RU2312276C1

RU2312276C1 - Solar power plant

Info

Publication number: RU2312276C1
Application number: RU2006114310/06A
Authority: RU
Inventors: Баба Джабраилович Бабаев (RU); Баба Джабраилович Бабаев
Original assignee: Дагестанский государственный университет
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-12-10

Abstract

FIELD: solar power engineering.

SUBSTANCE: solar power plant comprises solar collector provided with liquid and vapor zones interconnected by means of a three-way valve, heat exchanger, and tank-accumulator that are connected to form a closed circuit. The solar power plant is made of two circuits. The first circuit is made of liquid and vapor tanks provided with the heat insulating material from outside and interconnected through the pipelines and container with heat accumulating material. The vapor tank receives the heat exchanger of the second circuit. The liquid tank is coated with the light-transparent material.

EFFECT: enhanced efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в системах солнечного теплоснабжения.The invention relates to solar engineering and can be used in solar heat supply systems.

Известна тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации и световвод, в котором дополнительно установлены световой трансмиттер, выполненный в виде оптико-волокнистого жгута из нитевидных элементов, и коллектор в виде трубок из светопоглощающего материала, заполненных нитевидными элементами [1].Known heat pipe containing a housing with zones of evaporation, transport and condensation and a light guide, which additionally has a light transmitter made in the form of an optical fiber bundle of threadlike elements, and a collector in the form of tubes of light-absorbing material filled with threadlike elements [1].

Недостаток известной тепловой трубы - неудовлетворительные эксплуатационные характеристики, низкая технико-экономическая эффективность.A disadvantage of the known heat pipe is unsatisfactory performance, low technical and economic efficiency.

Известна гелиосистема горячего водоснабжения [2], содержащая солнечный водонагреватель с подающим и обратным трубопроводами, подсоединенный к баку-аккумулятору с входным и выходными трубопроводами, регулирующие клапаны, установленные соответственно во входном и подающем трубопроводах, и регулятор расхода, выполненный в виде установленной в баке-аккумуляторе тепловой трубы с перегородкой, образующей с корпусом тепловой трубы щель для перехода паров рабочего вещества и ограничивающей конденсационный участок, сообщенный с испарительным участком посредством переливной трубы. Тепловая труба установлена с возможностью поворота вокруг горизонтальной поперечной оси. Конденсационный и испарительный участки связаны соответственно с клапанами входного и подающего трубопроводов. Конденсационный и испарительный участки тепловой трубы (ТТ) имеют вертикальные сквозные каналы для прохода воды.A known hot water solar system [2], comprising a solar water heater with supply and return pipelines, connected to a storage tank with input and output pipelines, control valves installed respectively in the input and supply pipelines, and a flow regulator made in the form installed in the tank a heat pipe accumulator with a baffle, forming a gap with the body of the heat pipe for the passage of the vapor of the working substance and limiting the condensation section communicated with the evaporative m portion by an overflow pipe. The heat pipe is mounted to rotate around a horizontal transverse axis. The condensation and evaporation sections are connected respectively with the valves of the inlet and supply pipelines. The condensation and evaporative sections of the heat pipe (TT) have vertical through channels for the passage of water.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, вращающийся механизм тепловой трубы в баке-аккумуляторе, связь с регулирующими клапанами и использование тепловой трубы в баке-аккумуляторе лишь для регулирования расхода теплоносителя.The disadvantage of this device is the design complexity, the rotating mechanism of the heat pipe in the storage tank, communication with control valves and the use of the heat pipe in the storage tank only to control the flow of the coolant.

Наиболее близкой по технической сущности является гелиосистема [3] солнечного теплоснабжения, которая включает коллектор, имеющий жидкостную и паровую зоны, и подключенный к последней оребренный конденсатор. Гелиосистема дополнительно содержит теплообменник и подсоединенный к нему с образованием замкнутого контура бак-аккумулятор, а коллектор снабжен установленной в жидкостной зоне трубкой с выведенным из коллектора нижним концом, подключенным при помощи трехходового вентиля к контуру между теплообменником и баком-аккумулятором, и подающим патрубком, связанным с выходами последних и расположенным в нижней части жидкостной зоны коллектора. Трубка имеет сверху открытый конец. На конденсаторе установлен клапан. Бак-аккумулятор имеет дополнительный теплообменник. Замкнутый контур и коллектор заполнены теплоносителем. Коллектор содержит отражатель солнечного излучения. Паровая зона сообщена с конденсатором патрубком.The closest in technical essence is the solar heating system [3], which includes a collector having a liquid and steam zones, and a finned capacitor connected to the latter. The solar system additionally contains a heat exchanger and a tank-accumulator connected to it with the formation of a closed circuit, and the collector is equipped with a tube installed in the liquid zone with a lower end withdrawn from the collector, connected via a three-way valve to the circuit between the heat exchanger and the storage tank, and a supply pipe connected with the outputs of the latter and located in the lower part of the liquid zone of the collector. The tube has an open end on top. A valve is installed on the capacitor. The storage tank has an additional heat exchanger. The closed loop and collector are filled with coolant. The collector contains a reflector of solar radiation. The vapor zone is in communication with the condenser pipe.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, отбор тепла в жидкостной зоне и тепловые потери в паровой зоне в оребренном конденсаторе, низкая поглощающая поверхность солнечного излучения и теплообмена.The disadvantage of this device is the design complexity, heat removal in the liquid zone and heat loss in the vapor zone in the finned condenser, low absorption surface of solar radiation and heat transfer.

