Система солнечного тепловодоснабжения Советский патент 1991 года по МПК F24J2/42 

Изобретение относится к гелио.ехнике и может быть использовано в солнечных энергетических установках для сушки плодоовощной продукции и сена, обогрева помещения, приготовления технологической воды в культивационных и других сельскохозяйственных сооружениях.

Цель изобретения - расширение диапазона использования солнечной энергии.

На фиг. 1 показана общая схема системы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - аккумулятор; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Система солнечного тепловодоснабже- ния содержит коллектор 1, имеющий каналы 2 3 для воды и воздуха, соединенные соответственно с водяным подводящим и отводящим трубопроводами 4, 5 и воздушными подводящими и отводящими трубопроводами 6, 7, аккумулятор 8, потребитель 9 наг гретого ооздуха и потребитель горячей воды (не показан) и регулирующие клапаны 10-18 для переключения системы на различные режимы потребления тепла, причем отводящий воздушный трубопровод 7 соединен с входом потребителя 9 воздуха, выход которого соединен с подводящим воздушным трубопроводом б, Отводящий и подводящий воздушные трубопроводы б, 7 соединены между собой рециркуляционным воздуховодом 19. Аккумулятор 8 выполнен в виде воздушной и водяной камер 20, 21, отводящий воздушный трубопровод 6 дополнительно соединен с воздушной камерой 20 аккумулятора 8, которая соединена с входом потребителя 9 воздуха, выход последнего соединен дополнительно с воздушной камерой 20 аккумулятора, соединенной также с подводящим воздушным трубопроводом 7, а отводящий и подводящий водяные трубопроводы 4, 5 соединены с водяной камерой 21 аккумулятора 8, которая подключена к потребителю горячей воды.

Водяная камера 21 аккумулятора 8 расположена внутри воздушной камеры 20, боковая ее стенка, обращенная к воздушной камере 20, снабжена ребрами 22, а внутри нее коаксиально размещены цилиндрические емкости 23, заполненные веществом, претерпевающим фазовые переходы.

Воздушная камера 20 в верхней части снабжена вытяжной шахтой 24 с шибером 25.

На входе потребителя 9 воздуха установлен теплообменник 26, сообщенный с водяной камерой 21 аккумулятора 8. При установке коллектора 1 на крыше здания система дополнительно содержит резервуар-накопитель 27 для сбора атмосферных осадков, сообщенный с водяной камерой 21 аккумулятора 8.

Система содержит также вентиляционные установки 28, 29 и насосы 30, 31. Между нижним и верхним отсеками камеры 20 установлены диафрагмы 32. Параллельно насосу 30 установлена задвижка 33.

Система солнечного тепловодоснабже- ния работает следующим образом.

Преобразование солнечной энергии в тепловую происходит в коллекторе 1, в ко0 тором одновременно или поочередно нагревается воздух или вода. В начале сезона эксплуатации или в начале светового дня, когда солнечный коллектор недостаточно прогрет, осуществляется его предваритель5 ный разогрев теплым воздухом, скорость нагрева которого выше, чем воды. Для этого клапаны 10 и 14 закрывают и одновременно с этим открывают клапаны 12 и 11. С помощью вентиляционной установки 28 осу0 ществляется рециркуляция воздуха через подающий воздушный трубопровод 7, коллектор 1, отводящий воздушный трубопровод 6 и рециркуляционный воздуховод 17. По достижении воздухом в коллекторе тре5 буемых параметров производится подача горячего воздуха к потребителю 9 для подогрева внутреннего воздуха или сушки сельхозпродукции, например плодов, овощей, сена и др. Для этого клапан 11 закрывается,

0 одновременно открываются клапаны 10и 13 при закрытых клапанах 15, 16 в воздушной камере 20, при этом подогретый воздух поступает непосредственно из коллектора 1 к потребителю 9, от которого по подающему

