ГЕЛИОЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
SOLAR ELECTRIC WATER HEATER

Изобретение относится к гелиоэнергетике, а именно к энергетическим установкам эффективного нагрева воды и сохранения нагретой воды длительное время.
Известен гелиоветровой водонагреватель, содержащий ветродвигатель и теплогенератор с баком, имеющим подводящий и отводящий трубопроводы холодной и горячей воды (см. патент РФ № 2189543, F24J 2/42 от 10.07.2000).
К недостаткам гелиоветрового водонагревателя относится низкая надежность из-за наличия сложной пусковой и терморегулирующей аппаратуры и сложной системы трубопроводов.
Известна гелиоустановка горячего водоснабжения, содержащая солнечную батарею, которая включает, по меньшей мере, два солнечных тепловых коллектора, соединенных между собой патрубком, бак-аккумулятор, трубопровод подачи воды из бака-аккумулятора в солнечную батарею, трубопровод отвода горячей воды из солнечной батареи в бак-аккумулятор, трубопровод подачи холодной воды в бак-аккумулятор, трубопровод отвода горячей воды из бака-аккумулятора к потребителю (см. патент РФ № 2250422, F24J 2/42 от 20.04.2005).
Недостатком данной гелиоустановки является сложность ее конструкции из-за большого количества трубопроводов и запорной арматуры, наличия тепловых датчиков, терморегулирующей аппаратуры.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является выбранная в качестве прототипа гелиоустановка, содержащая солнечный коллектор, нагреватель, бак-аккумулятор, трубопроводную и запорную арматуру. Саморегулируемый нагреватель состоит из следующих функциональных узлов: теплообменной камеры, включающей электродную группу с проходными изоляторами и расширительную емкость (см. патент РФ № 2201559, F24J 2/44 от 27.04.2001).
К недостаткам относятся низкая электробезопасность и надежность из-за наличия электродных групп и сложной системы трубопроводной и запорной арматуры, а также раздельных емкостей с гидравлическими связями.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение электробезопасности, надежности, экономия ресурсов.
Указанный технический результат достигается тем, что в гелиоэлектроводонагревателе, содержащем солнечный коллектор, трубопровод, бак-аккумулятор, вводной и выводной патрубки, теплообменник, саморегулируемый электронагреватель, согласно изобретению на теплопроводный корпус саморегулируемого электронагревателя нанесен диэлектрический теплопроводный слой, на который наложена алюминиевая фольга, к ней прижаты нижние поверхности позисторов, верхние же их поверхности сочленены с токопроводящим слоем текстолитовой пластины, подвод электропитания осуществляется двумя токопроводящими шпильками, одна из которых соединена с алюминиевой фольгой, а вторая соединена с токопроводящим слоем текстолитовой пластины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен гелиоэлектроводонагреватель, на фиг.2 - саморегулируемый электронагреватель.
Гелиоэлектроводонагреватель (фиг.1) содержит солнечный коллектор 1, трубопровод 2, бак-аккумулятор 3, выводной патрубок 4, теплоизоляцию 5, теплообменник 6, вводной патрубок 7, саморегулируемый электронагреватель 8, циркуляционный насос 9, последовательно соединенные в замкнутый контур трубопроводы.
Саморегулируемый электронагреватель 8 (фиг.2) состоит из теплопередающего корпуса 10, водонепроницаемого кожуха 11, термоизоляции 12, текстолитовой пластины с нанесенным на внутреннюю сторону токопроводящим слоем 13, позисторов 14, паранитовой пластины 15, стягивающего элемента 16, крепежных элементов 17, прокладки 18, шпилек для подвода электропитания 19, хомута 20, крепежной гайки 21, гайки 22, диэлектрического теплопроводного слоя 23, алюминиевой фольги 24.
Гелиоэлектроводонагреватель работает следующим образом. В период интенсивного солнечного излучения нагретый в солнечном коллекторе 1 теплоноситель по трубопроводу 2 поступает в теплообменник 6 бака-аккумулятора 3, заполненного холодной водой. Нагретая в баке-аккумуляторе 3 вода направляется на потребление через выводной патрубок 4. Вводной патрубок 7 позволяет периодически восполнять расход воды. Охлажденный теплоноситель по трубопроводу 2 вновь направляется на вход солнечного коллектора 1, где получает новую порцию тепла. При недостаточном солнечном излучении вода до заданной температуры не нагревается и в работу включается саморегулируемый электронагреватель 8, который обеспечивает нагрев теплоносителя до требуемой температуры. Чтобы интенсифицировать теплообменные процессы через теплообменник 6, в схеме предусмотрен циркуляционный насос 9. В саморегулируемом электронагревателе 8 (фиг.2) установлены позисторы 14, при подаче напряжения на позисторы происходит их разогрев, теплота от которых через диэлектрический теплопроводный слой 23 передается на теплопередающий корпус 10 и происходит нагрев поступающей воды. При нагреве воды до заданной температуры потребляемая мощность позисторов 14 уменьшается до минимума, генерация тепла снижается и нагрев прекращается, при уменьшении температуры воды ниже заданной мощность позисторов 14 и теплоотдача от них снова увеличиваются. В результате осуществляется бесконтактное изменение мощности, обеспечивающее высокую надежность в работе электронагревателя, исключающее дорогостоящую пусковую и терморегулирующую аппаратуру. Термоизоляция 12 снижает тепловые потери в окружающую среду. Алюминиевая фольга 24 служит для смягчения нагрузок на позисторы 14 при прижатии их к теплопередающему корпусу 10. Диэлектрический теплопроводный слой 23 исключает вынос электрического потенциала на теплопередающий корпус 10 и обеспечивает электробезопасность.
Таким образом, предлагаемый гелиоэлектроводонагреватель обеспечивает высокую надежность, электробезопасность, упрощение конструкции и экономию ресурсов.