Вращающееся здание Советский патент 1982 года по МПК E04B1/346 

Изобретение относится к строительству, а именно к вращающимся заданиям, и предназначено для эффективного использования солнечной энергии. Известно здание, включающее несущие и ограждающие конструкции, а также солнечный коллектор н аккумулятор тепловой энергии 1 К недостаткам такого здания относятся повыщенная затеняемость помещений развитым скатным коллектором, снижающая естественную освещенность, а также обусловленная стационар ной ориентацией коллектора относительная огра ниченность периода его эффективного облучения солнцем. Известно здание, включающее совмещенные с ограждающими и несущими конструкциями коллектор солнечной энергии в виде крьпциванны и аккумулятор тепла, расположенный под полом здания и заполненный камнями и водой 2. Недостатки данного здания заключаются в повышенной нагрузке иа конструкции, увеличенном расходе строительных материалов и под верженности коллектора повышенному загрязнению, снежным заносам и обледенению при резком изменении зимней погоды, вследствие чего снижается КПД использования солнечной энергии. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является вращающееся здание, включающее кольцевой фундамент в виде полого круп1оцилиидрического колодца, поворотную платформу в виде рамы с прикрепленными к ней опорами вращения, на которой смонтированы. конструкции надземной части, обращенные остекленными элементами на солнце посредством привода, соединенного с источником энергии и устройствах слежения и ориентации {3. К недостаткам известного здания относятся повышенная сложность конструкции, расход материалов и относительно невысокая эффективность использования солнечной энергни. Цель изобретения - упрощение конструкций здания, снижение материалоемкости н повышение эффективнсххги использования солнечной энергии. Указанная цель достигается тем, что во вращающемся здании, включающем кольцевой фундамент, поворотную платформу, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции здания, устройство для вращения, систему слежения и ориентации на со;шце лово ротная платформа выполнена в виде круглой в плане пологой оболочки двоякой кривизны и ограничена по контуру опертым на фундамент кольцевым элементом жесткости, при этом несущие конструкции надземной части здания оперты на платформу через кольцевой элемент жесткости. Кроме того, не менее чем одна из ограждающих конструкций надземной части может быть снабжена коллектором солнечной энергии, а внутренний объем фундамента, ограниченный . его стенами и днищем, может быть совмещен с тепловым аккумулятором и заполнен теплоаккумулирующим веществом, преимущественно водой. На чертеже изображено вращающееся здание, вертикальный разрез,, Вращающееся здание 1 включает кольцевой фзпндамент 2..На фундаменте 2 установлена новоротная платформа 3, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции 4. При этом не менее чем одно наружное ограж-. дение совмещено с солнечным коллектором 5. Устройство для вращения здаНия 1 включает размещенные по верху .фундамента 2 и жестко связаЬные с ним силовые элементы 6, на которых укреплены оси 7 опор 8 вращения, оборудованные роликами или колесами. Опоры 8 вращения могут быть выполнены также шаровы ми или иного типа. Платформа 3 ограничена по контуру кольцевым элементом- 9 жесткости, кольцевой желоб которого расположен на опора 8 вращения. При этом несущие конструкции 4 оперты на платформу 3, преимущественно через кольцевой элемент 9 жесткости. Фундамент 2, платформа 3 и конструкции 4 могут быть выполнены из железобетона, металла, слоистых ил армированных пластиков и при необходимости покрыты защитными материалами, применяемы ми для этого в строительстве. Кольцевой фундамент 2 заполнен теплоаккумулирующим веществом 10 и превращен в бассейн-аккумупйтор тепловой энергии, для чего снабжен теплоизоляцией 11 и при необходимости гидроизоляцией 12, размещаемыми по стенке кольца фундамента, а внизу образующими в совокупности тепло,- гидроизолированное днище. Не менее чем одна из опор 8 соединена силовой передачей 13 с приводом 14, размещенным, например, в приямке 15. В данном случае применено известное устройство слежения и ориентации здания на солнце, например, основанное на датчике, работающем