ГЕЛИОУСТАНОВКА ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F24J2/42 F24J2/34 

Изобретение относится к гелиотехнике и может найти применение при создании установок для нагрева воды в бытовых условиях.

Известны наиболее простые конструкции гелиоустановок, в которых циркуляция воды осуществляется за счет термосифонного эффекта, содержащие два основных узла: солнечный коллектор и бак-аккумулятор, соединенные трубопроводами [1 и 2] .

Указанные установки имеют следующие недостатки:
ограниченная энергоемкость, определяемая высотой слоя h или расстоянием от уровня А-А до крана слива горячей воды [1] ;
использование большого числа трубопроводов [2] ;
неработоспособность установки при высокой интенсивности солнечной радиации [1] .

Известна гелиоустановка [3] , содержащая солнечный коллектор, бак-аккумулятор, прямой и обратный трубопроводы, патрубок слива горячей воды, поплавок и регулятор расхода. Бак-аккумулятор размещен выше коллектора и сообщен с ним прямым трубопроводом, подающим воду из коллектора в бак, и обратным трубопроводом, подающим воду из бака в коллектор. В баке размещен поплавок, к которому прикреплен конец гибкого участка прямого трубопровода, на котором установлен регулятор расхода, выполненный в виде наконечника с калиброванным отверстием. К нижней поверхности поплавка примыкает второй гибкий трубопровод, сообщенный с патрубком отбора горячей воды.

В этой установке по сравнению с аналогами обеспечены
повышенная энергоемкость, поскольку технически осуществим прогрев всего количества воды в баке с дальнейшим ее отбором;
уменьшено количество трубопроводов;
обеспечена работоспособность установки при любой интенсивности солнечной радиации;
уменьшена толщина слоя воды, подвергающегося первоочередному прогреву.

Однако установке присущи следующие недостатки:
необходимо длительное время для получения горячей воды, поскольку для этого требуется прогрев слоя воды в баке-аккумуляторе толщиной h;
значительная сложность регулирования температуры воды, а также настройки установки на необходимый режим работы (например, наивысший теплосъем от коллекто- ра). Регулирование в данном случае может быть осуществлено заменой одного наконечника с калиброванным отверстием на другой, закрепляемый на тот же конец прямого трубопровода;
достаточно сложная конструкция;
повышенные потери тепла за счет наличия трех вводов-трубопроводов в бак-аккумулятор.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств установки за счет упрощения обслуживания, сокращения времени получения горячей воды, сокращения теплопотерь при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в гелиоустановке, содержащей солнечный коллектор, бак-аккумулятор, прямой и обратный трубопроводы, поплавок, патрубок слива горячей воды и регулятор расхода, последний выполнен в виде регулируемого дросселя и установлен в любом из трубопроводов вне бака, патрубок слива горячей воды подсоединен к прямому трубопроводу между коллектором и баком, а гибкий конец прямого трубопровода, закрепленный на поплавке, примыкает к нижней поверхности поплавка. Регулируемый дроссель может быть размещен на прямом трубопроводе между патрубком слива горячей воды и баком.

Наличие признаков, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа, свидетельствует о том, что оно соответствует критерию "новизна".

Из источников патентной и технической литературы не выявлено технических решений, характеризуемых заявляемыми отличительными признаками, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена схема гелиоустановки.

Гелиоустановка содержит солнечный коллектор 1, расположенный выше него бак-аккумулятор 2, прямой трубопровод 3, гибкий участок 4 которого размещен в баке-аккумуляторе 2, и обратный трубопровод 5, подающий волу из бака-аккумулятора 2 в коллектор 1. Патрубок 6 слива горячей воды подсоединен к прямому трубопроводу 3 на участке между солнечным коллектором 1 и баком-аккумулятором 2. В последнем размещен поплавок 7, к нижней поверхности поплавка 7 примыкает конец гибкого участка 4 прямого трубопровода 3. Конец гибкого участка в месте прикрепления его к поплавку 7 может быть расположен по касательной к поверхности поплавка, перпендикулярно к этой поверхности или под некоторым углом, как изображено на чертеже. Может быть применен экран, способствующий более плавному растеканию горячей воды под поверхностью поплавка 7. В один из трубопроводов (например, в обратный трубопровод 5) включен регулятор расхода, выполненный в виде дросселя 8 с изменяемым проходным сечением. В качестве такого дросселя может быть использован обычный вентиль. Регулятор расхода может быть включен в трубопровод 3 на участке между патрубком 6 и баком-аккумулятором 2. Подача холодной воды осуществляется по патрубку 9.

Поверхности бака-аккумулятора 2, трубопроводов 3 и 5, патрубка 6 отбора горячей воды, обратные поверхности солнечного коллектора 1, могут быть теплоизолированы.

