Гелиосистема
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1145216
4И F 24 ) 2/42
Л 1Ю
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3597154/24-06 (22) 12.04.83 (46) 15.03.85. Бюл. № 10 (72) Л. II. Локтионов, Э. A. Мельников, A. C. Морозов и A. И. Кунахович (71) Курский политехнический институт (53) 662.997 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
¹ 832265, кл. Е 24 J 3/02, 1979. (54) (57) 1. ГЕЛИОСИСТЕМА, содержагцая двухполостной солнечный коллектор, одна полость которого сообщена с емкостью горячей воды и нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого сообщен c емкостью холодной воды, а другая полость сообщена с установленной в корнусс насоса упругой камерой и заполнена легкокипящим теплоносителем, оглачающаяся тем, что, с целью повышения
КПД и надежности системы, она снабжена гидропневматическим аккумулятором, емкости выполнены в виде бака-аккумулятора тепла, а насос выполнен двухкамерным и одна из его камер сообщена с воздушной полостью гидропневматического аккумулятора, гидравлическая полость которого подключена к линии связи полости солнечного коллектора с баком-аккумулятором тепла.
2. Гелиосистема по и. 1. отличающаяся тем, что камеры насоса выполнены в виде коаксиально установлеHHblx сильфонов, жестко соединенных междй собой подвижными концами. а насос снабжен фиксатором, рабочий орган которого расположен с возможностью взаимодействия с подвижными концами сильфонов в их крайних положениях.
1!45216!
О !
40
Изобретение относится к гелиотехнике. конкретно — к системам солнечно теплои горячего водоснабжения.
Известна гелиосистема, содержа щая двухполостной солнечный коллектор, одна полость которого сообщена с емкостью горячей воды и нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого сообщен с емкостью холодной воды, а другая полость — с установленной в корпусе насоса упругой камерой и заполнена легкокипящим теплоносителем I1t
Недостатком известной гелиосистемы является низкие КПД и надежность при работе в замкнутом контуре из-за высокого сопротивления движению теплоносителя в системе при повышении em температуры.
Цель изобретения — повышение КПД и надежности системы.
Поставленная цель достигается тем, что в гелиосистеме, содержащей двухполостной солнечный коллектор, одна полость которого сообщена с емкостью горячей воды и нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого сообщен с емкостью холодной воды, а другая полость сообщена с установленной в корпусе насоса упругой камерой и заполнена легкокипящим теплоносителем, система снабжена гидропневматическим аккумулятором, емкости выполнены в виде бака — аккумулятора тепла, а насос выполнен двухкамерным н одна из его камер сообщена с воздушной полостью гндропневматического аккумулятора, гидравлическая полость ко торого подключена к линии связи полости солнечного коллектора с баком-аккумулятором тепла.
При этом ка меры насоса выполнены в виде коаксиально установленных сильфонов, жестко соединенйых между собой подвижными концами, а насос снабжен фиксатором, рабочий орган которого расположен с возможностью взаимодействия с подвижными концами сильфонов в их крайних положениях.
На фиг. изображена гелиосистема; на фиг. 2 — бак-аккумулятор, вид сверху; на фиг. 3 — насос.
Гелиосистема содержит двухполостной солнечный коллектор 1, полость 2 которого сообщена с емкостью горячей воды в виде бака-аккумулятора 3 тепла и нагнетательным патрубком 4 насоса 5, всасывающий патрубок 6 которого сообщен с баком-аккумулятором 3. Полость 7 коллектора 1 сообщена с установленной в корпусе насоса 5 упругон камерой 8 и заполнена легкокипящим теплоносителем. Система снабжена гидропневматическим аккумулятором 9.
Насос 5 выполнен двухкамерным и одна из его камер сообщена с воздушной полостью 10 гид роп не вматического аккумулятора 9, гидравлическая полость 11 которого подключена к трубопроводу 12, связывающему коллектор с баком-аккумулятором 3 тепла. Камеры насоса 5 выполнены в виде коакснально установленных сильфонов 13 и 14, жестко соединенных между собой подвижными концами 15, а насос 5 снабжен фиксатором 16, рабочий орган— магнит !7 которого установлен с возможностью взаимодействия с подвижными концами 15 сильфонов 13 и 14 в их крайних положениях. Насос 5 содержит рабочую камеру !8, упор 19 и штуцеры 20 и 21, под ключенные соответственно к полости 7 коллектора 1 и полости 10 гидропневматического аккумулятора 9. Сильфоны !3 и 14 соединены концами 15 при помощи крышки
22, причем фиксатор 16 размещен в полости внутреннего сильфона 14 и содержит помимо магнита 17 втулки 23 и 24. Магнит
17 шайбой 25 и гайкой 26 закреплен на штоке 27, ввинченном в крышку 22, соединяя с ней магнит 17. Втулки 23 и 24 ввинчены в стакан 28. Шток 27 имеет квадратный хвостовик 29 с фиксирующей шайбой
30 с квадратным центральным отверстием, являющейся направляющей для штока 27.
