RU2339842C1 - Method of wind-driven system operation and wind-driven system - Google Patents
Method of wind-driven system operation and wind-driven system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339842C1 RU2339842C1 RU2007114395/06A RU2007114395A RU2339842C1 RU 2339842 C1 RU2339842 C1 RU 2339842C1 RU 2007114395/06 A RU2007114395/06 A RU 2007114395/06A RU 2007114395 A RU2007114395 A RU 2007114395A RU 2339842 C1 RU2339842 C1 RU 2339842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- vertical
- pvvp
- wind
- vertical channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к способу работы ветроэнергетической системы и самим ветроэнергетическим системам, которые предназначены для преобразования механической энергии ветра в электрическую или тепловую энергию с возможным накоплением этой энергии во время снижения ее использования.The invention relates to the field of wind energy, in particular to a method of operating a wind energy system and the wind energy systems themselves, which are designed to convert mechanical wind energy into electrical or thermal energy with the possible accumulation of this energy while reducing its use.
Известен способ работы ветроэнергетической системы по патенту Украины №76279 С2, опубл. 2006.07.17, МПК7 F03D 9/00, заключающийся в том, что в башне системы формируют конфузорными каналами в вертикальном канале восходящий вихревой ветровой поток, который в дальнейшем вращает в этом канале, по меньшей мере, одно ветроколесо преобразователя энергии, при этом в ветровом потоке вертикального канала распыляют горячую воду. По этому способу передачу тепловой энергии ветровому потоку в вертикальном канале и его конфузорных каналах осуществляют распыливанием в них капелек нагретой в резервуаре воды.A known method of operation of the wind energy system according to the patent of Ukraine No. 76279 C2, publ. 2006.07.17, MPK7 F03D 9/00, which consists in the fact that in the tower of the system an upward whirlwind wind flow is formed by confusing channels in the vertical channel, which subsequently rotates in this channel at least one wind wheel of the energy converter, while in the wind hot water is sprayed into the vertical channel. According to this method, the transfer of thermal energy to the wind flow in a vertical channel and its confuser channels is carried out by spraying droplets of water heated in the tank into them.
Основным недостатком этого способа работы ветроэнергетической системы является недостаточная эффективность использования ветрового потока, что обусловлено его низкой кинетической энергией при формировании ветрового потока в вертикальном канале вихревым, который требует большую скорость внешнего ветрового потока. Вторым недостатком является формирование только одного восходящего ветрового потока в соответствующем вертикальном канале.The main disadvantage of this method of operation of the wind energy system is the insufficient efficiency of using the wind flow, which is due to its low kinetic energy during the formation of a wind flow in a vertical vortex channel, which requires a high speed of the external wind flow. The second disadvantage is the formation of only one upward wind flow in the corresponding vertical channel.
Наиболее близкими к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату являются:Closest to the claimed solution on the technical nature and the achieved technical result are:
- способ работы ветроэнергетической системы, который раскрыт в патенте Великобритании №2062107, опубл. 1981.05.20, МПК5 F03G 6/04, заключающийся в том, что в башне формируют в первом вертикальном канале прямоточный восходящий ветровой поток (ПВВП), который вращает в этом канале, по меньшей мере, одно первое ветроколесо первого преобразователя энергии, а во втором вертикальном канале прямоточный нисходящий ветровой поток (ПНВП), который вращает в этом канале, по меньшей мере, одно второе ветроколесо. По этому способу формируют также во втором вертикальном канале прямоточный нисходящий ветровой поток (ПНВП) поступлением воздуха в верхнее открытое сечение второго вертикального канала ПНВП, с подсосом воздуха внизу этого канала вытяжной вентиляцией здания, над которым расположена башня. Прямоточный восходящий ветровой поток формируют теплым воздухом из здания в первом вертикальном канале ПВВП, который расположен концентрически со вторым вертикальным каналом ПНВП;- the method of operation of the wind energy system, which is disclosed in UK patent No. 2062107, publ. 1981.05.20, MPK5 F03G 6/04, which consists in the fact that a direct-flow ascending wind flow (PVWP) is formed in the tower in the first vertical channel, which rotates in this channel at least one first wind wheel of the first energy converter, and in the second vertical channel direct-flow downward wind flow (PNVP), which rotates in this channel, at least one second wind wheel. According to this method, a direct-flow descending wind flow (PNVP) is also formed in the second vertical channel by air entering the upper open section of the second vertical channel of the PNVP, with air suction at the bottom of this channel by exhaust ventilation of the building above which the tower is located. The direct-flow ascending wind flow is formed by warm air from the building in the first vertical channel of the PVVP, which is located concentrically with the second vertical channel of the PNVP;
- ветроэнергетическая система по патенту Великобритании №2062107, опубл. 1981.05.20, МПК5 F03G 6/04, содержащая башню с первым вертикальным каналом прямоточного восходящего ветрового потока (ПВВП) и вторым вертикальным каналом прямоточного нисходящего ветрового потока (ПНВП), причем в первом вертикальном канале ПВВП расположено, по меньшей мере, одно первое ветроколесо, которое кинематически соединено с первым преобразователем энергии, а во втором вертикальном канале ПНВП расположено, по меньшей мере, одно второе ветроколесо. В этой системе в середине башни расположен вертикальный легкий цилиндр, который вращается и соединен с расположенным в нем главным приводным валом привода преобразователя энергии, то есть преобразователь энергии кинематически соединен с первым и вторым ветроколесами. При этом с внешней стороны вертикального легкого цилиндра расположены лопатки ветроколеса ПВВП, а на главном приводном валу расположены лопатки ветроколеса ПНВП. Сама башня расположена над зданием, теплый воздух из которого направлен снизу в вертикальный канал ПВВП, а холодный воздух вверху башни направлен в верхнее отверстие вертикального канала ПНВП, с подсосом снизу воздуха вытяжной вентиляцией здания.- wind energy system according to UK patent No. 2062107, publ. 1981.05.20, MPK5 F03G 6/04, comprising a tower with a first vertical channel of a direct-flow ascending wind flow (PVVP) and a second vertical channel of a direct-flow descending wind flow (PNVP), wherein at least one first wind wheel is located in the first vertical channel of the PVVP , which is kinematically connected to the first energy converter, and at least one second wind wheel is located in the second vertical channel of the PNVP. In this system, in the middle of the tower, there is a vertical light cylinder that rotates and is connected to the main drive shaft of the drive of the energy converter located in it, that is, the energy converter is kinematically connected to the first and second wind wheels. At the same time, on the outside of the vertical light cylinder, the PVVP wind wheel blades are located, and the PNVP wind wheel blades are located on the main drive shaft. The tower itself is located above the building, the warm air from which is directed from below into the vertical PVVP channel, and the cold air at the top of the tower is directed into the upper hole of the vertical PNVP channel, with the building being sucked from below by exhaust ventilation of the building.
Преимуществом приведенного прототипа относительно аналога по способу работы ветроэнергетической системы и самой ветроэнергетической системе является формирование прямоточных как восходящего, так и нисходящего ветровых потоков в вертикальных каналах башни, что повышает кинетическую энергию каждого из этих потоков при одинаковой скорости внешнего ветрового потока как для прототипа, так и для аналога.The advantage of the given prototype relative to the analogue in the way the wind energy system and the wind energy system itself is the formation of direct-flow both ascending and descending wind flows in the vertical channels of the tower, which increases the kinetic energy of each of these flows at the same speed of the external wind flow for both the prototype and for analogue.
Вместе с тем основным недостатком данного способа работы ветроэнергетической системы и самой ветроэнергетической системы является также недостаточная эффективность использования ветрового потока из-за его низкой кинетической энергии, что обусловлено:However, the main disadvantage of this method of operation of the wind energy system and the wind energy system itself is also the insufficient efficiency of using the wind flow due to its low kinetic energy, which is due to:
- недостаточной температурой прямоточного восходящего ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП и недостаточно низкой температурой прямоточного нисходящего ветрового потока во втором вертикальном канале ПНВП;- insufficient temperature direct-flow ascending wind flow in the first vertical channel PVVP and insufficiently low temperature direct-flow descending wind flow in the second vertical channel PNVP;
- недостаточной скоростью ветрового потока при заборе воздуха только снизу для формирования восходящего ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП и сверху для формирования нисходящего ветрового потока во втором вертикальном канале ПНВП.- insufficient speed of the wind flow during air intake only from below for the formation of an upward wind flow in the first vertical channel of the PVVP and above for the formation of a downward wind flow in the second vertical channel of the air intake system.
