RU2550580C2

RU2550580C2 - Power plant - greenhouse

Info

Publication number: RU2550580C2
Application number: RU2013104262/13A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Антуфьев; Валентина Ивановна Антуфьева; Софья Игоревна Попова; Маргарита Игоревна Алексеева
Original assignee: Игорь Александрович Антуфьев
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2015-05-10
Also published as: RU2013104262A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: greenhouse includes a tower divided as to height into horizons. Some horizons are made as power ones, and the other ones are greenhouses. A vertical duct is located in the centre of the tower. A greenhouse is provided with an air duct as well. Dampers and wind turbines, walls concentrating an air flow are located in power horizons. On the tower top there is an air outlet deflector. Wind turbines have a possibility of simultaneous use of vertical and horizontal air flows. Horizons with wind turbines are divided into sectors by means of air flow concentrating walls. Concentrating walls have guides for change of a wind flow. Dampers are located in a wide part of sectors. Solar batteries are located on the roof of the deflector and the cone part of the tower.

EFFECT: improvement of conditions for growth and development of plants.

3 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и сельскому хозяйству.The invention relates to wind energy and agriculture.

Уровень техники.The level of technology.

Известна ветроэлектростанция, в основу которой положено вертикальное движение нагретого солнечной радиацией воздуха (СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ. Патент РФ №2265161).A wind farm is known, which is based on the vertical movement of air heated by solar radiation (METHOD FOR CONVERTING SOLAR ENERGY TO HIGH POWER ELECTRICITY. RF Patent No. 2265161).

Недостатком данного способа является низкая эффективность использования принципов и конструктивных решений, посредством которых он реализуется. Для экономически выгодной конструкции высота ее должна быть много больше 100 м, предпочтительно 250-300 м. При высоте конструкции 195 м (см., например, Лысов В.Ф. Аэротурбинные электростанции. Энергия, 1991 г., №6) подобные установки признаны неэффективными. Это положение оспаривается в патенте RU 2265161, но в обоих случаях игнорируется гораздо более эффективная сила - это мощность горизонтального ветра на высотах более 100 м.The disadvantage of this method is the low efficiency of using the principles and constructive solutions through which it is implemented. For a cost-effective structure, its height should be much more than 100 m, preferably 250-300 m. With a structure height of 195 m (see, for example, Lysov VF Aeroturbine power plants. Energy, 1991, No. 6), such installations are recognized ineffective. This position is disputed in patent RU 2265161, but in both cases a much more effective force is ignored - this is the power of horizontal wind at altitudes of more than 100 m.

Ветра по своей силе на высотах 100-150 м относятся к ветрам крепким штормовым, а на высотах 200 и более метров - к ураганным. Эти мощности в несколько раз выше восходящих потоков воздуха (безотносительно к тому, чем этот воздух нагрет) и могут быть использованы со значительно большим коэффициентом полезного действия для ветровых устройств.Winds in their strength at heights of 100-150 m belong to strong stormy winds, and at heights of 200 and more meters - to hurricane. These capacities are several times higher than the ascending air currents (regardless of how this air is heated) and can be used with a significantly higher efficiency for wind devices.

Целью изобретения является создание устройства для выработки электроэнергии всеми возможными способами с помощью воздушных потоков любого направления, а также использования этой электроэнергии с минимальными потерями и максимальной пользой в рядом расположенных теплицах. А техническим результатом поставленной цели является улучшение условий развития растений в теплице и снижение себестоимости растительной продукции.The aim of the invention is to provide a device for generating electricity in all possible ways using air flows in any direction, as well as using this electricity with minimal losses and maximum benefits in adjacent greenhouses. And the technical result of the goal is to improve the conditions for the development of plants in the greenhouse and reduce the cost of plant products.

Поставленная цель достигается комбинированным использованием восходящих потоков воздуха и силы горизонтальных ветров на высотах более 100 м.This goal is achieved by the combined use of ascending air currents and the strength of horizontal winds at altitudes of more than 100 m.

Для этих целей сооружается башня с внутренней трубой и расположенными в ней ветротурбинами для восходящих потоков воздуха и так называемыми силовыми горизонтами, где установлены ветровые турбины оптимальной на сегодняшний день конструкции для горизонтальных направлений потоков воздуха. Диаметр башни в предпочтительном варианте составляет 150 м, а высота, в предпочтительном варианте, достигает 500 и более метров.For these purposes, a tower is being built with an inner pipe and wind turbines located in it for ascending air currents and the so-called power horizons, where wind turbines are installed that are optimal for today's design for horizontal directions of air flows. The diameter of the tower is preferably 150 m, and the height, in the preferred embodiment, reaches 500 meters or more.

Силовые горизонты (это наш термин для того этажа, на котором установлены ветротурбины) для использования горизонтально направленных потоков воздуха (ветров) чередуются по высоте с горизонтами, в которых выполнены теплицы (тепличные горизонты) с гидропонным выращиванием растений при искусственном освещении (по типу светокультуры).Force horizons (this is our term for the floor on which wind turbines are installed) to use horizontally directed air flows (winds) alternate in height with horizons in which greenhouses (greenhouse horizons) are made with hydroponic cultivation of plants under artificial lighting (like light culture) .

