СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
SYSTEM OF SOLAR HEAT SUPPLY

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к системам солнечного теплоснабжения, размещенным на строительных конструкциях зданий и сооружений, и предназначенным для обогрева и (или) горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, сельских усадебных домов, офисов, общественных зданий, теплиц и других объектов.
Известна солнечная водонагревательная установка, принятая нами в качестве прототипа, включающая солнечные коллекторы и опорную конструкцию, выполненную из нескольких дугообразных труб и закрепленную на стене дома [1]. Солнечная водонагревательная установка состоит из отдельных солнечных коллекторов, по сути выполняющих роль навеса (козырька) над балконом дома.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что солнечные коллекторы установлены под одним углом на несущей конструкции, что снижает теплопроизводительность солнечной водонагревательной установки на 20% и более, по сравнению с установкой солнечного коллектора каждый раз на новый угол относительно горизонта, хотя бы один раз в месяц.
Технический результат - простота конструкции для установки солнечных коллекторов системы солнечного теплоснабжения, позволяющая легко регулировать угол наклона солнечных коллекторов относительно положения солнца над горизонтом в течение года, а также расширение функциональных возможностей путем использования полученной от солнца тепловой энергии как для удовлетворения нужд теплицы (обогрев и (или) горячее водоснабжение с целью подогрева воды для полива растений в теплице) или индивидуального жилого дома (обогрев и (или) горячее водоснабжение), также и для одновременного удовлетворения указанных и прочих нужд (например, подогрев воды в бассейне).
Технический результат достигается тем, что система солнечного теплоснабжения состоит из опорной конструкции, на которой размещены солнечные коллекторы, соединенные входными и выходными патрубками с баком-аккумулятором, при этом опорная конструкция выполнена из нескольких дугообразных труб, а в качестве опорной конструкции использованы дугообразные трубы, пристроенные к арочной теплице и выполненные с конструкцией теплицы заодно, и изготовлены с отверстиями одного диаметра, выполненными с равным шагом, при этом коаксиально на каждую дугообразную трубу установлена с небольшим зазором дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб через совпавшие отверстия, причем верхние и нижние концы наружных труб соединены горизонтально между собой стержнями, образуя раму для размещения каждого солнечного коллектора, при этом в баке-аккумуляторе установлен теплообменник, который соединен с солнечными коллекторами, а к баку-аккумулятору подсоединен приемник тепловой энергии.
На фиг. 1 приведен общий вид теплицы.
На фиг. 2 показан солнечный коллектор, смонтированный на опорной конструкции.
На фиг. 3 показан вакуумированный солнечный коллектор с горизонтальным расположением труб.
На фиг. 4 приведена система солнечного теплоснабжения.
Система солнечного теплоснабжения состоит из опорной конструкции 1, на которой размещены солнечные коллекторы 2, соединенные входными 3 и выходными 4 патрубками с баком-аккумулятором 5. Опорная конструкция 1 выполнена из нескольких дугообразных труб 6. В качестве опорной конструкции 1 использованы дугообразные трубы 6, пристроенные к арочной теплице 7 и выполненные с конструкцией теплицы 7 заодно. Дугообразные трубы 6 изготовлены с отверстиями 8 одного диаметра, выполненными с равным шагом. Коаксиально на каждую дугообразную трубу 6 установлена с небольшим зазором дугообразная труба 9 большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями 8 того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы 9 относительно внутренней 6 и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб 9 и 6 через совпавшие отверстия 8. Верхние и нижние концы наружных труб 9 соединены горизонтально между собой стержнями 10, образуя раму 11 для размещения каждого солнечного коллектора 2. В баке-аккумуляторе 5 установлен теплообменник 12, который соединен с солнечными коллекторами 1, а к баку-аккумулятору 5 подсоединен приемник тепловой энергии (не показан).
Приемник тепловой энергии может быть выполнен в виде системы теплоснабжения индивидуального жилого дома (обогрев и горячее водоснабжение) и (или) теплицы (обогрев и горячее водоснабжение для подогрева поливной воды) (не показана).
Обогрев теплицы 1 может быть выполнен в виде устройства подпочвенного обогрева теплицы (не показано).