Задача изобретения - улучшение теплоснабжения зданий путем разработки эффективного устройства гелиосистемы.The objective of the invention is to improve the heat supply of buildings by developing an effective solar system device.

Технический результат - повышение эффективности использования солнечной энергии и стабильности энергоснабжения, снижения тепловых потерь и энергозатрат.EFFECT: increased efficiency of use of solar energy and stability of energy supply, reduction of heat losses and energy costs.

Сущность изобретения заключается в том, что гелиосистема содержит солнечный коллектор, имеющий жидкостную и паровую зоны, соединенный трехходовым вентилем теплообменник потребителя и бак-аккумулятор с образованием замкнутого контура, согласно изобретению гелиосистема выполнена из двух контуров, в первом контуре коллектор состоит из жидкостной и паровой емкостей с теплоизоляционным материалом снаружи, соединенных трубопроводами, в паровой емкости расположен теплообменник второго контура, а в жидкостной емкости, покрытой светопрозрачным материалом, контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и крышка- отражатель, которая заполненная теплоизоляционным материаломThe essence of the invention lies in the fact that the solar system contains a solar collector having a liquid and steam zone, a consumer heat exchanger connected to a three-way valve and a storage tank with the formation of a closed loop, according to the invention, the solar system is made of two circuits, in the first circuit, the collector consists of liquid and steam tanks with heat-insulating material outside, connected by pipelines, a heat exchanger of the second circuit is located in the steam tank, and in a liquid tank covered with a light curtain chnym material container fazoperehodnyj kryshka- heat accumulating material and a reflector which filled insulating material

На чертеже представлена принципиальная схема гелиосистемы.The drawing shows a schematic diagram of a solar system.

Гелиосистема содержит жидкостную емкость 1 с прозрачным ограждением 2, заполненную низкокипящим теплоносителем 3, и паровую емкость 4 с теплоизоляционной крышкой 5 и теплообменником 6. Обе емкости соединены трубой 7 и переливной трубкой 8 для движения пара и сконденсировавшейся жидкости. В жидкостной емкости, которая имеет крышку-отражатель 9, имеется контейнер 10 с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Жидкостная и паровая емкости снаружи покрыты теплоизоляционным материалом для снижения тепловых потерь (на схеме показан штриховкой). Теплообменник 6 с подающим 11 и обратным 12 трубопроводами соединен трехходовым вентилем 13 к теплообменникам 14 (батарейкам обогрева помещений) и баку-аккумулятору 15 и образует второй замкнутый контур с таким же теплоносителем, (например, Фреоном-113).The solar system contains a liquid tank 1 with a transparent enclosure 2, filled with a low-boiling coolant 3, and a steam tank 4 with a heat-insulating cover 5 and a heat exchanger 6. Both tanks are connected by a pipe 7 and an overflow pipe 8 for the movement of steam and condensed liquid. In the liquid tank, which has a reflector cap 9, there is a container 10 with phase-transition heat-accumulating material. The liquid and steam tanks are externally coated with heat-insulating material to reduce heat loss (the diagram shows a hatching). A heat exchanger 6 with a supply 11 and a return 12 pipelines is connected by a three-way valve 13 to the heat exchangers 14 (space heating batteries) and the storage tank 15 and forms a second closed circuit with the same heat carrier (for example, Freon-113).

Гелиосистема работает следующим образом.The solar system works as follows.

Солнечное излучение, проходя через прозрачное ограждение 2, разогревает теплоноситель 3 в жидкостной емкости 1 солнечного коллектора. При этом происходит кипение теплоносителя в емкости 1 и трубе 7. Образовавшийся пар движется вверх по трубе и через узкую щель, как показано стрелками, проходит в паровую емкость 4, где теплоноситель конденсируется за счет теплообмена с теплоносителем второго контура в теплообменнике 6, и по переливной трубке 8 возвращается в испарительную жидкостную емкость 1. Крышка-отражатель 9 в открытом состоянии служит экраном для усиления и концентрирования солнечных лучей, а при отсутствии солнечного излучения - для снижения тепловых потерь.Solar radiation passing through a transparent fence 2, heats the coolant 3 in the liquid tank 1 of the solar collector. In this case, the coolant boils in the tank 1 and the pipe 7. The resulting steam moves up the pipe and through a narrow slot, as shown by the arrows, passes into the steam tank 4, where the coolant condenses due to heat exchange with the secondary coolant in the heat exchanger 6, and overflow tube 8 returns to the evaporative liquid tank 1. The reflector cap 9 in the open state serves as a screen for amplification and concentration of sunlight, and in the absence of solar radiation - to reduce heat loss.

