Автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель



Автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель
Автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель
F24S10/50 - Отопление; вентиляция; печи и плиты (тепловая защита растений в садах или лесах A01G 13/06; хлебопекарные печи и устройства A21B; устройства для варки вообще, за исключением кухонных плит A47J; ковка B21J, B21K; отопительные и вентиляционные устройства для транспортных средств, см. соответствующие подклассы классов B60-B64; устройства для зажигания топлива вообще F23; сушка F26B; промышленные печи вообще F27; электронагревательные элементы и устройства H05B)

Владельцы патента RU 2758738:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло и электричество, и предназначено для получения горячей воды и электричества для бытовых нужд с помощью солнечного излучения. Автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель содержит бак с тепловым коллектором, выполненным в виде наклонных граней призмы, теплоизоляцию, покрывающую наружные поверхности бака, причем бак выполнен в виде расположенной вдоль конька крыши тепловой трубы, изготовленной в форме продольного бака, выполненного из металла с высокой теплопроводностью, полость которого является адиабатной зоной переноса теплоты, наружная поверхность теплового коллектора покрыта фотоэлементами, соединенными между собой и снабженными на торцах выходными коллекторами одноименных зарядов, соединенными с преобразователем и аккумулятором, днище бака - зона конденсации выполнено в виде щелевого канала для подогрева воды, выполненного с уклоном i, обеспечивающим протекание воды самотеком, снабженного патрубками входа и выхода подогреваемой воды, верхняя поверхность щелевого канала и внутренняя поверхность теплового коллектора - зона испарения покрыты решеткой, выполненной из пористого материала, боковые поверхности бака покрыты слоем пористого материала, а выходной патрубок соединен с накопительной емкостью, внутри которой помещен электронагреватель, соединенный с аккумулятором. Техническим результатом является повышение эффективности солнечного фототеплотрубного водонагревателя. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло и электричество, и предназначено для получения горячей воды электричества для бытовых нужд с помощью солнечного излучения.

Известен солнечный водонагреватель, содержащий аккумулирующую и рекуперативную емкости, причем аккумулирующая и рекуперативная емкости образованы поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров со сферическим верхом, аккумулирующая емкость дополнительно снабжена светопрозрачной оболочкой, а рекуперативная емкость имеет штуцер по оси цилиндров с отверстием внутри аккумулирующей емкости, при этом аккумулирующая емкость имеет патрубок для ввода воды, а рекуперативная емкость - для ее вывода [Патент РФ №2679341, МПК F24 S 10/50, F24 S60/30,2019].

Недостатками известного устройства являются сложность его конструкции и применения при проектировании и строительстве крышных ограждений зданий, а также ограниченное использование солнечной энергии, что снижает его эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является бытовой солнечный водонагреватель выполненный в виде трехгранной призмы, объем которой является баком-аккумулятором воды, а теплоприемной поверхностью (тепловым коллектором) является наклонная грань призмы, выполненная из листового металла, покрытого черной матовой краской, и имеющая покрытие из листового стекла, внутри которого, параллельно теплоприемной поверхности, установлена специальная разделительная панель, играющая роль дефлектора и выполненная из жесткого теплоизоляционного материала, примыкающая к боковым (треугольным) граням бака и имеет зазоры с другими поверхностями для обеспечения конвективных потоков, причем все поверхности бака-аккумулятора воды, кроме теплоприемной поверхности, имеют теплоизоляцию, а на одной из граней бака-аккумулятора закреплены патрубки для подвода холодной и отвода горячей воды [Патент РФ №2350853, МПК F24 J2/34, 2008].

Основным недостатком известного устройства являются ограниченное использование возможностей солнечной энергии, что снижает его эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности солнечного фототеплотрубного водонагревателя.

