Солнечная установка

 

Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для получения воды из воздуха в условиях безводных районов в любой точке планеты, например пустынных, с использованием солнечной энергии. Установка выполнена непрерывного или периодического действия, корпус установки выполнен в виде вертикальной или наклонной теплоизолированной шахты, либо с четырьмя стенками, либо частично открытый с теневой северной стороны, окно ввода воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в нижней части шахты, испаритель холодильной машины выполнен преимущественно многоступенчатым в виде змеевиковых труб, расположенных и на одном уровне и по высоте шахты на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб расположены выше или ниже выходных концов для обеспечения самотечного течения хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета гофрированных поверхностей, плотно соединенных с трубами и перпендикулярно расположенных к этим трубам и вдоль труб вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете, солнечные элементы выполнены в виде солнечных коллекторов, содержащих абсорбент или теплоноситель для регенерации хладагента, при этом солнечные коллекторы могут быть соединены с генератором, выполненным в виде котла для испарения хладагента, состоящего из смеси двух жидкостей, подключенного в свою очередь к конденсатору и к змеевиковым трубам испарителя, другой вход труб которого соединен с конденсатором, а их выход - с генератором через теплообменник, при этом трубы конденсатора могут быть выполнены плоскими и изогнутыми. Изобретение должно обеспечить наиболее экономичное из известных путей получение воды из воздуха с использованием солнечной энергии. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для получения воды из воздуха в условиях безводных районов в любой точке планеты, например, пустынных, с использованием солнечной энергии.

Известна установка для осушки газа, содержащая магистраль осушаемого газа с влагоотделителями, регенеративными теплообменниками и многокаскадным термоэлектрическим холодильником, при этом осушка производится многоступенчатым вымораживанием в результате взаимодействия с холодными ребрами теплообменника (SU 1180655 А, 23.09.1985).

Недостатком данной установки является невозможность использования ее в условиях пустыни.

Известен способ производства воды из воздуха и устройство для его осуществления, в котором сформированный по меньшей мере одним вентилятором поток влажного воздуха охлаждают в первом теплообменнике промежуточным теплоносителем и в охлаждающем элементе холодильной машины до температуры ниже точки росы с последующим отводом сконденсированной воды, далее поток воздуха нагревают во втором теплообменнике промежуточным теплоносителем и в элементе холодильной машины, предназначенном для отвода тепла, при этом расходы промежуточного теплоносителя и влажного воздуха могут регулироваться одновременно или последовательно в зависимости от климатических параметров атмосферного воздуха, при охлаждении влажного воздуха ниже температуры замерзания воды направление потока влажного воздуха периодически изменяют, направляя его сначала в испаритель холодильной машины, предназначенный для отвода тепла, а затем в конденсатор, при этом сконденсированную воду очищают, фильтруют и минерализуют (RU 2151973 С1, 27.06.2000).

Данная установка позволяет повысить производительность по выходу воды, но является сложной и не применима в условиях малонаселенных пустынь с отсутствием электроэнергии.

Наиболее близкой к предложенной является гелиоустановка для cбopа питьевой воды из воздуха, содержащая корпус в виде пирамиды, в нижней части которого установлен резервуар для сбора и хранения воды, наружная поверхность корпуса выполнена в виде фрамуг с приводом, образующих воздухозаборники, покрытые снаружи солнечными элементами, внутри корпуса около воздухозаборников установлены фильтры, далее по воздуху - ребристые испарители для получения воды из воздуха, по оси корпуса установлена труба для вывода осушенного воздуха с вентилятором в верхней части (SU 1751608 А1, 30.07.1992).

Данное устройство является сложным в обслуживании и имеет в наличии электроприборы.

Технической задачей изобретения является получение воды из воздуха в условиях пустыни и обезвоженных районов в простой по конструкции установке, без использования электроприборов и минимальном техобслуживании, но с использованием солнечной энергии.