Вторым недостатком данной ветроэнергетической системы является закрепление лопаток ветроколеса для восходящего и для нисходящего потоков на соединенных между собой вертикальном легком цилиндре и вертикальном валу привода преобразования ветровой энергии, что значительно снижает эффективность отдачи энергии одним из этих потоков, потому что при недостаточной мощности одного из этих потоков второй является дополнительной нагрузкой для другого.The second drawback of this wind energy system is the fastening of the blades of the wind wheel for the upward and downward flows on the interconnected vertical light cylinder and the vertical drive shaft of the wind energy conversion, which significantly reduces the energy transfer efficiency of one of these flows, because when one of these flows is insufficient the second is an additional burden for the other.
В основу изобретения положена задача создания эффективного способа работы ветроэнергетической системы и ветроэнергетической системы, в которой осуществлен этот способ, путем повышения температуры прямоточного восходящего ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП и снижения температуры прямоточного нисходящего ветрового потока во втором вертикальном канале ПНВП с обеспечением экономной затраты энергии для этого. Кроме того, обеспечить повышение скорости ветрового потока путем формирования конфузорными каналами прямоточных восходящего и нисходящих ветровых потоков соответственно в вертикальных каналах ПВВП и ПНВП. А это позволит обеспечить повышение энергии ветрового потока в верхней части вертикального канала ПВВП и в нижней части каждого из вертикальных каналов ПНВП.The basis of the invention is the creation of an effective method of operating a wind energy system and a wind energy system in which this method is implemented by increasing the temperature of the direct-flow ascending wind flow in the first vertical channel of the PVVP and lowering the temperature of the direct-flow descending wind flow in the second vertical channel of the PNVP with the provision of economical energy consumption for this. In addition, to ensure an increase in the speed of the wind flow by forming confluent channels of direct-flow ascending and descending wind flows in the vertical channels of the PVVP and PNVP, respectively. And this will allow to increase the energy of the wind flow in the upper part of the vertical channel of the PVVP and in the lower part of each of the vertical channels of the PNVP.
Поставленная задача решается тем, что способ работы ветроэнергетической системы заключается в том, что в башне формируют в первом вертикальном канале прямоточный восходящий ветровой поток (ПВВП), который вращает в этом канале, по меньшей мере, одно первое ветроколесо первого преобразователя энергии, а во втором вертикальном канале прямоточный нисходящий ветровой поток (ПНВП), который вращает в этом канале, по меньшей мере, одно второе ветроколесо. При этом в первом вертикальном канале ПВВП распыляют горячую воду, а во втором вертикальном канале ПНВП распыляют холодную воду, в качестве которой распыляют уже охлажденный распыл горячей воды с первого вертикального канала ПВВП. А распыляют горячую воду в первом вертикальном канале ПВВП и уже охлажденный распыл горячей воды с первого вертикального канала ПВВП в качестве холодной воды во втором вертикальном канале ПНВП в соответствующем направлении движения ветрового потока в этих каналах. Также во втором вертикальном канале ПНВП прямоточный нисходящий ветровой поток вращает, по меньшей мере, одно второе ветроколесо второго преобразователя энергии. Кроме того, дополнительно формируют нисходящий ветровой поток, по меньшей мере, в одном дополнительном втором вертикальном канале ПНВП, в каждом из которых распыляют холодную воду, в качестве которой распыляют уже охлажденный распыл горячей воды из первого вертикального канала ПВВП. При этом формируют прямоточный восходящий ветровой поток первого вертикального канала ПВВП, по меньшей мере, одним ярусом первых конфузорных каналов, ветровой поток в которых направляют вверх от их первых входных отверстий для увлечения внешнего ветрового потока к их первым выходным отверстиям в вертикальный канал ПВВП, и формируют прямоточный нисходящий ветровой поток в каждом втором вертикальном канале ПНВП, по меньшей мере, одним ярусом вторых конфузорных каналов, ветровой поток в которых направляют вниз от их вторых входных отверстий для захватывания внешнего ветрового потока к их вторым выходным отверстиям в вертикальный канал ПНВП, при этом в первом вертикальном канале ПВВП, в противоположной стороне относительно направления внешнего ветрового потока, первые выходные отверстия первых конфузорных каналов закрывают. В каждом ярусе первых конфузорных каналов первого вертикального канала ПВВП распыляют горячую воду в направлении движения ветрового потока. В одном из вариантов горячую воду, которую распыляют в первом вертикальном канале ПВВП и в каждом его ярусе первых конфузорных каналов, подают из первого резервуара горячей воды, в котором ее нагревают с помощью теплового насоса. В каждом ярусе вторых конфузорных каналов каждого второго вертикального канала ПНВП распыляют холодную воду в направлении движения ветрового потока, в качестве которой распыляют уже охлажденный распыл горячей воды из первого вертикального канала ПВВП. Также уже охлажденный распыл горячей воды из первого вертикального канала ПВВП подают в ветровые потоки каждого второго вертикального канала ПНВП и в каждый его ярус вторых конфузорных каналов самотеком. В одном из вариантов холодную воду, которую распыляют в каждом втором вертикальном канале ПНВП и в каждом ярусе вторых конфузорных каналов, дополнительно подают из второго резервуара холодной воды, в котором ее охлаждают с помощью теплового насоса. Внешний ветровой поток, над открытым вверху сечением первого вертикального канала ПВВП, отклоняют вверх. В ветровом потоке первого вертикального канала ПВВП и в каждом его ярусе первых конфузорных каналов распыляют горячую воду при режиме работы первого преобразователя энергии ниже его номинальной мощности. В ветровом потоке каждого второго вертикального канала ПНВП и в каждом ярусе вторых конфузорных каналов распыляют холодную воду при режиме работы каждого второго преобразователя энергии ниже его номинальной мощности.The problem is solved in that the method of operation of the wind energy system consists in the fact that a direct-flow ascending wind flow (PVWP) is formed in the tower in the first vertical channel, which rotates at least one first wind wheel of the first energy converter in this channel, and in the second vertical channel direct-flow downward wind flow (PNVP), which rotates in this channel, at least one second wind wheel. In this case, hot water is sprayed in the first vertical channel of the PVVP, and cold water is sprayed in the second vertical channel of the PNVP, as a spray of already cooled hot water spray from the first vertical channel of the PVVP. And they spray hot water in the first vertical channel of the PVVP and the already cooled spray of hot water from the first vertical channel of the PVVP as cold water in the second vertical channel of the PNVP in the corresponding direction of the wind flow in these channels. Also, in the second vertical channel of the PNVP, a direct-flow downward wind flow rotates at least one second wind wheel of the second energy converter. In addition, a downward wind flow is additionally generated in at least one additional second vertical PNVP channel, in each of which cold water is sprayed, as a spray of already cooled hot water spray from the first vertical PVVP channel. In this case, a direct-flow ascending wind flow of the first vertical PVVP channel is formed by at least one tier of the first confuser channels, the wind flow in which is directed upward from their first inlet openings to entrain the external wind flow to their first outlet openings into the vertical PVVP channel, and a direct-flow downward wind flow in every second vertical channel of the PNVP with at least one tier of the second confuser channels, in which the wind flow is directed downward from their second inlet opening s external gripping the wind flow to the second outlet of the riser channel PNVP, wherein in the first vertical channel VDPV, on the opposite side relative to the direction of external wind flow, the first outlet of the first converging channels closed. In each tier of the first confuser channels of the first vertical channel, the PVVP spray hot water in the direction of movement of the wind stream. In one embodiment, the hot water that is sprayed in the first vertical channel of the PVVP and in each of its tiers of the first confuser channels is supplied from the first hot water tank in which it is heated using a heat pump. In each tier of the second confuser channels of each second vertical channel, the PNVP is sprayed with cold water in the direction of movement of the wind flow, in which the already cooled spray of hot water is sprayed from the first vertical channel of the PVVP. Also, the already cooled spray of hot water from the first vertical channel of the PVVP is fed by gravity into the wind flows of each second vertical channel of the PNVP and into each of its tiers of the second confuser channels. In one embodiment, cold water, which is sprayed in every second vertical channel of the HDPE and in each tier of the second confuser channels, is additionally supplied from a second cold water tank in which it is cooled using a heat pump. The external wind flow, above the open section above the first vertical channel of the PVVP, is deflected upward. In the wind flow of the first vertical channel of the PVVP and in each of its tiers of the first confuser channels, hot water is sprayed during the operation mode of the first energy converter below its rated power. Cold water is sprayed in the wind flow of each second vertical channel of the PNVP and in each tier of the second confuser channels at an operation mode of each second energy converter below its rated power.
