RU2679341C1 - Солнечный водонагреватель - Google Patents
Солнечный водонагреватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679341C1 RU2679341C1 RU2017139341A RU2017139341A RU2679341C1 RU 2679341 C1 RU2679341 C1 RU 2679341C1 RU 2017139341 A RU2017139341 A RU 2017139341A RU 2017139341 A RU2017139341 A RU 2017139341A RU 2679341 C1 RU2679341 C1 RU 2679341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- water
- storage tank
- storage
- water heater
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 239000008236 heating water Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 241000112598 Pseudoblennius percoides Species 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагревания воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту. Солнечный водонагреватель содержит аккумулирующую и рекуперативную емкости. Аккумулирующая и рекуперативная емкости образованы поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров со сферическим верхом. Аккумулирующая емкость дополнительно снабжена светопрозрачной оболочкой. Рекуперативная емкость имеет штуцер по оси цилиндров с отверстием внутри аккумулирующей емкости. При этом аккумулирующая емкость имеет патрубок для ввода воды, а рекуперативная емкость - для ее вывода. Технический результат заключается в повышении эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры. 1 ил.
Description
Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагревания воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту.
Известен 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. RU Патент №2555611, МПК F24J 2/04 (2006.01), 2014.
Недостатком известного устройства является то, что в середине дня, когда солнце находится в верхней точке (зените), эффективность работы солнечного водонагревателя снижается, т.к. плоская крышка водонагревателя имеет незначительную поверхность по сравнению с поверхностью внешнего обогреваемого цилиндра.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является солнечный водонагреватель, выполненный в виде призмы и содержащий аккумулирующую емкость и рекуперативную емкость, аккумулирующая емкость выполнена с лицевой наклонной поглощающей поверхностью и тыльной теплоизоляцией, за которой расположена рекуперативная емкость, имеющая общую поверхность с тыльной теплоизоляцией, и соединена трубопроводами с аккумулирующей емкостью, см. RU Патент №2078290, МПК F24J 2/06 (1995.01), F24J 2/34 (1995.01), 1997 г
Указанный солнечный водонагреватель работает следующим образом:
Аккумулирующую и рекуперативную емкости водонагревателя заполняют водой через соответствующие заливные отверстия. Солнечные лучи проходят через прозрачное покрытие, попадают на лицевую наклонную поглощающую поверхность аккумулирующей емкости и полученное тепло нагревает воду в этой емкости. Часть теплового потока, пройдя через стенку аккумулирующей емкости, тепловую изоляцию и стенку рекуперативной емкости нагревает воду, находящуюся в рекуперативной емкости.
Недостатком данного устройства является длительность нагрева воды. Поскольку солнечный водонагреватель, содержащий аккумулирующую емкость и рекуперативную емкость, выполнен в виде призмы, поток солнечного излучения будет плохо поглощаться в утреннее и вечернее время, т.к. светопоглощающая поверхность призмы в силу своей геометрии наиболее эффективно поглощает солнечные лучи, когда солнце находится в зените, и эффективность нагревания воды существенно снижается, если лучи солнца падают на светопоглощающую поверхность не под прямым углом.
Нагрев воды в рекуперативной емкости, за счет теплового потока, аккумулирующей емкости, проходящего через тепловую изоляцию и стенку рекуперативной емкости малоэффективен, так как тепловая изоляция, существенно ослабляет тепловой поток, к тому же, рекуперативная емкость не имеет наружной теплоизоляции, поэтому нагревание воды в этой емкости сопровождается ее быстрым охлаждением при отсутствии солнечных лучей.
Задачей изобретения является повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной рабочей температуры.
Техническая задача решается тем, что солнечный водонагреватель, содержащий аккумулирующую и рекуперативную емкости, согласно изобретению аккумулирующая и рекуперативная емкости образованы поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров со сферическим верхом, аккумулирующая емкость дополнительно снабжена светопрозрачной оболочкой, а рекуперативная емкость имеет штуцер по оси цилиндров с отверстием внутри аккумулирующей емкости, при этом аккумулирующая емкость имеет патрубок для ввода воды, а рекуперативная емкость - для ее вывода.
