Солнечный водонагреватель
Изобретение относится к гелиоэнергетике, и может быть использовано в солнечных установках для преобразования солнечной энергии в тепловую, и направлено на повышение эффективности теплопередачи. Солнечный коллектор содержит многосекционные теплообменники в виде коаксиальных стеклянных трубок, в межтрубном пространстве которых создан вакуум. Во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, по которой циркулирует теплоноситель. Концы трубки гидравлически связаны с подводящей и отводящей магистралями, размещенными на несущих стойках в секционном корпусе. Секции корпуса в плане выполнены в виде трапеции и установлены под углом к опорной поверхности, при этом коаксиальные трубки секций каждого теплообменника установлены во фланцах под углом по отношению друг к другу и под углом к поверхности секции корпуса. Смежные секции корпуса сопрягаются между собой по боковым сторонам трапециевидных секций, а свободные концы трубок связаны концами смежных трубок в секции и с концами трубок смежных секций, подводящий и отводящий коллекторы размещены в корпусе, причем во внутренней полости стеклянных коаксиальных трубок установлены тепловые гофрированные трубки U-образной формы. Изобретение направлено на повышение эффективности теплопередачи. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к гелиоэнергетике и может быть использовано в солнечных установках для преобразования солнечной энергии в тепловую.
Известен солнечный водонагреватель, содержащий установленные в корпусе U-образные трубопроводы, по которым циркулирует теплоноситель (RU, С1, №2267716, 2006).
Недостатками известного решения являются сложность конструкции и низкая эффективность теплопередачи.
Наиболее близким к заявленному изобретению является солнечный коллектор, который содержит многосекционные теплообменники, выполненные в виде коаксиальных вакуумных трубок, расположенных в одной плоскости. Во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, заполненная теплоносителем, концы которой гидравлически связаны с подводящим и отводящим нагретый теплоноситель коллекторами (RU, U1, №171104, 2017).
Недостатком известного решения является низкая эффективность теплопередачи.
Заявленное изобретение направлено на повышение эффективности теплопередачи.
Указанный технический результат достигается тем, что в солнечном водонагревателе, содержащем многосекционные теплообменники в виде коаксиальных стеклянных трубок, в межтрубном пространстве которых создан вакуум, во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, по которой циркулирует теплоноситель, концы которой гидравлически связаны с подводящей и отводящей магистралями, размещенными на несущих стойках в секционном корпусе, секции корпуса выполнены в плане в виде трапеции и установлены под углом к опорной поверхности, коаксиальные трубки секций каждого теплообменника установлены во фланцах под углом по отношению друг к другу и под углом к поверхности секции корпуса, при этом свободные концы трубок связаны концами смежных трубок в секции и с концами трубок смежных секций, подводящий и отводящий коллекторы размещены в корпусе, причем во внутренней полости стеклянных коаксиальных трубок установлены тепловые гофрированные трубки U-образной формы.
Подводящий и отводящий коллекторы связаны с подающей и отводящей магистралями посредством запорной арматуры.
Тепловая U-образная трубка выполнена из нержавеющей стали в виде двойной спирали, свитой в продольном направлении.
Меньшее основание секции корпуса расположено выше большего основания.
Каждая секция корпуса снабжена фиксирующим стержнем, нижний конец которого закреплен в основании, а верхний связан с концевыми участками теплообменников посредством гибких связей.
Поскольку заявленное изобретение отличается от наиболее близкого аналога рядом существенных признаков, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость».
Поскольку из уровня техники не известно выполнение конструкции водонагревателя с трубками, установленными под различными углами друг к другу как в каждой секции корпуса, так и в смежных секциях, что позволяет более рационально использовать отведенную под него площадь, в совокупности с оригинальной конструкцией тепловой U-образной трубки, позволяет сделать вывод о соответствии заявленного устройства условию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг.1 представлен заявленный водонагреватель, общий вид; на фиг.2 - коаксиальная трубка с тепловой U-образной трубкой, на фиг.3 - прямолинейный корпус из сочлененных секций; на фиг.4 - корпус сложной формы из сочлененных секций.
Солнечный водонагреватель включает многосекционные теплообменники в виде коаксиальных стеклянных трубок 1, установленные на сочленяемых друг с другом секциях 2 плоского корпуса под различными углами друг относительно друга. Коаксиальные трубки 1 выполнены из сверхпрочного боросиликатного стекла, покрытого изнутри специальным селективным покрытием, которое обеспечивает поглощение тепла облучения с минимальным отражением, при этом в межтрубном пространстве трубок 1 создан вакуум.