Указанная техническая задача решается тем, что в солнечной установке для получения воды из воздуха, содержащей корпус с окнами ввода и вывода воздуха, солнечные элементы на наружной поверхности корпуса и размещенный внутри него испаритель холодильной машины с внутренней ребристой поверхностью, а в нижней части - сборник воды, согласно изобретению, установка выполнена непрерывного или периодического действия, корпус установки выполнен в виде вертикальной или наклонной теплоизолированной шахты либо с четырьмя стенками, либо частично открытой с теневой северной стороны, окна ввода воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в нижней части шахты, испаритель холодильной машины выполнен преимущественно многоступенчатым в виде змеевиковых труб, расположенных и на одном уровне и по высоте шахты на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб расположены или выше или ниже выходных концов для обеспечения самотечного течения хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета гофрированных поверхностей, плотно соединенных с трубами и перпендикулярно расположенных к этим трубам и вдоль труб вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете, солнечные элементы выполнены в виде солнечных коллекторов, содержащих абсорбент или теплоноситель для регенерации хладагента. В установке солнечные коллекторы могут быть соединены с генератором, выполненным в виде котла для испарения хладагента, состоящего из смеси двух жидкостей, подключенного в свою очередь к конденсатору и к змеевиковым трубам испарителя, другой вход труб которого соединен с конденсатором, а их выход - с генератором через теплообменник. Также в установке трубы конденсатора могут быть выполнены плоскими и изогнутыми.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечной установки, на фиг.2 - второй вариант выполнения установки, на фиг.3 - третий вариант выполнения установки, на фиг. 4 - четвертый вариант выполнения установки, на фиг.5 - вид спереди пятого варианта заполнения установки, на фиг.6 - пятый вариант выполнения установки, вид сзади.

Солнечная установка для получения воды из воздуха содержит вертикальный или наклонный корпус в виде теплоизолированной шахты 1 с окном в верхней части для ввода воздуха и окном для вывода воздуха в нижней части, расположенный там же сборник воды, солнечные коллекторы 5, содержащие абсорбент или жидкость для регенерации хладагента, и размещенный внутри шахты 1 испаритель холодильной машины, выполненный многоступенчатым в виде змеевиковых труб 4, расположенных на одном уровне и по высоте корпуса на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб 4 расположены или выше или ниже выходных концов труб для обеспечения самотечного течения хладагента, и оребрения в виде пакета гофрированных поверхностей 6, плотно соединенных и расположенных перпендикулярно к трубам 4 вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете. Холодильная установка содержит генератор 7 в виде котла.

Солнечная установкам работает следующим образом.

Теплоноситель солнечного коллектора, разогреваясь от инсоляции, конвективно перемещается под генератор 7 и доводит до кипения раствор, составляющие которого при смешивании выделяют холод. Пар наилегчайшей составляющей раствора превращается в жидкость в конденсаторе 2 и течет в нижерасположенный теплообменник 3, а затем в трубы 4, выполняющие роль охладителей - смесителей, для смешивания с тяжелой составляющей раствора генератора 7, которая вливается в трубы теплообменника 3 со дна котла генератора 7 и, охладившись, вливается в смесители - трубы 4. Разогретая смесь из теплообменника 3 выливается в генератор 7. Направления этих течений в холодильнике установки показаны стрелками. Охлажденный в теплообменнике 3 шахты 1 воздух тяжелеет, отдает воду пластинам труб 4 и стремится вниз, увлекая за собой все новые порции воздуха. Часть нисходящих потоков проходит через конденсатор 2, интенсифицируя его охлаждение и тем самым ускоряя движение потока смеси, а следовательно, и увеличивая производство холода.

В установке на фиг.2 тепло от солнечных коллекторов 5 превращается в холод одним из известных способов в генераторе 7 холодильной машины. Жидкость (хладагент), охлажденная в этих генераторе 7, заполняет трубы 4 и передает холод на оребренные поверхности 6 испарителей для охлаждения воздуха в шахте 1. По мере охлаждения воздух "тяжелеет" и стремится вниз тем быстрее, чем ниже его температура, и в образовавшееся разрежение за нисходящим потоком охлажденного воздуха устремляется свежая порция теплого воздуха без использования вентилятора.

