PL192222B1 - Urządzenie do przenoszenia ciepła między panelem ogrzewanym przez promieniowanie słoneczne i powierzchnią ściany do ogrzewania - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do przenoszenia ciepla miedzy panelem ogrzewanym przez promieniowanie sloneczne i powierzch- nia sciany do ogrzewania, zawierajace plyte izolacyjna zamontowana równolegle pomiedzy panelem i powierzch- nia sciany, tworzaca zamknieta przestrzen zewnetrzna pomiedzy panelem i plyta izolacyjna oraz zamknieta prze- strzen wewnetrzna pomiedzy plyta izolacyjna i powierzch- nia sciany, znamienne tym, ze w kazdej zamknietej prze- strzeni zewnetrznej (30) i w zamknietej przestrzeni we- wnetrznej (32) zamontowana jest przegroda (46, 44) two- rzaca w tych przestrzeniach, co najmniej jedna droge dla cyrkulacji powietrza o ogólnym ksztalcie litery U z dwiema odnogami, po jednej z kazdej strony tej przegrody, oraz tym, ze pomiedzy zamknieta przestrzenia zewnetrzna (30) i zamknieta przestrzenia wewnetrzna (32) wstawione sa srodki do cyrkulacji powietrza, które to srodki do cyrkulacji powietrza zawieraja, co najmniej dwa otwory (48, 50) wy- konane w plycie izolacyjnej (28), z których kazdy stanowi polaczenie pomiedzy odnogami (30-A, 30-B) zamknietej przestrzeni zewnetrznej (30) i odnogami (32-A, 32-B) za- mknietej przestrzeni wewnetrznej (32), przy czym te srodki do cyrkulacji powietrza zawieraja ponadto elektryczny wentylator (52), lub podobne urzadzenie, którego wlaczenie lub wylaczenie odpowiada dwóm stanom, z których stan otwarty umozliwia cyrkulacje powietrza pomiedzy zamknie- ta przestrzenia zewnetrzna (30) ....... PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do przenoszenia ciepła między panelem ogrzewanym przez promieniowanie słoneczne i powierzchnią ściany do ogrzewania, taką jak, na przykład, ściana zewnętrzna budynku.

Znane są urządzenia nakładane na fasadę budynku, do zbierania energii słonecznej i ogrzewania odbiornika takiego jak, na przykład, ściana zewnętrzna budynku, lub objętości powietrza wewnątrz budynku. Te urządzenia do zbierania energii słonecznej są niekiedy zwane także płytami słonecznymi lub izolacjami przezroczystymi.

Urządzenie tego rodzaju opisane jest, na przykład, we francuskim opisie patentowym nr FR 92 03962.

To znane urządzenie zawiera wiele elementów kształtowych, w przybliżeniu poziomych, oddalonych od siebie i nałożonych na siebie, aby utworzyć ekran mający powierzchnię zewnętrzną wystawioną na promieniowanie słoneczne i powierzchnię wewnętrzną umieszczoną od strony odbiornika. To urządzenie umożliwia także przenoszenie ciepła stanowiąc skuteczną izolację.

W takim urządzeniu stosuje się zwykle płytkę konwersyjną, która stanowi część płyty, i która zapewnia przemianę energii słonecznej w ciepło.

Urządzenia do przenoszenia ciepła typu płyty słonecznej stosowane są zwykle bezpośrednio na fasadzie budynku, aby umożliwić nie tylko przeniesienie ciepła ze zbieranego promieniowania słonecznego, ale także izolację cieplną wówczas, gdy takie promieniowanie słoneczne ustaje.

Stwierdzono, że znane dotychczas płyty słoneczne nie pozwalają opanować wszystkich sytuacji, które napotyka się w praktyce.

Zgłaszający stwierdził, że w rzeczywistości występują do rozwiązania cztery różne sytuacje jak wtedy: gdy ciepło dostarczane przez promieniowanie słoneczne jest pożądane i trzeba je przenieść do ściany, na przykład, do podgrzewanej ściany budynku; gdy istnieje nadmiar ciepła słonecznego i trzeba unikać przeniesienia ciepła między panelem i podgrzewaną ścianą; gdy nie ma dopływu ciepła słonecznego i trzeba unikać wszelkich strat ciepła ze ściany, na przykład, ściany budynku, na zewnątrz; i gdy nie ma dopływu ciepła słonecznego, ale nadmiar ciepła pozostaje w ścianie, trzeba więc, w miarę możliwości, usuwać to ciepło na zewnątrz.

Głównym celem wynalazku jest wykonanie urządzenia do przenoszenia ciepła, rodzaju opisanego na wstępie, które opanowuje przede wszystkim trzy pierwsze z opisanych sytuacji. Czwarta sytuacja, czyli chłodzenie nocą, wymaga głównie dodatkowego wyposażenia, a opanowanie tej sytuacji występuje w rzeczywistości tylko w niektórych klimatach.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie do przenoszenia ciepła między panelem ogrzewanym przez promieniowanie słoneczne i powierzchnią ściany do ogrzewania, zawierające płytę izolacyjną zamontowaną równolegle pomiędzy panelem i powierzchnią ściany, tworzącą zamkniętą przestrzeń zewnętrzną pomiędzy panelem i płytą izolacyjną oraz zamkniętą przestrzeń wewnętrzną pomiędzy płytą izolacyjną i powierzchnią ściany, charakteryzuje się tym, że w każdej zamkniętej przestrzeni zewnętrznej i w zamkniętej przestrzeni wewnętrznej zamontowana jest przegroda tworząca w tych przestrzeniach, co najmniej jedną drogę dla cyrkulacji powietrza o ogólnym kształcie litery U z dwiema odnogami, po jednej z każdej strony tej przegrody, oraz tym, że pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną i zamknięta przestrzenią wewnętrzną wstawione są środki do cyrkulacji powietrza, które to środki do cyrkulacji powietrza zawierają, co najmniej dwa otwory wykonane w płycie izolacyjnej, z których każdy stanowi połączenie pomiędzy odnogami zamkniętej przestrzeni zewnętrznej i odnogami zamkniętej przestrzeni wewnętrznej, przy czym te środki do cyrkulacji powietrza zawierają ponadto elektryczny wentylator, lub podobne urządzenie, którego włączenie lub wyłączenie odpowiada dwóm stanom, z których stan otwarty umożliwia cyrkulację powietrza pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną i zamkniętą przestrzenią wewnętrzną, umożliwiając przenoszenie ciepła pomiędzy panelem i powierzchnią ściany, a stan zamknięty uniemożliwia cyrkulację powietrza pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną i zamkniętą przestrzenią wewnętrzną uniemożliwiając przenoszenie ciepła pomiędzy panelem i powierzchnią ściany.

