АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области систем теплоснабжения и предназначена для автономного отопления и горячего водоснабжения сельскохозяйственных объектов и индивидуальных потребителей, удаленных от централизованных коммуникаций теплоснабжения.
Уровень техники
Известна автономная система теплоснабжения, которая содержит основной замкнутый контур и включает в себя теплогенератор, побудитель движения теплоносителя с приводом, расширительный бак, подающий, обратный и соединительный трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру и устройство автоматического регулирования температуры с датчиком температуры, связанное цепями управления с блоком управления, причем в систему объединены пять взаимосвязанных между собой контуров: основной замкнутый циркуляционный контур, малый замкнутый контур, контур между пластинчатыми теплообменниками, контур горячего водоснабжения (ГВС), контур системы обогрева потребителей (Патент РФ №2272965, F24D 3/00 от 27.03.2006 г.).
Известна автономная система теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя содержит теплогенератор, расширительный бак, который используется также как емкостный подогреватель и бак-аккумулятор горячей воды с поплавковым клапаном автоматического поддержания уровня воды в нем и контрольным переливным патрубком, главный стояк, соединяющий верхнюю точку водяной рубашки теплогенератора с дном расширительного бака, подающий трубопровод, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака со стояками теплоснабжения и стояками горячего водоснабжения,
отопительные приборы, соединенные со стояками теплоснабжения, душевые сетки и краны горячей воды, соединенные со стояками горячего водоснабжения, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения соединены в нижних точках с обратным трубопроводом, который соединен с нижней точкой водяной рубашки теплогенератора и образует единый контур циркуляции теплоносителя, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения в верхней и нижней точках имеют краны для отключения (Патент РФ №2272221, F24D 3/10 от 20.03.2006 г.).
Данные аналоги имеют следующие недостатки. Конструкции являются недостаточно технологичными и довольно трудоемкими при изготовлении. Данные системы не имеют резервный источник энергии, который удовлетворял бы потребности объекта в тепловой энергии в условиях аварийного отключения энергоснабжения или дополнял основной источник в холодное и ночное время.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является система автономного электро- и теплоснабжения жилых и производственных помещений, принятая авторами за прототип, которая содержит ветрогенераторную установку для выработки электроэнергии, связанную с потребителями электрической энергии; аккумулятор электрической энергии, связанный с ветрогенераторной установкой и потребителями электрической энергии; установку для преобразования солнечной энергии в тепловую и тепловой аккумулятор, связанные с потребителями тепловой энергии. (Патент РФ, №2249125, F03D 9/00 от 27.03.2005 г.)
Недостатком системы является: отсутствие возможности увеличения температуры теплоносителя, который используется для отопления, горячего водоснабжения или в других технологических нуждах, выше температуры получаемой от установки преобразования солнечной энергии.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению надежности, увеличению экологической и экономической эффективности автономного отопления и горячего водоснабжения жилой и производственной зоны сельскохозяйственного объекта или индивидуального потребителя, а также обеспечению функционирования системы в условиях аварийного прекращения электроснабжения, кроме того система имеет модульный характер, позволяя вводить в строй малые мощности наращивая их по мере необходимости.
Технический результат достигается тем, что автономная система теплоснабжения, которая содержит ветрогенераторную установку для выработки электроэнергии, установку для преобразования солнечной энергии в тепловую и теплообменник, связанные с потребителями тепловой энергии, дополнительно содержит установку получения водорода, накопитель кислорода, газожидкостный накопитель водорода, подпиточный бак, котел, выходные патрубки, при чем установка получения водорода соединена с помощью трубопроводов с накопителем кислорода и газожидкостным накопителем водорода, при этом последний соединен с котлом, а установка получения водорода и газожидкостный накопитель водорода трубопроводом соединены с подпиточным баком, а подпиточный бак соединен через выходной патрубок с теплообменником.
Краткое описание чертежей
На Фиг. представлена структурная схема автономной системы теплоснабжения.
Осуществление полезной модели
Автономная система теплоснабжения состоит из установки преобразователя солнечной энергии в тепловую 1, в контуре (не пронумерован) которого циркулирует теплоноситель (например: вода), который поступает в теплообменник 2, выполненный в виде емкости покрытой теплоизолирующим материалом 3. Нагретый теплоноситель из теплообменника 2 через патрубок 4 и трубопровод 5 поступает потребителю 6. У основания (не пронумерован) установки преобразования солнечной энергии в тепловую 1 установлен выходной патрубок 7, который предназначен для слива теплоносителя с контура установки преобразования солнечной энергии в тепловую 1. Для слива или подпитки теплоносителя, теплообменник 2 соединен с выходным патрубком 8, который соединен трубопроводом 9 с подпиточным баком 10. Для выработки электроэнергии автономная система теплоснабжения содержит ветрогенераторную установку 11, связанную с установкой получения водорода 12 (электролизер), в которой происходит выделение газообразного кислорода и водорода. Установка получения водорода 12 (электролизер) связана трубопроводом 13 с накопителем кислорода 14 и трубопроводом 15 с газожидкостным накопителем водорода 16, который соединен через трубопровод 17 с котлом 18, откуда нагретый теплоноситель поступает потребителю 6. Установка получения водорода 12 (электролизер) и газожидкостный накопитель водорода 16 соединены трубопроводами 19 и 20 с подпиточным баком 10.
Автономная система теплоснабжения работает следующим образом. Сконцентрированные солнечные лучи в установке для преобразования солнечной энергии в тепловую 1 нагревают теплоноситель, который циркулирует через теплообменник 2. В теплообменнике 2 происходит обмен тепловой энергии с теплоносителем, откуда нагретый теплоноситель через патрубок 4 и трубопровод 5 поступает потребителю 6. В случае необходимости слива теплоносителя с контура установке для преобразования солнечной энергии в тепловую 1 имеется выходной патрубок 7. Для слива
или подпитки теплоносителя, теплообменник 2 содержит выходной патрубок 8, который соединен через трубопровод 9 с подпиточным баком 10.
Получая питание электрической энергии от ветрогенераторной установки 11, установка получения водорода 12, производит водород и кислород методом электролиза. Произведенный кислород через трубопровод 13 поступает в накопитель кислорода 14, а водород через трубопровод 15 поступает в газожидкостный накопитель водорода 16, откуда через трубопровод 17 поступает в котел 18.
При снижении солнечной интенсивности и понижении температуры теплоносителя в контуре отопления от установки преобразования солнечной энергии в тепловую 1, в работу вступает котел 18, который работает на водородном топливе. При сжигании водорода в котле 18 происходит нагрев теплоносителя, который поступает к потребителю 6.
В том случае если солнечная интенсивность увеличивается и температура теплоносителя в контуре установки преобразования солнечной энергии в тепловую 1, повышается до необходимой температуры, подогрев теплоносителя продолжается от установки преобразования солнечной энергии в тепловую 1, а водородное топливо в это время накапливается в газожидкостном накопителе водорода 16.
Для подпитки установки для преобразования солнечной энергии в тепловую 1, установки получения водорода 12 и газожидкостного накопителя водорода 16 автономная система теплоснабжения снабжена подпиточным баком 10.
В отличии от прототипа конструкция заявленной системы имеет два взаимно дополняющих, но не зависящих друг от друга источника тепловой энергии, которые позволяют функционировать системе при аварийном отключении одного из них. Кроме того система не нуждается в использовании традиционных энергоносителей, закупка и доставка которых требует значительных капитальных вложений. Экологический эффект достигается тем, что в качестве топлива для работы котла используется
водород, при сжигании которого не выделяется вредных веществ, которые загрязняют окружающую среду.