Активный тепловой аккумулятор

 

Использование: аккумулятор предназначено для сезонного аккумулирования солнечного тепла. Сущность изобретения: пруд 1 снабжен расположенной в грунте скважиной в виде заглушенной снизу трубы 5 с соосно расположенной внутри нее второй трубой 7, сообщающей верхний слой пруда с придонной частью первой трубы. Верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием 8, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда. Входной и выходной патрубки расположены под покрытием (соответственно под нижним и верхним его краями). Нагнетатель выполнен в виде шнека 15, установленного в верхней части второй трубы , а вал шнека пронизывает пленочное покрытие и снабжен ветроколесом. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)з F 24 J 2/34

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767325/06 (22) 11.12.89 (46) 23,11.92. Бюл. hh 43 (71) Таджикский научно-исследовательский отдел энергетики (72) А.Ф.Ширинский (56) Патент США М 4452227, кл. F 24 J 3/02, 1984. (54) АКТИВНЫЙ ТЕПЛОВОЙ. АККУМУЛЯТОР (57) Использование: аккумулятор предназначено для сезонного аккумулирования солнечного тепла. Сущность изобретения: пруд

1 снабжен расположенной в грунте скважи... Ы„,- 1776935 А1 ной в виде заглушенной снизу трубы 5 с соосно расположенной внутри нее второй трубой 7, сообщающей верхний слой пруда с придонной частью первой трубы. Верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием 8, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда. Входной и выходной патрубки расположены под покрытием (соответственно под нижним и верхним его краями). Нагнетатель выполнен s виде шнека 15, . установленного в верхней части второй трубы, а вал шнека пронизывает пленочное покрытие и снабжен ветроколесом. 3 ил.

1776935

Изобретение предназначено для сезонного аккумулирования солнечной энергии.

Перед автором стояла задача разработ. ки теплоаккумулирующей установки типа солнечный пруд (СП), эффективной не только с технико-экономической, но и с экологической точки зрения.

В настоящее время существует (главным образом эа рубежом) множество разработок, а также действующих моделей солнечных прудов. 8 качестве отдаленных аналогов могут быть названы СП с соленой водой. Пресноводные СП могут являться более близкими аналогами, если содержат гелевое или пленочное покрытие. Тепловой аккумулятор солнечной энергии содержит пресноводный солнечный пруд, выполненный пирамидальной или конусной формы и .на не более 2/3 объема заполненный галькой, входной и выходной патрубки расположены у,противоположных стенок пруда и соединены между собой вне пруда трубопроводом с расположенным на нем теплообменником для. передачи тепла потребителю, и нагнетатель воды из верхнего слоя пруда через галечный слой. Главным недостатком всех представленных выше СП является прямая зависимость теплоемкости пруда от его площади, Большие площади прудов на землях, пригодных для сельскохозяйственных и промышленных нужд, является главным отрицательным фактором такого эффективного способа сезонного аккумулирования тепла, каким является солнечный пруд, в особенности это касается СП с соленой водой. Для Таджикистана внедрение

СП указанных типов крайне ограничено изза преобладания территорий с пересеченной местностью, в связи с чем только Зф площадей пригодны для возделывания земли, Среди недостатков СП-прототипа является необходимость использования искусственных источников энергии для нагнетания теплоносителя, что косвенно ограничивает теплоемкость, поскольку с . увеличением площади пруда и его глубины возникает необходимость увеличения количества и мощности источников потребляемой (электрической) энергии и усложнения оборудования циркуляционной системы.

Цель изобретения — привлечение естественных природных сил для обеспечения циркуляции теплоносителя и увеличение теплоемкости солнечного пруда при минимально возможной площади его зеркала, чтобы обеспечить возможность использования бросовых площадей с пересеченной местностью.

Эта цель достигается тем, что пруд снабжен расположенной в грунте скважи5

10 ной в виде заглушенной снизу трубы с соосно расположенной внутри нее второй трубой, сообщающей верхний слой пруда с придонной частью первой трубы, верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда, входной и выходной патрубки расположены под покрытием, соответственно, под нижним и верхним его краями, нагнетатель выполнен в.виде шнека, установленного в верхней части второй трубы, а вал шнека пронизывает пленочное покрытие и снабжен ветроколесом.

15 Преимущество предложенной конструкции солнечного пруда слагаются из возможности увеличения глубины теплового аккумулирования и приспособления для обеспечения циркуляции теплоносителя

20 или ветровой энергии, или сил гравитации; . кроме того, из обеспечения возможности использования склонов и мест с пересеченным рельефом, мало пригодных или вовсе непригодных для хозяйственных и строи1

25 тельных целей. Последнее имеет место при близком расположении СП малой площади, когда есть возможность объединить их одной циркуляционной системой. Это стало возможным при исполнении призматиче30 ского пруда, на 2/3 заполненного галькой, . со скважиной на продолжении вниз вертикальной оси призмы, заполненной трубой.

Соосно с последней размещена труба меньшего диаметра, сообщающая теплоактив-.

35 ный (под пленкой) слой пруда с придонной частью первой трубы. 8 верхней части второй трубы размещен шнек, на одной оси с которым выполнено ветроколесо. Шнек предназначен для обеспечения циркуляции

40 теплоносителя иэ теплоактивной зоны в придонную зону первой трубы. При подъеме теплоносителя в пространстве между стенками первой и второй трубы происходит передача части тепла внешней трубе и

45 прилегающей зоне грунта. 8 результате дальнейшего подъема происходит передача остаточного тепла слою гальки. В зимнее время в пасмурные дни процесс прокачки продолжается, и теплоноситель отбирает

50 накопленное тепло, перенося его в теплоактивную зону. Такое решение является необходимым и достаточным для достижения поставленной цели и удовлетворяет критерию "существенные отличия".