Этаж с ветротурбинами (силовой горизонт) разделен по внешней окружности на сектора (в предпочтительном варианте - 20 секторов), по одному сектору на каждую турбину. Стены секторов являются концентраторами воздушного потока и имеют направляющие для изменения ветропотока в соответствии с применяемыми ветротурбинами (например, для придания потоку воздуха вихреобразного движения), а также в соответствии с допустимой силой ветра для конкретного вида турбин. Самая широкая область сектора (вход в сектор снаружи) оборудована заслонками с возможностью опускаться или изменять свое положение другим способом с целью перекрытия и/или изменения потока воздуха (ветра) в секторе.The floor with wind turbines (power horizon) is divided along the outer circumference into sectors (in the preferred embodiment, 20 sectors), one sector for each turbine. The walls of the sectors are air flow concentrators and have guides for changing the wind flow in accordance with the applied wind turbines (for example, to give a swirling flow to the air flow), as well as in accordance with the permissible wind force for a particular type of turbine. The widest area of the sector (entrance to the sector from the outside) is equipped with shutters with the ability to lower or change their position in another way in order to block and / or change the flow of air (wind) in the sector.

Устройство теплицы с самоэнергообеспечением показано на фиг.1 (общий вид); на фиг.2 - детализация в вертикальной проекции; на фиг.3 - детализация силового сектора в горизонтальной проекции.The device of the greenhouse with self-power supply is shown in figure 1 (General view); figure 2 - detail in vertical projection; figure 3 - detail of the power sector in horizontal projection.

Теплица 1 (фиг.1) с самоэнергообеспечением выполнена в форме башни круглого или другого сечения с большим количеством горизонтов (междуэтажных помещений), предпочтительно более 50-ти, имеет по центру трубу (воздуховодный вертикальный канал) 3 с входными воздуховодами 4 и установленными в канале ветротурбинами 5. Вертикальный воздуховодный канал окружен по высоте здания другой трубой 6, разделенной горизонтальными перекрытиями (не показаны) для создания служебных и ремонтных помещений. На верху башни установлен дефлектор 7 для выхода вертикального воздушного потока воздуха и крыша 8 дефлектора. На крыше выполнены солнечные панели (не показаны). На конусообразной части 9 башни также установлены солнечные панели (не показаны). Башня выполнена на соответствующем расчетном фундаменте 10 со стабилизирующим и упрочняющим основанием 11.The greenhouse 1 (Fig. 1) with self-power supply is made in the form of a tower of circular or other cross-section with a large number of horizons (floor spaces), preferably more than 50, has a pipe in the center (vertical air duct) 3 with inlet ducts 4 and installed in the channel wind turbines 5. The vertical air duct is surrounded by the height of the building with another pipe 6, divided by horizontal ceilings (not shown) to create service and repair rooms. At the top of the tower, a deflector 7 is installed to exit the vertical air flow of air and a roof 8 of the deflector. Solar panels (not shown) are made on the roof. Solar panels (not shown) are also mounted on the conical portion 9 of the tower. The tower is made on the appropriate design foundation 10 with a stabilizing and reinforcing base 11.

Башня в вертикальном направлении разделена на горизонты двоякого назначения: силовые горизонты 12 (фиг.2) и культивационные тепличные горизонты 13. В силовых горизонтах выполнены турбины 14 и заслонки 15, а также опорные колонны 16. Для более эффективного использования ветра на силовых горизонтах созданы стены 17 секторов (фиг.3), выполняющие роль концентраторов воздушного потока. На всех этажах (горизонтах) выполнены кабины лифтов 18.The tower in the vertical direction is divided into dual-use horizons: force horizons 12 (Fig. 2) and cultivation greenhouse horizons 13. Turbines 14 and shutters 15, as well as support columns 16 are made in force horizons. For more efficient use of wind, walls were created on force horizons 17 sectors (figure 3), performing the role of air flow concentrators. On all floors (horizons) elevator cabins 18 are made.

Работает теплица с самоэнергообеспечением следующим образом. По части вертикального (теплового) потока воздуха процесс протекает по следующей схеме. Теплый воздух у поверхности земли входит в воздуховод 4 (фиг.1) и по воздуховодному каналу 3 поднимается вертикально в зону более холодного воздуха на высотах выше 100 м, приводя в движение турбины 5 и покидая башню через дефлектор 7.The greenhouse operates with self-power supply as follows. As part of the vertical (thermal) air flow, the process proceeds according to the following scheme. Warm air near the surface of the earth enters the duct 4 (Fig. 1) and rises vertically into the zone of colder air at altitudes above 100 m along the duct 3, driving the turbine 5 and leaving the tower through the deflector 7.

