RU2268444C1 - Hot water supply sun power plant - Google Patents

Hot water supply sun power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2268444C1
RU2268444C1 RU2005111304/03A RU2005111304A RU2268444C1 RU 2268444 C1 RU2268444 C1 RU 2268444C1 RU 2005111304/03 A RU2005111304/03 A RU 2005111304/03A RU 2005111304 A RU2005111304 A RU 2005111304A RU 2268444 C1 RU2268444 C1 RU 2268444C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
collectors
solar
membranes
hot water
Prior art date
Application number
RU2005111304/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Виноградов (RU)
Владимир Сергеевич Виноградов
Original Assignee
Владимир Сергеевич Виноградов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Сергеевич Виноградов filed Critical Владимир Сергеевич Виноградов
Priority to RU2005111304/03A priority Critical patent/RU2268444C1/en
Priority to PCT/RU2005/000225 priority patent/WO2006112747A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2268444C1 publication Critical patent/RU2268444C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0015—Domestic hot-water supply systems using solar energy
    • F24D17/0021—Domestic hot-water supply systems using solar energy with accumulation of the heated water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/60—Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: energy transformation.
SUBSTANCE: sun power plant intends for conversing solar energy to thermal energy for using thermal energy for domestic appliances. Hot water supply sun power plant has at least one solar battery made of thermal collectors in form heat-insulated flat box-shaped cases. Top flat light-transparent panels are disposed in perpendicular to direction of sun light. Light-transparent panels are disposed above membranes-absorbers which absorb solar radiation. Membranes-absorbers are provided with temperature transducers. Membranes-absorbers have parallel lateral metal pipes for liquid heat carrier. Pipes are connected together in any membrane-absorber by longitudinal tubular collectors. Collectors are connected together by branches in series through drive stop valves which are connected to pipeline of water discharge of warmed liquid heat carrier which is connected with top area of heat-accumulating container. Lower area of container is connected with longitudinal tubular collector of membrane-absorber of one of end heat collector by means pipeline for supplying cooled liquid heat carrier through circulation pump. Heat water supply and heating system heat exchangers are disposed at top area of heat-collecting container one above another. Heat exchangers are connected with central heating system pipeline and with pipeline for supplying warmed running water. Program electron unit of the plant is connected with temperature transducers of membranes-absorbers, which unit controls operation of thermal transducers, circulation pump electric motor and drives of stop valves. Sun power plant is provided with heat-proof heat-accumulating members that are disposed uniformly in lower area of heat-accumulating container. Heat-accumulating members are filled with liquid having positive solidification temperature. Program electron unit is provided with mechanisms for tracking perpendicularity of solar energy to surface of top light-transparent panels of thermal collectors. Heat-insulated flat box-shaped cases of collectors are made for rotation around horizontal axes disposed at two mutually perpendicular vertical planes. Any membrane-absorber is made in form of thin-walled metal plate with gofers which embrace parallel lateral metal pipes for liquid heat carrier. Space V of heat-insulated working cavity of heat-accumulating container exceeds total space Vtot of cavities of membranes-absorbers of heat collectors for liquid heat carrier, space V1 of hot water heat exchanger for domestic appliances, space V2 of heating system heat exchanger and total space Vh-am of heat-collecting member for 50-400, 100-120, 20-30 and 10-20 times correspondingly. Total area Stot of external surfaces of the heat exchangers is 3-8 times larger than areas Sm of top surfaces of rigid membranes-absorbers. Solidification temperature T of liquid which fills heat-proof heat-accumulating members equals to 35-600C.
EFFECT: improved efficiency of heating process; lower speed of heat carrier cooling.
7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в тепловую с использованием последней для коммунальных и бытовых нужд населения.The invention relates to the field of conversion of solar energy into heat using the latter for public and domestic needs of the population.

Известна из патента Российской Федерации №2045714, кл.6 F 24 J 2/42, 1992 двухконтурная гелиосистема горячего водоснабжения, содержащая циркуляционный контур теплоносителя в виде установленных последовательно коллекторного поля, нагревательного элемента емкостного теплообменника, циркуляционного насоса, и контур нагреваемой воды в виде последовательно соединенных напорного трубопровода холодной воды, межтрубного пространства скоростного теплообменника и трубопровода горячей воды, в которых трубный пучок скоростного теплообменника по ходу теплоносителя включен перед нагревательным элементом емкостного теплообменника, а полость последнего включена по ходу нагреваемой воды перед межтрубным пространством скоростного теплообменника.Known from the patent of the Russian Federation No. 2045714, class. 6 F 24 J 2/42, 1992 a dual-circuit solar hot water heating system containing a coolant circulation circuit in the form of a collector field mounted in series, a heating element of a capacitive heat exchanger, a circulation pump, and a heated water circuit in the form of a cold water pressure pipe connected in series, an annular space of a high-speed heat exchanger and a hot water pipeline, in which the tube bundle of a high-speed heat exchanger along the coolant is connected in front of the heating element volume of the capacitive heat exchanger, and the cavity of the latter is included along the heated water in front of the annular space of the high-speed heat exchanger.

