УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДОГРЕВА ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2012 года по МПК F24J2/42 F24J2/08 F24J2/54 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к водонагревателям, в частности к установке для подогрева воды с использованием солнечной энергии.

Уровень техники

Водонагреватели, использующие солнечную энергию, обычно устанавливаются на крыше и содержат неподвижно закрепленную на ней опорную раму, удерживающую на крыше солнечный коллектор. Солнечный коллектор содержит теплопроводящую панель, поглощающую тепловую энергию солнечного света и передающую ее трубопроводу, нагревая находящуюся в нем воду.

Поскольку коллекторная панель закреплена неподвижно, эффективность сбора солнечной энергии обычным водонагревателем, использующим солнечную энергию, снижается, если солнечный свет перестает попадать на коллекторную панель. Кроме того, если интенсивность солнечного света уменьшается, эффективность сбора солнечной энергии обычным водонагревателем, использующим солнечную энергию, падает. Таким образом, обычный водонагреватель, использующий солнечную энергию, не может обеспечивать стабильную выработку тепла.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание установки для подогрева воды с использованием солнечной энергии, лишенной вышеупомянутых недостатков известных устройств.

Согласно изобретению установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии содержит солнечный коллектор, включающий в себя несущую конструкцию с установочной частью, теплопроводящую трубу, установленную на несущей конструкции и пропускающую через себя воду, а также концентрирующее устройство, смонтированное на установочной части несущей конструкции над трубой и концентрирующее солнечный свет на трубе для поглощения трубой тепловой энергии солнечного света и передачи ее находящейся внутри трубы воде, тем самым нагревая воду; опору для удержания солнечного коллектора на опорной поверхности с возможностью его перемещения относительно этой поверхности, включающую в себя полое основание, выполненное с возможностью расположения на опорной поверхности и имеющее верхнюю стенку, дисковый элемент, установленный на верхней стенке полого основания с возможностью вращения вокруг своей центральной оси, проходящей перпендикулярно опорной поверхности, расположенный в полом основании привод вращения дискового элемента, телескопический стержень, шарнирно соединенный своими концами с несущей конструкцией и дисковым элементом, а также два разнесенных друг от друга вертикальных опорных стержня, нижний конец каждого из которых закреплен на дисковом элементе, а верхний конец каждого из которых шарнирно соединен с несущей конструкцией; и блок управления, включающий в себя блок датчиков для формирования данных о направлении солнечного излучения и контроллер, соединенный с блоком датчиков, приводом и телескопическим стержнем и выполненный с возможностью получения данных от блока датчиков и управления на основании полученных данных приводом и телескопическим стержнем, так что при вращении дискового элемента под действием привода и изменения длины телескопического стержня панель для сбора солнечной энергии перемещается в сторону солнечного света.

Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из дальнейшего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг.2 - то же, вид сбоку в разрезе;

на фиг.3 - принципиальная блок-схема, поясняющая первый предпочтительный вариант осуществления изобретения;

на фиг.4 - солнечный коллектор согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг.5 - фрагмент солнечного коллектора согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг.6 - фрагмент солнечного коллектора с повернутыми концентрирующими линзами согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг.7 - фрагмент солнечного коллектора с одним из вариантов выполнения концентрирующих линз согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг.8 - первый предпочтительный вариант осуществления изобретения в другом режиме использования, вид в разрезе;

на фиг.9 - установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии согласно второму предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид в разрезе.

Осуществление изобретения

В дальнейшем описании сходные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг.1-3 показан первый предпочтительный вариант выполнения установки для подогрева воды с использованием солнечной энергии согласно изобретению. Установка содержит солнечный коллектор 2, опору 3 и блок 4 управления.

Солнечный коллектор 2 содержит несущую конструкцию 21, теплопроводящую трубу 22, концентрирующее устройство и множество отражателей 24. В несущей конструкции 21 имеется установочная часть 211.

Труба 22 установлена на несущей конструкции 21 и пропускает через себя воду. В данном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.4, труба 22 изогнута, так что она имеет извилистую форму и содержит множество секций 221, проходящих в первом направлении (X) и отстоящих друг от друга во втором направлении (Y), перпендикулярном первому направлению (X).

На установочной части 211 несущей конструкции 21 над трубкой 22 установлено концентрирующее устройство для концентрации солнечного света на трубке 22, так что трубка 22 поглощает тепловую энергию солнечного света, концентрируемого концентрирующим устройством, и передает тепловую энергию находящейся внутри нее воде, тем самым нагревая воду в трубке 22. В данном варианте осуществления изобретения концентрирующее устройство включает в себя множество концентрирующих линз 23, проходящих в первом направлении (X) и размещенных во втором направлении (Y) (фиг.4). Каждая концентрирующая линза 23 расположена над соответствующей трубчатой секцией 221 трубки 22 на расстоянии от нее таким образом, что каждый концентратор 23 концентрирует солнечную энергию на соответствующей секции 221 трубы, как показано на фиг.5. Каждая концентрирующая линза 23 установлена на несущей конструкции 21 с возможностью поворота таким образом, что каждая концентрирующая линза 23 может поворачиваться относительно несущей конструкции 21, как это показано на фиг.6. Концентрирующая линза 23 имеет выпуклую поверхность 231 и плоскую поверхность 232, противоположную выпуклой поверхности 231 и обращенную в сторону соответствующей секции 221 трубы 22, как показано на фиг.5. В другом варианте выполнения, показанном фиг.7, каждая концентрирующая линза 23' содержит противоположные выпуклые поверхности 231 и 232', при этом выпуклые поверхности 232' каждой концентрирующей линзы 23' обращены в сторону соответствующей секции 221 трубы 22.