Поставленная задача также решается тем, что ветроэнергетическая система содержит башню с первым вертикальным каналом прямоточного восходящего ветрового потока (ПВВП) и вторым вертикальным каналом прямоточного нисходящего ветрового потока (ПНВП), причем в первом вертикальном канале ПВВП расположено, по меньшей мере, одно первое ветроколесо, которое кинематически соединено с первым преобразователем энергии, а во втором вертикальном канале ПНВП расположено, по меньшей мере, одно второе ветроколесо. При этом в первом вертикальном канале ПВВП расположены распылители горячей воды, а во втором вертикальном канале ПНВП расположены распылители холодной воды, при этом по высоте в первом вертикальном канале ПВВП расположен, по меньшей мере, один сборник холодной воды из уже охлажденного распыла горячей воды (ХВУОРГВ) в первом вертикальном канале ПВВП, а между каждым из этих сборников ХВУОРГВ и вторым вертикальным каналом ПНВП расположен, по меньшей мере, один канал с перепадом по высоте входного и выходного его отверстий (ПВВВО) для подачи холодной воды со сборников ХВУОРГВ на распылители во втором вертикальном канале ПНВП. Кроме того, она содержит, по меньшей мере, один дополнительный второй вертикальный канал ПНВП. При этом вторые вертикальные каналы ПНВП расположены вокруг первого вертикального канала ПВВП, а между каждым из сборников ХВУОРГВ в первом вертикальном канале ПВВП и каждым вторым вертикальным каналом ПНВП расположен, по меньшей мере, один канал ПВВВО для подачи холодной воды из сборников ХВУОРГВ на распылители в каждом втором вертикальном канале ПНВП. Также с внешней стороны первого вертикального канала ПВВП расположен, по меньшей мере, один ярус направленных вверх первых конфузорных каналов с первыми входными отверстиями для захватывания внешнего ветрового потока и первыми выходными отверстиями в вертикальный канал ПВВП, при этом в каждом первом выходном отверстии каждого первого конфузорного канала первого вертикального канала ПВВП расположена регулируемая заслонка для обеспечения возможности его перекрытия, а с внешней стороны каждого второго вертикального канала ПНВП расположен, по меньшей мере, один ярус направленных вниз вторых конфузорных каналов с вторыми входными отверстиями для захватывания внешнего ветрового потока и вторыми выходными отверстиями в соответствующий вертикальный канал ПНВП. В каждом ярусе первых конфузорных каналов расположены распылители горячей воды. В каждом ярусе вторых конфузорных каналов расположены распылители холодной воды, которые соединены соответствующим каналом ПВВВО с соответствующим сборником ХВУОРГВ. С внешней стороны и вверху первого вертикального канала ПВВП расположена вогнутая в сторону оси первого вертикального канала ПВВП, по меньшей мере, одна криволинейная поверхность для направления внешнего ветрового потока вверх относительно открытого вверху сечения первого вертикального канала ПВВП. Каждая криволинейная поверхность в плане выполнена в виде многоугольного кольца. Кроме того, ветроэнергетическая система может дополнительно содержать тепловой насос для нагрева воды в первом резервуаре горячей воды и для охлаждения воды во втором резервуаре холодной воды, причем первый резервуар горячей воды через первый насос соединен с распылителями горячей воды в ветровых потоках первого вертикального канала ПВВП и, по меньшей мере, в одном ярусе первых конфузорных каналов, а второй резервуар холодной воды через второй насос соединен с распылителями холодной воды в ветровых потоках вторых вертикальных каналов ПНВП и, по меньшей мере, в одном ярусе из каждых вторых конфузорных каналов. Первый преобразователь энергии расположен вверху первого вертикального канала ПВВП, при этом он кинематически соединен с, по меньшей мере, одним первым ветроколесом этого канала. Ниже первого ветроколеса с первым преобразователем энергии первый вертикальный канал ПВВП выполнен суженным, а выше - расширенным. Также система содержит вторые преобразователи энергии, каждый из которых расположен внизу каждого второго из вертикальных каналов ПНВП и соответственно кинематически соединен с, по меньшей мере, одним вторым ветроколесом, которое расположено в каждом втором вертикальном канале ПНВП. Дополнительно содержит третьи ветроколеса с третьими преобразователями энергии, каждые из которых расположены в соответствующем первом выходном отверстии первых конфузорных каналов, по меньшей мере, в одном их ярусе первого вертикального канала ПВВП. Дополнительно система также содержит четвертые ветроколеса с четвертыми преобразователями энергии, каждые из которых расположены в соответствующем втором выходном отверстии вторых конфузорных каналов, по меньшей мере, в одном их ярусе каждого второго вертикального канала ПНВП. При этом площадь каждого внутреннего сечения первого вертикального канала ПВВП равна или меньше суммы площадей первых выходных отверстий первых конфузорных каналов, которые расположены ниже относительно этого внутреннего сечения. А площадь каждого внутреннего сечения в каждом втором вертикальном канале ПНВП равна или меньше суммы площадей вторых выходных отверстий вторых конфузорных каналов, которые расположены выше относительно этого внутреннего сечения. Башня расположена на высоте от уровня поверхности земли или уровня поверхности моря. Башня может быть расположена над зданием, при этом нижнее сечение первого вертикального канала ПВВП соединено с внутренним объемом здания.The problem is also solved by the fact that the wind energy system comprises a tower with a first vertical channel of a direct-flow ascending wind flow (PVVP) and a second vertical channel of a direct-flow descending wind flow (PNVP), and at least one first wind wheel is located in the first vertical channel of the PVVP which is kinematically connected to the first energy converter, and at least one second wind wheel is located in the second vertical channel of the PNVP. At the same time, hot water sprayers are located in the first vertical channel of the PVVP, and cold water sprayers are located in the second vertical channel of the PNVP, while at least one collector of cold water from the already cooled hot water spray is located in height in the first vertical channel of the PVVP (HVUORGV ) in the first vertical channel PVVP, and between each of these collections HVUORGV and the second vertical channel PNVP is at least one channel with a difference in height of the inlet and outlet openings (PVVVO) for feeding x lodnoy with water sprays on collections HVUORGV second vertical channel PNVP. In addition, it contains at least one additional second vertical channel PNVP. At the same time, the second vertical PNVP channels are located around the first vertical PVVP channel, and at least one PVVVO channel for supplying cold water from the CVHWGW collectors to the nozzles in each the second vertical channel PNVP. Also, at least one tier of upwardly directed first confuser channels with first inlet openings for capturing an external wind flow and first outlet openings into the vertical PVVP channel is located on the outside of the first vertical PVVP channel, with each first outlet of each first confuser channel the first vertical channel of the PVVP is an adjustable shutter to ensure the possibility of its overlap, and on the outside of each second vertical channel of the PNVP at least one tier of downwardly directed second confuser channels with second inlet openings for capturing an external wind flow and second outlet openings into the corresponding vertical PNVP channel is married. Hot water sprays are located in each tier of the first confuser channels. Cold water sprays are located in each tier of the second confuser channels, which are connected by the corresponding PVVVO channel to the corresponding HVUORGV collection. At least one curved surface for directing the external wind flow upward relative to the open section at the top of the first vertical channel of the PVVP is located on the outer side and at the top of the first vertical PVVP channel. Each curved surface in the plan is made in the form of a polygonal ring. In addition, the wind energy system may further comprise a heat pump for heating water in the first hot water tank and for cooling water in the second cold water tank, the first hot water tank being connected through the first pump to the hot water atomizers in the wind flows of the first vertical PVVP channel and, in at least one tier of the first confuser channels, and the second cold water tank through the second pump is connected to cold water sprayers in the wind flows of the second vertical channels PNVP and in at least one tier of every second confusory channels. The first energy converter is located at the top of the first vertical PVVP channel, while it is kinematically connected to at least one first wind wheel of this channel. Below the first wind wheel with the first energy converter, the first vertical PVVP channel is made narrower, and above it is expanded. The system also contains second energy converters, each of which is located at the bottom of each second of the vertical channels of the PNVP and is kinematically connected to at least one second wind wheel, which is located in every second vertical channel of the PNVP. Additionally contains third wind wheels with third energy converters, each of which is located in the corresponding first outlet of the first confuser channels, in at least one of their tiers of the first vertical channel of the PVVP. Additionally, the system also contains fourth windwheels with fourth energy converters, each of which is located in the corresponding second outlet of the second confuser channels, in at least one of their tiers of each second vertical channel of the PNVP. Moreover, the area of each inner section of the first vertical channel of the PVVP is equal to or less than the sum of the areas of the first outlet openings of the first confuser channels, which are located lower relative to this inner section. And the area of each internal section in each second vertical channel of the PNVP is equal to or less than the sum of the areas of the second outlet openings of the second confuser channels, which are located higher relative to this internal section. The tower is located at a height above ground level or sea level. The tower can be located above the building, while the lower section of the first vertical channel of the PVVP is connected to the internal volume of the building.
