Ветрогелиоэнергетическая установка

верхней части под шатровь 1 м концентратором выполнен с воздухозаборником, разделенным перегородкой с воздуховодом от наружной стороны энергоприемнь 1 х граней воздуховод И воздухозаборник выполнены сходящимися под нижнюю обечайку и ветроротор.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, ЧТО в качестве стенового теплоаккумулятора используют наружные стены здания, с внутренней стороны которых выполнена теплоизоляция.3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что наружные стены здания выполнены зачерненнь 1 ми, а энергоприемные грани выполнены из прозрачного материала.4. Установка по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что энергоприемные грани вь 1 полнены из металла и зачернены снаружи.5. Установка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что проточная полость содержит каналы, в которых установлены проточные электрогенераторы и заслонки, регулирующие воздушные потоки.6. Установка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что энергоприемные грани составлены в виде пирамиды и расположены к солнечным лучам под переменным углом наклона, практически вертикально на восходе и закате и наибольшим углом склонения в пике солнечной активности в полдень.7. Установка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что энергоприемные грани выполнены в виде конуса переменной конусности.8. Установка по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что энергоприемные грани вь 1 полнены из прозрачного материала и расположены ступенчато вдоль наружной стены здания,причем линия наклона ступенчатых граней близка к перпендикуляру к солнечным лучам.9. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что с солнечной стороны здания по периметру гелиотягового устройства выполнен навес с энергоприемными гранями,а с теневой стороны здания выполнен теплоизолирующий навес.Изобретение относится к механике в области конструирования ветроэнергетических установок и может быть использовано в различных областях хозяйственной деятельности.Известны конструкции ветроэнергетических установок, содержащих воронкообразнь 1 й конусный концентратор с формирователями вихря на выходе из воронки при входе в трубу, надстроенной над вершиной конуса, и установленные в зоне вихря крыльчатые ветроколеса вертикальной оси вращения, связанной с редуктором-мультипликатором и генератором 4,5,6. Известны также ветроэнергетическое устройство, содержащее крь 1 льчатые ветроколеса, к крыльям которых прикреплены геликоидальные желобчатые вихреобразующие лопасти 8, образующие цилиндроид вращения, и ветроэнергетическое устройство, содержащее составленный на опоре в вертикальный ряд комплект диафрагменнь 1 х ветророторов, так называемых роторов Савониуса, связанных с редуктороммультипликатором и генератором 9, определен оптимальный угол установки экрана, направляющего ветровой поток на диафрагмы ротора Савониуса 1, стр. 38 3.Известно также гелиотяговое устройство, так называемая солнечная башня, использующая силу тягового восходящего воздушного потока, создаваемого в вертикальной трубе,связанной с использующим парниковый эффект плоским солнечным горизонтально расположенным воздушным нагревателем. Работа его основана на выдавливании нагретых в парнике воздушных масс, через крыльчатое ветроколесо в вертикальную трубу более холодными воздушными массами, проходящими сквозь солнечныи воздушныи нагреватель из-за его пределов. Присоединенный к крыльчатому ветроколесу электрогенератор под воздействием тягового восходящего воздушного потока вырабатывает электроэнергию 2.Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является ветроэнергетическая установка, Называемая башней Йена 1, стр. 52-53, содержащая шатровь 1 й конусообразный концентратор, в раструбе которого установлены крь 1 льчать 1 е ветроколеса вертикальной оси вращения, связанные с редуктором-мультипликатором и генератором, а над раструбом соосно крь 1 льчать 1 м ветроколесам установлен пространственный концентратор в виде цилиндроида с вертикальными щелевыми проемами и экранами.Достоинство известного устройства заключается в Достаточно высоком значении коэффициента использования энергии ветрового потока, воздействующего на ометаемую поверхность, включая шатровь 1 й и пространственный концентраторы.Недостатки известной конструкции связаны с непропорционально развитыми габаритами ветроэнергетической установки, вынуждающими исключать из хозяйственного оборота значительные земельные территории, и экономически неоправданными затратами на чрезвычайно материалоемкое строительство. Эти отрицательные факторы привели к отказу от массового использования как прототипа, так и аналогичных ветроэнергетических устройств башенного или трубчатого типа с встроенными в раструб шатрового конусообразного концентратора крыльчатыми ветроколесами вертикальной оси вращения. Кроме того,общими недостатками, включая избранный прототип, являются отсутствие работы ветроэнергетической установки при отсутствии ветра или наоборот, как это происходит с солнечной башней, в наличии ветра, но отсутствии солнца.