Недостатками этой двухконтурной гелиосистемы горячего водоснабжения являются низкая термическая эффективность работы и использование резервного нагревателя.The disadvantages of this dual-circuit solar hot water system are low thermal efficiency and the use of a backup heater.

Известна так же из патента Российской Федерации № 2187050, кл.7 F 24J 2/42, 2001г. система солнечного теплоснабжения, содержащая солнечные коллекторы, бак-аккумулятор с размещенным в нем теплообменником, насос для прокачки теплоносителя и соответствующие трубопроводы и приборы, причем коллекторы установлены ниже теплообменника в виде емкости с развитой наружной поверхностью, трубопроводы, соединяющие коллекторы с теплообменником и насосом, имеют запорные элементы, обеспечивающие поочередное образование контура коллекторы -теплообменник или контура насос - коллекторы - теплообменник - расширительный бак.Also known from the patent of the Russian Federation No. 2187050, class. 7 F 24J 2/42, 2001 a solar heat supply system comprising solar collectors, a storage tank with a heat exchanger placed therein, a pump for pumping a heat carrier and corresponding pipelines and devices, the collectors being installed below the heat exchanger in the form of a tank with a developed outer surface, pipelines connecting the collectors to the heat exchanger and pump shut-off elements, providing alternate formation of the circuit collectors - heat exchanger or pump circuit - collectors - heat exchanger - expansion tank.

Недостатками этой система солнечного теплоснабжения являются ограниченная область применения, низкая экономичность и отсутствие возможности функционирования в теплое время года за счет естественной циркуляции теплоносителя при его нагреве, без использования насоса.The disadvantages of this solar heating system are the limited scope, low efficiency and the inability to function in the warm season due to the natural circulation of the coolant when it is heated, without using a pump.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предложенной гелиоустановке горячего водоснабжения является известная из поданной в Федеральный институт промышленной собственности Российской Федерации заявки на изобретение № 2003100291, кл.7 F 24 J 2/42, формула изобретения которой опубликована 10.08.2004 г., гелиоустановка горячего водоснабжения, содержащая, по крайней мере, одну солнечную батарею из тепловых коллекторов в виде теплоизолированных плоских коробчатых корпусов с расположенными перпендикулярно направлению солнечной радиации верхними плоскими светопрозрачными панелями, расположенными над параллельными им поглощающими солнечную радиацию и имеющими температурные датчики мембранами-абсорберами с параллельными поперечными металлическими трубками для жидкого теплоносителя, объединенными в каждой мембране-абсорбере продольными трубчатыми коллекторами, соединенными друг с другом посредством патрубков последовательно через приводные запорные клапаны, подключенные к трубопроводу отбора нагретого жидкого теплоносителя, связанного с верхней зоной теплоаккумулирующей емкости, при этом нижняя зона упомянутой емкости связана посредством трубопровода подачи остывшего жидкого теплоносителя через циркуляционный насос с продольным трубчатым коллектором мембраны-абсорбера одного из крайних тепловых коллекторов, размещенные в верхней зоне теплоаккумулирующей емкости один над другим теплообменники системы отопления и горячего водоснабжения для бытовых нужд, подключенные соответственно к трубопроводу центрального отопления и трубопроводу подачи нагретой для бытовых нужд проточной воды, и связанное с температурными датчиками мембран-абсорберов программное электронное устройство управления тепловыми датчиками, электродвигателем циркуляционного насоса и приводами запорных клапанов.Closest in its technical essence to the proposed solar installation of hot water is known from the application for invention No. 2003100291, cl. 7 F 24 J 2/42, the claims of which was published on 08/10/2004, a solar hot water supply system containing at least one solar array of heat collectors in the form of insulated flat box-shaped housings with upper flat translucent panels perpendicular to the direction of solar radiation located above them parallel absorbing solar radiation and having temperature sensors, absorbing membranes with parallel transverse metal tubes for liquid heat a carrier, combined in each absorber membrane by longitudinal tubular manifolds connected to each other by means of nozzles in series through actuating shutoff valves connected to a selection pipe for heated liquid heat carrier connected to the upper zone of the heat storage tank, while the lower zone of the said tank is connected through a supply pipe of a cooled liquid coolant through a circulation pump with a longitudinal tubular collector of the absorber membrane of one of the extreme heat collectors located in the upper zone of the heat storage tank one above the other heat exchangers of the heating system and domestic hot water supply, respectively connected to the central heating pipeline and the supply pipe of heated running water for domestic use, and a software electronic thermal control device connected to the temperature sensors of the absorber membranes sensors, a circulation pump electric motor and shut-off valve actuators.

