Солнечный пруд Советский патент 1992 года по МПК F24J2/34 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к гелиопрудам, преобразующим солнечное излучение в тепловую энергию и осуществляющим ее аккумулирование.

Известен солнечный пруд, содержащий мембраны, покрывающие поверхность пруда и придонную теплоаккумулирующую зону с теплобменником 1.

Недостатком известного солнечного пруда является невозможность создания на его основе экологически чистого гелиопруда путем, например, использования пресной воды. Существование теплоаккумулирую- щей зоны в данном техническом решении возможно только при наличии градиента концентрации соли, возрастающей по глубине пруда,

Известен также солнечный пруд, включающий верхнюю изолирующую и связанную с потребителем нижнюю теплоаккумулирующую зоны и размещенную в изолирующей зоне мембрану, выполненную из прилегающих друг к другу прозрачных пленочных капсул, заполненных жидкой и газообразной средами, разделенными прослойками для подавления конвекции 2.

Основной недостаток этого пруда - относительно невысокая эффективность аккумулирования тепла.

Цель изобретения - повышение эффективности аккумулирования теппа.

Поставленная цель достиг ется тем, что солнечный пруд, содержащей верхнюю изолирующую и связанную с потребителем нижнюю теплоаккумулирующую зоны и размещенную в изолирующей зоне мембрану, выполненную из прилегающих друг к другу прозрачных пленочных капсул, заполненных жидкой и газообразной средами, разде- ленными прослойкой для подавления конзекции, дополнительно содержит размещенную в теплоаккумулирующей зоне мембрану, выполненную в виде прилегающих друг к другу черных пленочных капсул, заполненных веществом с фазовым переходом, при этом капсулы изолирующей и теплоаккумулирующей зон снабжены грузами и расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Прослойка для подавления конвекции выполнена в виде ляной пленки. Потребитель связан с теплоаккумулирующей зоной чераз теплообменник, выполненный в виде трубопровода, огибающего черные капсулы.

Солнечный пруд позволяет эффективно аккумулировать тепло на дне пруда в тепло- аккумулирующей зоне в капсулах, заполненных веществом с фазовым переходом, с достаточно эффективной теплоизоляцией этой зоны от окружающей среды.

На чертеже представлена схема солнечного пруда (поперечный разрез).

Солнечный пруд имеет облицовку 1, заполнен пресной водой и содержит два яруса

объемных мембран (верхняя 2 и нижняя 3). Нижняя мембрана 3 расположена в придонной теплоаккумулирующей зоне пруда, где установлен теплообменник 4. Мембрана 3 составлена из заполненных веществом с фа0 зовым переходом и пригруженных грузом 5 капсул 6 из черной полимерной пленки. Грузы 5 расположены внутри капсул 6. Капсулы

6мембраны 3 плотно размещены в придонной теплоаккумулирующей зоне и огибают5 ся теплообменником 4, выполненным в виде трубопровода. Такое одноярусное взаиморасположение капсул 6 и образует мембрану 3. На мембране 3 расположен изолирующий ярус из частично заполнен0 ных водой и пригруженных грузом 5 капсул

7из прозрачной полимерной пленки. Капсулы 7 ориентированы относительно капсул 6 в шахматном порядке. Поверхность воды внутри капсул 7 покрыта противоиспари5 тельной пленкой 8, например масляной. Уровень воды в солнечном пруде поддерживается несколько ниже уровня воды в капсуле 7 (на чертеже не показано). Плотное расположение капсул 7 на верхнем ярусе

0 бразует мембрану 2. Незаполненный водой воздушный 9 капсул 7 образует теплоизолирующее покрытие солнечного пруда.

Солнечный пруд функционирует следуЬ гощим образом.

Падающее на поверхность, солнечного пруда излучение проникает через верхнюю прозрачную мембрану 2 и преимущественно нагревает вещество с фазовым перехо0 дом, заключенным в капсулы б нижней мембраны 3, а также воду, заключенную между стенками капсул 6 и 7 в самих капсулах 7. В процессе нагрева неизбежно внутри каждой капсулы 6 и 7 и вне их между

5 стенками происходит образование конвективных токов. Однако локализация этих токов внутри и между стенками капсул препятствует образованию конвективных течений по всему объему пруда, тем самым

0 поддерживается стратификация температуры по высоте пруда. Воздушный объем 9 в капсулах 7 верхней мембраны 2 препятствует теплоотдаче от пруда в атмосферу. Масляная пленка 8 не дает испаряться жидкости

5 внутри капсул 7 верхнего яруса. Шахматное расположение пригруженных капсул 7 верхнего яруса относительно капсул 6 нижнего яруса при плотной их компановке обеспечивает локализацию объема воды з пруду между стенками капсул. Разность Б уровнях

воды внутри капсул 7 верхнего яруса и общего уровня воды в пруду способствует рас- пиранию капсул 7 до контакта с соседней стенкой. При этом сами капсулы 7 принимают такую форму, при которой до предела уменьшается открытая поверхность воды в пруду. Наличие грузов 5 в каждой капсуле 6 и 7 дает возможность формировать путем затапливания мембраны 3 и 2, Вес каждого груза 5 достаточен для удержания капсул 6 и 7 на месте их установки при действии ветра и ъ процессе нагрева солнечного пруда, когда возникают дополнительные Архимедовы силы за счет уменьшения плотности. Использование в капсулах 6 в качестве наполнителей веществ с фазовым переходом (например, парафина1 позволяет более эффективно аккумулировать тепло солнечного излучения благодаря увеличению отношения времени разрядки к времени зарядки за счет процесса фазового перехода без увеличения глубины теплоак- кумулирующей зоны пруда при постоянной площади поверхности приема солнечного излучения.

Теплосьем для потребителя из теплоак- кумулирующей зоны осуществляется посредством теплобменника 4,выполненного в виде трубопровода, огибающего черные капсулы 5, что позволяет проводить данный процесс более эффективно

Формула изобретения

1.Солнечный пруд, содержащий верхнюю изолирующую и связанную с потребителем нижнюю теплоаккумулирующую зоны

и размещенную в изолирующей зоне мембрану, выполненную из прилегающих одна к другой прозрачных пленочных капсул, заполненных жидкой и газообразной средами, разделенными прослойкой для

подавления конвекции, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности аккумулирования тепла, пруд дополнительно содержит размещенный в теплоаккумулирующец зоне мембрану, выполненную в виде прилегающих одна к другой черных пленочных капсул, заполненных веществом с фазовым переходом, при этом капсулы из изолирующей и теплоаккумули- рующей зон снабжены грузами и распложены относительно друг друга в шахматном порядке.

2.Пруд по п. 1,отличающийся тем, что прослойка для подавления конвекции

выполнена в виде масляной пленки.

3.Пруд п п. 1,отличающийся тем, что потребитель связан с теплоаккумулиру- ющей зоной через теплообменник, выполненный в виде трубопровода, огибающего черные капсулы.

Использование: аккумулирование солнечной энергии в пресном водоеме. СущС о л н ц е Y ность изобретения: с целью повышения эффективности аккумулирования тепла солнечный пруд содержит две расположенные друг над другом зоны, выполненные из мембран 2, 3, составленных из пленочных капсул. Капсулы 7 верхней изолирующей зоны выполнены прозрачными, заполнены жидкой и газообразной средами и пригружены. Капсулы 6 нижней теплоаккумулирующей зоны размещены в шахматном порядке, заполнены веществом с фазовым переходом и пригружены. Теплообменник 4 выполнен в виде трубопровода, огибающего капсулы 6. 2 з.п,ф-лы, 1 ил. А СО С х| xj to сл 4 J J В 6