В основу изобретения положена задача повышения производительности и экономической эффективности ветроэнергетической установки.Поставленная задача решается за счет того, что ветроэнергетическая установка преобразована в ветрогелиоэнергетическую установку, размещеную на крыше здания и содержащую ветроротор с вертикальной осью вращения, составленный из крыльчатых ветроколес,связанных по вертикали лопастями геликоидного желобчатого исполнения и приводным валом к редуктору-мультипликатору и электрогенератору, размещенных над шатровым концентратором внутри пространственного концентратора, скомпонованного из ветроприемнь 1 х экранов, объединенных по внутреннему периметру ветроротора верхней и нижней обечайками. Ветроэнергетическая установка оснащена гелиотяговым устройством с энергоприемными гранями солнечной радиации на освещаемых сторонах здания солнечными лучами. Вдоль энергоприемных граней выполнен воздуховод со стеновым теплоаккумулятором, под которым к воздуховоду вдоль фундамента подведена проточная полость от тененевой стороны здания. Воздуховод в верхней части под шатровым концентратором выполнен с воздухозаборником, разделенным перегородкой с воздуховодом от наружной стороны энергоприемных граней. Воздуховод и воздухозаборник выполнены сходящимися под нижнюю обечайку и ветроротор.Предпочтительно, чтобы в качестве стенового теплоаккумулятора использовали наружные стены здания, с внутренней стороны которых выполнена теплоизоляция.Предпочтительно, чтобы наружные стены здания были выполнены зачерненными, а энергоприемные грани выполнены из прозрачного материала.Технологично, чтобы энергоприемные грани были выполнены из металла и зачернены снаружи.Целесообразно, чтобы проточная полость содержала каналы, в которых установлены проточные электрогенераторы и заслонки, регулирующие воздушные потоки.Предпочтительно, чтобы энергоприемные грани были составлены в виде пирамиды и расположены к солнечным лучам под переменным углом уклона, максимальным склонению солнца к горизонту в течение дня, практически вертикально на восходе и закате и наибольшим углом склонения в пике солнечной активности в полдень.Технологично, если энергоприемные грани выполнены в виде конуса переменной конусности.Целесообразно, если энергоприемные грани выполнены из прозрачного материала И расположены ступенчато вдоль наружной стены здания, причем линия наклона ступенчатых граней близка К перпендикуляру К солнечным лучам.Целесообразно, если с солнечной стороны здания по периметру гелиотягового устройства выполнен навес с энергоприемными гранями, а с теневой стороны здания выполнен теплоизолирующий навес.На фиг. 1 изображен общий вид ветрогелиоэнергетической установки крыщной (вид с южной стороны). Левая часть стены условно показана без остекленияна фиг. 2 - схема работы ветрогелиоэнергетической установки крыщной (поперечный разрез)на фиг. 3 - схема работы ветроротора под воздействием ветрового потокана фиг. 4 - разрез А-А гелиотягового устройства по фиг. 1на фиг. 5 - структурная схема солнечного коллекторана фиг. 6 - вариант исполнения ступенчатого гелиотягового устройства (поперечный разрез)на фиг. 7 - ветроэнергетическая установка однокаскадная (общий вид)на фиг. 8 - ветроэнергетическая установка двухкаскадная (общий вид)на фиг. 9 - вариант исполнения ветрогелиоэнергетической установки крыщной с пирамидальнь 1 м гелиотяговым устройствомна фиг. 11 - вариант исполнения ветрогелиоэнергетической установки крыщной с коническим гелиотяговым устройствомВетрогелиоэнергетическая установка состоит из ветроэнергетической установки 1,размещенной на крыще 2 здания 3 и над крыщной котельной 4 и содержащей ветроротор 5 вертикальной оси вращения, составленный из крыльчатых ветроколес 6, связанных по вертикали лопастями 7 геликоидного желобчатого исполнения и с приводным валом 8 к редуктору-мультипликатору 9 и электрогенератору 10, размещенных над щатровым концентратором 11 внутри пространственного концентратора 12, скомпонованного из ветроприемнь 1 х экранов 13, объединенных по внутреннему периметру ветроротора 5 верхней 14 и нижней 15 обечайками. Ветроэнергетическая установка 1 оснащена гелиотяговым устройством 16 с энергоприемными гранями 17 солнечной радиации на освещаемых сторонах здания 3 солнечными лучами С от восхода и до заката солнца. Вдоль энергоприемных граней 17 выполнен воздуховод 18 со стеновым теплоаккумулятором 19, под которым к воздуховоду 18 вдоль фундамента 20 подведена проточная полость 21 от затененной