Система солнечного теплоснабжения Советский патент 1985 года по МПК F24J2/42 F24D11/00 

СО

tc

00 СП 1 Изобретение относится к гелиотехнике, а более конкретно - к системам солнечного теплоснабжения, и может бь1ть использовано для горячего водоснабжения и обогрева жилых и производственных помещений и для других бытовых нужд. Известна система солнечного тепло снабжения, содержащая солнечньй коллектор, предназначенный для поглощения солнечной энергии, аккумулятор собранного тепла и дополнительный источник энергии, в качестве которого используется тепловой насос в сочетании с электронагревателем, применяемый в тех случаях, когда солнечного тепла не хватает для полного удовлетворения потребности в тепле Недостатком данной системы является невозможность использования в подобных системах теплового насоса в качестве источника дополнитель ной энергии для обеспечения нагрузк горячего водоснабжения, что снижает их эффективность. Известна также система солнечног теплоснабжения, содержащая солнечньй коллектор, связанный с низкотемпера турной секцией аккумулятора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией последовательно через емкость распределения тепла и запор ное устройство, причем в высокотемпературной секции размещен поплавок привода запорного устройство, а в емкости - датчик температуры и нагреватель с управляющим устройством связанный с резервным источником те ла 2. Недостатком известной системы яв ляется то, что не предусмотрено отключение дополнительного источника тепла на неотопительный период при достаточном количестве солнечной энергии, что приводит к значительны потерям тепла в системе. Цель изобретения - снижение потерь тепла. Поставленная цель достигается тем, что в системе солнечного тепло снабжения, содержащем солнечный кол лектор, связанный с низкотемператур ной секцией аккумулятора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией последовательно через емкость распределения тепла и запорное устройство с поплавковым приводом, причем в высокотемпературной 52 секции размещен поплавок привода запорного устройства, а в емкости датчик температуры и нагреватель с управляющим устройством, связанный с резервным источником тепла, датчик температуры связан с запорным устройством, а в высокотемпературной секции ниже уровня срабатывания поплавкового привода установлен датчик уровня, связанньй с управляющим устройством нагревателя. , На чертеже показана схема системы солнечного теплоснабжения. Система содержит солнечный коллектор 1, связанный с низкотемпературной секцией 2 аккумулятора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией 3 последовательно через емкость 4 распределения тепла и запорное устройство в виде клапанов 5 и 6, последний из которых имеет поплавковый привод с поплавком (на чертеже не показан), размещенньгм в секции 3. В емкости А размещен датчик 7 температуры и нагреватель 8 с управляющим устройством 9, связанный с резервным источником 10 тепла. Датчик 7 температуры связан с клапаном 5 запорного устройства, а в высокотемпературной секции 3 ниже уровня срабатывания поплавкового привода установлен датчик 11 уровня, связанный с управляющим устройством 9 нагревателя 8. Низкотемпературная секция 2 снабжена подводящим патрубком 12 холодной среды с поплавковым клапаном 13. Секции 2 и 3 связаны трубопроводами 14 с запорным устройством 15, управляемым датчиком 16 температуры и трубопроводами 17. В качестве резервного источника 10 тепла используется тепловой насос. Кроме того, на чертеже показаны циркуляционные насосы 18-20, для прокачки теплоносителя, бак 21 для слива теплоносителя из солнечного коллектора 1, теплообменники 22-24, грунтовой теплообменник 25, калорифер 26, вентилятор 27, электронагреватели ,28 и 29, вентили 30 с электроприводом, испаритель 31, компрессор 32 и дроссельный вентиль 33 теплового насоса, который служит резервным источником 10 тепла, датчики 34-36 температуры, терморегуляторы 37-41. Теплоизоляция всех элементов схемы, включая трубопроводы, а также, датчик температуры наружного воздуJ

xa на схеме не показаны. Сплошной линией на чертеже обозначена гидравлическая связь элементов схемы, а пунктиром - электрическая связь.

Система солнечного теплоснабжения работает следующим образом.

В солнечном коллекторе 1 происходит преобразование солнечной радиации в тепловую энергию и повьшение вследствие этого температуры поглощающей поверхности солнечного коллек тора 1. Дифференциальный терморегулятор 38 анализирует разность температ5Ф поглощающей поверхйости солнечного коллектора, измеряемой датчиком 34 температуры, и наружного воздуха. Если эта разность превышает определенное значение, свидетельствующее о наличии солнечной радиации достаточно высокого уровня, то вьщается сигнал на включение циркуляционного насоса 18, прокачивающего теплоноситель через солнечный коллектор 1. Дифференциальньй терморегулятор 39 анализирует разность температур поглощающей поверхности солнечного коллектора 1 и жидкой среды,в качестве которой используется вода, измеряемых датчиком 35 температуры, расположенным в нижней части секции 2 бака-аккумулятора тепла Если эта разность превьш1ает некоторое заданное значение, то вьщается сигнал на включение теплообменника 23 путем открытия соответствующего вентиля 30.Теплообменник 22 при этом отключается. При выполнении указанных условий поглощенное в солнечном коллекторе 1 тепло переносится теплоносителем к раЬположенному в секции аккумулятора тепло теплообменнику 23, где передается воде, поступающей в секцию 2 тепла, и аккумулируется за счет теплоемкости воды. Если разность температур, измеряемая терморегулятором 39, падает ниже заданного значения, вьщается сигнал на включение циркуляционного насоса 19 теплообменника 22 и отключение теплообменника 23 путем изменения положения вентиля 30. В этом случае поглощенное солнечное тепло передается в грунт, используемый в качестве аккумулирующей среды, при помощи теплообменника 22 и грунтового теплообменника 25. .

