SU1108303A1

SU1108303A1 - Solar heat supply system

Info

Publication number: SU1108303A1
Application number: SU833580259A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Валюжинич; Юрий Алексеевич Гордеев; Игорь Васильевич Рыбин
Priority date: 1983-04-18
Filing date: 1983-04-18
Publication date: 1984-08-15

Abstract

1. СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАЁЖЕНИЯ , содержаща солнечный коллектор , св занный с низкотемпературной секцией аккуглул тора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией соединительным трубопроводом через дополнительный и::точник тепла, отличающа с тем, что, с целью повышени эффективности использовани тепла,- низкотемпературна секци аккумул тора снабжена датчиком температуры и сообщена с высокотемпературной дополнительньм трубопроводом с двухпозиционным клапаном, привод которого св зан с датчиком температуры.1. SOLAR HEATING SYSTEM, containing a solar collector associated with a low-temperature heat accumulator section, communicated with its high-temperature section through a connecting pipe through an additional and heat point, characterized in that, in order to increase the efficiency of heat utilization, a low temperature section The battery is equipped with a temperature sensor and communicates with a high-temperature additional pipeline with a two-way valve, the drive of which is connected to the temperature sensor.

Description

2, Система по п. 1, отличаюш а с тем, что низкотемпературна секци аккумул тора сообщена с водопроводом, а последний и соединительный трубопроводы снабжены на выходе поплавковыми клапанами, причем клапан водопровода установлен в|ыше2, The system under item 1, is different in that the low-temperature section of the battery is connected to the water supply, and the latter and the connecting pipes are provided with outlet float valves, and the water supply valve is installed in | above

уровн клапана дополнительного трубо-, провода.Level valve additional pipe-, wire.

3. Система по п. 1, отличающа с тем, что низкотемпературна секци снабжена установленным в ней теплообменником,сообщенным с коллектором с образованием замкнутого контура .3. The system of claim 1, wherein the low-temperature section is provided with a heat exchanger installed therein communicating with a collector to form a closed loop.

