×
27.11.2015
216.013.93ac

СОЛНЕЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002569423
Дата охранного документа
27.11.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к энергетике, в частности к использованию энергии солнечного излучения в системах теплоснабжения таких объектов, как индивидуальное жилье, мелкие сельскохозяйственные производства, промыслы, отдаленные оздоровительные учреждения или объекты экологического назначения и туризма. Данный солнечный нагреватель имеет коллектор в прозрачной теплоизолирующей оболочке с параболическим рефлектором, оснащенным устройством самоориентации на Солнце. Отличительные особенности данного устройства заключаются в том, что его коллектор выполнен в виде коаксиальной трубной конструкции с длиной ее абсорбера, превышающей продольный размер параболического рефлектора, что позволяет ограничиться его ориентацией в одной плоскости, а его привод обеспечивает наряду с автоматическим поддержанием ориентации на Солнце в рабочем режиме также автоматический поворот параболического рефлектора на время отсутствия солнечного облучения в верхнее положение. Изобретение обеспечивает защиту всех рабочих поверхностей нагревателя от атмосферных осадков. 3 ил.
Основные результаты: Солнечный нагреватель с защитой от атмосферных осадков, имеющий коллектор в прозрачной теплоизолирующей оболочке, с параболическим рефлектором, оснащенным автоматическим устройством ориентации на источник излучения, отличающийся тем, что коллектор выполнен в виде коаксиальной трубной конструкции с длиной абсорбера, превышающей продольный размер параболического рефлектора, а последний оснащен приводом, обеспечивающим наряду с автоматическим поддержанием ориентации рефлектора на Солнце в рабочем режиме также автоматический его поворот на время отсутствия солнечного облучения в верхнее положение, обеспечивающее защиту всех рабочих поверхностей устройства от атмосферных осадков.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к энергетике, в частности к использованию одного из самых перспективных видов возобновляемых источников энергии - солнечного излучения - и может быть применено в системах теплоснабжения, в первую очередь, жилых и других некрупных объектов.

Среди известных солнечных установок в наибольшем разнообразии представлены маломощные как гелиоэлектрические, так и тепловые преобразователи. В числе последних широко используются нагреватели всевозможных конструкций - от самых примитивных до сложнейших, где затраты на их изготовление и установку не всегда оправданы реальными показателями их эффективности и надежности.

Для иллюстрации достаточно привести один из примеров сложных технических решений данной проблемы, а именно: "Теплообменник солнечной энергии" (патент RU №2169318 C1, F24J 2/06, 2001 г.). В его формуле изобретения сказано "Теплообменник солнечной энергии, содержащий камеру с цилиндрическими стенками из прозрачного материала и торцевыми крышками с патрубками, в полости которой соосно с ней расположена цилиндрическая металлическая трубка для прохождения рабочей среды, а также концентратор солнечного излучения, установленный с возможностью изменения его ориентации относительно Солнца, отличающийся тем, что концентратор солнечного излучения выполнен в виде систем зеркал и цилиндрических собирающих линз, расположенных параллельно оси камеры на фокусном расстоянии от поверхности металлической трубки и не превышающих длины трубки между торцевыми крышками, а также снабженный механизмом вращения его вокруг камеры, включающим систему слежения в течение дневного времени за постоянным расположением Солнца, центральной линии центрально расположенной цилиндрической собирающей линзы и линии сфокусированного ею солнечного излучения на поверхности металлической трубки на условной плоскости, перпендикулярной к касательной плоскости, проведенной через линию сфокусированного солнечного излучения на поверхности металлической трубки, причем теплообменник установлен с возможностью изменения угла наклона его относительно земли для обеспечения перпендикулярного падения солнечных лучей на поверхность металлической трубки в зависимости от месторасположения Солнца на небосводе в течение года".

