RU2828242C1 - Device for heating air in room using heat of solar radiation, with possibility of rapid increase in temperature level of heated air at low ambient temperatures by heating external unit of device with air from room - Google Patents
Device for heating air in room using heat of solar radiation, with possibility of rapid increase in temperature level of heated air at low ambient temperatures by heating external unit of device with air from room Download PDFInfo
- Publication number
- RU2828242C1 RU2828242C1 RU2024101426A RU2024101426A RU2828242C1 RU 2828242 C1 RU2828242 C1 RU 2828242C1 RU 2024101426 A RU2024101426 A RU 2024101426A RU 2024101426 A RU2024101426 A RU 2024101426A RU 2828242 C1 RU2828242 C1 RU 2828242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- room
- external unit
- heating
- heat
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и гелиотехнике.The invention relates to heat engineering and solar engineering.
Изобретение представляет собой устройство для подогрева воздуха в помещении с помощью тепла солнечного излучения, с возможностью быстрого повышения уровня температуры подогретого воздуха при низких температурах окружающей среды путем подогрева внешнего блока воздухом из помещения. В состав данного устройства входит внешний блок (1) в котором происходит нагревание воздуха теплом солнечного излучения падающего на его поверхность. Внешний блок устройства располагается на внешней стене здания в котором располагается помещение. Корпус внешнего блока представляет собой металлический ящик произвольной формы и размера. Корпус внешнего блока герметизирован. На корпусе внешнего блока имеются патрубки (2), (3) для присоединения воздуховодов к нему. Передняя стенка корпуса внешнего блока, принимающая солнечное излучение покрыта краской черного цвета. Весь корпус внешнего блока покрыт полиэтиленовой или полиэтилентерефталатной пленкой в один или несколько слоев. Воздух из помещения подается по воздуховоду (5) и возвращается в подогретом состоянии в помещение по воздуховоду (4). На воздуховодах установлены заслонки (6 и 7) перекрывающие воздухообмен, когда это требуется. На воздуховоде, подающем воздух из помещения во внешний блок, установлен вентилятор (7) подающий воздух из помещения во внешний блок. Для устройства предусмотрено три режима работы обеспечивающие универсальность применения устройства при разных температурах окружающей среды и разных уровнях освещенности внешнего блока, приносящие реальное повышение температуры подогретого воздуха при невысокой стоимости устройства. Хорошая эффективность достигается также и применением цельнометаллического корпуса внешнего блока и его покрытия из пленки, которое дает минимальную прослойку воздуха между пленкой и корпусом внешнего блока, хорошо пропускает тепловое излучение Солнца и при этом не дает быстро остывать внешнему блоку при низких температурах окружающей среды в зимнее время. Также преимуществом данного устройства является использование длительной оттепели в зимнее время, когда возможно использование тепла воздуха ночью при более низкой температуре в помещении по сравнению с температурой воздуха снаружи здания.The invention is a device for heating the air in a room using the heat of solar radiation, with the ability to quickly increase the temperature of the heated air at low ambient temperatures by heating the external unit with air from the room. This device includes an external unit (1) in which the air is heated by the heat of solar radiation falling on its surface. The external unit of the device is located on the outer wall of the building in which the room is located. The housing of the external unit is a metal box of arbitrary shape and size. The housing of the external unit is sealed. On the housing of the external unit there are pipes (2), (3) for connecting air ducts to it. The front wall of the housing of the external unit, receiving solar radiation, is covered with black paint. The entire housing of the external unit is covered with a polyethylene or polyethylene terephthalate film in one or more layers. Air from the room is supplied through the air duct (5) and returns in a heated state to the room through the air duct (4). Dampers (6 and 7) are installed on the air ducts, blocking the air exchange when required. A fan (7) is installed on the air duct supplying air from the room to the external unit. The device has three operating modes that ensure the versatility of the device at different ambient temperatures and different levels of illumination of the external unit, bringing a real increase in the temperature of the heated air at a low cost of the device. Good efficiency is also achieved by using an all-metal case of the external unit and its film coating, which provides a minimum layer of air between the film and the case of the external unit, passes thermal radiation of the Sun well and does not allow the external unit to cool down quickly at low ambient temperatures in winter. Another advantage of this device is the use of a long thaw in winter, when it is possible to use the heat of the air at night at a lower temperature in the room compared to the air temperature outside the building.
