установка для энергоснабжения сельских потребителей с использованием естественных источников тепла и холода

Формула изобретения

1. Установка для энергоснабжения сельских потребителей с использованием естественных источников тепла и холода, состоящая из аккумуляторов тепла и холода, камеры сгорания, трубопроводов, термодатчиков, электрогенератора, электроаккумулятора и блока управления, отличающаяся тем, что теплоизолированный аккумулятор тепла, находящийся в тепловом контакте с камерой сгорания, выполнен вакуумплотным, его верхняя часть через клапан и регулирующий вентиль соединена трубами с системой водоснабжения и с расположенным выше конденсатором, а нижняя часть теплоизолированного аккумулятора тепла через насос соединена с входной и выходной частями солнечного коллектора, причем конденсатор также выполнен вакуумплотным и находится в тепловом контакте с аккумулятором холода, а верхняя его часть соединена с вакуумным насосом и через него с атмосферой, а в трубе, соединяющей теплоизолированный аккумулятор тепла со средней внутренней частью конденсатора, помещена электродетандерная установка, а аккумулятор холода соединен трубопроводами с насосом, источником водоснабжения и потребителями воды.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в теплоизолированном аккумуляторе тепла установлены электронагреватель, датчик температуры, электроконтактный вакуумметр, электрически связанные с блоком управления.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что камера сгорания снабжена оребренной трубой, проходящей через теплоизолированный аккумулятор тепла, а на трубе, соединяющей его с нижней частью конденсатора, установлен насос.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для электропитания объектов сельскохозяйственного производства, систем связи и управления, резервного энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства и в быту сельского населения.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является патент "Устройство для электропитания сельских потребителей" РФ №2166223 (Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. и др.) Это устройство состоит из аккумуляторов тепла и холода, камеры сгорания, термодатчиков, трубопроводов, электрогенератора с электроаккумулятором и блоком управления. Недостатком этого устройства является низкий уровень генерируемой мощности и высокие удельные затраты получаемой электроэнергии, что ограничивает его применение на сельскохозяйственных объектах.

Техническим результатом применения предлагаемой установки является повышение уровня генерируемой мощности и снижение удельных затрат получаемой электроэнергии.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что теплоизолированный аккумулятор тепла, находящийся в тепловом контакте с камерой сгорания, выполнен вакуум-плотным, его верхняя часть через клапан и регулирующий вентиль соединена с системой водоснабжения и трубами с расположенным выше конденсатором, а нижняя часть теплоизолированного аккумулятора тепла через насос соединена с входной и выходной частями солнечного коллектора, причем конденсатор также выполнен вакуум-плотным и находится в тепловом контакте с аккумулятором холода, а верхняя его часть соединена с вакуумным насосом и через него - с атмосферой, а в трубе, соединяющей теплоизолированный аккумулятор тепла со средней внутренней частью конденсатора, помещена электродетандерная установка, а аккумулятор холода соединен трубопроводами с насосом, источником водоснабжения и потребителями воды, причем в теплоизолированном аккумуляторе тепла установлены электронагреватель, датчик температуры, электроконтактный вауумметр, электрически связанные с блоком управления, а камера сгорания снабжена оребренной трубой, проходящей через теплоизолированный аккумулятор тепла, а на трубе, соединяющей его с нижней частью конденсатора, установлен насос.

