RU2426035C1

RU2426035C1 - Solar electric water heater

Info

Publication number: RU2426035C1
Application number: RU2010115878/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Шувалов (RU); Анатолий Михайлович Шувалов; Александр Николаевич Зазуля (RU); Александр Николаевич Зазуля; Петр Александрович Телегин (RU); Петр Александрович Телегин; Алексей Николаевич Морозов (RU); Алексей Николаевич Морозов; Константин Александрович Набатов (RU); Константин Александрович Набатов
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-08-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: solar electric water heater includes solar collector, pipeline, storage tank, outlet connection pipe, heat insulation, heat exchanger, inlet connection pipe, self-controlled electric heater and circulation pump. Electric heater consists of heat-conducting housing, waterproof casing, heat insulation, textolite plate with current-conducting layer, posistors, electric power supply pins, dielectric heat-conducting layer and aluminium foil.

EFFECT: higher reliability, electric safety, simpler design and resource saving.

2 dwg

Description

Изобретение относится к гелиоэнергетике, а именно к энергетическим установкам эффективного нагрева воды и сохранения нагретой воды длительное время.The invention relates to solar energy, and in particular to power plants for efficiently heating water and preserving heated water for a long time.

Известен гелиоветровой водонагреватель, содержащий ветродвигатель и теплогенератор с баком, имеющим подводящий и отводящий трубопроводы холодной и горячей воды (см. патент РФ № 2189543, F24J 2/42 от 10.07.2000).Known solar water heater containing a wind turbine and a heat generator with a tank having a supply and outlet pipelines of cold and hot water (see RF patent No. 2189543, F24J 2/42 from 07/10/2000).

К недостаткам гелиоветрового водонагревателя относится низкая надежность из-за наличия сложной пусковой и терморегулирующей аппаратуры и сложной системы трубопроводов.The disadvantages of a solar water heater include low reliability due to the presence of complex starting and thermoregulating equipment and a complex piping system.

Известна гелиоустановка горячего водоснабжения, содержащая солнечную батарею, которая включает, по меньшей мере, два солнечных тепловых коллектора, соединенных между собой патрубком, бак-аккумулятор, трубопровод подачи воды из бака-аккумулятора в солнечную батарею, трубопровод отвода горячей воды из солнечной батареи в бак-аккумулятор, трубопровод подачи холодной воды в бак-аккумулятор, трубопровод отвода горячей воды из бака-аккумулятора к потребителю (см. патент РФ № 2250422, F24J 2/42 от 20.04.2005).Known solar hot water supply system containing a solar battery, which includes at least two solar thermal collectors interconnected by a pipe, a storage tank, a pipeline for supplying water from the storage tank to the solar battery, a pipeline for draining hot water from the solar battery to the tank -accumulator, pipeline for supplying cold water to the storage tank, pipeline for draining hot water from the storage tank to the consumer (see RF patent No. 2250422, F24J 2/42 of 04/20/2005).

Недостатком данной гелиоустановки является сложность ее конструкции из-за большого количества трубопроводов и запорной арматуры, наличия тепловых датчиков, терморегулирующей аппаратуры.The disadvantage of this solar installation is the complexity of its design due to the large number of pipelines and shut-off valves, the presence of thermal sensors, temperature-controlled equipment.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является выбранная в качестве прототипа гелиоустановка, содержащая солнечный коллектор, нагреватель, бак-аккумулятор, трубопроводную и запорную арматуру. Саморегулируемый нагреватель состоит из следующих функциональных узлов: теплообменной камеры, включающей электродную группу с проходными изоляторами и расширительную емкость (см. патент РФ № 2201559, F24J 2/44 от 27.04.2001).Closest to the claimed technical solution is a solar installation selected as a prototype, containing a solar collector, heater, storage tank, pipeline and shutoff valves. A self-regulating heater consists of the following functional units: a heat exchange chamber, including an electrode group with bushing insulators and an expansion tank (see RF patent No. 2201559, F24J 2/44 of 04/27/2001).

