Гелиоводонагреватель

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) Гелиоводонагреватель, содержащий бак-аккумулятор, теплоизолирующую оболочку с прозрачным верхним основанием, внутри которой установлен бак-аккумулятор отличающийся тем, что он дополнительно содержит резервуар, выполненный из некоррозирующего морозоустойчивого материала, установленный внутри бакааккумулятора с образованием между ними полости для теплоносителя или воздуха, и теплоподводящие элементы, расположенные на внутренней стороне крышки бака-аккумулятора в шахматном порядке, при этом боковые стенки теплоизолирующей оболочки выполнены прозрачными, а каждый теплоподводящий элемент выполнен в виде цилиндра и усеченного конуса, концентрично установленного внутри цилиндра с образованием между ними герметичной полости, заполненой летучей жидкостью. Изобретение относится к области солнечной энергетики и может быть использовано в системах обогрева и горячего водоснабжения. Известны устройства для преобразования лучистой энергии Солнца в тепловую энергию нагреваемой жидкости например 1,2,3,4,5. Все эти устройства имеют низкий коэффициент преобразования солнечной энергии (до 0,4) и небольшую теплопроизводительность, так как основаны на принципе термосифонной (естественной) циркуляции. 2423 1 Нагреваемая в гелиоколлекторе вода поднимается вверх и поступает в бак-аккумулятор ее место заполняет холодная вода со дна бака. Скорость циркуляции и количество получаемого тепла находятся в прямой зависимости от разности температур воды на выходе и входе в гелиоколлектор. В то же время с ростом этой разности увеличиваются тепловые потери в окружающую среду. Конструкции известных устройств громоздки, требуют больших площадей для расположения отдельно гелиоколлекторов и бака-аккумулятора, высокие теплопотери в пасмурное и темное время суток. Известна конструкция солнечного водонагревателя 6, частично лишенная этих недостатков, содержащая плоский резервуар с изоляцией и застекленный сверху одним или двумя слоями стекла. Циркуляция воды осуществляется внутри самого нагревателя. Вода, воспринимающая тепло от зачерненной поверхности верхнего металлического листа, поднимается вверх и затем опускается между промежуточным неметаллическим и нижним металлическим листами. Однако, этот солнечный водонагреватель имеет ряд недостатков малая производительность (75-80 л воды в день на 1 м 2 поверхности водонагревателя ) низкая температура нагрева воды (50-55 С) медленный процесс термосифонной циркуляции внутри резервуара интенсивная отдача теплоэнергии в пасмурное и темное время суток. Задача изобретения - повышение производительности гелиоводонагревателя на 80-90, а также снижение теплопотерь аккумулированной энергии в пасмурное и темное время суток до 5 С. Указанный технический результат достигается за счет того, что гелио-водонагреватель содержит бакаккумулятор, теплоизолирующую оболочку с прозрачным верхним основанием, внутри которой установлен бак-аккумулятор. Особенность изобретения в том, что бак-аккумулятор содержит резервуар, выполненный из некоррозирующего морозоустойчивого материала, установленный внутри бака-аккумулятора с образованием между ними полости для теплоносителя или воздуха, и теплоподводящие элементы, расположенные на внутренней стороне крышки бакааккумулятора в шахматном порядке, при этом боковые стенки теплоизолирующей оболочки выполнены прозрачными, а каждый теплоподводящий элемент выполнен в виде цилиндра и усеченного конуса, концентрично установленного внутри цилиндра с образованием между ними герметичной полости, заполненной летучей жидкостью. Применение внутреннего резервуара, выполненного из некоррозирующего морозоустойчивого материала не разрывающегося при замерзании в нем воды, позволяет использовать гелиоводонагреватель даже в сезоны отрицательных температур темного времени суток. Гелиоводонагреватель начинает функционировать при само низкой интенсивности солнечной радиации. На фиг. 1 схематически показан предлагаемый гелиоводонагреватель, рис. 2 - схема теплоподводящего элемента. Гелиоводонагреватель содержит бак-аккумулятор 1, в который помещен внутренний резервуар 2, на днище которого установлен клапан-регулятор 3, теплоподводящие элементы 4, расположенные в шахматном порядке по всей площади крышки 5. Бак-аккумулятор помещен в теплоизолирующую оболочку с прозрачным верхним основанием и боковыми стенками 6, расположенную над теплозащитным слоем 7. Каждый теплоподводящий элемент представляет собой цилиндр 8 и усеченный конус 9, концентрично установленный внутри цилиндра с образованием между ними герметичной полости, заполненной летучей жидкостью 10. Трубопровод 11 соединяет гелиоводонагреватель с источником холодной воды, трубопровод 12 посредством поплавкового заборника 13 и гибкого патрубка 14 - с потребителем тепла. Гелиоводонагреватель работает следующим образом. По трубопроводу 11 холодная вода поступает в верхнюю часть внутреннего резервуара 2, заполнив который через верхние кромки боковых стенок или клапан-регулятор 3, переливается в свободное пространство бака-аккумулятора 1. Солнечные лучи, пройдя через прозрачную теплоизолирующую оболочку 6, нагревают стенки и крышку 5 бака-аккумулятоа. Посредством теплоподводящих элементов 4, расположенных в шахматном порядке по всей площади крышки, тепловая энергия распределяется по всему объему теплоносителя. Интенсивный перенос тепла от нагретой крышки на глубину бака-аккумулятора обусловлен предлагаемой конструкцией теплоподводящих элементов, каждый из которых представляет собой цилиндр 8 и концентрично установленный внутри цилиндра усеченный конус 9 с образованием между ними герметичной полости, заполненной летучей жидкостью 10. По мере прогревания крышки, внутри теплоподводящих элементов, плотно соприкасающихся с ней,происходит процесс парообразования летучей жидкости и миграции перегретого пара под давлением в нижнюю часть, где конденсируясь, пар нагревает жидкость и стенки элементов. Нагретая жидкость испаряется и пар поднимается вверх, где с повышением температуры увеличивается давление пара и процесс теплопередачи приобретает динамическое равновесие. Благодаря теплоизолирующей оболочке с прозрачным верхним основанием и боковыми стенками, боковые стенки бака-аккумулятора также нагреваются солнечными лучами, обеспечивая более интенсивный нагрев воды в пространстве между стенками бака-аккумулятора и внутреннего резервуара. 2 2423 1 Нагретая вода из бака-аккумулятора поступает потребителю через поплавковый заборник 13, гибкий патрубок 14 и трубопровод 12. По мере того, как нагретая вода из бака-аккумулятора расходуется, пространство между внутренним резервуаром и стенками бака заполняется воздухом, создавая тем самым дополнительную теплоизоляционную оболочку вокруг внутреннего резервуара, в котором находится нагретая вода. Предлагаемая конструкция снижает теплопотери аккумулированной энергии в пасмурное и темное время суток до 5 С. Использование нагретой воды из внутреннего резервуара осуществляется посредством открытия клапанарегулятора 3, после чего теплоноситель заполняет пространство бака-аккумулятора, из которого поступает к потребителю по указанной выше схеме. При необходимости бак-аккумулятор и внутренний резервуар работают по принципу сообщающихся сосудов. В целом комплексное применение заявленных нами в изобретении отличительных признаков позволяет обеспечить повышение производительности гелиоводонагревателя на 80-90 и снизить теплопотери аккумулированной энергии в пасмурное и темное время суток до 5 С. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3