Распыливание в первом вертикальном канале ПВВП горячей воды позволяет значительно повысить в нем температуру воздуха и тем самым снизить его плотность при соответствующем повышении кинетической энергии. Менее плотный нагретый воздух выталкивается вверх более плотным и холодным внешним воздухом, то есть используется энергия атмосферы. А это обеспечивает повышение скорости ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП. Распыливание холодной воды во втором вертикальном канале ПНВП позволяет значительно снизить температуру, повысить плотность воздуха и соответственно повысить кинетическую энергию ветрового потока во втором вертикальном канале ПНВП за счет повышения поверхности теплопередачи от капелек холодной воды к ветровому потоку. А это также обеспечивает повышение скорости и плотности ветрового потока во втором вертикальном канале ПНВП. При этом к общей энергии нисходящего ветрового потока добавляется и энергия капелек холодной воды, которые падают вниз. Распыливание в качестве холодной воды во втором вертикальном канале ПНВП уже охлажденного распыла горячей воды с первого вертикального канала ПВВП, которая собирается в, по меньшей мере, одном сборнике ХВУОРГВ и подается, по меньшей мере, по одному каналу ПВВВО во второй вертикальный канал ПНВП, позволяет обеспечить экономное использование энергии, которая идет только на распыл горячей воды в первом вертикальном канале ПВВП.Spraying hot water in the first vertical channel of the PVVP can significantly increase the air temperature in it and thereby reduce its density with a corresponding increase in kinetic energy. The less dense heated air is pushed up by the denser and colder outside air, that is, the energy of the atmosphere is used. And this provides an increase in the speed of the wind flow in the first vertical channel of the PVVP. Spraying cold water in the second vertical channel of the PNVP can significantly reduce the temperature, increase air density and, accordingly, increase the kinetic energy of the wind flow in the second vertical channel of the PNVP by increasing the heat transfer surface from droplets of cold water to the wind stream. And it also provides an increase in the speed and density of the wind flow in the second vertical channel of the PNVP. At the same time, the energy of cold water droplets, which fall down, is added to the total energy of the downward wind flow. Spraying as cold water in the second vertical PNVP channel the already cooled hot water spray from the first vertical PVVP channel, which is collected in at least one HVUORGV collector and fed through at least one PVVVO channel to the second vertical PNVP channel, to ensure the economical use of energy, which goes only to spray hot water in the first vertical channel of the PVVP.
Распыливание горячей воды в первом вертикальном канале ПВВП и холодной воды во втором вертикальном канале ПНВП в соответствующем направлении движения ветрового потока в этих каналах позволяет обеспечить оптимальные условия подхватывания капелек воды ветровым потоком без уменьшения его скорости в этих каналах.Spraying hot water in the first vertical PVVP channel and cold water in the second vertical PNVP channel in the corresponding direction of the wind flow in these channels provides optimal conditions for the water droplets to be picked up by the wind flow without reducing its speed in these channels.
Расположение внизу в каждом втором вертикальном канале ПНВП, по меньшей мере, одного второго ветроколеса второго преобразователя энергии позволяет обеспечить независимую работу второго преобразователя энергии от первого, а также обеспечить большую отдачу вторым преобразователем энергии преобразованной им ветровой энергии из-за большей скорости и мощности ветрового потока внизу каждого из вертикальных каналов ПНВП.The location at least one second second wind turbine of the second energy converter in the bottom of every second vertical wind tunnel allows the independent operation of the second energy converter from the first, as well as greater return by the second energy converter of the converted wind energy due to the greater speed and power of the wind flow at the bottom of each of the vertical channels of PNVP.
Формирование, по меньшей мере, одного дополнительного нисходящего ветрового потока в, по меньшей мере, одном дополнительном втором вертикальном канале ПНВП, в каждом из которых распыляют холодную воду, в качестве которой распыляют уже охлажденный распыл горячей воды со сборников ХВУОРГВ первого вертикального канала ПВВП, которую подают к каждому второму вертикальному каналу ПНВП, по меньшей мере, одним каналом ПВВВО, позволяет обеспечить пакетное расположение вторых вертикальных каналов ПНВП вокруг первого вертикального канала ПВВП для повышения использования кинетической энергии внешнего ветрового потока при разных его температурных и плотностных характеристиках и тем самым повысить мощность ветроэнергетической системы по заявляемому способу ее работы.The formation of at least one additional downward wind flow in at least one additional second vertical PNVP channel, in each of which cold water is sprayed, which is sprayed with already cooled hot water spray from HVUORGV collectors of the first vertical PVVP channel, which fed to each second vertical channel of the PNVP, at least one channel PVVVO, allows you to provide a batch arrangement of the second vertical channels PNVP around the first vertical channel PVVP d I increase the use of kinetic energy of the external wind flow under different temperature and its density characteristics and thus improve power wind energy system according to the claimed method of its operation.
Дополнительное формирование в башне ветроэнергетической системы, в которой осуществлен заявленный способ ее работы, прямоточного восходящего ветрового потока первого вертикального канала ПВВП, по меньшей мере, одним ярусом первых конфузорных каналов, ветровой поток в которых направляют вверх от их первых входных отверстий для захватывания внешнего ветрового потока к их первым выходным отверстиям в вертикальный канал ПВВП, с закрытием регулируемыми заслонками первых выходных отверстий первых конфузорных каналов, в противоположной стороне относительно направления внешнего ветрового потока, позволяет повысить скорость ветрового потока в верхней части первого вертикального канала ПВВП, то есть повысить кинетическую энергию ветрового потока в этой части для более эффективного ее использования первым преобразователем энергии. Это обеспечивается повышением скорости ветрового потока на первых выходных отверстиях первых конфузорных каналов с указанием его направления в первом вертикальном канале ПВВП. А дополнительное формирование в башне ветроэнергетической системы, в которой осуществлен заявленный способ ее работы, прямоточного нисходящего ветрового потока в каждом втором вертикальном канале ПНВП, по меньшей мере, одним ярусом вторых конфузорных каналов, ветровой поток в которых направляют вниз от их вторых входных отверстий для захватывания внешнего ветрового потока к их вторым выходным отверстиям в вертикальный канал ПНВП, позволяет также повысить скорость ветрового потока в нижней части каждого второго вертикального канала ПНВП, то есть повысить кинетическую энергию ветрового потока в этой части для более эффективного ее использования каждым вторым преобразователем энергии. Это также обеспечивается уплотнением и повышением скорости ветрового потока на вторых выходных отверстиях вторых конфузорных каналов с указанием его направления в каждом втором вертикальном канале ПНВП.The additional formation in the tower of the wind energy system, in which the claimed method of its operation, direct-flow ascending wind flow of the first vertical PVVP channel, by at least one tier of the first confuser channels, the wind flow in which is directed upward from their first inlets to capture the external wind flow, is implemented to their first outlet openings in the vertical channel of the PVVP, with the adjustable shutters closing the first outlet openings of the first confuser channels, in the opposite direction Oron respect to the direction of external wind flow, improves the speed of wind flow on top of the first vertical channel VDPV, i.e. to increase the kinetic energy of the wind flow in this part for the more efficient use of its first energy converter. This is achieved by increasing the speed of the wind flow at the first outlet openings of the first confuser channels with an indication of its direction in the first vertical channel of the PVVP. And the additional formation in the tower of the wind energy system, in which the claimed method of its operation, a direct-flow downward wind flow in each second vertical channel of the air intake system, with at least one tier of the second confuser channels, the wind flow in which is directed down from their second inlet openings for capture external wind flow to their second outlet in the vertical channel of the PNVP, also allows you to increase the speed of the wind flow in the lower part of every second vertical channel P NVP, that is, to increase the kinetic energy of the wind flow in this part for its more efficient use by every second energy converter. This is also provided by sealing and increasing the speed of the wind flow at the second outlet openings of the second confuser channels with an indication of its direction in every second vertical channel of the PNVP.
Распыливание горячей воды в направлении движения ветрового потока в каждом ярусе первых конфузорных каналов первого вертикального канала ПВВП позволяет также значительно повысить в первом вертикальном канале температуру воздуха и тем самым снизить его плотность при соответствующем повышении кинетической энергии. А это обеспечивает повышение скорости ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП.Spraying hot water in the direction of the wind flow in each tier of the first confuser channels of the first vertical channel of the PVVP can also significantly increase the air temperature in the first vertical channel and thereby reduce its density with a corresponding increase in kinetic energy. And this provides an increase in the speed of the wind flow in the first vertical channel of the PVVP.
