Система солнечного теплоснабжения
Владельцы патента RU 2575198:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к системам солнечного теплоснабжения, размещенным на строительных конструкциях зданий и сооружений, и предназначенным для обогрева и (или) горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, сельских усадебных домов, офисов, общественных зданий, теплиц и других объектов. Система солнечного теплоснабжения состоит из опорной конструкции, на которой размещены солнечные коллекторы, соединенные входными и выходными патрубками с баком-аккумулятором, при этом в качестве опорной конструкции использованы дугообразные трубы, пристроенные к арочной теплице и выполненные с конструкцией теплицы заодно, изготовленные с отверстиями одного диаметра, выполненными с равным шагом, при этом коаксиально на каждую дугообразную трубу установлена с небольшим зазором дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб через совпавшие отверстия, причем верхние и нижние концы наружных труб соединены горизонтально между собой стержнями, образуя раму для размещения каждого солнечного коллектора, при этом в баке-аккумуляторе установлен теплообменник, который соединен с солнечными коллекторами, а к баку-аккумулятору подсоединен приемник тепловой энергии. Технический результат - простота конструкции для установки солнечных коллекторов системы солнечного теплоснабжения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к системам солнечного теплоснабжения, размещенным на строительных конструкциях зданий и сооружений, и предназначенным для обогрева и (или) горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, сельских усадебных домов, офисов, общественных зданий, теплиц и других объектов.
Известна солнечная водонагревательная установка, принятая нами в качестве прототипа, включающая солнечные коллекторы и опорную конструкцию, выполненную из нескольких дугообразных труб и закрепленную на стене дома [1]. Солнечная водонагревательная установка состоит из отдельных солнечных коллекторов, по сути выполняющих роль навеса (козырька) над балконом дома.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что солнечные коллекторы установлены под одним углом на несущей конструкции, что снижает теплопроизводительность солнечной водонагревательной установки на 20% и более, по сравнению с установкой солнечного коллектора каждый раз на новый угол относительно горизонта, хотя бы один раз в месяц.
Технический результат - простота конструкции для установки солнечных коллекторов системы солнечного теплоснабжения, позволяющая легко регулировать угол наклона солнечных коллекторов относительно положения солнца над горизонтом в течение года, а также расширение функциональных возможностей путем использования полученной от солнца тепловой энергии как для удовлетворения нужд теплицы (обогрев и (или) горячее водоснабжение с целью подогрева воды для полива растений в теплице) или индивидуального жилого дома (обогрев и (или) горячее водоснабжение), также и для одновременного удовлетворения указанных и прочих нужд (например, подогрев воды в бассейне).
Технический результат достигается тем, что система солнечного теплоснабжения состоит из опорной конструкции, на которой размещены солнечные коллекторы, соединенные входными и выходными патрубками с баком-аккумулятором, при этом опорная конструкция выполнена из нескольких дугообразных труб, а в качестве опорной конструкции использованы дугообразные трубы, пристроенные к арочной теплице и выполненные с конструкцией теплицы заодно, и изготовлены с отверстиями одного диаметра, выполненными с равным шагом, при этом коаксиально на каждую дугообразную трубу установлена с небольшим зазором дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб через совпавшие отверстия, причем верхние и нижние концы наружных труб соединены горизонтально между собой стержнями, образуя раму для размещения каждого солнечного коллектора, при этом в баке-аккумуляторе установлен теплообменник, который соединен с солнечными коллекторами, а к баку-аккумулятору подсоединен приемник тепловой энергии.
На фиг. 1 приведен общий вид теплицы.
На фиг. 2 показан солнечный коллектор, смонтированный на опорной конструкции.
На фиг. 3 показан вакуумированный солнечный коллектор с горизонтальным расположением труб.
На фиг. 4 приведена система солнечного теплоснабжения.
Система солнечного теплоснабжения состоит из опорной конструкции 1, на которой размещены солнечные коллекторы 2, соединенные входными 3 и выходными 4 патрубками с баком-аккумулятором 5. Опорная конструкция 1 выполнена из нескольких дугообразных труб 6. В качестве опорной конструкции 1 использованы дугообразные трубы 6, пристроенные к арочной теплице 7 и выполненные с конструкцией теплицы 7 заодно. Дугообразные трубы 6 изготовлены с отверстиями 8 одного диаметра, выполненными с равным шагом. Коаксиально на каждую дугообразную трубу 6 установлена с небольшим зазором дугообразная труба 9 большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями 8 того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы 9 относительно внутренней 6 и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб 9 и 6 через совпавшие отверстия 8. Верхние и нижние концы наружных труб 9 соединены горизонтально между собой стержнями 10, образуя раму 11 для размещения каждого солнечного коллектора 2. В баке-аккумуляторе 5 установлен теплообменник 12, который соединен с солнечными коллекторами 1, а к баку-аккумулятору 5 подсоединен приемник тепловой энергии (не показан).
Приемник тепловой энергии может быть выполнен в виде системы теплоснабжения индивидуального жилого дома (обогрев и горячее водоснабжение) и (или) теплицы (обогрев и горячее водоснабжение для подогрева поливной воды) (не показана).
Обогрев теплицы 1 может быть выполнен в виде устройства подпочвенного обогрева теплицы (не показано).
Жесткое соединение труб 6 и 9 через совпавшие отверстия 8 выполнено болтовым соединением 13.
В качестве стержней 10 для соединения верхних и нижних концов наружных труб использованы уголки.
Длина наружной дугообразной трубы 9 при перемещении относительно внутренней трубы 6 меньшего диаметра обеспечивает угол наклона солнечного коллектора 2 относительно горизонта от 10 до 85°.