К недостаткам относятся низкая электробезопасность и надежность из-за наличия электродных групп и сложной системы трубопроводной и запорной арматуры, а также раздельных емкостей с гидравлическими связями.The disadvantages include low electrical safety and reliability due to the presence of electrode groups and a complex system of piping and stop valves, as well as separate tanks with hydraulic connections.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение электробезопасности, надежности, экономия ресурсов.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase electrical safety, reliability, saving resources.

Указанный технический результат достигается тем, что в гелиоэлектроводонагревателе, содержащем солнечный коллектор, трубопровод, бак-аккумулятор, вводной и выводной патрубки, теплообменник, саморегулируемый электронагреватель, согласно изобретению на теплопроводный корпус саморегулируемого электронагревателя нанесен диэлектрический теплопроводный слой, на который наложена алюминиевая фольга, к ней прижаты нижние поверхности позисторов, верхние же их поверхности сочленены с токопроводящим слоем текстолитовой пластины, подвод электропитания осуществляется двумя токопроводящими шпильками, одна из которых соединена с алюминиевой фольгой, а вторая соединена с токопроводящим слоем текстолитовой пластины.The specified technical result is achieved by the fact that in a solar electric heater containing a solar collector, a pipeline, a storage tank, an inlet and outlet pipe, a heat exchanger, a self-regulating electric heater, according to the invention, a dielectric heat-conducting layer is applied to the heat-conducting body of the self-regulating electric heater, on which an aluminum foil is applied, to which the lower surfaces of the posistors are pressed, their upper surfaces are joined to the conductive layer of the textolite plate, power supply is carried out by two conductive studs, one of which is connected to an aluminum foil, and the second is connected to a conductive layer of a textolite plate.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен гелиоэлектроводонагреватель, на фиг.2 - саморегулируемый электронагреватель.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows a solar electric heater, in Fig.2 - self-regulating electric heater.

Гелиоэлектроводонагреватель (фиг.1) содержит солнечный коллектор 1, трубопровод 2, бак-аккумулятор 3, выводной патрубок 4, теплоизоляцию 5, теплообменник 6, вводной патрубок 7, саморегулируемый электронагреватель 8, циркуляционный насос 9, последовательно соединенные в замкнутый контур трубопроводы.The solar electric heater (Fig. 1) contains a solar collector 1, a pipeline 2, a storage tank 3, an outlet pipe 4, heat insulation 5, a heat exchanger 6, an inlet pipe 7, a self-regulating electric heater 8, a circulation pump 9, pipelines connected in series to a closed loop.

Саморегулируемый электронагреватель 8 (фиг.2) состоит из теплопередающего корпуса 10, водонепроницаемого кожуха 11, термоизоляции 12, текстолитовой пластины с нанесенным на внутреннюю сторону токопроводящим слоем 13, позисторов 14, паранитовой пластины 15, стягивающего элемента 16, крепежных элементов 17, прокладки 18, шпилек для подвода электропитания 19, хомута 20, крепежной гайки 21, гайки 22, диэлектрического теплопроводного слоя 23, алюминиевой фольги 24.Self-regulating electric heater 8 (figure 2) consists of a heat transfer case 10, a waterproof casing 11, thermal insulation 12, a textolite plate with a conductive layer 13 applied on the inside, posistors 14, a paranite plate 15, a tightening element 16, fasteners 17, gaskets 18, studs for supplying power 19, a clamp 20, a fixing nut 21, a nut 22, a dielectric heat-conducting layer 23, aluminum foil 24.