Рассматривая описание и графические материалы этого изобретения, не трудно оценить всю сложность (взять хотя бы изготовление цилиндрических собирающих линз) и высокую стоимость данной конструкции, которая к тому же даже при хороших показателях в нормальных эксплуатационных условиях, совершенно не защищена от воздействия атмосферных осадков, особенно опасных в зимнее время.

Наиболее близким по конструкции аналогом заявляемого солнечного нагревателя является преобразователь солнечной энергии (патент RU №2160875 C1, F24J 2/12 от 27.04.1999), принятый за прототип. Он содержит вогнутый отражающий лучи концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие элементы; вогнутый отражающий концентратор выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы, отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие.

Данное устройство отличается простотой конструкции концентратора лучей - параболического рефлектора - и системы его поворота при ориентации на источник излучения. Однако наряду с такой системой поворота вокруг трубы он дополнительно оснащен более сложной системой поворота в другой координатной плоскости, что связано с необходимостью точной установки в условиях меняющегося склонения нашего светила. Кроме того, к недостаткам прототипа следует отнести и значительные теплопотери открытого приемника солнечной энергии и его незащищенность, как и зеркальной поверхности концентратора, от атмосферных осадков.

Задачей технического решения, положенного в основу заявляемого устройства, является создание несложного солнечного нагревателя с простейшим и вместе с тем высокоэффективным коллектором и облегченным параболическим рефлектором с самозащитой от атмосферных осадков, обеспечивающей надежную и долговечную работу нагревательной установки практически без ухода за ее рабочими поверхностями.

Эта задача решается тем, что в предлагаемом солнечном нагревателе, имеющем коллектор в прозрачной теплоизолирующей оболочке, с параболическим рефлектором, оснащенным автоматическим устройством ориентации на источник излучения, согласно изобретению коллектор выполнен в виде коаксиальной трубной конструкции с продольным размером ее абсорбера, превышающим продольный размер параболического рефлектора, а последний оснащен приводом, обеспечивающим наряду с автоматическим поддержанием ориентации на Солнце в рабочем режиме также автоматический поворот параболоида на время перерыва солнечного облучения в верхнее положение, при котором все рабочие поверхности устройства закрыты от атмосферных осадков.

Коаксиальный трубный абсорбер позволяет упростить теплообменник, снизить теплопотери и обеспечить удобство его сопряжения с внешними трубопроводами, поскольку при данной конструкции входной и выходной патрубки располагаются у основания заявляемого устройства, то есть в наиболее удобном месте для подключения системы обогрева.

Увеличенная по сравнению с размером параболоида длина абсорбера позволяет при ориентации на источник излучения обходиться без ее коррекции на изменение солнечного склонения, так как отраженные лучи, выходящие за пределы самого рефлектора, все равно упадут на абсорбер. В данном случае такое техническое решение по эффективности равносильно оснащению рефлектора плоскими торцовыми стенками с внутренними зеркальными поверхностями, усложняющему конструкцию и снижающему ее устойчивость против ветровых нагрузок.

Оснащение привода рефлектора простейшей автоматикой, обеспечивающей поворот последнего в верхнее положение при отсутствии солнечного облучения, позволяет предупредить всякое воздействие дождя, града, снега или гололеда на рабочие поверхности абсорбера и отражателя.

Устройство предлагаемого солнечного нагревателя поясняется чертежами: на фиг. 1 показан общий вид с продольным разрезом рефлектора, на фиг. 2 изображено его поперечное сечение, на фиг. 3 - разрез верхнего участка абсорбера.

На опорном основании 1 расположена стойка 2 высотой, обеспечивающей все требования безопасной работы данного устройства. На стойке 2 установлен под углом φ к горизонтали, соответствующим географической широте данной местности, коллектор 3, ось которого расположена в плоскости меридиана, т.е. параллельно земной оси. Коллектор 3 выполнен в виде цилиндрического абсорбера 4 с селективным покрытием, защищенного от теплопотерь поликарбокатной оболочкой 5 с вакуумированным разделяющим пространством. Внутри абсорбера 4 расположена отводящая теплоноситель труба 6 с отверстиями в стенке у верхнего конца, которая имеет термоизоляционное покрытие, например, известными органосиликатным составом «Силтэк», «Броня», «Корунд» и т.п. Сама же стойка 2, являющаяся также звеном в контуре подачи теплоносителя, тоже имеет наружную теплоизоляцию.