В качестве солнечного коллектора использован вакуумированный солнечный коллектор 14 с горизонтальным расположением труб.
Система солнечного теплоснабжения работает следующим образом.
В текущем месяце (декаде, дне) определяют оптимальный угол установки солнечных коллекторов 2 относительно горизонта.Раскрутив болтовое соединение 13, перемещают раму 11 по дугообразным трубам 6, относительно горизонта, добившись требуемого угла установки солнечного коллектора 2 относительно горизонта, ищут ближайшего совпадения отверстий 8 во внутренней трубе 6 и наружной трубе 9, вставляют болт и закручивают гайку болтового соединения 13. Так крепят раму 11 болтовыми соединениями 13 несколько раз к дугообразным трубам 6 с каждой стороны.
Солнечная энергия, нагревая теплоноситель (вода, антифриз) в солнечных коллекторах 2, преобразуется в тепловую энергию, которая аккумулируется в баке-аккумуляторе 5. Из бака 5 горячая вода подается приемнику тепловой энергии.
За счет использования в системе солнечного теплоснабжения качестве приемника тепловой энергии устройств теплоснабжения индивидуального жилого дома (обогрев и горячее водоснабжение) и (или) теплицы (обогрев и горячее водоснабжение для подогрева поливной воды) (не показаны) можно сглаживать графики производства и потребления тепловой энергии.
Устройства обогрева жилого дома в виде низкотемпературного греющего пола (не показано) и теплицы 1 в виде подпочвенного обогрева (не показано) позволяют обходиться без доводчика, например, в весенний период, когда идет запуск теплицы (март - май): дом потребляет минимальное количество тепловой энергии, а теплопроизводительность солнечных коллекторов 2 растет, следовательно, тепловая энергия может быть легко использована не только для обогрева дома, но и для нагрева массива грунта в теплице 1, при этом устройство подпочвенного обогрева теплицы может выступать в качестве потребителя-регулятора тепловой энергии (часть тепловой энергии, которая домом не потребляется, идет на нагрев грунта). В летнее время в качестве потребителя-регулятора тепловой энергии может быть использован, например, бассейн, подключенный к системе (не показан).
Жесткое соединение труб 6 и 9 через совпавшие отверстия 8 выполнено болтовым соединением 13.
В качестве стержней 10 для соединения верхних и нижних концов наружных труб использованы уголки.
Длина наружной дугообразной трубы 9 при перемещении относительно внутренней трубы 6 меньшего диаметра обеспечивает угол наклона солнечного коллектора 2 относительно горизонта от 10 до 85°.
В качестве солнечного коллектора использован вакуумированный солнечный коллектор 14 с горизонтальным расположением труб.
В результате использования предлагаемого технического решения увеличивается выработка тепловой энергии (на 20% и более), по сравнению с установкой солнечных коллекторов 2 постоянно под одним углом, а также расширяются функциональные возможности системы путем использования полученной от солнца тепловой энергии как для удовлетворения нужд теплицы (обогрев и (или) горячее водоснабжение с целью подогрева воды для полива растений в теплице) или индивидуального жилого дома (обогрев и (или) горячее водоснабжение), так и для одновременного удовлетворения указанных и прочих нужд (например, подогрев воды в бассейне).
Предлагаемая система солнечного теплоснабжения может быть легко изготовлена с использованием имеющихся в продаже арочных теплиц, стальных труб и уголков, придавая опорной конструкции солнечных коллекторов оригинальный эстетический вид и обеспечивая при этом потребителей горячей водой с максимальной выработкой тепловой энергии.
Система солнечного теплоснабжения, исходя из потребности в тепловой энергии, может быть выполнена с использованием одного или нескольких плоских солнечных коллекторов фирмы ViessmannVitosol 200-F, ViessmannVitosol 100-F (Германия) или вакуумных солнечных коллекторов Shouting&OEM (Китай).
1. Система солнечного теплоснабжения, состоящая из опорной конструкции, на которой размещены солнечные коллекторы, соединенные входными и выходными патрубками с баком-аккумулятором, при этом опорная конструкция выполнена из нескольких дугообразных труб, отличающаяся тем, что в качестве опорной конструкции использованы дугообразные трубы, пристроенные к арочной теплице, выполненные с конструкцией теплицы заодно и изготовленные с отверстиями одного диаметра, выполненными с равным шагом, при этом коаксиально на каждую дугообразную трубу установлена с небольшим зазором дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб через совпавшие отверстия, причем верхние и нижние концы наружных труб соединены горизонтально между собой стержнями, образуя раму для размещения каждого солнечного коллектора, при этом в баке-аккумуляторе установлен теплообменник, который соединен с солнечными коллекторами, а к баку-аккумулятору подсоединен приемник тепловой энергии.
2. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что приемник тепловой энергии выполнен в виде системы теплоснабжения индивидуального жилого дома (обогрев и горячее водоснабжение) и (или) теплицы (обогрев и горячее водоснабжение для подогрева поливной воды).
3. Система солнечного теплоснабжения по п. 2, отличающаяся тем, что обогрев теплицы выполнен в виде устройства подпочвенного обогрева теплицы.
4. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что жесткое соединение труб через совпавшие отверстия выполнено болтовым соединением.
5. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве стержней для соединения верхних и нижних концов наружных труб использованы уголки.
6. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что длина дугообразной трубы большего диаметра при перемещении относительно внутренней трубы меньшего диаметра обеспечивает угол наклона солнечного коллектора относительно горизонта от 10 до 85°.
7. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве солнечного коллектора использован вакуумированный солнечный коллектор с горизонтальным расположением труб.
