Система солнечного теплоснабжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН ае аи ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИЙ БРЕТЕНИЯ ИДЕТ ЕЛЬСТЗ(71) Особое конструкторское бюро Государственного научно-исследовательского энергетического института им. Г.М.Кржижановского(56) 1, Патент США 9 4169554, кл. Г 24 Л 3/02, опублик, 1979.2. Авторское свидетельство СССР У 1108303, кл. Р 24 Л 3/02, 1983, (54)(57) СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, содержащая солнечный коллектор, связанный с низкотемпературной секцией аккумулятора тепла,ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ОПИСАНИ И АВТОРСКОМУ(51) Г 24 3 2/42; Р 24 Р 11 сообщенный с его высокотемпературной секцией последовательно череземкость распределения тепла и запорное устройство с поплавковым приводом, причем в высокотемпературнойсекции размещен поплавок привода запорного устройства, а в емкости -датчик температуры и нагревательс управляющим устройством, связанныйс резервным источником тепла, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью снижения потерь тепла, датчиктемпературы связан с запорным устройством, а в высокотемпературнойсекции ниже уровня срабатывания поплавкового привода установлен датчик уровня, связанный с управляющимустройством нагревателя.Изобретение относится к гелиотехнике, а более конкретно - к системамсолнечного теплоснабжения, и можетбыть использовано для горячего водоснабжения и обогрева жилых и про-,изводственных помещений и для других.бытовых нужд,Известна система солнечного теплоснабжения, содержащая солнечный коллектор, предназначенный для поглощения солнечной энергии, аккумуляторсобранного тепла и дополнительныйисточник энергии, в качестве которого используется тепловой насос в сочетании с электронагревателем, применяемый в тех случаях, когда солнечного тепла не хватает. для полногоудовлетворения потребности в тепле 11Недостатком данной системы является невозможность использования Ов подобных системах теплового насоса в качестве источника дополнительной энергии для обеспечения нагрузкигорячего водоснабжения, что снижаетих эффективность. 5Известна также система солнечноготеплоснабжения, содержащая солнечныйколлектор, связанный с низкотемпературной секцией аккумулятора тепла,сообщенной с его высокотемпературной секцией последовательно череземкость распределения тепла и запорное устройство, причем в высокотемпературной секции размещен поплавокпривода запорного устройство, а вемкости - датчик температуры и нагреватель с управляющим устройством,связанный с резервным источником тепла 2 1,едостатком известнои системы яв 40ляется то, что не предусмотрено отключение дополнительного источникатепла на неотопительный период придостаточном количестве солнечнойэнергии, что приводит к значительнымпотерям тепла в системе. Цель изобретения - снижение потерь тепла.Поставленная цель достигается тем, что в системе солнечного тепло снабжения, содержащем солнечный коллектор, связанный с низкотемпературной секцией аккумулятора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией последовательно через ем кость распределения тепла и запорное устройство с поплавковым приводом, причем в высокотемпературной секции размещен поплавок привода запорного устройства, а в емкости датчик температуры и нагреватель с управляющим устройством, связанный с резервным источником тепла, датчик температуры связан с запорным устройством, а в высокотемпературной секции ниже уровня срабатыва- ния поплавкового привода установлен датчик уровня, связанный с управляющим устройством нагревателя.На чертеже показана схема системы солнечного теплоснабжения.Система содержит солнечный коллектор 1, связанный с низкотемпературной секцией 2 аккумулятора тепла, сообщенной с его высокотемпературной секцией 3 последовательно через емкость 4 распределения тепла и запорное устройство в виде клапанов 5 и 6, последний из которых имеет поплавковый привод с поплавком (на чертеже не показан), размещенным в секции 3. В емкости 4 размещен датчик 7 температуры и нагреватель 8с управляющим. устройством 9, связанный с резервным источником 10 тепла. Датчик 7 температуры связан склапаном 5 запорного устройства, ав высокотемпературной секции 3 нижеуровня срабатывания паплавковогопривода установлен датчик 11 уровня,связанный с управляющим устройством 9 нагревателя 8. Низкотемпературная секция 2 снабжена подводящим патрубком 12 холодной среды с поплавковымклапаном 13. Секции 2 и 3 связанытрубопроводами 14 с запорным устройством 15, управляемым датчиком 16температуры и трубопроводами 17,В качестве резервного источника 10тепла используется тепловой насос. Кроме того, на чертеже показаны циркуляционные насосы 18-20, для прокачки теплоносителя, бак 21 для слива теплоносителя из солнечного коллектора 1, теплообменники 22-24, грунтовой теплообменник 25, калорифер 26, вентилятор 27, электронагреватели,28 и 29, вентили 30 с электроприводом, испаритель 31, компрессор 32 и дроссельный вентиль 33 теплового насоса, который служит резервным источником 10 тепла, датчики 34-36 температуры, терморегулятары 37-41,Теплоизоляция всех элементов схемы, включая трубопроводы, а также, датчик температуры наружного вазду1137285 4 5 0 15 20 ЗО 35 40 45 :0 нал на включение компрессора 32 те 55 плового насоса и циркуляционного наха на схеме не показаны. Сплошной линией на чертеже обозначена гидравлическая связь элементов схемы, а пунктиром - электрическая связь.Система солнечного теплоснабжения работает следующим образом.