Решение технической задачи позволяет повысить эффективность солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры.
Солнечный водонагреватель, см. Фиг. 1, содержит аккумулирующую емкость 1, рекуперативную емкость 2. Аккумулирующая и рекуперативная емкости образованы поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров 3 и 4 со сферическим верхом 3' и 4', соответственно. Аккумулирующая емкость 1 дополнительно снабжена светопрозрачной оболочкой 5. Рекуперативная емкость 2 имеет штуцер 6, расположенный по оси двух коаксиально расположенных цилиндров, штуцер имеет отверстие 7 внутри аккумулирующей емкости 1. Аккумулирующая емкость имеет патрубок 8 для ввода холодной воды, а рекуперативная емкость имеет патрубок 9 для вывода нагретой воды. Патрубки для ввода и вывода воды могут быть снабжены вентилями для регулирования скорости слива и налива, подвода и отвода воды (на Фиг. 1 не показаны).
Устройство предназначено для непрерывного нагрева воды до заданной рабочей температуры в течение светового дня и работает следующим образом.
Аккумулирующую емкость 1 через патрубок 8 заполняют водой до сливного отверстия 7 (или частично) для нагрева ее солнечными лучами. Солнечные лучи проходят через светопрозрачную оболочку 5 и поглощаются поверхностью аккумулирующей емкости 1. Полученная от солнца теплота нагревает воду в аккумулирующей емкости. Для ускорения нагрева воды до заданной температуры объем аккумулирующей емкости 1 выбирают таким, чтобы он был меньше объема рекуперативной емкости 2. Скорость подачи воды (или объем поступающей воды) в аккумулирующую емкость 1 выбирают такой, чтобы к моменту ее слива в рекуперативную емкость 2 через отверстие 7 штуцера 6 вода имела заданную температуру.
При заполнении рекуперативной емкости 2 водой воздух, находящийся в рекуперативной емкости, через штуцер 6 выходит наружу.
Отбор нагретой воды осуществляют из рекуперативной емкости 2 через патрубок 9.
Большая поверхность цилиндрической части аккумулирующей емкости со сферическим верхом обеспечивает быстрый нагрев воды в утренние и вечерние часы, когда интенсивность потока солнечного излучения невелика, а лучи солнца падают на эту поверхность практически под прямым углом. По мере подъема солнца над горизонтом солнечные лучи падают на сферический верх аккумулирующей емкости 1. В середине дня, когда лучи солнца имеют максимальный угол над горизонтом, сферическая поверхность аккумулирующей емкости эффективно воспринимает весь поток солнечного излучения и передает тепло воде.
Благодаря цилиндрической поверхности со сферическим верхом аккумулирующей емкости 1 обогреваемая поверхность водонагревателя не зависит от поворота земли относительно солнца.
Потери тепла нагретой воды в окружающее пространство минимальны, т.к. водонагреватель дополнительно снабжен светопрозрачной оболочкой 5. Наличие светопрозрачной оболочки позволяет не только снизить теплопотери в окружающее пространство, но и увеличить скорость нагрева воды в аккумулирующей емкости за счет конвекции воздуха, находящего между светопрозрачной оболочкой и стенкой аккумулирующей емкости.
Совокупность признаков заявляемого объекта, обладающего простой конструкцией по сравнению с прототипом, позволяет повысить эффективность солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры.