Во внутренней полости внутренней трубки 3 коаксиальной трубки 1 размещена U-образная тепловая гофрированная трубка 4 из нержавеющей стали, один конец которой гидравлически связан с подводящим коллектором 5, подающим теплоноситель, а второй конец тепловой трубки 4 - с отводящим коллектором 6. Подводящий 5 и отводящий 6 коллекторы связаны с подводящий и отводящей магистралями через запорные краны.
Секции 2 корпуса в плане выполнены в виде трапеции и устанавливаются под углом к опорной поверхности, в качестве которой может выступать крыша, стена дома или сооружения.
В межтрубном пространстве 3 трубок 1 создан вакуум, во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка 4 U-образной формы в виде двойной спирали, ветви которой между собой свиты в продольном направлении, по которой циркулирует теплоноситель. Концы трубки 4 гидравлически связаны с подводящему 5 и отводящему 6 коллекторам, размещенными во внутренней полости секции 2 корпуса.
Коаксиальные трубки 1 секций 2 установлены во фланцах под углом по отношению друг к другу и под углом к поверхности секции 2 корпуса, при этом свободные концы трубок 1 связаны концами смежных трубок 1 посредством гибких связей 5, подводящий 5 и отводящий 6 коллекторы размещены в секции 2 корпуса.
Меньшее основание секции 2 корпуса расположено выше большего основания.
Каждая секция 2 корпуса снабжена фиксирующим стержнем 7, нижний конец которого в основании секции 2. Посредством хомутов, закрепленных на концевых участках внешних трубок 8 коаксиальных трубок 1, и гибких связей 9 (отрезков троса или проволоки) свободные концы коаксиальных трубок 1 связаны с концами смежных трубок 1 в секции 2 и с фиксирующим стержнем 7 в верхней его части, формируя таким образом прочный силовой каркас.
Между собой секции 2 корпуса контактируют по боковым сторонам трапециевидной секции 2, что в совокупности с наклоном секций 2 позволяет увеличить диапазон расположения углов наклона трубок 1 друг относительно друг друга и повысить таким образом энергетическую эффективность устройства. Помимо этого в зависимости от конкретных условий возможно изменять конечную форму корпуса теплообменника, формируя в процессе монтажа как прямолинейную, так сложную в плане форму.
Трубки 1 освещаются Солнцем в течение всего светового дня. Изменяющийся зазор между трубками 1 в водонагревателе позволяет снизить эффект затенения солнечных лучей соседними трубками 1 при движении Солнца.
Заявленное устройство позволяет эффективно использовать отведенные для него площади независимо от расположения Солнца.
1. Солнечный водонагреватель, включающий многосекционные теплообменники в виде коаксиальных стеклянных трубок, в межтрубном пространстве которых создан вакуум, во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, по которой циркулирует теплоноситель, концы которой гидравлически связаны с подводящей и отводящей магистралями, размещенными на несущих стойках в секционном корпусе, отличающийся тем, что секции корпуса в плане выполнены в виде трапеции и установлены под углом к опорной поверхности, коаксиальные трубки секций каждого теплообменника установлены во фланцах под углом по отношению друг к другу и под углом к поверхности секции корпуса, при этом смежные секции корпуса сопрягаются между собой по боковым сторонам трапециевидных секций, а свободные концы трубок связаны с концами смежных трубок в секции и с концами трубок смежных секций, подводящий и отводящий коллекторы размещены в корпусе, причем во внутренней полости стеклянных коаксиальных трубок установлены тепловые гофрированные трубки U-образной формы.
2. Солнечный водонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что подводящий и отводящий коллекторы связаны с подающей и отводящей магистралями посредством запорной арматуры.
3. Солнечный водонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что тепловая U-образная трубка выполнена из нержавеющей стали в виде двойной спирали, свитой в продольном направлении.
4. Солнечный водонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что меньшее основание секции корпуса расположено выше большего основания.
5. Солнечный водонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что каждая секция корпуса снабжена фиксирующим стержнем, нижний конец которого закреплен в основании, а верхний связан с концевыми участками теплообменников посредством гибких связей.
