СОЛНЕЧНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к средствам получения тепла, холода и электричества с помощью солнечной энергии.
Известна система солнечного теплоснабжения здания, содержащая гелиоприемник, связанный с ним прямыми и обратными трубопроводами аккумулятор тепла, теплообменник передачи тепла, циркуляционный насос, регулирующий подвижный экран, эжектор, установленный в воздушном объеме аккумулятора тепла, запорно-регулирующая арматура [1]. К недостаткам известного устройства относятся наличие циркуляционного насоса и регулирующего экрана, что снижает эффективность и КПД устройства, а также зависимость температуры охлаждаемого агента от температуры наружного воздуха, что ограничивает параметры получаемого энергоносителя.
Известна двухконтурная гелиосистема горячего водоснабжения [2], содержащая циркуляционный контур теплоносителя, включающий коллекторное поле, трубный пучок скоростного теплообменника, нагревательный элемент емкостного теплообменника, циркуляционный насос и дифференциальный терморегулятор. Контур нагреваемой воды включает напорный трубопровод холодной воды, полость емкостного
теплообменника, межтрубное пространство скоростного теплообменника и трубопровод горячей воды с автоматическим клапаном с датчиком. Параллельно с межтрубным пространством скоростного теплообменника в контур нагреваемой воды через трехходовый клапан включен резервный нагреватель. Недостатком системы является отсутствие подсистемы автоматического контроля и регулирования при повышенной сложности конструкции.
Наиболее близким по технической сущности является солнечный энергетический комплекс [3], содержащий гелиоприемник, первый вентиль, эжектор, конденсатор, аккумулятор тепла, испаритель, аккумулятор холода, дроссель, второй вентиль, турбогенератор, конденсатор, электрический аккумулятор. Недостатком комплекса является значительная аварийность при повышенной сложности конструкции.
Технический результат состоит в уменьшении аварийности без существенного усложнения конструкции системы.
Технический результат обеспечивается тем, что солнечный энергетический комплекс, содержащий последовательно соединенные турбогенератор, первый конденсатор, испаритель, эжектор, второй конденсатор и дроссель, выход которого соединен с входом испарителя; тепловой аккумулятор, вход которого соединен с выходом первого конденсатора, а выход объединен с другим выходом второго конденсатора и является выходом комплекса «Тепла»; аккумулятор холода, вход
которого соединен с другим выходом испарителя, а выход является выходом комплекса «Холод»; гелиогенератор, выход которого соединен с входом первого вентиля, другой выход соединен с входом второго вентиля, а вход объединен с выходом второго конденсатора; входы комплекса «Хладоагент» и «Теплоноситель», а также выход комплекса «Электрический ток» введены первый датчик, вход которого соединен с выходом первого вентиля, а выход соединен со входом турбогенератора; второй датчик, вход которого соединен с выходом турбогенератора, а выход является выходом комплекса «Электрический ток»; третий датчик, вход которого соединен с входом «Теплоноситель», а выход соединен с другим входом первого конденсатора; четвертый датчик, вход которого соединен с выходом второго вентиля, а выход соединен с другим входом эжектора; пятый датчик, вход которого соединен со входом «Хладоагент», а выход соединен с другим входом испарителя; шестой датчик, вход которого соединен со входом «Теплоноситель», а выход соединен с другим входом второго конденсатора; вентили выполнены с возможностью автоматического регулирования; введен контроллер, к входам которого подключены информационные выходы всех датчиков, а выходы соединены с соответствующими управляющими входами первого и второго вентилей, причем контроллер выполнен с возможностью преобразования информации, полученной с датчиков в управляющие выходные сигналы предотвращения аварии.
Солнечный энергетический комплекс содержит: гелиогенератор 1, контроллер 2, первый датчик 3, второй датчик 4, третий датчик 5, четвертый датчик 6, пятый датчик 7, шестой датчик 8, второй вентиль 9, эжектор 10, второй конденсатор 11, тепловой аккумулятор 12, испаритель 13, аккумулятор 14 холода, дроссель 15, турбогенератор 16, первый вентиль 17, первый конденсатор 18.
Солнечный энергетический комплекс работает следующим образом. В гелиогенераторе 1 из парожидкостной смеси выделяется пар, который делится на две части. При этом одна часть полученного пара через второй вентиль 9 и четвертый датчик 6 поступает в эжектор 10, который засасывает вторичный пар из испарителя 13, создавая там разрежение и снижая давление, откуда пар направляется во второй конденсатор 11, где кондиционируется, отдавая тепло конденсации теплоносителю, который направляют потребителю и в аккумулятор тепла 12, а полученный конденсат частично поступает в гелиогенератор 1 и частично через дроссель 15, где дросселируется до давления разрежения, в испаритель 13, где при разрежении снижается температура кипения рабочей жидкости, происходит ее испарение при низкой температуре с образованием вторичного пара, засасываемого эжектором 10, охлаждение хладоагента, который далее направляют потребителю и в аккумулятор холода 14.
Другую часть полученного пара из гелиогенератора через первый вентиль 17 и первый датчик 3 направляют в турбогенератор 18, вырабатывающий электрический ток, который отправляют потребителю
через второй датчик 4, а "мятый пар" после турбогенератора 18 поступает в первый конденсатор 18, где конденсируется, отдавая тепло теплоносителю, направляемому далее в тепловой аккумулятор 12, образовавшийся конденсат смешивается с остальным конденсатом, поступающим в испаритель 13 после дросселя 15.С первого датчика 3 в контроллер 2 поступают данные о текущих значениях параметров пара на входе в турбогенератор 16, со второго датчика 4 - данные о параметрах электрического тока с выхода турбогенератора 16, с третьего датчика 5 в контроллер 2 поступает информация о текущих параметрах колебания расхода теплоносителя на входе в первый конденсатор 18, с четвертого датчика 6 - информация о текущих параметрах колебания расхода теплоносителя на входе в эжектор 10, с пятого датчика 7 - текущая информация о параметрах потока на входе в испаритель 13, с шестого датчика 8 - текущая информация о параметрах потока на входе во второй конденсатор 11. на основании данных с датчиков 3-8 рассчитываются текущие значения аргументов пороговой характеристики [4] комплекса, значения функции которой сравниваются с соответствующими значениями типовой безаварийной характеристики и вырабатываются сигналы регулирования предотвращения аварии.
Солнечный энергетический комплекс может быть выполнен из типовых модулей и на доступной элементной базе из стандартных промышленных комплектующих. Конструктивное выполнение ряда блоков может совпадать или включать конструкции того же
функционального назначения прототипа или аналогов. Например блок 1 может совпадать по конструкции с совокупностью блоков 1, 7, 8, 16 прототипа, Блоки 9-18 - с соответствующими блоками прототипа. Выполнение остальных блоков определяется их функциональным назначением в системе и известно, либо очевидно из уровня техники в применяемых временном и частотном диапазонах и используемом типовом программном обеспечении.
Библиографический список
1. А.с. №1657895 (SU). Система солнечного теплоснабжения здания / З.А.Кабилов // БИ. 23.06.1991.
2. Патент №2045714 (RU). Двухконтурная гелиосистема горячего водоснабжения / К.И.Луданов // БИ. 10.10.1995.
3. Патент №2213912 (RU). Солнечный энергетический комплекс / B.C.Ежов // Би. 10.10.2003
4. И.А.Золотухин. Определение режимов возрастания колебаний в математической модели теплогидравлической системы с применением программно-инструментальной среды LabVIEW. Вестник МЭИ №5. 2002. - М.: МЭИ, 2002. С.72.