Недостатками этой гелиоустановки горячего водоснабжения являются ее низкая эффективность вследствие малого и неравномерного съема тепловой энергии с единицы теплопоглощающей поверхности солнечных коллекторов в течение светлого периода суток и отсутствие средств, замедляющих процессы остывания жидкого теплоносителя в темный период суток в рабочей полости теплоаккумулирующей емкости.The disadvantages of this solar hot water solar installation are its low efficiency due to the small and uneven removal of thermal energy from a unit of the heat-absorbing surface of the solar collectors during the daylight hours and the lack of funds that slow down the cooling processes of the liquid coolant in the dark period of the day in the working cavity of the heat storage tank.

Задачами предлагаемого изобретения является повышение эффективности процессов нагрева жидкого теплоносителя и замедление скорости его остывания в рабочей полости теплоаккумулирующей емкости.The objectives of the invention is to increase the efficiency of the processes of heating a liquid coolant and slowing down its cooling rate in the working cavity of a heat storage tank.

Указанные цели достигаются тем, что гелиоустановка горячего водоснабжения, содержащая, по крайней мере, одну солнечную батарею из тепловых коллекторов в виде теплоизолированных плоских коробчатых корпусов с расположенными перпендикулярно направлению солнечной радиации верхними плоскими светопрозрачными панелями, расположенными над параллельными им поглощающими солнечную радиацию и имеющими температурные датчики мембранами-абсорберами с параллельными поперечными металлическими трубками для жидкого теплоносителя, объединенными в каждой мембране -абсорбере продольными трубчатыми коллекторами, соединенными друг с другом посредством патрубков последовательно через приводные запорные клапаны, подключенные к трубопроводу отбора нагретого жидкого теплоносителя, связанного с верхней зоной теплоаккумулирующей емкости, при этом нижняя зона упомянутой емкости связана посредством трубопровода подачи остывшего жидкого теплоносителя через циркуляционный насос с продольным трубчатым коллектором мембраны-абсорбера одного из крайних тепловых коллекторов, размещенные в верхней зоне теплоаккумулирующей емкости один над другим теплообменники системы отопления и горячего водоснабжения для бытовых нужд, подключенные соответственно к трубопроводу центрального отопления и трубопроводу подачи нагретой для бытовых нужд проточной воды, и связанное с температурными датчиками мембран-абсорберов программное электронное устройство управления тепловыми датчиками, электродвигателем циркуляционного насоса и приводами запорных клапанов, снабжена размещенными равномерно в нижней зоне теплоаккумулирующей емкости герметичными теплоаккумулирующими элементами, заполненными жидкостью с положительной температурой застывания, программное электронное устройство - механизмами слежения перпендикулярности солнечной радиации поверхности верхних светопрозрачных панелей тепловых коллекторов, теплоизолированные плоские коробчатые корпуса которых выполнены поворотными относительно горизонтальных осей, расположенных в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, каждая мембранами-абсорбер - в виде тонкостенной металлической пластины с гофрами, охватывающими параллельные поперечные металлические трубки для жидкого теплоносителя, причем объем V теплоизолированной рабочей полости теплоаккумулирующей емкости превышает суммарный объем Vсум полостей мембран-абсорберов тепловых коллекторов для жидкого теплоносителя, объем V1 теплообменника горячего водоснабжения для бытовых нужд, объем V2 теплообменника системы отопления и общий объем Vтэ теплоаккумулирующих элементов соответственно в 50-400, 100-120, 20-30 и 10-20 раз, а общая площадь Sобщ наружных поверхностей вышеупомянутых теплообменников превышает сумму площадей Sм верхних поверхностей вышеуказанных жестких мембран-абсорберов в 3-8 раз, а температура Т застывания жидкости, заполняющей герметичные теплоаккумулирующие элементы, составляет 35-60°С.These goals are achieved by the fact that the solar hot water supply system contains at least one solar battery from heat collectors in the form of heat-insulated flat box-shaped cases with upper flat translucent panels perpendicular to the direction of solar radiation located above them absorbing solar radiation and having temperature sensors absorbent membranes with parallel transverse metal tubes for liquid coolant, combined in each absorber membrane, longitudinal tubular manifolds connected to each other by means of nozzles in series through actuating shutoff valves connected to the heated liquid coolant withdrawal pipe connected to the upper zone of the heat storage tank, the lower zone of the said tank being connected via the coolant coolant supply pipe through circulation pump with a longitudinal tubular collector of the absorber membrane of one of the extreme heat collectors, placed e in the upper zone of the heat storage tank, one above the other, heat exchangers for the heating system and domestic hot water, connected respectively to the central heating pipeline and the supply pipe of heated running water for domestic use, and a software electronic device for controlling thermal sensors connected to the temperature sensors of the absorber membranes, an electric motor of the circulation pump and actuators of shut-off valves, equipped with uniformly located in the lower zone of the heat storage e containers with sealed heat-accumulating elements filled with a liquid with a positive pour point, software electronic device - tracking mechanisms perpendicular to solar radiation on the surface of the upper translucent panels of heat collectors, insulated flat box-shaped cases which are made rotatable relative to horizontal axes located in two mutually perpendicular vertical planes, each absorber - in the form of a thin-walled metal layer us with corrugations spanning parallel transverse metal tubes for heat transfer fluid, wherein the volume V thermally isolated working chamber heat storage tank exceeds a total volume V sum absorbers membranes cavities thermal reservoir for liquid coolant, the volume V 1 of the heat exchanger hot water for domestic use, the volume V 2 of the heat exchanger heating systems and the total volume V te of heat storage elements, respectively, 50-400, 100-120, 20-30 and 10-20 times, and the total area S of the common external surfaces is mentioned above of the heat exchangers exceeds the sum of the areas S m of the upper surfaces of the aforementioned rigid absorber membranes by 3-8 times, and the pour point T of the liquid filling the sealed heat storage elements is 35-60 ° C.

