Передвижной гелиоводоподогреватель

( ) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель УО Гродненский государственный аграрный университет (ВУ)(72) Авторы Пестис Витольд Казимирович Заяц Эдуард Владимирович ЛадутЬКо Сергей Николаевич ЦЬ 1 булЬсКий Геннадий Станиславович (ВУ)(73) Патентообладатель УО ГродненсКий государственный аграрный университет (ВУ)1. ПЕРЕДВИЖНОЙ гелиоводоподогреватель, содержащий смонтированные на МОбИЛЬНОМ водораздатчике ГЕЛИОКОЛЛЕКТОР ПРЯМОУГОЛЬНОЙ фОРМЫ, ИМЕЮЩИЙ ВОЗМОЖНОСТЬ РЕгулирования ОТНОСИТЕЛЬНО водораздатчика ПО направлению К СОЛНЕЧНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ,размещенный ВЫШЕ УТЕПЛЕННОГО бака-аккумулятора, насосный УЗЕЛ С бЛОКОМ управлеНИЯ И электродвигателем, а также уТЕПЛЕННЫЕ ТРубОПРОВОДЫ, ОТЛИЧЗЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО ВЫШЕ гелиоколлетора размещен КОМПЕНСаЦИОННЫЙ бачок, заливная горловина КОТОРОГО сообщается С атмосферой, а НИЖНЯЯ часть соединена С ВЕРХНЕЙ частью гелиоколлектора,а боковая стенка бачка соединена ГИбКИМ уТЕПЛЕННЫМ нагнетательным ТРубОПРОВОДОМ С НаСОСНЫМ агрегатом, всасывающий ТРубОПРОВОД КОТОРОГО СОЕДИНЕН С ВЕРХНЕЙ частью змеевика, расположенного В уТЕПЛЕННОМ баке-аккумуляторе, В НИЖНЕЙ части КОТОРОГО установлен водоразборный КРаН, а ВТОРОЙ КОНЕЦ змеевика СОЕДИНЕН С ТРОЙНИКОМ, ПЕРВЫЙ ВЫХОД КОТОРОГО СОЕДИНЕН ГИбКИМ уТЕПЛЕННЫМ ТРубОПРОВОДОМ С НИЖНЕЙ частью ГЕлиоколлектора, а ВТОРОЙ ВЫХОД тройника СОЕДИНЕН СО СЛИВНЫМ ВЕНТИЛЕМ.2. Передвижной гелиоводоподогреватель по п. 1, отличающийся тем, что внутренний задний элемент гелиоколлектора выполнен в виде пластины черного цвета, установленной через слой теплоизоляционного материала на днище корпуса гелиоводоподогревателя, а на пластине заднего элемента закреплены или изготовлены совместно с пластиной разделительные перегородки в виде Черных призм, основание которых равнобочная трапеция высотой 11, нижнее основание трапеции равно (1,01,3)11, а верхнее - (0,30,5)11, причем перегородки установлены на пластине с шагом (34)11, а поверх разделительных перегородок закреплена пластина из тонкого прозрачного материала,между которой и боковыми гранями перегородок образуется серия трапецеидальных изолированных один от другого каналов, которые герметично подсоединены в верхней части к распределительному входному бачку с входным патрубком, а в нижней части - к выходному бачку с выходным патрубком, а на расстоянии (2,53,5)11 параллельно пластине из тонкого прозрачного материала установлена пластина из более толстого прозрачного материала, причем между тонкой и толстой прозрачными пластинами образуется воздушная прослойка.Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть смонтирована на передвижном водораздатчике и использована для получения горячей воды при обслуживании доильных агрегатов на отгонных пастбищах или для других целей.Известен передвижной гелиоводоподогреватель 1, в котором гелиоколлектор имеет форму прямоугольника, одна из коротких сторон которого закреплена шарнирно относительно основания, а противоположная опирается на регулируемую по высоте стойку. Рабочая жидкость через панель гелиоколлектора прокачивается насосом, что приводит к относительно высокой производительности гелиоводоподогревателя.Однако здесь нет сведений по устройству гелиоколлектора, нет данных по той его части, где происходит обмен солнечной энергии с нагреваемой жидкостью.Известна солнечная панель или радиационный коллектор 2, в котором имеется проточный канал для пропуска рабочей текучей среды в виде тонкой (до 5 мм) пленки, причем этот канал образован между наружной прозрачной пластиной и внутренним задним элементом.Однако текучая среда в виде пленки толщиной менее 5 мм не может равномерно распределяться внутри такого проточного канала, скорость перемещения ее ограничена, что снижает производительность такой солнечной панели (гелиоколлектора).Кроме того, изготовление такого гелиоколлектора представляет определенную трудность, так как сделать панели большой площади из тонкого материала с зазором между пластинами менее 5 мм без использования дополнительных перемычек между пластинами практически невозможно.