Технический результат достигается предлагаемым автономным солнечным фототеплотрубным водонагревателем, содержащим бак с тепловым коллектором, выполненным в виде наклонных граней призмы, теплоизоляцию, покрывающую наружные поверхности бака, снабженного патрубками для подвода холодной и отвода горячей воды, причем бак выполнен в виде расположенной вдоль конька крыши тепловой трубы, изготовленной в форме продольного бака, выполненного из металла с высокой теплопроводностью, полость которого является адиабатной зоной переноса теплоты, наружная поверхность теплового коллектора покрыта фотоэлементами, соединенными между собой и снабженными на торцах выходными коллекторами одноименных зарядов, соединенными с преобразователем и аккумулятором, днище бака–зона конденсации выполнено в виде щелевого канала для подогрева воды, выполненным с уклоном i, обеспечивающим протекание воды самотеком, снабженного патрубками входа и выхода подогреваемой воды, верхняя поверхность щелевого канала и внутренняя поверхность теплового коллектора–зона испарения покрыты решеткой, выполненной из пористого материала, боковые поверхности бака покрыты слоем пористого материала, а выходной патрубок соединен с накопительной емкостью, внутри которой помещен электронагреватель, соединенный с аккумулятором.

На фиг. 1-5 представлен автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель (АСФТТВН): фиг. 1, 2 - общий вид и разрез АСФТТВН; фиг. 3-5 - узел стыковки фотоэлементов с корпусом АСФТТВН и его разрезы.

Предлагаемый АСФТТВН содержит, расположенный вдоль конька крыши 1, продольный бак 2, выполненный из металла с высокой теплопроводностью в виде тепловой трубы, внутренняя полость которой, является адиабатной зоной переноса теплоты, теплоизоляцию, покрывающую наружные поверхности бака (на фиг. 1–5 не показана), с тепловым коллектором 3 в виде наклонных граней призмы, наружная поверхность которой покрыта фотоэлементами 4, соединенными между собой и снабженными на торцах выходными коллекторами одноименных зарядов 5, соединенными с преобразователем и аккумулятором, покрытыми, в свою очередь, сверху прозрачным материалом (на фиг. 1–5 не показаны) и днищем в виде щелевого канала 6 для подогрева воды, устроенным с углом наклона i, обеспечивающим протекание воды самотеком, снабженным снизу вверху и внизу патрубками 7 и 8 для входа и выхода подогреваемой воды, соответственно, причем внутренние боковые поверхности бака 2 покрыты слоем пористого материала 9, верхняя и внутренняя поверхности щелевого канала 6 и теплового коллектора 3 покрыты решеткой 10, выполненной также из пористого материала 9, а выходной патрубок 8 соединен с накопительной емкостью 11, внутри которой помещен электронагреватель 12, соединенный с аккумулятором (на фиг. 1–5 не показан).

В основу работы предлагаемого АCФТТВН положено свойство фотоэлементов 4 при воздействии на них солнечных лучей преобразовывать воспринятую солнечную энергию в электрическую и тепловую энергии [А. с. СССР №1603152, МПК F24 J2/32, 1990], а также способность транспортировки жидкости фитилем (пористым материалом 9 за счет капиллярных сил из зоны пониженного давления в зону повышенного давления и высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, покрытых изнутри фитилем (пористым материалом 9) и частично заполненных рабочей жидкостью-переносчиком теплоты, которые делятся на три участка: зона испарения (подвода теплоты фотоэлементов 4 на внутренней поверхности теплового коллектора 3), адиабатная зона (переноса теплоты – полость продольного бака 2) и зона конденсации (отвода теплоты – верхняя щелевого канала 6) [В. В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. – Минск: Выш. школа, 1988, с. 146; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. – М.: 1990, с.106]. Компоновка АCФТТВН (сверху – фотоэлемент 4, снизу – тепловой коллектор 3) позволяет одновременно производить съем тепла с фотоэлементов 4, увеличивая эффективность их работы по генерации электричества, испаряя рабочую жидкость, пар которой конденсируясь на верхней поверхности щелевого канала 6 в баке 2, отдает тепло нагреваемой воде, самотеком движущейся в канале 6 и поступающей в накопительную емкость 11, а полученный конденсат по пористому материалу 9 решеток 10 и его слою на боковых стенках бака 2 снова поступает в зону испарения на внутренней поверхности теплового коллектора 3. При этом решетки 10, изготовленные из пористого материала 9, на внутренней поверхности теплового коллектора 3 и верхней поверхности щелевого канала 6 выполняют функции распределителей и коллекторов конденсата на этих поверхностях, соответственно.