Поскольку в жидкостной зоне имеется контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 10, например с парафином, он превращает в пар-теплоноситель 3 первого контура при отсутствии солнечного излучения за счет накопленной энергии.Since there is a container in the liquid zone with a phase-transition heat-accumulating material 10, for example, with paraffin, it turns into the primary heat-transfer medium 3 in the absence of solar radiation due to the accumulated energy.

В первом контуре происходит естественная циркуляция теплоносителя, так как использован принцип тепловой трубы, где роль фитиля играет переливная трубка 8. А во втором контуре циркуляция происходит за счет разности давлений горячего и холодного теплоносителя. Теплоносителями обоих контуров могут быть низкокипящие жидкости, например Фреон-113, водоаммиачный раствор и т.д.In the first circuit, natural circulation of the coolant occurs, since the principle of a heat pipe is used, where the overflow pipe 8 plays the role of a wick. And in the second circuit, the circulation occurs due to the pressure difference between the hot and cold coolant. The coolants of both circuits can be low-boiling liquids, for example Freon-113, water-ammonia solution, etc.

Поворотом трехходового вентиля 13 теплоноситель подается к теплообменникам 14 для обогрева помещений или в теплообменник в баке-аккумуляторе 15, как в прототипе.By turning the three-way valve 13, the coolant is supplied to the heat exchangers 14 for space heating or to the heat exchanger in the storage tank 15, as in the prototype.

При отсутствии солнечного излучения (в ночное время и пасмурные дни) передача тепла обогреваемому объекту осуществляется не только от контейнера с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом через теплоноситель первого контура, но и от бака-аккумулятора 15 во втором контуре, при котором трехходовой вентиль 13 устанавливают в положение, при котором отсутствует циркуляция теплоносителя через теплообменник 6.In the absence of solar radiation (at night and on cloudy days), heat is transferred to the heated object not only from the container with phase-transition heat-accumulating material through the coolant of the first circuit, but also from the storage tank 15 in the second circuit, in which the three-way valve 13 is set to in which there is no circulation of the coolant through the heat exchanger 6.

Преимущества предлагаемой гелиосистемы заключаются в следующем:The advantages of the proposed solar system are as follows:

- улучшается естественная циркуляция теплоносителя первого контура, использовав принцип тепловой трубы и переливную трубку вместо фитилей;- improves the natural circulation of the primary coolant by using the principle of a heat pipe and an overflow pipe instead of wicks;

- обеспечивается достаточно полное поглощение солнечных лучей за счет использования крышки-отражателя;- provides a fairly complete absorption of sunlight through the use of a cover-reflector;

- увеличивается теплоаккумулирующая способность за счет использования фазопереходного теплоаккумулирующего материала в жидкостной емкости, например парафина В5 с Т_плавл.=46°С и ΔН=209,4 кДж/кг;- increases the heat storage capacity through the use of phase transition heat storage material in a liquid tank, for example paraffin B5 with T _melt. = 46 ° C and ΔH = 209.4 kJ / kg;

- уменьшаются тепловые потери за счет теплоизоляции емкостей первого контура;- reduced heat loss due to thermal insulation of the tanks of the primary circuit;

- повышается степень использования возобновляемых источников энергии.- the degree of use of renewable energy sources is increasing.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕBIBLIOGRAPHIC DATA

1. В.И.Курихин. «Тепловая труба», авторское свидетельство №989297, F28D 15/00, бюл. №2, 1983.1. V.I. Kurikhin. “Heat pipe”, copyright certificate No. 989297, F28D 15/00, bull. No. 2, 1983.

2. Зур.Ш.Дабрундашвили, Н.В.Меладзе, Т.А.Грдзелидзе и др. «Гелиосистема горячего водоснабжения», авторское свидетельство №935681, F24J 3/02, бюл. №22, 1982.2. Zur.Sh. Dabrundashvili, N. V. Meladze, T. A. Grdzelidze and others. "Hot water solar system", copyright certificate No. 935681, F24J 3/02, bull. No. 22, 1982.

3. Л.Л.Васильев, М.И.Рабецкий, Л.П.Гракович, В.М.Богданов. «Гелиосистема», авторское свидетельство СССР №1347636, F24J 2/04, бюл. №15, 1989.3. L.L. Vasiliev, M.I. Rabetskiy, L.P. Grakovich, V.M. Bogdanov. "Heliosystem", USSR copyright certificate No. 1347636, F24J 2/04, bull. No. 15, 1989.

Claims

A solar system containing a solar collector having a liquid and steam zone, connected by a three-way valve with the formation of a closed circuit, a consumer heat exchanger and a storage tank, characterized in that the solar system is made of two circuits, in the first circuit the collector consists of liquid and steam tanks with heat-insulating material outside connected by pipelines, in the steam tank there is a heat exchanger of the second circuit, and in the liquid tank covered with translucent material, a container with a phase transition heat-accumulating material, and a reflector cap, which is filled with heat-insulating material.