Korzystnie, środki do cyrkulacji powietrza zawierają dwa otwory usytuowane zasadniczo na tej samej wysokości względem boku dolnego ramy tego urządzenia.

Korzystnie, środki do cyrkulacji powietrza zawierają, co najmniej pierwszy otwór łączący pierwszą odnogę zamkniętej przestrzeni zewnętrznej z pierwszą odnogą zewnętrznej przestrzeni

PL 192 222 B1 wewnętrznej, i co najmniej drugi otwór łączący drugą odnogę zewnętrznej przestrzeni zewnętrznej z drugą odnogą zewnętrznej przestrzeni wewnętrznej.

Korzystnie, środki do cyrkulacji powietrza zawierają, co najmniej dwa otwory przechodzące przez płytę izolacyjną, z których co najmniej jeden otwór zaopatrzony jest w człon regulujący wydajność powietrza.

Korzystnie, człon regulujący wydajność powietrza zawiera elektryczny wentylator, lub podobne urządzenie, włączany lub wyłączany, odpowiednio, w stanie otwartym lub zamkniętym.

Korzystnie, człon regulujący wydajność powietrza zawiera elektryczny wentylator i zawór usytuowany w tym samym otworze płyty izolacyjnej, co elektryczny wentylator i/lub w innym otworze.

Korzystnie, urządzenie ponadto zawiera płytę dodatkową jako płytę zatyczkową, usytuowaną pomiędzy panelem i płytą izolacyjną, tworzącą zamkniętą przestrzeń zatyczkową pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną i płytą izolacyjną.

Korzystnie, urządzenie ponadto zawiera płytę dodatkową, jako płytę konwersyjną, usytuowaną pomiędzy panelem i płytą izolacyjną, tworzącą pierwszy obieg powietrza przenoszący ciepło pomiędzy płytą konwersyjną i powierzchnią ściany, lub odwrotnie, i tworzącą drugi obieg powietrza usuwający ciepło na zewnątrz, oraz jeśli pierwszy obieg powietrza i drugi obieg powietrza zawierają odpowiednio pierwsze środki do cyrkulacji powietrza w postaci wentylatora i drugie środki do cyrkulacji powietrza w postaci wentylatora, które są umieszczone selektywnie, i niezależnie, w stanie otwartym lub w stanie zamkniętym.

Korzystnie, pierwszy obieg powietrza jest obiegiem zamkniętym połączonym z otoczeniem małym otworem wyrównującym ciśnienie, a drugi obieg powietrza jest obiegiem zamkniętym lub otwartym na zewnątrz.

Korzystnie, urządzenie ponadto zawiera środki sterujące do sterowania członem regulującym wydajność powietrza w postaci wentylatora.

Korzystnie, środki sterujące zawierają środki do sterowania ręcznego.

Korzystnie, środki sterujące zawierają, co najmniej dwa czujniki temperatury wykrywania temperatury, odpowiednio panelu, lub płyty konwersyjnej, i powierzchni ściany, połączone z członem regulującym wydajność powietrza w postaci wentylatora, w zależności od różnicy temperatury między panelem lub płytą konwersyjną i powierzchnią ściany.

Korzystnie, środki sterujące zawierają elektroniczne środki sterujące.

Korzystnie, środki sterujące zawierają, co najmniej jeden element światłoczuły wykrywający nasłonecznienie panelu i wytwarzający napięcie elektryczne reprezentatywne dla tego nasłonecznienia.

Korzystnie, napięcie elektryczne wytwarzane przez element światłoczuły stosowane jest bezpośrednio jako energia uruchamiająca człon regulujący wydajność powietrza w postaci wentylatora.

Korzystnie, napięcie elektryczne wytwarzane przez element światłoczuły stosowane jest jako sygnał do uruchamiania lub zatrzymywania członu regulującego wydajność powietrza, w postaci wentylatora.

Korzystnie, urządzenie ma postać modułu zawierającego ramę podtrzymującą elementy składowe urządzenia.

Zatem zależnie od stanu otwarcia lub zamknięcia środków do cyrkulacji powietrza, jest możliwe, lub nie, przenoszenie ciepła między panelem i powierzchnią ściany budynku. Wówczas, gdy środki do cyrkulacji powietrza są w stanie otwartym, przeniesienie ciepła dokonuje się między panelem i powierzchnią ściany. Natomiast wówczas, gdy środki do cyrkulacji powietrza są w stanie zamkniętym, nie następuje przeniesienie ciepła, lecz występuje dobra izolacja cieplna.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia więc przeniesienie ciepła przez konwekcję usuwając bezpośrednie przewodzenie i/lub promieniowanie między panelem i powierzchnią ściany, i wstawienie dodatkowego urządzenia. To urządzenie z dwiema pustymi przestrzeniami, i płytą izolacyjną usytuowaną między panelem i powierzchnią ściany, zapewnia słabe przewodzenie ciepła, jak również słabe przeniesienie promieniowania umożliwiając przeniesienie ciepła przez konwekcję.

