Гелиоводонагревательная установка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Автор Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Гелиоводонагревательная установка, содержащая бак-аккумулятор, к выходному патрубку которого присоединен входом циркуляционный насос, и солнечный коллектор с тепловыми трубами, испарительные участки которых расположены в основном защитном от наружной среды прямоугольном со светопрозрачным покрытием и теплоизоляционным слоем корпусе, в правой стенке которого выполнены отверстия, через которые проходят и закреплены конденсационные участки тепловых труб, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным защитным от наружной среды прямоугольным со светопрозрачным покрытием и теплоизоляционным слоем корпусом, который примыкает к правой стенке основного корпуса, и теплопроводящим баком-кожухом с входным и выходным патрубками, в левой стенке которого выполнены отверстия, соосные с отверстиями правой стенки основного корпуса, при этом конденсационные участки тепловых труб расположены внутри бака-кожуха и герметично закреплены в отверстиях его левой стенки, который размещен в дополнительном корпусе и присоединен входным и выходным патрубками соответственно к выходу циркуляционного насоса и входному патрубку бака-аккумулятора. 2. Гелиоводонагревательная установка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя стенка бака-кожуха и испарительные участки тепловых труб, обращенные к солнцу, окрашены в черный цвет.(56) 1. Основы энергосбережения Цикл лекций / Под ред. Хутской Н.Г. - Минск Тэхналогя, 1999. - С. 24. 2. Богуславский Л.Д. и др. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха Справочное пособие. - М. Стройиздат, 1990. - С. 353-354. Предлагаемое техническое решение относится к гелиоводонагревательным установкам, в конструкции которых используются солнечные коллекторы с тепловыми трубами. Известна конструкция гелиоводонагревательной установки 1. Известная установка содержит циркуляционный насос, присоединенный входом к выходу, а выходом - через солнечный коллектор ко входу бака-аккумулятора, при этом солнечный коллектор содержит прямоугольный защитный от наружной среды со светопрозрачным покрытием корпус, в котором расположены теплопередающие трубы, окрашенные в черный цвет и присоединенные соответственно к распределительному и собирающему коллекторам циркулирующей через трубы воды. Установка работает следующим образом. Циркуляционный насос при наличии солнца осуществляет циркуляцию воды из бака-аккумулятора через солнечный коллектор в бакаккумулятор. При движении воды по трубам коллектора она подогревается тепловым излучением солнца, которое преобразуют в тепловую энергию и передают воде окрашенные в черный цвет теплопроводящие трубы коллекторы. К недостатку известной установки следует отнести сложность ее конструкции. Сложность конструкции установки обусловлена сложностью ее солнечного коллектора, в конструкцию которого входит большое количество элементов корпус со светопрозрачным покрытием и теплоизоляционным слоем преобразователь теплового излучения солнца в тепловую энергию, выполненный в виде черных металлических труб распределительный и собирающий коллекторы, к которым присоединены трубы. Наиболее близкой к заявляемой конструкции гелиоводонагревательной установки является установка, в которой для нагрева воды тепловым излучением солнца используется коллектор с тепловыми трубами 2. Эта гелиоводонагревательная установка содержит циркуляционный насос, который входом присоединен к выходу, а выходом - ко входу бака-аккумулятора солнечный коллектор, содержащий защитный от окружающей среды прямоугольный со светопрозрачным покрытием корпус, в котором расположены окрашенные в черный цвет и обращенные к солнцу испарительные участки тепловых труб, конденсационные участки которых расположены в баке-аккумуляторе. Гелиоводонагревательная установка работает следующим образом. В солнечный день циркуляционный насос осуществляет непрерывную циркуляцию воды через бак-аккумулятор, при этом вода движется в баке снизу вверх через межтрубное пространство расположенных в баке конденсационных участков тепловых труб, испарительные участки которых окрашены в черный