MD70Y - Incalzitor de lichide solar - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la dispozitivele de transformare a energiei solare in energie termica si poate fi utilizata in perioada calda a anului pentru incalzirea agentului termic, de exemplu a apei, pentru necesitatile cotidiene in gospodariile individuale de tip urban, suburban si rural. Incalzitorul de lichide solar contine un corp, format din partea superioara umpluta cu aer, transparenta si elastica si partea inferioara umpluta cu apa si innegrita, acestea fiind separate de o diafragma elastica si transparenta. Partea inferioara a corpului este dotata cu un stut de debitare-evacuare a apei, la care este unit un furtun, si o teava pentru evacuarea aerului, montata sub diafragma, in partea opusa stutului de debitare-evacuare a apei. Partea superioara a corpului este dotata cu un stut pentru gonflarea acesteia. Totodata corpul incalzitorului este executat cu posibilitatea amplasarii sub un unghi pe o suprafata cu inclinatie in directia stutului de debitare-evacuare a apei. Rezultatul inventiei consta in imbunatatirea proprietatilor de exploatare si fiabilitatii incalzitorului solar, precum si in simplificarea constructiei lui.

Description

[0001] Invenţia se referă la dispozitivele de transformare a energiei solare în energie termică şi poate fi utilizată în perioada caldă a anului pentru încălzirea agentului termic, de exemplu a apei, pentru necesităţile cotidiene în gospodăriile individuale de tip urban, suburban şi rural.

[0002] Se cunoaşte un dispozitiv care asigură încălzirea apei până la temperatura de 80°C la absorbirea energiei solare cu ajutorul dispozitivelor auxiliare. Dispozitivul dat conţine o capacitate umplută cu apă, în stratul superior al căreia este instalat un absorbitor de energie solară, executat în formă de pâlnie cu ţeavă de scurgere. Peretele pâlniei este cav şi comunică în mod constructiv cu spaţiul din interiorul şi exteriorul pâlniei. De la centrul pâlniei spre fundul capacităţii trece un furtun, unit cu un robinet de evacuare executat la fundul capacităţii [1].

[0003] Dezavantajele acestui dispozitiv constau în complexitatea construcţiei şi consumul sporit de materiale.

[0004] Se cunoaşte, de asemenea, un dispozitiv de încălzire fără colector, adică capacitiv, care efectuează încălzirea masei de lichid cu ajutorul razelor solare directe şi reflectate. Dispozitivul dat reprezintă un container pentru încălzirea şi depozitarea lichidului, de exemplu a apei, executat în formă de paralelipiped dreptunghiular închis, amplasat pe un suport. Pereţii superior - conductor de căldură şi inferior - absorbant de căldură ai containerului sunt uniţi prin pereţi laterali flexibili. În peretele superior este instalată o supapă de evacuare a aerului după umplerea containerului cu apă. Pe porţiunea unghiulară a peretelui inferior este instalat un ştuţ unit cu un furtun pentru turnarea şi evacuarea apei. La umplerea containerului cu apă se produce contactul direct al peretelui superior cu apa încălzită [2].

[0005] Dezavantajul dispozitivului constă în neprotejarea peretelui superior al containerului de mediul ambiant. Astfel, în cazul răcirii peretelui sub acţiunea oricăror factori externi, de exemplu a vântului sau datorită dispariţiei de scurtă durată a soarelui, apa încălzită de asemenea se răceşte. Aşadar, se micşorează eficacitatea de încălzire a lichidului, precum şi randamentul dispozitivului.

[0006] Cea mai apropiată soluţie este varianta construcţiei încălzitorului de lichide solar, care conţine un corp, format dintr-o suprafaţă superioară transparentă şi elastică, o suprafaţă inferioară absorbantă de căldură şi o diafragmă elastică şi transparentă unite la margini, şi amplasat pe un suport. Partea inferioară a corpului este dotată cu un ştuţ de debitare-evacuare a apei executat la marginea suprafeţei inferioare a corpului şi unit cu un furtun. Corpul mai conţine o ţeavă de evacuare a aerului din corp. Diafragma executată, de exemplu, din peliculă de polietilenă, este amplasată deasupra suprafeţei superioare a corpului, astfel aici se formează un strat de aer intermediar izolat între mediul extern şi volumul lichidului încălzit, ceea ce reduce pierderile de căldură. Pentru evacuarea aerului din corpul încălzitorului este prevăzută o ţeavă fixată în suprafaţa superioară a corpului şi care trece prin stratul de aer format şi diafragmă [3, fig. 9].

