Активный тепловой аккумулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 19) 01)7693 РЕСПУБЛИК 31)5 Р 2432 ИЕ ИЗОБРЕТ Я тельск КУМУЛЯ р предназования соления; пруд те скважиГОСУДАРСТВЕН ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Использование: аккумулятоначено для сезонного аккумулирнечного тепла. Сущность изобре1 снабжен расположенной в гру ной в виде заглушенной снизу трубы 5 с соосно расположенной внутри нее второй трубой 7, сообщающей верхний слой пруда с придонной частью первой трубы. Верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием 8, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда, Входной и выходной патрубки расположены под покрытием (соответственно под нижним и верхним его краями). Нагнетатель выполнен в виде шнека 15, установленного в верхней части второй трубы, а вал шнека пронизывает пленочное покрытие и снабжен ветроколесом. 3 ил.Изобретение предназначено для сезонного аккумулирования солнечной энергии.Перед автором стояла задача разработ, ки теплоаккумулирующей установки типа солнечный пруд (СП), эффективной не только с технико-экономической, но и с экологической точки зрения.В настоящее время существует (главным образом эа рубежом) множество разработок, а также действующих моделей солнечных прудов. В качестве отдаленных аналогов могут быть названы СП с соленой водой, Пресноводные СП могут являться более близкими аналогами, если содержат гелевое или пленочное покрытие. Тепловой аккумулятор солнечной энергии содержит пресноводный солнечный пруд, выполненный пирамидальной или конусной формы и .на не более 2/3 объема заполненный галькой, входной и выходной патрубки расположены у,протиаоположных стенок пруда и соединены между собой вне пруда трубопроводом с расположенным на нем теплообменником для. передачи тепла потребителю, и нагнетатель воды из верхнего слоя пруда через галечный слой. Главным недостатком всех представленных выше СП является прямая зависимость теплоемкости пруда от его площади, Большие площади прудов нэ землях, пригодных для сельскохозяйственных и промышленных нужд, является главным отрицательным фактором такого эффективного способа сезонного аккумулирования тепла, каким является солнечный пруд, в особенности это касается СП с соленой водой. Для Таджикистана внедрение СП указанных типов крайне ограничено изза преобладания территорий с пересеченной местностью, в связи с чем только 3 площадей пригодныдля возделывания земли, Среди недостатков СП-прототипа является необходимость использования искусственных источников энергии для нагнетания теплоносителя, что косвенно ограничивает теплоемкость, поскольку с . увеличением площади пруда и его глубины возникает необходимость увеличения количества и мощности источников потребляемой (электрической) энергии и усложнения оборудования циркуляционной системы.Цель изобретения - привлечение естественных природных сил для обеспечения циркуляции теплоносителя и увеличение теплоемкости солнечного пруда при минимально возможной площади его зеркала, чтобы обеспечить возможность использования бросовых площадей с пересеченной местностью.Эта цель достигается тем, что прудснабжен расположенной в грунте скважи 5 10 ной в виде заглушенной снизу трубы с соосно расположенной внутри нее второй трубой, сообщающей верхний слой пруда с придонной частью первой трубы, верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда, входной и выходной патрубки расположены под покрытием, соответственно, под нижним и верхним его краями, нагнетатель выполнен в.виде шнека, установленного в верхней части второй трубы, а вал шнека пронизывает пленочное покрытие и снабжен ветроколесом,15 Преимущество предложенной конструкции солнечного пруда слагаются из возможности увеличения глубины тепловогоаккумулирования и приспособления для обеспечения циркуляции теплоносителя20 или ветровой энергии, или сил гравитации;. кроме того, из обеспечения возможностииспользования склонов и мест с пересеченным рельефом, мало пригодных или вовсенепригодных для хозяйственных и строи 25 тельных целей, Последнее имеет место приблизком расположении СП малой площади,когда есть возможность объединить их одной циркуляционной системой. Это сталовозможным при исполнении призматиче 30 ского пруда, на 2/3 заполненного галькой,. со скважиной на продолжении вниз вертикальной оси призмы, заполненной трубой.Соосно с последней размещена труба меньшего диаметра, сообщающая теплоактив-.35 ный (под пленкой) слой пруда с придоннойчастью первой трубы. В верхней части второй трубы размещен шнек, на одной оси скоторым выполнено ветроколесо. Шнекпредназначен для обеспечения циркуляции40 теплоносителя иэ теплоактивной зоны впридонную зону первой трубы. При подъеметеплоносителя в пространстве между стенками первой и второй трубы происходит передача части тепла внешней трубе и45 прилегающей зоне грунта, В результатедальнейшего подъема происходит передачаостаточного тепла слою гальки. В зимнеевремя в пасмурные дни процесс прокачкипродолжается, и теплоноситель отбирает50 накопленное тепло, перенося его в теплоактивную зону. Такое решение является необходимым и достаточным для достиженияпоставленной цели и удовлетворяет критерию "существенные отличия".55 На фиг.1 представлен поперечный разрез солнечного пруда: на фиг.2 - пруд вплане, на фиг,З - пруд в аксонометрии.