Кроме того, в гелиоустановке горячего водоснабжения каждый теплообменник может быть выполнен в виде змеевика, на верхнюю поверхность каждой поглощающей солнечную радиацию мембраны-абсорбера может быть нанесено селективное покрытие и/или окрашена в черный цвет, а объем V1 теплообменника горячего водоснабжения для бытовых целей может быть меньше объема V2 теплообменника системы отопления в 2,5-6,0 раз, при этом в качестве жидкого теплоносителя может быть использована вода, а герметичные теплоаккумулирующие элементы заполнены парафином.In addition, in a solar hot water solar installation, each heat exchanger can be made in the form of a coil, a selective coating and / or black color can be applied to the upper surface of each solar absorber-absorbing membrane, and the volume V 1 of the domestic hot water heat exchanger can be less than the volume V 2 of the heat exchanger of the heating system by 2.5-6.0 times, while water can be used as the liquid coolant, and the sealed heat-accumulating elements are filled with paraffin.

На фиг.1 схематично изображена гелиоустановка горячего водоснабжения; на фиг.2 - общий вид теплового коллектора в увеличенном масштабе; на фиг.3 -поперечный разрез на фиг.2.Figure 1 schematically shows a solar installation of hot water; figure 2 is a General view of the thermal collector on an enlarged scale; figure 3 is a cross section in figure 2.