Параболоцилиндрический рефлектор 7 оснащен полноповоротным приводом 8, в схеме автоматического управления которым имеются фотодатчики прямого солнечного излучения. Фотодатчик 9 всегда доступен солнечным лучам, два других фотодатчика 10 задействованы в системе слежения, и при строгой ориентации устройства на Солнце оба одновременно скрыты от него шторкой 11.

Сам рефлектор 7, изготовленный, например, из листового металла с зеркальной рабочей поверхностью, собран из отдельных секций, позволяющих унифицировать эти модули при изготовлении нагревателей различной мощности. Секции имеют предельно простую конструкцию, состоящую из каркаса с параболическими направляющими из легкого металлопроката (например, уголка) и скрепленного с ними и с их связями металлического листа, что обеспечивает необходимую жесткость и постоянство формы всей секции. Установки с большим количеством таких секций - при работе в условиях повышенных ветровых и снеговых нагрузок - могут быть оснащены дополнительной опорой, связанной с верхним концом коллектора 3. К средней части верхней кромки рефлектора 7 примыкает защитный козырек 12.

При необходимости резервирования энергоисточника для работы привода 8, а также нагнетателя в системе циркуляции теплоносителя заявляемое устройство комплектуется автономным, например, солнечным источником электроэнергии с аккумулятором, которые во всем своем многообразии находятся ныне в массовом производстве.

Солнечный нагреватель работает следующим образом. При наличии прямого излучения фотодатчик 9 включает привод в системе циркуляции теплоносителя, датчик потока последнего запускает привод 8, поворачивающий рефлектор 7 в сторону освещенного фотодатчика 10. При этом второй датчик 10, находящийся за пластиной - кронштейном шторки 11, - обязательно оказывается в тени. Как только оба фотодатчика 10 закрываются от солнца этой шторкой, привод 8 останавливается: солнце окажется примерно в плоскости симметрии рефлектора 7, а отраженные им лучи сфокусируются на абсорбере 4, нагреют его, а следовательно, и теплоноситель, который через отводящую трубу 6 проследует вниз, т.е. в систему теплоснабжения. Теплопотери в окружающее пространство резко снижаются благодаря селективному покрытию абсорбера 4, задержке его прозрачной оболочкой 5 инфракрасного излучения и вакуумированному пространству между ними. Дальнейшая ориентация рефлектора 7 поддерживается автоматически - короткими включениями привода 8 при смещении Солнца и срабатывании оказавшегося под его прямыми лучами фотодатчика 10.

При сезонном изменении солнечного склонения отраженные лучи падают также на участки коллектора 3 за пределами торцов рефлектора 7, в результате чего общее теплопоглощение абсорбера 4 практически не снижается.

При исчезновении прямого солнечного облучения, после некоторой выдержки времени, отключается циркуляция теплоносителя, а рефлектор 7 поворачивается в положение, показанное на фиг. 2 штрихпунктирной линией, закрывая собой и козырьком 12 все рабочие поверхности устройства от возможных атмосферных осадков.

С появлением Солнца устройство возвращается в рабочее положение.

Таким образом, простейшая конструкция предлагаемого солнечного нагревателя обеспечивает его высокоэффективную работу в режиме автоматического слежения, повышает его эксплуатационный ресурс благодаря надежной защите всех рабочих поверхностей от всяких атмосферных осадков, а также гололеда (обледенения), устраняет необходимость выполнения работ по очистке этих поверхностей.

