MD88Y

MD88Y - Solar liquid heater

Info

Publication number: MD88Y
Application number: MDS20090033A
Authority: MD
Inventors: Anatoli Kapralov
Original assignee: Anatoli Kapralov
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2009-09-30
Also published as: MD88Z

Abstract

Inventia se refera la heliotehnica, in particular, 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 rezervor (1) cu lichid, dotat cu un racord (8) si format din pereti laterali (3), un fund (2) si un capac (4) flotant, plasat pe suprafata lichidului cu joc (7) fata de peretii laterali (3) ai rezervorului (1). Peretii laterali (3) si fundul (2) sunt executati cu un strat termoizolant (6). Capacul (4) este executat in forma unei placi plane din material transparent. Cel putin fundul (2) rezervorului (1) este acoperit cu un strat absorbant de lumina (5). Racordul (8) este plasat la fundul (2) rezervorului (1) si este destinat pentru debitarea si evacuarea lichidului. Partea superioara a unuia din peretii laterali (3) poate fi dotata cu un jgheab de scurgere (9) pentru revarsarea cantitatii suplimentare de lichid. Rezultatul inventiei consta in simplificarea constructiei incalzitorului solar la asigurarea unei eficacitati de incalzire inalte, in imbunatatirea proprietatilor de exploatare si micsorarea costului de productie.The invention relates to heliotechnics, in particular, to devices for converting solar energy into thermal energy and can be used during the hot period of the year for heating the thermal agent, for example water, for daily needs in individual urban, suburban and urban households. rural. The solar liquid heater contains a reservoir (1) with liquid, equipped with a fitting (8) and consisting of side walls (3), a bottom (2) and a floating cap (4), placed on the surface of the liquid (7). ) against the side walls (3) of the tank (1). The side walls (3) and the bottom (2) are made with a heat-insulating layer (6). The lid (4) is made in the form of a flat plate of transparent material. At least the bottom (2) of the tank (1) is covered with a light absorbent layer (5). The connection (8) is placed at the bottom (2) of the tank (1) and is intended for the flow and discharge of the liquid. The upper part of one of the side walls (3) can be equipped with a drainage trough (9) for spilling the additional liquid. The result of the invention consists in simplifying the construction of the solar heater to ensure a high heating efficiency, in improving the operating properties and reducing the production cost.

Description

[0001] Invenţia se referă la heliotehnică, în particular, 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.[0001] The invention relates to solar technology, in particular, to devices for transforming solar energy into thermal energy and can be used during the warm season for heating the thermal agent, for example water, for daily needs in individual households of urban, suburban and rural type.

[0002] Se cunoaşte 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 din peliculă transparentă în forma unui paralelipiped dreptunghiular închis, amplasat pe un suport termoizolant. 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 debitarea şi evacuarea apei. La umplerea containerului cu apă are loc contactul direct al peretelui superior cu apa încălzită, care exclude evaporarea acesteia şi formarea picăturilor pe suprafaţa inferioară a peretelui superior [1].[0002] A collectorless, i.e. capacitive, heating device is known, which heats the liquid mass with the help of direct and reflected sunlight. This device represents a container for heating and storing liquid, for example water, made of transparent film in the form of a closed rectangular parallelepiped, placed on a heat-insulating support. The walls: upper - heat-conducting and lower - heat-absorbing of the container are connected by flexible side walls. An air vent valve is installed in the upper wall after filling the container with water. A nozzle connected to a hose for water discharge and discharge is installed on the angular portion of the lower wall. When filling the container with water, direct contact of the upper wall with the heated water occurs, which excludes its evaporation and the formation of drops on the lower surface of the upper wall [1].

[0003] Dezavantajul dispozitivului constă în neprotejarea pereţilor superior şi laterali ai containerului de mediului ambiant, ceea ce duce la pierderi convective majorate. Aşadar, se micşorează eficacitatea de încălzire a lichidului, precum şi randamentul dispozitivului.[0003] The disadvantage of the device is that the upper and side walls of the container are not protected from the ambient environment, which leads to increased convective losses. Therefore, the efficiency of heating the liquid is reduced, as well as the efficiency of the device.