Кроме того, из-за возможных вибраций такого гелиоколлектора зазор между пластинами будет постоянно меняться, вплоть до нулевого, что значительно снизит производительность устройства.Кроме того, непосредственный контакт теплоносителя с наружной прозрачной пластиной ведет к тепловым потерям вследствие теплопроводности материала пластины.Заявленная полезная модель направлена на совершенствование передвижного гелиоводоподогревателя, повышение его производительности, улучшение прочностных показателей.Сущность полезной модели заключается в следующем.Передвижной гелиоводоподогреватель содержит смонтированные на мобильном водораздатчике гелиоколлектор прямоугольной формы, имеющий возможность регулирования относительно водораздатчика по направлению К солнечному излучению, размещенный выше утепленного бака-аккумулятора, насосный узел с блоком управления и электродвигателем, а также утепленные трубопроводы, причем выше гелиоколлектора размещен компенсационный бачок, заливная горловина которого сообщается с атмосферой, нижняя часть соединена с верхней частью гелиоколлектора, а боковая стенка бачка соединена гибким утепленным нагнетательнь 1 м трубопроводом с насосным агрегатом, всасывающий трубопровод которого соединен с верхней частью змеевика, расположенного в утепленном баке-аккумуляторе, в нижней части которого установлен водоразборный кран, а второй конец змеевика соединен с тройником, первый выход которого соединен гибким утепленным трубопроводом с нижней частью гелиоколлектора, а второй выход тройника соединен со сливным вентилем.Внутренний задний элемент гелиоколлектора выполнен в виде пластины черного цвета,установленной через слой теплоизоляционного материала на днище корпуса гелиоводоподогревателя, а на пластине заднего элемента закреплены или изготовлены совместно с пластиной разделительные перегородки в виде черных призм, основание которых - равнобочная трапеция высотой 11, нижнее основание трапеции равно (1,О 1,3)11, а верхнее - (О,3 О,5)11, причем перегородки установлены на пластине с шагом (34)11, а поверх разделительных перегородок закреплена пластина из тонкого прозрачного материала, между которой и боковыми гранями перегородок образуется серия трапецеидальных изолированных один от другого каналов, которые герметично подсоединены в верхней части к распределительному входному бачку с входным патрубком, а в нижней части - к выходному бачку с выходным патрубком, а на расстоянии (2,53,5)11 параллельно пластине из тонкого прозрачного материала установлена пластина из более толстого прозрачного материала, причем между тонкой и толстой прозрачными пластинами образуется воздушная прослойка.Сущность полезной модели поясняется фигурами графического изображения. На фиг. 1 представлена гидравлическая схема устройства на фиг. 2 - общий вид гелиоколлектора на фиг. 3 - фрагмент поперечного разреза панели гелиоколлектора.Передвижной гелиоводоподогреватель содержит раму с ходовой частью и баком водораздатчика (на чертеже не показаны), а сверху бака расположен с возможностью регулирования относительно солнца гелиоколлектор 1 (фиг. 1), а выше гелиоколлектора 1 размещен компенсационный бачок 2, заливная горловина которого сообщается с атмосферой,а ниже гелиоколлектора 1 расположен утепленный бак-аккумулятор 3 подогретой воды с водоразборным краном 7 в нижней части, а внутри бака-аккумулятора 3 расположен змеевик 4, верхняя часть которого соединена всасывающим утепленным трубопроводом 6 с насосным агрегатом 5, выходной патрубок которого соединен гибким нагнетательным утепленным трубопроводом 6 г с боковой стенкой компенсационного бачка 2.Второй конец змеевика 4 соединен через тройник с нижней частью гелиоколлектора 1 и со сливным вентилем 8.Гелиоколлектор 1, установленный под углом а к горизонту перпендикулярно направлению солнечного излучения Ь, состоит из корпуса 13 (фиг. 2), в верхней части которого установлен входной патрубок 9 с входным распределительным бачком 10, а в нижней части - выходной бачок 11 с выходным патрубком 12.Между бачками 9 и 11 установлен теплообменник, состоящий из внутреннего заднего элемента в виде пластины 14 (фиг. 3) черного цвета с закрепленными на ней разделительными перегородками 16 в виде черных призм, основание которых - равнобочная трапеция высотой 11, нижнее основание трапеции равно (1,О 1,3)11, а верхнее - (О,3 О,5)11, шаг установки перегородок г (34)11.