Система солнечного теплоснабжения

1576804 зИзобретение относится к гелиотехнике, аименно к бытовым системам солнечноготеплоснабжения,Цель изобретения - упрошение и повышение надежности.На чертеже изображена схема системысолнечного теплоснабжения.Система содержит солнечный коллектор 1с датчиком 2 температуры, емкость горячеговодоснабжения в виде напорного бака 3 с нагревателем 4 и датчиком 5 температуры,тепловой насос 6 с испарителем 7 и конденсатором 8, грунтовый теплообменник 9,отопительные приборы 10, установленные впомещении (не показано) с датчиком 11 температуры, и три циркуляционных насоса 12 -14, Коллектор 1, нагреватель 4 и насос 12последовательно соединены с образованиемзамкнутого контура 15 нагревателя 4, испаритель 7, теплообменник 9 и циркуляционный насос 13 - с образованием замкнутого контура 16 испарителя 7, а конденсатор 8, циркуляционный насос 14 и приборы 10 - с образованием замкнутого контура 17 конденсатора 8. Контуры 15 и 16нагревателя 4 и испарителя 7 связаны трубопроводом 18 с установленным на нем двухпозиционным клапаном 19, один конец 20 трубопровода 18 подключен к контуру 15 нагревателя за коллектором 1.В контуре 15 на входе 21 нагревателя 4установлен двухпозиционный клапан 22,а приводы (не показаны) клапанов 19 и 22связаны с датчиками 2 и 5. Нагреватель 4на входе 21 и выходе 23 подключен к контуру 17 конденсатора 8 соответственно за насосом 14 и приборами 10 с образованием замкнутого контура 24. В контуре 24перед нагревателем 4 установлен двухпозиционнь 1 й клапан 25 с приводом (не показан), связанным с датчиками 2 и 5, нагреватель 4 и бак 3 конструктивно объединены в емкостной теплообменник 26. Трубопровод 18, подключенный концом 20 к контуру 15, другим концом 27 подключен к контуру 16 испарителя 7 перед грунтовым теплообменником 9, а упомянутые контуры 15и 16 на входах 28 насосов 12 и 13 соединены дополнительным трубопроводом 29 с установленным на нем двухпозиционным клапаном 30, привод которого связан с датчиками 2 и 5.В контуре 16 на выходе испарителя 7установлен обратный клапан 31. В контуре 17конденсатора 8 перед отопительными приборами 10 установлен двухпозиционный клапан 32 с приводом (не показан), связанным с датчиком 11 температуры помешения. Контур 15 включает бак ЗЗ для сливатеплоносителя, подключенный параллельнонасосу 12 с помошью трубопровода 34с вентилями 35 и 36 и вентиля 37. В контуре 15 имеется байпасный трубопровод 38с клапаном 39 и клапан 40. Напорный бак 3подключен к водопроводной сети 41 и водоразборным приборам системы 42 горячего водоснабжения. Тепловой насос 6, кроме того, содержит компрессор 43 и дроссельный вен. тиль 44. Для управления клапанами 19, 22, 25, 30, 32, 39 и 40, насосами 12 - 14 и компрессором 43 предусмотрены терморегуляторы 45 - 47, связанные на входах соответственно с датчиками 2, 5 и 11.Система солнечного теплоснабжения работает следуюшим образом,В солнечном коллекторе 1 происходит преобразование солнечной радиации в тепловую энергию и повышение вследствие этого температуры теплоносителя. Датчик 5 температуры, размещенный в напорном баке 3 емкостного теплообменника 26, с помошью терморегулятора 46 определяет необходимость нагрева воды, подаваемой к приборам системы 42 горячего водоснабжения под давлением водопроводной сети 41. Выбор источника телла для системы горячего водоснабжения осушествляется по сигналу датчика 2 температуры с помощью терморегулятора 45. Таким образом, управление двухгюзиционными клапанами 22, 25, 30, 39 и 40, циркуляционными насосами2 - 14, компрессором 43 теплового насоса 6 осуществляется с помощью сигналов от терморегуляторов 45 и 46 датчиков 2 и 5.