Стенки шахты 1 надежно теплоизолированы для исключения тормозящего влияния на скорость нисходящего потока воздуха по шахте 1 вниз тем с большей скоростью, чем быстрее он охлаждается.

По мере увеличения температуры хладагента в трубах 4 увеличиваются конвективные потоки и забор холода из генератора 2. Для этого выходные концы труб 4 расположены ниже входных концов, и чем выше эта разница, тем больше холодной жидкости потечет по трубам 4 самотеком. Прикрепленные к этим трубам поверхности 6 оребрения для увеличения теплообмена могут иметь различные профили сечения для создания вихревых потоков, увеличивающие контактирующее число молекул воздуха, а следовательно, и большее количество молекул воды из него будет оседать на этих пластинах, так как их температура всегда ниже температуры точки росы. Накопившаяся вода будет стекать вниз вместе с охлажденным и осушенным воздухом.

Трубы 4 испарителей могут быть выполнены разделенными поверхностями 6 оребрения так, чтобы расстояние между поверхностями оребрения испарителя не повлияло бы на скорость падения охлажденного потока из-за повышения температуры молекул воздуха в зоне зазора между поверхностями.

На фиг. 3-6 изображены другие варианты выполнения установки, работающие аналогичным образом.

Установка может быть расположена и будет давать воду и охлажденный воздух в любых зонах нашей планеты, так как не требует электроэнергии и будет работать надежно и долго, поскольку не имеет движущихся (трущихся) частей. Количество добываемой из воздуха воды будет зависеть от мощности установки (коллекторов, холодильника, сечения и высоты корпуса). Все это при одновременном ее упрощении и удешевлении за счет снижения разности температуры теплоносителя солнечных коллекторов и наружного воздуха.

При этом, возможно добиться высоких скоростей и объемов потока воздуха в шахтах не только вертикальной их установкой, но и под углом к горизонту с учетом рельефа местности или домостроений населенных пунктов, чтобы можно было создать искусственный микроклимат на полях, в ущельях, улицах.

С целью обеспечения резкого увеличения площади поверхности конденсатора 2 и количества воздуха, проходящего через него, и максимального образования конденсата в течение всех суток, необходимо установить шахту 1 над центром теплоемкой воздухопроницаемой со всех сторон пористой структурой и развитой поверхностью (как составляющих, так и всей конструкции конденсатора).

Формула изобретения

1. Солнечная установка для получения воды из воздуха, содержащая корпус с окнами ввода и вывода воздуха, солнечные элементы на наружной поверхности корпуса и размещенный внутри него испаритель холодильной машины с внутренней ребристой поверхностью, а в нижней части - сборник воды, отличающаяся тем, что установка выполнена непрерывного или периодического действия, корпус установки выполнен в виде вертикальной или наклонной теплоизолированной шахты, либо с четырьмя стенками, либо частично открытый с теневой северной стороны, окно ввода воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в нижней части шахты, испаритель холодильной машины выполнен преимущественно многоступенчатым в виде змеевиковых труб, расположенных и на одном уровне и по высоте шахты на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб расположены выше или ниже выходных концов для обеспечения самотечного течения хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета гофрированных поверхностей, плотно соединенных с трубами и перпендикулярно расположенных к этим трубам и вдоль труб вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете, солнечные элементы выполнены в виде солнечных коллекторов, содержащих абсорбент или теплоноситель для регенерации хладагента.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что солнечные коллекторы соединены с генератором, выполненным в виде котла для испарения хладагента, состоящего из смеси двух жидкостей, подключенного, в свою очередь, к конденсатору и к змеевиковым трубам испарителя, другой вход труб которого соединен с конденсатором, а их выход - с генератором через теплообменник.