Солнечный нагреватель с защитой от атмосферных осадков, имеющий коллектор в прозрачной теплоизолирующей оболочке, с параболическим рефлектором, оснащенным автоматическим устройством ориентации на источник излучения, отличающийся тем, что коллектор выполнен в виде коаксиальной трубной конструкции с длиной абсорбера, превышающей продольный размер параболического рефлектора, а последний оснащен приводом, обеспечивающим наряду с автоматическим поддержанием ориентации рефлектора на Солнце в рабочем режиме также автоматический его поворот на время отсутствия солнечного облучения в верхнее положение, обеспечивающее защиту всех рабочих поверхностей устройства от атмосферных осадков.
СОЛНЕЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ
СОЛНЕЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ
СОЛНЕЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 24.
10.08.2014
№216.012.e68d

Цунами-гаситель

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам защиты от воздействия на побережья разрушительных волн, и может быть использовано для ослабления волн цунами с эффективностью, находящейся в прямой зависимости от их интенсивности. Цунами-гаситель состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524814
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.12.2014
№216.013.0ec0

Солнечный самонаводящийся коллектор-нагнетатель

Изобретение относится к солнечным теплоустановкам и может быть использовано в целях теплоснабжения жилых и производственных помещений и других объектов, а также для иных бытовых и технологических нужд. Коллектор имеет в качестве абсорбера упругую панель, создающую в замкнутой полости при своей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535193
Дата охранного документа: 10.12.2014
24.08.2017
№217.015.94ff

Микротеплоэлектроцентраль, работающая на возобновляемых источниках энергии

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики. Микротеплоэлектроцентраль представляет собой единый модуль, собранный на базе энергоемкого высокотемпературного теплоаккумулятора с гибридной системой нагрева от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в основном солнечной и ветровой....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608448
Дата охранного документа: 18.01.2017
25.08.2017
№217.015.b0ad

Тепломеханический преобразователь с жидкостным рабочим телом

Тепломеханический преобразователь с жидкостным рабочим телом содержит зоны нагрева и охлаждения, установленный в подшипниках вал с наклонным фланцем, теплочувствительные элементы, сопряженный с ними опорный фланец, опирающийся через подшипник на наклонный фланец вала, а также связанный с валом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613337
Дата охранного документа: 16.03.2017
26.08.2017
№217.015.d984

Ветротепловой преобразователь-накопитель

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике для обеспечения бесперебойного теплоснабжения объектов от ветровой энергии. Ветротепловой преобразователь-накопитель, имеющий корпус с конфузором, турбину в виде усеченного конуса с желобчатыми лопастями и вертикальной осью, а также вторичный,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623637
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.dbeb

Тепломеханический преобразователь ("русский двигатель")

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к нетрадиционным преобразователям тепловой энергии в механическую работу. Преобразователь имеет зоны нагрева и охлаждения, установленный в подшипниках ротор с теплочувствительными элементами, а также золотниковое устройство,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623728
Дата охранного документа: 30.06.2017
29.12.2017
№217.015.f190

Безроторный тепломеханический преобразователь

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к нетрадиционным преобразователям тепловой энергии возобновляемых природных энергоресурсов или энергии теплосодержащих выбросов в окружающую среду в механическую работу. Безроторный тепломеханический преобразователь имеет зоны нагрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636956
Дата охранного документа: 29.11.2017
17.02.2018
№218.016.2a90

Теплообменник к электросушилкам для пищевых продуктов

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к устройствам для рекуперации тепловой энергии в сушильных установках, и может быть использовано, главным образом, в бытовых электросушителях для овощей, ягод, фруктов и прочей продукции с обеспечением резкого сокращения расхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642954
Дата охранного документа: 29.01.2018
17.02.2018
№218.016.2de1

Мини-тэц, работающая на возобновляемых источниках энергии

Изобретение относится к сооружениям в области теплоэнергетики и может быть использовано в системах автономного комплексного энергоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и иных объектов от возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Мини-ТЭЦ, работающая на ВИЭ, оснащена однотипными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643877
Дата охранного документа: 06.02.2018
10.05.2018
№218.016.4ea1

