СОЛНЕЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Заявляемая полезная модель относится к гелиотехнике, к устройствам нагрева жидкого теплоносителя с помощью солнечной энергии, а более конкретно к солнечному нагревателю жидкого теплоносителя.
В настоящее время в связи с уменьшением запасов традиционных ресурсов энергии, таких как нефть, газ и уголь, человечество интенсивно развивает экологически чистые и энергосберегающие технологии, основанные на получении, перемещении, преобразовании и выделении энергии ветра и солнца. Использование энергии солнца - одна из первоочередных задач человечества, требующая решения в самом ближайшем будущем.
Известен портативный бытовой солнечный нагреватель, см. описание к авторскому свидетельству SU 1793169 А1, содержащий теплоизолированный корпус с прозрачным покрытием, расположенный в нем бак-аккумулятор с выступающей горловиной, снабженной герметичной заглушкой с выступающей горловиной, снабженной герметичной заглушкой с уплотнительной прокладкой, и съемную подставку с проушиной в верхней части, согласно изобретению, с целью повышения эксплуатационной надежности во время работы проушина контактирует с горловиной, а ее толщина превышает разность между длиной горловины и расстоянием от торца заглушки до уплотнительной прокладки.
Из описания к авторскому свидетельству SU 1793169 А1 ясно, что описанный в авторском свидетельстве солнечный нагреватель содержит корпус с внутренней полостью и со стенками, выполненными из теплоизоляционного материала. Кроме этого, в конструкции корпуса предусмотрено прозрачное для солнечных лучей покрытие, а в полости корпуса солнечного нагревателя установлен бак-аккумулятор в виде одной емкости, заполненной водой.
Основным недостатком вышеописанной конструкции солнечного нагревателя является невозможность ее применения в проточных или циркуляционных системах горячего водоснабжения или обогрева зданий и сооружений с давлением, превышающим 2-е атмосферы, так как при подключении такого солнечного нагревателя к этим системам, в которых предусмотрено давление, превышающие 2-е атмосферы, происходит деформирование и последующее разрушение бака-аккумулятора, т.е к выходу всего солнечного нагревателя из строя.
В основу создания настоящей полезной модели положена задача создания простого и надежного в эксплуатации солнечного нагревателя жидкого теплоносителя, конструкция которого позволяла бы его использование в проточных или циркуляционных системах горячего водоснабжения или обогрева зданий и сооружений с давлением, превышающим 2-е атмосферы.
Эта задача решена в солнечном нагревателе жидкого теплоносителя, который содержит:
- корпус с внутренней полостью и со стенками, выполненными из теплоизоляционного материала;
- панель, установленная на корпусе и выполненная из прозрачного для солнечного света материала;
- бак-аккумулятор, установленный во внутренней полости корпуса в непосредственной близости от панели и содержащий набор сообщенных между собой цилиндрических емкостей, каждая из которых выполнена из теплопроводного материала и имеет диаметр по внутренней поверхности цилиндрической стенки не менее 40 мм;
- средство для сообщения бака-аккумулятора с источником жидкого теплоносителя и системой горячего водоснабжения или отопления здания или сооружения, встроенное в по меньшей мере одну емкость бака-аккумулятора.
Прежде всего, стоит обратить внимание, что в конструкции солнечного обогревателя предусмотрено средство для сообщения бака-аккумулятора с источником жидкого теплоносителя и системой горячего водоснабжения или отопления здания или сооружения, встроенное в, по меньшей мере, одну емкость бака-аккумулятора. Наличие такого средства позволяет интегрировать солнечный обогреватель такой конструкции в проточные или циркуляционные системы горячего водоснабжения или отопления зданий или сооружений. Самый простой вариант выполнения такого средства - это два патрубка в конструкции солнечного обогревателя, первый патрубок - входной патрубок, приваренный к одной из емкостей бака-аккумулятора и обеспечивающий подачу жидкого теплоносителя от источника жидкого теплоносителя в бак-аккумулятор солнечного обогревателя, второй патрубок - выходной патрубок, приваренный к другой емкости бака-аккумулятора и обеспечивающий подачу подогретого жидкого теплоносителя от бака-аккумулятора в систему горячего водоснабжения или отопления здания или сооружения.
Выполнение бака-аккумулятора в виде набора сообщенных между собой цилиндрических емкостей, каждая из которых выполнена из теплопроводного материала и имеет диаметр по внутренней поверхности цилиндрической стенки не менее 40 мм, обеспечивает надежность эксплуатации солнечного нагревателя, встроенного в проточную или циркуляционную системы отопления здания или сооружения, даже в том случае, если давление в этих системах превышает 2-е атмосферы. Количество цилиндрических емкостей в баке-аккумуляторе диктуется условиями эксплуатации проточной или циркуляционной системы отопления здания или сооружения исходя из принципа, чем больше давление в системе, тем большее количество цилиндрических емкостей должно быть предусмотрено в баке-аккумуляторе. Это обеспечивает надежность работы бака-аккумулятора и всего солнечного нагревателя. При практическом использовании бака-аккумулятора нужно исходить из того, что минимальный диаметр по внутренней поверхности цилиндрической стенки емкости выбирается исходя из следующих соображений:
2
1) Бак должен иметь достаточный запас воды для того чтобы не пользоваться внешним дополнительным баком более 30 л на 1 м коллектора.