стороны здания 3. Воздуховод 18 в верхней части под щатровым концентратором 11 выполнен с воздухозаборником 22, разделенным перегородкой 23 с воздуховодом 18 от наружной стороны энергоприемных граней 17. Воздуховод 18 и воздухозаборник 22 выполнены сходящимися под нижнюю обечайку 15 и ветроротор 5. Наружные стены 24 здания 3 с освещенной солнцем стороны выполнены в виде стенового теплоаккумулятора 19 с теплоизоляцией 25 с внутренней стороны стен здания, а наружная стена 24 с теплоизоляцией 25 выполнена зачерненной, причем энергоприемные грани 17 выполнены из прозрачного материала или металлическими. Проточная полость 21 содержит каналы 26, в которых установлены проточные электрогенераторы 27 и регулирующие воздушные потоки Т заслонки 28. Энергоприемные грани 17 составлены в виде пирамиды 29 и расположены к солнечнымлучам С ПОД ПСРСМСННЫМ УГЛОМ ОС уклона, максимальным СКЛОНСНИЮ солнца К ГОРИЗОНТУ ВТВЧСНИС ДНЯ, практически вертикально на ВОСХОДС И закате И наибольщим УГЛОМ ОС уклона В пике СОЛНСЧНОЙ активности В ПОЛДЕНЬ.В варианте по фиг. 9 энергоприемные грани 17 выполнены в виде конуса 30 переменной конусности. В варианте по фиг. 6 энергоприемные грани 17 выполнены ступенчатыми из прозрачного К солнцу материала гранями 31 вдоль вертикальной наружной стены здания 24 и углом ос уклона ступенчатых граней 31, близким перпендикулярному К солнечным лучам С. По периметру гелиотягового устройства 16 вдоль здания 3 с солнечной стороны выполнен навес 32 с энергоприемными гранями 33, а с затененной стороны вь 1 полнен теплоизолирующий навес 34.В оснащение крь 1 шной котельной 4, расположенной на техническом этаже 35, входит топливный котел 36, водяной аккумулятор (бойлер) 37 с тепловым электрическим нагревателем 38, связанным блоком распределения 39 электропроводкой 40 с электрогенератором 10,проточными электрогенераторами 27 через преобразователь 41 и коммутирующую аппаратуру 42 с электросетью 43. К водяному аккумулятору 37 подсоединены трубчатые гелиоводонагреватели 44.При достаточных габаритах здание 3 может быть оснащено двухкаскадной ветроэнергетической установкой 46 дополнительно, которая содержит нижний ветроротор 47 с трубчатым приводным валом 48 и верхний ветроротор 49 с проходным приводным валом 50,связанными с контрроторным электрогенератором 51 через редуктор-мультипликатор 52. Электрогенератор 10, контрроторный электрогенератор 51 и проточные электрогенераторь 1 27 блоком распределения 39 связаны через анемометр 53 с приводным механизмом 54 шторок 55 ветроприемных экранов 13 и 56.Стены 23 здания 3, оснащенные окнами 57, могут иметь различные формы остекления 17(фиг. 4,5,6) воздуховодов 18 и крепления к стене 23 на опорах 58 и 59, причем остекление может быть заменено на зачерненное металлическое покрытие 60 (фиг. 2).Работает ветроэнергетическая установка крышная следующим образом.Ветровой поток В по фиг. 1,3,7,8, воздействуя на пространственный концентратор 12 и шатровь 1 й концентратор 11, ветроприемными экранами 13 и 56 направляется с ускорением У к крыльчатым ветроколесам 6 и лопастям 7 ветророторов ветроэнергетических установок 1 и 46. Давление ветрового потока В по фиг. 3 на лопасти 7 создает крутящий момент М 1 на приводном валу 8, передающем его через редуктор-мультипликатор 9 к электрогенератору 10. Вырабатываемая электрогенератором 10 электроэнергия поступает через блок распределения 39 и через преобразователь 42 или в электрические сети 43, или к тепловому электрическому нагревателю 38. Нагретая Н в бойлере 37 холодная Х вода в холодное время года подается в систему отопления и горячего водоснабжения 63 здания 3.При отсутствии ветра в дневное время в солнечную погоду солнечные лучи С, проникая через прозрачные энергоприемные грани 17, разогревают стеновой теплоаккумулятор 19 и воздух внутри воздуховода 18. Нагретый воздух Т под воздействием холодного воздуха Л с затененной стороны здания 3, поступая через каналы 26, вытесняет более легкий нагретый воздух Т и создает тягу восходящих потоков нагретого воздуха Т. Через воздухозаборник 22 и нижнюю обечайку 15 из-под шатрового концентратора 11 нагретый воздух Т подается к ветроколесам 6. Образуемый подъемной силой тягового потока нагретого воздуха Т крутящий момент М на приводном валу 8 крыльчатых ветроколес 6 через редуктор-мультипликатор 9 обеспечивает выработку электроэнергии электрогенератором 10. Кроме того, восходящий нагретый воздух Т внутри ветроротора 5 попадает в зону создаваемого ветроротором на выходе вверх индукционного вихревого шлейфа И с внутренним разрежением вдоль оси вращения ветроротора 5, так называемой вакуумной трубкой. Перепад давления в зоне разрежения создает резкое охлаждение нагретого воздуха Т, как следствие, уменьшение его объема и, соответственно, подсос воздушной массы внутрь