Шайба 30 закреплена зажимной ганкой 31.
Насос 5 соединен трубопроводами 32 и 33 с коллектором 1 трубопроводом 34 с гидропневматическим аккумулятором 9, трубопроводами 35 - с баком-аккумулятором 3.
Бак-аккумулятор 3 разделен посредством вертикально расположенных теплоизоляционных перегородок 36 на сообщающиеся основной отсек 37, отсек 38 разрядки и отсек 39 разрядки. Отсек 38 разрядки снабжен патрубками 40 и 41, расположенными в верхней части и соединенными между собой теплообменником 42. Отсек 39 зарядки снабжен патрубками 43 и 44, расположенными и нижней части. Основной отсек
37 посредством вертикально расположенных теплоизоляционных перегородок 36 разделен на сообщающиеся секции 45 — 48 (на фиг, 1 и 2 покэан четырехсекционный основной отсек). Отсеки 38 и 39 и секции
45-48 отсека 37 соединены расположенными в верхней части бака-аккумулятора 3 перепускными отверстиями 49 в последовательную цепь с началом в отсеке 39 зарядки. Между отсеками 38 и 39 в нижней части бака-аккумулятора 3 расположено перепускное отверстие 50. Отсек 30 разрядки и секции 45 — 48 основного отсека 37 последовательно соединены термоуправляемыми клапанами 51, закрепленными на перегородках 36 в нижнеи части со стороны отсека
16. Термоуправляемые клапаны 51 выполнены с температурой срабатывания {открывания), близкой к расчетной максимальной температуре для теплоносителя, и с температурой отпускания (закрывания), близкой
1145216 к минимальной температуре теплоносителя, пригодной лля отбора тепла потребителю.
Гелиосистема работает слелующим образом.
В исхолном состоянии бак-аккумулятор
3 заполнен теплоносителем с температурой ниже минимальной, пригодной для отбора тепла потребителю . Клапаны 51 закрыты.
Рабочая камера 18 насоса 5 максимально расширена, концы 15 сильфонов 13 и 14 находятся в нижнем положении (фиг. 3),крышка 22 — на втулке 23. Магнитное взаимодействие между магнитом 17 и стальной втулкой 24 обеспечивает их прижим друг к другу, фиксацию крышки 22 в нижнем рабочем положении. !5
При возникновении солнечной радиации ее поток поглощается в коллекторе 1, благодаря чему тепловая энергия поступает к теплоносителям в полостях 2 и 7 и происходит нагрев теплоносителя в полости
2 и легкокипящей жидкости в полости 7.
Легкокипящая жидкость испаряется, возрастает давление в полости 7, трубопроводе 32 и в сильфоне 13. Однако крышка 22 насоса 5 находится в нижнем положении из-за взаимодействия с фиксатором I6. 25
Только при достижении в полости сильфона 13 давления, при котором сила растяжения сильфонов 13 и 14 превысит силу притяжения втулки 24 к магниту 17, холодный . вытал ки ватель из рабочей камеры 18 че рез нагнетательный патрубок 4, трубопровод
33 в полость 2 солнечного коллектора I.
Крышка 22 доходит до упора 19, в этом положении она фиксируется .силами магнитного взаимодействия между магнитом 17 и втулкой 23. Одновременно подогретый теплоноситель из полости 2 поступает в гидропневматический аккумулятор 9, являющийся емкостью для промежуточного хранения подогретого теплоносителя. Сжимающийся возлух из полости 10 гидропневматического аккумулятора поступает в по- 40 лость сильфона 14 насоса 5, расширяющую ся при движении вверх крышки 22, тем самым устраняя противодавление в гидропневматическом аккумуляторе 9.
Холодный теплоноситель, поступивший в полость 2 коллектора 1 отбирает тепло от легкокипящей жидкости, ее пары конденсируются, давление паров, падает, создается разрежение в полости сильфона 13 насоса
5. При достижении величины разрежения; при которой сила сжатия ynpyrwx сильфО- 5р нов !3 и 14 превысит силу притяжания втулки 23 к магниту 17, крышка 22 движется вниз — теплоноситель поступает в рабочую камеру 18 насоса 5 через всасывающий патрубок, патрубок 44 из отсека 39 зарядки бака- акку улятора 3. Одновременно 55 подогретый теплоноситель из полости 11 аккумулятора 9 через трубопроводы 2, патрубок 43 поступает в отсек 39 зарядки бяка-аккумулятора 3, Воздух из уменыняющейся по объему полости сильфовя 14 поступает в увеличивающуюся по обьему возлушную полость 10 аккумулятора 9. Ilячиняется новый цикл работы солнечного нагрева геля.