Нагревание с помощью теплового насоса в первом резервуаре горячей воды и подача ее первым насосом на распылители в первом вертикальном канале ПВВП и в каждом его ярусе первых конфузорных каналов позволяют также снизить расходы энергии на нагрев воды из-за использования для этого низкотемпературного тепла окружающей среды.Heating with a heat pump in the first hot water tank and supplying it with the first pump to the nozzles in the first vertical PVVP channel and in each of its tiers of the first confuser channels can also reduce the energy consumption for heating water due to the use of low-temperature heat of the environment.
Распыливание в каждом ярусе вторых конфузорных каналов каждого второго вертикального канала ПНВП, распылители в которых соединены соответствующим каналом ПВВВО с соответствующим сборником ХВУОРГВ, холодной воды в направлении движения ветрового потока, в качестве которой распыляют уже охлажденный распыл горячей воды с первого вертикального канала ПВВП, позволяет также значительно снизить температуру, повысить плотность воздуха и соответственно повысить кинетическую энергию ветрового потока в каждом втором вертикальном канале ПНВП. А это также обеспечивает повышение скорости и плотности ветрового потока в каждом втором вертикальном канале ПНВП.Spraying in each tier of the second confuser channels of each second vertical PNVP channel, sprayers in which are connected by the corresponding PVVVO channel to the corresponding collector of HVUORGV, of cold water in the direction of the wind flow, which is sprayed with already cooled hot water spray from the first vertical PVVP channel, significantly reduce the temperature, increase air density and, accordingly, increase the kinetic energy of the wind flow in every second vertical channel of the PNVP. And it also provides an increase in the speed and density of the wind flow in every second vertical channel of the PNVP.
Подача самотеком уже охлажденного распыла горячей воды с первого вертикального канала ПВВП в ветровые потоки каждого второго вертикального канала ПНВП и в каждый его ярус вторых конфузорных каналов позволяет значительно снизить как расходование энергии на подачу холодной воды к соответствующим распылителям в этих каналах, так и на само распыливание, которое выполняется за счет разного давления воды между расположенными на разной высоте выходными и входными отверстиями каналов ПВВВО.By gravity, the supply of already cooled hot water spray from the first vertical PVVP channel to the wind flows of each second vertical PNVP channel and into each of its tiers of the second confuser channels can significantly reduce both the energy consumption for supplying cold water to the respective sprayers in these channels and the spraying itself , which is performed due to different water pressures between the outlet and inlet openings of the PVVVO channels located at different heights.
Охлаждение с помощью теплового насоса, в одном из вариантов, холодной воды, которую вторым насосом подают из второго резервуара холодной воды, позволяет обеспечить, в случае необходимости, дополнительный распыл ее в каждом втором вертикальном канале ПНВП и в каждом ярусе вторых конфузорных каналов. И осуществляется это при низких расходах энергии на это дополнительное охлаждение воды.Cooling by means of a heat pump, in one embodiment, of cold water, which is supplied by the second pump from the second cold water tank, allows, if necessary, to additionally spray it in every second vertical channel of the HDPE and in each tier of the second confuser channels. And this is done at low energy consumption for this additional cooling of the water.
Отклонение вверх внешнего ветрового потока, над открытым вверху сечением первого вертикального канала ПВВП, позволяет уменьшить давление внешнего ветрового потока над этим сечением и тем самым обеспечить свободный выход ветрового потока из первого вертикального канала ПВВП. При этом использование для этого, по меньшей мере, одной криволинейной поверхности, которая в плане выполнена в виде многоугольного кольца, позволяет обеспечить большее захватывание внешнего ветрового потока для такого отклонения.The upward deviation of the external wind flow above the cross-section of the first vertical PVVP channel allows the pressure of the external wind flow above this cross-section to be reduced and, therefore, the wind flow freely leaves the first vertical PVVP channel. The use for this of at least one curved surface, which in plan is made in the form of a polygonal ring, allows for greater capture of the external wind flow for such a deviation.
Распыливание в ветровом потоке вертикального канала ПВВП и в каждом его ярусе первых конфузорных каналов горячей воды только при режиме работы первого преобразователя энергии ниже его номинальной мощности позволяет исключить расходы энергии на нагрев и подачу горячей воды на соответствующие распылители при номинальном режиме первого преобразователя энергии, а также обеспечить оптимальный режим выработки и потребления энергии ветроэнергетической системой путем постоянной поддержки номинального режима, а также с ускорением выхода на этот режим первого преобразователя энергии.Spraying in the wind stream the vertical PVVP channel and in each tier of the first confuser hot water channels only when the first energy converter operates below its rated power, it eliminates the energy consumption for heating and supplying hot water to the respective nozzles at the nominal mode of the first energy converter, and ensure the optimal mode of energy production and consumption by the wind energy system by constantly supporting the nominal mode, as well as accelerating the output of and this mode is the first energy converter.
Распыливание в ветровом потоке каждого второго вертикального канала ПНВП и в каждом ярусе вторых конфузорных каналов холодной воды только при режиме работы вторых преобразователей энергии ниже их номинальной мощности позволяет также исключить расходы энергии на охлаждение и подачу холодной воды на соответствующие распылители при номинальном режиме вторых преобразователей энергии, а также обеспечить оптимальный режим выработки и потребления энергии ветроэнергетической системой путем постоянной поддержки номинального режима, а также с ускорением выхода на этот режим вторых преобразователей энергии.Spraying in the wind flow of each second vertical channel of the PNVP and in each tier of the second confuser channels of cold water only when the operation mode of the second energy converters is lower than their rated power also eliminates the energy consumption for cooling and supplying cold water to the respective atomizers with the nominal mode of the second energy converters, and also ensure the optimal mode of energy production and consumption by the wind energy system by constantly supporting the nominal mode, and with the acceleration of the second energy converters entering this mode.
Расположение первого преобразователя ветровой энергии вверху первого вертикального канала ПВВП с кинематическим соединением его с, по меньшей мере, одним ветроколесом этого канала позволяет обеспечить большую отдачу преобразованной им ветровой энергии из-за большей скорости и мощности ветрового потока вверху вертикального канала ПВВП.The location of the first wind energy converter at the top of the first vertical PVVP channel with its kinematic connection with at least one wind wheel of this channel allows for a greater return of the converted wind energy due to the greater speed and power of the wind flow at the top of the vertical PVVP channel.
Выполнение внутреннего сечения первого вертикального канала ПВВП ниже первого ветроколеса с первым преобразователем энергии суженным, а выше - расширенным позволяет за счет этого сужения повысить скорость ветрового потока в этом канале.The implementation of the internal section of the first vertical channel of the PVVP below the first wind wheel with the first energy converter narrowed, and above the expanded one allows this speed to increase the speed of the wind flow in this channel.
Использование в ветроэнергетической системе дополнительных третьих ветроколес с третьими преобразователями энергии, каждые из которых расположены в соответствующем первом выходном отверстии первых конфузорных каналов, по меньшей мере, в одном их ярусе первого вертикального канала ПВВП, позволяет повысить использование ветрового потока для повышения выработки полезной энергии ветроэнергетической системой.The use of additional third wind turbines with third energy converters in the wind energy system, each of which is located in the corresponding first outlet of the first confuser channels, in at least one of their tiers of the first vertical PVVP channel, makes it possible to increase the use of the wind flow to increase the useful energy generation by the wind energy system .
Использование в ветроэнергетической системе дополнительных четвертых ветроколес с четвертыми преобразователями энергии, каждые из которых расположены в соответствующем втором выходном отверстии вторых конфузорных каналов, по меньшей мере, в одном их ярусе каждого второго вертикального канала ПНВП, позволяет также повысить использование ветрового потока для повышения выработки полезной энергии ветроэнергетической системой.The use in the wind energy system of additional fourth wind wheels with fourth energy converters, each of which is located in the corresponding second outlet of the second confuser channels, in at least one of their tiers of each second vertical PNVP channel, can also increase the use of the wind flow to increase the production of useful energy wind power system.
Выполнение соотношения площадей каждого сечения первого вертикального канала ПВВП равным или меньшим суммы площадей первых выходных отверстий его первых конфузорных каналов, которые ниже расположены относительно этого внутреннего сечения, позволяет выполнить вертикальное сечение первого вертикального канала ПВВП приближенным к параболе, что обеспечивает оптимальное формирование восходящего ветрового потока в вертикальном канале ПВВП без его срывов.The ratio of the areas of each section of the first vertical channel of the PVVP equal to or less than the sum of the areas of the first outlet openings of its first confuser channels, which are lower relative to this internal section, allows the vertical section of the first vertical channel of the PVVP to be close to the parabola, which ensures optimal formation of the upward wind flow in vertical channel of PVVP without its breakdowns.