Морской энергокомплекс

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в целях производства электрической и тепловой энергии, экологически чистого топлива, а также поддержания в охраняемых акваториях оптимальных для морской биоты температурных условий. При этом исходным энергоресурсом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650916
Дата охранного документа: 18.04.2018
Показаны записи 1-10 из 24.
10.08.2014
№216.012.e68d

Цунами-гаситель

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам защиты от воздействия на побережья разрушительных волн, и может быть использовано для ослабления волн цунами с эффективностью, находящейся в прямой зависимости от их интенсивности. Цунами-гаситель состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524814
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.12.2014
№216.013.0ec0

Солнечный самонаводящийся коллектор-нагнетатель

Изобретение относится к солнечным теплоустановкам и может быть использовано в целях теплоснабжения жилых и производственных помещений и других объектов, а также для иных бытовых и технологических нужд. Коллектор имеет в качестве абсорбера упругую панель, создающую в замкнутой полости при своей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535193
Дата охранного документа: 10.12.2014
24.08.2017
№217.015.94ff

Микротеплоэлектроцентраль, работающая на возобновляемых источниках энергии

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики. Микротеплоэлектроцентраль представляет собой единый модуль, собранный на базе энергоемкого высокотемпературного теплоаккумулятора с гибридной системой нагрева от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в основном солнечной и ветровой....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608448
Дата охранного документа: 18.01.2017
25.08.2017
№217.015.b0ad

Тепломеханический преобразователь с жидкостным рабочим телом

Тепломеханический преобразователь с жидкостным рабочим телом содержит зоны нагрева и охлаждения, установленный в подшипниках вал с наклонным фланцем, теплочувствительные элементы, сопряженный с ними опорный фланец, опирающийся через подшипник на наклонный фланец вала, а также связанный с валом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613337
Дата охранного документа: 16.03.2017
26.08.2017
№217.015.d984

Ветротепловой преобразователь-накопитель

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике для обеспечения бесперебойного теплоснабжения объектов от ветровой энергии. Ветротепловой преобразователь-накопитель, имеющий корпус с конфузором, турбину в виде усеченного конуса с желобчатыми лопастями и вертикальной осью, а также вторичный,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623637
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.dbeb

Тепломеханический преобразователь ("русский двигатель")

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к нетрадиционным преобразователям тепловой энергии в механическую работу. Преобразователь имеет зоны нагрева и охлаждения, установленный в подшипниках ротор с теплочувствительными элементами, а также золотниковое устройство,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623728
Дата охранного документа: 30.06.2017
29.12.2017
№217.015.f190

Безроторный тепломеханический преобразователь

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к нетрадиционным преобразователям тепловой энергии возобновляемых природных энергоресурсов или энергии теплосодержащих выбросов в окружающую среду в механическую работу. Безроторный тепломеханический преобразователь имеет зоны нагрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636956
Дата охранного документа: 29.11.2017
17.02.2018
№218.016.2a90

Теплообменник к электросушилкам для пищевых продуктов

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к устройствам для рекуперации тепловой энергии в сушильных установках, и может быть использовано, главным образом, в бытовых электросушителях для овощей, ягод, фруктов и прочей продукции с обеспечением резкого сокращения расхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642954
Дата охранного документа: 29.01.2018
17.02.2018
№218.016.2de1

Мини-тэц, работающая на возобновляемых источниках энергии

Изобретение относится к сооружениям в области теплоэнергетики и может быть использовано в системах автономного комплексного энергоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и иных объектов от возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Мини-ТЭЦ, работающая на ВИЭ, оснащена однотипными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643877
Дата охранного документа: 06.02.2018
10.05.2018
№218.016.4ea1

Морской энергокомплекс

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в целях производства электрической и тепловой энергии, экологически чистого топлива, а также поддержания в охраняемых акваториях оптимальных для морской биоты температурных условий. При этом исходным энергоресурсом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650916
Дата охранного документа: 18.04.2018
+ добавить свой РИД