УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ СМОГА

Изобретение относится к градостроительству, в результате которого создаются различные средства (устройства) для снижения уровня загрязнения газовой среды обитания в городе, т.е. снижения смога.

Смог в виде загрязнения газовой среды, приводящий к нарушению санитарных норм в местах обитания населения многих мегаполисов(Шанхай, Мехико, Москва и др.), а также городов, расположенных в горной местности (Алма-Аты), в промышленных городах (Магнитогорск), причем с тенденцией нарастания, приводит к серьезным экологическим проблемам, а иногда становится причиной крушения самолетов (как в Алма-Аты). Известно снижение уровня смога с использованием вентиляторов, в том числе, авиационных турбин, пропеллеров, множества вееров (Китай) и других «экзотических» устройств с очевидными недостатками: 1) мало эффективно, т.к. используется локально, 2) очень дорого, т.к. требует неэффективного использования дополнительного топливного источника энергии, 3) экологически не безопасно, т.к. создает сильный шум и выбросы вредных отходов, 4) не вписывается в архитектуру города, 5)сложности, трудности, препятствия использования и др. По всем названным (и другим) причинам указанные устройства не нашли применения для решения проблем со смогом.

Известно техническое решение солнечной ветроустановки (см. патент России №1471756, заявленный 02.07.87, опубл. 06.04.93), содержащей солнечный коллектор (в виде теплицы), соединенный с воздуховодом, размещенным на склоне высокой горы с установленными на его выходе воздушными турбинами и генераторами. Такая установка представляет собой солнечную аэродинамическую электростанцию, работающую за счет образующейся тепловой тяги в воздуховоде за счет перепада температур и давлений в коллекторе и на выходе воздуховода (подобно действию камина в доме).

Известно также техническое решение аэродинамической электростанции с вертикальным воздуховодом, в котором нагрев воздуха в коллекторе производится от энергии геотермальной воды (патент №2018761, заявл. 02.10.91, опубликован 30.08.94), а надувной воздуховод может поддерживаться тороидальными аэростатами с тросами, зафиксированными на земле. (В этом патенте описана также технология создания сверхвысоких вертикальных надувных 2-х километровых воздуховодов, которая сегодня (несанкционированно) используется в проекте башни НАСА высотой 20 км для создания «надувного космического лифта»).

Более подробно изложенная информация отражена в книге: Беляев Ю.М. Стратегия альтернативной энергетики. - Ростов н/Д: Изд.-во СКНЦ ВШ, 2003. - 208 с: ил., где размещены изображения описанных устройств.

Описанные технические решения (установки) обеспечивают создание потока воздуха(искусственного ветра), направленного из окружающего пространства в коллектор и далее - в воздуховод, благодаря чему в окружающем коллектор пространстве происходит отток загрязненного воздуха (смога) в коллектор и далее - в воздуховод.

Недостатки таких устройств: 1)огромные габариты всех составляющих установки, 2)значительная стоимость, сложность использования, 3)трудности управления параметрами, 4)трудности локального применения при неравномерном распределении смога по территории города.

Цель разработки предлагаемого устройства обеспечение надежного снижения уровня смога при устранении описанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для снижения уровня смога, содержащее воздушный коллектор, соединенный с воздуховодом, выполненные в виде единой конструкции, имеющей входное нижнее и выходное верхнее отверстия и установленной вертикально или наклонно на стене дома или склоне горы или на аэростатах, при этом воздуховод выполнен с возможностью размещения в нем фильтрующих воздушный поток устройств, одно из которых выполнено с возможностью конденсации воды из воздушного потока, а воздушный коллектор выполнен с возможностью нагрева воздушного потока, поступающего из окружающего пространства. В частном случае, воздушный коллектор и воздуховод выполнены надувными, содержащими многослойные обшивки, выполненные с возможностью заполнения газом или воздухом, с возможностью последующего заполнения в надутом положении затвердевающим материалом. Кроме того, возможно, что в воздушном коллекторе размещен источник нагрева воздушного потока, поступающего из окружающего пространства, выполненный либо в виде подведенного носителя тепла, либо в виде внутреннего источника тепла. Возможно также, что коллектор выполнен с прозрачной внешней стороной, а остальная его часть выполнена в виде элементов, поглощающих и аккумулирующих солнечную энергию. Кроме того возможно, что в воздуховоде размещена ветровая турбина с возможностью соединения с электрогенератором. Возможно также, что внешняя поверхность конструкции выполнена с возможностью размещения на ней солнечных фотоэлектрических элементов. В другом варианте, аэростаты могут быть выполнены в виде тороидов или других конфигураций таким образом, что нижние из них имеют меньшие размеры, чем расположенные выше.