[0004] Se cunoaşte, de asemenea, un dispozitiv, care conţine un rezervor-acumulator cu apă, amplasat într-o cameră termală termoizolantă transparentă pentru radiaţia solară. Între rezervorul-acumulator şi camera termală se formează un strat de izolaţie aeriană termică, care protejează rezervorul contra acţiunii directe a mediului ambiant [2].[0004] A device is also known, which contains a water storage tank, placed in a thermally insulating, transparent thermal chamber for solar radiation. Between the storage tank and the thermal chamber, a layer of thermal air insulation is formed, which protects the tank against the direct action of the ambient environment [2].

[0005] Dezavantajele acestui dispozitiv constau în complexitatea construcţiei şi consumul sporit de materiale.The disadvantages of this device consist in the complexity of the construction and the increased consumption of materials.

[0006] Cea mai apropiată soluţie este încălzitorul de lichide solar, care conţine un rezervor cu lichid, dotat cu un racord şi format din pereţi laterali, un fund şi un capac flotant, plasat pe suprafaţa lichidului cu joc faţă de pereţii laterali ai rezervorului. Totodată pereţii laterali şi fundul sunt executaţi cu un strat termoizolant. Capacul rezervorului este executat în forma unei tăvi din material conductor de căldură. Pe pereţii laterali ai capacului este fixat un strat de izolaţie transparent pentru razele solare, care formează împreună cu suprafaţa capacului un rost. Fundul capacului este executat gofrat. Acest dispozitiv asigură sporirea randamentului încălzitorului solar datorită creării „efectului de seră” [3].[0006] The closest solution is the solar liquid heater, which contains a liquid tank, equipped with a connection and formed by side walls, a bottom and a floating cover, placed on the surface of the liquid with a gap with respect to the side walls of the tank. At the same time, the side walls and the bottom are made with a thermal insulation layer. The tank cover is made in the form of a tray made of heat-conducting material. A transparent insulation layer for solar rays is fixed on the side walls of the cover, which forms a joint together with the surface of the cover. The bottom of the cover is made embossed. This device ensures an increase in the efficiency of the solar heater due to the creation of the “greenhouse effect” [3].

[0007] Dezavantajul acestei soluţii constă în complexitatea construcţiei lui, legată de procesul tehnologic dificil de executare a capacului flotant de formă nestandardizată.[0007] The disadvantage of this solution lies in the complexity of its construction, linked to the difficult technological process of executing the floating cover of non-standard shape.

[0008] Problema pe care o rezolvă invenţia este simplificarea executării din punct de vedere tehnologic, precum şi majorarea fiabilităţii încălzitorului.[0008] The problem solved by the invention is to simplify the execution from a technological point of view, as well as to increase the reliability of the heater.

[0009] Dispozitivul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un rezervor cu lichid, dotat cu un racord şi format din pereţi laterali, fund şi un capac flotant, plasat pe suprafaţa lichidului cu joc faţă de pereţii laterali ai rezervorului. Pereţii laterali şi fundul sunt executaţi cu un strat termoizolant. Capacul este executat în forma unei plăci plane din material transparent. Cel puţin fundul rezervorului este acoperit cu un strat absorbant de lumină. Racordul este plasat la fundul rezervorului şi este destinat pentru debitarea şi evacuarea lichidului. Totodată, grosimea capacului este de 8…12 mm. Jocul între capetele frontale ale capacului şi pereţii laterali ai rezervorului este de 5…12 mm. Cel puţin doi pereţi laterali opuşi ai rezervorului sunt executaţi cu marginile rotunjite, iar în unul din pereţii laterali ai rezervorului este executat un preaplin superior în formă de jgheab de scurgere.[0009] The device, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by containing a liquid tank, equipped with a connection and formed of side walls, bottom and a floating cover, placed on the surface of the liquid with clearance from the side walls of the tank. The side walls and the bottom are made of a heat-insulating layer. The cover is made in the form of a flat plate made of transparent material. At least the bottom of the tank is covered with a light-absorbing layer. The connection is placed at the bottom of the tank and is intended for the flow and discharge of the liquid. At the same time, the thickness of the cover is 8…12 mm. The clearance between the front ends of the cover and the side walls of the tank is 5…12 mm. At least two opposite side walls of the tank are made with rounded edges, and in one of the side walls of the tank an upper overflow in the form of a drain trough is made.