[0007] Dezavantajul acestei soluţii constă în complexitatea executării din punct de vedere tehnologic a ansamblului, care asigură evacuarea aerului de sub suprafaţa superioară a corpului încălzitorului, deoarece necesită, pe de o parte, concordanţa dimensiunilor ţevii şi stratului de aer format, iar pe de altă parte, fixarea fiabilă a ţevii atât în suprafaţa corpului, cât şi în diafragmă, acestea fiind separate de stratul de aer.

[0008] Problema pe care o rezolvă invenţia constă în simplificarea executării din punct de vedere tehnologic, precum şi majorarea fiabilităţii încălzitorului.

[0009] Dispozitivul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că încălzitorul de lichide solar conţine un corp, format din partea superioară umplută cu aer, transparentă şi elastică şi partea inferioară umplută cu apă şi înnegrită, acestea fiind separate de o diafragmă elastică şi transparentă. Partea inferioară a corpului este dotată cu un ştuţ de debitare-evacuare a apei, la care este unit un furtun, şi o ţeavă pentru evacuarea aerului, montată sub diafragmă, în partea opusă ştuţului de debitare-evacuare a apei. Partea superioară a corpului este dotată cu un ştuţ pentru gonflarea acesteia. Totodată corpul încălzitorului este executat cu posibilitatea amplasării sub un unghi pe o suprafaţă cu înclinaţie în direcţia ştuţului de debitare-evacuare a apei.

[0010] În particular, unghiul de înclinare a corpului se află în limitele de la 2 până la 8° faţă de suprafaţa orizontală. Totodată, grosimea materialului utilizat pentru confecţionarea diafragmei este mai mică decât pentru confecţionarea corpului.

[0011] Rezultatul invenţiei constă în îmbunătăţirea proprietăţilor de exploatare şi fiabilităţii încălzitorului solar, precum şi în simplificarea construcţiei lui.

[0012] Rezultatul se obţine prin aceea că diafragma, amplasată în interiorul corpului şi executată din material mai subţire, acoperă etanş toată suprafaţa lichidului şi împiedică evaporarea lui şi depunerea picăturilor pe suprafaţa interioară a părţii superioare. Aceasta se asigură datorită prezenţei ţevii pentru evacuarea aerului de sub diafragmă şi amplasării corpului încălzitorului cu înclinaţie în direcţia orificiului de turnare-evacuare opus ţevii date.

[0013] Stratul de aer, care se formează în partea superioară, asigură izolaţia termică a lichidului încălzit şi exercită presiune asupra diafragmei elastice, ceea ce de asemenea contribuie la evacuarea aerului din corp.

[0014] Totodată, instalarea ţevii pentru evacuarea aerului de sub diafragmă este o operaţie simplă din punct de vedere tehnologic, care asigură fixarea fiabilă, comodă şi efectuată uşor în procesul de asamblare a încălzitorului.

[0015] Intervalul unghiurilor de înclinare a corpului corespunde condiţiilor optime de funcţionare a încălzitorului. Pentru unghiuri mai mici de 2° bula de aer, care se formează deasupra stratului de lichid, nu ocupă o poziţie stabilă în apropierea ţevii pentru evacuarea aerului, ceea ce complică evacuarea lui. Însă pentru unghiuri mai mari decât 8° construcţia devine instabilă din cauza deplasării centrului de greutate a ei de la poziţia de echilibru, ceea ce poate conduce la răsturnarea construcţiei.

[0016] Introducerea elementelor noi permite obţinerea unui randament maxim posibil pentru încălzitoarele solare simple din punct de vedere constructiv.

[0017] Invenţia se explică prin desenul din figură, în care este reprezentat schematic încălzitorul de lichide solar.

[0018] Dispozitivul conţine un corp 1, format din partea superioară 2 umplută cu aer, transparentă şi elastică şi partea inferioară 3 umplută cu apă şi înnegrită, unite la margini una cu alta. Părţile sunt separate de o diafragmă transparentă 4. Sub diafragma 4 în locul fixării este instalată o ţeavă 5 pentru evacuarea aerului. În partea superioară 1 este instalat un ştuţ 6 pentru gonflarea acesteia. Partea inferioară 3 a corpului 1 este dotată cu un ştuţ 7 de debitare-evacuare a apei, la care este unit un furtun 8. Ţeava 5 pentru evacuarea aerului este montată în partea opusă ştuţului 7 de debitare-evacuare a apei.

[0019] În partea superioară 2 este creat un strat de aer 9, iar în partea inferioară 3 - un strat de apă încălzită 10.

[0020] Corpul 1 încălzitorului solar este instalat pe o bază plată (în figură nu este prezentată).

