Пристенный гелиоколлектор

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Богданович Петр Францевич Цыбульский Геннадий Станиславович Пестис Витольд Казимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(57) Гелиоколлектор, содержащий вертикально установленные и последовательно расположенные светопрозрачное ограждение, поглотитель и аккумулятор тепла, а также содержащий водонагреватель, полость нагрева воздуха и заслонку, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен шторой, установленной перед светопрозрачным покрытием, водонагреватель выполнен в виде оребренной трубы, защищенной с трех сторон от теплопотерь утеплителем, установлен в верхней части гелиоколлектора над поглотителем и незащищенной стороной ориентирован вниз, в качестве аккумулятора тепла использована стена здания, теплоизоляцией поглотителя и отражающим покрытием, последовательно примыкающими к поглотителю со стороны стены здания, причем полость, образованная светопрозрачным покрытием и поглотителем, является полостью нагрева воздуха, полость 37602007.08.30 между отражающим покрытием и стеной здания является полостью охлаждения воздуха,которая связана с полостью нагрева через отверстие в нижней части поглотителя, заслонка установлена в верхней части поглотителя, шарнирно связана с ним и имеет три положения, при этом в первом ее положении выход полости нагрева по воздуху через водонагреватель связан с входом полости охлаждения, во втором или в третьем положениях заслонки перекрыты, соответственно, выход полости нагрева или вход полости охлаждения, а также каркасом, конструктивно объединяющим все элементы. Полезная модель относится к гелиотехнике и может быть использована для горячего водоснабжения и отопления зданий. Для получения горячей воды и нагрева воздуха используют устройство 1, содержащее каркас, светопрозрачное ограждение, водонагреватель и аккумулятор тепла, обеспечивающее получение горячей воды и нагретого воздуха. Однако его эксплуатационные возможности ограничены, и оно не может быть использовано для эффективного горячего водоснабжения и отопления зданий. Известно также устройство 2, содержащее светопрозрачное ограждение, аккумулятор тепла, поглотитель и заслонку. Однако оно сложно по устройству, требует существенного изменения конструкции здания и имеет ограниченные функциональные возможности ввиду отсутствия водонагревателя. В качестве прототипа принято устройство 3, содержащее светопрозрачное ограждение, полость нагрева воздуха, поглотитель, водонагреватель, аккумулятор тепла и заслонку, позволяющее обеспечивать горячее водоснабжение и отопление зданий. Недостатком данного устройства является конструктивная сложность, не позволяющая использовать его при реконструкции построенных зданий и ограниченные функциональные возможности, обусловленные перегревом здания при высоком уровне солнечной радиации в летнее время и низкой эффективностью в периоды с невысоким уровнем солнечной радиации. Заявляемая полезная модель направлена на упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей гелиоколлектора, работающего в системе горячего водоснабжения и отопления здания. Сущность полезной модели заключается в следующем. Гелиоколлектор содержит вертикально установленные и последовательно расположенные светопрозрачное ограждение,поглотитель и аккумулятор тепла, а также содержит водонагреватель, полость нагрева воздуха, заслонку и дополнительно снабжен шторой, установленной перед светопрозрачным покрытием, водонагреватель выполнен в виде оребренной трубы, защищен с трех сторон от теплопотерь утеплителем, установлен в верхней части гелиоколлектора над поглотителем и незащищенной стороной ориентирован вниз, в качестве аккумулятора тепла использована стена здания, теплоизоляцией поглотителя и отражающим покрытием, последовательно примыкающими к поглотителю со стороны стены здания, причем полость,образованная светопрозрачным ограждением и поглотителем, является полостью нагрева воздуха, полость между отражающим покрытием и стеной здания является полостью охлаждения воздуха, которая связана с полостью нагрева через отверстие в нижней части поглотителя, заслонка установлена в верхней части поглотителя, являясь его продолжением, шарнирно связана с ним и имеет три положения, при этом в первом ее положении выход полости нагрева по воздуху через водонагреватель связан с входом полости 2 37602007.08.30 охлаждения, во втором или в третьем положении заслонки перекрыты, соответственно,выход полости нагрева или вход полости охлаждения, а также каркасом, конструктивно объединяющим все элементы. Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой приведена схема устройства гелиоколлектора в поперечном сечении. Гелиоколлектор содержит каркас 1, светопрозрачное ограждение 2, штору 3, установленную перед светопрозрачным ограждением, поглотитель 4 со слоем теплоизоляции 5 и отражающим покрытием 6, аккумулятор тепла, в качестве которого использована стена 7 здания, полость 8 нагрева воздуха, образованную светопрозрачным покрытием 2 и поверхностью поглотителя 4, полость 9 охлаждения воздуха, водонагреватель 11, выполненный в виде оребренной трубы и защищенный с трех сторон от теплопотерь теплоизоляцией 12, установленный в верхней части коллектора над лучепоглотителем 4 и незащищенной стороной ориентирован вниз, а также заслонку 13, установленную в верхней части поглотителя, шарнирно связанную с ним и имеющую три положения (, , ). В положениизаслонки 13 выход полости 8 нагрева по воздуху через водонагреватель 11 связан с входом полости 9 охлаждения. В положениизаслонка 13 перекрывает выход полости 8 нагрева, а в положенииперекрывает вход полости 9 охлаждения воздуха. Все элементы гелиоколлектора конструктивно помещены в каркас 1, который примыкает к стене здания. Поглотитель 4 может быть выполнен, например, из стального листа или плоского шифера, у которого сторона, обращенная к светопрозрачному ограждению 2, покрыта черной краской, хорошо поглощающей солнечное излучение. Теплоизоляция 5 поглотителя может быть выполнена из минеральной ваты. Отражающее покрытие 6 может быть выполнено из фольги или другого материала, хорошо отражающего тепловые лучи. Светопрозрачное ограждение 2 может быть выполнено из двухслойного стеклопакета,обладающего высоким коэффициентом пропускания света и имеющим хорошие теплозащитные свойства. Штора 3 оборудуется механизмом 14 привода (ручным или электромеханическим),позволяющим полностью ее закрыть, полностью открыть или обеспечить некоторое промежуточное положение. Конструктивно она может быть выполнена в виде роллеты. Управление шторкой 3 и заслонкой 13 может осуществляться вручную или электромеханически от системы регулирования температурного режима здания. В качестве теплоносителя в водонагревателе 11 может быть использована вода или незамерзающая жидкость. Отверстие 10 в нижней части лучепоглотителя 4 имеет продолговатую форму и площадь проходного сечения, достаточную для перетекания воздуха из полости 9 в полость 8. Гелиоколлектор работает следующим образом. В режиме отопления и горячего водоснабжения штора 3 открыта, а заслонка 13 находится в положении . Солнечное излучение, проникая через светопрозрачное ограждение 2, воспринимается темной поверхностью поглотителя 4, который нагревается. Воздух, находящийся в полости 8 нагрева, контактируя с нагретой поверхностью поглотителя 5, нагревается и поднимается вверх. Проходя через отверстие 10, охлажденный воздух попадает в полость 8, где нагревается, и процесс переноса тепла из полости 8 к водонагревателю 11 и к стене 7 здания повторяется. Нагретый в водонагревателе 11 жидкий теплоноситель может использоваться в системе горячего водоснабжения или для отопления комнат здания, не связанных со стеной 7, примыкающей к полости 9 нагрева. При избыточном поступлении солнечной энергии штора 3 может быть частично закрыта, что обеспечивает снижение теплопроизводительности гелиоколлектора как по нагреву жидкого теплоносителя, так и по поступлению тепла в аккумулирующую стену 7. При полном закрытии шторы 3 теплопроизводительность коллектора будет минимальной. 37602007.08.30 При отсутствии солнечного излучения (ночные часы) для предотвращения теплопотерь за счет обратного конвективного процесса необходимо заслонку 13 перевести в положениеи закрыть штору 3. При летнем режиме работы, когда потребность в отоплении здания отсутствует, заслонка 13 устанавливается в положение . При этом поступление нагретого воздуха 15 в полость 9 охлаждения прекращается и нагрев стены 7 не происходит. Циркуляция нагретого воздуха будет происходить в полости 8, в процессе которой будет происходить перенос тепла от поверхности поглотителя 4 к водонагревателю 11. Охлажденный водонагревателем воздух будет перемещаться возле ограждения 2 вниз и замещать нагретый возле лучепоглотителя 4 воздух. Регулировать процесс нагрева жидкости теплоносителя в водонагревателе 13 можно с помощью поднятия или опускания шторы 3. Предлагаемый пристенный гелиоколлектор не требует реконструкции уже существующих зданий, пригоден для использования в строящихся зданиях и может иметь большую площадь. При покрытии свободных от дверных и оконных проемов участков стен здания, имеющих ориентацию на юг, запад и восток, его теплопроизводительность будет высокой и в периоды с низким уровнем солнечной радиации. При отсутствии солнечной радиации, в зимнее время гелиоколлектор будет являться элементом теплоизоляции для стен здания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4