Выполнение соотношения площадей каждого сечения в каждом втором вертикальном канале ПНВП равным или меньшим суммы площадей вторых выходных отверстий его вторых конфузорных каналов, которые выше расположены относительно этого внутреннего сечения, позволяет выполнить вертикальное сечение каждого второго вертикального канала ПНВП приближенным к перевернутой параболе, что также обеспечивает оптимальное формирование нисходящего ветрового потока в вертикальном канале ПНВП без его срывов.Fulfillment of the ratio of the areas of each section in each second vertical channel of the PNVP equal to or less than the sum of the areas of the second outlet openings of its second confuser channels, which are higher relative to this internal section, allows you to perform a vertical section of each second vertical channel of the PNVP close to the inverted parabola, which also provides optimal the formation of a downward wind flow in the vertical channel of the PNVP without its stalls.
Расположение башни на высоте от уровня поверхности земли или уровня поверхности моря позволяет обеспечить ее расположение в зоне постоянной и необходимой скорости внешнего ветрового потока, которая для разной местности будет разная.The location of the tower at a height above ground level or sea level allows you to ensure its location in the zone of constant and necessary speed of the external wind flow, which will be different for different terrain.
А расположение башни над зданием, с выполнением нижнего сечения первого вертикального канала ПВВП соединенным с внутренним объемом здания, позволяет использовать дополнительную тягу из нагретого объема воздуха этого здания, что также снижает расходы энергии, которая производится этой ветроэнергетической системой.And the location of the tower above the building, with the lower section of the first vertical PVVP channel connected to the internal volume of the building, allows you to use additional traction from the heated air volume of this building, which also reduces the energy consumption that is produced by this wind energy system.
Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.The above confirms the presence of causal relationships between the totality of the essential features of the claimed invention and the achieved technical result.
Данная совокупность существенных признаков по сравнению с прототипом по способу работы ветроэнергетической системы и ветроэнергетической системе, в которой осуществлен этот способ, позволяет обеспечить повышение температуры прямоточного восходящего ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП и снижение температуры прямоточного нисходящего ветрового потока в каждом втором вертикальном канале ПНВП с обеспечением экономного использования энергии для этого, при работе преобразователей ветровой энергии в режиме ниже их номинальной мощности, а также обеспечить повышение скорости ветрового потока путем формирования конфузорными каналами прямоточных восходящего и нисходящих ветровых потоков соответственно в вертикальных каналах ПВВП и ПНВП. А это позволяет обеспечить повышение энергии ветрового потока в верхней части вертикального канала ПВВП и в нижней части каждого из вертикальных каналов ПНВП.This set of essential features in comparison with the prototype according to the method of operation of the wind energy system and the wind energy system in which this method is implemented allows to increase the temperature of the direct-flow ascending wind flow in the first vertical PVVP channel and lower the temperature of the direct-flow descending wind flow in every second vertical channel ensuring the economical use of energy for this, when the wind energy converters are operating in a mode below their nominal power, as well as to increase the speed of the wind flow by forming confuser channels of direct-flow ascending and descending wind flows in the vertical channels of PVVP and PNVP, respectively. And this allows to increase the energy of the wind flow in the upper part of the vertical channel of the PVVP and in the lower part of each of the vertical channels of the PNVP.
По мнению авторов, заявляемое техническое решение отвечает критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень», потому что совокупность существенных признаков, которые характеризуют способ работы ветроэнергетической системы и саму ветроэнергетическую систему, в которой осуществлен этот способ, является новой и не вытекает явно из известного уровня техники.According to the authors, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of “novelty” and “inventive step”, because the set of essential features that characterize the way the wind energy system works and the wind energy system in which this method is implemented is new and does not follow clearly from the known prior art.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где на:The claimed invention is illustrated by drawings, in which the same elements have the same digital designations and where:
Фиг.1 изображена ветроэнергетическая система с указанием направления ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП, в которой осуществлен способ её работы, общий вид, вертикальный разрез по В-В на Фиг.3; Фиг.2 изображена ветроэнергетическая система с указанием направления ветрового потока в одном из вторых вертикальных каналов ПНВП, в которой осуществлен способ её работы, общий вид, вертикальный разрез по В-В на Фиг.3; Фиг.3 - вид сверху, разрез по А-А на Фиг.1; Фиг.4 изображены каналы ПВВВО, с перепадом по высоте входного и выходного их отверстий, между сборниками ХВУОРГВ холодной воды в первом вертикальном канале ПВВП и каждым вторым вертикальным каналом ПНВП, часть вертикального разреза; Фиг.5 - диаграмма работы ветроэнергетической системы; Фиг.6 изображено расположение третьих преобразователей энергии; Фиг.7 изображено расположение четвертых преобразователей энергии; Фиг.8 изображены закрытые жалюзи первых выходных отверстий первого вертикального канала ПВВП; Фиг.9 изображены открытые жалюзи первых выходных отверстий первого вертикального канала ПВВП; Фиг.10 - вид сверху на Фиг.1, 2; Фиг.11 изображен вид башни на высоте от уровня поверхности земли или уровня поверхности моря; Фиг.12 изображен вид башни, которая расположена над зданием.Figure 1 shows a wind energy system indicating the direction of the wind flow in the first vertical channel of the PVVP, in which the method of its operation, a general view, a vertical section along BB in Figure 3; Figure 2 shows a wind energy system indicating the direction of the wind flow in one of the second vertical channels of the PNVP, in which the method of its operation is implemented, a general view, a vertical section along BB in Figure 3; Figure 3 is a top view, a section along aa in figure 1; Figure 4 shows the PVVVO channels, with a difference in the height of their inlet and outlet openings, between the cold water collectors HVWORGV in the first vertical PVVP channel and every second vertical PNVP channel, part of a vertical section; 5 is a diagram of the operation of a wind energy system; 6 shows the location of the third energy converters; 7 shows the location of the fourth energy converters; Fig. 8 shows closed shutters of the first outlet openings of the first vertical channel of the PVVP; Fig.9 shows the open shutters of the first outlet openings of the first vertical channel of the PVVP; Figure 10 is a top view of figure 1, 2; 11 shows a view of a tower at a height above ground level or sea level; 12 is a view of a tower that is located above the building.