Гlары легкокипя щей жидкости могут конленсироваться не только в полости 7, но и в газовой полости сильфо:я 14 насоса 5. Тогда жилкость самотеком стекает по стенкам сильфонов 13 и 14 и трубопроводу 32 в полость 7. Для обеспечения этого самотека жидкости насос 5 размещен выше солнечного коллектора 1.
Г!о мере поступления в бак-аккумулятор
3 нагретого теплоносителя последний в отсеке 39 зарядки вблизи патрубка 43 всплывает. На его место поступает холодный теплоноситель из отсека 38 через отверстие 50.
Нагретый теплоноситель отдает тепло потребителю через теплообменник 42 в отсеке
38 разрядки.
Если температура теплоносителя в отсеке 38 не приближается к максимально допустимой, то отсеки 38 и 39 работают автономно от отсека 37, теплоноситель циркулирует между отсеками 38 и 39 через перепускные отверстия 49 и 50.
Когда температура теплоносителя, смывающего соответствующий клапан 51, в отсеке 38 разрядки повысится до температуры его срабатывания, клапан 51 открывается.
Теплоноситель из секции 45 отсека 37 через клапан 51 поступает в отсек 38, затем через отверстие 50 — в отсек 39, гле нагревается.
Пологретый теплоноситель через отверстия
49 движется из отсека 39 в отсек 38 и далее в секцию 45 отсека 37. Когда температура теплоносителя в нижней части секции
45 повысится до температуры срабатывания клапана 51, в секции 45 последний открывается — начинается зарядка подогретым теплоносителем секции 46. Таким образом, при превышении количества поступающей в аккумулятор тепловой энергии над расходуемой тепловая энергия последовательно накапливается в секциях 45 — 48 основного отсека 37.
Если количество расходуемой тепловой энергии превысит количество поступающей, то температура теплоносителя в отсеке 38 разрядки будет понижаться, через перенускные отверстия 49, 50 и открытые клапаны
5l отсек 38 сообщается с отсеком 39 и секциями отсека 37, которые отдают запасенную ранее тепловую энергию. Этот процесс прерывается при понижении температуры теплоносителя до температуры закрывания клапанов 5!.
Гелиосистема содержит элементы регулировки. Объем теплоносителя, проходящего через солнечный коллектор 1 за один
I 145216
54 цикл работы насоса 5 — рабочий объем камеры 18, регулируется положением втулки 23 в стакане 28. После перемещения втулки 23 необходимо переместить и шток
27 относительно крышки 22. Величина давлений в полости сильфона 13, при которой срабатывает фиксатор 16, регулируется раздельно для высокого и низкого уровней.
При верхнем положении крышки 22 пороговое давление регулируется изменени 0 ем силы притяжения втулки 23 к магниту
17, для чего изменяется зазор между ними: отвинчивается зажимная гайка 31, при необходимости извлекается шайба 30 и вращается шток 27. По завершении регулировки крепежные элементы ставятся на место.
Квадратное отверстие в шайбе 30 несколько большего размера, чем квадратное сечение хвостовика 29 штока 27, центрирует шток
27 и не дает ему проворачиваться, т.е. обеспечивает надежность сохранения отрегулированного положения.
При нижнем положении крышки 22 пороговое давление регулируется изменением силы притяжения втулки 24 к магниту 17, для чего изменяется зазор между ними: от винчивается зажимная гайка 31, извлекается шайба 30 и вращается втулка 24. По завершении регулировки шайба 30 и зажимная гайка 31 ставятся на место. Стальные втулки 23 и 24 и зажимная гайка 31 перемещаются по стакану 28 инструментом, сочленяемым с глухими (или сквозными) отверстиями во втулках и гайке.
Выполнение насоса двухкамерным позволяет избежать черезмерного повышения давления в системе при расширении теплоносителя, что приведет к повышению КПД за счет снижения энергетических затрат на преодоление гидравлического сопротивления. Кроме того, выполнение насоса в виде сильфонов позволяет снабдить его фиксатором и изолировать последний от легкокипящей жидкости, что повышает также надежность системы.
1145216
ii A
U8.
Составитель К. Заграничная
Редактор И. Ковалыук Техред И. Верее Корректор В. В тяга
Заказ !53/30 Тираж 66! Г!один«но
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауьвская наб., д. 4, 5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, !