Солнечный электротепловой водонагреватель

Изобретение относится к области гелиоэнергетики, в частности к устройствам, предназначенным для поглощения солнечной энергии с последующим преобразованием в тепловую энергию, в частности к солнечным водонагревателям с принудительной циркуляцией, и может быть использовано в системах водяного отопления и горячего водоснабжения. Основным элементом солнечного водонагревателя является вакуумная колба, составленная из двух трубок, изготовленных из термопрочного стекла, помещенных одна в другую и герметично запаянных между собой. Из внутреннего пространства стеклянной колбы откачан воздух и создан вакуум. На наружной поверхности внутренней трубки стеклянной колбы помещен слой фотопреобразователей, предназначенный для преобразования солнечной энергии в постоянный ток и одновременно нагрева материала теплоносителя, в случае водонагревателя с прямым нагревом, либо нагрева тепловой трубки, в случае водонагревателя с косвенным нагревом теплоносителя. Постоянный ток используется через выводы и с помощью устройства для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения, например инвертора, используется для привода циркуляционного насоса или для других целей. При наличии солнечного излучения циркуляционный насос работает, исключая стагнацию системы. Для увеличения эффективности использования солнечного излучения с теневой стороны вакуумной колбы установлен зеркальный отражатель. Одновременно с нагревом теплоносителя вырабатываемая фотопреобразователем электроэнергия обеспечивает работу циркуляционного насоса независимо от наличия электроэнергии в централизованной системе электроснабжения. 2 ил.

 

Изобретение относится к области гелиоэнергетики, в частности к устройствам, предназначенным для поглощения солнечной энергии с последующим преобразованием в тепловую энергию, в частности к солнечным водонагревателям с принудительной циркуляцией и может быть использовано в системах водяного отопления и горячего водоснабжения. Широко известны солнечные водонагреватели с использованием вакуумных трубок с применением насосов для принудительной циркуляции. Недостатком указанных солнечных водонагревателей является стагнация системы при отсутствии электроэнергии, например в случае аварийного отключения, зависимость работы системы отопления от централизованной системы электроснабжения и, соответственно необходимость иметь дополнительный источник электроэнергии для работы насоса.

В патентной и научно-технической литературе нами не обнаружены аналоги заявляемого изобретения. Более близким по технической сущности к заявляемому изобретению является изобретение по патенту RU 2350847 С1, отнесенное к системам автономного теплоснабжения. В данном изобретении предусмотрен, в том числе, фотоэлектрический модуль, соединенный с электрооборудованием системы теплоснабжения и передающий им электроэнергию через блок управления, что позволяет обеспечить независимость работы системы отопления от централизованной системы электроснабжения и повышает эффективность работы системы теплоснабжения, однако в данном изобретении не предусмотрена защита водонагревателя от стагнации, необходим отдельный дополнительный модуль как источник электроэнергии, требуются дополнительная площадь и монтажные работы по установке указанного дополнительного модуля.

Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно получение технического результата, заключающегося в исключении возможности возникновения стагнации при отсутствии дополнительного фотоэлектрического модуля, уменьшении габаритов и веса водонагревателя. При отсутствии дополнительного модуля значительно уменьшается объем работ по монтажу солнечного водонагревателя на объекте.

Для решения перечисленных задач и получения указанного технического результата заявлен солнечный электротепловой водонагреватель на вакуумных трубках с системой защиты от стагнации, показанный на фиг. 1. Основным элементом солнечного водонагревателя является вакуумная колба, составленная из двух трубок, наружной 1 и внутренней 2, изготовленных из термопрочного стекла, помещенных одна в другую и герметично запаянных между собой. Из внутреннего пространства стеклянной колбы откачан воздух, тем самым создан вакуум, обладающий лучшими, в сравнении с воздухом, показателями по теплопроводности и способности сохранять тепло. В качестве источника нагрева используется солнечная энергия. На наружной поверхности внутренней трубки 2 стеклянной колбы помещен слой фотопреобразователей 3, предназначенный для преобразования солнечной энергии в постоянный ток и одновременно нагрева материала теплоносителя, в случае водонагревателя с прямым нагревом, либо нагрева тепловой трубки 4, в случае водонагревателя с косвенным нагревом теплоносителя. Постоянный ток образующийся при этом используется, через вывода 5, проходящие через уплотнительную прокладку 6, с помощью устройства для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения, например инвертора, для привода циркуляционного насоса или для других целей. При наличии солнечного излучения циркуляционный насос работает, исключая стагнацию системы. Для увеличения эффективности использования солнечного излучения, с теневой стороны вакуумной колбы установлен зеркальный отражатель 7, показанный на фиг. 2. Вакуумные колбы для обеспечения необходимой площади нагрева могут собираться в пакет на подставке 8 с соединением электрических выводов в единую сеть.

В процессе работы электротеплового водонагревателя необходимо установить водонагреватель под прямым углом к солнечным лучам, обеспечив доступ солнечных лучей к вакуумной колбе. Стеклянная поверхность поглощает солнечную энергию с помощью размещенного слоя фотопреобразователей 3, вакуумная прослойка ликвидирует теплопотери, в результате температура в колбе может достигать 300°C, что достаточно для нагрева теплоносителя или тепловой трубки, в зависимости от исполнения водонагревателя. Одновременно с нагревом теплоносителя, вырабатываемая фотопреобразователем электроэнергия обеспечивает работу циркуляционного насоса, исключая стагнацию системы независимо от наличия электроэнергии в централизованной системы электроснабжения.

Солнечный электротепловой водонагреватель предназначенный для поглощения солнечной энергии с последующим преобразованием в тепловую энергию, содержащий насос для циркуляции теплоносителя, вакуумную колбу, состоящую из двух трубок, изготовленных из термопрочного стекла, помещенных одна в другую и герметично запаянных между собой, при этом в пространстве между стеклянными трубками колбы создан вакуум, а в качестве источника нагрева используется солнечная энергия, отличающийся тем, что во внутреннее пространство стеклянной колбы помещен слой фотопреобразователей, преобразующий солнечную энергию в постоянный ток и одновременно нагревающий теплоноситель, постоянный ток, образующийся при этом, используется с помощью устройства для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения для привода циркуляционного насоса или для других целей.