Поверх перегородок 16 закреплена пластина 17 из тонкого прозрачного материала,между которой и боковыми гранями перегородок 16 образуется серия каналов 18, входы и выходы которых герметично соединены соответственно с бачками 10 и 11 (фиг. 2).Между пластиной 14 И корпусом 13 (фиг. 3) расположен слой теплоизоляции 15.На расстоянии б - (2,53,5)11 параллельно тонкой прозрачной пластине 17 установлена пластина 20 из более толстого прозрачного материала, причем между пластинами 17 и 20 образуется воздушная прослойка 19.Передвижной гелиоводоподогреватель функционирует следующим образом.После монтажа на мобильный водораздатчик (на чертежах не показан) гелиоколлектора 1 (фиг. 1) с компенсационным бачком 2 сверху него, а также утепленного бакааккумулятора 3 насосного агрегата 5 и соединительных гибких утепленных трубопроводов 6 г и 6 через заливную горловину бачка 2 производят заправку системы теплоносителем (водой или другими жидкостями), а бак-аккумулятор 3 заправляют холодной водой через его горловину.Затем рабочую поверхность гелиоколлектора ориентируют перпендикулярно к направлению солнечного излучения Ь. Потом подсоединяют аккумуляторную батарею к блоку управления (на чертежах не показаны) насосным агрегатом 5 и гелиоводоподогреватель начинает работать в автономном режиме. Находящаяся в каналах 18 (фиг. 3) жидкость, благодаря тонкой прозрачной пластине 17 и черному фону в виде заднего элемента 14 и боковых граней перегородок 16, интенсивно прогревается солнечными лучами. Воздушная прослойка 19 между тонкой 17 и толстой 20 прозрачными пластинами за счет парникового эффекта повышает эффективность работы данного гелиоводоподогревателя,способствует сохранению тепла при кратковременном закрытии солнца облаками.При повышении температуры теплонисителя в верхнем бачке гелиоколлектора 1 на 0,51,0 С по сравнению с температурой воды в баке-аккумуляторе 3 (фиг. 1) за счет установленных там датчиков (на чертежах не показаны) и преобразователей температуры в электрическое напряжение происходит срабатывание компоратора 1 и через реле или тиристор включается в работу насосный агрегат 5, который перекачивает жидкий теплоноситель из гелиоколлектора 1 в компенсационный бачок 2 через змеевик 4, что приводит к подогреву воды в баке-аккумуляторе 3, которая может периодически забираться через водоразборный кран 7.Благодаря тому, что компенсационный бачок 2 в своей горловине сообщается с атмосферой, напор подаваемой жидкости в гелиоколлектор 1 остается постоянным и равным Н(примерно 12 м вод. ст.), независимо от давления, создаваемого насосом (может быть 0,32,0 МПа, то есть 30200 м вод. ст.). Выдерживание такого постоянного напора при подаче теплоносителя в гелиоколлектор предотвращает его поломки, которые могут быть в виде разрыва или деформации тонкой прозрачной пластины 17 (фиг. 3).В качестве мобильного водораздатчика можно использовать машину типа ВР-1. В качестве бака-аккумулятора 3 (фиг. 1) может быть использована любая емкость на 100120 л. Змеевик 4 может быть изготовлен из медной трубки диаметром 2025 мм. В качестве водоразборного крана 7 и сливного вентиля 8 могут быть использованы водопроводные краны, устанавливаемые, например, в бытовых помещениях.Насос может быть от бытовой стиральной машины, электродвигатель типа МЭ 1 1, 12 В,5 А. Блок управления может быть собран на базе транзисторов типа КТ 201 А, аналоговых микросхем типа К 553 УД 2, тиристора типа КУ 201 А 1.В качестве компенсационного бачка может быть использована любая емкость на 45 л. В качестве гибких утепленных трубопроводов можно использовать прорезиненные рукава,покрытые сверху слоем, например, минеральной ваты и полиэтиленовой пленки.В единичном производстве корпус 13 (фиг. 3) гелиоколлектора может быть сделан из деревянных досок толщиной 1820 мм, пластина 14 заднего элемента - из листовой стали толщиной 0,61,0 мм, слой теплоизоляционного материала 15 - из войлока толщиной 1015 мм или пенопласта толщиной 2030 мм. Перегородки 16 в виде призм - могут быть из деревянных реек, которые можно приклеить к пластине 14 заднего элемента с заданным шагом универсальным клеем Будапрен.