RU2624936C1

RU2624936C1 - Solar water heater

Info

Publication number: RU2624936C1
Application number: RU2016122434A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Харитонов; Сергей Ваганович Анаников; Светлана Алексеевна Понкратова
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2017-07-11

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: solar water heater contains a vertically arranged transparent housing. There is a tank inside the body. It is painted black and has a water inlet branch pipe formed by the surfaces of two coaxially located cylinders, a lid and a bottom. An internal hollow cylinder with an open upper end is elongated and has holes located inside the housing under the tank bottom. Inside the tank there is a multi-threaded spiral insert with the formation of separate channels. Adjacent channels are provided at the top of the insert with an overflow branch pipe. Each channel is provided with a branch pipe for tapping hot water.

EFFECT: increased efficiency of the solar water heater by reducing the time of water heating up to a set temperature.

2 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагрева воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую энергию и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту.The invention relates to solar technology and is intended for heating water by converting solar energy into thermal energy and can be used in biotechnological, food, agricultural and other industries, as well as in everyday life.

Известен солнечный водонагреватель, содержащий корпус с застекленной верхней крышкой, внутри которого размещена емкость для воды, окрашенная в черный цвет или с селективной наружной поверхностью, которая имеет патрубки для подвода холодной воды и отвода нагретой. Водонагреватель расположен горизонтально. Солнечные лучи проходят через застекленную верхнею крышку, падают на емкость, которая поглощает тепло лучей солнца, вода нагревается и выводится из емкости по мере необходимости, см. Н.В. Харченко. Монография. «Индивидуальные солнечные установки». М.: «Энергоатомиздат». 1991 г., с. 56-57, фиг. 25а.Known solar water heater containing a housing with a glazed top cover, inside which is placed a water tank, painted black or with a selective outer surface, which has nozzles for supplying cold water and removing heated. The water heater is located horizontally. The sun's rays pass through the glazed top cover, fall on the tank, which absorbs the heat of the sun's rays, the water is heated and removed from the tank as necessary, see N.V. Kharchenko. Monograph. "Individual solar installations." M .: "Energoatomizdat." 1991, p. 56-57, FIG. 25a.

Недостатком известного устройства является длительность нагрева воды, уменьшение длительности нагрева можно решить путем увеличения длины емкости для воды, а следовательно, и размера аппарата, что приводит к увеличению стоимости устройства, к тому же скорость нагрева воды зависит от угла поворота солнца и его высоты над горизонтом.A disadvantage of the known device is the duration of heating water, a decrease in the duration of heating can be solved by increasing the length of the water tank, and therefore the size of the apparatus, which leads to an increase in the cost of the device, moreover, the heating rate of water depends on the angle of rotation of the sun and its height above the horizon .

Наиболее близким по технической сущности является солнечный водонагреватель, содержащий вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим и отводящим патрубками для воды, емкость для воды образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, а внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, см. патент RU №2555611, МПК F24J 2/04 (2006.01), 2014.The closest in technical essence is a solar water heater containing a vertically located transparent case, inside which a container painted in black is placed with inlet and outlet pipes for water, the water tank is formed by the surfaces of two coaxially arranged cylinders, a lid and a bottom, inside the tank is located spiral insert, and the inner hollow cylinder with an open upper end is made elongated and has holes located inside the body under the bottom of the tank, see p patent RU No. 2555611, IPC F24J 2/04 (2006.01), 2014.

Недостатком известного солнечного водонагревателя является длительность нагрева воды, что обусловлено высокой теплопроводностью воды, например, по сравнению с воздухом, тепло нагретой воды быстро рассеивается по всему спиральному каналу, в результате чего скорость нагрева воды в емкости замедляется.A disadvantage of the known solar water heater is the duration of heating the water, due to the high thermal conductivity of the water, for example, compared with air, the heat of the heated water quickly dissipates throughout the spiral channel, as a result of which the speed of heating the water in the tank slows down.

Задачей изобретения является повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры.The objective of the invention is to increase the efficiency of a solar water heater by reducing the time of heating water to a predetermined temperature.

Техническая задача решается тем, что в солнечном водонагревателе, содержащем вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, согласно изобретению спиралевидная вставка выполнена многозаходной с образованием раздельных каналов, при этом смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком и каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды.The technical problem is solved in that in a solar water heater containing a vertically arranged transparent case, inside which a container painted in black is placed with a water inlet pipe formed by the surfaces of two coaxially arranged cylinders, a lid and a bottom, an internal hollow cylinder with an open upper end made elongated and has holes located inside the housing under the bottom of the tank, inside the tank is a spiral insert, according to the invention a spiral insert in multistart polyene to form separate channels, the adjacent channels are provided in the upper part of the insert overflow pipe and each channel is provided with a pipe for discharging the heated water.

Решение технической задачи позволяет повысить эффективность солнечного нагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры, что приводит к удобству его использования в промышленности и быту.The solution to the technical problem improves the efficiency of the solar heater by reducing the time for heating water to a given temperature, which leads to the convenience of its use in industry and everyday life.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечного водонагревателя в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А.In FIG. 1 shows a sectional view of a solar water heater; in FIG. 2 - section aa.

