поточном производстве Кроме того, наличие наклон5 16524866

ной уменьшающейся по высоте ограждаю-элемента, каждая герметичная наклонная щего элемента воздушной щели способст-щель имеет переменное поперечное сече- вует увеличению прочностных свойствние, которое уменьшается к внутренней no- строительного элемента при равенстве кон-верхности, и минимальный размер b вективного теплообмена по сравнению с5 которого определяется из соотношения воздушной наклонной щелью постоянного. , , / , Э . , сечения.b-Mtg/J + -tgy),

Формула изобретениягде L - величина горизонтальной проекции

Ограждающий элемент с солнечнымнаклонной щели;

коллектором и герметичными воздушными10 а - максимальный размер поперечного

«наклонными щелями по его высоте, восхо-сечения;

дящими от наружной к внутренней поверх-/ - угол между верхним основанием

ности элемента, отличающийся тем.наклонной щели и горизонталью;

что, с целью повышения теплотехническихij - угол между нижним основанием накачеств путем интенсификации направлен-15 клонной щели и горизонталью, ного конвективного теплообмена внутри