Активный тепловой аккумулятор устроен следующим образом, 1776935Пруд 1 выполнен в виде перевернутой призмы и состоит (сверху вниз) из слоя теплоносителя (вода) 2, слоя гальки 3 размером 10-15 см, между которыми может быть проложен перфорированный асбоцементный лист 4, От вершины призмы вертикально вниз во вмещающем грунте пробурена скважина, в которую вложена асбоцементная труба 5, заглушенная снизу 6, Вдоль оси трубы 5 проложена открытая с обеих концов труба 7, которая пронизцваетслой гальки 3, соединяя своими концами слой теплоносителя 2 и придонную часть заглушенной трубы 5, В теплоносителе над концом трубы 7, не касаясь его, почти горизонтально натянута прозрачная полиэтиленовая пленка 8 с помощью горизонтальных штакг 9, удерживаемых крючками 10. Штанги 9 размещены над перфорированными трубами. 11 - для холодного теплоносителя, 12 - для нагретого. Причем вторая труба расположена выше первой так, чтобы пленка 8 располагалась под углом 1,5 - 2 к горизонту, Стены призмы 13 могут быть бетонными или выложены из асбоцементных листов. Под наклонной поверхностью стен для обеспечения гидроиэолирующего эффекта проложен слой глины 14, утрамбованный в сыром виде. В верхней приустьевой части трубы 7 размещен насос в виде шнека 15, закрепленного на конце штанги 16, на другом конце которой выполнены лопасти ветротурбины, Штанга 16 подвижно закреплена в подшипнике 17, удерживаемом с помощью уголковой фермы-мачты 18. Мачта 18 опирается одной гранью на стенку 19, которая может быть установлена вдоль северной кромки пруда, со стороны которого она может быть выполнена с отражающей поверхностью 20. На фиг.2 показан трубчатый теплообменник 21 между теплоносителями первого и второго контуров. Представленная система может быть обеспечена естественной циркуляцией как в первом, так и во втором контурах, Пруд может быть построен в лессовом или суглинковом грунте, а также в речных отложениях, но при наличии гидро- упорного слоя глины, Вначале разбуривается скважина, диаметр которой должен , отвечать диаметру трубы 5 (например, 219 мм). Затем временно опускается обсадная труба соответствующего диаметра, выкапцвается котлован, труба вытаскивается краном и вместо нее вставляется асбоцементная труба 5, соответствующего диаметра и длины, Стены обкладываются сырой глиной, не содержащей песчаных частиц. Укладка глины сопровождается ее трамбовкой, Слой глины должен составлять не менее 30 см в толщину. Поверх глины могут быть уложены асбоцементные листытолщиной 10 мм или слой бетона - 50 мм,Галька для заполнения аккумулятора выбирается округлой формы, размером 10-15 см,5 Активный тепловой аккумулятор работает следующим образом.Прогреваемый под пленой 8 слой теплоносителя с помощью шнекового насоса 15прогоняется через нижнюю трубу 5 и слой10 гальки 3, при этом происходит интенсивныйтеплообмен, Накапливаемое таким образомтепло остается в окружающем трубу 5 пространстве и в каменном материале слоя 3, Впериод отопления открываются вентили в15 системе циркуляционных труб, размещенных в наружном грунте не выше уровня воды в бассейне, Тогда в процессе нагреваниятеплоноситель должен будет перемещатьсяпод пленкой 8 к трубе 12 для горячего теп 20 лоносителя, а в теплообменнике 21 происходит отбор тепла теплоносителем второгоконтура, Охлажденный теплоноситель первого контура вновь поступает через трубу 11под пленку 8 и цикл повторяется. В условиях25 пересеченной местности пруды малой площади могут образовывать единую системуциркуляции теплоносителя,Таким образом, активный тепловой аккумулятор предложенной конструкции30 предназначен для сезонного аккумулирования солнечного тепла, построен несложно ипри этом включает простые материалы, Впроцессе эксплуатации не требуются дру-.гие источники энергии, кроме солнечной и35 ветровой. Кроме того, для пруда используется пресная вода и участки земли практически нЕпригодные ни длясельскохозяйственных, ни для втроительных работ, что важно в экологическом отно 40 шении.Формула изобретения .Активный тепловой аккумулятор солнечной энергии, содержащий пресноводный солнечный пруд, выполненный45 пирамидальной или конусной формы и на неболее 2/3 объема заполненный галькой,входной и выходной патрубки, расположенные у противоположных стенок пруда и соединенные между собой вне пруда50 трубопроводом с расположенным на немтеплообменником передачи тепла потребителю, и нагнетатель воды из верхнего слояпруда через галечный слой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения теплоемко 55 сти солнечного пруда при минимально возможной площади его зеркала, пруд снабженрасположенной в грунте скважиной в видезаглушенной снизу трубы с соосно расположенной внутри нее второй трубой, сообщающей верхний слой пруда с придонной1776935 7 под покрытием соответственно под нижним и верхним его краями, нагнетатель выполнен в виде шнека, установленного в верхней части второй трубы, а вал шнека пронизывает пле ночное покрытие и снабжен ветроколесом. Составитель А,Смирнова едактор Т,Шагова Техред М.Моргентал Корректор М,Керецманказ 4112 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Ра КНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 1 частью первой трубы, верхний слой пруда снабжен заглубленным в этот слой пленочным покрытием, расположенным под наклоном относительно поверхности пруда, входной и выходной патрубки расположены Подписноеетениям и открытиям иская наб., 4/5