Claims (1)
- Солнечный водонагреватель, содержащий аккумулирующую и рекуперативную емкости, отличающийся тем, что аккумулирующая и рекуперативная емкости образованы поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров со сферическим верхом, аккумулирующая емкость дополнительно снабжена светопрозрачной оболочкой, а рекуперативная емкость имеет штуцер по оси цилиндров с отверстием внутри аккумулирующей емкости, при этом аккумулирующая емкость имеет патрубок для ввода воды, а рекуперативная емкость - для ее вывода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139341A RU2679341C1 (ru) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Солнечный водонагреватель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139341A RU2679341C1 (ru) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Солнечный водонагреватель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2679341C1 true RU2679341C1 (ru) | 2019-02-07 |
Family
ID=65273674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139341A RU2679341C1 (ru) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Солнечный водонагреватель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2679341C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3946720A (en) * | 1974-02-25 | 1976-03-30 | International Solarthermics Corporation | Solar heat collector |
US4537180A (en) * | 1981-10-21 | 1985-08-27 | Minor John W | Solar heating and storage unit |
SU1262213A1 (ru) * | 1985-02-14 | 1986-10-07 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией | Коллектор солнечной энергии |
RU2078290C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-04-27 | Вячеслав Вадимович Мойсеенко | Солнечный водонагреватель |
RU142463U1 (ru) * | 2014-01-09 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный политехнический университет" | Солнечный водонагреватель |
RU2624936C1 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-07-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Солнечный водонагреватель |
-
2017
- 2017-11-13 RU RU2017139341A patent/RU2679341C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3946720A (en) * | 1974-02-25 | 1976-03-30 | International Solarthermics Corporation | Solar heat collector |
US4537180A (en) * | 1981-10-21 | 1985-08-27 | Minor John W | Solar heating and storage unit |
SU1262213A1 (ru) * | 1985-02-14 | 1986-10-07 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией | Коллектор солнечной энергии |
RU2078290C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-04-27 | Вячеслав Вадимович Мойсеенко | Солнечный водонагреватель |
RU142463U1 (ru) * | 2014-01-09 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный политехнический университет" | Солнечный водонагреватель |
RU2624936C1 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-07-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Солнечный водонагреватель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4397152A (en) | Solar furnace | |
Patil et al. | Experimental analysis of Scheffler reflector water heater | |
US20120132195A1 (en) | Convection Driven Two-Component Solar Water Heater Using All-Glass Evacuated Tubes with a Heat Separator | |
WO2010083285A1 (en) | Ground-based, integrated volumetric receiver-storage system for concentrated solar power | |
Moradi et al. | Performance evaluation of a solar air heating system integrated with a phase change materials energy storage tank for efficient thermal energy storage and management | |
Babu Sasi Kumar et al. | Experimental analysis of a solar cooker with a parabolic trough enhanced with PCM based thermal storage | |
KR20170038515A (ko) | 진공집열튜브와 차광막을 사용한 태양열 온수난방 보일러 시스템 | |
CN110145877A (zh) | 相变控温的真空管防爆增效热水器 | |
RU2679341C1 (ru) | Солнечный водонагреватель | |
Okafor | Thermo siphon solar water heater | |
CN208779735U (zh) | 一种基于定向传光的太阳能集热系统 | |
CN104019563B (zh) | 一种基于双吸收器的塔式太阳能热发电吸收器装置 | |
US20150219364A1 (en) | Solar receiver with direct absorption media irradiation | |
CN203116328U (zh) | 一种太阳能储热器及太阳能利用装置 | |
RU2527270C2 (ru) | Солнечный водонагреватель | |
KR20170038510A (ko) | 진공집열튜브와 히터를 사용한 태양열 온수난방 보일러 시스템 | |
CN207350447U (zh) | 太阳能供暖系统 | |
CN203010954U (zh) | 带反光镜的太阳能热水器 | |
RU2555611C1 (ru) | Солнечный водонагреватель | |
KR101218192B1 (ko) | 태양열온수장치 | |
RU2624936C1 (ru) | Солнечный водонагреватель | |
US20210018223A1 (en) | Method for collecting solar radiation and transforming it into heat energy | |
CN207019319U (zh) | 单管口多分支自然循环管式集热器 | |
KR20160043196A (ko) | 태양열 흡수기 및 이를 이용한 온수 생성장치 | |
CN108981196A (zh) | 一种基于定向传光的太阳能集热系统 |