гелиосистема

Формула изобретения

Гелиосистема, содержащая солнечный коллектор, имеющий жидкостную и паровую зоны, соединенный трехходовым вентилем с образованием замкнутого контура теплообменник потребителя и бак-аккумулятор, отличающаяся тем, что гелиосистема выполнена из двух контуров, в первом контуре коллектор состоит из жидкостной и паровой емкостей с теплоизоляционным материалом снаружи, соединенных трубопроводами, в паровой емкости расположен теплообменник второго контура, а в жидкостной емкости, покрытой светопрозрачным материалом, контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом, и крышка-отражатель, которая заполнена теплоизоляционным материалом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в системах солнечного теплоснабжения.

Известна тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации и световвод, в котором дополнительно установлены световой трансмиттер, выполненный в виде оптико-волокнистого жгута из нитевидных элементов, и коллектор в виде трубок из светопоглощающего материала, заполненных нитевидными элементами [1].

Недостаток известной тепловой трубы - неудовлетворительные эксплуатационные характеристики, низкая технико-экономическая эффективность.

Известна гелиосистема горячего водоснабжения [2], содержащая солнечный водонагреватель с подающим и обратным трубопроводами, подсоединенный к баку-аккумулятору с входным и выходными трубопроводами, регулирующие клапаны, установленные соответственно во входном и подающем трубопроводах, и регулятор расхода, выполненный в виде установленной в баке-аккумуляторе тепловой трубы с перегородкой, образующей с корпусом тепловой трубы щель для перехода паров рабочего вещества и ограничивающей конденсационный участок, сообщенный с испарительным участком посредством переливной трубы. Тепловая труба установлена с возможностью поворота вокруг горизонтальной поперечной оси. Конденсационный и испарительный участки связаны соответственно с клапанами входного и подающего трубопроводов. Конденсационный и испарительный участки тепловой трубы (ТТ) имеют вертикальные сквозные каналы для прохода воды.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, вращающийся механизм тепловой трубы в баке-аккумуляторе, связь с регулирующими клапанами и использование тепловой трубы в баке-аккумуляторе лишь для регулирования расхода теплоносителя.

Наиболее близкой по технической сущности является гелиосистема [3] солнечного теплоснабжения, которая включает коллектор, имеющий жидкостную и паровую зоны, и подключенный к последней оребренный конденсатор. Гелиосистема дополнительно содержит теплообменник и подсоединенный к нему с образованием замкнутого контура бак-аккумулятор, а коллектор снабжен установленной в жидкостной зоне трубкой с выведенным из коллектора нижним концом, подключенным при помощи трехходового вентиля к контуру между теплообменником и баком-аккумулятором, и подающим патрубком, связанным с выходами последних и расположенным в нижней части жидкостной зоны коллектора. Трубка имеет сверху открытый конец. На конденсаторе установлен клапан. Бак-аккумулятор имеет дополнительный теплообменник. Замкнутый контур и коллектор заполнены теплоносителем. Коллектор содержит отражатель солнечного излучения. Паровая зона сообщена с конденсатором патрубком.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, отбор тепла в жидкостной зоне и тепловые потери в паровой зоне в оребренном конденсаторе, низкая поглощающая поверхность солнечного излучения и теплообмена.

Задача изобретения - улучшение теплоснабжения зданий путем разработки эффективного устройства гелиосистемы.

Технический результат - повышение эффективности использования солнечной энергии и стабильности энергоснабжения, снижения тепловых потерь и энергозатрат.

Сущность изобретения заключается в том, что гелиосистема содержит солнечный коллектор, имеющий жидкостную и паровую зоны, соединенный трехходовым вентилем теплообменник потребителя и бак-аккумулятор с образованием замкнутого контура, согласно изобретению гелиосистема выполнена из двух контуров, в первом контуре коллектор состоит из жидкостной и паровой емкостей с теплоизоляционным материалом снаружи, соединенных трубопроводами, в паровой емкости расположен теплообменник второго контура, а в жидкостной емкости, покрытой светопрозрачным материалом, контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и крышка- отражатель, которая заполненная теплоизоляционным материалом

На чертеже представлена принципиальная схема гелиосистемы.