Гелиоустановка горячего водоснабжения состоит из солнечной батареи 1, образованной из нескольких тепловых коллекторов, каждый из которых выполнен в виде поворотного в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях теплоизолированного плоского коробчатого корпуса 2 с механизмом 3 слежения программного электронного устройства управления 4 его перпендикулярности относительно направления солнечной радиации верхней светопрозрачной панели 5 теплоизолированного плоского коробчатого корпуса 2. Под светопрозрачной панелью 5 в теплоизолированном плоском коробчатом корпусе 2 параллельно ей с минимальным зазором расположена имеющая температурные датчики 6 мембрана-абсорбер в виде поглощающей солнечную радиацию тонкостенной металлической пластины 7 с гофрами 8 и охватываемых последними параллельными поперечными трубками 9 для пропуска жидкого теплоносителя. На нижнюю поверхность мембраны-абсорбера нанесен слой 10 теплоизоляции, причем торцы параллельных поперечных трубок 9 каждой мембраны-абсорбера объединены в единое целое продольными трубчатыми коллекторами 11. Между светопрозрачной панелью 5 и тонкостенной металлической пластиной 7 по периметру размещены уплотнения 12. Трубчатые коллекторы 11 посредством патрубков 13 последовательно соединены друг с другом через приводные запорные клапаны 14, подключенные к трубопроводу 15 отбора нагретого жидкого теплоносителя. Трубопровод 15 отбора нагретого жидкого теплоносителя соединен с верхней зоной теплоизолированной полости 16 теплоаккумулирующей емкости 17, при этом нижняя зона упомянутой полости 16 соединена посредством трубопровода 18 подачи остывшего жидкого теплоносителя через циркуляционный насос 19 с патрубком 13 продольного трубчатого коллектора 11 набора параллельных поперечных металлических трубок 9 мембраны-абсорбера одного из крайних тепловых коллекторов. В верхней зоне теплоизолированной полости 16 теплоаккумулирующей емкости 17 установлены один над другим теплообменник 20 системы отопления и теплообменник 21 горячего водоснабжения для бытовых нужд, подключенные соответственно к трубопроводу 22 центрального отопления и трубопроводу 23 подачи проточной воды, нагретой для бытовых нужд. В нижней зоне теплоизолированной полости 16 теплоаккумулирующей емкости 17 размещены равномерно по периметру герметичные теплоаккумулирующие элементы 24, заполненные жидкостью 25 с положительной температурой застывания. Объем V теплоизолированной рабочей полости 16 теплоаккумулирующей емкости 17 превышает суммарный объем Vсум полостей наборов параллельных поперечных металлических трубок 9 для пропуска жидкого теплоносителя мембран-абсорберов нагревательных коллекторов, объем V1 теплообменника 21 горячего водоснабжения для бытовых нужд, объем V2 теплообменника 20 системы отопления и общий объем Vтэ теплоаккумулирующих элементов 24 соответственно в 50-400, 100-120, 20-30 и 10-20 раз. Общая площадь Sобщ наружных поверхностей вышеупомянутых теплообменников 20 и 21 превышает сумму площадей Sм верхних поверхностей жестких мембран в 3-8 раз. Температура Т застывания жидкости, заполняющей герметичные теплоаккумулирующие элементы 24, составляет 35-60С°.The solar hot water supply system consists of a solar battery 1, formed of several heat collectors, each of which is made in the form of a rotary in two mutually perpendicular vertical planes insulated flat box body 2 with a tracking mechanism 3 tracking electronic control device 4 perpendicular to the direction of solar radiation of the upper translucent panels 5 of a thermally insulated flat box-shaped case 2. Under the translucent panel 5, heat with an insulated flat box-shaped case 2, a membrane-absorber having temperature sensors 6 is located parallel to it with a minimum gap in the form of a thin-walled metal plate 7 that absorbs solar radiation with corrugations 8 and covered by the last parallel transverse tubes 9 for passing the heat-transfer fluid. A thermal insulation layer 10 is applied to the lower surface of the absorber membrane, and the ends of the parallel transverse tubes 9 of each absorber membrane are integrated as a whole by longitudinal tubular collectors 11. Between the translucent panel 5 and the thin-walled metal plate 7, there are seals 12. The tubular collectors 11 by means of nozzles 13 are connected in series with each other through actuating shut-off valves 14 connected to a pipe 15 for selecting a heated liquid coolant. The heated liquid coolant selection pipe 15 is connected to the upper zone of the heat-insulated cavity 16 of the heat storage tank 17, while the lower zone of the said cavity 16 is connected by means of the cooled liquid coolant supply pipe 18 through the circulation pump 19 to the pipe 13 of the longitudinal tubular manifold 11 of a set of parallel transverse metal metal tubes 9 of the membrane - absorber of one of the extreme heat collectors. In the upper zone of the heat-insulated cavity 16 of the heat storage tank 17, a heating system heat exchanger 20 and a domestic hot water heat exchanger 21 are installed one above the other, connected respectively to the central heating pipe 22 and the running water supply pipe 23, heated for domestic purposes. In the lower zone of the insulated cavity 16 of the heat storage tank 17, sealed heat storage elements 24 are filled evenly around the perimeter, filled with liquid 25 with a positive pour point. The volume V of the heat-insulated working cavity 16 of the heat storage tank 17 exceeds the total volume V sum of the cavities of the sets of parallel transverse metal tubes 9 for passing the liquid coolant of the membrane-absorbers of the heating collectors, volume V 1 of the heat exchanger 21 for domestic hot water, volume V 2 of the heat exchanger 20 of the heating system and the total volume V te of heat storage elements 24, respectively, 50-400, 100-120, 20-30 and 10-20 times. The total area S of the total external surfaces of the above-mentioned heat exchangers 20 and 21 exceeds the sum of the areas S m of the upper surfaces of the rigid membranes by 3-8 times. The pour point T of the liquid filling the sealed heat storage elements 24 is 35-60 ° C.