[0021] În procesul asamblării încălzitorului se efectuează unirea pe margini una cu alta a suprafeţelor părţilor 2 şi 3 şi a diafragmei 4, de exemplu, prin sudare pe maşini-unelte speciale. Prin ştuţul 6, instalat ermetic, partea superioară 2 este gonflată, astfel încât partea superioară 2 să capete forma unei cupole. Partea inferioară este umplută cu apă prin ştuţul 7 de debitare-evacuare a apei, unit cu un furtun.

[0022] Ţeava 5 pentru evacuarea aerului din partea inferioară 3, se fixează ermetic sub diafragma 4. Corpul 1 încălzitorului se instalează înclinat faţă de suprafaţa orizontală, astfel încât orificiul ţevii 5 să nimerească în bula de aer. Această poziţie permite evacuarea aerului din partea inferioară 3. Totodată, ţeava 5 pentru evacuarea aerului este montată în partea opusă ştuţului de debitare-evacuare a apei, ceea ce permite evacuarea completă a apei încălzite.

[0023] Furtunul 8 încălzitorului poate fi dotat cu un robinet, care închide fluxul de apă atât la debitare, cât şi la evacuare. De asemenea, controlul fluxului de apă poate fi efectuat prin schimbarea poziţiei capătului superior al furtunului 8 faţă de nivelul apei în stratul 10.

[0024] Încălzitorul de lichide solar funcţionează în felul următor.

[0025] La pătrunderea radiaţiei solare prin partea superioară 2 transparentă şi stratul de apă 10, suprafaţa înnegrită a părţii inferioare 3 se încălzeşte. Căldura se transmite stratului de apă 10. Apa încălzită se evacuează din corp şi se utilizează după destinaţie.

[0026] Exemplu de realizare

[0027] În procesul proiectării încălzitorului de lichide solar a fost confecţionat un model experimental al acestuia. Suprafaţa bazei încălzitorului este executată în formă de pătrat. Încălzitorul are o capacitate de 100 l de lichid. În calitate de lichid se utilizează apa de la robinet. Părţile superioară şi inferioară ale încălzitorului sunt executate din peliculă de polietilenă de înaltă presiune marca PE 2010-B cu grosimea de 200 µm, iar diafragma - din acelaşi material, cu grosimea de 50 µm.

[0028] Dimensiunile încălzitorului: suprafaţa bazei părţii superioare - 1 m2, înălţimea stratului de apă supus încălzirii - 0,1 m.

[0029] În calitate de ţeavă pentru evacuarea aerului se utilizează o ţeavă din cauciuc cu diametrul de 10 mm, care se fixează sub diafragmă cu ajutorul unui niplu.

[0030] În calitate de ştuţ pentru gonflarea părţii superioare se utilizează o ţeavă din cauciuc cu diametrul de 10 mm, care se fixează în partea superioară cu ajutorul unui niplu. Pentru formarea stratului de aer 9 partea superioară este gonflată până la asigurarea înălţimii cupolei de 0,15 m.

[0031] Corpul încălzitorului se instalează pe o bază plată sub un unghi de 3°.

[0032] În acest dispozitiv apa s-a încălzit timp de o zi însorită de septembrie până la temperatura de 40°C.

[0033] Se recomandă ca aceste încălzitoare să fie instalate la o înălţime de 0,5…1 m deasupra solului, pe o suprafaţă care se află sub razele solare de la ora 8 până la orele 17.

[0034] 1. RU 2324121 C1 2008.05.10

[0035] 2. WO 8502457 A 1985.06.06

[0036] 3. GB 2151012 A 1985.07.10

Claims (2)

1. Încălzitor de lichide solar, care conţine un corp, format din partea superioară umplută cu aer, transparentă şi elastică şi partea inferioară umplută cu apă şi înnegrită, acestea fiind separate de o diafragmă elastică şi transparentă, partea inferioară a corpului este dotată cu un ştuţ de debitare-evacuare a apei, la care este unit un furtun, şi o ţeavă pentru evacuarea aerului, caracterizat prin aceea că ţeava pentru evacuarea aerului este montată sub diafragmă, în partea opusă ştuţului de debitare-evacuare a apei; partea superioară a corpului este dotată cu un ştuţ pentru gonflarea acesteia, totodată corpul încălzitorului este executat cu posibilitatea amplasării sub un unghi pe o suprafaţă cu înclinaţie în direcţia ştuţului de debitare-evacuare a apei.

2. Încălzitor, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că grosimea materialului utilizat pentru confecţionarea diafragmei este mai mică decât grosimea materialului utilizat pentru confecţionarea pereţilor corpului.