На несущей конструкции 21 установлены отражатели 24, проходящие в первом направлении (X). Каждый отражатель 24 расположен под соответствующей секцией 221 трубы 22 на расстоянии от нее и отражает солнечный свет на соответствующую секцию 221 трубы 22, как показано на фиг.5.

Опора 3 предназначена для удержания солнечного коллектора 2 на опорной поверхности 100 и обеспечения возможности его перемещения относительно этой поверхности. Опора 3 содержит полое основание 31, дисковый элемент 32, привод 33, телескопический стержень 34 и два вертикальных опорных стержня 35.

В данном варианте осуществления изобретения основание 31 опоры выполнено с возможностью расположения на опорной поверхности 100 и имеет верхнюю стенку 311.

Дисковый элемент 32 установлен на верхней стенке 311 основания 31 с возможностью вращения вокруг своей центральной оси (а), направленной перпендикулярно опорной поверхности 100.

В основании 31 расположен привод вращения дискового элемента 32 вокруг центральной оси (а). В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, привод включает в себя двигатель 33, ведущий вал 331 которого расположен вдоль центральной оси (а) и закреплен на дисковом элементе 32, так что дисковый элемент 32 вращается вместе с ведущим валом 331 двигателя 33.

В данном варианте осуществления изобретения телескопический стержень 34 выполнен в виде гидроцилиндра, например масляного, или пневмоцилиндра. Телескопический стержень 34 содержит цилиндр 341 и поршень со штоком 342, подвижно установленный в цилиндре 341. Нижний конец 3411 цилиндра 341 шарнирно соединен с дисковым элементом 32, а верхний конец 3421 поршневого штока 342 шарнирно соединен с несущей конструкцией 21 солнечного коллектора 2.

Опорные стержни 35 разнесены друг от друга. Нижний конец 351 каждого опорного стержня 35 закреплен на дисковом элементе 32, а верхний конец 352 шарнирно соединен с несущей конструкцией 21.

Блок 4 управления включает в себя блок 41 датчиков и контроллер 42. Блок 41 датчиков формирует данные, отражающие направление солнечного излучения. Контроллер 42 соединен с блоком 41 датчиков, двигателем 33 привода и телескопическим стержнем 34. Контроллер 42 получает данные от блока 41 датчиков и управляет двигателем 33 привода и телескопическим стержнем на основании полученных им данных, так что панель 22 для сбора солнечной энергии перемещается в сторону солнечного света в результате вращения дискового элемента 32, приводимого в движение двигателем 33 привода, и изменения длины телескопического стержня 34, как показано на фиг.2 и 8.

На фиг.9 изображен второй предпочтительный вариант выполнения установки для выработки электрической энергии с использованием солнечной энергии согласно изобретению, который является модификацией первого предпочтительного варианта осуществления изобретения. В данном варианте осуществления изобретения привод включает в себя двигатель 33', ведомый вал 36 со шкивом 37 и приводной ремень 38. Двигатель 33' содержит ведущий вал 332 и электрически соединен с контроллером 42 блока 4 управления. Вал 36 расположен вдоль центральной оси (а) и закреплен на дисковом элементе 32 таким образом, что дисковый элемент 32 вращается вместе с этим валом 36. На валу 36 установлен шкив 37, вращающийся вместе с валом. Вал 332 двигателя 33' и шкив 37 охвачены приводным ремнем 38.

Кроме того, опора 3 дополнительно содержит несколько колес 39, установленных под основанием 31 таким образом, чтобы основание 31 было подвижным относительно опорной поверхности 100.

В результате за счет наличия блока 41 датчиков контроллер 42 может соответствующим образом управлять опорой 3, так что установочная часть 211 несущей конструкции 21 может перемещаться в сторону солнечного света. Кроме того, концентрирующие линзы 23 позволяют эффективно концентрировать солнечный свет на трубу 22. Таким образом, установка для подогрева воды согласно изобретению позволяет с большей эффективностью собирать солнечную энергию, тем самым обеспечивая стабильную выработку тепла.