Гелиосистема содержит жидкостную емкость 1 с прозрачным ограждением 2, заполненную низкокипящим теплоносителем 3, и паровую емкость 4 с теплоизоляционной крышкой 5 и теплообменником 6. Обе емкости соединены трубой 7 и переливной трубкой 8 для движения пара и сконденсировавшейся жидкости. В жидкостной емкости, которая имеет крышку-отражатель 9, имеется контейнер 10 с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Жидкостная и паровая емкости снаружи покрыты теплоизоляционным материалом для снижения тепловых потерь (на схеме показан штриховкой). Теплообменник 6 с подающим 11 и обратным 12 трубопроводами соединен трехходовым вентилем 13 к теплообменникам 14 (батарейкам обогрева помещений) и баку-аккумулятору 15 и образует второй замкнутый контур с таким же теплоносителем, (например, Фреоном-113).

Гелиосистема работает следующим образом.

Солнечное излучение, проходя через прозрачное ограждение 2, разогревает теплоноситель 3 в жидкостной емкости 1 солнечного коллектора. При этом происходит кипение теплоносителя в емкости 1 и трубе 7. Образовавшийся пар движется вверх по трубе и через узкую щель, как показано стрелками, проходит в паровую емкость 4, где теплоноситель конденсируется за счет теплообмена с теплоносителем второго контура в теплообменнике 6, и по переливной трубке 8 возвращается в испарительную жидкостную емкость 1. Крышка-отражатель 9 в открытом состоянии служит экраном для усиления и концентрирования солнечных лучей, а при отсутствии солнечного излучения - для снижения тепловых потерь.

Поскольку в жидкостной зоне имеется контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 10, например с парафином, он превращает в пар-теплоноситель 3 первого контура при отсутствии солнечного излучения за счет накопленной энергии.

В первом контуре происходит естественная циркуляция теплоносителя, так как использован принцип тепловой трубы, где роль фитиля играет переливная трубка 8. А во втором контуре циркуляция происходит за счет разности давлений горячего и холодного теплоносителя. Теплоносителями обоих контуров могут быть низкокипящие жидкости, например Фреон-113, водоаммиачный раствор и т.д.

Поворотом трехходового вентиля 13 теплоноситель подается к теплообменникам 14 для обогрева помещений или в теплообменник в баке-аккумуляторе 15, как в прототипе.

При отсутствии солнечного излучения (в ночное время и пасмурные дни) передача тепла обогреваемому объекту осуществляется не только от контейнера с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом через теплоноситель первого контура, но и от бака-аккумулятора 15 во втором контуре, при котором трехходовой вентиль 13 устанавливают в положение, при котором отсутствует циркуляция теплоносителя через теплообменник 6.

Преимущества предлагаемой гелиосистемы заключаются в следующем:

- улучшается естественная циркуляция теплоносителя первого контура, использовав принцип тепловой трубы и переливную трубку вместо фитилей;

- обеспечивается достаточно полное поглощение солнечных лучей за счет использования крышки-отражателя;

- увеличивается теплоаккумулирующая способность за счет использования фазопереходного теплоаккумулирующего материала в жидкостной емкости, например парафина В5 с Т_плавл.=46°С и Н=209,4 кДж/кг;

- уменьшаются тепловые потери за счет теплоизоляции емкостей первого контура;

- повышается степень использования возобновляемых источников энергии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. В.И.Курихин. «Тепловая труба», авторское свидетельство №989297, F28D 15/00, бюл. №2, 1983.

2. Зур.Ш.Дабрундашвили, Н.В.Меладзе, Т.А.Грдзелидзе и др. «Гелиосистема горячего водоснабжения», авторское свидетельство №935681, F24J 3/02, бюл. №22, 1982.

3. Л.Л.Васильев, М.И.Рабецкий, Л.П.Гракович, В.М.Богданов. «Гелиосистема», авторское свидетельство СССР №1347636, F24J 2/04, бюл. №15, 1989.