RU2803560C1

RU2803560C1 - Солнечная котельная

Info

Publication number: RU2803560C1
Application number: RU2022129125A
Authority: RU
Inventors: Никита Андреевич Кудрявцев; Юрий Львович Липовка
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-09-15

Abstract

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для преобразования излучаемой энергии солнца в тепловую энергию для нужд воздушного отопления в зданиях бытового и промышленного назначения. Солнечная котельная содержит остекление, теплообменный элемент для нагрева воздуха, отверстия для забора и подачи подогретого воздуха. Новым является то, что солнечная котельная выполнена с возможностью работы в двух режимах, обеспечивающих рециркуляционный и прямоточный потоки нагреваемого воздуха. При этом солнечная котельная выполнена в виде отдельного изолированного от тепловых потерь помещения с остеклением, расположенного на верхнем этаже здания, в котором установлены теплообменные элементы, один из которых выполнен в виде радиаторной стены (4), окрашенной в темный цвет для поглощения солнечного света и последующей отдачи тепловой энергии. Второй - выполнен в виде радиатора (5), внутри которого расположен воздуховод, сообщенный с заборным, вытяжным (7) и приточным (6) воздуховодами, снабженными воздушными клапанами (9) и образующими систему забора и распределения воздуха для обеспечения работы в рециркуляционном и прямоточном режимах нагрева воздуха, причем заборный воздуховод установлен с возможностью забора наружного воздуха и вытяжки остывшего воздуха в упомянутое помещение. Технический результат заключается в повышении эффективности солнечной котельной. 3 ил.

Description

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике, в частности к гелиотехнике и может быть использовано для преобразования излучаемой энергии солнца в тепловую энергию для нужд воздушного отопления в зданиях бытового и промышленного назначения.

Известен солнечный коллектор, содержащий теплоизолированный корпус и помещенный в него нагревательный элемент, выполненный из двух тонкостенных панелей, образующих замкнутую полость, в которую помещено съемное теплообменное устройство, при этом между панелями встроены дополнительные конвективные поверхности теплообмена в виде стержневидных элементов, а абсорбирующая панель устроена с образованием сферических сегментов (Патент РФ №186942 U1, дата приоритета 27.07.2018, дата публикации 11.02.2019, авторы: Говорунов М.А. и др., RU).

Недостатком известного аналога является ограниченная область использования из-за отсутствия возможности непосредственного подогрева воздушного потока.

В качестве прототипа принята солнечно-ветровая система отопления и горячего водоснабжения, содержащая теплоаккумулирующую стену, остекление, верхняя часть которого контактирует с крышей здания, а нижняя со стеной, снабженной верхним и нижним отверстиями, фрикционный нагреватель, пьезоэлектрический генератор и трубопроводы, на поверхности стены, обращенной к остеклению, вмонтированы ячейки, заполненные теплоаккумулирующим веществом, а в верхнем отверстии стены установлен электрический змеевиковый нагреватель, соединенный электрически через электрощит с пьезоэлектрическим генератором, вмонтированным в крыше здания и контактирующим с вертикальным валом, соединенным с ветродвигателем и с фрикционным нагревателем (патент РФ №2357158 С1, дата приоритета 28.12.2007, дата публикации 27.05.2009, авторы: Ветрова А.А. и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является низкая эффективность в связи с тем, что теплоаккумулирующая стена с остеклением образуют малый объем воздушного пространства, что приводит к снижению КПД системы.

Технической проблемой, решаемой с помощью изобретения, является конструктивное усовершенствование схемы солнечной котельной путем размещения оборудования для преобразования солнечной энергии в тепловую в отдельном помещении на верхнем этаже здания, а также конструктивное усовершенствование системы забора и распределения воздуха путем обеспечения работы в двух режимах нагрева воздуха, рециркуляционном и прямоточном.

Для решения технической проблемы предложена солнечная котельная, содержащая остекление, теплообменный элемент для нагрева воздуха, отверстия для забора и подачи подогретого воздуха. Новым является то, что солнечная котельная выполнена с возможностью работы в двух режимах, обеспечивающих рециркуляционный и прямоточный потоки нагреваемого воздуха. При этом солнечная котельная выполнена в виде отдельного изолированного от тепловых потерь помещения, расположенного на верхнем этаже здания, в котором установлены теплообменные элементы, один из которых, предназначенный для предварительного нагрева воздушной массы, выполнен в виде радиаторной стены, окрашенной в темный цвет для поглощения солнечного света и последующей отдачи тепловой энергии. Второй теплообменный элемент выполнен в виде радиатора, внутри которого расположен воздуховод, сообщенный с заборным, вытяжным и приточным воздуховодами, снабженными воздушными клапанами и образующими систему забора и распределения воздуха дл обеспечения работы в рециркуляционном и прямоточном режимах нагрева воздуха, причем заборный воздуховод установлен с возможностью забора наружного воздуха и вытяжки остывшего воздуха в упомянутое помещение.

