Водонагревательная гелиоустановка

Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством лучистого потока, используемых в сельском хозяйстве.

Техническим результатом полезной модели является повышение термической эффективности работы водонагревательной гелиоустановки, за счет установки в баке-аккумуляторе перфорированного экрана с турбулизаторами, расположенного на расстоянии 10-15 мм от его стенки, создающего условия для более быстрого прогрева тонкого слоя жидкости и, соответственно, улучшения конвекции между ее слоями, что обеспечивает более эффективный нагрев жидкости. Перфорация экрана обеспечивает циркуляцию при любом уровне жидкости в баке. Турбулизаторы, выполняющие роль дополнительных нагревающих поверхностей, также способствуют улучшению конвекции и ускоряют нагрев жидкости. Термальная камера выполнена в виде колпака, изготовленного из стекла (оргстекла), с двойными стенками и вакуумной теплоизоляцией, создающего «парниковый эффект» и сохраняющего тепло в ночное время. Для предотвращения образования вакуума внутри бака служит переливная трубка, при его заполнении сигнализирующая об окончании процесса.

Водонагревательная гелиоустановка работает следующим образом. Бак-аккумулятор заполняется водой. Солнечные лучи, проходя через светопрозрачные стенки теплоизолирующего колпака, падают на стенки бака-аккумулятора и нагревают их. Происходит теплообмен между стенками бака и жидкостью. Слой жидкости между стенками бака и перфорированным экраном прогревается быстрее, что улучшает конвекцию и ускоряет нагрев всего объема жидкости. Перфорация экрана обеспечивает циркуляцию жидкости независимо от ее уровня в баке. Турбулизаторы способствуют лучшей конвекции нагретых и холодных слоев жидкости. За сутки вода прогревается до 40-55°С. Теплоизолирующий колпак сохраняет уровень нагрева жидкости в ночное время, что позволяет продолжить нагрев жидкости на следующий день без ее дополнительного подогрева и увеличить температуру жидкости до 60-70°С. Нагретая жидкость отводится через сливной патрубок.

Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством лучистого потока, используемых в сельском хозяйстве (например, в летних лагерях и пастбищных центрах скота).

Известна водонагревательная гелиоустановка с аккумуляционными гелиоприемниками, разработанная ВНИПТИМЭСХом при участии ВИЭСХа [1], включающая 12 аккумуляционных пластмассовых гелиоприемников площадью 12 м², серийный бак-аккумулятор на 800 литров и дублирующий электронагреватель. Недостатками такой гелиоустановки являются сложность и громоздкость конструктивного исполнения, низкая термическая эффективность работы из-за малой теплопоглощающей поверхности, использование резервного электронагревателя.

Наиболее близкой к заявляемой является водонагревательная гелиоустановка [2], включающая бак-аккумулятор, на наружную поверхность которого нанесено покрытие из теплопоглощающего материала, и термальную камеру, образующую по всему периметру бака-аккумулятора тепловую воздушную изоляцию. Недостатком такой гелиоустановки являются теплопотери в ночное время и при невысоких температурах окружающей среды.

Техническим результатом полезной модели является повышение термической эффективности работы.

Поставленный технический результат достигается тем, что гелиоустановка состоит из бака-аккумулятора с теплопоглощающей черной или селективной поверхностью и перфорированного экрана с турбулизаторами, расположенного внутри бака на расстоянии 10-15 мм от его стенок, создающего условия для более быстрого прогрева тонкого слоя жидкости и, соответственно, улучшения конвекции между ее слоями, что обеспечивает более эффективный нагрев жидкости. Перфорация экрана обеспечивает циркуляцию при любом уровне жидкости в сосуде. Колпак, выполненный из стекла (оргстекла),

с двойными стенками и вакуумной теплоизоляцией, создает «парниковый эффект» и сохраняет тепло в ночное время.

Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает появление у заявляемой водонагревательной гелиоустановки новых свойств, отличных от прототипа. Это, во-первых, наличие перфорированного экрана внутри бака-аккумулятора; во-вторых, наличие светопрозрачного колпака с вакуумной вместо воздушной теплоизоляцией.

Таким образом, заявленные признаки полезной модели соответствуют критерию «новизна».

На фиг.1 представлена принципиальная конструктивная схема водонагревательной гелиоустановки (фиг.1 - разрез - вид спереди).

Водонагревательная гелиоустановка включает бак-аккумулятор 1, с черной или селективной поверхностью 2, плотно закрывающейся теплоизолирующей крышкой 3. Внутри бака размещается перфорированный экран 4, расположенный на расстоянии 10-15 мм от его стенки и не доходящий до дна и крышки (возможны варианты исполнения: экран по всему периметру бака; экран на часть периметра бака). Перфорация представляет собой вертикально расположенные по периметру экрана прорези 5. На внутренней стороне экрана по линии винтовой поверхности расположены отдельные пластины - турбулизаторы 6. Бак-аккумулятор с крышкой накрывается светопрозрачным колпаком из стекла (оргстекла) с двойными стенками 7 и вакуумной теплоизоляцией 8. Вся конструкция устанавливается на теплоизолирующее основание (подставку) 9. Для заполнения и опорожнения бака-аккумулятора используется патрубок 10. Для предотвращения образования вакуума внутри бака служит переливная трубка 11, при его заполнении сигнализирующая об окончании процесса.

Водонагревательная гелиоустановка работает следующим образом. Бак-аккумулятор заполняется водой, подлежащей нагреву. Емкость бака подбирается по необходимому расходу воды (возможен вариант использования нескольких баков одновременно или поочередно). Солнечные лучи проходя

через светопрозрачные стенки теплоизолирующего колпака, падают на теплопоглощащие стенки бака-аккумулятора и нагревают их. Происходит теплообмен между стенками бака и жидкостью. Слой жидкости между стенками бака и перфорированным экраном прогревается быстрее, что улучшает конвекцию и ускоряет нагрев всего объема жидкости. Перфорация экрана обеспечивает циркуляцию независимо от ее уровня в баке. Перфорированный экран должен быть ориентирован на юг. Турбулизаторы, выполняющие роль дополнительных нагревающих поверхностей, также способствуют улучшению конвекции и ускоряют нагрев жидкости. За сутки вода прогревается до 40-55°С. Теплоизолирующий колпак сохраняет уровень нагрева жидкости в ночное время, что позволяет продолжить нагрев жидкости на следующий день без ее дополнительного подогрева и увеличить температуру жидкости до 60-70°С. Нагретая жидкость отводится через сливной парубок.

Источники информации:

1. Гелиоустановка для горячего водоснабжения доильной площадки: рекламный проспект. - М.: ЦНТИПР Госагропрома РСФСР, 1988.

2. Патент №2109226, кл. F24J 2/24, 1995

Водонагревательная гелиоустановка, включающая бак-аккумулятор с теплопоглощающей черной или селективной поверхностью и термальную камеру, отличающаяся тем, что внутри бака-аккумулятора установлен перфорированный экран с турбулизаторами, а термальная камера образована светопрозрачным колпаком с двойными стенками и вакуумной теплоизоляцией.