В солнечном коллекторе 1 происходит преобразование солнечной радиации в тепловую энергию и повьппение вследствие этого температуры поглощающей поверхности солнечного коллектора 1, Дифференциальный терморегулятор 38 анализирует разность температур поглощающей поверхности солнечного коллектора, измеряемой датчиком 34 температуры, и наружного воздуха. Если эта разность превышает определенное значение, свидетельствующее о наличии солнечной радиации достаточно высокого уровня, то выдается сигнал на включение циркуляционного насоса 18, прокачивающего теплоноситель через солнечный коллектор 1, Дифференциальный терморегулятор 39 анализирует разность температур поглощающей поверхности солнечного коллектора 1 и жидкой среды,в качестве которой используется вода, измеряемых датчиком 35 температуры, расположенным в нижней части секции 2 бака-аккумулятора тепла. Если эта разность превьппает некоторое заданное значение, то вьдается сигнал на включение теплообменника 23 путем открытия соответствующего вентиля 30. Теплообменник 22 при этом отключается. При выполнении указанных условий поглощенное в солнечном коллекторе 1 тепло переносится тепФлоносителем к расположенному в секции аккумулятора тепло теплообменнику 23, где передается воде, поступающей в секцию 2 тепла, и аккумулируется за счет теплоемкости воды. Если разность температур, измеряемая терморегулятором 39, падает ниже заданного значения, выдается сигнал на включение циркуляционного насоса 19 теплообменника 22 и отключение теплообменника 23 путем изменения положения вентиля 30. В этом случае поглощенное солнечное тепло передается в грунт, используемый в качестве аккумулирующей среды, при помощи теплообменника 22 и грунтового теплообменника 25размещенный здесь датчик 16 температуры вьдает сигнал на терморегулятор 40, откуда поступает сигнал на открытие запорного устройства 15 и вода самотеком по трубопроводу 14 поступает в секцию 3. При понижении уровня воды в секции 2 поплавковый клапан 13 открывает патрубок 12 и холодная вода из водопровода поступает в нижнюю часть секции 2 бака- аккумулятора тепла.Если расход воды из секции 3 на нагрузку горячего водоснабжения превышает поступление воды через запорное устройство 15, то уровень во" ды в секции 3 начинает уменьшаться. При понижении уровня воды ниже уровня, определяемого датчиком 11, последний вьдает сигнал на управляющее устройство 9, которое включает компрессор 32 теплового насоса и циркуляционный насос 19. Запасенноев грунте тепло передается в грунтовомтеплообменнике 25 циркулирующему в 25 контуре теплоносителю и затем поступает в нспаритель 31 теплового насоса. В нагревателе 8 тепло поступает к воде емкости 4 распределения тепла. При нагреве воды в емкости 4 распределения тепла свыше требуемойтемпературы размещенный здесь датчик7 температуры вьдает сигнал на терморегулятор 41, откуда поступаетсигнал на открытие клапана 5 и водаза счет гидростатического напорапо трубопроводу 17 поступает в секцию 3. При повьппении уровнй воды всекции до уровня, определяемого датчиком 11, вьдается сигнал на отключение компрессора 32 теплового насоса и циркуляционного насоса 19. Режим отопления в рассматриваемой системе теплоснабжения реализуется следующим образом.При понижении температуры воздуха в помещении здания ниже требуемого значения размещенный в помещении датчик 36 температуры вьдает сигнал на терморегулятор 37, откуда поступает сигнал на управляющее устройство 9, на включение вентилятора 27 и циркуляционного насоса 20. Управляющее устройство 9 вьдает сигсоса 19. Циркулирующий в контуреПри нагреве воды в верхней частисекции 2 выше заданной температуры теплоноситель переносит тепло иземкости 4 распределения тепла к ка3728511лориферу 26, где оно передается про-:качиваемому через калорифер 26 воздуху, поступающему затем в отапливаемое помещение,При работе системы теплоснабженияможет сложиться ситуация, когда поусловиям обеспечения нагрузки отопления выдается сигнал на включениетеплового насоса (резервный источник 10 тепла), а поступления водыв секцию 3 из емкости 4 распределения тепла для обеспечения нагрузкигорячего водоснабжения при этом нетребуется. В этом случае при включении теплового насоса нагреваетсявода в емкости 4 распределения теп-.ла и в соответствии с рассмотреннымранее режимом вода через клапаны 5и 6 поступает в секцию 3 до уровнясрабатывания поплавкового приводаклапана 6, Можно также предусмотреть блокировку открытия клапана 5по сигналу датчика 11 уровня. Электровагреватель 28 в емкости 4 распределения тепла и электронагреватель29 в секции 3 являются резервнымиисточниками тепла,Теплоносителем, прокачиваемым через солнечный коллектор 1 в рассматриваемой системе теплоснабжения,является вода. Для обеспечения за -щиты от замерзания служит подсистема, включающая датчик температуры наружного воздуха и вентиль 30, установленный в трубопроводе, соединя ющем воздушную полость в верхнейчасти бака 21 для хранения сливаемой из солнечного коллектора 1 воды с верхней точкой 1 контура солнечногб коллектора 1. При понижении темпера туры наружного воздуха ниже .температуры замерзания воды датчик температуры наружного воздуха, выдает сигнал на открытие вентиля 30 и остановку циркуляционного насоса 18, после че го происходит слив воды из солнечного коллектора 1 в бак 21 для хранения сливаемой воды. уменьшение потерь тепла в емкос ти распределения тепла при обеспечении резервным подогревателем нагрузки горячего водоснабжения в течениеНеотопительного периода связано стем, что размещенный в баке сбора на гретой жидкой среды датчик уровнявыдает сигнал на включение дополни -тельного источника тепла только вслучае недостаточного поступления на гретой жидкой среды непосредственно Зо из бака-аккумулятора тепла в бак сбора нагретой жидкой среды.