Изобретение относится к водонагревателям, в частности к установке для подогрева воды с использованием солнечной энергии. Установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии содержит опору (3) для удержания несущей конструкции (21) и обеспечения возможности ее перемещения. На установочной части несущей конструкции (21) имеется концентрирующее устройство для концентрации солнечного света на теплопроводящей трубе (22), расположенной в несущей конструкции (21). Труба (22) поглощает тепловую энергию концентрируемого на ней солнечного света и передает эту энергию находящейся в ней воде, тем самым нагревая ее. Опора (3) содержит дисковый элемент (32), установленный с возможностью вращения вокруг своей центральной оси (а) на полом основании (31) и связанный с приводом, расположенным в основании (31). Опора (3) содержит также телескопический стержень (34) и два вертикальных опорных стержня (35), соединяющих между собой несущую конструкцию (21) и дисковый элемент (32). Блок управления управляет приводом и телескопическим стержнем (34), перемещая в зависимости от направления солнечного излучения установочную часть несущей конструкции (21) навстречу солнечному свету. Изобретение должно обеспечить создание установки для подогрева воды с использованием солнечной энергии. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии, содержащая солнечный коллектор (2), включающий в себя несущую конструкцию (21) с установочной частью (211), теплопроводящую трубу (22), установленную на несущей конструкции (21) и пропускающую через себя воду, а также концентрирующее устройство, смонтированное на установочной части (211) несущей конструкции (21) над трубкой (22) и концентрирующее солнечный свет на трубе (22) для поглощения этой трубой тепловой энергии солнечного света и передачи ее находящейся внутри трубы воде, тем самым нагревая воду; опору (3) для удержания солнечного коллектора на опорной поверхности (100) с возможностью его перемещения относительно этой поверхности, включающую в себя полое основание (31), выполненное с возможностью расположения на опорной поверхности (100) и имеющее верхнюю стенку (311), дисковый элемент (32), установленный на верхней стенке (311) полого основания (31) с возможностью вращения вокруг своей центральной оси (а), проходящей перпендикулярно опорной поверхности (100), расположенный в полом основании (31) привод вращения дискового элемента (32), телескопический стержень (34), шарнирно соединенный своими концами (3411, 3421) с несущей конструкцией (21) и дисковым элементом (32), а также два разнесенных друг от друга вертикальных опорных стержня (35), нижний конец (351) каждого из которых закреплен на дисковом элементе (32), а верхний конец (352) каждого из которых шарнирно соединен с несущей конструкцией (21); и блок (4) управления, включающий в себя блок (41) датчиков для формирования данных о направлении солнечного излучения и контроллер (42), соединенный с блоком (41) датчиков, приводом и телескопическим стержнем (34) и выполненный с возможностью получения данных от блока (41) датчиков и управления на основании полученных данных приводом и телескопическим стержнем (34), так что при вращении дискового элемента (32) под действием привода и изменения длины телескопического стержня (34) установочная часть (211) несущей конструкции (21) перемещается в сторону солнечного света.

2. Установка по п.1, в которой концентрирующее устройство содержит множество концентрирующих линз (23), проходящих в первом направлении (X), размещенных во втором направлении (Y), перпендикулярном первому направлению (X), и установленных на несущей конструкции (21) с возможностью поворота, при этом труба (22) изогнута, так что она имеет извилистую форму и содержит множество секций (221), проходящих в первом направлении (X) и расположенных под соответствующими концентрирующими линзами (23) на расстоянии от них, причем каждая из концентрирующих линз (23) выполнена с возможностью концентрирования солнечного света на соответствующей одной из секций (221) трубы (22).

3. Установка по п.2, в которой солнечный коллектор (2) дополнительно содержит множество установленных на несущей конструкции (21) отражателей (24), проходящих в первом направлении (X) и расположенных под соответствующими секциями (221) трубы (22) на расстоянии от них, причем каждый из отражателей (24) выполнен с возможностью отражения солнечного света на соответствующую одну из секций (221) трубы (22).

4. Установка по п.2, в которой каждая из концентрирующих линз (23) концентрирующего устройства имеет выпуклую поверхность (231) и плоскую поверхность (232), противоположную выпуклой поверхности (231), и расположена рядом с трубой (22).

5. Установка по п.2, в которой каждая из концентрирующих линз (23') концентрирующего устройства имеет противоположные выпуклые поверхности (231, 232').

6. Установка по п.1, в которой телескопический стержень (34) опоры (3) выполнен в виде гидроцилиндра.

7. Установка по п.1, в которой привод включает в себя двигатель (33), электрически связанный с контроллером (42) блока (4) управления и управляемый им, при этом ведущий вал (331) двигателя (33) расположен вдоль центральной оси (а) и закреплен на дисковом элементе (32), так что дисковый элемент (32) вращается вместе с ведущим валом (331) двигателя (33).

8. Установка по п.1, в которой привод включает в себя двигатель (33') с ведущим валом (332), электрически связанный с контроллером (42) блока (4) управления и управляемый им, ведомый вал (36), расположенный вдоль центральной оси (а) и закрепленный на дисковом элементе (32), так что дисковый элемент (32) вращается вместе с ведомым валом (36), шкив (37), закрепленный на ведомом валу (36), и приводной ремень (38), охватывающий ведущий вал (332) двигателя (33') и шкив (37).

9. Установка по п.1, в которой опора (3) дополнительно содержит множество колес (39), установленных на нижней стороне основания (31) и обеспечивающих возможность его перемещения относительно опорной поверхности (100).