АCФТТВН предназначен для южных регионов с длительным количеством солнечных дней в году, устанавливается во время монтажа крыши 1 (ориентировка бака 2 относительно стран света определяется ориентировкой здания и его крыши) и работает следующим образом. В дневной период фотоэлементы 4 сверху нагреваются солнечными лучами, генерируя электричество, а выделяемое тепло удаляется снизу через тепловой коллектор 3, на внутренней поверхности которого испаряется рабочая жидкость. пар которой по адиабатному пространству бака 2 поступает на верхнюю поверхность щелевого канала 6, конденсируется на ней, отдавая тепло нагреваемой воде, самотеком за счет уклона i движущейся в канале 6, которая поступает в накопительную емкость 11, а полученный конденсат по пористому материалу 9 решеток 10 и его слою на боковых стенках бака 2 снова поступает в зону испарения на внутренней поверхности теплового коллектора 3. При этом, полученное в фотоэлементах 4, электричество аккумулируется в аккумуляторе (на фиг. 1–5 не показан) и расходуется на бытовые нужды (нагрев воды в ночное время, освещение и пр.).

Температура нагрева воды, ее количество, величина разности электрического потенциала на коллекторах 5, сила электрического тока зависит от площади теплового коллектора 3,характеристик и количества фотоэлементов 4, продолжительности и интенсивности солнечного облучения.

Таким образом, предлагаемый АCФТТВН обеспечивает утилизацию солнечной энергии с одновременным получением тепла и электрической энергии, которые можно использовать для получения горячей воды, обслуживания различных технических устройств, обогрева и освещения жилых и производственных помещений без затраты топлива, загрязнения окружающей среды, создания шумового эффекта и выделения теплового излучения, что, в конечном счете, повышает эффективность работы предлагаемого устройства.

Автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель, содержащий бак с тепловым коллектором, выполненным в виде наклонных граней призмы, теплоизоляцию, покрывающую наружные поверхности бака, снабженного патрубками для подвода холодной и отвода горячей воды, отличающийся тем, что бак выполнен в виде расположенной вдоль конька крыши тепловой трубы, изготовленной в форме продольного бака, выполненного из металла с высокой теплопроводностью, полость которого является адиабатной зоной переноса теплоты, наружная поверхность теплового коллектора покрыта фотоэлементами, соединенными между собой и снабженными на торцах выходными коллекторами одноименных зарядов, соединенными с преобразователем и аккумулятором, днище бака - зона конденсации выполнено в виде щелевого канала для подогрева воды, выполненного с уклоном i, обеспечивающим протекание воды самотеком, снабженного патрубками входа и выхода подогреваемой воды, верхняя поверхность щелевого канала и внутренняя поверхность теплового коллектора - зона испарения покрыты решеткой, выполненной из пористого материала, боковые поверхности бака покрыты слоем пористого материала, а выходной патрубок соединен с накопительной емкостью, внутри которой помещен электронагреватель, соединенный с аккумулятором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к солнечным энергетическим установкам для зданий для получения электрической энергии и теплоты. Технический результат заключается в увеличении времени работы солнечных модулей в утренние и вечерние часы, повышается коэффициент использования установленной мощности гелиотехнических устройств и достигается тем, что в солнечной гибридной энергетической установке для зданий, содержащей установленные параллельно поверхности крыши здания отражатели солнечного излучения и перпендикулярно поверхности крыши солнечные модули из скоммутированных солнечных элементов с ориентацией рабочих поверхностей на восток и запад, односторонние солнечные модули установлены попарно с зазором d между ними, в зазоре между модулями установлен теплообменник с двусторонним абсорбером, пространство между двумя солнечными модулями и двусторонним абсорбером с каналами для прокачки теплоносителя заполнено слоем силиконового геля, толщина слоя силиконового геля и двухстороннего абсорбера соизмерима с толщиной d зазора между солнечными модулями.

Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты.