[0010] Rezultatul invenţiei constă în simplificarea construcţiei încălzitorului solar din punct de vedere tehnologic, majorarea fiabilităţii, precum şi în micşorarea costului de producţie a încălzitorului solar.[0010] The result of the invention consists in simplifying the construction of the solar heater from a technological point of view, increasing the reliability, as well as in reducing the production cost of the solar heater.

[0011] Rezultatul se obţine prin aceea că capacul rezervorului este executat în forma unei plăci plane, ceea ce permite aderarea lui etanşă la suprafaţa lichidului din rezervor şi împiedică evaporarea acestuia, şi, prin urmare, reduce pierderile de căldură. Totodată, grosimea selectată a capacului asigură protecţia contra acţiunii mediului ambiant.[0011] The result is achieved by the fact that the tank cover is made in the form of a flat plate, which allows its tight adhesion to the surface of the liquid in the tank and prevents its evaporation, and, therefore, reduces heat losses. At the same time, the selected thickness of the cover ensures protection against the action of the environment.

[0012] Prezenţa jocului de 5…12 mm între capetele frontale ale capacului şi pereţii laterali, permite deplasarea liberă a capacului la umplerea rezervorului cu lichid şi micşorează pierderile convective.[0012] The presence of a clearance of 5…12 mm between the front ends of the lid and the side walls allows the lid to move freely when filling the tank with liquid and reduces convective losses.

[0013] Stratul absorbant de lumină, care acoperă fundul rezervorului, acumulează energia termică a radiaţiei solare care trece prin capacul transparent şi stratul de lichid şi o transmite lichidului. Acoperirea termoizolantă a pereţilor şi fundului rezervorului permite micşorarea pierderilor de căldură.[0013] The light-absorbing layer, which covers the bottom of the tank, accumulates the thermal energy of the solar radiation passing through the transparent cover and the liquid layer and transmits it to the liquid. The thermal insulation coating of the walls and bottom of the tank allows to reduce heat losses.

[0014] Executarea pereţilor laterali opuşi ai rezervorului cu marginile rotunjite permite fixarea încălzitorului pe cadrul de reazem, sporind rezistenţa construcţiei.[0014] The execution of the opposite side walls of the tank with rounded edges allows the heater to be fixed to the support frame, increasing the strength of the construction.

[0015] Prezenţa în partea superioară a unuia din pereţii laterali ai jgheabului de scurgere contribuie la revărsarea peste el a cantităţii suplimentare de lichid, la umplerea accidentală până la refuz a rezervorului. Aşadar, capacul întotdeauna se află în interiorul rezervorului închizând volumul lichidului.[0015] The presence of a top on one of the side walls of the drain trough contributes to the overflow of the additional amount of liquid over it, to the accidental filling of the tank to the brim. Therefore, the lid is always inside the tank, closing the volume of the liquid.

[0016] Executarea unui racord, utilizat atât pentru debitarea lichidului rece, cât şi pentru evacuarea lichidului încălzit, de asemenea, simplifică construcţia în ansamblu.[0016] The execution of a connection, used both for the delivery of cold liquid and for the evacuation of heated liquid, also simplifies the overall construction.

