Патент на изобретение №2382291

(54) ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным устройствам для горячего водоснабжения с использованием солнечной и ветровой энергии. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности горячего водоснабжения при совместном применении гелио-, ветроустановок и электрической энергии от энергетического ввода, а также эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую. Сущность изобретения: водонагревательная установка содержит бак-аккумулятор с патрубками для подачи холодной и забора горячей воды, соединенными с трубопроводами холодной и горячей воды, с размещенными в нижней части бака трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и теплообменником, соединенным с гелиоколлектором, и снабжена двумя обечайками, при этом теплообменник установлен в первой обечайке, а ТЭНы – во второй обечайке. Обечайки выполнены каждая в виде усеченного конуса, расположенного своим основанием в нижней части бака и соединенного усеченным верхом со своим полым цилиндром, выход каждого из которых, как и патрубок забора горячей воды, расположен в верхней части бака. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным устройствам для горячего водоснабжения с использованием солнечной и ветровой энергии.

Известно устройство для горячего водоснабжения, содержащее солнечный коллектор, трехсекционный бак-аккумулятор, в верхней секции которого расположен дополнительный нагреватель, электрически связанный с ветроэлектроагрегатом, средняя секция бака-аккумулятора снабжена нагревателем, электрически связанным с ветроэлектроагрегатом, теплообменником, связанным с дублирующим источником энергии, и теплообменником, вход которого связан с выходом солнечного коллектора через трехходовой клапан, а выход – с входом дополнительного теплообменника, расположенного в нижней секции бака-аккумулятора и своим выходом связанного с входом солнечного коллектора через обратный клапан, причем вход дополнительного теплообменника соединен перемычкой с трехходовым клапаном, а также введены насос для перекачивания воды из верхней секции бака-аккумулятора в его среднюю секцию и насос для перекачивания воды из нижней секции бака-аккумулятора в его среднюю (или верхнюю) секцию через трехходовой клапан, установленный на нагнетательном патрубке этого насоса (Патент РФ на изобретение 2228492 “Устройство для горячего водоснабжения”, опубликован 10.05.2004 г.).

Основным недостатком данного устройства является сложность конструкции.

4, 2008. – С.245-254. Рис.4).

Прототип имеет следующие недостатки:

1. При заливке бака-аккумулятора холодной водой или при необходимости использования горячей воды в утреннее время, когда температура воды в баке-аккумуляторе минимальна, даже при максимальной интенсивности солнечной радиации, достаточной для нагрева воды до требуемой температуры, вода, нагретая от теплообменника и поднимающаяся в верхнюю часть бака-аккумулятора за счет конвекции, смешивается с холодной водой. Таким образом, вместо того, чтобы получить пусть немного, но горячей воды, потребитель получает много, но теплой воды, несмотря на то, что патрубок для забора холодной воды расположен в верхней части бака-аккумулятора.

2. При нагреве воды в баке-аккумуляторе от ТЭНа картина аналогична вышеизложенному.

Технический результат – повышение надежности горячего водоснабжения при совместном применении гелио-, ветроустановок и электрической энергии от энергетического ввода, а также эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую.

Технический результат достигается тем, что водонагревательная установка содержит бак-аккумулятор с патрубками для подачи холодной и забора горячей воды, соединенные с трубопроводами холодной и горячей воды, с размещенными в нижней части бака трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и теплообменником, соединенным с гелиоколлектором, и снабжена двумя обечайками, при этом теплообменник установлен в первой обечайке, а ТЭНы установлены во второй обечайке, притом первая и вторая обечайки выполнены каждая в виде усеченного конуса, расположенного своим основанием в нижней части бака и соединенного усеченным верхом со своим полым цилиндром, выход каждого из которых, как и патрубок забора горячей воды, расположен в верхней части бака. ТЭНы выполнены в виде нескольких групп, каждая из которых подключена к разным источникам электропитания. Одна из групп ТЭН подключена к электрической сети энерговвода объекта теплоснабжения, а другая – к генератору ветроэлектрической станции.

По имеющимся у автора сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения, неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию “новизна”.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема устройства.

