УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ВОДЫ Российский патент 2007 года по МПК F24J2/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области производства тепла, в частности к устройствам для нагрева воды, и может быть использовано в весенне-летний период для нагрева воды за счет температуры окружающей среды.

Уровень техники

Известна солнечная панель здания, содержащая светопрозрачное покрытие и размещенный за последним теплоаккумулирующий элемент с вертикальным воздушным каналом, образованный наружной лучепоглощающей и внутренней теплопередающей стенками, в верхней и нижней частях внутренней стенки выполнены отверстия, сообщающие канал с помещением здания, при этом в нижнем отверстии установлена регулирующая заслонка, при этом в воздушном канале установлены капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, наружная лучепоглощающая стенка выполнена полой и разделена по высоте перегородкой, образующей в полости замкнутый контур, заполненный жидкостью, причем в верхней части контура установлен регулирующий клапан, корпус которого разделен подвижной мембраной со штоком на две герметичные воздушные камеры, одна из которых расположена со стороны жидкостного контура, а другая - со стороны воздушного канала (см. а.с. СССР № 1601472, кл. F 24 J 2/42, опубл. 23.10.1990 г.).

Недостатком данной солнечной панели является большие затраты на подогрев воды.

Известен солнечный коллектор, содержащий установленные рядами продольные клиновидные элементы с отражающими гранями, между которыми расположены витки змеевиковой трубы теплоприемника для нагреваемого теплоносителя, при этом труба теплоприемника выполнена прозрачной, а ее поперечное сечение имеет форму прямоугольника с верхней выпуклой поверхностью, образующей совместно с протекающим в ней теплоносителем мелкую линзу, а каждый виток трубы установлен встык с нижними ребрами граней смежных клиновидных элементов, причем грани элементов выполнены зеркальными и с различной кривизной, нижняя часть которых выполнена вогнутой, центр кривизны которой расположен за плоскостью формирования вертикальных боковых поверхностей прозрачных труб теплоприемника, а для увеличения равновесной температуры выпуклая поверхность витков трубы выполнена с кривизной, обеспечивающей расположение фокальной линии линзы в теплоносителе, причем вогнутая часть грани клиновидного элемента начинается от нижнего ребра трубы и продолжается до линии образования прямого угла с солнечными лучами в крайних положениях склонения солнца, а верхняя часть граней элементов выполнена прямолинейной до вершины (см. пат РФ № 2194928, кл. F 24 J 2/15, 2/24, опубл. 20.12.2002 г.).

Недостатком данного коллектора является сложность конструкции и высокие затраты на производство тепла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым автором за прототип является устройство для нагрева воды, содержащее соединенные между собой теплообменники для нагрева воды и термостойкого теплоносителя соответственно, при этом теплообменник для нагрева термостойкого теплоносителя снабжен, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом, а на нем установлен расширительный бак, сообщающийся с атмосферой, при этом теплообменник для нагрева термостойкого теплоносителя выполнен в виде вертикальных каналов, соединенных между собой коллекторами, подсоединенными к теплообменнику для нагрева воды и расширительному баку с образованием циркуляционного контура, при этом тепловыделяющим элементом снабжен каждый вертикальный канал.

В устройстве тепловыделяющие элементы выполнены в виде проволочных спиралей, снабженных изолированными бусами и расположенных на наружной поверхности вертикальных каналов.

В устройстве тепловыделяющие элементы выполнены в виде стержневых тэнов и размещены внутри вертикальных каналов (см. пат РФ № 2006781, кл. F 28 D 15/00, F 24 Н 1/12, опубл. 30.01.1994 г.).

Недостатком данного устройства являются высокие затраты на производство тепла, сложность конструкции.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к удешевлению производства тепла за счет использования в качестве источника тепла высокой температуры окружающей среды в весенне-летний период с последующим повышением температуры воды до 50-70°С с помощью термотрансформатора.

Технический результат достигается за счет устройства для нагрева воды, содержащего теплообменник, насос, термотрансформатор, накопительную и приемную емкости, генератор тепла, при этом в качестве теплообменника с окружающей средой используется часть поверхности кровли здания, на коньке которого смонтированы распределительные трубы для подачи воды на поверхность кровли, а система водосливных труб внутреннего водостока выполнена с возможностью сбора подогретой воды и направления ее в водо-водяной теплообменник для подогрева бинарной смеси абсорбента и хладагента, причем приемная емкость содержит перегородку, переливную трубу и электромагнитный клапан, а термотрансформатор выполнен в виде абсорбера.

Краткое содержание чертежей

На фиг.1 изображена схема здания с размещением основных элементов устройства для нагрева воды.

На фиг.2 показано устройство приемной емкости.

На фиг.3 изображена схема устройства термотрансформатора.

На фиг.4 показано устройство термотрансформатора.