На чертеже представлена схема установки для энергоснабжения сельских потребителей с использованием естественных источников тепла и холода. Она состоит из вакуум-плотного теплоизолированного аккумулятора тепла 1, находящегося в тепловом контакте с камерой сгорания 2, в верхней части соединенного через регулирующий клапан 3 с системой водоснабжения и с расположенным выше конденсатором 4, трубами 5 и 6. Нижняя часть теплоизолированного аккумулятора тепла 1 через насос 7 соединена с входной и выходной частями солнечного коллектора 8, причем конденсатор 4 также выполнен вакуум-плотным и находится в тепловом контакте с аккумулятором холода 9, а верхняя его (конденсатора) часть соединена с вакуумным насосом 10 и через него - с атмосферой, а в трубе 6, соединяющей теплоизолированный аккумулятор тепла 1 со средней частью внутреннего объема конденсатора 4, помещена электродетандерная установка 11 с электрогенератором 12, который электрически связан с электроаккумулятором 13, а он, в свою очередь, - с блоком управления 14 и потребителями энергии, причем аккумулятор холода 9 соединен трубопроводами с насосом 15, источником водоснабжения и потребителями воды, а в нижней части теплоизолированного аккумулятора тепла 1 установлены электронагреватель 16, датчик температуры 17, электрически связанные с блоком управления 14, а камера сгорания 2 снабжена оребренной трубой 18, проходящей через теплоизолированный аккумулятор тепла 1, а на трубе 5, соединяющей его с нижней частью конденсатора 4, установлен насос 19. На трубе перед клапаном 3 установлен регулирующий вентиль 20, а в верхней части аккумулятора тепла установлен электроконтактный вакуумметр 21.

Установка для энергоснабжения сельских потребителей с использованием естественных источников тепла и холода работает следующим образом.

Рабочим телом установки является вода, которая заливается в теплоизолированный аккумулятор тепла 1 из системы водоснабжения через клапан 3 и регулирующий вентиль 20. Ее нагрев производится солнечной энергией путем прокачивания насосом 7 через солнечный коллектор 8. Вода в нагретом состоянии может поддерживаться и при помощи электрического нагревателя 16 от внешнего источника электроснабжения при работе в режиме резервного или аварийного источника питания. Нагрев может происходить также от камеры сгорания 2 при использовании любого вида местного топлива. При достижении температуры воды в аккумуляторе тепла 1 не ниже 65...70С, включается вакуумный насос 10, вакуумирующий внутреннее пространство теплоизолированного аккумулятора тепла 1, конденсатора 4 и соединяющих их труб 5 и 6, где расположена электродетандерная установка 11, вращающая электрогенератор 12, который может охлаждаться от внешних стенок трубы. Вакуумирование производится до остаточного давления 10...25 Тор вакуумным насосом 10 по сигналу электроконтактного вакуумметра 21. После этого с блока управления 14 включается водяной насос 15 и холодная вода из источника водоснабжения поступает в аккумулятор естественного холода 9, охлаждая конденсатор 4.

Пары воды, поступающие из теплоизолированного аккумулятора тепла 1, конденсируются на холодных поверхностях конденсатора 4, вследствие чего давление в нем резко падает и благодаря интенсивному поступлению пара электродетандерная установка 11 вращается. В электродетандерной установке 11 происходит расширение водяных паров и газов и часть энергии в виде электроэнергии поступает с электрогенератора 12 в электороаккумулятор 13 и там накапливается. Охлаждающая вода из аккумулятора холода 9 поступает на технические нужды либо на естественное охлаждение. Из конденсатора 4 вода, появившаяся в результате конденсации водяных паров, самотеком или при помощи насоса 19 поступает в теплоизолированный аккумулятор тепла, там испаряется и процесс повторяется. Часть электрической энергии, накопившейся в аккумуляторе энергии, используется для собственных нужд, а часть поступает потребителю. Количество энергии, отбираемой на собственные нужды, в предлагаемой установке не превышает 20...25% от общего количества выработанной энергии. По мере испарения вода автоматически поступает в теплоизолированный аккумулятор тепла 1 через клапан 3. Поток поступающей воды может регулироваться вентилем 20.

Управление процессом может вестись с блока управления 14, куда поступает сигнал от датчика температуры 17, расположенного непосредственно в теплоизолированном аккумуляторе тепла 1.

Предлагаемая установка обладает большей генерирующей мощностью, меньшей удельной стоимостью производимой энергии, чем прототип, в котором применены термоэлектрические батареи высокой стоимости.

Установка мощностью 12-14 кВт обеспечит проведение основных технологических процессов на ферме, включая дойку, а также питание потребителей электроэнергии, отключение которых может вызвать аварийную ситуацию на объекте.