Жесткое соединение труб 6 и 9 через совпавшие отверстия 8 выполнено болтовым соединением 13.
В качестве стержней 10 для соединения верхних и нижних концов наружных труб использованы уголки.
Длина наружной дугообразной трубы 9 при перемещении относительно внутренней трубы 6 меньшего диаметра обеспечивает угол наклона солнечного коллектора 2 относительно горизонта от 10 до 85°.
В качестве солнечного коллектора использован вакуумированный солнечный коллектор 14 с горизонтальным расположением труб.
Система солнечного теплоснабжения работает следующим образом.
В текущем месяце (декаде, дне) определяют оптимальный угол установки солнечных коллекторов 2 относительно горизонта.Раскрутив болтовое соединение 13, перемещают раму 11 по дугообразным трубам 6, относительно горизонта, добившись требуемого угла установки солнечного коллектора 2 относительно горизонта, ищут ближайшего совпадения отверстий 8 во внутренней трубе 6 и наружной трубе 9, вставляют болт и закручивают гайку болтового соединения 13. Так крепят раму 11 болтовыми соединениями 13 несколько раз к дугообразным трубам 6 с каждой стороны.
Солнечная энергия, нагревая теплоноситель (вода, антифриз) в солнечных коллекторах 2, преобразуется в тепловую энергию, которая аккумулируется в баке-аккумуляторе 5. Из бака 5 горячая вода подается приемнику тепловой энергии.
За счет использования в системе солнечного теплоснабжения качестве приемника тепловой энергии устройств теплоснабжения индивидуального жилого дома (обогрев и горячее водоснабжение) и (или) теплицы (обогрев и горячее водоснабжение для подогрева поливной воды) (не показаны) можно сглаживать графики производства и потребления тепловой энергии.
Устройства обогрева жилого дома в виде низкотемпературного греющего пола (не показано) и теплицы 1 в виде подпочвенного обогрева (не показано) позволяют обходиться без доводчика, например, в весенний период, когда идет запуск теплицы (март - май): дом потребляет минимальное количество тепловой энергии, а теплопроизводительность солнечных коллекторов 2 растет, следовательно, тепловая энергия может быть легко использована не только для обогрева дома, но и для нагрева массива грунта в теплице 1, при этом устройство подпочвенного обогрева теплицы может выступать в качестве потребителя-регулятора тепловой энергии (часть тепловой энергии, которая домом не потребляется, идет на нагрев грунта). В летнее время в качестве потребителя-регулятора тепловой энергии может быть использован, например, бассейн, подключенный к системе (не показан).
Жесткое соединение труб 6 и 9 через совпавшие отверстия 8 выполнено болтовым соединением 13.
В качестве стержней 10 для соединения верхних и нижних концов наружных труб использованы уголки.
Длина наружной дугообразной трубы 9 при перемещении относительно внутренней трубы 6 меньшего диаметра обеспечивает угол наклона солнечного коллектора 2 относительно горизонта от 10 до 85°.
В качестве солнечного коллектора использован вакуумированный солнечный коллектор 14 с горизонтальным расположением труб.
В результате использования предлагаемого технического решения увеличивается выработка тепловой энергии (на 20% и более), по сравнению с установкой солнечных коллекторов 2 постоянно под одним углом, а также расширяются функциональные возможности системы путем использования полученной от солнца тепловой энергии как для удовлетворения нужд теплицы (обогрев и (или) горячее водоснабжение с целью подогрева воды для полива растений в теплице) или индивидуального жилого дома (обогрев и (или) горячее водоснабжение), так и для одновременного удовлетворения указанных и прочих нужд (например, подогрев воды в бассейне).
Предлагаемая система солнечного теплоснабжения может быть легко изготовлена с использованием имеющихся в продаже арочных теплиц, стальных труб и уголков, придавая опорной конструкции солнечных коллекторов оригинальный эстетический вид и обеспечивая при этом потребителей горячей водой с максимальной выработкой тепловой энергии.
Система солнечного теплоснабжения, исходя из потребности в тепловой энергии, может быть выполнена с использованием одного или нескольких плоских солнечных коллекторов фирмы ViessmannVitosol 200-F, ViessmannVitosol 100-F (Германия) или вакуумных солнечных коллекторов Shouting&OEM (Китай).