АВТОНОМНОЕ МОБИЛЬНОЕ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к гелиотехнике и водонагревательным установкам и может быть использована для нагрева воды (снега, льда) в экспедиционных условиях, а также в местах отдаленных районов и зон пониженных температур.
Известна водонагревательная установка (RU 2324121, F24J 2/34, опубл. 10.05.2008), включающая емкость, внутри которой на поплавках установлен поглотитель солнечной энергии, выполненный в виде воронки со сливной трубкой, направленной в сторону днища емкости, кран, соединенный шлангом со сливной трубкой, сливная трубка выполнена выступающей внутрь воронки, стенка образующей воронки выполнена полой, при этом полость стенки в верхней своей части, ниже уровня погружения, сообщается с пространством, расположенным за внешней стенкой, а у сливной трубки сообщается с пространством за ее внутренней стенкой.
Недостатком аналога является ограниченная мобильность, а также конструкционные особенности, неприменимые в суровых климатических условиях северных широт.
Известен солнечный водонагреватель (RU 141541, F24J 2/20, опубл. 07.08.2013), включающий экран прямоугольной формы, оборудованный системой подвода холодной и отвода нагретой воды, в котором экран выполнен из листа полупрозрачного материала с сотовой структурой, расположенной с ориентацией каналов в вертикальной плоскости, с герметично закрепленной на верхней части воронкой, сообщающейся с внутренними каналами экрана, внутрь которой помещена перфорированная труба для подачи воды, и установленным под нижней частью экрана лотком для приема нагретой воды, причем воронка и лоток соединены переливным трубопроводом.
Недостатком аналога является ручное регулирование скорости протекания воды наклоном экрана, что снижает автономность устройства.
Известна мобильная солнечная водонагревательная установка (RU 72047, F24J 2/42, опубл. 27.03.2008), содержащая транспортировочный блок в виде прямоугольного контейнера, включающего переднюю стенку, заднюю стенку, днище и крышу, во внутреннем пространстве которого на всю его длину жестко установлена наклонная перегородка, конструктивно связывающая верхнюю продольную грань задней стенки с передней стенкой с наклоном в сторону последней, крыша контейнера которой и часть передней стенки выполнены откидными с помощью шарниров, солнечные коллекторы установлены соответственно на поверхности наклонной перегородки контейнера, на внутренней поверхности откидной части передней стенки и на внутренней поверхности откидной крыши, бак аккумулятор, насосная группа и остальное оборудование, и трубопроводы установлены во внутреннем пространстве контейнера под наклонной перегородкой.
Недостатком аналога является невозможность контролирования перегрева воды и использование материалов конструкции, подверженных потере энергии от теплообмена.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является гелионагреватель (RU 2250420, F24J 2/00, опубл. 20.04.2005), включающий теплоизолирующий корпус с остекленным окном, размещенную в корпусе теплопроводящую емкость для жидкости, в том числе с черной или селективной наружной поверхностью, подводящий и отводящий патрубки жидкости, выполненные в виде единой горловины в верхней части емкости, в нижней части емкости выполнено плоское или плоское с ребрами жесткости опорное основание гелионагревателя, остекленное окно в съемном или несъемном, жестком, или полужестком, или мягком теплоизолирующем корпусе выполнено с наклоном 30-120 градусов относительно плоскости опорного основания.
Недостатком данного устройства является низкий КПД при использовании одного остекленного окна, а также система заполнения/слива используемой жидкости в виде единой горловины, влекущая к неудобствам в эксплуатации и возможном присутствии примесей в получаемой жидкости, сказывающихся на качестве воды.
Задачей полезной модели является повышение КПД преобразования солнечной энергии в тепловую.
Техническим результатом полезной модели является увеличение накопления солнечной энергии.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что автономное водонагревательное устройство, включающее теплоизолирующий корпус, теплопроводящую емкость с черной поверхностью, горловину для подачи воды, остекленное окно, согласно полезной модели содержит остекленное окно в верхней части корпуса, теплоизолирующий материал по периметру теплоизолирующего корпуса, за исключением области расположения остекленных окон, оптическую установку на основе линз Френеля, расположенных между остекленными окнами и теплопроводящей емкостью, панели с закрывающимися створами на внешних верхней и передней стенках устройства, съемный фильтр механической очистки с отстойником и краном для подачи воды в нижней части корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид автономного водонагревательного устройства в рабочем (развернутом) положении; на фиг. 2 схематично изображен поперечный разрез автономного водонагревательного устройства в транспортном положении.
Автономное мобильное водонагревательное устройство включает в себя теплоизолирующий корпус 1 с остекленными окнами на верхней 2 и передней 3 стенках устройства, внутри которого помещена теплопроводящая емкость для жидкости 4, выполненная из нержавеющей стали 5 с черной поверхностью и утолщенными стенками, обращенными к сторонам с остекленным окнами 2, 3, теплоизолирующий материал, например, из эковаты 6, 7 по периметру теплоизолирующего корпуса 1, за исключением области расположения остекленных окон 2, 3, подводящий патрубок для подачи воды (снега, льда) в виде горловины 8, находящийся в верхней части корпуса, оптическую установку на основе линз Френеля 9, 10, расположенных между остекленными окнами 2, 3 и теплопроводящей емкостью 4 и ограниченных панелями с закрывающимися створами 11, 12 на верхней и передней стенках устройства, съемный фильтр механической очистки 13 с отстойником 14, краном для подачи воды 15 в нижней части корпуса, крышку 16 на задней части корпуса для доступа к съемному фильтру механической очистки 13 с отстойником 14 и крану 15.
Автономное мобильное водонагревательное устройство работает следующим образом. При солнечной погоде (для арктической зоны в полярный день) теплоизолирующий корпус 1 устанавливается на предварительно подготовленное основание, которое может быть как вращающимся, так и неподвижным, и ориентируется остекленными окнами 2, 3 в сторону солнца. Теплопроводящая емкость 4, корпус которой выполнен из нержавеющей стали 5 с черной поверхностью, заключенная в теплоизолирующий материал 6, 7, позволяющий скомпенсировать потери тепла от стенок конструкции при взаимодействии с окружающей средой, заполняется водой (снегом, льдом) через горловину 8. Солнечные лучи, проходя через оптическую установку на основе линз Френеля 9, 10, коническая поверхность которых обращена в сторону теплопроводящей емкости 4, падают на стенки, выполненные из нержавеющей стали 5, и нагревают воду в теплопроводящей емкости 4. Для равномерного обогрева воды передняя и верхняя стенки утолщены, а нижняя и три боковые стенки корпуса теплопроводящей емкости 4 покрыты черной термокраской. Интенсификация процесса стратификации (расслоения жидкости по плотности вследствие температурного градиента) может быть достигнута путем дополнительного введения оптической установки на основе линз Френеля не только на боковую, но и на верхнюю стенку. Для предотвращения перегрева воды в теплопроводящей емкости 4 оптическая установка на основе линз Френеля 9, 10, через которые поступают солнечные лучи, снабжена панелями с закрывающимися створами 11, 12, сокращающими активную площадь получаемых потоков лучей. Подогретая вода проходит через съемный фильтр механической очистки 13 с отстойником 14 и попадает в область размещения крана 15, доступ к которым осуществляется через крышку 16 на задней части теплоизолирующего корпуса 1.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет усовершенствовать конструкцию гелионагревателя и повысить КПД преобразования солнечной энергии в тепловую, увеличить накопление солнечной энергии.