В предпочтительном варианте выполнения ветроэнергетическая система, в которой осуществлен заявленный способ её работы, в соответствии с Фиг.1, 2 содержит башню 1, в центре которой, вдоль ее вертикальной оси, расположен первый вертикальный канал 2 прямоточного восходящего ветрового потока (ПВВП), который в верхней части первого вертикального канала 2 вращает, по меньшей мере, одно первое ветроколесо 3 первого преобразователя 4 энергии. В соответствии с Фиг.3 вокруг первого вертикального канала 2 ПВВП расположены четыре вторых вертикальных канала 5.1-5.4 с прямоточными нисходящими ветровыми потоками (ПНВП), которые в нижней части каждого второго вертикального канала 5.1-5.4 ПНВП вращают, по меньшей мере, одно второе ветроколесо 6.1-6.4 вторых преобразователей 7.1-7.4 энергии. С внешней стороны первого вертикального канала 2 ПВВП по высоте расположен, по меньшей мере, один ярус 8.1-8.N направленных вверх первых конфузорных каналов 9.1-9.8 с первыми входными отверстиями 10.1-10.8 для захватывания внешнего ветрового потока и первыми выходными отверстиями 11.1-11.8 в вертикальный канал 2 ПВВП, а с внешних сторон, по меньшей мере, одного второго вертикального канала 5.1-5.4 ПНВП расположен, по меньшей мере, один ярус 12.1-12.М направленных вниз вторых конфузорных каналов 13.1-13.4 с вторыми входными отверстиями 14.1-14.4 для захватывания внешнего ветрового потока и вторыми выходными отверстиями 15.1-15.4 в соответствующий вертикальный канал 5.1-5.4 ПНВП. В первом вертикальном канале 2 ПВВП, по его высоте, расположены распылители 16.1-16.K горячей воды, а в каждом ярусе 8.1-8.N в первых конфузорных каналах 9.1-9.8 расположены распылителя 17.1-17.L горячей воды. В каждом втором вертикальном канале 5.1-5.4 ПНВП, по их высоте, расположены распылители 18.1-18.Р холодной воды, а в каждом ярусе 12.1-12.М вторых конфузорных каналах 13.1-13.4 расположены распылителя 19.1-19.Q холодной воды. По высоте первого вертикального канала 2 ПВВП (Фиг.4) расположен также, по меньшей мере, один сборник 20.1-20.R холодной воды из уже охлажденного распыла горячей воды (ХВУОРГВ) в первом вертикальном канале 2 ПВВП, а между каждым сборником ХВУОРГВ 20.1-20.R холодной воды и каждым вторым вертикальным каналом 5.1-5.4 ПНВП расположен, по меньшей мере, один канал 21.1-21.Т с перепадом по высоте входного и выходного его отверстий (ПВВВО) для распыливания этой холодной воды в каждом втором вертикальном канале 5.1-5.4 ПНВП и, по меньшей мере, в одном ярусе 12.1-12.М вторых конфузорных каналов 13.1-13.4. С внешней стороны и вверху первого вертикального канала 2 ПВВП расположены вогнутые в сторону оси первого вертикального канала 2 ПВВП две криволинейные поверхности 22, 23 для направления внешнего ветрового потока вверх относительно открытого сечения первого вертикального канала 2 ПВВП. Причем криволинейные поверхности в плане выполнены в виде многоугольного кольца (Фиг.10). Первые выходные отверстия 11.1-11.8 первых конфузорных каналов 9.1-9.8 в вертикальный канал 2 ПВВП выполнены с регулируемыми заслонками 24.1-24.S для обеспечения возможности их перекрытия. Ниже первого ветроколеса 3 с первым преобразователем 4 энергии первый вертикальный канал 2 ПВВП выполнен суженным, а выше - расширенным. Кроме того, площадь каждого внутреннего сечения первого вертикального канала 2 ПВВП принята равной или меньше суммы площадей первых выходных отверстий 11.1-11.8 первых конфузорных каналов 9.1-9.8, которые расположены ниже относительно этого внутреннего сечения. А площадь каждого внутреннего сечения в каждом втором вертикальном канале 5.1-5.4 ПНВП равна или меньше суммы площадей вторых выходных отверстий 15.1-15.4 вторых конфузорных каналов, которые расположены выше относительно этого внутреннего сечения.In a preferred embodiment, the wind energy system in which the claimed method of its operation is implemented, in accordance with FIGS. 1, 2, comprises a
Вертикальный канал 2 ПВВП в предпочтительном варианте выполнен с закрытым нижним сечением, а в других вариантах может быть выполнен как с открытым нижним сечением, так и с закрытым.The
Каждый сборник ХВУОРГВ 20.1-20.R холодной воды из уже охлажденного распыла горячей воды в первом вертикальном канале 2 ПВВП в предпочтительном варианте выполнен утопленным во внутреннюю поверхность первого вертикального канала 2 ПВВП, при этом вода по этой внутренней наклонной поверхности стекает в отверстия сборников ХВУОРГВ 20.1-20.R.Each collector of HVUORGV 20.1-20.R of cold water from the already cooled hot water spray in the first
Каждый канал ПВВВО 21.1-21.Т с перепадом по высоте входного и выходного его отверстий для распыливания этой холодной воды, по крайней мере, в одном ярусе 12.1-12.М во вторых конфузорных каналах 13.1-13.4 расположен во внутренних вертикальных стенках этих вторых конфузорных каналов 13.1-13.4.Each channel PVVVO 21.1-21.T with a difference in height of its inlet and outlet for spraying this cold water in at least one tier 12.1-12. M in the second confuser channels 13.1-13.4 is located in the inner vertical walls of these second confuser channels 13.1-13.4.
Каждая регулируемая заслонка 24.1-24.S в предпочтительном варианте (Фиг.8, 9) выполнена в виде горизонтальных жалюзи 30, закрытие и открытие которых регулируются узлом (не показано) управления. При этом со стороны внешнего ветрового потока горизонтальные жалюзи 30 могут быть установлены под острым углом вверх для дополнительного направления ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП вверх. А в других вариантах жалюзи могут быть выполнены вертикальными или расположены под углом.Each adjustable shutter 24.1-24.S in the preferred embodiment (Fig. 8, 9) is made in the form of
В качестве соответствующих ветроколес могут быть применены несколько турбин, которые расположены на одной оси, а в предпочтительном варианте внутри ротора преобразователя энергии закреплены лопатки ветроколеса или лопатки турбины.As the respective wind wheels, several turbines can be used which are located on the same axis, and in the preferred embodiment, the wind wheel blades or turbine blades are fixed inside the rotor of the energy converter.
В качестве преобразователей энергии, в предпочтительном варианте, применены мощные электрогенераторы с маховиком. А в другом варианте могут быть применены преобразователи механической энергии вращения ветроколес в тепловую энергию или другие.In the preferred embodiment, power generators with a flywheel are used as energy converters. And in another embodiment, converters of mechanical energy of rotation of wind wheels into thermal energy or others can be applied.
В одном из вариантов выполнения ветроэнергетическая система дополнительно содержит тепловой насос (не показано) для нагрева воды в первом резервуаре (не показано) горячей воды и для охлаждения воды во втором резервуаре (не показано) холодной воды, причем первый резервуар горячей воды через первый насос (не показано) соединен с распылителями 16.1-16.K горячей воды в ветровых потоках первого вертикального канала 2 ПВВП и в первых конфузорных каналах 9.1-9.8, по меньшей мере, в одном из ярусов 8.1-8.N, а второй резервуар холодной воды через второй насос (не показано) соединен с распылителями 18.1-18.Р холодной воды в ветровых потоках вторых вертикальных каналов 5.1-5.4 ПНВП и в каждых вторых конфузорных каналах 13.1-13.4, по меньшей мере, в одном из ярусов 12.1-12.М. Также может быть использовано несколько первых и вторых резервуаров для горячей и холодной воды для поочередного их использования для распыливания.In one embodiment, the wind energy system further comprises a heat pump (not shown) for heating water in a first hot water tank (not shown) and for cooling water in a second cold water tank (not shown), the first hot water tank through a first pump ( not shown) is connected to hot water nozzles 16.1-16.K in the wind flows of the first
Также в одном из вариантов выполнения ветроэнергетическая система (Фиг.6) может дополнительно содержать третьи ветроколеса 25.1-25.U с третьими преобразователями 26.1-26.Y энергии, каждые из которых расположены в соответствующем первом выходном отверстии 11.1-11.8 первых конфузорных каналов 9.1-9.8, по меньшей мере, в одном из ярусов 8.1-8.N в первом вертикальном канале 2 ПВВП.Also, in one embodiment, the wind energy system (FIG. 6) may further comprise third wind wheels 25.1-25.U with third energy converters 26.1-26.Y, each of which is located in the corresponding first outlet 11.1-11.8 of the first confuser channels 9.1- 9.8, in at least one of the tiers 8.1-8.N in the first
Также в одном из вариантов выполнения ветроэнергетическая система (Фиг.7) может дополнительно содержать четвертые ветроколеса 27.1-27.V с четвертыми преобразователями 28.1-28.W энергии, каждые из которых расположены в соответствующем втором выходном отверстии 15.1-15.4 вторых конфузорных каналов 13.1-13.4, по меньшей мере, в одном из ярусов 12.1-12.М во вторых вертикальных каналах 5.1-5.4 ПНВП.Also, in one embodiment, the wind energy system (Fig. 7) may further comprise fourth wind wheels 27.1-27.V with fourth energy converters 28.1-28.W, each of which is located in the corresponding second outlet 15.1-15.4 of the second confuser channels 13.1- 13.4, in at least one of the tiers 12.1-12.M in the second vertical channels 5.1-5.4 PNVP.
В одном из вариантов (Фиг.11) башня 1 расположена на высоте от уровня поверхности земли или уровня поверхности моря, то есть на расстоянии приблизительно в пятьдесят метров, где чаще всего имеет место необходимая постоянная скорость внешнего ветрового потока. Также башня 1 может быть расположена (Фиг.12) над зданием 29, при этом нижнее сечение первого вертикального канала 2 ПВВП соединено с внутренним объемом здания.In one embodiment (FIG. 11),
Также в одном из вариантов выполнения ветроэнергетическая система, в которой осуществлен способ ее работы, может быть выполнена в виде башни 1, в которой расположен один первый вертикальный канал 2 ПВВП с, по меньшей мере, одним первым ветроколесом 3 с первым преобразователем 4 энергии вверху этого канала, а также, по меньшей мере, один второй вертикальный канал 5.1-5.4 ПНВП, в котором внизу расположено, по меньшей мере, одно второе ветроколесо 6.1-6.4 вторых преобразователей 7.1-7.4 энергии. При этом вверху и внизу первый вертикальный канал 2 ПВВП и каждый второй вертикальный канал 5.1-5.4 ПНВП открытые, а в первом вертикальном канале 2 ПВВП распыляют горячую воду через сборники 20.1-20.R ХВУОРГВ и каналы 21.1-21.Т ПВВВО в каждом втором вертикальном канале ПНВП.Also, in one embodiment, the wind energy system in which the method of its operation is implemented can be made in the form of a
Также в ветроэнергетической системе используются известные средства для предотвращения замерзания в ней распыляемой воды.Also in the wind energy system, known means are used to prevent freezing of sprayed water in it.
