ПОПЛАВКОВАЯ СИСТЕМА УСТАНОВКИ СОЛНЕЧНОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ БЕЗ ПОСТОЯННОЙ ПОДПИТКИ ВОДОЙ

Поплавковые системы являются составной частью установок солнечного горячего водоснажения, преобразующих солнечную радиацию в тепловую энергию путем нагрева воды в солнечных коллекторах. Нагретая вода поступает в бак-аккумулятор, накапливается там и используется для горячего водоснабжения и отопления. Системы без постоянной подпитки водой работают за счет естественной циркуляции и могут применяться на объектах, не имеющих водопровода, таких, например, как удаленные крестьянские хозяйства, высокогорные пастбища, геологоразведочные экспедиции, пограничные заставы и др.
Существуют (Р.Танака, Р.Сада «Жилые дома с автономным солнечным теплоснабжением». М. Стройиздат, 1989. Рис.2.34, стр.71) поплавковые системы баков-аккумуляторов установок солнечного горячего водоснабжения, содержащие:
- бак-аккумулятор с подводящим и отводящим штуцерами гоячей воды;
- поплавок и
- трубопровад, соединяющий поплавок с отводящим штуцером. горячей воды.
Поскольку данная конструкция совпадает с заявляемой моделью по перечисленным признакам, она и принимается за прототип.
Поплавковая система должна надежно обеспечить следующий технический результат:
- подачу потребителю воды из верхнего, наиболее нагретого ее слоя;
- высокую энергетическую эффективность установки за счет создания оптимальных условий стратификации теплоносителя в баке-аккумуляторе путем подвода теплоносителя на расчетном уровне по высоте бака;
- работу установки в оптимальном режиме при любом уровне воды в баке, т.е. без постоянной подпитки установки водой по мере ее расхода.
Получению от прототипа требуемого технического результата препятствуют следующие обстоятельства:
- подвод горячей воды в прототипе стационарен и поэтому может обеспечить оптимальные условия стратификации теплоносителя только при его постоянном фиксированном верхнем уровне, т.е. требует обязательную подпитку установки водой, что возможно только при подключении установки к водопроводной сети;
- подача горячей воды потребителю без постоянной подпитки возможна только до середины бака, т.к. отводящий штуцер прототипа стационарно закреплен в средней части по высоте бака, т.е. требуется постоянное поддержание уровня воды выше штуцера и, следовательно, подключение установки к водопроводу;
- в конструкции прототипа отсутствуют устройства для исключения сломов и перегибов эластичного шланга при движении его за поплавком, что может нарушить подачу воды потребителю, существенно снизив тем самым надежность установки.
Заявляемая модель обеспечивает получение требуемого технического результата, ее сущность определяется следующей совокупностью признаков:
- поплавковая система содержит дополнительный подвижный подводящий трубопровод, что позволяет осуществлять оптимальную подачу теплоносителя в бак при любом уровне воды в нем;
- в подводящем трубопроводе второе выходное отверстие расположено между поплавком и штуцером на одинаковом расстоянии от них, что создает оптимальные условия для стратификации теплоносителя при любом его уровне в баке;
- трубопроводы системы изготовлены из жестких труб и связаны со своими штуцерами через эластичные муфты, что позволяет трубопроводам перемещаться («следить») за уровнем воды без сломов и перегибов, существенно повышая тем самым надежность установки;
- штуцера заявляемой системы расположены у дна бака, что позволяет использовать весь находящийся в нем теплоноситель независимо от его уровня, т.е. без постоянной подпитки установки водой (подключения к водопроводу).
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на повышение эффективности, надежности и эксплуатационных характеристик солнечных энергетических установок, частью которых является заявляемая поплавковая система, и выражается:
- по эффективности - в повышении коэф. полезного действия установки за счет оптимальной стратификации теплоносителя в баке-аккумуляторе путем подвода его на расчетную высоту;
- по надежности - в исключении сломов и перегибов при движении трубопроводов за счет использования жестких труб и эластичных муфт.
- по улучшению эксплуатационных характеристик установки - в возможности использования всего объема теплоносителя при любом его уровне (т.е. без постоянной подпитки из водопровода) за счет расположения штуцеров у дна бака и возможности трубопроводов перемещаться за поплавком за счет эластичных соединительных муфт.
Проведенные испытания и исследования солнечных энергетических установок с заявляемыми поплавковыми системами показали, что они уверенно обеспечивают получение требуемого технического результата.
На чертеже, иллюстрирующем описание полезной модели изображены: бак-аккумулятор 1 с подводящим штуцером 2 и отводящим штуцером 3; поплавок 4, соединенный с отводящим трубопроводом 5 и с подводящим трубопроводом 6, имеющим второе выходное отверстие 7. Трубопроводы 5 и 6 выполнены из жестких труб и соединены со своими штуцерами через эластичные муфты 8.
Поплавок 4 постоянно находится на верхнем уровне теплоносителя 9; при потреблении горячей воды уровень теплоносителя понижается и поплавок опускается вместе с ним; за поплавком опускаются трубопроводы 5 и 6 при этом выходное отверстие 7 также меняет свое положение по высоте бака 1, что обеспечивает оптимальные условия стратификации теплоносителя при любом уровне воды в баке. Открытое отверстие отводящего трубопровода 5 постоянно находится на верхнем уровне теплоностителя, что обеспечивает подачу воды потребителю из верхнего, наиболее нагретого слоя бака. Поскольку трубопроводы 5 и 6 выполнены из жестких труб и соединены со своими штуцерами при помощи эластичных муфт 8, обеспечивается их плавное движение за поплавком без сломов и перегибов.
Практическое осуществление заявляемой модели достигается обычными методами механической обработки металлов, сварки и слесарной сборки.