Гелиоэлектроводонагреватель работает следующим образом. В период интенсивного солнечного излучения нагретый в солнечном коллекторе 1 теплоноситель по трубопроводу 2 поступает в теплообменник 6 бака-аккумулятора 3, заполненного холодной водой. Нагретая в баке-аккумуляторе 3 вода направляется на потребление через выводной патрубок 4. Вводной патрубок 7 позволяет периодически восполнять расход воды. Охлажденный теплоноситель по трубопроводу 2 вновь направляется на вход солнечного коллектора 1, где получает новую порцию тепла. При недостаточном солнечном излучении вода до заданной температуры не нагревается и в работу включается саморегулируемый электронагреватель 8, который обеспечивает нагрев теплоносителя до требуемой температуры. Чтобы интенсифицировать теплообменные процессы через теплообменник 6, в схеме предусмотрен циркуляционный насос 9. В саморегулируемом электронагревателе 8 (фиг.2) установлены позисторы 14, при подаче напряжения на позисторы происходит их разогрев, теплота от которых через диэлектрический теплопроводный слой 23 передается на теплопередающий корпус 10 и происходит нагрев поступающей воды. При нагреве воды до заданной температуры потребляемая мощность позисторов 14 уменьшается до минимума, генерация тепла снижается и нагрев прекращается, при уменьшении температуры воды ниже заданной мощность позисторов 14 и теплоотдача от них снова увеличиваются. В результате осуществляется бесконтактное изменение мощности, обеспечивающее высокую надежность в работе электронагревателя, исключающее дорогостоящую пусковую и терморегулирующую аппаратуру. Термоизоляция 12 снижает тепловые потери в окружающую среду. Алюминиевая фольга 24 служит для смягчения нагрузок на позисторы 14 при прижатии их к теплопередающему корпусу 10. Диэлектрический теплопроводный слой 23 исключает вынос электрического потенциала на теплопередающий корпус 10 и обеспечивает электробезопасность.Solar-electric heater works as follows. During the period of intense solar radiation, the coolant heated in the solar collector 1 through a pipe 2 enters the heat exchanger 6 of the storage tank 3 filled with cold water. The water heated in the storage tank 3 is directed to consumption through the outlet pipe 4. The inlet pipe 7 allows you to periodically replenish the water flow. The cooled coolant through the pipeline 2 is again sent to the input of the solar collector 1, where it receives a new portion of heat. When there is insufficient solar radiation, the water does not heat up to a predetermined temperature and a self-regulating electric heater 8 is turned on, which ensures heating of the coolant to the required temperature. In order to intensify the heat transfer processes through the heat exchanger 6, a circulation pump 9 is provided in the circuit. In the self-regulating electric heater 8 (Fig. 2), the resistors 14 are installed, when the voltage is applied to the resistors, they are heated, the heat from which is transferred through the dielectric heat-conducting layer 23 to the heat transfer case 10 and the incoming water is heated. When water is heated to a predetermined temperature, the power consumption of the posistors 14 is reduced to a minimum, heat generation is reduced and heating stops, when the water temperature decreases below the set power, the power of the resistors 14 and the heat transfer from them increase again. As a result, a non-contact change in power is carried out, which ensures high reliability in the operation of the electric heater, eliminating the expensive starting and temperature control equipment. Thermal insulation 12 reduces heat loss to the environment. Aluminum foil 24 serves to mitigate the loads on the posistors 14 when pressed against the heat transfer case 10. The dielectric heat-conducting layer 23 eliminates the removal of electric potential to the heat transfer case 10 and ensures electrical safety.

Таким образом, предлагаемый гелиоэлектроводонагреватель обеспечивает высокую надежность, электробезопасность, упрощение конструкции и экономию ресурсов.Thus, the proposed solar electric heater provides high reliability, electrical safety, simplifying the design and saving resources.

Claims

A solar-electric heater containing a solar collector, a pipeline, a storage tank, inlet and outlet pipes, a heat exchanger, a self-regulating electric heater, a circulation pump, characterized in that a dielectric heat-conducting layer is applied to the heat-conducting body of the self-regulating electric heater, on which an aluminum foil is applied, to which the surface is pressed posistors, and their upper surfaces are connected with a conductive layer of a textolite plate, while the electric heater is equipped with two conductive pins, one of which is connected to an aluminum foil, and the other is connected to a conductive layer of a textolite plate.