[0017] Astfel, invenţia propusă permite atingerea unui randament maxim posibil pentru încălzitoarele solare simple din punct de vedere constructiv.[0017] Thus, the proposed invention allows achieving the maximum possible efficiency for structurally simple solar heaters.

[0018] Invenţia se explică prin desenul din figură, în care schematic este reprezentat încălzitorul de lichide solar.[0018] The invention is explained by the drawing in the figure, in which the solar liquid heater is schematically represented.

[0019] Dispozitivul conţine un rezervor 1 cu lichid, format din fund 2 şi pereţi laterali 3. Pe suprafaţa lichidului, de exemplu a apei, este plasat un capac 4 flotant, executat în forma unei plăci plane din material transparent. Fundul 2 este acoperit cu un strat absorbant de lumină 5, care acumulează energia termică a razelor solare, care cad pe el prin capacul 4 şi stratul de apă. Suprafaţa exterioară a fundului 2 şi a pereţilor 3 sunt executaţi cu un strat termoizolant 6. Capacul 4 este amplasat în rezervor cu joc 7 faţă de pereţii laterali 3. Racordul 8 este plasat la fundul 2 rezervorului 1 şi este destinat pentru debitarea şi evacuarea lichidului. Partea superioară a unuia din pereţii laterali 3 poate fi dotată cu un jgheab de scurgere 9 pentru revărsarea cantităţii suplimentare de lichid.[0019] The device contains a tank 1 with liquid, consisting of a bottom 2 and side walls 3. On the surface of the liquid, for example water, a floating cover 4 is placed, made in the form of a flat plate of transparent material. The bottom 2 is covered with a light-absorbing layer 5, which accumulates the thermal energy of the solar rays, which fall on it through the cover 4 and the water layer. The outer surface of the bottom 2 and the walls 3 are made with a heat-insulating layer 6. The cover 4 is placed in the tank with a clearance 7 relative to the side walls 3. The connection 8 is placed at the bottom 2 of the tank 1 and is intended for the flow and discharge of the liquid. The upper part of one of the side walls 3 can be equipped with a drain chute 9 for the overflow of the additional amount of liquid.

[0020] În procesul asamblării încălzitorului, rezervorul 1 se confecţionează cu pereţii laterali 3 opuşi - paraleli, pentru deplasarea liberă a capacului 4 în interiorul lui, menţinându-se pe suprafaţa lichidului. Totodată, grosimea capacului se selectează ţinând cont de dimensiunile rezervorului, dimensiunii mai mari a rezervorului îi corespunde grosimea mai mare a capacului.[0020] In the process of assembling the heater, the tank 1 is made with opposite - parallel side walls 3, for free movement of the lid 4 inside it, keeping it on the surface of the liquid. At the same time, the thickness of the lid is selected taking into account the dimensions of the tank, the larger the size of the tank, the greater the thickness of the lid corresponds.

[0021] Suprafaţa interioară a fundului 2 se acoperă cu un strat absorbant de lumină 5. Pe suprafaţa exterioară a pereţilor laterali şi a fundului se aplică un strat termoizolant 6. La fundul rezervorului se fixează un racord 8 pentru debitarea şi evacuarea lichidului.[0021] The inner surface of the bottom 2 is covered with a light-absorbing layer 5. A heat-insulating layer 6 is applied to the outer surface of the side walls and the bottom. A connection 8 is fixed to the bottom of the tank for the flow and evacuation of the liquid.

[0022] Racordul 8 poate fi dotat cu un robinet, care închide fluxul de apă atât la debitare, cât şi la evacuare. De asemenea, la racord 8 poate fi fixat un furtun, iar controlul fluxului de apă poate fi efectuat prin schimbarea poziţiei capătului superior al furtunului faţă de nivelul lichidului din rezervor 1. Partea superioară a unuia din pereţii laterali 3 poate fi dotată cu un jgheab de scurgere 9.[0022] The connection 8 can be equipped with a tap, which closes the water flow both at the cut-off and at the discharge. Also, a hose can be fixed to the connection 8, and the water flow control can be performed by changing the position of the upper end of the hose relative to the liquid level in the tank 1. The upper part of one of the side walls 3 can be equipped with a drain chute 9.