Panel, którego dotyczy wynalazek, może być w dowolnym położeniu, a więc w położeniu pionowym, nachylonym lub poziomym.

Ściana, do której przenoszone jest ciepło, jest w zasadzie ścianą murowaną, ale może nią być także płaski dach lub też zbiornik zawierający ciecz.

W rzeczywistości, stwierdzono, że samo otwarcie umożliwia tylko bardzo ograniczoną wymianę powietrza. Stosowany tu termin „otwarcie”, oznacza ogólnie każde przejście, w tym przewężenia i przeszkody, łączące przestrzenie wewnętrzne z otoczeniem zewnętrznym urządzenia.

PL 192 222 B1

Jeśli środki do cyrkulacji powietrza zawierają dwa otwory usytuowane w przybliżeniu na tej samej wysokości względem boku urządzenia, to możliwe jest ograniczenie strumienia powietrza przepływającego z jednego otworu do drugiego. Natomiast, jeśli otwory nie są na tej samej wysokości, trzeba zablokować naturalny strumień powietrza, na przykład, za pomocą zaworu.

Z kolei, rozmieszczenie drogi krążenia w kształcie litery U odpowiada głównie ścianom pionowym. Zapewnia ono dobre przepłukiwanie powierzchni i ułatwia cyrkulację powietrza w każdej zamkniętej przestrzeni zewnętrznej i wewnętrznej, jak również cyrkulację powietrza z jednej przestrzeni do drugiej. W rezultacie, przepłukiwanie analogiczne mogłoby być uzyskane za pomocą innych środków, na przykład, zapór lub przez inne rodzaje obwodów cyrkulacji powietrza między dwiema wymienionymi przestrzeniami.

Przy uruchomieniu wentylatora, cyrkulacja powietrza następuje jednocześnie w każdej zamkniętej przestrzeni zewnętrznej i wewnętrznej, i z jednej przestrzeni do drugiej. Natomiast wówczas, gdy wentylator jest wyłączony, cyrkulacja powietrza zostaje zatrzymana.

W rozwiązaniu według wynalazku, korzystnie, stosuje się zawór grawitacyjny, który otwiera się pod ciśnieniem powietrza, a zamyka się pod własnym ciężarem. Ten zawór zamyka się pod własnym ciężarem wówczas, gdy wentylator nie dostarcza ciśnienia potrzebnego do jego otwarcia. Wówczas, gdy wentylator i zawór są umieszczone w dwóch różnych otworach, to te otwory nie muszą być koniecznie usytuowane na tej samej wysokości. Zawór może nawet być usunięty, jeśli dwa otwory są usytuowane na tej samej wysokości, korzystnie na górze lub na dole.

Jeśli natomiast urządzenie stosowane jest na płaskim dachu, korzystne jest umieszczenie oprócz wentylatora także zaworu w każdym otworze.

W miejsce zaworu grawitacyjnego, możliwe jest zastosowanie zaworu uruchamianego płytką bimetalową ogrzewaną promieniowaniem słonecznym lub zawór starowany elektromagnetycznie. W niektórych wariantach można nawet zadowolić się zaworem mechanicznym sterowanym ręcznie. Wówczas, gdy występuje nasłonecznienie i gdy przeniesienie ciepła do ściany jest zablokowane, temperatura może osiągnąć poziom, który dla niektórych materiałów, w szczególności izolacyjnych, jest nadmiernie wysoki. Zgodnie z wynalazkiem, stosuje się w tym celu środki zabezpieczające przed powstawaniem nadmiernych temperatur.

W tym celu, umieszcza się płytę dodatkową zwaną płytą zatyczkową, umieszczoną między płytą i płytą izolacyjną tworząc zamkniętą przestrzeń zatyczkową między zamkniętą przestrzenią zewnętrzną i płytą izolacyjną. W miarę potrzeby, ta przestrzeń zatyczkowa może być napowietrzana, korzystnie strumieniem powietrza naturalnego przez otwór usytuowany na dole, i inny otwór z zaworem na górze. Ten zawór może być uruchamiany płytką bimetalową jak tylko temperatura osiągnie pewien wstępnie określony próg. W takim przypadku nadmiar ciepła usuwany jest na zewnątrz.

W tym celu, urządzenie zawiera płytę konwersyjną, umieszczoną między panelem i płytą izolacyjną tworząc pierwszy obieg powietrza przenoszący ciepło między płytą konwersyjną i powierzchnią ściany, lub przeciwnie, i tworząc drugi obieg powietrza do usuwania ciepła na zewnątrz. Można przewidzieć rozwiązanie, w którym pierwszy obieg powietrza i drugi obieg powietrza zawierają odpowiednio pierwsze środki do cyrkulacji powietrza i drugie środki do cyrkulacji powietrza, które mogą być umieszczone selektywnie i niezależnie, w stanie otwartym lub w stanie zamkniętym.

Płyta konwersyjna przetwarza energię słoneczną na ciepło i zastępuje ona wówczas zwykle stosowany panel.

Pierwszy obieg umożliwia przeniesienie ciepła z płyty konwersyjnej do ściany lub przeciwnie, zależnie od tego czy jest to pora zimowa czy letnia. Drugi obieg przeznaczony jest do usuwania ciepła na zewnątrz: usuwanie ciepła ze ściany na zewnątrz i/lub usuwanie nadmiaru ciepła z panelu ustawionego na zewnątrz.

Przez wyrażenie „obieg zamknięty” i „obieg otwarty” rozumie się, że cyrkulacja powietrza dokonuje się w jednej lub w kilku przestrzeniach lub objętościach, odpowiednio, bez połączenia z otoczeniem, i z połączeniem z zewnątrz.

