СОЛНЕЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
SOLAR WATER HEATER

Изобретение относится к гелиоэнергетике и может быть использовано в солнечных установках для преобразования солнечной энергии в тепловую.
Известен солнечный водонагреватель, содержащий установленные в корпусе U-образные трубопроводы, по которым циркулирует теплоноситель (RU, С1, №2267716, 2006).
Недостатками известного решения являются сложность конструкции и низкая эффективность теплопередачи.
Наиболее близким к заявленному изобретению является солнечный коллектор, который содержит многосекционные теплообменники, выполненные в виде коаксиальных вакуумных трубок, расположенных в одной плоскости. Во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, заполненная теплоносителем, концы которой гидравлически связаны с подводящим и отводящим нагретый теплоноситель коллекторами (RU, U1, №171104, 2017).
Недостатком известного решения является низкая эффективность теплопередачи.
Заявленное изобретение направлено на повышение эффективности теплопередачи.
Указанный технический результат достигается тем, что в солнечном водонагревателе, содержащем многосекционные теплообменники в виде коаксиальных стеклянных трубок, в межтрубном пространстве которых создан вакуум, во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, по которой циркулирует теплоноситель, концы которой гидравлически связаны с подводящей и отводящей магистралями, размещенными на несущих стойках в секционном корпусе, секции корпуса выполнены в плане в виде трапеции и установлены под углом к опорной поверхности, коаксиальные трубки секций каждого теплообменника установлены во фланцах под углом по отношению друг к другу и под углом к поверхности секции корпуса, при этом свободные концы трубок связаны концами смежных трубок в секции и с концами трубок смежных секций, подводящий и отводящий коллекторы размещены в корпусе, причем во внутренней полости стеклянных коаксиальных трубок установлены тепловые гофрированные трубки U-образной формы.
Подводящий и отводящий коллекторы связаны с подающей и отводящей магистралями посредством запорной арматуры.
Тепловая U-образная трубка выполнена из нержавеющей стали в виде двойной спирали, свитой в продольном направлении.
Меньшее основание секции корпуса расположено выше большего основания.
Каждая секция корпуса снабжена фиксирующим стержнем, нижний конец которого закреплен в основании, а верхний связан с концевыми участками теплообменников посредством гибких связей.
Поскольку заявленное изобретение отличается от наиболее близкого аналога рядом существенных признаков, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость».
Поскольку из уровня техники не известно выполнение конструкции водонагревателя с трубками, установленными под различными углами друг к другу как в каждой секции корпуса, так и в смежных секциях, что позволяет более рационально использовать отведенную под него площадь, в совокупности с оригинальной конструкцией тепловой U-образной трубки, позволяет сделать вывод о соответствии заявленного устройства условию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг.1 представлен заявленный водонагреватель, общий вид; на фиг.2 - коаксиальная трубка с тепловой U-образной трубкой, на фиг.3 - прямолинейный корпус из сочлененных секций; на фиг.4 - корпус сложной формы из сочлененных секций.
Солнечный водонагреватель включает многосекционные теплообменники в виде коаксиальных стеклянных трубок 1, установленные на сочленяемых друг с другом секциях 2 плоского корпуса под различными углами друг относительно друга. Коаксиальные трубки 1 выполнены из сверхпрочного боросиликатного стекла, покрытого изнутри специальным селективным покрытием, которое обеспечивает поглощение тепла облучения с минимальным отражением, при этом в межтрубном пространстве трубок 1 создан вакуум.
Во внутренней полости внутренней трубки 3 коаксиальной трубки 1 размещена U-образная тепловая гофрированная трубка 4 из нержавеющей стали, один конец которой гидравлически связан с подводящим коллектором 5, подающим теплоноситель, а второй конец тепловой трубки 4 - с отводящим коллектором 6. Подводящий 5 и отводящий 6 коллекторы связаны с подводящий и отводящей магистралями через запорные краны.
Секции 2 корпуса в плане выполнены в виде трапеции и устанавливаются под углом к опорной поверхности, в качестве которой может выступать крыша, стена дома или сооружения.
В межтрубном пространстве 3 трубок 1 создан вакуум, во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка 4 U-образной формы в виде двойной спирали, ветви которой между собой свиты в продольном направлении, по которой циркулирует теплоноситель. Концы трубки 4 гидравлически связаны с подводящему 5 и отводящему 6 коллекторам, размещенными во внутренней полости секции 2 корпуса.
Коаксиальные трубки 1 секций 2 установлены во фланцах под углом по отношению друг к другу и под углом к поверхности секции 2 корпуса, при этом свободные концы трубок 1 связаны концами смежных трубок 1 посредством гибких связей 5, подводящий 5 и отводящий 6 коллекторы размещены в секции 2 корпуса.
Меньшее основание секции 2 корпуса расположено выше большего основания.
Каждая секция 2 корпуса снабжена фиксирующим стержнем 7, нижний конец которого в основании секции 2. Посредством хомутов, закрепленных на концевых участках внешних трубок 8 коаксиальных трубок 1, и гибких связей 9 (отрезков троса или проволоки) свободные концы коаксиальных трубок 1 связаны с концами смежных трубок 1 в секции 2 и с фиксирующим стержнем 7 в верхней его части, формируя таким образом прочный силовой каркас.
Между собой секции 2 корпуса контактируют по боковым сторонам трапециевидной секции 2, что в совокупности с наклоном секций 2 позволяет увеличить диапазон расположения углов наклона трубок 1 друг относительно друг друга и повысить таким образом энергетическую эффективность устройства. Помимо этого в зависимости от конкретных условий возможно изменять конечную форму корпуса теплообменника, формируя в процессе монтажа как прямолинейную, так сложную в плане форму.
Трубки 1 освещаются Солнцем в течение всего светового дня. Изменяющийся зазор между трубками 1 в водонагревателе позволяет снизить эффект затенения солнечных лучей соседними трубками 1 при движении Солнца.
Заявленное устройство позволяет эффективно использовать отведенные для него площади независимо от расположения Солнца.