Способ работы ветроэнергетической системы и ветроэнергетическая система

Способ работы ветроэнергетической системы и ветроэнергетическая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

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.

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.

Наиболее близкими к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату являются:

- 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;

- 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.

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.

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:

- недостаточной температурой прямоточного восходящего ветрового потока в первом вертикальном канале ПВВП и недостаточно низкой температурой прямоточного нисходящего ветрового потока во втором вертикальном канале ПНВП;

- 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.

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.

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.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где на:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 охлажден