55 На фиг.1 представлен поперечный разрез солнечного пруда: на фиг.2 — пруд в плане; на фиг.3 — пруд в аксонометрии.

Активный тепловой аккумулятор устроен следующим образом, 1776935

Пруд 1 выполнен в виде перевернутой призмы и состоит (сверху вниз) из слоя теплоносителя (вода) 2, слоя гальки 3 размером

10-15 см, между которыми может быть проложен перфорированный асбоцементный лист 4, От вершины призмы вертикально вниз во вмещающем грунте пробурена скважина, в которую вложена асбоцементная труба 5, заглушенная снизу 6, Вдоль оси трубы 5 проложена открытая с обеих концов труба 7, которая пронизываетслой гальки 3, соединяя своими концами слой теплоносителя 2 и придонную часть заглушенной трубы 5. В теплоносителе над концом трубы 7, не касаясь его, почти горизонтально натянута прозрачная полиэтиленовая пленка 8 с помощью горизонтальных штакг 9, удерживаемых крючками 10. Штанги 9 размещены над перфорированными трубами. 11 — для холодного теплоносителя, 12 — для нагретого. Причем вторая труба расположена выше первой так, чтобы пленка 8 располагалась под углом 1,5 — 2 к горизонту, Стены призмы

13 могут быть бетонными или выложены из асбоцементных листов. Под наклонной поверхностью стен для обеспечения гидроиэолирующего эффекта проложен слой глины 14, утрамбованный в сыром виде. В верхней приустьевой части трубы 7 размещен насос в виде шнека 15, закрепленного на конце штанги 16, на другом конце которой выполнены лопасти ветротурбины.

Штанга 16 подвижно закреплена в подшипнике 17, удерживаемом с помощью уголковой фермы-мачты 18. Мачта 18 опирается . одной гранью на стенку 19, которая может быть установлена вдоль северной кромки пруда, со стороны которого она может быть выполнена с отражающей поверхностью 20.

На фиг.2 показан трубчатый теплообменник

21 между теплоносителями первого и второго контуров. Представленная система может быть обеспечена естественной циркуляцией как в первом, так и во втором контурах, Пруд может быть построен в лессовом или суглинковом грунте, а также в речных отложениях, но при наличии гидроупорного слоя глины, Вначале разбуривается скважина, диаметр которой должен, отвечать диаметру трубы 5 (например, 219 мм). Затем временно опускается обсадная труба соответствующего диаметра, выкапывается котлован, труба вытаскивается краном и вместо нее вставляется асбоцементная труба 5, соответствующего диаметра и длины, Стены обкладываются сырой глиной, не содержащей песчаных частиц. Укладка глины сопровождается ее трамбовкой. Слой глины должен составлять не менее 30 см в толщину. Поверх глины могут быть уложены асбоцементные листы толщиной 10 мм или слой бетона — 50 мм, Галька для заполнения аккумулятора выбирается округлой формы, размером 10-15 см.

5 Активный тепловой аккумулятор работает следующим образом.

Прогреваемый под пленкой 8 слой теплоносителя с помощью шнекового насоса 15 прогоняется через нижнюю трубу 5 и слой

10 гальки 3, при этом происходит интенсивный теплообмен. Накапливаемое таким образом тепло остается в окружающем трубу 5 пространстве и в каменном материале слоя 3. В период отопления открываются вентили в

15 системе циркуляционных труб, размещенных в наружном грунте не выше уровня воды в бассейне. Тогда в процессе нагревания теплоноситель должен будет перемещаться под пленкой 8 к трубе 12 для горячего теп20 лоносителя, а в теплообменнике 21 происходит отбор тепла теплоносителем второго контура, Охлажденный теплоноситель первого контура вновь поступает через трубу 11 под пленку 8 и цикл повторяется. В условиях

25 пересеченной местности пруды малой площади могут образовывать единую систему циркуляции теплоносителя, Таким образом, активный тепловой аккумулятор предложенной конструкции

30 предназначен для сезонного аккумулирования солнечного тепла, построен несложно и при этом включает простые материалы. В процессе эксплуатации не требуются дру-. гие источники энергии, кроме солнечной и

35 ветровой. Кроме того, для пруда используется пресная вода и участки земли практически нЕпригодные ни для сельскохозяйственных, ни для втроительных работ, что важно в экологическом отно40 шении.

Формула изобретения .

Активный тепловой аккумулятор солнечной энергии, содержащий пресноводный солнечный пруд, выполненный

45 пирамидальной или конусной формы и на не более 2/3 объема заполненный галькой, входной и выходной патрубки, расположенные у противоположных стенок пруда и соединенные между собой вне пруда

50 трубопроводом с расположенным на нем теплообменником передачи тепла потребителю, и нагнетатель воды из верхнего слоя пруда через галечный слой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения теплоемко55 сти солнечного пруда при минимально возможной площади его зеркала, пруд снабжен расположенной в грунте скважиной в виде заглушенной снизу трубы с соосно расположенной внутри нее второй трубой, сообщающей верхний слой пруда с придонной

1776935

ФИГ.2

t фИГ, 3

Составитель А,Смирнова

Техред М.Моргентал Корректор М,Керецман

Редактор Т.Шагова

Заказ 4112 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 частью первой трубы, верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда, входной и выходной патрубки расположены под покрытием соответственно под нижним и верхним его краями, нагнетатель выполнен в виде шнека, установленного в верхней части второй трубы, а вал шнека пронизывает пле5 ночное покрытие и снабжен ветроколесом.