Работает гелиоустановка горячего водоснабжения следующим образом. Предварительно перед началом ее эксплуатации устанавливают корпуса 2 тепловых коллекторов с помощью механизма 3 слежения программного электронного устройства управления 4 перпендикулярности относительно направления солнечной радиации. В летнее время оптимальный угол наклона тепловых коллекторов к горизонту составляет 30-40°, а зимой - 60-70° для средних широт Северного полушария Земли. Следующим этапом включения в работу гелиоустановки горячего водоснабжения является заполнение жидким теплоносителем теплоаккумулирующей емкости 17, трубопровода 18 подачи остывшего жидкого теплоносителя через циркуляционный насос 19 в полости мембран тепловых коллекторов для жидкого теплоносителя и трубопровода 15 отбора нагретого жидкого теплоносителя. Затем заполняют водой трубопровод 22 центрального отопления с теплообменником 20 и трубопровод 23 подачи проточной воды нагретой для бытовых нужд теплообменником 21. После чего отключают циркуляционный насос 19. Солнечная радиация, проходя через светопрозрачные панели 5 корпусов 2, падает на имеющие температурные датчики 6 мембраны-абсорберы в виде поглощающих солнечную радиацию тонкостенных металлических пластин 7 с гофрами 8 и нагревает заполняющий параллельные поперечные металлические трубки 9 жидкий теплоноситель. Когда температура жидкого теплоносителя в каком-либо тепловом коллекторе достигает заданной положительной температуры, которая фиксируется температурным датчиком 6, срабатывает программное электронное устройство управления 4. Это программное электронное устройство управления 4 включает циркуляционный насос 19 и открывает приводной запорный клапан 14, подключенный к трубопроводу 15 отбора нагретого жидкого теплоносителя соответствующего патрубка 13, таким образом нагретый жидкий теплоноситель отводится по последнему в теплоаккумулирующую емкость 17. Одновременно холодный жидкий теплоноситель заполняет тепловой коллектор, из которого отводится нагретый жидкий теплоноситель. После заполнения этого теплового коллектора жидким теплоносителем циркуляционный насос 19 отключается, а приводной запорный клапан 14 возвращается в исходное положение, то есть его патрубок 13 становится проходным, а трубопровод 15 отбора нагретого жидкого теплоносителя блокируется этим приводным запорным клапаном 14. Таким образом теплоаккумулирующая емкость 17 постепенно заполняется нагретым жидким теплоносителем, который циркулируя в теплоаккумулирующей емкости 17, нагревает одновременно размещенные в ее полости теплообменник 20 системы отопления, теплообменник 21 горячего водоснабжения для бытовых нужд, подключенные соответственно к трубопроводу 22 центрального отопления и трубопроводу 23 подачи проточной воды, нагретой для бытовых нужд, и герметичные теплоаккумулирующие элементы 24. Расход тепловой энергии для нужд отопления и бытового водоснабжения регулируется вентилями 26, установленными на трубопроводе 22 центрального отопления и трубопроводе 23 подачи проточной воды, нагретой для бытовых нужд.The solar hot water works as follows. Previously, before the start of its operation, cases of 2 thermal collectors are installed using a tracking mechanism 3 of a software electronic control device 4 perpendicular to the direction of solar radiation. In summer, the optimal angle of inclination of thermal collectors to the horizon is 30-40 °, and in winter - 60-70 ° for the middle latitudes of the Northern hemisphere of the Earth. The next step in turning on the hot water solar installation is to fill the heat storage tank 17, the cooled liquid supply line 18 through the circulation pump 19 in the cavity of the heat collector membranes for the liquid coolant, and the heated liquid transfer pipe 15 to fill the liquid heat carrier with liquid. Then, the central heating pipe 22 with a heat exchanger 20 and the running water supply pipe 23 supplied with the heat exchanger 21 are filled with water. After that, the circulation pump 19 is turned off. Solar radiation passing through the translucent panels 5 of the buildings 2 falls onto the absorber membranes having temperature sensors 6 in the form of thin-walled metal plates 7 absorbing solar radiation with corrugations 8 and heats the liquid coolant filling parallel transverse metal tubes 9. When the temperature of the liquid coolant in a heat collector reaches a predetermined positive temperature, which is recorded by the temperature sensor 6, the software electronic control device 4 is activated. This software electronic control device 4 turns on the circulation pump 19 and opens the drive shut-off valve 14 connected to the selection pipe 15 heated liquid coolant of the corresponding pipe 13, so the heated liquid coolant is discharged along the latter into the heat accumulator the holding tank 17. At the same time, a cold liquid coolant fills the heat collector, from which the heated liquid coolant is removed. After filling this heat collector with liquid coolant, the circulation pump 19 is turned off, and the drive shut-off valve 14 returns to its original position, that is, its nozzle 13 becomes pass-through, and the heated liquid coolant withdrawal pipe 15 is blocked by this drive shut-off valve 14. Thus, the heat storage tank 17 is gradually it is filled with a heated liquid coolant, which circulating in the heat storage tank 17, heats the heat exchanger 20 of the system simultaneously placed in its cavity we are heating, a hot water supply heat exchanger 21 for domestic use, respectively connected to the central heating pipeline 22 and a running water supply pipe 23 heated for domestic use, and hermetic heat storage elements 24. The heat energy consumption for heating and domestic water supply is regulated by valves 26 installed on the central heating pipe 22 and the running water supply pipe 23, heated for domestic purposes.

Предложенная гелиоустановка горячего водоснабжения позволяет повысить эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую не только путем улучшения теплотехнических характеристик, но и за счет избирательной системы отвода нагретого жидкого теплоносителя из тепловых коллекторов через приводные запорные клапаны 14, подключенные к трубопроводу 15 отбора нагретого жидкого теплоносителя, и использования при этом циркуляционного насоса 19 для принудительной циркуляции жидкого теплоносителя в мембранах-абсорберах и компенсации потерь тепловой энергии при остывании жидкого теплоносителя в теплоаккумулирующей емкости 17 за счет отдачи тепловой энергии герметичными теплоаккумулирующими элементами 24.The proposed solar hot water supply solar system makes it possible to increase the efficiency of converting solar energy into thermal energy not only by improving the heat engineering characteristics, but also due to the selective system for removing heated liquid coolant from the heat collectors through actuating shut-off valves 14 connected to the heated liquid coolant selection pipe 15 and using this circulation pump 19 for the forced circulation of the coolant in the absorber membranes and compensation of sweat Loss of thermal energy during cooling of the liquid coolant in the heat storage tank 17 due to the release of thermal energy by sealed heat storage elements 24.