Рассмотрим первый режим работы устройства, основанный на принципе самовсасывания воздуха из помещения во внешний блок устройства. Для этого требуется разница между точкой выхода воздуховода (5) из помещения на внешнюю стену здания и точкой входа воздуховода (4) в помещение с внешней стены здания не меньше 2 метров по высоте. Воздух из помещения за счет перепада давления и подогрева его во внешнем блоке самостоятельно втягивается по воздуховоду (5) во внешний блок и покидает его по воздуховоду (4) уже нагретым теплом солнечного излучения падающего на внешний блок. Данный режим можно использовать при невозможности организации принудительной подачи воздуха из помещения во внешний блок и автоматизации работы заслонок на впускном (5) и выпускном воздуховодах (4). Недостаток этого режима в том, что он требует постоянного контроля объема подаваемого воздуха во внешний блок при перепадах температуры воздуха снаружи здания в сторону понижения путем частичного перекрытия обеих заслонок. На ночь требуется закрытие обеих заслонок.Let us consider the first mode of operation of the device, based on the principle of self-suction of air from the room to the external unit of the device. This requires a difference between the point of exit of the air duct (5) from the room to the external wall of the building and the point of entry of the air duct (4) into the room from the external wall of the building of at least 2 meters in height. Due to the pressure difference and its heating in the external unit, the air from the room is independently drawn through the air duct (5) into the external unit and leaves it through the air duct (4) already heated by the heat of solar radiation falling on the external unit. This mode can be used when it is impossible to organize forced air supply from the room to the external unit and automate the operation of the dampers on the inlet (5) and outlet air ducts (4). The disadvantage of this mode is that it requires constant monitoring of the volume of air supplied to the external unit when the air temperature outside the building drops downwards by partially closing both dampers. Both dampers must be closed at night.
Второй режим работы устройства - это режим с предварительной подачей воздуха вентилятором из помещения во внешний блок. Данный режим заключается в предварительном подогреве внешнего блока путем подачи некоторого объема более теплого воздуха из помещения во внешний блок, для прогрева его корпуса до температуры воздуха в помещении при не полностью закрытой заслонке (угол положения заслонки определяется опытным путем) на воздуховоде (4), подающем нагретый воздух в помещение. После прогрева корпуса внешнего блока до заданной температуры или температуры воздуха в помещении заслонка на воздуховоде (4) открывается полностью. Не смотря на то, что внешний блок нагрелся теплом воздуха поданного из помещения, он не только не остывает за счет постоянного подогревания корпуса внешнего блока теплом воздуха из помещения и особенностей конструкции устройства, но и происходит подогрев подаваемого постоянно из помещения воздуха теплом солнечного излучения падающего на поверхность внешнего блока. Происходит быстрое повышение уровня температуры воздуха в корпусе внешнего блока. Данный режим работы подходит для использования в светлое время суток при уровне тепла солнечного излучения достаточного для подогрева воздуха во внешнем блоке. Также этот режим работы можно использовать, применяя подачу воздуха из помещения во внешний блок за некоторое время до восхода солнца и практически сразу после восхода солнца, в помещение начнет поступать уже подогретый теплом солнечного излучения воздух. Этот режим работы легко автоматизируется простыми методами и дает реальный выход подогретого воздуха даже в пасмурный день и в зимнее время при низкой температуре окружающей среды.The second operating mode of the device is the mode with preliminary air supply by the fan from the room to the external unit. This mode consists of preliminary heating of the external unit by supplying a certain volume of warmer air from the room to the external unit, in order to heat its casing to the air temperature in the room with the damper (the damper position angle is determined empirically) on the air duct (4) supplying heated air to the room not completely closed. After the casing of the external unit has been heated to the set temperature or the air temperature in the room, the damper on the air duct (4) opens completely. Despite the fact that the external unit has been heated by the heat of the air supplied from the room, not only does it not cool down due to the constant heating of the casing of the external unit by the heat of the air from the room and the design features of the device, but the air supplied constantly from the room is also heated by the heat of solar radiation falling on the surface of the external unit. There is a rapid increase in the air temperature in the casing of the external unit. This operating mode is suitable for use during daylight hours when the heat level of solar radiation is sufficient to heat the air in the external unit. This mode of operation can also be used by applying the air supply from the room to the external unit some time before sunrise and almost immediately after sunrise, the air already heated by the heat of solar radiation will begin to flow into the room. This mode of operation is easily automated by simple methods and provides a real outlet of heated air even on a cloudy day and in winter at low ambient temperatures.
Третий режим работы устройства заключается в прогреве внешнего блока при закрытых заслонках обоих воздуховодов. При достижении заданной температуры корпуса внешнего блока заслонки на обоих воздуховодах открываются, и включается подача воздуха из помещения в прогретый внешний блок. При этом режиме работы устройства так же частично прогревается перед началом работы и воздуховод, отводящий подогретый воздух из внешнего блока. Этот режим отличается тем, что не требуется подача воздуха заранее и соответственно не затрачивается лишняя электроэнергия для работы вентилятора. Но для этого режима работы требуется максимальная освещенность внешнего блока, что не всегда достижимо из-за влияния облачности или низкой температуры окружающей среды и кроме того на это затрачивается время короткого светового дня (зимой).The third operating mode of the device consists of warming up the external unit with the dampers of both air ducts closed. When the set temperature of the external unit casing is reached, the dampers on both air ducts open, and the air supply from the room to the heated external unit is turned on. In this operating mode of the device, the air duct that removes the heated air from the external unit is also partially warmed up before starting work. This mode is different in that it does not require air supply in advance and, accordingly, no extra electricity is spent on the fan operation. But this operating mode requires maximum illumination of the external unit, which is not always achievable due to the influence of clouds or low ambient temperatures, and in addition, this takes time from the short daylight hours (in winter).