Изобретение относитс к гелиотехнике , конкретно к системам теплоснаб жени зданий. Известна система солнечного тепло снабжени , содержаща солнечный коллектор , св занный с низкотемпературной секцией аккумул тора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией соединительным,трубопроводом через дополнительный источник тепла 13. Недостатком известной системы вл етс низка эффективнрсть использо вани тепла, обусловленна невозможностью использовани дополнительного источника тепла при повышении температуры низкотемпературной секции аккумул тора тепла. Цель изобретени - повышение эффективности использовани теп- . Поставленна достигаетс тем что в системе солнечного теплоснабжени , содержащей солнечный коллектор, св занный с низкотемпературной секцией аккумул тора тепла, сообщенной Ь его высокотемпературной секцией соединительным трубопроводом через дополнительный источник тепла, низкотемпературна секци аккумул тора снабжена датчиком температуры и со .общена с высокотемпературной дополнительным трубопроводом с двухпозиционным клапаном, привод которого св зан с датчиком температуры. Низкотемпературна секци аккумул тора может быть сообщена с водопро водом, а последний и соединительный трубопроводы снабжены на выходе поплав ковыми клапанами, причем клапан водопровода установлен выше уровн допол нительного трубопровода. Низкотемпературна секци может быть снабжена установленньп в ней теплообменником, сообщенным с коллектором с образованием замкнутого контура . На чертеже показана схема солнечного теплоснабжени . Система содержит солнечный коллектор 4, св занный с низкотемпературной секцией 2 аккумул тора тепла, сообщен ной с его высокотемпературной секцией 3 соединительным трубопроводом 4 через дополнительный источник 5 тепла . Низкотемпературна секци 2 снабжена датчиком 6 температуры и сообщена с высокотемпературной секцией 3 дополнительным трубопроводом 7 с двухпозиционным клапаном 8, привод (на чертеже не показан которого св зан с датчиком б температуры. Низкотемпературна секци 2 аккумул тора сообщена с водопроводом 9, а последний и соединительный трубопроводы 4 снабжены на выходе поплавковыми клапанами 10 и 11 соответственно, причем клапан 10 установлен выше уровн клапана 11. Низкотемпературна секци 2 снабжена установленным в ней теплообменником 12, сообщенньш с коллектором 1 с образованием замкнутого контура 13. Контур 13 содержит бак 14 дл слива теплоносител , сообщенный с контуром 13 через трубопроводы с клапанами 15 и 16. Дополнительный источник 5 тепла св зан с тепловьм насосом 17, испаритель 18 которого сообщен с грунтовым теплообменником 19, сообщенным с теплообменником 20 контура 13. Конденсатор 21 теплового насоса 17, теплообменник 22, сообщенный с трубопроводом 4, и электронагреватель 23 находитс в тепловом контакте с источником 5 тепла, снабженным датчиком 24 температуры и сообщенным с калорифером 25. Высокотемпературна секци 3 снабжена электронагревателем 26. Коллектор 1 и нижн часть низкотемпературной секции 2 снабжены датчиками 27 и 28 температуры. Система содержит также св занные с датчиками б, 24, 27 и 28 температуры терморегул торы 29, 30, 31 и 32 и управл емые ими насосы 33 и 34, а также насос 35, вентил тор 36, компрессор. 37, дроссельный вентиль 38. Все элементы системы теплоизолированы . Контроль температуры наружного воздуха и воздуха в помещении осуществл етс при помощи датчиков темпе эатуры (.на чертеже не покараны ). Система солнечного теплоснабжени работает следукиним образом. В солнечном коллекторе 1 происходит преобразование солнечной радиа- ции в тепловую энергию и повышение вследствие этого температуры поглоша щей поверхности солнечного коллектора 1, Дифференциальный терморегул тор 31 анализирует разность температур поглощающей поверхности солнечного коллектора 1, измер емых датчиком 27 температуры, и наружного возд ха. Если эта разность превьииает опре деленное значение, свидетельствующее о наличии солнечной радиации достато но высокого уровн , то выдаетс сигнал на включение циркулирующего насо |Са 34, прокачивающего теплоноситель через солнечный коллектор 1. Дифференциальный терморегул тор 32 анализирует разность температур поглощающей поверхности солнечного коллектора 1 и жидкой среды, в качестве кото рой используетс вода, измер емых датчиком 28 температуры, расположенным в нижней части низкотемпературно секции 2. Если эта разность превышает некоторое заданное значение, то выдаетс сигнал на включение теплооб менника 12 и закрытие клапана 15. При выполнении указанных условий пог лощенное в солнечном коллекторе 1 тепло.переноситс теплоносителем к расположенному в низкотемпературной секции 2 теплообменнику 12, где пере даетс воде, поступающей в низкотемпературную секцию 2, и аккумулируетс за счет теплоемкости воды. Если разность температур, измер ема терморегул тором 32, падает ниже заданного значени , выдаетс сигнал на выключение теплообменника 12, открытие клапана 15 и включение циркул ционного насоса 33. В зтом случае поглощенное солнечное тепло передает с в грунт, используемый в качестве аккумулирующей среды, при помощи теплообменника 20 и грунтового тепло обменника 19. При понижении температуры жидкой среды источника 5 тепла ниже заданно го значени датчик 24 температуры вы дает сигнал на терморегул тор 30, который включает компрессор 37 тепло вого насоса и циркул ционный насос 33. Запасенное в грунте тепло переда етс в грунтовом теплообменнике 19 циркулирующему в контуре теплоносите лю и затем поступает в испаритель 18 теплового насоса 17. В конденсаторе 21 теплового насоса 17 тепло поступает к жидкой среде источника 5 тепла , откуда, по мере необходимости, используетс дл рбеспечени тепловой нагрузки отоплени и гор чего во доснабжени . Электронагреватель 23 в дополнительном источнике 5 тепла вл етс резервным источником энергии . При нагреве воды в верхней части низкотемпературной секции 2 выше заданной температуры размещенный здесь датчик б температуры выдает сигнал на терморегул тор 29, откуда поступа- ет сигнал на открытие клапана 8 и во- да самотеком по дополнительному трубопроводу 7 поступает в высокотемпературную секцию 3. При понижении уровн воды в низкотемпературной секции 2 поплавковый клапан 10 открывает водопровод 9 и холодна вода из водопровода 9 поступает в нижнюю часть низкотемпературной секции 2. Если расход воды из высокотемпературной секции,3 на гор чее водоснабжение превышает поступление воды через клапан 8, то уровень воды в высокотемпературной секции 3 начинает уменьшатьс . При понижении уровн воды ниже уровн , определ емого поплавковым клапаном 11, последний открывает соединительный трубопровод 4 и вода из низкотемпературной секции 2 поступает в теплообменник 22, размещенный в источнике 5 тепла, где догреваетс до требуемой температуры, а затем поступает в высокотемпературную секцию 3. Электронагреватель 25 в баке 3 сбора нагретой воды вл етс . резервным источником тепла. Режим отоплени в рассматриваемой системе теплоснабжени реализуетс следующим образом. При понижении температуры воздуха в помещении здани ниже требуемого значени размещенный в помещении датчик температуры выдает сигнал на включение вентил тора 36 и циркул ционного насоса 35. Циркулирующий в контуре теплоноситель переносит тепло из источника 5 тепла к калориферу 25, где оно передаетс прокачиваемому через калорифер 25 воздуху, пocтyпaющe 1y затем в отапливаемое помещение. Теплоносителем, прокачиваемым через солнечный коллектор 1, в рассматриваемой системе теплоснабжени вл етс вода. Дл обеспечени защиты от замерзани служит подсистема,включающа датчик температуры наружного воздуха и-клапан 16, установленный в- . трубопроводе,соедин ющем воздушную полость в верхней части, бака 14 дл хранени сливаемой из солнечного коллектора 1 воды с верхней точкой контура 13. При понижении температуры наружного воздуха ниже температуры замерзани воды датчик температурынаружного воздуха выдает сигнал на открытие клапана 16 и останов насосов 34 после чего происходит слив воды из солнечного коллектора 1 в бак 14 дл хранени сливаемой воды. Система в соответствии с данной схемой позвол ет использовать в качестве теплоснабжени один дополнительный источник тепла как дл отоплени , так и дл гор чего водоснабжени , причем дополнительное тепло вThe invention relates to solar technology, specifically to building heat supply systems. The known solar heat supply system contains a solar collector associated with a low-temperature section of a heat accumulator, communicated with its high-temperature section with a connecting pipe through an additional heat source 13. A disadvantage of the known system is low efficiency due to the use of an additional heat source when the temperature of the low-temperature section of the heat accumulator rises. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the use of heat. Delivered by the fact that in a solar heating system containing a solar collector associated with a low temperature section of a heat accumulator, communicated by its high temperature section connecting pipe through an additional heat source, the low temperature section of the battery is equipped with a temperature sensor and connected to the high temperature additional pipeline a two-way valve whose actuator is connected to a temperature sensor. The low temperature section of the battery can be connected to the water supply, and the last and connecting pipelines are equipped with float valves at the outlet, with the water supply valve installed above the level of the additional pipeline. The low-temperature section can be equipped with a heat exchanger installed in it, communicating with the collector to form a closed loop. The drawing shows a solar heating circuit. The system comprises a solar collector 4 connected to a low temperature section 2 of a heat accumulator, connected to its high temperature section 3 by a connecting pipe 4 through an additional heat source 5. The low-temperature section 2 is equipped with a temperature sensor 6 and communicated with the high-temperature section 3 by an additional pipeline 7 with a two-position valve 8, the drive (not shown in the drawing, is connected to the temperature sensor b. The low-temperature section 2 of the battery communicates with the water pipe 9, and the latter and the connecting pipes 4 is equipped at the outlet with float valves 10 and 11, respectively, and valve 10 is installed above the level of valve 11. The low temperature section 2 is equipped with a heat exchanger 12 installed in it, co with collector 1 to form a closed circuit 13. Circuit 13 contains a tank 14 for draining heat carrier connected to circuit 13 through pipelines with valves 15 and 16. Additional heat source 5 is connected to heat pump 17, evaporator 18 of which is connected to a ground heat exchanger 19 connected to the heat exchanger 20 of the circuit 13. The condenser 21 of the heat pump 17, the heat exchanger 22 communicated with the pipe 4, and the electric heater 23 is in thermal contact with the heat source 5 equipped with a temperature sensor 24 and communicated with Lorifer 25. High-temperature section 3 is equipped with an electric heater 26. The collector 1 and the lower part of the low-temperature section 2 are equipped with temperature sensors 27 and 28. The system also contains temperature controllers 29, 30, 31, and 32 associated with sensors b, 24, 27, and 28 of temperature, pumps 33 and 34, as well as pump 35, fan 36, and compressor. 37, throttle valve 38. All elements of the system are insulated. Monitoring the temperature of the outside air and the room air is carried out using temperature sensors (not shown in the drawing). The solar heating system works in the following manner. In solar collector 1, solar radiation is converted into thermal energy and, as a consequence, the temperature of the absorbing surface of solar collector 1 increases. Differential thermostat 31 analyzes the temperature difference between the absorbing surface of solar collector 1, measured by temperature sensor 27, and outdoor air. If this difference exceeds a certain value, indicating the presence of solar radiation at a sufficiently high level, then a signal is given to turn on a circulating | Ca 34 pumping the coolant through the solar collector 1. Differential thermostat 32 analyzes the temperature difference of the absorbing surface of the solar collector 1 and the liquid environment, which uses water, measured by temperature sensor 28, located in the lower part of the low-temperature section 2. If this difference exceeds n which setpoint, a signal is issued to turn on the heat exchanger 12 and close the valve 15. Under these conditions, the heat in the solar collector 1 is transferred by the coolant to the heat exchanger 12 located in the low-temperature section 2, where it is transferred to the water entering the low-temperature section 2 and is accumulated due to the heat capacity of the water. If the temperature difference measured by the thermostat 32 falls below a predetermined value, a signal is issued to turn off the heat exchanger 12, open the valve 15 and turn on the circulation pump 33. In this case, the absorbed solar heat transfers from to the ground used as a storage medium at using the heat exchanger 20 and the ground heat exchanger 19. When the temperature of the liquid medium of the heat source 5 drops below a predetermined value, the temperature sensor 24 produces a signal to the thermostat 30, which turns on the compressor 37 pump and circulating pump 33. Heat stored in the ground is transferred in a ground heat exchanger 19 to the coolant circulating in the circuit and then enters the evaporator 18 of the heat pump 17. In the condenser 21 of the heat pump 17, the heat flows to the liquid heat source 5, from where, As required, it is used to provide the heat load of the heating and hot water supply. The electric heater 23 in the additional heat source 5 is a backup energy source. When water is heated in the upper part of the low-temperature section 2 above a predetermined temperature, the temperature sensor b placed here issues a signal to the thermostat 29, from where it receives a signal to open the valve 8 and water by gravity through the additional pipe 7 enters the high-temperature section 3. When the water level in the low-temperature section 2, the float valve 10 opens the water supply system 9 and cold water from the water supply system 9 enters the lower part of the low-temperature section 2. If the water flow rate from the high-temperature section is 3 n the hot water is greater than the flow of water through the valve 8, the water level in the high temperature section 3 starts to decrease. When the water level drops below the level determined by the float valve 11, the latter opens the connecting pipe 4 and the water from the low-temperature section 2 enters the heat exchanger 22 placed in the heat source 5 where it warms to the required temperature and then enters the high-temperature section 3. Electric heater 25 in the heated water collection tank 3 is. backup heat source. The heating mode in the heat supply system in question is implemented as follows. When the air temperature in the building room falls below the required value, the temperature sensor placed in the room issues a signal to turn on the fan 36 and the circulation pump 35. The heat carrier circulating in the circuit transfers heat from the heat source 5 to the air heater 25, where it is transmitted to the air pumped through the air heater 25 stacking 1y then in a heated room. The heat carrier pumped through the solar collector 1 in the heat supply system under consideration is water. In order to provide anti-frost protection, a subsystem is used which includes an outdoor temperature sensor and a valve 16 installed in the -. the pipe connecting the air cavity in the upper part of the tank 14 for storing water poured from the solar collector 1 with the upper point of the circuit 13. When the outdoor air temperature drops below the freezing water temperature, the sensor of the outside air gives a signal to open the valve 16 and stop the pumps 34 and then Water is drained from the solar collector 1 into a tank 14 for storing drained water. The system in accordance with this scheme allows one additional heat source to be used as a heat supply both for heating and for hot water supply, and additional heat in