Солнечный водонагреватель состоит из прозрачного корпуса 1, внутри размещена емкость 2, окрашенная в черный цвет, которая образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров 3 и 4, днищем 5 и крышкой 6. Внутри емкости расположена многозаходная спиралевидная вставка 7, например, на фиг. 1 и 2 изображена двухзаходная спиралевидная вставка, которая образует два раздельных канала - а и b. Один из каналов, например канал а, снабжен патрубком 8 для подвода холодной воды, а каждый канал снабжен отдельным отводящим патрубком для воды 9 и 9'. Смежные каналы снабжены переливным патрубком 10, расположенным в верхней части многозаходной спиральной вставки. Внутренний полый цилиндр 4 с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия 11, которые расположены внутри корпуса под днищем емкости.The solar water heater consists of a transparent casing 1, a container 2 painted black is placed inside, which is formed by the surfaces of two coaxially arranged cylinders 3 and 4, a bottom 5 and a cover 6. A multi-way spiral insert 7 is located inside the container, for example, in FIG. 1 and 2 depict a two-way spiral insert, which forms two separate channels - a and b. One of the channels, for example, channel a, is equipped with a pipe 8 for supplying cold water, and each channel is equipped with a separate outlet pipe for water 9 and 9 '. Adjacent channels are equipped with an overflow pipe 10 located in the upper part of the multi-start spiral insert. The inner hollow cylinder 4 with an open upper end is elongated and has openings 11 that are located inside the housing under the bottom of the tank.

Солнечный водонагреватель может работать в периодическом и непрерывном режиме следующим образом.Solar water heater can operate in periodic and continuous mode as follows.

В начальный момент времени (например, до восхода солнца) канал а через патрубок 8 заполняют холодной водой полностью или частично, при этом остальные каналы воды не содержат.At the initial moment of time (for example, before sunrise) the channel a through the pipe 8 is filled with cold water in whole or in part, while the remaining channels do not contain water.

Нагрев воды осуществляют за счет тепла солнечных лучей, которые проходят через прозрачный корпус 1 и нагревают внешнюю поверхность емкости 2. Благодаря наличию многозаходной спиралевидной вставки 7, вся поглощенная солнечная энергия затрачивается на нагрев объема воды, находящегося в канале а. Дополнительно нагрев воды осуществляется за счет конвекции горячего воздуха из пространства, образованного прозрачным корпусом 1 и емкостью для воды 2, во внутренний полый цилиндр 4, который имеет в нижней части отверстия 11, расположенные внутри корпуса под днищем 5 емкости 2.Water is heated due to the heat of the sun's rays, which pass through the transparent casing 1 and heat the outer surface of the container 2. Due to the presence of a multi-helix insert 7, all the absorbed solar energy is spent on heating the volume of water in channel a. Additionally, the heating of the water is carried out by convection of hot air from the space formed by the transparent casing 1 and the water tank 2 into the inner hollow cylinder 4, which has holes 11 in the lower part located inside the casing under the bottom 5 of the tank 2.

Если воду в аппарат подают непрерывно и не отводят из канала а, неиспользованная нагретая вода канала а начинает переливаться через переливной патрубок 10, расположенный в верхней части многозаходной спиральной вставки 7 в смежный канал b, откуда она при необходимости расходуется через отводящий патрубок 9'.If water is continuously supplied to the apparatus and is not diverted from channel a, unused heated water of channel a begins to overflow through an overflow pipe 10 located in the upper part of the multi-start spiral insert 7 into an adjacent channel b, from where it is consumed if necessary through a discharge pipe 9 '.

Наличие удлиненного внутреннего цилиндра 4 позволяет устанавливать водонагреватель в любом удобном месте над землей, обеспечивая доступ к водонагревателю максимального количества солнечных лучей.The presence of an elongated inner cylinder 4 allows you to install the water heater in any convenient place above the ground, providing access to the water heater with the maximum amount of sunlight.

Цилиндрическая греющая поверхность водонагревателя не зависит от угла поворота солнца. Это существенно упрощает конструкцию аппарата по сравнению с аппаратами, следящими за поворотом солнца.The cylindrical heating surface of the water heater does not depend on the angle of rotation of the sun. This greatly simplifies the design of the device compared to devices that monitor the rotation of the sun.

Солнечный водонагреватель прошел испытания и по сравнению с прототипом показал удобство его эксплуатации, заключающееся в увеличении скорости нагрева воды в 2-4 раза.The solar water heater was tested and compared with the prototype showed the convenience of its operation, which consists in increasing the heating rate of water by 2-4 times.

Таким образом, совокупность признаков заявленного объекта по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева, что приводит к удобству его использования в промышленности и быту.Thus, the combination of features of the claimed object in comparison with the prototype provides an increase in the efficiency of the solar water heater by reducing the heating time, which leads to the convenience of its use in industry and everyday life.

Claims

A solar water heater containing a vertically arranged transparent case, inside which a container painted in black is placed with a water supply pipe formed by the surfaces of two coaxially arranged cylinders, a lid and a bottom, the inner hollow cylinder with an open upper end is elongated and has openings located inside the housing under the bottom of the tank, inside the tank there is a spiral-shaped insert, characterized in that the spiral-shaped insert is multi-start with the formation separate channels, while adjacent channels are equipped with an overflow nozzle in the upper part of the insert and each channel is equipped with a nozzle for discharging heated water.