АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА

Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к устройствам, использующим солнечную энергию для народнохозяйственных нужд.
Известен "Солнечный нагреватель жидкости", содержащий теплоизолированный кожух с одним или несколькими слоями прозрачной изоляции, в котором одна или обе поверхности по крайней мере одного слоя изоляции покрыты теплоотражающей и малоизлучающей пленкой прозрачной для лучей солнечного спектра (авторское свидетельство СССР №282819, МПК F24J 3/02, опубликовано 28.09.1970, бюллетень №30).
Недостатками этого солнечного нагревателя жидкости являются:
- сложность конструкции из-за необходимости нанесения теплоотражающей и малоизлучающей пленки на поверхности изоляции;
- малая площадь нагрева, так как для нагрева не используется боковая поверхность;
- снижение эффективности преобразования энергии солнечного излучения в тепловую энергию нагрева жидкости в тех случаях, когда уровень заполняемой бак жидкости снижается, и она перестает контактировать с тепловоспринимающей поверхностью нагревателя.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "Солнечный нагреватель жидкости", содержащий заполненный жидкостью бак с входящими и выходящими патрубками. Бак закрыт со стороны солнечных лучей, по меньшей мере, одним слоем прозрачной для лучей изоляции, расположенной с воздушным зазором относительно обращенной к ней и поглощающей энергию солнечных лучей поверхности крышки бака. Крышка изготовлена в виде противня, плавающего в баке. Крышка выполнена из теплопроводного материала, а ее внутренняя поверхность, обращенная к солнечным лучам, покрыта лучепоглощающим материалом (патент РФ №2108520, МПК6 F24J 2/04, опубликован 10.04.1998).
Недостатками данного солнечного нагревателя жидкости являются:
- сложность конструкции из-за выполнения крышки в виде противня, плавающего в баке;
- малая площадь нагрева, так как для нагрева не используется боковая поверхность бака.
Задачей, решаемой с помощью аккумулятора тепла, является расширение функциональных возможностей, повышение эффективности и упрощение конструкции.
Технический результат:
- возможность хранения нагретой жидкости длительное время (после захода солнца);
- повышение эффективности нагрева жидкости;
- упрощение конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в аккумуляторе тепла, содержащем заполненный рабочей жидкостью бак с приспособлениями для подвода и отвода рабочей жидкости, по меньшей мере, один слой прозрачной для солнечных лучей изоляции, закрывающей с воздушным зазором обращенную к ней и поглощающую энергию солнечных лучей верхнюю поверхность бака, снабженную лучепоглощающим покрытием, в отличие от прототипа на наружную боковую поверхность бака нанесено лучепоглощаюшее покрытие и, по меньшей мере, один слой прозрачной для лучей изоляции с воздушным зазором дополнительно закрывает обращенную к ней и поглощающую энергию солнечных лучей боковую поверхность бака.
Бак может быть снабжен теплоизолирующим основанием с лучепоглощающим покрытием, прилегающим к боковой поверхности бака.
Нанесение на наружную боковую поверхность бака лучепоглощающего покрытия, снабжение, по меньшей мере, одним слоем прозрачной для лучей изоляции с воздушным зазором, дополнительно закрывающим обращенную к ней и поглощающую энергию солнечных лучей боковую поверхность бака позволяет повысить эффективность нагрева (за счет подключения к работе наружной боковой поверхности), расширить функциональные возможности, то есть возможность хранения нагретой жидкости длительное время (после захода солнца) за счет наличия воздушного зазора между баком и прозрачными для солнечных лучей слоями изоляции.
Отсутствие плавающих элементов (противня, поплавков) значительно упрощает конструкцию.
В случае снабжения бака теплоизолирующим основанием с лучеотражающим покрытием, прилегающим к боковой поверхности бака, повышается его эффективность за счет дополнительного нагрева и сохранения тепла более длительное время.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид аккумулятора тепла.
На фиг. 2 представлен вариант исполнения аккумулятор тепла с теплоизолирующим основанием.
Аккумулятор тепла содержит бак 1, заполненный рабочей жидкостью 2, в котором предусмотрены приспособления для подвода 3 и отвода 4 рабочей жидкости. На наружную поверхность бака 1 (верхнюю и боковую поверхности) нанесено лучепоглощающее покрытие 5 (в данном примере черная краска). Бак 1 размещается под колпаком 6, выполненным из прозрачного для солнечных лучей 7 слоя изоляции (в данном примере из одного слоя поликарбоната), который закрывает верхнюю и боковую поверхности бака. Между баком 1 и колпаком 6 образован воздушный зазор 8. Бак 1 и колпак 6 размещены на основании 9.
В случае установки бака 1 и колпака 6 на теплоизолирующем основании 9 (основание 9 снабжено теплоизолирующим покрытием 10), на поверхность которого вне бака 1 нанесено лучеотражающее покрытие 11 (в данном примере лист из нержавеющей стали с полированной поверхностью).
Функционирование аккумулятора осуществляется следующим образом. Бак 1 заполняется рабочей жидкостью 2 через приспособление 3 для подвода жидкости. Уровень рабочей жидкости в баке может быть любой. Солнечные лучи 7 проходят через колпак 6, выполненный из, по крайней мере, одного слоя прозрачной для них материала изоляции, и поступают через воздушный диатермичный зазор 8 на наружную поверхность бака 1 (верхнюю и боковую поверхности), на которую нанесено лучепоглощающее покрытие 5. За счет солнечного нагрева наружной поверхности бака 1, теплопроводности стенок бака и кондуктивно-конвективной передачи тепла от стенок бака 1 жидкости 2 происходит преобразование энергии солнечного излучения в тепловую энергию и нагрев рабочей жидкости. За счет использования в работе наружной боковой поверхности бака 1 и колпака 6 нагрев рабочей жидкости 2 будет происходить независимо от положения солнца. Наличие воздушных зазоров 8, образованных баком 1 и колпаком 6, обладающих высоким тепловым сопротивлением из-за малого коэффициента теплопроводности воздуха, позволяет хранить нагретую рабочую жидкость 2 в баке 1 длительное время (по аналогии с термосом). При необходимости использования рабочей жидкости 2 по назначению (например, для душевых кабин, для обогрева помещений и т.п.) ее можно отобрать через приспособление для отвода 4.
В случае установки бака 1 на теплоизолирующее основание 9 с лучеотражающим покрытием 11 солнечные лучи 7, отраженные от лучеотражающего покрытия 11, способствуют увеличению нагрева рабочей жидкости 2, а термоизолирующее основание 9 способствует замедлению охлаждения рабочей жидкости, что, в конечном счете, увеличивает эффективность аккумулятора тепла.
Использование предложенного аккумулятора тепла позволяет:
- обеспечить расширение его функциональных возможностей;
- упростить конструкцию, а, следовательно, и его стоимость изготовления;
- возможность хранения нагретой жидкости длительное время, в том числе и после захода солнца.