$1108303$ 110,8303

подсистему гор чего водоснабжени электроэнергии на привод насоса дл hot water power subsystem for pump drive for

подводитс ггаиболее эффективным спЬ прокачки жидкой среды и тем самым пособом , а именно, к выходу из низко-вьшает экономические показатели систетемпературной секции аккумул тора тепмл.It provides the most effective method of pumping a liquid medium and, thus, the tool, namely, the output from the low-performing economic indicators of the temperature system section of the battery.

ла.Поддержание в низкотемпературнойla.Support in low temperature

Поддержание с помощью поплавковых 5секции посто нно низкой температурыMaintaining a constant low temperature with the help of float 5 sections

клапанов в секци х аккумул тора теп-позвол ет использовать дл теплообмела разных уровней воды позвол етна между коллектором и аккумул торомvalves in the battery sections of the heat-allows to use different levels of water for the heat shafts allows between the collector and the battery

обеспечить ее подачу через дополни-замкнутый контур теплоносител , рельный источник тепла и высокотемпе- Таким образом, предложенна систературную секцию за счет гидростатиче-10ма в целом обеспечивает повышение эфского напора, что приводит к.экономиифективности использовани тепла.to ensure its flow through the additional-closed coolant circuit, the relative heat source and high-temperature. Thus, the proposed sys- tem section at the expense of hydrostatic-10 m as a whole provides an increase in eff pressure, which leads to a saving in the efficiency of heat use.

Claims

1. SOLAR HEAT SUPPLY SYSTEM, containing a solar collector connected to the low-temperature section of the heat accumulator, connected to its high-temperature section by a connecting pipe through an additional heat source, characterized in that, in order to increase heat efficiency, the low-temperature section of the battery is equipped with a temperature sensor and is in communication with a high-temperature auxiliary pipe with a two-position valve, the actuator of which is connected to a temperature sensor.

SU, 1108303

2. The system by π. 1, characterized in that the low-temperature section of the battery is in communication with the water supply system, and the last and connecting pipelines are equipped with float valves at the outlet, the water supply valve being installed at a level higher than the valve of the additional pipeline.

3. Pop system. 1, characterized in that the low-temperature section is equipped with a heat exchanger installed in it, in communication with the collector with the formation of a closed loop.