по принципу солнце - тень (не показано). Коллектор 5, воспринимающий солнечные лучи 16, наклонен к горизонту под углом не менее летней высоты соляца, максимальной для данной географической широты, чем достигается возможность вьюода его в случае необходимости в режим самозатенения летом, а также повышение облу(чённости в отопительном сезоне. Огращакнцие и несущие конструкции 4, по крайней мере в пределах первого этажа, совмещены в одном элементе и имеют форму вертикального цилиндра или симметричного многогранника, условная средняя плоскость которого коррелирует со средней линией опорного желоба кольцевого элемента 9 жесткости поворотной платформы 3, и соответствуют цилиндрической конфигурации кольцевого фундамента 2, что разгружает, центральную часть платформы 3. Такое решение упрсщает конструкции здания, обеспечивая возможность изготовления новоротной платформы 3 вместе с кольцевым элементом 9 жесткости для малых зданий в виде единого монтажного элемента, а для более крупных объектов в виде повторяющихся модульных блоков. Кроме того, разгруженная пологая двояковыпуклая оболочка платформы 3 и закрепление опор 8 вращения в фиксированных точках фундамента 2 приводят к существенному снижению расхода строительных материалов, а наличие следящего за солнцем оптимально ориентированного коллектора и емкого бассейна-акуумуляторй тепловой энергии существенно повыщает эффективность использования солнечной энергии для обогрева здания и других аналогичных целей. Вращающееся здание работает следующим образом. При воздействии прямой солнечной радиации на устройство слежения и ориентации, соединенное с приводом 14, здание по командам этоГо устройства автоматически разворачивается коллектором 5 навстречу солнечным лучам 16. Теплоаккумулирующее вещество 10, преимущественно вода, совмещающая в себе функции теплоносителя, по подающему трубопроводу 17, например, с помощью насоса 18 прогоняется через коллектор 5 и нагретое за счет солнечной энергии по трубопроводу 19 возвращается в бассейн -аккумулятор. Затем процесс повторяется. В отопительном сезоне помещения первого этажа могут обогреваться непосредственно через пол первого этажа, совмаценный с платформой 3, которая в свою очередь нагреваемся за счет тепломассообменных процессов от аккумулирующего вещества 1. Выше расположенный этаж нагревается от коллектора и теплым воздухом, поднимающимся через проемы в перекрытии над первым этажом. Возможен вариант с радиаторами центрального отопления, а при затяжной непогоде и нсчерпан ресурсов тепла в аккумуляторе включают топливный дублер. Использование предлагаемого вращающегося здания возможно на всех широтах в районах с достаточньгМ количеством солнечных дней и дефицитом местного топлива. При этом водозаполненный аккумулятор повышает пожаробезопасность здания и при определенных yciioВИЯХ может быть трансформирован в плаватель ный бассейн. Формула изобретения 1. Вращающееся здание, включающее кольцевой фундамент, поворотную платформу, на которой смонтированы несущие и ограждающие конструкции здания, устройство для вращения, систему слежения и ориентации на солнце, о тлнчающееся тем, что, с целью упрощения конструкций здания и снижения материалоемкости, поворотная платформа выполнена в виде круглой в плане пологой оболочки двоякой кривизны и ограничена по контуру, кольцевым элементом жесткости, опертым на фундамент, при этом несущие конструкции надземной части здания оперты на платформу через кольцевой элемент жесткости. 2. Здание по п. 1,отличающеес я тем, что, с целью повышения эффективности использования солнечной энергии, не ;Менее чем одна из ограждающих конструкций :надземной части снабжена коллектором солнечной энергии, а внутренний объем фундамента, ограниченный его стенами и днищем, совмещен с тепловым аккумулятором н заполнен теплоаккумулирующим веществом, преимущественно водой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3254702, кл. 126-271, 1966. 2.Tomason Н, Е., Tomason Н. Y. Солнечные дома Томасона Санни Саут. - Proceedings of the Solar Heating and-Coa1mg for buildings. Workshop. Washington, 1973, March. 3.Neubauer L. W., Henderson S. M., Zschei- le F. P. Fhis Rotation Fitotron Folloivs the Sun.- Agricultural engineering, April, 1970, ipp, 282-285.