Установка солнечного горячего водоснабжения Советский патент 1992 года по МПК F24J2/42 

h

Изобретение относится к области гелиотехники, а именно к установкам солнечного горячего водоснабжения.

Известна гелиосистема горячего водоснабжения, включающая солнечный коллектор и бак-аккумулятор 1.

Эта система обладает низкой экономичностью и сложна в эксплуатации.

Известна также гелиосистема горячего водоснабжения, включающая гелиоводо- нагреватель, питательную емкость и бак-аккумулятор 2.

Существенными недостатками этого решения являются низкая эффективность и надежность, а также сложность в эксплуатации, обусловленные сложностью системы в целом.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является установка солнечного горячего водоснабжения, содержащая гелиоводонагреватель, трубопроводами холодной и горячей воды подсоединенный к расположенным выше него соответственно питательной емкости с регулятором уровня и баку-аккумулятору 3.

Существенным недостатком этого известного решения является низкая эффективность использования солнечной энергии.

Целью изобретения является повышение эффективности использования солнечной энергии путем устранения отмеченных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в установке солнечного горячего водоснабжения, содержащей гелиоводонагреватель, трубопроводами холодной и горячей воды подсоединенный к расположенным выше него соответственно питательной емкости с регулятором уровня и баку-аккумулятору, регулятор уровня выполнен с возможностью поддержания максимального уровня воды в питательной емкости, не превышающего точки подсоединения трубопровода горячей воды к баку-аккумулятору, а минимальный уровень относительно максимального не превышает величины, определяемой из соотношения:

h-h +h.

где h - высота подъема во2лтР 1 2

ды в трубопроводе горячей воды, определяемая обьемным расширением воды в гелиоводонэгресэтеле:

h ,.B,vx v - высота подъема жидУГкости, определяемая разностью удельных

весов воды в трубопроводах холодной и горячей воды;

Vr - суммарная емкость гелиоводонаг- ревателя и подсоединенного к нему трубопровода горячей воды;

а - коэффициент объемного расширения воды при 1°С;

1макс - максимально возможный перепад температур в гелиоводонагревателе за

сезон эксплуатации;

R 1- радиус трубопровода горячей воды на участке между точкой присоединения к баку-аккумулятору и минимально возможном уровнем воды в питательной емкости.

hB - величина, определяемая расстоянием от нижней точки трубопровода холодной воды до минимального уровня в питательной емкости.

На чертеже изображена схема установки солнечного горячего водоснабжения.

Установка солнечного горячего водоснабжения включает гелиоводонагреватель 1, соединенный с баком-аккумулятором 2 и питательной емкостью 3 трубопроводами 4

и 5 соответственно холодной и горячей воды. Для подачи холодной воды в питательную емкость 3 имеется патрубок 6, а для отвода горячей воды из бака аккумулятора 2 - патрубок 7. В питательной емкости 3 установлен регулятор уровня 8, например, поплавок, или какие-либо другие аналогичные средства.

Регулятор уровня 8 выполнен с возможностью поддержания максимального уровня а-а воды в питательной емкости 3, не превышающей точки подсоединения трубопровода 5 горячей воды к баку-аккумулятору 2.

Максимально возможный уровень воды

в питательной емкости 3 обозначен а-а, а минимально возможный уровень в ней же - б-б.

Установка солнечного горячего водоснабжения работает следующим образом.

В первоначальный момент времени питательная емкость 3 может быть заполнена холодной водой до уровня а-а (бак-аккумулятор 2 пустой). В этом случае сразу после начала воздействия солнечной радиации и

последующего минималььного нагрева воды в гелиоводонагревателе 1, она начнет поступать в бак-аккумулятор 2. Чтобы поднять температуру нагрева, необходимо с помощью патрубка б установить более низкий

уровень воды в питательной емкости 3.

В этом случае поступление воды в бак- аккумулятор 2 начнется при условии, когда вес столба жидкости в трубопроводе А превысит вес столба жидкости в трубопроводе

5. При этом чем ниже будет уровень воды в питательной емкости 3, тем выше будет температура нагрева в гелиоводонагревателе 1. Максимальный нагрев возможен при минимальном уровне воды б-б в питательной емкости 3, который расположен ниже уровня а-а на величину +h ,

., aVrAtMaxc

где n - - высота подъема воды

2JTR12

в трубопроводе горячей воды, определяемая объемным расширением воды в гелиоводонагревателе;

h

Нв(Ух-уг) Уг

высота подъема жидкости, определяемая разностью удельных весов воды в трубопроводах холодной и горячей воды;

Vr - суммарная емкость гелиоводонаг- ревателя и подсоединенного к нему трубопровода горячей воды;

а - коэффициент объемного расширения воды при 1°С;

Атмакс максимально возможный перепад температур в гелиоводонагревателе за сезон эксплуатации;

RI - радиус трубопровода горячей воды на участке между точками присоединения к баку-аккумулятору и минимально возможным уровнем воды в питательной емкости;

Нв - величина, определяемая растяжением от нижней точки трубопровода холодной воды до минимального уровня в питательной емкости.

В качестве конкретного примера рассмотрим установку солнечного горячего водоснабжения, имеющую следующие параметру;

R1 0,02 м; tr - 50°С: tx - 25°С; А1макс 50-25 25°С; ух 1000 кг/м3;уг 955 кг/м3; а 0,00045 и VV 0,5м3, исходя из которых определяем:

h

0.00045 0,5 25 2 -3,14 -0,022

2,25 м,

(1000°-955)0.09м.

joO

Следовательно .25+0,,34 м.50

Предварительные расчеты показывают также, что исключение в установке, выполненной согласно изобретению, контакта и

55

возможности смешивания холодной и нагретой воды повышает эффективность использования солнечной энергии на 5-10%. Кроме того, изобретение позволяет получать горячую воду уже через 2-3 ч после начала действия солнечной радиации. Формула изобретения Установка солнечного горячего водоснабжения, содержащая гелиоводонагреватель, трубопроводами холодной и горячей воды посоединенный к расположенными выше него соответственно, питательной емкости с регулятором уровня и баку-аккумулятору, отличающаяся тем, что, с целью

повышения эффективности использования солнечной энергии, регулятор уровня выполнен с возможностью поддержания максимального уровня воды в питательной емкости, не превышающего точки подсоединения трубопровода горячей воды к баку- аккумулятору, а минимального уровня относительно максимального, не превышающего величины, определяемой из соотношения

25

+h ,

0

5

0

5

где h

«VrAt,

макс

- высота подъема поды

0

27T-R1

в трубопроводе горячей воды, определяемая объемным расширением воды в гелио- нагревателе;

в (Jx-Д2 высота П0дьема жидкоУГсти, определяемая разностью удельных

весов воды в трубопроводах холодной у и горячей уг воды;

Vr - суммарная емкость гелиоводонаг- ревателя и подсоединенного к нему трубопровода горячей воды;

а. - коэффициент объемного расширения воды при 1°С;

Асмакс - максимально возможный перепад температур в гелиоводонагревателе за сезон эксплуатации;

R 1- радиус трубопровода горячей воды на участке между точкой присоединения к баку-аккумулятору и минимально возможным уровнем воды в питательной емкости;

hB - величина, определяемая расстоянием от нижней точки трубопровода холодной воды до минимального уровня в питательной емкости.

Сущность изобретения: установка солнечного горячего водоснабжения включает гелиоводонагреватель (1), соединенный с баком-аккумулятором БА (2) и питательной емкостью (3) трубопроводами (4) и (5) соответственно холодной и горячей воды. Для подачи холодной воды в емкость (3) и отвода горячей воды имеются патрубки. В емкости