3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что трубы конденсатора выполнены плоскими и изогнутыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автономного энергоснабжения и может быть использовано, в частности, для обеспечения электроэнергией и теплом отдельно стоящих зданий и их частей, например мансард

Изобретение относится к строительной гелиотехнике и предназначено для строительства зданий и сооружений с обогревом за счет солнечной радиации

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергетических установках с преобразованием излучения в тепловую и электрическую энергию, например солнечного, лазерного и др

Изобретение относится к области непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую

Изобретение относится к устройствам для опреснения воды с использованием солнечной энергии

Изобретение относится к гелиотехнике и позволяет повысить эффективность использования солнечной энергии путем уменьшения гидравлических сопротивлений

Изобретение относится к гелиотехнике, предназначено для получения электрической и тепловой энергии и позволяет упростить изготовление и эксплуатацию устройства за счет обеспечения возможности работы в наклонном положении при упрощении геометрической формы деталей и технологии их сборки

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для получения пресной воды из соленой или морской

Изобретение относится к строительной гелиотехнике и предназначено для использования при строительстве зданий и сооружений с обогревом за счет солнечной радиации

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности, для получения электрической энергии

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентратором, для получения электрической энергии

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в системах солнечного теплоснабжения

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к средствам получения тепла, холода и электричества с помощью солнечной энергии

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении вентилируемых стеновых ограждений и кровельных покрытий, позволяющих утилизировать тепло солнечной энергии, наружного воздуха и тепловые потери здания в летний и зимний периоды. Технический результат: повышение эффективности и надежности гелиотермоэмиссионной системы электроснабжения здания. Гелиотермоэмиссионная система электроснабжения здания включает наружные ограждения, покрытые снаружи декоративными ограждениями, армированными контурной арматурой, с образованием между ними и несущими ограждениями здания воздушного зазора, сообщающегося с атмосферой через отверстия, кровельное покрытие на несущей конструкции крыши. Воздушный зазор сообщается с помещением чердака через щели, а с наружным воздухом - через отверстия, расположенные в нижней части декоративных ограждений, кровельное покрытие и декоративные ограждения состоят из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, состоящий из фотоэлемента, присоединенного своей тыльной стороной к наружной стороне корпуса термоэлектрического преобразователя, тыльная сторона которого снабжена вертикальными ребрами, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из элементов термоэлектрического преобразователя, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов, спаянные на концах между собой, образуя зигзагообразные ряды, устроенные таким образом, что левые части проволочных отрезков с левыми спаянными концами согнуты под углом 90о и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее, а правые части проволочных отрезков с правыми спаянными концами расположены в массиве ребер, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов термоэлектрических преобразователей и выходные клеммы фотоэлементов соединены через соответствующие однополюсные коллекторы электрических зарядов с накопительным блоком. 5 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и гелиотехнике и может использоваться как элемент солнечной энергетической установки, преобразующей и сохраняющей энергию излучения солнца в виде тепловой энергии для горячего водоснабжения, отопления и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях. Трубчатая панель солнечного коллектора включает герметичный корпус с теплообменным каналом, ряд прозрачных коаксиальных труб с абсорбирующим покрытием и пробками, полые тепловые стержни с испарителями, конденсаторами и теплопоглощающими пластинами, которые термически контактируют с тепловыми стержнями через слой теплопроводящего материала. Конструктивные особенности трубчатой панели заключаются в том, что теплопроводящий слой и абсорбирующее покрытие выполнены в виде объемного абсорбера из теплоаккумулирующего материала с фазовым переходом и свойствами полупрозрачного черного тела, который заполняет все свободное пространство внутренних труб между тепловыми стержнями и теплопоглощающими пластинами, свернутыми в цилиндрическую пружину, у которой каждый виток выполнен в виде пояса Мебиуса, разрезанного и сдвинутого вдоль оси на ширину образующей его пластины для плавного перехода в соседний виток цилиндрической пружины. Изобретение должно повысить эффективность и надежность коллектора, исключить механические приводы, обеспечить совмещение функций абсорбера и теплоаккумулятора для равномерности нагрева теплоносителя в сложных условиях эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх