Солнечный водонагреватель

Авторы патента:

Харитонов Евгений Александрович (RU)

F24J2/04 - тепловые солнечные коллекторы с рабочей средой, проходящей через коллектор

Владельцы патента RU 2555611:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагрева воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту. Солнечный водонагреватель содержит корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим и отводящим патрубками для воды. Водонагреватель расположен вертикально. Корпус выполнен прозрачным. Емкость для воды образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем. Внутри емкости расположена спиралевидная вставка. Внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости. Технический результат: повышение эффективности водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды и удобство его использования. 2 ил.

Известен гелионагреватель, обеспечивающий преобразование солнечной энергии в тепло, содержащий подводящий и отводящий патрубки жидкости, выполненные в виде единой горловины в верхней части емкости, в ее нижней части выполнено плоское или плоское с ребрами жесткости опорное основание, остекленное окно в съемном или несъемном с емкости жестком, или полужестком, или мягком теплоизолированном корпусе выполнено с наклоном 30-120 градусов относительно плоскости опорного основания, см. RU Патент №2250420, МПК F24J 2/00, 2005.

Недостатком данной конструкции является неудобство его эксплуатации, требующее поворота аппарата за источником лучистой солнечной энергии.

Наиболее близким по технической сущности является солнечный водонагреватель, содержащий корпус с застекленной верхней крышкой, внутри которого размещена емкость для воды, окрашенная в черный цвет или с селективной наружной поверхностью, которая имеет патрубки для подвода холодной воды и отвода горячей. Водонагреватель расположен горизонтально. Солнечные лучи проходят через застекленную верхнюю крышку, падают на емкость, которая поглощает тепло лучей солнца, вода нагревается и выводится из емкости по мере необходимости, см. Н.В. Харченко, Монография, «Индивидуальные солнечные установки», М., «Энергоатомиздат», 1991 г., с.56-57, фиг.25а.

Недостатком известного устройства является длительность нагрева воды, уменьшение длительности нагрева можно решить путем увеличения длины емкости для воды, а следовательно, и размера аппарата, что приводит к увеличению стоимости устройства, к тому же скорость нагрева воды зависит от угла поворота солнца и его высоты над горизонтом.

Задачей изобретения является повышение эффективности водонагревателя.

Техническая задача решается тем, что солнечный водонагреватель, содержащий корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим и отводящим патрубками для воды, в котором водонагреватель расположен вертикально, корпус выполнен прозрачным, емкость для воды образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости.

Решение технической задачи позволяет повысить эффективность водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды и удобство его использования.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечного водонагревателя в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А.

Солнечный водонагреватель включает корпус 1, внутри корпуса размещена емкость, окрашенная в черный цвет, для воды 2, которая образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров 5 и 6, днищем 7 и крышкой 8, подводящий 3 и отводящий 4 патрубки для воды. Корпус 1 выполнен из прозрачного, пропускающего солнечные лучи, материала, например из поликарбоната. Внутри емкости расположена спиралевидная вставка 9. Внутренний полый цилиндр 6 с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия 10, которые расположены внутри корпуса под днищем емкости.

Солнечный водонагреватель работает следующим образом.

Холодная вода поступает через подводящий патрубок 3 в емкость для воды 2 и двигается в емкости по мере ее нагрева по спиралевидной вставке к отводящему патрубку 4. Нагрев воды осуществляется за счет тепла солнечных лучей, которые проходят через прозрачный корпус 1 и нагревают внешнюю поверхность емкости 2. Благодаря наличию спиралевидной вставки 9, небольшой объем воды, находящейся в последнем витке вставки, нагревается намного быстрее и до более высокой температуры, чем вода в соседних витках спирали. При этом часть тепла горячей воды постепенно передается через стенки спиралевидной вставки воде, находящейся в соседних витках. Если горячая вода не используется, то тепло воды не теряется, а передается воде, находящейся в соседних витках вставки, что позволяет избежать затрат на теплоизоляцию водонагревателя. Кроме того, нагрев воды осуществляется и за счет конвекции горячего воздуха, из пространства, образованного прозрачным корпусом 1 и емкостью 2 во внутренний полый цилиндр 6, который имеет в нижней части отверстия 10, расположенные внутри корпуса под днищем емкости. Холодная вода, поступающая в спиралевидную вставку 9, благодаря конвенции горячего воздуха, получает тепло, что также приводит к увеличению температуры нагрева воды на выходе из водонагревателя.

Цилиндрическая греющая поверхность водонагревателя не зависит от угла поворота солнца. Это позволяет не следить за поворотом солнца и существенно упростить конструкцию аппарата и, следовательно, его стоимость.

Наличие удлиненного внутреннего цилиндра 6 позволяет устанавливать водонагреватель в любом удобном месте над землей, обеспечивая доступ к водонагревателю максимального количества солнечных лучей.

Солнечный водонагреватель прошел испытания и показал высокие результаты, как по нагреву воды, так и по удобству его эксплуатации.

Таким образом, заявляемый объект по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды и удобства его использования.

Солнечный водонагреватель, содержащий корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим и отводящим патрубками для воды, отличающийся тем, что водонагреватель расположен вертикально, корпус которого выполнен прозрачным, емкость для воды образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для аккумулирования тепловой энергии. Сущность изобретения в том, что аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом, содержащий корпус, заполненный теплоаккумулирующим материалом с фазовым переходом в зоне рабочих температур, поверхность теплообмена и электронагревательный элемент, содержит промежуточную крышку и приемник солнечного излучения, поверхность теплообмена состоит из вертикальных трубок, расположенных внутри во всем объеме бака-аккумулятора и заполненных материалом с фазовым переходом, и кожухов электронагревательных элементов, установленных в вертикальных трубках, причем теплоноситель проходит снизу вверх по межтрубному пространству, а сверху над промежуточной и герметичной крышкой расположена свободная полость, выполняющая роль камеры для расширения фазопереходного материала из вертикальных трубок, а дно бака-аккумулятора выполнено приемником солнечного излучения.

Устройство для теплового разделения между кондиционированной средой и по меньшей мере одной внешней средой // 2547352

Изобретение относится к устройству для теплового разделения между кондиционированной средой и по меньшей мере одной внешней средой. Устройство (10) для теплового разделения между кондиционированной средой (11) и по меньшей мере одной внешней средой (12) содержит стенку (13), которая имеет по меньшей мере первую активную слоеобразную область (14), расположенную ближе к кондиционированной среде (11), вторую активную слоеобразную область (15), расположенную ближе к внешней среде (12) относительно первой активной слоеобразной области (14), первую изолирующую слоеобразную область (16), которая расположена между активными слоеобразными областями (14, 15), вторую изолирующую слоеобразную область (17), которая расположена между второй активной слоеобразной областью (15) и внешней средой (12).

Устройство для стабилизации температуры в установках замкнутого водоснабжения и создания благоприятных температурных зон в рыбоводных водоемах // 2541802

Устройство состоит из абсорбционного аммиачного холодильного агрегата, включающего, в частности, термосифон и испаритель. Устройство оснащено параболическим зеркалом, концентрирующим солнечные лучи на термосифоне холодильного агрегата.

Солнечный коллектор // 2540191

Изобретение направлено на повышение прочности и производительности солнечного коллектора. В солнечном коллекторе содержатся два боковых профиля, каждый из которых выполнен в виде вертикальной стенки, имеющей на концах утолщения с направляющими пазами, перпендикулярными стенке, прозрачное ограждение, выполненное из стекла, закрепленного по боковым сторонам в верхних пазах боковых профилей, задняя стенка, закрепленная по боковым сторонам в нижних пазах боковых профилей, абсорбер с трубками для протока теплоносителя, расположенный между стеклом и задней стенкой, тепловая изоляция, размещенная между абсорбером и задней стенкой, причем полости боковых профилей между пазами заполнены боковой тепловой изоляцией.

Солнечный самонаводящийся коллектор-нагнетатель // 2535193

Изобретение относится к солнечным теплоустановкам и может быть использовано в целях теплоснабжения жилых и производственных помещений и других объектов, а также для иных бытовых и технологических нужд.

Когенерационная фотоэлектрическая тепловая система // 2509268

Изобретение относится к области гелиотехники и предназначено для энергоснабжения объектов сельскохозяйственного и индивидуального назначения. Фотоэлектрическая тепловая система содержит, по меньшей мере, один солнечный тепловой коллектор, трубопровод подачи жидкости в солнечный тепловой коллектор, трубопровод отвода жидкости из солнечного теплового коллектора в бак-аккумулятор (термос), при этом трубопровод подачи жидкости в солнечный тепловой коллектор соединен, по меньшей мере, с одним фотоэлектрическим тепловым модулем, расположенным уровнем ниже солнечного теплового коллектора и соединенным последовательно с ним, при этом подача жидкости в фотоэлектрический тепловой модуль осуществляется через трубопровод из напорного бака, установленного выше уровня солнечного теплового коллектора, по меньшей мере, в один из трубопроводов вмонтирован соленоидный клапан, имеется, по меньшей мере, одно термореле с индивидуальным для фотоэлектрического теплового модуля или солнечного теплового коллектора датчиком, причем управляющие контакты соленоидного клапана подключены и коммутируются с помощью термореле, при этом солнечный тепловой коллектор и фотоэлектрический тепловой модуль выполнены в виде приемников солнечного излучения, представляющих собой резервуары, которые имеют форму прямоугольного параллелепипеда, а на рабочей поверхности резервуара фотоэлектрического теплового модуля расположена батарея солнечных элементов, внутри резервуаров фотоэлектрического теплового модуля и солнечного теплового коллектора параллельно рабочей поверхности с зазором относительно ее расположена перегородка, не достигающая верхней и нижней стенки резервуара.

Солнечно-ветровой воздухонагреватель // 2484387

Изобретение относится к ветровой энергетике и может быть использовано в сушилках и отоплении промышленных и другого назначения объектов. .

Перфорированное прозрачное остекление для извлечения тепла и нагрева воздуха за счет солнечного излучения // 2473848

Система теплохладоснабжения // 2460949

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в системах солнечного теплохладоснабжения. .

Теплонасосная система // 2433359

Изобретение относится к теплонасосной системе, используемой для отопления или охлаждения зданий, например - обеспечения горячей водой. .

Трубчатая панель солнечного коллектора // 2601321

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.