Jak zaznaczono, elementem światłoczułym może być fotoogniwo, co umożliwia wytwarzanie energii stosowanej bezpośrednio do obracania wentylatora. Ale można także stosować fototranzystory, fotodiody lub fotorezystory, które dają sygnał wykorzystywany bezpośrednio przez wzmacniacz do uruchamiania wentylatora, lub pośrednio jako dane obliczeniowe układu scalonego.

Tytułem przykładu, można zastosować fototranzystor sprzężony typu „Darlington”, który daje moc wyjściową wystarczającą do uruchomienia wentylatora działającego pod napięciem stałym 12 V.

PL 192 222 B1

Tak wytworzone napięcie elektryczne może być wykorzystywane, albo bezpośrednio jako energia do uruchamiania członu regulującego wydajność powietrza, albo jako sygnał do uruchamiania lub wyłączania tego członu.

Zamiast elementu fotoczułego można zastosować, co najmniej jeden element termoczuły, na przykład, czujnik temperatury lub różnicy temperatur, termostat lub płytkę bimetalową o wymiarach standardowych i odpowiednio przystosowanych.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do przenoszenia ciepła według wynalazku, umieszczone między panelem ogrzewanym przez promieniowanie słoneczne i ogrzewaną powierzchnią ściany, w widoku, z częściowym wykrojem, fig. 2 przedstawia urządzenie do przenoszenia ciepła, według wynalazku, w postaci elementu modułowego, w widoku z przodu, fig. 3 przedstawia przekrój wzdłuż linii III-III, oznaczonej na fig. 2, fig. 4, 5 i 6 przedstawiają inne warianty wykonania, w widoku jak na fig. 1, fig. 7 i 8 przedstawiają inne warianty wykonania, w widoku jak na fig. 2, fig. 9 przedstawia urządzenie według wynalazku zawierające przestrzeń zatyczkową, w widoku, z częściowym wykrojem, fig. 10 przedstawia urządzenie do przenoszenia ciepła według innego przykładu wykonania wynalazku, w widoku z przodu, fig. 11 przedstawia przekrój wzdłuż linii XI-XI oznaczonej na fig. 10, fig. 12 przedstawia przekrój wzdłuż linii XII-XII oznaczonej na fig. 10, fig. 13 przedstawia urządzenie do przenoszenia ciepła z dwoma obwodami według wynalazku, w widoku, z częściowym wykrojem, a fig. 14 przedstawia wariant wykonania, w widoku podobnym do fig. 13.

Na fig. 1 przedstawiono urządzenie 10 do przenoszenia ciepła, według wynalazku, umieszczone między panelem 12 ogrzewanym przez promieniowanie słoneczne S i powierzchnią ściany 14, którą stanowi murowana ściana budynku. Panel 12, zwany „płytą słoneczną” lub „izolacją przezroczystą”, jest w tym przykładzie wykonania zgodna z rozwiązaniem według francuskiego opisu patentowego nr 92 03962. Oczywiście, panel ten mógłby być wykonany w inny sposób umożliwiający zbieranie energii słonecznej.

W przykładzie wykonania, panel 12 zawiera wiele identycznych elementów kształtowych 16, w przybliżeniu poziomych, rozmieszczonych w odstępach względem siebie i nałożonych na siebie w płaszczyźnie w przybliżeniu pionowej tworząc rodzaj ekranu. Ten ekran ma powierzchnię zewnętrzną 18 i przeciwną powierzchnię wewnętrzną 19. Powierzchnia zewnętrzna 18 jest zamknięta przezroczystą płytą 19, na przykład, szybą szklaną wystawioną na promieniowanie słoneczne S. Powierzchnia wewnętrzna 20 jest zamknięta płytą konwersyjną 22, taką jak blacha metalowa w kolorze czarnym.

Płyta konwersyjna 22 przetwarza energię słoneczną w ciepło, i może ona występować oddzielnie, jak to zostanie wyjaśnione poniżej.

Elementy kształtowe 16 umożliwiają skierowanie energii słonecznej z powierzchni zewnętrznej 18 ekranu do powierzchni wewnętrznej 20, to jest do metalowej płyty konwersyjnej 22. Ponadto, elementy kształtowe 16 tworzą między sobą wznoszące się ku górze kanały, które tworzą wiele warstw gorącego powietrza. Te warstwy powietrza są unieruchomione i tworzą jednocześnie bardzo dobrą izolację o zmniejszonym cieplnym współczynniku strat.

Powierzchnia ściany 14, która stanowi ścianę budynku, ma powierzchnię zewnętrzną 24 zwróconą w stronę urządzenia 10 i powierzchnię wewnętrzną 26 zwróconą w stronę wnętrza I budynku.

Urządzenie 10 do przenoszenia ciepła zawiera głównie płytę izolacyjną 28 umieszczoną między panelem 12 i powierzchnią ściany 14, w położeniu zasadniczo równoległym do każdego z tych elementów. Płyta izolacyjna 28 oddalona jest od panelu 12 i od powierzchni ściany 14 tak, aby ograniczyć zamkniętą przestrzeń zewnętrzną 30 między panelem 12 i płytą izolacyjną 28 oraz zamkniętą przestrzeń wewnętrzną 32 między płytą izolacyjną 28 i powierzchnią ściany 14.

Na fig. 2 i 3 opisano szczegółowo konstrukcję urządzenia 10 do przenoszenia ciepła. Urządzenie to wykonane jest w postaci elementu modułowego, o ogólnym kształcie prostokątnym (fig. 2), które może mieć wymiary standardowe lub odpowiednio przystosowane.

Płyta izolacyjna 28 podparta jest przez ramę 34 mającą w przekroju poprzecznym kształt kątownika z ramieniem 36 otaczającym obwód płyty izolacyjnej 28 i z ramieniem 38 opartym o powierzchnię zewnętrzną 24 powierzchni ściany 14 (fig. 3).

Płyta izolacyjna 28 wykonana jest z materiału izolującego cieplnie, takiego jak pianka z tworzywa sztucznego, włókna mineralne itd. Płyta izolacyjna 28 ma powierzchnię 40 opierającą się o ramię 38 ramy 34 i powierzchnię przeciwległą 42. Posiada ona grubość E, która może wynosić, na przykład, od 1 cm do 10 cm.

PL 192 222 B1

Rama 34 zawiera bok dolny 34-1, bok górny 34-2 i dwa boki pionowe 34-3 i 34-4.

Urządzenie 10 do przenoszenia ciepła zawiera ponadto dwie przegrody zasadniczo pionowe, a mianowicie przegrodę 44 usytuowaną wzdłuż powierzchni 40 płyty izolacyjnej 28 i pionową przegrodę 46 usytuowaną wzdłuż powierzchni przeciwległej 42 płyty izolacyjnej 28 (fig. 3).

Każda z tych przegród 44, 46 rozciąga się od boku dolnego 34-1 ramy 34 i kończy się w odległości D od boku górnego 34-2 ramy (fig. 2). Przegrody 44 i 46 mają w przybliżeniu tę samą wysokość. Wynika stąd, że przestrzeń zewnętrzna 30 i przestrzeń wewnętrzna 32 mają ogólną konfigurację w kształcie litery U.

Płyta izolacyjna 28 zawiera szereg pierwszych otworów 48 przechodzących przez płytę z jednej strony na drugą i usytuowanych w linii poziomej na wysokości h1 względem boku dolnego 34-1 ramy 34. Otwory 48 łączą pierwszą odnogę 30-A zamkniętej przestrzeni zewnętrznej 30 z pierwszą odnogą 32-A zamkniętej przestrzeni wewnętrznej 32 (fig. 3).

Ponadto, płyta izolacyjna 28 zaopatrzona jest w drugi otwór 50 usytuowany na wysokości h2 w stosunku do boku dolnego 34-1 ramy 34 (fig. 2), tworzący połączenie drugiej odnogi 30-B zewnętrznej przestrzeni zewnętrznej 30 z drugą odnogą 32-B zamkniętej przestrzeni wewnętrznej 32.

Dzięki przegrodom 44 i 46, otworom 48 i otworowi 50, powietrze może krążyć wzdłuż toru kołowego w kształcie litery U jednocześnie w zamkniętej przestrzeni zewnętrznej 30 i w zamkniętej przestrzeni wewnętrznej 32.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie zawiera wentylator 52 (fig. 1, 2 i 3), który umieszczony jest w otworze kołowym 50. Wentylator zawiera obudowę 54 umieszczoną w otworze 50 i podpierającą silnik elektryczny 56 napędzający obrotowo śmigło 58.

Wentylator 52 wywołuje wentylację mechaniczną umożliwiającą regulację wydatku powietrza krążącego w każdej z przestrzeni i pomiędzy tymi przestrzeniami. Wentylator 52 może być ustawiony albo w stanie otwartym, gdy jest w trakcie pracy, albo w stanie zamkniętym, gdy jest zatrzymany.

Wówczas, gdy wentylator 52 jest włączony, umożliwia on cyrkulację powietrza pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną 30 i zamkniętą przestrzenią wewnętrzną 32 oraz umożliwia przeniesienie ciepła między panelem 12 i powierzchnią ściany 14.

Natomiast wówczas, gdy wentylator jest zatrzymany, uniemożliwia on cyrkulację powietrza pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną 30 i zamkniętą przestrzenią wewnętrzną 32 i przeszkadza przeniesieniu ciepła między panelem 12 i powierzchnią ściany 14.

W przykładzie wykonania z fig. 1, wentylator 52 zawiera sterowanie ręczne 60 usytuowane we wnętrzu I budynku, które połączone jest z wentylatorem 52 przewodem elektrycznym 62 (fig. 1 i 3).

W przykładzie wykonania z fig. 4, środki sterujące wentylatorem 52 zawierają dwa czujniki temperatury 62 i 64 wykrywające odpowiednio temperatury panelu 12 (płyty konwersyjnej 22) i powierzchni ściany 14. Czujniki temperatury 62 i 64 połączone są z termostatem różnicowym 66 sterującym wentylatorem 52 w funkcji różnicy temperatur między panelem 12 i powierzchnią ściany 14. Wynika stąd, że sterowanie wentylatorem 52 dokonuje się w sposób automatyczny.

Sterowanie automatyczne może być bardziej lub mniej sofistyczne i może zawierać, na przykład, sterujące środki elektroniczne uwzględniające główne parametry i optymalizujące przeniesienie ciepła w zależności od warunków cieplnych i od potrzeb.

W przykładzie wykonania z fig. 5, środki sterujące zawierają, co najmniej fotoogniwo, jako element światłoczuły 68 umieszczony na panelu 12, wykrywające nasłonecznienie płyty i wytwarzające napięcie elektryczne V reprezentatywne dla tego nasłonecznienia. W przypadku z fig. 5, to napięcie elektryczne stosowane jest bezpośrednio jako energia do uruchamiania silnika wentylatora elektrycznego 52.

W przykładzie wykonania z fig. 6, środki sterujące zawierają również, co najmniej jedno fotoogniwo. Jednocześnie jest ono stosowane, aby dostarczyć sygnał S stosowany w zespole 70 do włączenia lub do wyłączenia wentylatora 52.

Każdy z elementów modułowych, który może mieć szerokość poziomą mieszczącą się w przedziale, na przykład, od 1 do 2 metrów, i wysokość pionową zawartą, na przykład, w przedziale od 1,50 do 2 metrów, stanowi niezależny moduł wyposażony w swój własny wentylator.

Zgodnie z wynalazkiem, sterowanie wentylatorami może być ogólne, przy czym wentylatory są wówczas włączone równolegle, lub indywidualne, a wtedy każdy wentylator ma własne sterowanie. Sterowanie indywidualne może być korzystne, gdyż możliwe jest zwłaszcza uwzględnianie cienia rzucanego na fasadę budynku przez drzewa lub sąsiednie domy.

PL 192 222 B1

W przypadku, gdy urządzenie zawiera środki do sterowania sofistycznego, to te środki uwzględniają jednocześnie temperaturę panelu 12 i powierzchni ściany 14, zatem temperatury zewnętrzne i wewnętrzne. Środki sterujące obejmują ponadto wartości zadane i wskaźniki.

Płyta, zwana jeszcze izolacją przezroczystą, może być szczątkowa zważywszy, że urządzenie 10 według wynalazku wywołuje głównie przeniesienie ciepła.

Zatem, urządzenie 10 do przenoszenia ciepła nie jest koniecznie ograniczone do urządzenia opisanego w cytowanym już francuskim opisie patentowym 92 03962.

Tytułem przykładu, urządzenie 10 do przenoszenia ciepła może zawierać witraż fasadowy ze szkła lub z poliwęglanu lub tym podobnego materiału, stanowiący powierzchnię zewnętrzną 18, przestrzeń pustą, na przykład, z odpowietrznikami, folię lub przezroczyste materiały nietkane hamujące ruch powietrza, oraz czarną blachę dla utworzenia płyty konwersyjnej 22.

W przykładzie wykonania z fig. 7, urządzenie jest podobne do urządzenia z fig. 1 do 3, i może zawierać lub nie, podwójny obieg cyrkulacji w kształcie litery U. Zawiera ono otwór 50 zaopatrzony w elektryczny wentylator 52, i otwór 48 zaopatrzony w zawór grawitacyjny 72. W tym przykładzie wykonania, wentylator 52 i zawór grawitacyjny 72 usytuowane są w różnych otworach położonych na wysokościach h1 i h2, które mogą być identyczne lub różne. W wariancie wykonania, mogą one być umieszczone w tym samym otworze.

W przykładzie wykonania z fig. 8, urządzenie jest podobne do urządzenia z fig. 1 do 3, i może zawierać lub nie, podwójny obieg cyrkulacji w kształcie litery U. Zawiera ono otwór 50 zaopatrzony w elektryczny wentylator 52 i otwory 48 zaopatrzone w zawór grawitacyjny 72.

Urządzenie z fig. 9 zawiera płytę dodatkową 74 zwaną „płytą zatyczkową”, mającą, na przykład, postać blachy aluminiowej, i umieszczoną między panelem 12 i płytą izolacyjną 28, co umożliwia utworzenie zamkniętej przestrzeni zatyczkowej 76 między zamkniętą przestrzenią zewnętrzną 30 i płytą izolacyjną 28. W danym przypadku, ta przestrzeń zatyczkowa może być napowietrzana, korzystnie przez strumień powietrza naturalnego poprzez otwór 78 usytuowany na dole i otwór 80, mający zawór 82, na górze. Otwory 78 i 80 łączą przestrzeń zatyczkową 76 z otoczeniem poprzez panel 12. Zawór 82 uruchamiany jest przez płytkę bimetalową 84 jak tylko temperatura osiągnie określony próg. Ta płytka bimetalowa umieszczona jest w przestrzeni zewnętrznej 30, za panelem 12.

W przykładzie wykonania z fig. 10 do 12, urządzenie 10 do przenoszenia ciepła jest modułem zawierającym ramę 34 podpierającą płytę izolacyjną 28. Płyta izolacyjna 28 zaopatrzona jest, odpowiednio na górze i na dole, w dwa otwory 86 i 88 o kształcie prostokątnym, usytuowane poziomo, do połączenia zamkniętej przestrzeni zewnętrznej 30 i zamkniętej przestrzeni wewnętrznej 32.

Płyta izolacyjna 28 zaopatrzona jest ponadto w centralny otwór 90, o kształcie kołowym, w którym umieszczony jest elektryczny wentylator 52 i w dwa otwory boczne 92 w kształcie podłużnym, usytuowane z obydwu stron centralnego otworu 90 na linii poziomej.

Ponadto, zamknięta przestrzeń zewnętrzna 30 podzielona jest przegrodą 94, w przybliżeniu poziomą, na dwa nałożone na siebie przedziały 30A i 30B, podczas gdy zamknięta przestrzeń wewnętrzna 32 podzielona jest przegrodą 96 w przybliżeniu poziomą na dwa nałożone na siebie przedziały 32A i 32B.

Wynika stąd, że strumień powietrza może krążyć z jednej przestrzeni do drugiej pod działaniem wentylatora 52 wzdłuż obiegu oznaczonego strzałkami. Strumień powietrza przechodzi z przedziału 30B do przedziału 32A przez otwór 90, a następnie do przedziału 30A przez otwór 86. Po tym, strumień powietrza przechodzi do przedziału 32B przez otwory boczne 92, a następnie do przedziału 30B przez otwór 88 i tak dalej.

W przykładzie wykonania z fig. 13, urządzenie 10 do przenoszenia ciepła jest podobne do urządzenia z fig. 9. Zawiera ono dodatkową płytę konwersyjną 98, która umieszczona jest między panelem 12 i płytą izolacyjną 28. Płyta konwersyjna 98 umożliwia przemianę energii słonecznej w ciepło. Na ogół, jest nią ciało stałe, korzystnie w kolorze czarnym.

Wynika stąd, że płyta konwersyjna 22 utworzona z blachy metalowej w kolorze czarnym (fig. 1) może być usunięta z panelu 12, ponieważ przemiana energii słonecznej w ciepło jest tu dokonana przez płytę dodatkową.

Umożliwia to utworzenie trzech przestrzeni: przestrzeni 100 między panelem 12 i płytą konwersyjną 98, przestrzeni 102 między płytą konwersyjną 98 i płytą izolacyjną 28, oraz przestrzeni 104 między płytą izolacyjną 28 i powierzchnią ściany 14.

Przestrzenie 102 i 104 umożliwiają utworzenie pierwszego obiegu powietrza 106, w wyniku działania pierwszych środków cyrkulacyjnych powietrza utworzonych tu przez wentylator 52 podobny do

PL 192 222 B1 wentylatora opisanego poprzedniego. Wentylator 52 umieszczony jest na części dolnej płyty izolacyjnej 28, a pierwszy obieg powietrza połączony jest z otoczeniem przez mały otwór 108 do wyrównywania ciśnienia.

Ponadto przestrzeń 100 połączona jest z otoczeniem przez dwa otwory 110, 112 odpowiednio w części górnej i dolnej. Umożliwia to utworzenie drugiego obiegu powietrza 114 pod działaniem wentylatora 116 umieszczonego w części dolnej przestrzeni 100.

Pierwszy obieg powietrza 106 jest w zasadzie obiegiem zamkniętym, połączonym z otoczeniem jedynie przez mały otwór 108 do wyrównywania ciśnienia. Drugi obieg 114 jest otwarty i połączony z otoczeniem, ale w wariancie wykonania może być też zamknięty.

Pierwszy obieg stanowi obieg ogrzewania przeznaczony do przenoszenia ciepła z płyty konwersyjnej 98 do powierzchni ściany 14 i na odwrót, zależnie od tego czy znajduje się on w warunkach zimowych czy letnich. W rezultacie, pierwszy obieg odpowiada różnym obiegom opisanym poprzednio.

Drugi obieg stanowi obieg ochładzania przeznaczony do usuwania ciepła w kierunku na zewnątrz. Może on usuwać ciepło z powierzchni ściany 14 na zewnątrz, na przykład, nocą w lecie, i/lub usuwać nadmiar ciepła z płyty konwersyjnej 98 na zewnątrz, na przykład, w ciągu dnia podczas nasłonecznienia w porze letniej.

Pierwsze środki cyrkulacyjne powietrza w postaci wentylatora 52 i drugie środki cyrkulacyjne powietrza w postaci wentylatora 116 mogą być umieszczone selektywnie i niezależnie, w stanie otwartym lub zamkniętym, co określa wszystkie cztery możliwości działania urządzenia.

Te dwa obiegi mogą nadawać się dla wielu wariantów wykonania, z których jeden, między innymi, przedstawiony jest na fig. 14. W tym wariancie wykonania, pierwszy obieg powietrza 106 zasilany jest z przestrzeni 100 i 104, podczas gdy drugi obieg zaznaczony strzałkami 114 zasilany jest z przestrzeni 102.

Te dwa obiegi mogą mieć, w wariancie wykonania, wspólną część swojego przebiegu, i zawierać środki cyrkulacyjne powietrza z wentylatorami oraz zawory działające jako zwrotnice sterujące bądź ogrzewaniem, bądź chłodzeniem.

W innym wariancie wykonania, drugi obieg może być ograniczony tylko do jednej przestrzeni. W tym przypadku, wentylator umieszczony w tej przestrzeni powoduje turbulencję i w rezultacie dobrą konwekcję między ścianami. Ponadto, gdy wentylator zostaje zatrzymany, te same przestrzenie spełniają wówczas funkcję izolacji.

Oczywiście, wynalazek nie jest ograniczony do przykładów wykonania opisanych powyżej tytułem przykładu i obejmuje także inne jego warianty.

Jest zrozumiałe, że konwersja energii słonecznej w ciepło dokonuje się w ciele stałym, korzystnie czarnym, którym może być płyta, głównie z blachy, usytuowana na przezroczystej izolacji, takiej jak płyta konwersyjna 22 z fig. 1, lub na płycie izolacyjnej 28, lub dodatkowo na ciele pośrednim między izolacją przezroczystą i płytą izolacyjną 28, takim jak dodatkowa płyta konwersyjna 98 z fig. 13 i 14.

Zamiast płyty, można stosować powierzchnię nieprzezroczystą, która może być usytuowana, na przykład, na tylnej powierzchni szyby. Można jeszcze zastosować siatkę, na przykład, z wełny mineralnej lub metalowej, przepuszczającej powietrze.

W przykładach opisanych powyżej, elementy kształtowe 16 panele 12 (fig. 1) tworzą kanały wznoszące się w kierunku do góry. Jednak, można także zastosować kanały nachylone w kierunku przeciwnym, aby utworzyć kanały schodzące w kierunku do dołu, z zewnątrz do wewnątrz.

Ponadto wówczas, gdy urządzenie wykonane jest w postaci modułu, można przewidzieć rozwiązanie, w którym rama podpiera zespół elementów urządzenia, w tym również panel.

Urządzenie według wynalazku umożliwia zatem właściwe rozwiązanie czterech wyżej wymienionych sytuacji, i umożliwienie lub przeszkodzenie przeniesieniu ciepła w zależności od występujących warunków i potrzeb użytkownika.

Claims (17)

1. Urządzenie do przenoszenia ciepła między panelem ogrzewanym przez promieniowanie słoneczne i powierzchnią ściany do ogrzewania, zawierające płytę izolacyjną zamontowaną równolegle pomiędzy panelem i powierzchnią ściany, tworzącą zamkniętą przestrzeń zewnętrzną pomiędzy panelem i płytą izolacyjną oraz zamkniętą przestrzeń wewnętrzną pomiędzy płytą izolacyjną i powierzchnią ściany, znamienne tym, że w każdej zamkniętej przestrzeni zewnętrznej (30) i w zamkniętej przestrzeni wewnętrznej (32) zamontowana jest przegroda (46, 44) tworząca w tych przestrzeniach,

PL 192 222 B1 co najmniej jedną drogę dla cyrkulacji powietrza o ogólnym kształcie litery U z dwiema odnogami, po jednej z każdej strony tej przegrody, oraz tym, że pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną (30) i zamknięta przestrzenią wewnętrzną (32) wstawione są środki do cyrkulacji powietrza, które to środki do cyrkulacji powietrza zawierają, co najmniej dwa otwory (48, 50) wykonane w płycie izolacyjnej (28), z których każdy stanowi połączenie pomiędzy odnogami (30-A, 30-B) zamkniętej przestrzeni zewnętrznej (30) i odnogami (32-A, 32-B) zamkniętej przestrzeni wewnętrznej (32), przy czym te środki do cyrkulacji powietrza zawierają ponadto elektryczny wentylator (52), lub podobne urządzenie, którego włączenie lub wyłączenie odpowiada dwóm stanom, z których stan otwarty umożliwia cyrkulację powietrza pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną (30) i zamkniętą przestrzenią wewnętrzną (32), umożliwiając przenoszenie ciepła pomiędzy panelem (12) i powierzchnią ściany (14), a stan zamknięty uniemożliwia cyrkulację powietrza pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną (30) i zamkniętą przestrzenią wewnętrzną (32) uniemożliwiając przenoszenie ciepła pomiędzy panelem (12) i powierzchnią ściany (14).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że środki do cyrkulacji powietrza zawierają dwa otwory (48, 50) usytuowane zasadniczo na tej samej wysokości (h1, h2) względem boku dolnego (34-1) ramy (34) urządzenia.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że środki do cyrkulacji powietrza zawierają, co najmniej pierwszy otwór (48) łączący pierwszą odnogę (30-A) zamkniętej przestrzeni zewnętrznej (30) z pierwszą odnogą (32-A) zewnętrznej przestrzeni wewnętrznej (32), i co najmniej drugi otwór (50) łączący drugą odnogę (30-B) zewnętrznej przestrzeni zewnętrznej (30) z drugą odnogą (32-B) zewnętrznej przestrzeni wewnętrznej (32).

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że środki do cyrkulacji powietrza zawierają co najmniej dwa otwory (86, 88, 90, 92) przechodzące przez płytę izolacyjną (28), z których co najmniej jeden otwór (90) zaopatrzony jest w człon regulujący wydajność powietrza.

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że człon regulujący wydajność powietrza zawiera elektryczny wentylator (52), lub podobne urządzenie, włączany lub wyłączany, odpowiednio, w stanie otwartym lub zamkniętym.

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że człon regulujący wydajność powietrza zawiera elektryczny wentylator (52) i zawór (72) usytuowany w tym samym otworze płyty izolacyjnej (28) co elektryczny wentylator (52) i/lub w innym otworze.

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że ponadto zawiera płytę dodatkową (74) jako płytę zatyczkową, usytuowaną pomiędzy panelem (12) i płytą izolacyjną (28), tworzącą zamkniętą przestrzeń zatyczkową (76) pomiędzy zamkniętą przestrzenią zewnętrzną (30) i płytą izolacyjną (28).

8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że ponadto zawiera płytę konwersyjną (98), usytuowaną pomiędzy panelem (12) i płytą izolacyjną (28), tworzącą pierwszy obieg powietrza (106) przenoszący ciepło pomiędzy płytą konwersyjną (98) i powierzchnią ściany (14), lub odwrotnie, i tworzącą drugi obieg powietrza (114) usuwający ciepło na zewnątrz, oraz tym, że pierwszy obieg powietrza (106) i drugi obieg powietrza (114) zawierają odpowiednio pierwsze środki do cyrkulacji powietrza w postaci wentylatora (52) i drugie środki do cyrkulacji powietrza w postaci wentylatora (116), które są umieszczone selektywnie, i niezależnie, w stanie otwartym lub w stanie zamkniętym.

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że pierwszy obieg powietrza (106) jest obiegiem zamkniętym połączonym z otoczeniem małym otworem (108) wyrównującym ciśnienie, a drugi obieg powietrza (114) jest obiegiem zamkniętym lub otwartym na zewnątrz.

10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że ponadto zawiera środki sterujące do sterowania członem regulującym wydajność powietrza w postaci wentylatora (52).

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że środki sterujące zawierają środki do sterowania ręcznego (60).

12. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że środki sterujące zawierają co najmniej dwa czujniki temperatury (62, 64) do wykrywania temperatury, odpowiednio panelu (12), lub płyty konwersyjnej (22, 98), i powierzchni ściany (14), połączone z członem regulującym wydajność powietrza w postaci wentylatora (52), w zależności od różnicy temperatury między panelem (12) lub płytą konwersyjną (22, 98) i powierzchnią ściany (14).

13. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że środki sterujące zawierają elektroniczne środki sterujące.

PL 192 222 B1

14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że środki sterujące zawierają, co najmniej jeden element światłoczuły (68) wykrywający nasłonecznie nie panelu (12) i wytwarzający napięcie elektryczne (V) reprezentatywne dla tego nasłonecznienia.

15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że napięcie elektryczne (V) wytwarzane przez element światłoczuły (68) stosowane jest bezpośrednio jako energia uruchamiająca człon regulujący wydajność powietrza, w postaci wentylatora (52).

16. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że napięcie elektryczne (V) wytwarzane przez element światłoczuły (68) stosowane jest jako sygnał (S) do uruchamiania lub zatrzymywania członu regulującego wydajność powietrza, w postaci wentylatora (52).

17. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że ma postać modułu zawierającego ramę (34) podtrzymującą elementy składowe urządzenia.