По части горизонтальных потоков воздуха (ветров) процесс проходит по следующей схеме. Ветер любого направления входит в пространство сектора со стенами-концентраторами 17 (фиг.3) воздушного потока, минуя заслонку 15 и раскручивая турбину 14. Выход воздушного потока из сектора ничем не ограничен и, воздушный поток, минуя колонны 16, огибает центральные каналы 3 и 6 (фиг.1), затем выходит через сектора на противоположной стороне башни, раскручивая при этом расположенные там турбины 14 (фиг.2 и 3).Regarding horizontal air flows (winds), the process proceeds according to the following scheme. Wind of any direction enters the space of the sector with walls-concentrators 17 (Fig. 3) of the air flow, bypassing the shutter 15 and spinning the turbine 14. The output of the air flow from the sector is unlimited and, air flow, bypassing the columns 16, bends around the central channels 3 and 6 (FIG. 1), then exits through sectors on the opposite side of the tower, while spinning the turbines 14 located there (FIGS. 2 and 3).

То есть в кратком выражении мы имеем: «Теплица, включающая башню, разделенную по высоте на горизонты, одни из которых выполнены в виде силовых горизонтов, а другие являются теплицами, расположенный по центру башни вертикальный канал, воздуховод, причем в силовых горизонтах расположены заслонки и ветротурбины, стены-концентраторы воздушного потока, отличающаяся тем, что на верху башни имеется дефлектор для выхода воздуха, ветротурбины выполнены с возможностью одновременного использования вертикальных и горизонтальных потоков воздуха, при этом горизонты с ветротурбинами разделены на сектора посредством стен-концентраторов воздушного потока, имеющих направляющие для изменения ветропотока, а заслонки расположены в широкой части секторов, при этом на крыше дефлектора и конусной части башни расположены солнечные батареи».That is, in short terms, we have: “A greenhouse, including a tower, divided in height into horizons, some of which are made in the form of power horizons, while others are greenhouses, a vertical channel located in the center of the tower, an air duct, and shutters and wind turbines, wall-concentrator air flow, characterized in that on top of the tower there is a deflector for air outlet, wind turbines are made with the possibility of simultaneous use of vertical and horizontal air flows, p and this horizons with wind turbines are divided into sectors by a wall Hub airflow having guides for changing vetropotokah and damper disposed in the wide portion of sectors, on a roof vent and the cone of the tower arranged solar panels. "

По части получения электроэнергии от солнечных панелей мы не приводим описание конструкций и систем.Regarding the generation of electricity from solar panels, we do not describe structures and systems.

Полученная электроэнергия утилизируется в теплицах, выполненных в культивационных горизонтах 13 (фиг.2).The resulting electricity is disposed of in greenhouses made in cultivation horizons 13 (Fig.2).

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2265161. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ.1. RF patent No. 2265161. METHOD FOR CONVERTING SOLAR ENERGY TO HIGH POWER ELECTRICITY.

2. Лысов В.Ф. Аэротурбинные электростанции. Энергия, 1991 г., №6.2. Lysov V.F. Air turbine power plants. Energy, 1991, No. 6.

3. Патент РФ №2265161.3. RF patent No. 2265161.

4. Антуфьев И.А. Патент РФ 2332585. Ветроэлектростан - градообразующий фактор.4. Antufiev I.A. RF patent 2332585. Wind power plant is a city-forming factor.

5. Антуфьев И.А. Патент РФ 2421873. Экологическая электростанция.5. Antufiev I.A. RF patent 2421873. Ecological power station.

6. Даниленко Л.В. Патент РФ 2111381. ВОЗДУШНО-ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.6. Danilenko L.V. RF patent 2111381. AIR-VACUUM POWER PLANT FOR ELECTRIC POWER PRODUCTION.

7. Антуфьев И.А. Патент РФ 2333384. ГРАДООБРАЗУЮЩАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ.7. Antufiev I.A. RF patent 2333384. CITY-FORMING WIND POWER PLANT.

Claims

Теплица, включающая башню, разделенную по высоте на горизонты, одни из которых выполнены в виде силовых горизонтов, а другие являются теплицами, расположенный по центру башни вертикальный канал, воздуховод, причем в силовых горизонтах расположены заслонки и ветротурбины, стены-концентраторы воздушного потока, отличающаяся тем, что на верху башни имеется дефлектор для выхода воздуха, ветротурбины выполнены с возможностью одновременного использования вертикальных и горизонтальных потоков воздуха, при этом горизонты с ветротурбинами разделены на сектора посредством стен-концентраторов воздушного потока, имеющих направляющие для изменения ветропотока, а заслонки расположены в широкой части секторов, при этом на крыше дефлектора и конусной части башни расположены солнечные батареи. A greenhouse, including a tower, divided in height into horizons, some of which are made in the form of force horizons, while others are greenhouses, a vertical channel located in the center of the tower, an air duct, and shutters and wind turbines, wall-concentrator walls of air flow, located in the power horizons the fact that there is a deflector on the top of the tower for air outlet, wind turbines are made with the possibility of simultaneous use of vertical and horizontal air flows, while horizons with wind turbines divided into sectors by means of wall-concentrator air flow, with guides for changing the wind flow, and dampers are located in a wide part of the sectors, while on the roof of the deflector and the conical part of the tower are solar panels.