[0023] La necesitate, pentru sporirea rezistenţei, doi pereţi laterali opuşi sunt executaţi cu marginile rotunjite şi se fixează pe cadrul de reazem.[0023] If necessary, to increase the strength, two opposite side walls are made with rounded edges and are fixed to the support frame.

[0024] În unele modificaţii ale invenţiei propuse, suprafaţa interioară a pereţilor laterali de asemenea poate fi acoperită total sau parţial cu un strat absorbant de lumină pentru sporirea eficacităţii de încălzire.In some modifications of the proposed invention, the inner surface of the side walls may also be fully or partially covered with a light-absorbing layer to increase heating efficiency.

[0025] În calitate de material pentru executarea rezervorului se utilizează material plastic armat cu fibre de sticlă, material termoplastic foliat, polimer obţinut prin condensare sau polietilenă de joasă presiune.[0025] As a material for making the tank, glass fiber reinforced plastic, foil thermoplastic material, polymer obtained by condensation or low pressure polyethylene is used.

[0026] Pentru executarea capacului se utilizează, de preferinţă, policarbonat celular foliat transparent cu grosimea de până la 12 mm.[0026] For the manufacture of the cover, transparent laminated cellular polycarbonate with a thickness of up to 12 mm is preferably used.

[0027] În calitate de izolaţie termică se utilizează poliuretan spongios, polistiren spongios, cauciuc microporos sau altele.[0027] Foamed polyurethane, foamed polystyrene, microporous rubber or others are used as thermal insulation.

[0028] Stratul absorbant de lumină se creează prin vopsirea suprafeţei cu vopsea neagră rezistentă la apă, sau prin utilizarea în calitate de material al rezervorului a polietilenei negre de joasă presiune, sau prin orice altă metodă cunoscută.The light-absorbing layer is created by painting the surface with black water-resistant paint, or by using black low-pressure polyethylene as the tank material, or by any other known method.

[0029] Încălzitorul de lichide solar funcţionează în felul următor.[0029] The solar liquid heater operates in the following way.

[0030] Prin racord 8 rezervor 1 se umple cu lichid, de exemplu, cu apă. Totodată, capacul 4 plasat pe suprafaţa lichidului cu joc faţă de pereţii laterali 3, se ridică. Nivelul maxim de apă din rezervor se determină de poziţionarea jgheabului de scurgere 9, pentru revărsarea cantităţii suplimentare de apă.[0030] Through the connection 8 the tank 1 is filled with liquid, for example water. At the same time, the lid 4 placed on the surface of the liquid with clearance from the side walls 3 is raised. The maximum water level in the tank is determined by the positioning of the drain chute 9, for overflowing the additional amount of water.

[0031] La pătrunderea radiaţiei solare prin capacul transparent 4 şi stratul de lichid, stratul absorbant de lumină 5, care acoperă fundul 2 şi îl încălzeşte. Căldura obţinută se transmite lichidului. Lichidul încălzit se evacuează din rezervor prin racord 8 şi se utilizează după destinaţie.[0031] When solar radiation penetrates through the transparent cover 4 and the liquid layer, the light-absorbing layer 5, which covers the bottom 2, heats it. The heat obtained is transmitted to the liquid. The heated liquid is discharged from the tank through the connection 8 and used for its intended purpose.

