Система солнечного тепловодоснабжения

 

Изобретение относится к области гелиотехники . Цель изобретения - расширение диапазона использования солнечной энергии . В системе солнечного тепловодоснабК аккумулятору жения каналы 2. 3 для воды и воздуха коллектора 1 соединены соответствующими трубопроводами 4-7 с аккумулятором 8 и потребителями нагретого воздуха и горячей воды Аккумулятор 8 выполнен с водяной камерой, расположенной внутри воздушной , и имеет ребра с внешней стороны. Солнечная радиация, проникая в коллектор 1. одновременно или последовательно подогревает воздух и воду, которые поступают к потребителям нагретого воздуха и горячей воды непосредственно или через аккумулятор 8. С помощью регулирующих клапанов осуществляется регулирование процесса использования солнечной энергии и создается возможность работы системы в нескольких ражимах. 4 з. п. ф-лы, 4 ил, Ј /(потребителю - I }$от потребителя Ъ Os 4 СЛ VI Ю ю 72

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1() 1645792 А1 (5()ю Е 24 J 2/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ебителю тре битва

1 г

/

1 («Я.,» Kаккунулятору

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694004/06 (22) 22.05,89 (46) 30.04.91, Бюл. М 16 (71) Всесоюзный центральный научно-исследовательский и проектный институт

"Гипронисельпром" (72) В.M. Нестеренко, П.Ф, Иваненко и Е.В. Нестеренко (53) 662,997 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1386817, кл, F 24 J 2/42, 1986, (54) СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОВОДОСНАБЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области гелиотехники. Цель изобретения — расширение диапазона использования солнечной энергии. В системе солнечного тепловодоснабжения каналы 2, 3 для воды и воздуха коллектора 1 соединены соответствующими трубопроводами 4-7 с аккумулятором 8 и потребителями нагретого воздуха и горячей воды. Аккумулятор 8 в)полнен с водяной камерой, расположенной внутри воздушной, и имеет ребра с внешней стороны. Солнечная радиация, проникая в коллектор 1, одновременно или последовательно подогревает воздух и воду, которые поступают к потребителям нагретого воздуха и горячей воды непосредственно или через аккумулятор 8. С помощью регулирующих клапанов осуществляется регулирование процесса использования солнечной энергии и создается возможность работы системы в нескольких режимах. 4 э. п. ф — лы, 4 ил.

1645792 ми 6, 7, аккумулятор S, потребитель 9 на, гретого воздуха и потребитель горячей воды 20

30

40

Изобретение относится к гелио ехнике и может быть использовано в солнечных энергетических установках для сушки плодоовощной продукции и сена, обогрева помещения, приготовления технологической воды в культивационных и других сельскохозяйственных сооружениях.

Цель изобретения — расширение диапазона использования солнечной энергии.

На фиг. 1 показана общая схема системы; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3— аккумулятор; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3, Система солнечного тепловодоснаб>кения содержит коллектор 1, имеющий каналы

2, 3 для воды и воздуха. соединенные соответственно с водяным подводящим и отводящим трубопроводами 4, 5 и воздушными подводящими и отводящими трубопровода(не показан) и регулирующие клапаны 10-18 для переключения системы на различные режимы потребления тепла, причем отводящий воздушный трубопровод 7 соединен с входом потребителя 9 воздуха, выход которого соединен с подводящим воздушным трубопроводом 6, Отводящий и подводящий воздушные трубопроводы 6, 7 соединены между собой рециркуляционным воздуховодом 19. Аккумулятор 8 выполнен в виде воздушной и водяной камер 20, 21, отводящий воздушный трубопровод 6 дополнительно соединен с воздушной камерой 20 аккумулятора 8, которая соединена с входом потребителя 9 воздуха, выход последнего соединен дополнительно с воздушной камерой 20 аккумулятора, соединенной также с подводящим воздушным трубопроводом 7, а отводящий и подводящий водяные трубопроводы 4, 5 соединены с водяной камерой 21 аккумулятора 8, которая подключена к потребителю горячей воды.

