ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ГЕЛИОУСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F24J2/34 

Изобретение относится к гелиотехнике, а более точно - к водонагревательной гелиоустановке, используемой в фермерских и сельских хозяйствах, садовых и дачных участках для нагрева, хранения и раздачи под напором теплой и горячей воды в весенний, летний и осенний периоды как в солнечную, так и в пасмурную погоду.

В фермерских, садовых и дачных хозяйствах широко используется для полива, технических и хозяйственных нужд, вода, нагретая тепловым солнечным излучением, для чего применяются открытые емкости с большим объемом.

Однако эти емкости малоэффективны, так как нагретая солнцем вода в ночное время остывает и поэтому для повторного использования воды требуется некоторое время для ее подогрева. Это создает неудобство при эксплуатации.

Известна водонагревательная гелиоустановка, описанная в патенте Российской Федерации N 2042893. Эта гелиоустановка содержит сообщенные между собой гелиоприемник и бак-аккумулятор, установленные в общем корпусе с прозрачных ограждением под ним, теплоизолированным днищем и боковыми стенками. В баке-аккумуляторе установлена перегородка вдоль его передней стенки, разделяющая полость бака-аккумулятора на основную и дополнительную зоны, при этом дополнительная зона расположена со стороны передней стенки и в нижней части сообщена с гелиоприемником, а в верхней части - с основной зоной бака-аккумулятора, при этом гелиоприемник выполнен в виде водопроводной трубы, изогнутой змеевиком и имеющей узкое щелевидное проходное отверстие.

Данная известная установка имеет малую теплопоглощающую поверхность гелиоприемника, так как в узком щелевом пространстве практически отсутствует конвективный теплообмен воздушных потоков, тем самым, в трубе создается дополнительное термическое сопротивление, препятствующее нагреву воды в гелиоприемнике и в щели между дополнительным отсеком и передней стенкой.

Кроме того, эта установка имеет низкую эффективность работы, так как трубопровод гелиоприемника на участке от бака-аккумулятора до заправки находится в теневой стороне и холодным наружным воздухом будет охлаждать начавшую циркулировать в нем конвективную воду.

Также эта установка имеет укороченное время приема солнечных лучей из-за наличия только одной прозрачной стенки (передней) и не может практически работать в пасмурную погоду, что сужает область ее применения.

Наиболее близкой к изобретению является известная гелиоустановка, описанная в патенте N 2027121; которая содержит установленные в общем корпусе бак-аккумулятор и гелиоприемник в виде покрытия из теплопоглощающего материала, нанесенного непосредственно на наружную поверхность бака-аккумулятора, помещенного в теплоизолированную термальную камеру, образующую по всему периметру этого бака-аккумулятора дополнительную тепловую воздушную изоляцию и выполненную из светопрозрачного материала, пропускающего тепловое солнечное излучение.

Целью изобретения является создание водонагревательной установки, обладающей повышенной эффективностью работы, обеспечивающей круглогодично сельских жителей теплой и горячей водой и имеющей возможность работать в любых погодных условиях.

Эти цели достигаются тем, что в водонагревательной гелиоустановке согласно изобретению по меньшей мере часть стенок камеры, расположенных в теневой стороне, имеют на внутренней поверхности покрытия из материалов, отражающего солнечные лучи.

Наличие двойной тепловой изоляции и выполнение гелиоприемника в виде теплопоглощающего покрытия, нанесенного непосредственно на бак-аккумулятор значительно увеличивают время сохранения тепла воды, что повышает эффективность работы установки, а наличие на внутренней поверхности стенок термальной камеры отражающего покрытия создает дополнительно тепловой эффект нагрева теплопоглощающего покрытия гелиоприемника.

Целесообразно, в качестве светопоглощающего материала использовать стекло, пропускающее инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и имеющее сопротивление воздухопроницанию - 0,08 куб.м/мч, сопротивление теплопередаче - 0,41 кв.м.с./Вт, а в качестве отражающего материала использован тонкий слой напыления из двуокиси алюминия или титана.

С целью обеспечения сельских жителей круглогодично теплой и горячей водой согласно изобретению в термальной камере дополнительно установлен обогреватель включающийся в работу при отрицательных и пониженных значениях температуры наружного воздуха.

Также согласно изобретению бак-аккумулятор установлен в термальной камере посредством опоры в виде стальной плиты с ложементами для бака, а сама термальная камера смонтирована на стойках, изготовленных из стальных сборно-разборных уголков, при этом нижняя часть стоек оборудована душевой кабиной, каркас которой выполнен из стальных сборно-разборных уголков, а кран сообщен с баком-аккумулятором.

Наличие легких стальных сборно-разборных конструкций (модулей) создает удобство в монтаже и при эксплуатации всей установки.

На фиг. 1 изображена в разрезе гелиоустановка; на фиг. 2 - предлагаемая гелиоустановка, установленная на опорных стойках, вид спереди; на фиг. 3 - то же, вид сбоку.