5 трубопроводу 7 проходит для повторного подогрева в коллектор 1. Если потребителю 9 необходим воздух с определенными параметрами, например, для использования в теплицах или животноводческих помещени0 ях, то его охлаждение и доувлажнение (сушка) осуществляются в теплообменнике 26, из которого в результате теплообмена подогретый жидкий теплоноситель (вода) может быть подан в аккумулятор 8 одновременно

5 с использованием горячего воздуха по схеме коллектор - потребитель. Возможна зарядка аккумулятора 8 циркулирующей водой с помощью насоса 30 через каналы 2, установленные в коллекторе 1, с возвратом

0 в аккумулятор 8 по отводящему трубопроводу 4.

В случае, если потребность в горячем воздухе для технологического процесса или обогрева отпала, то зарядка аккумулятора 8

5 может осуществляться одновременно как за счет циркулирующей воды, так и за счет подогретого воздуха. В этом случае клапаны 13.17,11 и шибер 25 закрыты, а клапаны 10. 12, 14, 15, 16 открыты и подогретый воздух из коллектора 1 по отводящему воздушному

трубопроводу б с помощью вентиляционной установки 28 поступает в нижний отсек воздушной камеры 20 и через отверстия в диафрагме 32 - в верхний отсек этой камеры, где, совершая турбулентное движение вдоль ребер 22 аккумулятора 8, отдает тепло через стенку в камеру 21 с емкостями 23, заполненными теплоаккумулирующим веществом. Горячая вода, накопленная в аккумуляторе 8, может быть использована для обогрева помещений, для бытовых и технологических нужд по общеизвестным схемам с забором ее насосом 31.

В ночном режиме или при погодных условиях, исключающих получение тепла непосредственно от Солнца, используется тепло, накопленное в аккумуляторе 8, путем циркуляции воздуха с помощью вентиляционной установки 29 от потребителя 9 через воздуховод 19, воздушную камеру 20 (здесь происходит теплообмен между воздухом и ребрами 22). При этом шиберные клапаны 10, 12, 17, 11 и шибер 25 закрыты, а клапаны 18, 14, 15, 16 открыты. Одновременно горячая вода из аккумулятора 8 подается в теплообменник 26 для дополнительного подогрева воздуха. При разрядке аккумулятора 8 ниже требуемых параметров теплоносителя вода в нем подогревается электронагревателем (не показан) во внепиковый период. Отбор тепла в этом случае осуществляется по описанной выше схеме или циркуляцией воздуха с помощью вентиляционной установки 29 от потребителя 9 при открытом шиберном клапане 17 через теплообменник 26, в который подается вода, подогретая в аккумуляторе 8 с помощью дублирующего электронагревателя.

Зарядка аккумулятора 8 при необходимости может осуществляться в режиме пассивного использования солнечной энергии путем естественной циркуляции воды и воздуха, вызванной тепловым подпором и разностью высотных отметок коллектора 1 и аккумулятора 2. Для естественной циркуляции подогретого воздуха открывают клапаны 10, 12, 15, 16 и шибер 26, клапаны 18, 14. 17, 11 находятся в закрытом состоянии. При этом воздух, поступающий в коллектор 1 из подающего воздушного трубопровода 7, подогревается и поступает в верхнюю зону коллектора 1 - отводящий воздушный трубопровод 6, из которого эжектируется в отсеки воздушной камеры 20 и через вытяжную шахту 24 отводится в атмосферу. Для поступления воздуха в коллектор 1 через подающий воздушный трубопровод 7 в последнем следует предусматривать закрываемый проем или использовать вентиляционные проемы и установку потребители 9. Если в

качестве потребителя 9 служит культивационное сооружение, то оно может быть использовано и в качестве дополнительного солнечного коллектора, в котором происхо5 дит предварительный нагрев воздуха за счет парникового эффекта, который имеет место в таких сооружениях даже в ранне- весенний и позднеосенний периоды, а в некоторых климатических зонах и зимой.

