Сонячний тепловий генератор-водонагрівач

Реферат: Сонячний тепловий генератор-водонагрівач являє собою надувну пневматичну прозору пластикову сферу, що має часовий механізм відслідковування напрямку сонця. Половина внутрішньої поверхні має металізоване дзеркальне світловідбивне покриття. Всередині сфери (у фокусі зібраних променів) встановлено мідний змійовик-теплообмінник. Впускний і випускний трубопроводи під'єднанні до бака-теплоакумулятора із шаровим краном з поплавком, крізь кран з душовою сіткою, клапан та дросельну засувку. UA 100693 U (12) UA 100693 U UA 100693 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для ефективного нагріву води шляхом перетворення сонячної енергії в теплову та збереження нагрітої води тривалий час для подальшого використання її в господарських потребах. Відомий аналог-геліоконцентратор О.С. Назарова, [опис до авторського свідоцтва № 1812538 МПК F24J 2/18, G02В 5/13] містить увігнуте дзеркало, виконане у вигляді надувного тіла з еластичної прозорої плівки і плівки з дзеркальним покриттям, де з боку прозорої плівки, по її краях розміщені елементи кріплення, виконані у вигляді жорсткого кільця, а отвір в увігнутому дзеркалі герметично закритий оправою з прозорим елементом, виконаним з високотемпературного матеріалу, що прикріплений до плівки з покриттям, що відображає світло. У фокусі розташовано розсіююче дзеркало і елементи кріплення. Недоліки даного аналога: повторне віддзеркалення сонячного світла, що ускладнює конструкцію і призводить до втрати енергії. Відомий прототип - надувний сонячний рефлектор [автор Т.Н. Бухман МПК F24J 2/36, F24J 2/08, RU 2244884 С1, від 14.05.2003], виготовлений з двох шарів полімерної плівки, один з яких прозорий, а інший металізований. Шари плівки герметично скріпляють (зварені) по двох колах. Внутрішнє коло при її заповненні повітрям утворює форму лінзи, а металізована поверхня її служить увігнутим дзеркалом. При заповненні зовнішньої камери повітрям через окремий штуцер, вона виконує роль надувного каркаса, тобто конструкція не містить жорстких деталей. Вона згортається (накручується на циліндрову основу) для легкості зберігання і транспортування. Різний ступінь наповнення повітрям внутрішньої камери дозволяє змінювати фокусну відстань. Рефлектор містить два штуцера, що герметично закриваються. Недоліками даного прототипу є: недостатня геометрична округлість надувної конструкції, що викликає формування нечіткої фокальної плями, та неповну концентрацію сонячного світла. Наявність зовнішнього шару прозорої полімерної плівки викликає повторне віддзеркалення сонячного світла, що приводить до втрати енергії. Відома установка сонячного гарячого водопостачання, яка містить геліоводонагрівач, з'єднаний з баком-акумулятором і поживної ємністю трубопроводами гарячої та холодної води [див. авторське свідоцтво СРСР 1770687, F24J 2/42 від 02.07.1990]. Недоліком даної установки сонячного гарячого водопостачання є низька надійність енергозабезпечення даної установки через нерівномірність приходу або відсутності потоку сонячної радіації на землю. Найбільш близькою до корисної моделі є геліоустановка, що містить колектор сонячний, допоміжний нагрівач і розташований вище їх рівня бак-акумулятор, які послідовно з'єднані в замкнутий контур (див. Авторське свідоцтво СРСР 1592670, F24J 2/44 від 20.06.1988). Недоліком даної геліоустановки є її низька ефективність і надійність через наявність контактної пускової і терморегулюючої апаратури. Задача корисної моделі - підвищення ефективності використання, мобільність, надійність, технологічність установки сонячного гарячого водопостачання. Задачею корисної моделі є усунення вказаних недоліків і досягнення нового технічного результату, зокрема підвищення геометричної точності поверхні (сферичності) рефлектора, якості і точності фокусування його відзеркалювальної поверхні при підвищенні ефективності використання падаючого випромінювання, легкість конструкції, можливість згортання та транспортування, розширення можливостей приймача сонячної енергоустановки з сильноконцентруючою системою і зниження нагріву приймача за рахунок охолодження, забезпечення конструкцією сонячного теплового генератора - водонагрівача саморегулюючого безконтактного регулювання