При втором и третьем режиме работы устройства оба воздуховода могут быть вводиться снаружи здания в помещение на одном уровне и месте, так как применяется принудительная подача воздуха вентилятором в корпус внешнего блока.In the second and third operating modes of the device, both air ducts can be introduced from outside the building into the room at the same level and location, since forced air supply by the fan into the housing of the external unit is used.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На рисунке Фиг. 1 представлена схема устройства состоящая из следующих элементов:The figure Fig. 1 shows a diagram of the device consisting of the following elements:
1. Внешний блок нагревателя воздуха с покрытием из полиэтиленовой пленки1. Outdoor air heater unit with polyethylene film coating
2. Патрубок для подключения воздуховода подающего нагретый воздух в помещение2. A branch pipe for connecting the air duct supplying heated air to the room
3. Патрубок для подключения воздуховода подающего воздух из помещения3. Branch pipe for connecting the air duct supplying air from the room
4. Воздуховод для подачи нагретого воздуха в помещение4. Air duct for supplying heated air to the room
5. Воздуховод для подачи воздуха из помещения во внешний блок5. Air duct for supplying air from the room to the external unit
6. Заслонка на воздуховоде, который подает подогретый воздух в помещение из внешнего блока6. A damper on the air duct that supplies heated air to the room from the external unit.
7. Заслонка и вентилятор на воздуховоде, который подает холодный воздух во внешний блок.7. A damper and fan on the air duct that supplies cold air to the outdoor unit.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2828242C1 true RU2828242C1 (en) | 2024-10-08 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1195148A1 (en) * | 1984-04-18 | 1985-11-30 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище | System of building solar heating |
| WO2011063196A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Mark Miles | Solar flux conversion module |
| RU178746U1 (en) * | 2017-07-27 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АНТЕ ФАКТУМ" | UNIVERSAL SOLAR COLLECTOR |
| RU2790911C1 (en) * | 2021-11-08 | 2023-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Solar collector |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1195148A1 (en) * | 1984-04-18 | 1985-11-30 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище | System of building solar heating |
| WO2011063196A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Mark Miles | Solar flux conversion module |
| RU178746U1 (en) * | 2017-07-27 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АНТЕ ФАКТУМ" | UNIVERSAL SOLAR COLLECTOR |
| RU2790911C1 (en) * | 2021-11-08 | 2023-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Solar collector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wulfinghoff | Energy efficiency manual | |
| US4323054A (en) | Solar energy collection system | |
| US8776780B2 (en) | Attic ventilation and heat recovery device for warming swimming pools | |
| Marmoush et al. | A novel merging tubular daylight device with solar water heater–experimental study | |
| Alqaed | Effect of using a solar hot air collector installed on the inclined roof of a building for cooling and heating system in the presence of polymeric PCM | |
| Dobson | Thermal modelling of a night sky radiation cooling system | |
| KR20080093976A (en) | Heat pump system | |
| US4139055A (en) | Solar heating (cooling) | |
| WO2017195885A1 (en) | Floor air conditioning system | |
| Bliss | The performance of an experimental system using solar energy for heating and night radiation for cooling a building | |
| US20100154109A1 (en) | Pool Heating System | |
| RU2828242C1 (en) | Device for heating air in room using heat of solar radiation, with possibility of rapid increase in temperature level of heated air at low ambient temperatures by heating external unit of device with air from room | |
| CN109737486B (en) | A combined heating system of a heat collection and heat storage wall and an air-water heat collector | |
| WO2020243316A1 (en) | Thermal cell panel system for heating and cooling and associated methods | |
| Erell et al. | A radiative cooling system using water as a heat exchange medium | |
| KR101578182B1 (en) | Heat pump system using natural energy | |
| US9157660B2 (en) | Solar heating system | |
| EP0236421A1 (en) | Low energy consumption air conditioning system | |
| JP2016102644A (en) | Air conditioned dwelling | |
| JPS5819006B2 (en) | heating/cooling wall | |
| JP3237870U (en) | Solar heat utilization system | |
| JP2003202130A (en) | Heating-cooling device | |
| KR200315939Y1 (en) | The system of warm water supplying and a house heating by solar heat & the radiater of an internal combustion engine. | |
| JP2555567Y2 (en) | Heat collector in solar system | |
| CN1300526C (en) | Energy saving and environmental protective in the four seasons cooling and warming air conditioner possessing hot water function |