Гелиоустановка работает следующим образом.

По мере заполнения бака-аккумулятора 2 водой через патрубок 9 поплавок 7 всплывает и поднимает за собой прикрепленный к его нижней поверхности конец гибкого участка 4 прямого трубопровода 3. При этом вода заполняет все трубопроводы и солнечный коллектор 1.

Под действием солнечных лучей нагревшаяся в коллекторе 1 вода поднимается по трубопроводу 3 и растекается под нижней поверхностью поплавка 7, а холодная вода из нижней части бака-аккумулятора 2 по обратному трубопроводу 5 поступает в солнечный коллектор 1. Для обеспечения наибольшей температуры поступающей из коллектора 1 горячей воды производится настройка регулятора. Для этого изменяют его проходное сечение до тех пор, пока на выходе из коллектора 1 не будет обеспечена необходимая температура воды. Этой регулировкой компенсируется влияние монтажных размеров установки, а также ее текущего технического состояния. Поскольку горячая вода, поступающая в бак-аккумулятор 2, растекается непосредственно под поверхностью поплавка 7, обеспечивается минимальное перемешивание поступающей горячей воды с содержащейся в баке-аккумуляторе 2 холодной водой и, следовательно, обеспечивается минимальное время до начала эксплуатации установки получения горячей воды. Это не препятствует прогреву всей воды в баке-аккумуляторе 2, так как высота слоя горячей воды постепенно возрастает и обеспечивается отбор воды из бака-аккумулятора 2, имеющей максимальную температуру.

Сокращению времени получения горячей воды служит и размещение патрубка 6 слива горячей воды на участке между солнечным коллектором 1 и баком-аккумулятором 2 (в непосредственной близости от коллектора). Очевидно, что такое размещение патрубка 6 обеспечивает отбор первых же порций горячей воды. При открытом патрубке 6 горячая вода поступает на слив как из солнечного коллектора 1, так и из верхнего слоя в баке-аккумуляторе 2 по трубопроводу 3. Размещение регулятора расхода на участке между патрубком 6 слива горячей воды и баком-аккумулятором 2 по сравнению с размещением регулятора в ином месте трубопроводов 5 или 3 обеспечивает разные доли горячей воды, подаваемые на слив из солнечного коллектора 1 и бака-аккумулятора 2.

Предлагаемая установка по сравнению с прототипом характеризуется следующими технико-экономическими преимуществами:
сокращение времени до начала эксплуатации установки: получение первых порций горячей воды благодаря предложенному размещению патрубка отбора горячей воды;
повышение температуры воды в отбираемом слое благодаря тому, что конец прямого трубопровода примыкает к нижней поверхности поплавка;
обеспечение регулирования температуры воды благодаря выполнению регулятора расхода в виде регулируемого дросселя и размещению его вне бака;
упрощение конструкции и уменьшение теплопотерь благодаря уменьшению количества трубопроводов в бак-аккумулятор.

Экономические преимущества являются следствием технических и заключаются в снижении трудоемкости изготовления благодаря упрощению конструкции. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 830084, кл. F 24 J 2/42, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР N 1499078, кл. F 24 J 2/42, 1989.

3. Авторское свидетельство СССР N 1054632, кл. F 24 J 2/42, 1983.

Использование: для нагрева воды в бытовых условиях. Сущность изобретения: регулятор расхода выполнен в виде регулируемого дросселя 8 и размещен в любом из трубопроводов вне бака-аккумулятора 2. Патрубок 6 слива горячей воды подсоединен к прямому трубопроводу 3 между коллектором 1 и баком-аккумулятором 2, а гибкий конец прямого трубопровода 3, закрепленный на поплавке 7, примыкает к его нижней поверхности. Регулятор расхода может быть размещен на прямом трубопроводе 3 между патрубком 6 слива горячей воды и баком-аккумулятором 2. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ГЕЛИОУСТАНОВКА ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, содержащая солнечный коллектор, расположенный выше него бак-аккумулятор, прямой трубопровод, подающий воду из коллектора в бак, обратный трубопровод, отводящий воду из бака в коллектор, поплавок, размещенный в баке, патрубок слива горячей воды и регулятор расхода, причем как минимум участок прямого трубопровода выполнен гибким и конец его прикреплен к поплавку, отличающаяся тем, что регулятор расхода выполнен в виде регулируемого дросселя и установлен в любом из трубопроводов вне бака, патрубок слива горячей воды подсоединен к прямому трубопроводу между коллектором и баком, а конец прямого трубопровода, закрепленный на поплавке, примыкает к нижней поверхности поплавка. 2. Гелиоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что регулируемый дроссель размещен на прямом трубопроводе между патрубком слива горячей воды и баком.