Водяная камера 21 аккумулятора 8 расположена внутри воздушной камеры 20, боковая ее стенка, обращенная к воздушной камере 20, снабжена ребрами 22, а внутри нее коаксиально размещены цилиндрические емкости 23, заполненные веществом, претерпевэющим фазовые переходы, Воздушная камера 20 в верхней части снабжена вытяжной шахтой 24 с шибером 25, На входе потребителя 9 воздуха установлен теплообменник 26, сообщенный с водяной камерой 21 аккумулятора 8. При установке коллектора 1 на крыше здания система дополнительно содержит резервуар-накопитель 27 для сбора атмосферных осадков, сообщенный с водяной камерой 21 аккумулятора 8.

Система содержит также вентиляционные установки 28, 29 и насосы 30, 31, Между нижним и верхним отсеками камеры 20 установлены диафрагмы 32. Параллельно насосу 30 установлена задвижка 33.

Система солнечного тепловодоснабжения работает следующим образом, Преобразование солнечной энергии в тепловую происходит в коллекторе 1, в котором одновременно или поочередно нагревается воздух или вода. В начале сезона эксплуатации или в начале светового дня, когда солнечный коллектор недостаточно прогрет, осуществляется его предварительный разогрев теплым воздухом, скорость нагрева которого выше, чем воды. Для этого клапаны 10 и 14 закрывают и одновременно с этим открывают клапаны 12 и 11. С помощью вентиляционной установки 28 осуществляется рециркуляция воздуха через подающий воздушный трубопровод 7, коллектор 1, отводящий воздушный трубопровод 6 и рециркуляционный воэдуховод 17, По достижении воздухом в коллекторе требуемых параметров производится подача горячего воздуха к потребителю Q для подогрева внутреннего воздуха или сушки сельхозпродукции, например плодов, овощей, сена и др. Для этого клапан 11 закрывается, одновременно открываются клапаны 10 и 13 при закрытых клапанах 15, 16 в воздушной камере 20, при этом подогретый воздух поступает непосредственно из коллектора 1 к потребителю 9, от которого по подающему трубопроводу 7 проходит для повторногоподогрева в коллектор l. Если потребителю

9 необходим воздух с определенными параметрами, например, для использования в теплицах или животноводческих помещениях, то его охлаждение и доувлажнение (сушка) осуществляются в теплообменнике 26, из которого в результате теплообмена подогретый жидкий теплоноситель (вода) может быть подан в аккумулятор 8 одновременно с использованием горячего воздуха по схеме коллектор — потребитель, Возможна зарядка аккумулятора 8 циркулирующей водой с помощью насоса 30 через каналы 2, установленные в коллекторе 1, с возвратом е аккумулятор 8 по отводящему трубопровоAv 4.

В случае, если потребность в горячем воздухе для технологического процесса или обогрева отпала, то зарядка аккумулятора 8 может осуществляться одновременно как эа счет циркулирующей воды, так и эа счет подогретого воздуха. В этом случае клапаны

13, 17, 11 и шибер 25 закрыты, а клапаны 10.

12, 14, 15, 16 открыты и подогретый воздух из коллектора 1 по отводящему воздушному

1645792 трубопроводу 6 с помощью вентиляционной установки 28 поступает в нижний отсек воздушной камеры 20 и через отверстия в диафрагме 32 — в верхний отсек этой камеры, где, совершая турбулентное движение вдоль ребер 22 аккумулятора 8, отдает тепло через стенку в камеру 21 с емкостями 23, заполненными теплоаккумулирующим веществом. Горячая вода, накопленная в аккумуляторе 8, может быть использована для обогрева помещений, для бытовых и технологических нужд по общеизвестным схемам с забором ее насосом 31.

В ночном режиме или при погодных условиях, исключающих получение тепла непосредственно от Солнца, используется тепло, накопленное в аккумуляторе 8, путем циркуляции воздуха с помощью вентиляционной установки 29 от потребителя 9 через воздуховод 19, воздушную камеру 20 (здесь происходит теплообмен между воздухом и ребрами 22). При этом шиберные клапаны

10, 12, 17, 11 и шибер 25 закрыты, а клапаны

18, 14, 15, 16 открыты, Одновременно горячая вода из аккумулятора 8 подается в теплообменник 26 для дополнительного подогрева воздуха. При разрядке аккумулятора

8 ниже требуемых параметров теплоносителя вода в нем подогревается электронагревателем (не показан) во внепиковый период.

Отбор тепла в этом случае осуществляется по описанной выше схеме или циркуляцией воздуха с помощью вентиляционной установки 29 от потребителя 9 при открытом шиберном клапане 17 через теплообменник

26, в который подается вода, подогретая в аккумуляторе 8 с помощью дублирующего электронагревателя.

