Гелиосистема Советский патент 1993 года по МПК F24J2/42 

Изобретение относится к области гелиотехники , а именно к гелйосистемам горячего водоснабжения.

Цель изобретения - упрощение системы и снижение энергозатрат. : На чертеже показана предлагаемая ге- лиосистема.

ГелиосисТема включает: солнечный коллектор 1, трубопровод циркуляционного полуконтура 2, который в нижней части снабжен дроссель-клапаном 3 и присоединен а баку-аккумулятору горячей воды 4 со сливным трубопроводом 5 и патрубками присоединения трубопроводов контура по- требле ния теплоты 6; а в верхней части, через теплообменник трубопровода 8 с расположенным на последнем питательным насосом 9, присоединен к баку-аккумулятору статического давления 10, снабженному

клапаном поддержания максимального уровня 11, циркуляционный полуконтур 12с установленным на нем циркуляционным на сосом 13.

Баки 4 и 10 снабжены автоматическими воздухоотводчиками 14, патрубками присоединения трубопроводов циркуляционных полуконтуров 15.

Солнечная батарея 16 и ветроэнергетическая установка 17 преобразуют солнечную энергию и энергию ветра в электрическую энергию, которая передается на электродвигатели 18.

Бак-аккумулятор статического давления 10 расположен в верхней части циркуляционного контура.

Вода из бака-аккумулятора статического давления 10 по трубопроводу циркуляци- онног.о полуконтура 2 поступает в

00

го со ю о

солнечный коллектор 1, где нагревается и поступает далее в бак горячей воды 4 откуда через патрубки осуществляется отбор горячей воды потребителями. Вследствие водо- разбора, уровень воды в баке-аккумуляторе статического.давления 10 понижается кла- - пан поддержания максимального уровня 11 открывается и происходит подпитывание бака 10, осуществляемое насосом 9 из водоема. Подпиточная вода до поступления в бак 10 проходит через теплообменник 7 и, отобрав тепло от воды, поступающей в гелио- коллектор 1, поступает в верхнюю зону бака 10.

Количество воды, проходящей по трубопроводу 8, зависит от электрического тока, поступающего на двигатель 18 подпиточного насоса 9 от солнечной батареи 1 б и (или) ветроэнергетической установки 17. Насос 9 будет работать неравномерно, подпитывая порциями питательной воды бак-аккумулятор статического давления 10, т.к. интенсивность солнечной энергии, поступающей на батарею 16 и (или) ветровой нагрузки, поступающей на ветроэнергетическую установку 17, зависит от случайных факторов (облачность, порывы ветра).

Насос 9 одновременно исполняет функции превращения случайных поступлений энергии от солнечной батареи 16 и ветроэнергетической установки 17 в постоянное статическое давление, аккумулируемое в баке 10.

Бак 10 создает статический напор, обеспечивая перетекание воды через теплообменник 7, солнечный коллектор 1, по трубопроводу 2 в бак 4.

Высота Н расположения бака 10 над серединой коллектора 1, а также наличие дроссель-клапана 3, создают заданные теп- логидравлические показатели солнечного коллектора 1, а также такой напор Н, который достаточен для преодоления суммарных потерь напора в солнечном коллекторе 1, трубопроводе .полуконтура 2, теплообменника 7, дроссель-кдапане 3 и других местных сопротивлениях (отводов, арматуры и

Др.)2АНзадПолук; с учетом напора, обеспечивающего истечение из трубопровода полуконтура 2 в бак горячей воды 4 - ДНист.

Нуст 2ДНЭаДпрлук + ДНист

Суммарные потери 2)АН зая полк определяктся;

напора

1) суммой потерь напора по длине трубопроводов полуконтура 2 и солнечного коллектора 1 АНТр

ъ-%

ДНТр

2) суммарными потерями напора в вышеуказанных местных сопротивлениях - АН мест

АНмест

где А- безразмерный коэффициент сопротивления трению теплоносителя о стенки трубы. , V - скорость потока;

d - внутренний диаметр трубы; р- плотность среды; g -ускорение свободного падения; I - длина трубопровода полуконтура с солнечным коллектором;

2}Ј- сумма коэффициента местных сопротивлений, вызывающих потери напора (арматура, внезапное сужение, внезапное расширение, повороты, дроссель-клапан)

АНтр + АН

мест

Тогда

HycT()fЈ+ДНист,

где АНист-напор истечения воды из трубопровода полуконтура с солнечным коллектором

В случае, когда баки 4 и 10 полностью заполнены водой, что имеет место при минимальных истреблениях, интенсификация нагрева воды производится при помощи циркуляционного насоса 10, установленного на циркуляционной линии соединяющей баки 4 и 10. Соединение бака с атмосферой осуществляется с помощью автоматйческого воздухоотводчика 14.

Эффективность использования солнечной энергии повышается в заявляемой системе в результате отказа от многократного преобразования энергии, снижения капитальных -и эксплуатационных расходов в связи с отсутствием электрохимического аккумулятора с инвертором, т.к. функцию накопителяэнергии выполняет бак-аккумулятор статического давления, питаемый водой, подаваемой питательным насосом с электродвигателем имеющем привод от солнечной батареи и ветроэнергетической установки, Стохастические поступления электроэнергии от последних,

преобразовываются непосредственно в энергию гидростатического напора в баке- аккумуллторе статического давления.

Вышеперечисленные мероприятия позволяют снизить эксплуатационные расхо- ды, отказаться от многократного преобразования энергии, упростить эксплуатацию системы в целом, что позволяет повысить КПД всей системы в целом.

Формула изобретения Гелиосистема, содержащая связанные в циркуляционный контур солнечный коллектор, насос, бак-аккумулятор, подсоединенный к потребителям теплоты и имеющий сливной трубопровод, и ветроэнергетиче- скую установку, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы и сниже- ния энергозатрат, гелиосистема дополнительно содержит солнечную батарею и бак-аккумулятор статического давления с

подключенным к нему через клапан поддержания максимального уровня питательным трубопроводом с насосом, при этом солнечная батарея и ветроэнергетическая установка подключены к электродвигателям насосов, а бак-аккумулятор статического давления установлен над солнечным коллектором на высоте, определяемой из следующего соотношения:

ДНсистзад + АН

1ист.

где Н - высота установки бака над коллектором;систзад-суммарные потери напора

2ДН в полуконтуре;

АНист- напор, обеспечивающий истечение из трубопровода полуконтура.

Использование: в системах горячего водоснабжения. Сущность изобретения; система снабжена баком-аккумулятором статического давления, с клапаном поддержания максимального уровня, к которому подключен питательный трубопровод с установленным на нем питательным насосом с электродвигателем, причем бак-аккумулятор статического давления расположен в верхней части циркуляционных полуконтуров, а электродвигатели Циркуляционного и питательного насосов сообщены с солнечной батареей и ветроэнергетической уста-, новкой. 1 ил. ел

/К «fcft

А

.15