[0032] Exemplu de realizare[0032] Embodiment

[0033] În procesul proiectării încălzitorului de lichide solar a fost confecţionat un model experimental al acestuia. Fundul încălzitorului este executat în formă de pătrat. Încălzitorul are o capacitate de 10 l de lichid. În calitate de lichid se utilizează apa de la robinet. Rezervorul este executat din polistiren spongios, care totodată serveşte ca material termoizolant.[0033] In the process of designing the solar liquid heater, an experimental model of it was made. The bottom of the heater is made in the shape of a square. The heater has a capacity of 10 l of liquid. Tap water is used as the liquid. The tank is made of polystyrene foam, which also serves as a thermal insulation material.

[0034] Dimensiunile rezervorului: suprafaţa fundului - 0,1 m2, înălţimea pereţilor laterali - 0,1 m, înălţimea stratului de apă supus încălzirii - 0,1 m.[0034] Dimensions of the tank: bottom area - 0.1 m2, height of side walls - 0.1 m, height of the water layer subjected to heating - 0.1 m.

[0035] Capacul este executat din policarbonat celular foliat transparent cu grosimea de 8 mm, iar dimensiunile lui asigură jocul cu pereţii laterali de 5 mm.[0035] The cover is made of transparent laminated cellular polycarbonate with a thickness of 8 mm, and its dimensions ensure a clearance with the side walls of 5 mm.

[0036] Corpul este vopsit în interior cu vopsea neagră rezistentă la apă.[0036] The body is painted inside with black waterproof paint.

[0037] În acest dispozitiv apa s-a încălzit timp de o zi însorită de toamnă timp de 4 ore până la temperatura de 40°C.In this device the water was heated during a sunny autumn day for 4 hours to a temperature of 40°C.

[0038] Se recomandă, ca aceste încălzitoare să fie instalate la o înălţime de 0,5…1 m deasupra solului, pe o suprafaţa care se află sub razele solare de la ora 8 până la orele 17.[0038] It is recommended that these heaters be installed at a height of 0.5…1 m above the ground, on a surface that is under the sun's rays from 8 a.m. to 5 p.m.

[0039] Exemplu de utilizare a dispozitivului.[0039] Example of use of the device.

[0040] Încălzitorul solar se utilizează în calitate de acoperiş, instalat pe cabina de duş în localităţile rurale. Dimensiunile pereţilor laterali ai încălzitorului se aleg potrivit dimensiunilor cabinei, iar înălţimea lor trebuie să asigure capacitatea rezervorului de 200...400 l de lichid. La racordul, plasat la fundul încălzitorului se fixează un cap de duş cu robinet.[0040] The solar heater is used as a roof, installed on the shower cabin in rural areas. The dimensions of the side walls of the heater are chosen according to the dimensions of the cabin, and their height must ensure the capacity of the tank of 200...400 l of liquid. A shower head with a tap is attached to the connection, placed at the bottom of the heater.

[0041] 1. WO 8502457 A1 1985.06.06[0041] 1. WO 8502457 A1 1985.06.06

[0042] 2. RU 2109226 C1 1998.04.20[0042] 2. RU 2109226 C1 1998.04.20

[0043] 3. RU 2108520 C1 1988.04.10[0043] 3. RU 2108520 C1 1988.04.10

Claims

1. Solar liquid heater, which contains a liquid tank, equipped with a connection and formed by side walls, a bottom and a floating cover, placed on the surface of the liquid with clearance from the side walls of the tank, at the same time the side walls and the bottom are made with a thermal insulation layer, characterized in that the cover is made in the form of a flat plate made of transparent material, at the same time at least the bottom of the tank is covered with a light-absorbing layer, and the connection is placed at the bottom of the tank and is intended for the flow and evacuation of the liquid.

2. Solar heater according to claim 1, characterized in that the thickness of the cover is 8…12 mm.

3. Solar heater, according to claims 1, 2, characterized in that the gap between the front ends of the cover and the side walls of the tank is 5…12 mm.

4. Solar heater according to claims 1...3, characterized in that at least two opposite side walls of the tank are made with rounded edges.

5. Solar heater according to claims 1...4, characterized in that an upper overflow in the form of a drain trough is made in at least one of the side walls of the tank.