0 Одновременно с зарядкой аккумулятора 8 с помощью воздушной системы осуществляют его зарядку с помощью естественной циркуляции воды. Для этого открывают задвижку 33, и более холодная вода из нижней зоны

5 аккумулятора 8 поступает в каналы 2 коллектора 1, подогревается и через трубопровод 4 отводится в верхнюю зону аккумулятора 8. Коллектор 1 может дополнительно использоваться как сборник атмосферных

0 осадков, которые собираются в резервуаре- накопителе 27, которым дополнительно оборудуется коллектор 1 и из которого вода с помощью трубопровода подается для подпитки аккумулятора 8 или на другие техно5 логические и бытовые нужды.

Система солнечного тепловодоснаб- жения для сельского хозяйства позволяет повысить эффективность и регулируемость процесса утилизации солнечной энергии,

0 увеличить эффективность теплообмена и теплоаккумуляции, экономить электроэнергию, более рационально и универсально использовать природные ресурсы и может быть использована в различных отраслях

5 сельского хозяйства.

Формула изобретения

1. Система солнечного тепловодоснаб0 жения, содержащая коллектор, имеющий каналы для воды и воздуха, соединенные с соответствующими подводящими и отводящими трубопроводами, аккумулятор, потребители нагретого воздуха и горячей воды и

5 регулирующие клапаны для переключения системы на различные режимы потребления тепла, причем отводящий воздушный трубопровод соединен с входом потребителя воздуха, выход которого соединен с подво0 дящим воздушным трубопроводом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона использования солнечной энергии, отводящий и подводящий воздушные трубопроводы соединены между собой ре5 циркуляционным воздуховодом, аккумулятор выполнен е виде воздушной и водяной камер, отводящий воздушный трубопровод дополнительно соединен с воздушной камерой аккумулятора, которая соединена с входом потребителя воздуха, выход последнего

соединен дополнительно с воздушной камерой аккумулятора, соединенной также с подводящим воздушным трубопроводом, а отводящий и подводящий водяные трубопроводы соединены с водяной камерой аккумулятора, которая подключена к потребителю горячей воды.

2, Система по п. 1, отличающая- с я тем, что водяная камера аккумулятора расположена внутри воздушной, боковая ее стенка, обращенная к воздушной камере, снабжена ребрами, а внутри нее коаксиаль- но размещены цилиндрические емкости, заполненные веществом, претерпевающим фазовые превращения.

22

21

3.Система по п. 1, отличающая- с я тем, что воздушная камера в верхней части снабжена вытяжной шахтой с шибером.

4.Система по п. 1, отличающая- с я тем, что на входе потребителя воздуха установлен теплообменник, сообщенный с водяной камерой аккумулятора.

5.Система по п. 1, отличающаяся тем. что при установке коллектора на крыше здания она дополнительно содержит резервуар-накопитель для сбора атмосферных осадков, сообщенный с водяной камерой аккумулятора,

к

Изобретение относится к области гелиотехники. Цель изобретения - расширение диапазона использования солнечной энергии. В системе солнечного тепловодоснабК аккумулятору жения каналы 2. 3 для воды и воздуха коллектора 1 соединены соответствующими трубопроводами 4-7 с аккумулятором 8 и потребителями нагретого воздуха и горячей воды Аккумулятор 8 выполнен с водяной камерой, расположенной внутри воздушной, и имеет ребра с внешней стороны. Солнечная радиация, проникая в коллектор 1. одновременно или последовательно подогревает воздух и воду, которые поступают к потребителям нагретого воздуха и горячей воды непосредственно или через аккумулятор 8. С помощью регулирующих клапанов осуществляется регулирование процесса использования солнечной энергии и создается возможность работы системы в нескольких ражимах. 4 з. п. ф-лы, 4 ил, Ј /(потребителю - I }$от потребителя Ъ Os 4 СЛ VI Ю ю 72

ут хъъъ&ж ъ

/

10

фиг.З

15

21

фиг. 4