Claims (6)

1. Гелиоустановка горячего водоснабжения, содержащая, по крайней мере, одну солнечную батарею из тепловых коллекторов в виде теплоизолированных плоских коробчатых корпусов с расположенными перпендикулярно направлению солнечной радиации верхними плоскими светопрозрачными панелями, расположенными над параллельными им поглощающими солнечную радиацию и имеющими температурные датчики мембранами-абсорберами с параллельными поперечными металлическими трубками для жидкого теплоносителя, объединенными в каждой мембране-абсорбере продольными трубчатыми коллекторами, соединенными друг с другом посредством патрубков последовательно через приводные запорные клапаны, подключенные к трубопроводу отбора нагретого жидкого теплоносителя, связанного с верхней зоной теплоаккумулирующей емкости, при этом нижняя зона упомянутой емкости связана посредством трубопровода подачи остывшего жидкого теплоносителя через циркуляционный насос с продольным трубчатым коллектором мембраны-абсорбера одного из крайних тепловых коллекторов, размещенные в верхней зоне теплоаккумулирующей емкости один над другим теплообменники системы отопления и горячего водоснабжения для бытовых нужд, подключенные соответственно к трубопроводу центрального отопления и трубопроводу подачи нагретой для бытовых нужд проточной воды, и связанное с температурными датчиками мембран-абсорберов программное электронное устройство управления тепловыми датчиками, электродвигателем циркуляционного насоса и приводами запорных клапанов, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными равномерно в нижней зоне теплоаккумулирующей емкости герметичными теплоаккумулирующими элементами, заполненными жидкостью с положительной температурой застывания, программное электронное устройство - механизмами слежения перпендикулярности солнечной радиации поверхности верхних светопрозрачных панелей тепловых коллекторов, теплоизолированные плоские коробчатые корпуса которых выполнены поворотными относительно горизонтальных осей, расположенных в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, каждая мембрана-абсорбер - в виде тонкостенной металлической пластины с гофрами, охватывающими параллельные поперечные металлические трубки для жидкого теплоносителя, причем объем V теплоизолированной рабочей полости теплоаккумулирующей емкости превышает суммарный объем Vсум полостей мембран-абсорберов тепловых коллекторов для жидкого теплоносителя, объем V1 теплообменника горячего водоснабжения для бытовых нужд, объем V2 теплообменника системы отопления и общий объем Vтэ теплоаккумулирующих элементов соответственно в 50-400, 100-120, 20-30 и 10-20 раз, а общая площадь Sобщ наружных поверхностей вышеупомянутых теплообменников превышает сумму площадей Sм верхних поверхностей вышеуказанных жестких мембран-абсорберов в 3-8 раз, температура Т застывания жидкости, заполняющей герметичные теплоаккумулирующие элементы, составляет 35-60С°.1. A solar hot water supply system containing at least one solar battery from heat collectors in the form of insulated flat box-shaped housings with upper flat translucent panels perpendicular to the direction of solar radiation located above absorbing solar radiation parallel to them and having temperature-absorbing membranes-absorbers with parallel transverse metal tubes for the liquid coolant, combined in each membrane-absorber prod tubular manifolds connected to each other by means of nozzles in series through actuating shutoff valves connected to a heated liquid heat transfer pipe connected to the upper zone of the heat storage tank, while the lower zone of the said tank is connected by means of a coolant coolant supply pipe through a circulation pump to a longitudinal tubular the collector of the absorber membrane of one of the extreme heat collectors located in the upper zone of the heat storage one of the tanks, one above the other, heat exchangers for the heating system and domestic hot water, connected respectively to the central heating pipeline and the supply pipe of heated running water for domestic use, and a software electronic device for controlling the thermal sensors, the circulation pump electric motor and the temperature sensors of the absorber membranes shut-off valve actuators, characterized in that it is provided evenly distributed in the lower zone of the heat storage tank heat-retaining heat-accumulating elements filled with a liquid with a positive pour point, a software electronic device - tracking mechanisms perpendicular to solar radiation on the surface of the upper translucent panels of heat collectors, insulated flat box-shaped cases which are made rotatable relative to horizontal axes located in two mutually perpendicular vertical planes, each - in the form of a thin-walled metal plate with corrugation and covering parallel transverse metal tubes for a heat transfer fluid, moreover, the volume V of the heat-insulated working cavity of the heat storage capacity exceeds the total volume V sum of the cavities of the membrane-absorbers of the heat collectors for the heat transfer fluid, volume V 1 of the domestic hot water heat exchanger, volume V 2 of the heating system heat exchanger and the total volume V te of the heat storage elements, respectively, 50-400, 100-120, 20-30 and 10-20 times, and the total area S of the total outer surfaces of the above heat exchangers the number of areas exceeds the sum of the areas S m of the upper surfaces of the aforementioned rigid absorber membranes by 3–8 times; the pour point T of the liquid filling the sealed heat-accumulating elements is 35-60 ° C. 2. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве жидкого теплоносителя используют воду.2. Solar installation according to claim 1, characterized in that water is used as the heat transfer fluid. 3. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что теплоаккумулирующие элементы заполнены парафином.3. Solar installation according to claim 1, characterized in that the heat storage elements are filled with paraffin. 4. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что каждый теплообменник выполнен в виде змеевика.4. Solar installation according to claim 1, characterized in that each heat exchanger is made in the form of a coil. 5. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что на верхнюю поверхность каждой поглощающей солнечную радиацию тонкостенной металлической пластины с гофрами мембраны-абсорбера нанесено селективное покрытие и/или окрашена в черный цвет.5. Solar installation according to claim 1, characterized in that the upper surface of each solar radiation absorbing thin-walled metal plate with corrugations of the absorber membrane is coated selectively and / or painted black. 6. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем, что объем V1 теплообменника горячего водоснабжения для бытовых целей меньше объема V2 теплообменника системы отопления 2,5-6,0 раз.6. Solar installation according to claim 1, characterized in that the volume V 1 of the hot water heat exchanger for domestic purposes is less than the volume V 2 of the heat exchanger of the heating system 2.5-6.0 times.
RU2005111304/03A 2005-04-19 2005-04-19 Hot water supply sun power plant RU2268444C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005111304/03A RU2268444C1 (en) 2005-04-19 2005-04-19 Hot water supply sun power plant
PCT/RU2005/000225 WO2006112747A1 (en) 2005-04-19 2005-04-26 Hot water supply solar power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005111304/03A RU2268444C1 (en) 2005-04-19 2005-04-19 Hot water supply sun power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2268444C1 true RU2268444C1 (en) 2006-01-20