Функциональная схема работы солнечной котельной поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена солнечная котельная, общий вид; на фиг. 2 представлена схема работы солнечной котельной, прямоточный режим, на фиг. 3 - то же, рециркуляционный режим.

На чертежах приведены следующие обозначения:

1 - помещение, размещенное на верхнем этаже здания;

2 - теплоизолированные ограждения помещения 1;

3 - светопрозрачное остекление;

4 - теплообменный элемент в виде радиаторной стены;

5 - теплообменный элемент в виде радиатора с воздуховодом внутри;

6 - воздуховод приточный, распределяющий теплый воздух из помещения 1;

7 - воздуховод для вытяжки охлажденного воздуха в помещение 1;

8 - воздуховод заборный для подачи наружного воздуха в помещение 1.

9 - воздушный клапан.

Принцип действия предлагаемой солнечной котельной основан на том, что лучи солнечной энергии проходят через светопрозрачное остекление 3 в помещение 1, выполненное с теплоизолированным ограждением 2. Солнечные лучи поглощаются теплообменным элементом 4, выполненным в виде металлической радиаторной стены, окрашенной в темный цвет, образуя тепло для предварительного нагрева воздуха в помещении 1, который в дальнейшем нагревается в теплообменном элементе 5, выполненном в виде радиатора с воздуховодом внутри, образованным отверстиями радиаторных пластин, и со светопоглощающим покрытием. Для расширения функциональных возможностей, а именно работы в двух режимах нагрева воздуха, солнечная котельная конструктивно выполнена с возможностью обеспечения двух потоков нагреваемого воздуха: рециркуляционного или прямоточного. Для осуществления указанных режимов работы теплообменный элемент 5 сообщен с приточным 6, вытяжным 7 и заборным 8 воздуховодами, образующими систему забора и распределения воздуха, снабженную воздушными клапанами 9. При этом заборный воздуховод 8, предназначенный для забора наружного воздуха в помещение 1, соединен с вытяжным воздуховодом 7. Прямоточный режим работы осуществляется при подаче наружного воздуха через заборный воздуховод 8 при закрытом вытяжном воздуховоде 7 в помещение 1, где происходит предварительный нагрев воздуха с помощью теплообменного элемента 4. Затем воздух поступает в теплообменный элемент 5, где также нагревается и распределяется по приточному воздуховоду 6, сообщенному с теплообменным элементом 5, в помещения здания (фиг. 2). При рециркуляционном режиме работы остывший воздух из помещений здания через вытяжной воздуховод 7 при закрытом воздуховоде 8 поступает в помещение 1, подогревается и подается обратно в помещения по приточному воздуховоду 6 (фиг. 3).

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эффективности оборудования солнечной котельной путем конструктивного размещения его на верхнем этаже здания в отдельно отведенном теплоизолированном помещении, обеспечивающем минимизацию теплопотерь, а также путем усовершенствования и расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения работы в двух режимах нагрева воздуха, рециркуляционном и прямоточном.

Claims

Солнечная котельная, содержащая остекление, теплообменный элемент для нагрева воздуха, отверстия для забора и подачи подогретого воздуха, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью работы в двух режимах, обеспечивающих рециркуляционный и прямоточный потоки нагреваемого воздуха, при этом солнечная котельная выполнена в виде отдельного изолированного от тепловых потерь помещения, расположенного на верхнем этаже здания, в котором установлены теплообменные элементы, один из которых, предназначенный для предварительного нагрева воздушной массы, выполнен в виде радиаторной стены, окрашенной в темный цвет для поглощения солнечного света и последующей отдачи тепловой энергии, второй теплообменный элемент выполнен в виде радиатора, внутри которого расположен воздуховод, сообщенный с заборным, вытяжным и приточным воздуховодами, снабженными воздушными клапанами и образующими систему забора и распределения воздуха для обеспечения работы в рециркуляционном и прямоточном режимах нагрева воздуха, причем заборный воздуховод установлен с возможностью забора наружного воздуха и вытяжки остывшего воздуха в упомянутое помещение.