цвет, расположены в защитном от наружной среды со светопрозрачным покрытием корпусе и обращены в сторону солнца. Испарительные участки тепловых труб преобразуют падающее на их поверхность тепловое излучение солнца в тепловую энергию, которая нагревает и превращает в пар находящуюся в герметичных тепловых трубах жидкость. Пар перемещается в конденсационные участки труб, где конденсируется, отдавая выделяющуюся теплоту воде, омывающей конденсационные участки труб,и конденсат возвращается в испарительные участки труб самотеком. Далее процесс нагрева воды, находящейся в баке-аккумуляторе, тепловым излучением солнца повторяется. К недостатку этой конструкции установки следует отнести пониженную эффективность работы. Пониженная эффективность работы установки обусловлена ее малой тепловой мощностью, которая идет на нагрев воды в баке-аккумуляторе, из-за зависимого расположения коллектора и бака-аккумулятора (конденсационные участки тепловых труб расположены внутри, а испарительные участки - снаружи бака-аккумулятора), которое не позволяет существенно увеличить тепловую мощность гелиоводонагревательной установ 2 60852010.04.30 ки путем увеличения числа тепловых труб в коллекторе из-за ограниченной возможности размещения большого количества конденсационных участков тепловых труб в бакеаккумуляторе. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы гелиоводонагревательной установки с солнечным коллектором с тепловыми трубами. Поставленная задача решается тем, что гелиоводонагревательная установка, содержащая бак-аккумулятор, к выходному патрубку которого присоединен входом циркуляционный насос, и солнечный коллектор с тепловыми трубами, испарительные участки которых расположены в основном защитном от наружной среды прямоугольном со светопрозрачным покрытием и теплоизоляционным слоем корпусе, в правой стенке которого выполнены отверстия, через которые проходят и закреплены конденсационные участки тепловых труб, снабжена дополнительным защитным от наружной среды прямоугольным со светопрозрачным покрытием и теплоизоляционным слоем корпусом, который примыкает к правой стенке основного корпуса, и теплопроводящим баком-кожухом со входным и выходным патрубками, в левой стенке которого выполнены отверстия, соосные с отверстиями правой стенки основного корпуса, при этом конденсационные участки тепловых труб расположены внутри бака-кожуха и герметично закреплены в отверстиях его левой стенки, который размещен в дополнительном корпусе и присоединен входным и выходным патрубками соответственно к выходу циркуляционного насоса и входному патрубку бака-аккумулятора. Для увеличения тепловой мощности солнечного коллектора с тепловыми трубами,расположенного на расстоянии от бака-аккумулятора, верхняя стенка бака-аккумулятора и испарительные участки тепловых труб, обращенные к солнцу, окрашены в черный цвет. Сущность предлагаемой полезной модели гелиоводонагревательной установки поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена схема установки с разрезом солнечного коллектора по В-В на фиг. 2 на фиг. 2 - поперечный разрез солнечного коллектора по А-А на фиг. 1. Заявляемая гелиоводонагревательная установка содержит бак-аккумулятор 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками циркуляционный насос 4 и солнечный коллектор с тепловыми трубами 5, испарительные участки 6 которых расположены в основном защитном от наружной среды прямоугольном со светопрозрачным покрытием 7 и теплоизоляционным слоем 8 корпусе 9, в правой стенке 10 которого выполнены отверстия 11, в которых установлены и закреплены конденсационные участки 12 тепловых труб 5, при этом циркуляционный насос 4 присоединен входом к выходному патрубку 3 бака-аккумулятора 1. Для повышения эффективности работы установка снабжена дополнительным защитным от наружной среды прямоугольным со светопрозрачным покрытием 13 и теплоизоляционным слоем 14 корпусом 15, который примыкает к правой стеке 10 основного корпуса 9, и теплопроводящим баком-кожухом 16 с входным 17 и выходным 18 патрубками, в левой стенке 19 которого выполнены отверстия 20, соосные с отверстиями 11 в правой стенке 10 основного корпуса 9, при этом конденсационные участки 12 тепловых труб