При снижении температуры горячей воды в напорном баке 3 емкостного теплообменника 26 ниже определенной величины необходим ее нагрев, который в зависимости от интенсивности солнечной радиации осуществляется либо от солнечного коллектора 1, либо от теплового насоса 6. При повышении температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1 выше определенной величины, что свидетельствует о наличии интенсивной солнечной радиации, в качестве источника тепла используется солнечный коллектор 1. В этом случае сигнал от датчика 5 температуры горячей воды поступает на включение циркуляционных насосов 13 и 14 в контурах компрессора 43 теплового насоса 6, на открытие клапанов 22 и 40 в контуре 15, соединяющем солнечный коллектор 1 с нагревателем 4 емкостного теплообменника 26, на открытие клапана 25 в контуре 24, соединяющем конденсатор 8 с нагревателем 4, на открытие клапана 39 в байпасном трубопроводе 38 и на закрытие клапанов 19 и 30 в трубопроводах 18 и 29, соединяюших контур5 с контуром 16 испарителя 7. В то же время сигнал от датчика 2 температуры теплоносителя блокирует включение насосов4 и3, компрессора 43, открытие клапанов 25 и 39, закрытие клапанов 22 и 40.Таким образом, наложение сигналов от датчиков 2 и 5 приводит к тому, что насосы 14 и 13 и компрессор 43 теплового насоса 6 отключены, клапаны 19, 25, 30 и 39 закрыты, а клапаны 22 и 40 открыты, при 5 10 15 20 25 30 35 4 О 45 50 555 10 15 20 5 35 40 45 50 55 этом теплоноситель от солнечного коллектора 1 с помощью включенного насоса 12 подается в нагреватель 4. Если интенсивность солнечной радиации недостаточна для эффективного нагрева воды в емкостном теплообменнике 26 и температура теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1 снижается ниже определенной величины, сигнал от датчика 2 перестает блокировать включение насосов 13 и 14, компрессора 43, открытие клапанов 25 и 39, закрытие клапанов 22 и 40. Таким образом, наложение сигналов от датчиков 2 и 5 приводит к тому, что насосы 13 и 14 и компрессор 43 включены, клапаны 25 и 39 открыты, клапаны 19, 22, 30 и 40 закрыты, при этом теплоноситель от конденсатора 8 с помощью насоса 14 подается в нагреватель 4, а насос 12 осуществляет циркуляцию теплоносителя по контуру солнечного коллектора 1, включающему байпасный трубопровод 38.При повышении температуры горячей воды в напорном баке 3 выше определенной величины необходимость в ее нагреве отпадает. В этом случае сигнал от датчика 5 поступает на отключение насосов 13 и 14 и компрессора 43, на закрытие клапанов 25 и открытие клапанов 19 и 30, при этом теплоноситель с помощью насоса 12 подается от солнечного коллектора 1 в грунтовый теплообменник 9 для компенсации теплопотерь грунта.Установленный в контуре 16 испарителя 7 теплового насоса б обратный клапан 31 препятствует протеканию теплоносителя по контуру 16 испарителя 7 и обеспечивает подачу теплоносителя от солнечного коллектора 1 в грунтовый теплообменник 9 при отключенном насосе 13 в контуре 16 испарителя 7.При отсутствии солнечной радиации возможно снижение температуры наружного воздуха, а следовательно, и температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1 ниже температуры грунта, что приводит к недопустимости подачи теплоносителя от солнечного коллектора 1 в грунтовый теплообменник 9. В этом случае при снижении температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора .1 ниже определенной величины сигнал от датчика 2 поступает на отключение насоса 12 и на закрытие клапанов 19 и 30. При наличии солнечной радиации, что приводит к повышению температуры теплоносителя выше определенной величины, сигнал от датчика 2 поступает на включение насоса 12 и на открытие клапанов 19 и 30, при этом в зависимости от температуры подача теплоносителя от солнечного коллектора 1 осуществляется либо в нагреватель 4, либо в грунтовый теплообменник 9, либо по байпасному трубопроводу 38 через клапан 39.Нагрев теплоносителя для системы отопления осуществляется в конденсаторе 8 теплового насоса 6. При снижении температуры воздуха в помещении ниже определенной величины сигнал от датчика 1 температуры воздуха в помещении с помощью терморегулятора 47 поступает на включение насосов 13 и4 и компрессора 43 и на открытие двухпозиционного клапана 32. При этом теплоноситель от конденсатора 8 с помощью насоса 14 через клапан 32 подается непосредственно в отопительные приборы 10 системы отопления. При повышении температуры воздуха в помещениях выше определенной величины сигнал от датчика 11 поступает на отключение насосов 13 и 14 и компрессора 43, на закрытие клапана 32.Включение и отключение компрессора 43 теплового насоса 6, а также насосов 13 и 14 осуществляется под действием сигналов либо датчиков 2 5, лбо датка 1.Бак 33 для слива теплоносителя з солнечного коллектораработает проткрытии вентиля 35 и закрытии вентилей 36 и 37. Кроме того. бак 33 может быть использован для заполнения всей системы путем включения насоса 12 при закрытом вентиле 35 и открытых клапанах 9, 22, 25, 30, 32, 39 и 40вентилях 36 и 37.В качестве теплоносителя в системе солнечного теплоснабжения используют антифриз, что способствует предотвращению замерзания теплоносителя в солнечном коллекторе 1 и в грунтовом теплообменнике 9 в зимний период, позволяет круглогодично использовать энергию солнечной радиации на нужды теплоснабжения зданий упрощасэксплуатацию системы.( ив теплоносителя из солнечного ко,;- лектора 1 необходим лишь при нарушении его герметичности с целью проводе. ния ремонта или замены солнечного коллектора 1.Снижение энергетических затрат е сстсме и обеспечение ее технологичности дост- гается благодаря отказу от использования трех теплоаккчмчлирчющих емкостей со строго определенным размещением их по высоте и шести теплообменников, снабжению системы емкостным теплообменником, непосредственной передаче тепла от конденс- тора 8 теплового насоса 6 к отопительным приборам 10, от солнечного коллектора 1 к грунтовому теплообменнику 9, отсутствию необходимости работы циркуляционного насоса 13 в контуре 1 б спарителя 7 теплового насоса 6 при переда че тепла от солнечного коллектора 1 в груц г, Исключению потерь телла от грунта к солнечному коллекторупри отсутствии солнечной радиации и понижению температурь; наружного воздуха ниже температ ры гру нта, предотвращению возможности попадания хладагента из контура теплового насоса 6 при нарушении его герметичности в воду питьевого качества в системе го1576804 Формула изобретения Составитель К. ЗаграничнаяРедактор М. Бланар Техред Л. Кравчук Корректор О. ЦиплеЗаказ 1842 Тираж 587 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва. Ж - 35, Раугоская наб., д. 45Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 рячего водоснабжения за счет примененияводо-водяного нагревателя 4 в емкостном теплообменнике 26. 1. Система солнечного теплоснабжения, содержащая солнечный коллектор с датчиком температуры, емкость горячего водоснабжения с нагревателем и датчиком температуры, тепловой насос с испарителем и конденсатором, грунтовый теплообменник, отопительные приборы, установленные в помещении с датчиком температуры, и три циркуляционных насоса, причем коллектор, нагреватель и один из циркуляционных насосов последовательно соединены с образованием замкнутого контура нагревателя, испаритель, теплообменник и другой циркуляционный насос -- с образованием замкнутого контура испарителя, конденсатор, третий циркуляционный насос и приборь - 20 с образованием за мкнутого контура конденсатора, контуры испарителя и нагревателя связаны трубопроводом с установленным на нем двухпозиционным клапаном, один конец трубопровода подключен к кон туру нагревателя за коллектором, при этом в контуре нагревателя на входе нагревателя установлен двухпозиционный клапан, а привод каждого из клапанов связан с датчиками температуры емкости и коллектора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, нагреватель на входе и выходе подключен к контуру конденсатора соответственно за насосом и приборами с образованием замкнутого контура, а в последнем перед нагревателем установлен двухпозиционный клапан с приводом, связанным с датчиками температуры коллектора и емкости, причем последняя выполнена в виде напорного бака, а нагреватель установлен в нем с образованием емкостного теплообменника.2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что трубопровод, связывающий контуры испарителя и нагревателя, вторым концом подключен к контуру испарителя перед грунтовым теплообменником, а упомянутые контуры на входах насосов соединены дополнительным трубопроводом с установленным на нем двухпозиционным клапаном, привод которого связан с датчиками температуры коллектора и бака, причем в контуре испарителя на выходе испарителя установлен обратный клапан,3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в контуре конденсатора перед приборами установлен двухпозиционный клапан с приводом, связанным с датчиком температуры помещения.