Зарядка аккумулятора 8 при необходимости может осуществляться в режиме пассивного использования солнечной энергии путем естественной циркуляции воды и воздуха, вызванной тепловым подпором и разностью высотных отметок коллектора 1 и аккумулятора 2. Для естественной циркуляции подогретого воздуха открывают клапаны 10, 12, 15, 16 и шибер 26, клапаны 18, 14.

17, 11 находятся в закрытом состоянии. При этом воздух, поступающий в коллектор 1 из подающего воздушного трубопровода 7, подогревается и поступает в верхнюю зону коллектора 1 — отводящий воздушный трубопровод 6, из которого эжектируется в отсеки воздушной камеры 20 и через вытяжную шахту 2ч отводится в атмосферу. Для поступления воздуха в коллектор 1 через подающий воздушный трубопровод 7 в последнем следует предусматривать закрываемый проем или испольэовать вентиляционные проемы и установку потребителя 9. Если в

55 качестве потребителя 9 служит культивационное сооружение, то оно может быть использовано и в качестве дополнительного солнечного коллектора, в котором происходит предварительный нагрев воздуха за счет "парникового эффекта", который имеет место в таких сооружениях даже в ранневесенний и позднеосенний периоды, а в некоторых климатических зонах и зимой.

Одновременно с зарядкой аккумулятора 8 с помощью воздушной системы осуществляют

его зарядку с помощью естественной циркуляции воды. Для этого открывают задвижку

33, и более холодная вода из нижней зоны аккумулятора 8 поступает в каналы 2 коллектора 1, подогревается и через трубопровод

4 отводится а верхнюю зону аккумулятора 8, Коллектор 1 может дополнительно использоваться как сборник атмосферных осадков, которые собираются в резервуаренакопителе 27, которым дополнительно оборудуется коллектор 1 и иэ которого вода с помощью трубопровода подается для подпитки аккумулятора 8 или на другие технологические и бытовые нужды.

Система солнечного тепловодоснабжения для сельского хозяйства позволяет повысить эффективность и регулируемость процесса утилизации солнечной энергии, увеличить эффективность теплообмена и теплоаккумуляции, экономить электроэнергию, более рационально и универсально использовать природные ресурсы и может быть использована в различных отраслях сельского хозяйства.

Формула изобретения

1. Система солнечного тепловодоснабжения, содержащая коллектор, имеющий каналы для воды и воздуха, соединенные с соответствующими подводящими и отводящими трубопроводами, аккумулятор, потребители нагретого воздуха и горячей воды и регулирующие клапаны для переключения системы на различные режимы потребления тепла, причем отводящий воздушный трубопровод соединен с входом потребителя воздуха, выход которого соединен с подводящим воздушным трубопроводом, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона использования солнечной энергии, отводящий и подводящий воздушные трубопроводы соединены между собой рециркуляционным воздуховодом, аккумулятор выполнен в виде воздушной и водяной камер, отводящий воздушный трубопровод дополнительно соединен с воздушной камерой аккумулятора, которая соединена с входом потребителя воздуха, выход последнего

1645792

Puz Z соединен дополнительно с воздушной камерой аккумулятора, соединенной также с подводящим воздушным трубопроводом, а отводящий и подводящий водяные трубопроводы соединены с водяной камерой аккумулятора, которая подключена к потребителю горячей воды.

2, Система поп. 1, отл ич а ю ща яс я тем, что водяная камера аккумулятора расположена внутри воздушной, боковая ее стенка, обращенная к воздушной камере, снабжена ребрами, а внутри нее коаксиально размещены цилиндрические емкости, заполненные веществом, претерпевающим фазовые превращения.

3, Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что воздушная камера в верхней части снабжена вытяжной шахтой с шибером.

4, Система по и. 1, о тл ич а ю ща яс я тем. что на входе потребителя воздуха установлен теплообменник, сообщенный с водяной камерой аккумулятора, 10 5. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а яся тем. что при установке коллектора на крыше здания она дополнительно содержит резервуар-накопитель для сбора атмосферных осадков, сообщенный с водяной каме15 рой аккумулятора.

4-4

1645792 б-Ю

Щг4

Составитель Я.Смирнова

Редактор А.Маковская Техред М.Моргентал . Корректор В.Гирняк

Заказ 1343 Тираж 4(}1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101