теплового потоку. Поставлена задача вирішується таким чином: сонячний тепловий генератор - водонагрівач (див. креслення) розташовується на опорі 6, яка встановлюється на ґрунті. В ній змонтовано годинниковий механізм 12, до фланця якого кріпиться балончик 7 із стиснутим вуглекислим газом та пластикова еластична куля 9, одна половина якої має дзеркальне внутрішнє покриття 10. При повертанні воротка 8 балончика 7 із стиснутим вуглекислим газом, куля 9 наповнюється газом і приймає сферичну форму. У середині кулі (у фокусі зібраних променів) встановлено мідний змійовик-теплообмінник 11. Металізована половина 10 внутрішньої поверхні кулі віддзеркалює сонячні промені 13, які пройшли крізь прозору половину кулі 9, фокусуються на змійовик-теплообмінник 11, та нагрівають воду, що протікає по ньому. Годинниковий механізм 12 відслідковує і завжди повертає дзеркальну внутрішню поверхню кулі так, щоб забезпечувати максимальний світловий потік на змійовик-теплообмінник 11, який пофарбовано у чорний колір і виготовлений з міді для кращої тепловіддачі. Змійовик-теплообмінник 11 охолоджуються водою, що знаходиться у середині нього й нагріває воду. Так як щільність гарячої води менша за холодну, то вона прямує у верхню 1 UA 100693 U 5 10 15 20 25 частину змійовика-теплообмінника 11, тому у вхідному трубопроводі 4 виникає конвективний потік, який прямує до бака-теплоакумулятора 1, що має теплоізоляційний шар 2, і заповнюється водою із водопроводу або бака збирача дощової води (не показано), і встановлюється на окремій опорі. Бак-теплоакумулятор 1 має вертикально видовжену форму з розширеною верхньою частиною, тому, між верхніми та нижніми шарами води 3 виникає різниця температур (холодніша вода опускається у нижню частину, а гарячіша вода знаходиться зверху). В нижній частині бака-теплоакумулятора 1, через трубопровід вода витискається у теплообмінник 15, охолоджується і опускається ще нижче у випускний трубопровід 5, який значно довший за вхідний трубопровід 4 і має більшу масу води, що викликає активну циркуляцію у замкненій системі трубопроводу: змійовик-теплообмінник 11, вхідний трубопровід 4, бак-теплоакумулятор 1, випускний трубопровід 5. З настанням темноти, клапан 13 перекриває трубопровід 5 і через дросельну засувку 14 спрямовує теплу воду до впускного трубопроводу 4 по малому колу циркуляції. Надалі, в темну частину доби вода залишається теплою за рахунок великої маси води, в якій акумулювалось багато тепла, а циркуляція підтримується частковим відбором води через кран з душовою сіткою 16. Відбір води компенсується із водопровідної системи крізь шаровий кран 17 з поплавком. Під час циркуляції води частину тепла розсіює радіатор 15, який опалює будинок. Всі трубопроводи вкриті теплоізоляцією, а ємність бака-теплоакумулятора обирається у залежності від площі будинку, кількості радіаторів, кранів споживання, змішувачів холодної та гарячої води. Сонячний тепловий генератор-водонагрівач дає можливість ефективно використовувати сонячну енергію завдяки геометрично точній сферичності. Можливість транспортування, згортання та розгортання, легкість встановлення конструкції у приватних будинках, з підводом водопостачання, або систем збору дощової води, дає можливість значно економити кошти на опалювання та гаряче водопостачання будинків, а також розташовувати сонячний тепловий генератор - водонагрівач у місцях із дефіцитом енергетичних ресурсів. Сонячний тепловий генератор-водонагрівач, завдяки використанню гнучких труб, дозволяє встановлювати його у тимчасових військових таборах, польових станах, туристичних таборах із системою збору дощової води. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Сонячний тепловий генератор-водонагрівач являє собою надувну пневматичну прозору пластикову сферу, що має часовий механізм відслідковування напрямку сонця, який відрізняється тим, що її половина внутрішньої поверхні має металізоване дзеркальне світловідбивне покриття, а всередині сфери (у фокусі зібраних променів) встановлено мідний змійовик-теплообмінник, впускний і випускний трубопроводи під'єднанні до бакатеплоакумулятора із шаровим краном з поплавком, крізь кран з душовою сіткою, клапан та дросельну засувку. 2 UA 100693 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3