Осуществление изобретения

Устройство для нагрева воды с использованием высокой температуры окружающей среды в весенне-летний период состоит из поверхности кровли 1, являющейся поверхностью теплообмена, распределительных труб 2, установленных на коньке крыши (на фиг. не пронумерованы) и имеющих отверстия по всей длине водосливных труб 3 внутреннего водостока дождевых вод, водопроводного стояка 4, водо-водяного теплообменника 5, приемной емкости 6, термотрансформатора 7, накопительной емкости 8, расположенной в углублении пола, при этом приемная емкость 6 содержит перегородку 9, переливную трубу 10, электромагнитный клапан 11, а термотрансформатор 7 содержит теплообменник 12 нагрева воды, патрубки 13 и 14 для циркуляции водного раствора бинарной смеси насосом 15, соединенным с водо-водяным теплообменником 5.

Устройство для нагрева воды работает следующим образом.

Перед пуском в работу термотрансформатора 7 внутреннюю полость водо-водяного теплообменника 5 заполняют бинарной смесью, например водой с аммиаком под давлением, а накопительную емкость 8 - водой, далее воду из накопительной емкости 8 насосом 15 подают в распределительные трубы 2, установленные на коньках крыши, через отверстия в этих трубах вода стекает на поверхность кровли 1, на которой нагревается за счет передачи тепла через поверхность кровли 1, имеющей высокую температуру, и в нагретом виде поступает в водосливные трубы 3 внутреннего водостока и через водопроводный стояк 4 в водо-водяной теплообменник 5, где отдает часть тепла бинарной смеси и поступает в приемную емкость 6 и далее через электромагнитный клапан 11 в накопительную емкость 8. Во время дождя количество воды, поступающей с кровли превышает количество воды, подаваемой на кровлю, что вызывает заполнение накопительной емкости 8 до верхнего уровня, автоматика управления электромагнитным клапаном 11 закрывает его, вода поднимается до уровня перегородки 9, переливается и через переливную трубу 10 удаляется наружу здания, выключают насос 15 и через патрубок 13 термотрансформатора 7 подают жидкую бинарную смесь в водо-водяной теплообменник 5, бинарная смесь в нижней части термотрансформатора 7 имеет температуру ниже, чем температура окружающей среды, так как теплообменник 12 отбирает часть тепла бинарной смеси, и нагретая вода по патрубку 14 направляется к потребителю. Бинарную смесь, подаваемую под давлением насоса 15 в водо-водяной теплообменник 5 подогревают водой, нагретой до температуры окружающей среды, что на 10-15°С превышает температуру поступающей бинарной смеси, хладагент частично испаряется, отбирает тепло у греющей воды и смесь воды с парами хладагента под давлением насоса 15 поступает далее по патрубку 14 в термотрансформатор 7, патрубок 14 имеет отверстие по всей длине и погружен в бинарную смесь, пары хладагента активно перемешиваются и абсорбируются водой, при этом выделяется тепло (реакция экзотермическая) и бинарная смесь нагревается до температуры 50-90°С, нагревает воду в теплообменнике 12 до необходимой температуры, нагретую воду из теплообменника 12 направляют к потребителю, бинарная смесь в термотрансформаторе 7, охлаждаясь, опускается вниз и через патрубок 13 насосом 15 подается в теплообменник 5. Цикл повторяется.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- удешевление производства нагрева воды за счет использования высокой температуры окружающей среды в весенне-летний период;

- упрощение конструкции;

- улучшение экологической обстановки окружающей среды.

Изобретение относится к области производства тепла, в частности к устройствам для нагрева воды, и может быть использовано в весенне-летний период для нагрева воды за счет температуры окружающей среды. Устройство для нагрева воды состоит из поверхности кровли, являющейся поверхностью теплообмена, распределительных труб, установленных на коньке крыши и имеющих отверстия по всей длине водосливных труб внутреннего водостока дождевых вод, водопроводного стояка, водо-водяного теплообменника, приемной емкости, термотрансформатора, накопительной емкости, расположенной в углублении пола, при этом приемная емкость содержит перегородку, переливную трубу, электромагнитный клапан, а термотрансформатор содержит теплообменник нагрева воды, патрубки и для циркуляции водного раствора бинарной смеси насосом, соединенным с водо-водяным теплообменником. Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к удешевлению производства тепла за счет использования в качестве источника тепла высокой температуры окружающей среды в весенне-летний период с последующим повышением температуры воды до 50-70°С с помощью термотрансформатора. 4 ил.

Устройство для нагрева воды, содержащее теплообменник, насос, термотрансформатор, накопительную и приемную емкости, генератор тепла, отличающееся тем, что в качестве теплообменника с окружающей средой используется часть поверхности кровли здания, на коньке которого смонтированы распределительные трубы для подачи воды на поверхность кровли, а система водосливных труб внутреннего водостока выполнена с возможностью сбора подогретой воды и направления ее в водо-водяной теплообменник для подогрева бинарной смеси абсорбента и хладагента, при этом приемная емкость содержит перегородку, переливную трубу и электромагнитный клапан, а термотрансформатор выполнен в виде абсорбера.