Работает устройство следующим образом. В воздушном коллекторе 1 обеспечивается нагрев воздуха- либо от солнца, либо от внутреннего источника тепла 4. В воздуховоде 2, в следствие перепада температур и давлений между входным и выходным отверстиями, создается тяга воздуха, увлекающая воздух из коллектора 1, в результате чего осуществляется забор воздуха вместе со смогом из окружающего пространства. В качестве варианта на фиг. 1 в роли воздуховода показана вентиляционная шахта 5, которая может быть дополнительным источником воздушного потока для усиления тяги в воздуховоде 2. На фиг. 2 изображен вариант размещения коллектора 1 и воздуховода 2 на здании 3 в виде единого трубопровода, имеющего круглое отверстие (сечение трубопровода может быть другим) Следует отметить, что во всех вариантах воздуховоды могут быть выполнены, как стационарными, изготовленными из любых материалов (металла, пластмассы, фанеры, ткани и т.д.), а также надувными, в том числе, переносными, устанавливаемыми временно - на период удаления смога. На фиг. 3 изображен вариант с воздуховодом, установленным вертикально на аэростатах - изображены аэростаты тороидальной формы, причем аэростаты, удерживаемые к земле легкими (кевларовыми) тросами, выполнены с увеличением размеров с высотой. Конструкция устройства, установленная на аэростатах, при необходимости, может принимать и наклонное положение, например, сокращением длины тросов с одной из сторон. В вариантах фиг. 1, фиг. 3, а также фиг. 5 показано, как установленный коллектор может быть как прозрачным для нагрева от солнечного излучения. В варианте выполнения воздуховода надувным, возможно после завершения наддува от насоса воздуха (газа) в обшивки воздуховода (см. элемент конструкции надувного воздуховода на фиг. 4), эти обшивки заполняются в рабочем вертикальном или наклонном положении жидким или вспененным, затвердевающим впоследствии материалом (пенополиуретаном, пенобетоном и т.п.). По описанной технологии можно построить очень высокие (до нескольких километров, при соответствующих поперечных размерах) трубы (башни, сооружения), которые могут выполнять и другие функции, кроме передачи воздуха. В воздуховоде возможно размещение воздушной турбины, соединенной с электрогенератором и, благодаря мощному и практически близкому к стационарному режиму (при больших габаритах) воздушному потоку, получить термо-воздушную электростанцию аэродинамического типа, в которой турбина будет работать в наилучшем для нее режиме, близком к «вентиляторному». Если при этом использовать внешние поверхности коллектора и воздуховода для размещения дополнительных панелей солнечных батарей, то возможно существенно повысить эффективность преобразования энергии установкой. На фиг. 5 показан один из экономичных вариантов - с наклонным воздуховодом, закрепленным на каком-либо высокой опоре: горе, скале, мачте, трубе, доме. Размещение воздуховодов таким образом может быть выполнено в ряде конкретных мест: г. Алма-Ата, г. Мехико, г. Ялта, г. Сочи и т.д. Размещение фильтрующих элементов в воздуховоде может выполнять несколько функций: 1) фильтрация пыли и других твердых частиц, 2) нейтрализация и очистка от вредных химических веществ в смоге, 3) получение воды из воздуха (особенно, в периоды спада смога) - последнее может стать одной из центральных функций всей установки, обеспечивающей ее рентабельность в периоды спада концентрации смога, особенно в местах с дефицитом воды.

Предлагаемое устройство (во всех рассмотренных вариантах) может найти достаточно широкое применение для очистки атмосферы от смоговых загрязнений, что послужит повышению не только экологического, но и социального, а также экономического эффектов.