Family

ID=35873514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005111304/03A RU2268444C1 (en) 2005-04-19 2005-04-19 Hot water supply sun power plant

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2268444C1 (en)
WO (1) WO2006112747A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109827341A (en) * 2019-03-26 2019-05-31 邵敏 A kind of ultra-thin speed heat solar thermal collector

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2009295356B2 (en) 2008-09-25 2015-09-10 Graphite Solar Power Pty Limited Solar collector
CN102734860A (en) * 2011-04-12 2012-10-17 中国科学院理化技术研究所 Heating system of data center double-fluid heat management
CN107528537B (en) * 2016-06-22 2018-12-25 朱文闯 Solar power generation and heat-collecting heating apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045714C1 (en) * 1992-03-04 1995-10-10 Константин Иванович Луданов Two-loop hot water supply heliosystem
US6082353A (en) * 1996-10-18 2000-07-04 Van Doorn; Andrew Solar panel and method of manufacturing thereof
RU2190811C1 (en) * 2001-02-07 2002-10-10 Лебедь Виктор Иванович Solar power plant
RU2187050C1 (en) * 2001-03-21 2002-08-10 Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия Solar heat-supply system
RU2250422C2 (en) * 2003-01-04 2005-04-20 Виноградов Владимир Сергеевич Solar power plant for hot water supply and sun collector of such plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109827341A (en) * 2019-03-26 2019-05-31 邵敏 A kind of ultra-thin speed heat solar thermal collector

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006112747A1 (en) 2006-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101029775B (en) Hot-pipe solar cooker of optical lens
CN201652856U (en) High-efficiency solar heat collecting and storing device
CN103438586A (en) Solar optothermal collector, optothermal electricity collecting plate and solar heating hot water system
AU2009313036A1 (en) A solar water heater
EP3012554A1 (en) Dual-layer cool-and-heat-purpose salt-exclusive solar pond and cross-season energy-storing cooling and heating system
RU2268444C1 (en) Hot water supply sun power plant
CA2901749C (en) Metal heat storage apparatus
CN106556165B (en) A kind of solar steam hold over system for being installed on factory roof
CN109617509A (en) A kind of phase-transition heat-storage photovoltaic and photothermal solar flat plate collector
CN106766235A (en) A kind of solar energy power generating hot water facility for agricultural
CN103629827A (en) Large-capacity well type solar heat collection-storage device
CN105104021A (en) Solar warming system for facility cultivation
RU2250422C2 (en) Solar power plant for hot water supply and sun collector of such plant
CN200975790Y (en) Oil filling type solar high-temperature heat collectors
RU2527270C2 (en) Solar water heater
RU2491482C2 (en) System of solar hot water supply
CN216693691U (en) Solar heat pipe wall body radiation heating device
CN104359235A (en) Water-tank-free solar energy storage water heater
CN210247732U (en) Novel greenhouse underground heat storage system
CN201025409Y (en) An optical lens thermal pipe solar kitchen
CN103528123A (en) Solar heat storage heating device
KR100682580B1 (en) Heat collector and heat-collection system using the same
CN203177487U (en) High-efficiency flat plate solar water heater without water tank
CN202993605U (en) Heat reservoir for reserving solar energy and solar utilization device
CN202562088U (en) Solar water heating system utilizing ceramic heat-collecting tubes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070420

RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20081130

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20090620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120420