Водонагревательная установка содержит бак-аккумулятор 1 с патрубком 2 для подачи холодной и патрубком 3 для забора горячей воды, которые соединены с трубопроводами холодной 4 и горячей 5 воды. В нижней части бака размещены трубчатые электронагреватели (ТЭНы) 6 и теплообменник 7, соединенный соединительным трубопроводом 8 с гелиоколлектором 9. Водонагревательная установка 1 снабжена двумя обечайками 10 и 11. Теплообменник 7 установлен в первой обечайке 10, а ТЭНы 6 установлены во второй обечайке 11. Первая 10 и вторая 11 обечайки выполнены в виде полого усеченного конуса (12 и 13 – соответственно), расположенного своим основанием в нижней части бака и соединенного усеченным верхом с полым цилиндром (14 и 15 – соответственно). Выходы полых цилиндров 14 и 15, как и патрубок забора горячей воды 3, расположены в верхней части бака 1. Верхнее отверстие первой обечайки 10 может быть снабжено биметаллической пластиной (не показана), выполняющей роль терморегулятора жидкости. ТЭНы 6 могут быть выполнены в виде нескольких групп, каждая из которых подключена к разным источникам электропитания, при этом одна из групп ТЭН 6 подключена к электрической сети энерговвода объекта теплоснабжения, а другая к генератору ветроэлектрической станции (не показан).

Водонагревательная установка работает следующим образом.

Холодная вода по трубопроводу холодной воды 4 через патрубок 2 поступает в бак-аккумулятор 1. Теплоноситель (антифриз, вода и т.п.), нагретый под действием солнечной радиации в геликоллекторе 9, за счет термосифонной циркуляции поступает по соединительному трубопроводу 8 в теплообменник 7 и возвращается в гелиоколлектор 9. Теплообменник 7 нагревает объем воды, ограниченный первой обечайкой 10. Под действием конвекции подогретая вода через полый цилиндр 14 подается в верхнюю зону бака-аккумулятора 1. Поддержание требуемой температуры нагреваемой воды независимо от интенсивности ее нагрева гелиоколлектором 9 может осуществляться за счет использования биметаллической пластины (не показана), выполняющей роль терморегулятора жидкости и установленной в верхнем отверстии обечайки 10. По мере необходимости, при открытии вентиля горячей воды горячая вода, забираемая из верхней зоны бака-аккумулятора патрубком 3 для забора горячей воды, подается потребителю. Аналогично происходит нагрев воды во второй обечайке 11: группа ТЭН 6, подключенная к генератору ветроэлектрической станции, или группа ТЭН 6, подключенная к электрической сети энерговвода объекта теплоснабжения, нагревает воду, которая подается через полый цилиндр 15 в верхнюю зону бака аккумулятора. Поддержание требуемой температуры нагреваемой воды независимо от интенсивности ее нагрева ТЭНами 6 может также осуществляться за счет использования биметаллической пластины (не показана), выполняющей роль терморегулятора жидкости и установленной в верхнем отверстии обечайки 11.

Таким образом, предлагаемая водонагревательная установка обеспечивает повышение надежности горячего водоснабжения при совместном применении гелио-, ветроустановок и электрической энергии от энергетического ввода, а также эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую, а также повышение потребительских свойств водонагревателя за счет того, что независимо от вида источника энергообеспечения и интенсивности его работы потребителю всегда поступает горячая вода с максимально возможной в данный момент температурой.

Предлагаемая конструкция водонагревательной установки может быть легко технически реализована при использовании солнечного коллектора «Сокол», ветроэнергетического комплекса ВП-3,72 и бака-аккумулятора Thermex-80 с теплообменником.

Формула изобретения

1. Водонагревательная установка, содержащая бак-аккумулятор с патрубками для подачи холодной и забора горячей воды, соединенными с трубопроводами холодной и горячей воды, с размещенными в нижней части бака трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и теплообменником, соединенным с гелиоколлектором, отличающаяся тем, что водонагревательная установка снабжена двумя обечайками, при этом теплообменник установлен в первой обечайке, а ТЭНы установлены во второй обечайке, при том первая и вторая обечайки выполнены каждая в виде усеченного конуса, расположенного своим основанием в нижней части бака и соединенного усеченным верхом со своим полым цилиндром, выход каждого из которых, как и патрубок забора горячей воды, расположен в верхней части бака.

2. Водонагревательная установка по п.1, отличающаяся тем, что верхнее отверстие первой и второй обечайки снабжено биметаллической пластиной.

3. Водонагревательная установка по п.1, отличающаяся тем, что ТЭНы выполнены в виде нескольких групп, каждая из которых подключена к разным источникам электропитания.

4. Водонагревательная установка по п.3, отличающаяся тем, что одна из групп ТЭН подключена к электрической сети энерговвода объекта теплоснабжения, а другая – к генератору ветроэлектрической станции.

РИСУНКИ