Изобретение относится к массивам концентраторов солнечной энергии и, в частности, к системам и способам терморегулирования массивов концентраторов солнечной энергии.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам с постоянными магнитами и солнечными модулями. В предлагаемом магнитоэлектрическом генераторе, содержащем ротор с осью вращения с двумя скользящими контактами и постоянные магниты, ротор выполнен в виде цилиндра из электроизоляционного материала, на цилиндрической поверхности ротора параллельно его оси закреплены n секций из m изолированных плоских двойных ленточных проводников, плоскости которых перпендикулярны плоскости осевого сечения ротора, каждый изолированный плоский двойной ленточный проводник в секции состоит из двух изолированных друг от друга плоских ленточных проводников, соединенных последовательно, расположенных параллельно друг к другу в одной плоскости и установленных в плотном контакте между торцами постоянных магнитов, которые ориентированы по отношению друг к другу противоположными парами полюсов, все m изолированных плоских двойных ленточных проводников в n секциях соединены последовательно и образуют электрическую обмотку ротора, выводы электрической обмотки ротора присоединены к скользящим контактам, установленным вокруг оси ротора на его торце.

Изобретение относится к области авиации. Складной дирижабль-самолет содержит мягкую оболочку с камерами, выполненную в виде крыла большого удлинения с дозвуковым аэродинамическим профилем, два надувных киля с двумя рулями направления, один руль высоты, две силовые установки, состоящие из электромоторов и флюгируемых воздушных винтов, солнечные батареи, расположенные на верхней поверхности упомянутого крыла, связной и командный блоки управления, а также контейнер для полезной нагрузки.

Изобретение относится к солнечной энергетике, а именно к устройству гелиостата. Технический результат заключается в увеличении срока службы модулей, эффективности преобразования энергии излучения в электрическую, а также в обеспечении позиционирования устройства на Солнце, защиты от неблагоприятных условий окружающей среды, очистки и охлаждения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к двигателям постоянного тока с постоянным магнитом, использующим солнечный фотоэлектрический генератор для питания обмотки ротора.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении эффективности выработки электроэнергии.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к автономному мобильному устройству (1), предназначенному для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии.

Изобретение относится к гелиотехнике, к системам и установкам энергообеспечения, использующим возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, и может быть использовано для теплоснабжения и электроснабжения различных потребителей.

Изобретение относится к области морской энергетики, а именно к морским теплогенераторам. Морской теплогенератор, преобразующий волновую энергию моря в энергию жидкости, движущуюся по трубам, содержит верхний подвижный поплавок 1, плавающий на поверхности водоёма, нижний поплавок 7, неподвижный относительно дна водоёма, а также насос двухстороннего действия, совершающий возвратно-поступательные движения.

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло и электричество, и предназначено для получения горячей воды и электричества для бытовых нужд с помощью солнечного излучения. Автономный солнечный фототеплотрубный водонагреватель содержит бак с тепловым коллектором, выполненным в виде наклонных граней призмы, теплоизоляцию, покрывающую наружные поверхности бака, причем бак выполнен в виде расположенной вдоль конька крыши тепловой трубы, изготовленной в форме продольного бака, выполненного из металла с высокой теплопроводностью, полость которого является адиабатной зоной переноса теплоты, наружная поверхность теплового коллектора покрыта фотоэлементами, соединенными между собой и снабженными на торцах выходными коллекторами одноименных зарядов, соединенными с преобразователем и аккумулятором, днище бака - зона конденсации выполнено в виде щелевого канала для подогрева воды, выполненного с уклоном i, обеспечивающим протекание воды самотеком, снабженного патрубками входа и выхода подогреваемой воды, верхняя поверхность щелевого канала и внутренняя поверхность теплового коллектора - зона испарения покрыты решеткой, выполненной из пористого материала, боковые поверхности бака покрыты слоем пористого материала, а выходной патрубок соединен с накопительной емкостью, внутри которой помещен электронагреватель, соединенный с аккумулятором. Техническим результатом является повышение эффективности солнечного фототеплотрубного водонагревателя. 5 ил.

Наверх