MD88Y - Incalzitor de lichide solar - Google Patents

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.

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.

[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].

[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.

[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].

[0005] Dezavantajele acestui dispozitiv constau în complexitatea construcţiei şi consumul sporit de materiale.

[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].

[0007] Dezavantajul acestei soluţii constă în complexitatea construcţiei lui, legată de procesul tehnologic dificil de executare a capacului flotant de formă nestandardizată.

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

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[0014] Executarea pereţilor laterali opuşi ai rezervorului cu marginile rotunjite permite fixarea încălzitorului pe cadrul de reazem, sporind rezistenţa construcţiei.

[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.

[0016] Executarea unui racord, utilizat atât pentru debitarea lichidului rece, cât şi pentru evacuarea lichidului încălzit, de asemenea, simplifică construcţia în ansamblu.

[0017] Astfel, invenţia propusă permite atingerea unui randament maxim posibil pentru încălzitoarele solare simple din punct de vedere constructiv.

[0018] Invenţia se explică prin desenul din figură, în care schematic este reprezentat încălzitorul de lichide solar.

[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.

[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.

[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.

[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.

[0023] La necesitate, pentru sporirea rezistenţei, doi pereţi laterali opuşi sunt executaţi cu marginile rotunjite şi se fixează pe cadrul de reazem.

[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.

[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.

[0026] Pentru executarea capacului se utilizează, de preferinţă, policarbonat celular foliat transparent cu grosimea de până la 12 mm.

[0027] În calitate de izolaţie termică se utilizează poliuretan spongios, polistiren spongios, cauciuc microporos sau altele.

[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.

[0029] Încălzitorul de lichide solar funcţionează în felul următor.

[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.

[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.

[0032] Exemplu de realizare

[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.

[0034] Dimensiunile rezervorului: suprafaţa fundului - 0,1 m2, înălţimea pereţilor laterali - 0,1 m, înălţimea stratului de apă supus încălzirii - 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.

[0036] Corpul este vopsit în interior cu vopsea neagră rezistentă la apă.

[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.

[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.

[0039] Exemplu de utilizare a dispozitivului.

[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.

[0041] 1. WO 8502457 A1 1985.06.06

[0042] 2. RU 2109226 C1 1998.04.20

[0043] 3. RU 2108520 C1 1988.04.10

Claims (5)

1. Încălzitor 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, caracterizat prin aceea că capacul este executat în forma unei plăci plane din material transparent, totodată cel puţin fundul rezervorului este acoperit cu un strat absorbant de lumină, iar racordul este plasat la fundul rezervorului şi este destinat pentru debitarea şi evacuarea lichidului.

2. Încălzitor solar, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că grosimea capacului este de 8…12 mm.

3. Încălzitor solar, conform revendicărilor 1, 2, caracterizat prin aceea că jocul între capetele frontale ale capacului şi pereţii laterali ai rezervorului este 5…12 mm.

4. Încălzitor solar, conform revendicărilor 1…3, caracterizat prin aceea că cel puţin doi pereţi laterali opuşi ai rezervorului sunt executaţi cu marginile rotunjite.

5. Încălzitor solar, conform revendicărilor 1…4, caracterizat prin aceea că cel puţin în unul din pereţii laterali ai rezervorului este executat un preaplin superior în formă de jgheab de scurgere.