2) Запас воды должен превышать минимальный объем жидкости способный закипеть в течении 1-го солнечного летнего дня, в отсутствии разбора воды.
Следует обратить внимание, что выполнение бака-аккумулятора в виде набора сообщенных между собой цилиндрических емкостей делает эту конструкцию очень простой и технологичной в изготовлении, так как трубы из теплопроводного материала являются общедоступным конструкционным материалом.
В качестве жидкого теплоносителя целесообразней всего использовать воду с антикоррозионными добавками, однако следует подчеркнуть, что вода - это далеко не единственный жидкий теплоноситель, который можно использовать при эксплуатации заявляемого солнечного нагревателя.
В дальнейшем конструкция солнечному нагревателю жидкого теплоносителя будет более подробно описана со ссылками на чертежи, на которых
Фиг.1 - принципиальная схема бака-аккумулятора, выполненного согласно настоящей полезной модели.
Фиг.2 - продольный разрез А-А солнечного нагревателя, выполненного согласно настоящей полезной модели;
Фиг.3 - поперечный разрез В-В солнечного нагревателя, выполненного согласно настоящей полезной модели;
Солнечный нагреватель жидкого теплоносителя, выполненный согласно настоящей полезной модели, содержит корпус 1 (см. Фиг.1-3) с внутренней полостью 2 и со стенками 3, выполненными из теплоизоляционного материала. Кроме этого конструкция нагревателя предусматривает панель 4, установленную на корпусе 1 и выполненную из прозрачного для солнечного света материала, и бак-аккумулятор 5, установленный во внутренней полости 2 корпуса 1 в непосредственной близости от панели 4 и содержащий набор сообщенных между собой цилиндрических емкостей 6. В данном варианте выполнения обогревателя предусмотрены три параллельно сообщенных цилиндрических емкостей, как это показано на Фиг.3. Каждая из цилиндрических емкостей 6 выполнена из теплопроводного материала и имеет диаметр по внутренней поверхности цилиндрической стенки 7 не менее 40 мм, в данном конкретном случае этот диаметр равен 100 мм.
Кроме этого в конструкции солнечного аккумулятора предусмотрено средство для сообщения бака-аккумулятора с источником жидкого теплоносителя и системой горячего водоснабжения или отопления здания или сооружения, встроенное в, по меньшей мере, одну емкость бака-аккумулятора. В данном варианте выполнения солнечного аккумулятора предусмотрен один из простейших и надежных вариантов выполнения этого средства - это два патрубка 8 и 9, первый патрубок 8 - входной патрубок, приваренный к одной из емкостей 6 бака-аккумулятора 5, он обеспечивает подачу жидкого теплоносителя от источника жидкого теплоносителя в бак-аккумулятор 5 солнечного обогревателя, второй патрубок 9 - выходной патрубок, приваренный к другой емкости 6 бака-аккумулятора 5 и обеспечивающий подачу подогретого жидкого теплоносителя от бака-аккумулятора 5 в систему горячего водоснабжения или отопления здания или сооружения.
Устройство работает следующим образом. Солнечный нагреватель устанавливается таким образом, чтобы на его панель 4, установленную на корпусе 1 и выполненную из прозрачного для солнечного света материала, падал солнечный свет. Первый (входной) патрубок 8 подключается, в данном варианте выполнения, к системе водоснабжения (на чертежах не показана) с избыточным давлением более 1 ATM. Второй (выходной) патрубок 9 подключается в систему горячего водоснабжения здания или сооружения (на чертежах не показана). Жидкий теплоноситель, в данном конкретном случае это вода с антикоррозионными добавками, проходит из системы водоснабжения с избыточным давлением более 2 атмосфер через первый (входной) патрубок 8 в бак-аккумулятор 5, далее протекая по его цилиндрическим емкостям 6, и далее из бака-аккумулятора 5 выходит через второй (выходной) патрубок 9 в систему горячего водоснабжения здания или сооружения. При прохождении теплоносителя через цилиндрические емкости 6 бака-аккумулятора 5 происходит его подогрев, вызванный воздействием на солнечный водонагреватель энергии солнечного излучения. Таким образом, в систему горячего водоснабжения здания или сооружения входит подогретый теплоноситель, который в дальнейшем отдает свое тепло зданию или сооружению.