Способ работы ветроэнергетической системы осуществляется следующим образом.The method of operation of the wind energy system is as follows.
В соответствии с Фиг.5 в первоначальном режиме, в зоне FGH на Фиг.5, когда первый преобразователь 4 и вторые преобразователи 7.1-7.4 энергии еще не вышли на режим их номинальной мощности, из-за недостаточной скорости ветрового потока в первом и втором вертикальных каналах 2 ПВВП и 5.1-5.4 ПНВП, на распылители 16.1-16.K первого вертикального канала 2 ПВВП, а также на распылители 17.1-17.L в первых конфузорных каналах 9.1-9.8 подают горячую воду из первого резервуара (не показано). При этом уже охлажденный распыл горячей воды в первом вертикальном канале 2 ПВВП отбрасывается лопатками ветроколеса 3 или прижимается ветровым потоком к внутренней поверхности первого вертикального канала 2 ПВВП с последующей подачей его к сборникам ХВУОРГВ 20.1-20.R холодной воды, которая по каналам ПВВВО 21.1-21.Т поступает самотеком к распылителям в каждом втором вертикальном канале 5.1-5.4 ПНВП и во вторых конфузорных каналах 13.1-13.4, по меньшей мере, одного из ярусов 12.1-12.М, в которых распыливание осуществляется за счет разницы по высоте между входным и выходным отверстиями каждого канала ПВВВО 21.1-21.Т. В первоначальном режиме ветроэнергетическая система работает как за счет захватывания первыми входными отверстиями 10.1-10.8 первых конфузорных каналов 9.1-9.8 и вторыми входными отверстиями 14.1-14.4 вторых конфузорных каналов 13.1-13.4 внешнего ветрового потока, так и за счет высокой теплоемкости воды, от которой аккумулированная в ней энергия передается ветровому потоку путем его быстрого нагрева в случае горячей воды и быстрого охлаждения в случае холодной воды, что соответственно способствует повышению скорости ветровых потоков в первом вертикальном канале 2 ПВВП и в каждом из вторых вертикальных каналах 5.1-5.4 ПНВП. При выходе первого преобразователя 4 и вторых преобразователей 7.1-7.4 энергии на мощность, равную или выше их номинальной мощности, начало зоны GH на Фиг.5, подача горячей и холодной воды на соответствующие распылители прекращается и ветроэнергетическая система переходит в номинальный режим работы. В номинальном режиме ветроэнергетическая система работает за счет использования только внешнего ветрового потока (на Фиг.1, 2 отмечено стрелками), который захватывается первыми входными отверстиями 10.1-10.8 первых конфузорных каналов 9.1-9.8 в каждом ярусе 8.1-8.N и вторыми входными отверстиями 14.1-14.4 вторых конфузорных каналов 13.1-13.4 в каждом ярусе 12.1-12.М. При этом ветровой поток в первых конфузорных каналах 9.1-9.8 направлен вверх для формирования в вертикальном канале 2 ПВВП прямоточного восходящего ветрового потока, который в верхней части, где мощность ветрового потока наибольшая, вращает ветроколесо 3 первого преобразователя 4 энергии. Внешний ветровой поток над открытым верхним сечением вертикального канала 2 ПВВП отклоняется вверх двумя криволинейными поверхностями 22, 23 для обеспечения снижения давления ветрового потока над этим сечением и обеспечения свободного выхода ветрового потока из вертикального канала 2 ПВВП. Ветровой поток во вторых конфузорных каналах 13.1-13.4 направлен вниз для формирования в каждом втором вертикальном канале 5.1-5.4 ПНВП прямоточного нисходящего ветрового потока, который в нижней части, где мощность ветрового потока наибольшая, вращает соответствующее ветроколесо 6.1-6.4 вторых преобразователей 7.1-7.4 энергии.In accordance with Figure 5, in the initial mode, in the FGH zone of Figure 5, when the
Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации и элементы можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний настоящего изобретения. В частности, такие термины как "первый", "второй", "третий", "четвертый" приведены в настоящей заявке из соображений удобства и не являются терминами, которые ограничивают объем прав по заявке.Although shown and described as the best embodiments for carrying out the present invention, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made and elements can be replaced with equivalent ones without departing from the scope of the present invention. In particular, terms such as “first”, “second”, “third”, “fourth” are given in this application for convenience and are not terms that limit the scope of rights in the application.
Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения «промышленная применимость» подтверждается указанными примерами выполнения способа работы ветроэнергетической системы и самой ветроэнергетической системы.The compliance of the proposed technical solution with the criteria of the invention "industrial applicability" is confirmed by the indicated examples of the method of operation of the wind energy system and the wind energy system itself.
Claims (31)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007114395/06A RU2339842C1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method of wind-driven system operation and wind-driven system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007114395/06A RU2339842C1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method of wind-driven system operation and wind-driven system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2339842C1 true RU2339842C1 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=40193233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007114395/06A RU2339842C1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method of wind-driven system operation and wind-driven system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2339842C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2062107A (en) * | 1979-08-11 | 1981-05-20 | Deakin H | Turbine Driven Generator |
| SU1539379A1 (en) * | 1987-10-26 | 1990-01-30 | И.И.П тницкий и В.И.Канев | Wind power plant |
| US6590300B1 (en) * | 1999-05-20 | 2003-07-08 | Tryp Multiserv Servicios, S.L. | Cyclonic or anti-cyclonic conversion tower |
| RU2214492C2 (en) * | 2001-11-23 | 2003-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная корпорация "ЭЛЕВИТ" | Building of wind-solar power station |
| RU2282747C2 (en) * | 2004-07-15 | 2006-08-27 | Станислав Иванович Гусак | Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy |
| RU2285149C2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-10-10 | Станислав Иванович Гусак | Vortex wind-power plant |
-
2007
- 2007-04-16 RU RU2007114395/06A patent/RU2339842C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2062107A (en) * | 1979-08-11 | 1981-05-20 | Deakin H | Turbine Driven Generator |
| SU1539379A1 (en) * | 1987-10-26 | 1990-01-30 | И.И.П тницкий и В.И.Канев | Wind power plant |
| US6590300B1 (en) * | 1999-05-20 | 2003-07-08 | Tryp Multiserv Servicios, S.L. | Cyclonic or anti-cyclonic conversion tower |
| RU2214492C2 (en) * | 2001-11-23 | 2003-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная корпорация "ЭЛЕВИТ" | Building of wind-solar power station |
| RU2285149C2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-10-10 | Станислав Иванович Гусак | Vortex wind-power plant |
| RU2282747C2 (en) * | 2004-07-15 | 2006-08-27 | Станислав Иванович Гусак | Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2001267224B2 (en) | Solar chimney wind turbine | |
| US7757490B2 (en) | Power generation from solar and waste heat | |
| US8875511B2 (en) | Geothermal wind system | |
| CN1997859B (en) | Structure using multi-systems for electricity generation and water desalination | |
| US20100275598A1 (en) | Thermal air engine | |
| AU2007280978B2 (en) | Ducted atmospheric vortex engine | |
| US7918650B2 (en) | System for pressurizing fluid | |
| US5983634A (en) | Solar energy powerplant with mobile reflector walls | |
| US20100199668A1 (en) | Air power generator tower | |
| US11088653B1 (en) | Solar energy collector having a tree structure | |
| JP7519684B2 (en) | Vortex Acceleration Wind Energy Tower | |
| AU2001267224A1 (en) | Solar chimney wind turbine | |
| BRPI0711206A2 (en) | method and device for the production of mechanical energy by means of a divergent, telescoping and self-supporting chimney | |
| WO2009114920A1 (en) | Wind-mill electric generating unit (variants) | |
| RU2339842C1 (en) | Method of wind-driven system operation and wind-driven system | |
| CN101338735A (en) | Multi- energy sources power generation and sea water desalination device | |
| US11255308B2 (en) | Wind tower | |
| WO2008123838A1 (en) | Method for operating a wind-driven powerplant and a wind-driven powerplant | |
| US8115332B2 (en) | Solar-initiated wind power generation system | |
| CN101338736A (en) | Multi- energy sources power generation and sea water desalination method | |
| RU2282747C2 (en) | Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy | |
| RU2723538C1 (en) | Ventilation power plant | |
| CN222478045U (en) | Building wind and solar integration system | |
| CN115126661A (en) | Wind-driving energy-gathering heat-gathering light-gathering mechanical energy multi-element 3D energy efficiency and microgrid power station | |
| AU2017101410A4 (en) | Recuperation of waste heat to co-generate electricity in solar-wind farms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110417 |