расположены внутри бака-кожуха 16 и герметично закреплены в отверстиях 20 его левой стенки 19, который размещен в дополнительном корпусе 15 и присоединен входным 17 и выходным 18 патрубками соответственно к выходу циркуляционного насоса 4 и входному патрубку 2 бака-аккумулятора 1. Для увеличения тепловой мощности солнечного коллектора путем увеличения коэффициента поглощения падающего на его поверхность теплового излучения солнца верхняя стенка бака-кожуха 16 и испарительные участки 6 тепловых труб 5 окрашены в черный цвет. Заявляемая гелиоводонагревательная установка работает следующим образом. В солнечный день непрерывно работает циркуляционный насос 4, который забирает воду из бака-аккумулятора 1 через выходной патрубок 3, прогоняет ее через теплопроводящий расположенный в дополнительном корпусе 15 бак-кожух 16, в котором размещены конденсационные участки 12 тепловых труб 5, выполненные в виде термосифонов, и подает ее опять через входной патрубок 2 в бак-аккумулятор 1. 3 60852010.04.30 Испарительные участки 6 термосифонов, расположенные в основном корпусе 9 солнечного коллектора, преобразуют падающее на их поверхность тепловое излучение солнца в тепловую энергию, которая нагревает и преобразует в пар находящуюся в термосифонах жидкость (промежуточный теплоноситель), который поступает в конденсационные участки 12 термосифонов, расположенные в баке-кожухе 16 и омываемые циркулирующей через него при помощи насоса 4 водой бака-аккумулятора 1. В конденсационных участках 12 термосифонов, омываемых холодной водой бака-аккумулятора 1, происходит конденсация пара, при этом выделяемая теплота при конденсации пара идет на нагрев воды, омывающей конденсационные участки 12 термосифонов, и конденсат самотеком возвращается в испарительные участки 6 термосифонов, расположенные ниже конденсационных участков 12. Далее процесс нагрева воды бака-аккумулятора 1 тепловым излучением солнца при помощи тепловых труб солнечного коллектора повторяется. Дополнительный нагрев воды, циркулирующей через бак-кожух 16 и бак-аккумулятор 1 при помощи насоса 4, осуществляется тепловым излучением солнца, падающим через светопрозрачное покрытие 13 на черную поверхность бака-кожуха 16, которая поглощает и преобразует тепловое излучение солнца в тепловую энергию, которая передается омывающей эту стенку и конденсационные участки 12 тепловых труб воде. Для уменьшения потерь теплоты солнечным коллектором в наружную среду основной 9 и дополнительный 15 корпусы коллектора выполнены из нетеплопроводного материала(прессованный пенопласт), снабжены светопрозрачными покрытиями 7 и 13 (стеклянные крышки) и в них расположены теплоизоляционные слои 8 и 14. В заявляемой конструкции гелиоводонагревательной установки нагрев воды осуществляется не только конденсационными 12 участками тепловых труб, но и черной поверхностью бака-кожуха 16, расположенного в дополнительном корпусе 15, в результате чего увеличивается тепловая мощность установки. Кроме того, независимое расположение солнечного коллектора с тепловыми трубами от бака-аккумулятора позволяет наиболее оптимально разместить коллектор и увеличить тепловую мощность установки за счет увеличения площади коллектора, на которую падает тепловое излучение солнца и которая преобразует это излучение в тепловую энергию,идущую на нагрев воды в баке-аккумуляторе. Таким образом, в процессе работы заявляемой гелиоводонагревательной установки происходит достижение поставленной технической задачи повышение эффективности работы установки путем увеличения ее тепловой мощности за счет дополнительного нагрева воды в солнечном коллекторе с тепловыми трубами тепловым излучением солнца,падающим на черную поверхность бака-кожуха, расположенного в дополнительном защитном от наружной среды прямоугольном со светопрозрачным покрытием и теплоизоляционным слоем корпусе, которым оборудована установка, а также за счет возможности увеличения площади коллектора, на которую падает тепловое излучение солнца и которая преобразует это излучение в тепловую энергию, идущую на нагрев циркулирующей через него воды, при независимом расположении солнечного коллектора от бака-аккумулятора. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4