Водонагревательная гелиоустановка содержит бак-аккумулятор 1 (фиг. 1), на наружную поверхность которого непосредственно нанесено теплопоглощающее покрытие 2, являющееся гелиоприемником тепловых солнечных лучей 3, и термальную камеру 4, образующую по всему периметру бака-аккумулятора 1 тепловую воздушную изоляцию 5, которая является дополнительным источником нагрева воды, находящейся в баке-аккумуляторе. Камере 4 выполнена из светопрозрачного материала, пропускающего весь спектр теплового солнечного излучения 3 и в качестве этого материала использовано стекло, пропускающее инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и имеющее сопротивление воздухопроницанию 0,08 куб. м/мч, сопротивление теплопередаче - 0,41 кв.м.с/Вт.

Задняя стенка 6 и нижняя стенка 7 камеры 4, расположенные в теневой стороне, имеют на внутренней поверхности покрытие 8 из материала, отражающего солнечные лучи 3 и в качестве этого материала использован тонкий слой напыления из двуокиси алюминия или титана.

Снаружи стенки 6 и 7 закрыты оцинкованными рифленым листом и между этим листом и отражающем покрытием 8 имеется утеплитель 9, в качестве которого использован экологически чистый материал, например пеноизол.

В нижней стенке имеется отверстие 10 для сообщения с атмосферой.

В целях сохранения тепла внутри термальной камеры 4 при понижении температуры наружного воздуха, не исключая и отрицательное значение, в этой камере 4 устанавливают обогреватель 11 с мощностью 0,8 кВт, в качестве которого используется любой известный обогреватель.

Для использования предлагаемой гелиоустановки в качестве водонапорной установки, бак-аккумулятор 1 установлен на стальной плите 12 (фиг. 2, 3), имеющей ложементы для этого бака, а сама термальная камера 4 смонтирована на стойках 13, изготовленных из стальных сборно-разборных уголков, при этом в нижней части установлена душевая кабина 14, а сбоку - лестница 15. Каркас 14 выполнен из стальных сборно-разборных уголков, а кран сообщен с баком-аккумулятором 1.

Гелиоустановка собирается следующим образом.

По желанию потребителя на заранее подготовленный фундамент устанавливаются последовательно модули, изображенные на фиг. 2, или на стойки 13 устанавливается только душевная кабина 14, или термальная камера 4 с установленным внутри нее на ложементах баком-аккумулятором 1, причем камера 4 передними прозрачными стенками устанавливаются на юг, а боковыми прозрачными стенками на восток и запад.

К баку-аккумулятору 1 присоединяют трубопроводы (на чертежах не показаны) для закачки холодной воды и для слива теплой и горячей воды.

Внутри бака-аккумулятора 1 устанавливают датчик уровня расхода воды (на чертежах не показано) благодаря которому при расходе теплой воды происходит постоянная подкачка холодной до заданного определенного уровня.

Установка работает следующим образом.

В бак-аккумулятор 1 насосом (на чертежах не показано) закачивается холодная вода из скважины или колодца. Солнечное излучение 3, проходя через прозрачные стенки термальной камеры 4 и отражаясь от зеркальных поверхностей 8 задней 6 и нижней 7 стенок, поглощается всей поверхностью гелиоприемника, и в баке-аккумуляторе 1 начинает нагреваться холодная вода. Одновременно солнечное излучение 3 нагревает воздушную тепловую изоляцию 5, тепло которой также поглощается гелиоприемником бака-аккумулятора 1 и дополнительно нагревают воду. В ночное время нагретая вода в баке-аккумуляторе 1 будет иметь малый температурный градиент остывания за счет двойной теплоизоляции: внутренней воздушной теплоизоляции 5 и утеплителя 9 термальной камеры 4 с многослойными стеклянными стенками.

Водонагревательная гелиоустановка содержит бак-аккумулятор 1. На наружную поверхность которого нанесено покрытие 2 из теплопоглощающего материала, являющееся гелиоприемником солнечных лучей 3, и термальную камеру 4, образующую по всему периметру бака-аккумулятора 1 тепловую воздушную изоляцию 5 и выполненную из светопрозрачного материала, пропускающего тепловое солнечное излучение. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Водонагревательная гелиоустановка, содержащая установленные в общем корпусе бак-аккумулятор и гелиоприемник, выполненный в виде покрытия из теплопоглощающего материала, нанесенного непосредственно на наружную поверхность бака-аккумулятора, помещенного в теплоизолированную термальную камеру, образующую по всему периметру этого бака-аккумулятора дополнительную тепловую воздушную изоляцию и выполненную из светопрозрачного материала, пропускающего тепловое солнечное излучение, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть стенок термальной камеры, расположенных в теневой стороне, имеют на внутренней поверхности покрытия из материала, отражающего солнечные лучи. 2. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве светопрозрачного материала использовано стекло, пропускающее инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, имеющее сопротивление воздухопроницанию - 0,08 м³/мч, сопротивление теплопередаче - 0,41 м² • с/Вт, а в качестве материала, отражающего лучи, - тонкий слой напыления из двуокиси алюминия или титана. 3. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что в термальной камере дополнительно установлен обогреватель, включаемый в работу при отрицательных и пониженных значениях температуры наружного воздуха. 4. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что бак-аккумулятор установлен в термальной камере посредством опоры в виде стальной плиты с ложементами для бака, а сама термальная камера смонтирована на стойках, изготовленных из стальных сборно-разборных уголков, при этом нижняя часть стоек оборудована душевой кабиной, каркас которой выполнен из стальных сборно-разборных уголков, а кран сообщен с баком-аккумулятором.