I

При нагреве воды в верхней части

секции 2 вьщ1е заданной температуры

372854

размещенный здесь датчик 16 температуры вьщает сигнал на терморегулятор 40, откуда поступает сигнал на открытие запорного устройства 15 и 5 вода самотеком по трубопроводу 14 поступает в секцию 3. При понижении уровня воды в секции 2 поплавковый клапан 13 открывает патрубок 12 и холодная вода из водопровода поступает в нижнюю часть секции 2 бакааккумулятора тепла.

Если расход воды из секции 3 на нагрузку горячего водоснабжения превышает поступление воды через запорное устройство 15, то уровень воды в секции 3 начинает уменьшаться. При понижении уровня воды ниже уровня, определяемого датчиком 11, последний вьщает сигнал на управляющее устройство 9, которое включает компрессор 32 теплового насоса и циркуляционный насос 19. Запасенное в грунте тепло передается в грунтовом теплообменнике 25 циркулирующему в

25 контуре теплоносителю и затем поступает в испаритель 31 теплового насоса, В нагревателе 8 тепло поступает к воде емкости 4 распределения тепла. При нагреве воды в емкости 4 зо распределения тепла свьщ1е требуемой температуры размещенный здесь датчик 7 температуры вьщает сигнал на терморегулятор 41, откуда поступает сигнал на открытие клапана 5 и вода за счет гидростатического напора по трубопроводу 17 поступает в секцию 3. При повьштении уровни воды в секции до уровня, определяемого датчиком 11, вьщается сигнал на отключение компрессора 32 теплового наcoca и циркуляционного насоса 19.

Режим отопления в рассматриваемой системе теплоснабжения реализуется следующим образом.

-При понижении температуры воздуха в помещении здания ниже требуемого значения размещенный в помещении датчик 36 температуры вьщает сигнал на терморегулятор 37, откуда

поступает сигнал на управляющее устройство 9, на включение вентилятора 27 и циркуляционного насоса 20. Управляющее устройство 9 вьщает сигнал на включение компрессора 32 теплового насоса и циркуляционного coca 19. Циркулирующий в контуре теплоноситель переносит тепло из емкости 4 распределения тепла к каS1

лориферу 26, где оно передается прокачиваемому через калорифер 26 воздуху, поступающему затем в отапливаемое помещение.

При работе системы теплоснабжения может сложиться ситуация, когда по условиям обеспечения нагрузки отопления вьщается сигнал на включение теплового насоса (резервный источник 10 тепла), а поступления воды в секцию 3 из емкости 4 распределения тепла для обеспечения нагрузки горячего водоснабжения при этом не требуется. В этом случае при включении теплового насоса нагревается вода в емкости 4 распределения тепла и в соответствии с рассмотренным ранее режимом вода через клапаны 5 и 6 поступает в секцию 3 до уровня срабатывания поплавкового привода клапана 6, Можно также предусмотреть блокировку открытия клапана 5 по сигналу датчика 11 уровня. Электронагреватель 28 в емкости 4 распределения тепла и электронагреватель 29 в секции 3 являются резервными источниками тепла.

Теплоносителем, прокачиваемым через солнечный коллектор 1 в рассматриваемой системе теплоснабжения, является вода. Для обеспечения за56

щиты от замерзания служит подсистема, включающая датчик температуры наружного воздуха и -вентиль 30, установленный в трубопроводе, соединяющем воздушную полость в верхней

части бака 21 для хранения сливаемой из солнечного коллектора 1 воды с верхней точкой (контура солнечного коллектора 1. При понижении температуры нарзжного воздуха ниже температуры замерзания воды датчик температуры наружного воздуха, вьщает сигнал на открытие вентиля 30 и остановку циркуляционного насоса 18, после чего происходит слив воды из солнечного коллектора 1 в бак 21.для хранения сливаемой воды.

Уменьшение потерь тепла в емкости распределения тепла при обеспечении резервным -подогревателем нагрузки горячего водоснабжения в течение Неотопительного периода связано с тем, что размещенный в баке сбора нагретой жидкой среды датчик уровня вьщает сигнал на включение дополнительного источника тепла только в случае недостаточного поступления нагретой жидкой среды непосредственно из бака-аккумулятора тепла в бак сбора нагретой жидкой среды.

СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, содержащая солнечный коллектор, связанный с низкотемпературной секцией аккумулятора тепла. сообщенный с его высокотемпературной секцией последовательно через емкость распределения тепла и запорное устройство с поплавковым приводом, причем в высокотемпературной секции размещен поплавок привода запорного устройства, a в емкости датчик температуры и нагреватель с управляюгрм устройством, связанный с резервным источником тепла, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь тепла, датчик температуры связан с запорным устройством, a в высокотемпературной секции ниже уровня срабатьгоания по8 плавкового привода установлен датчик уровня, связанный с управляющим устройством нагревателя.