| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2199704
геліоенергетичного ВСТАНОВЛЕННЯ
Ім'я винахідника: Соболєв В.М .; Титов Н.Ф .; Головченко О.І .; Риженков А.Я .; Маленков А.Г .; Жукова О.В.
Ім'я патентовласника: Соболєв Валеріан Маркович; Титов Микола Федорович; Головченко Олександр Іванович; Риженков Анатолій Якович; Маленков Андрій Георгійович; Жукова Олена Валериановна
Адреса для листування: 400005, Волгоград, пр. Леніна, 88, оф.313
Дата початку дії патенту: 2001.04.12
Призначення: для забезпечення електроенергією і теплом промислових і житлових об'єктів, в тому числі окремо розташованих будівель і їх частин, наприклад мансард. Сутність: в установці використовуються три незалежні одна від одної системи знімання енергії - отримання електрики від емітерів-колекторів, отримання теплової енергії за рахунок примусової конвекції повітряного середовища, що нагрівається в замкнутому просторі під аеродинамічним обтічником, і перенесення теплової енергії в зону споживання робочим тілом, укладеним в замкнуту систему внутрішньої подачі теплоносія. Технічний результат досягається тим, що коефіцієнт корисної дії установки підвищується і за рахунок використання акумуляторів тепла і електрики, що дозволяють накопичувати сонячне тепло в теплоізбиточний період (влітку) і використовувати його в теплодефіцітний період (взимку) за рахунок конструктивного виконання світлоприйомним пастки, що забезпечує максимальний відбір сонячної енергії, що потрапляє на площу апертури дзеркала, за рахунок установки електричного нагрівача і додаткового місцевого баластного індуктора-випромінювача тепла в світлоприйомним пастці, а й за рахунок застосування дзеркальної лавсанової плівки з пристроями, що регулюють її натяг, що дозволяє звести до мінімуму дифракцію світла на її мікронерівності і пов'язане з нею розмикання і дефокусировки світлового плями на поверхні теплової труби і вхідний апертурі світлоприйомним пастки.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області автономного енергопостачання і може бути використано, зокрема, для забезпечення електроенергією і теплом окремих будинків і їх частин, наприклад мансард.
Відома геліоустановка з сонячним колектором, що містить паралельно встановлені трубопроводи, з'єднані відповідно з впускним і випускним колекторами циркулюючого теплоносія. Сонячний колектор змонтований на опорній конструкції і може обертатися щодо двох взаємно перпендикулярних осей за допомогою приводного механізму. Сонячний колектор включає геліоконцентратора з рефлекторами, що мають ціліндропараболіческую форму обвідної поверхні, у фокусі яких розміщені трубопроводи. Кінцеві ділянки впускного і випускного трубопроводів розташовані уздовж вертикальної осі геліоустановки та закріплені нерухомо щодо опорної конструкції. З впускним і випускним колекторами відповідні трубопроводи з'єднані декількома шарнірними вузлами, що забезпечують поворот сонячного колектора щодо двох осей (патент США 4934324 від 1990р., МКІ 126/448).
Відома сонячна електростанція, яка містить нерухомий дзеркальний сферичний концентратор, нахилений під кутом, рівним широті місця, і контур вироблення електроенергії, що має основний і додатковий теплообмінники і турбіну з електрогенератором, причому теплообмінники встановлені в районі квазіфокуса концентратора на фермі, що обертається навколо центру кривизни концентратора. Турбіна з електрогенератором встановлена в центрі сфери або нагорі опорної вежі, або на поверхні землі біля основи башти і при цьому з'єднана з теплообмінником гнучким або шарнірним трубопроводом. Нерухомий сферичний концентратор виконаний у вигляді вирізки з півсфери з апертурним кутом 150 o в площині місцевого меридіана (патент Росії 2034204 від 1995р., МКІ F 24 J 2/10).
Відома геліоустановка з гіперфокальна стежить сонячним колектором, відбивна поверхня якого розташована над земною поверхнею і змонтована на рухомий опорної конструкції, що дозволяє відстежувати видимий рух Сонця. Система стеження дозволяє постійно зберігати фокальную лінію в горизонтальному положенні. У фокальній зоні колектора встановлений подовжений приймач сонячної радіації, що перетворює її в теплоту. Подовжений корпус може повертатися щодо своєї поздовжньої осі. На корпусі приймача закріплений шар теплової ізоляції для зниження теплових втрат в навколишнє середовище. Сконцентрований потік сонячної радіації надходить в порожнину приймача через звернену вниз апертуру приймача, приймач обладнаний вирівнює системою, що утримує його в горизонтальному положенні і забезпечує орієнтацію вниз апертури приймача при поточних переміщеннях відбивної поверхні (патент США 5253637 від 1993р., МКІ 126/696).
Відома геліоустановка з параболічним відбивачем, що складається з окремих осередків, розміщених на багатокутної рами. Приймач, що знаходиться в фокальній зоні відбивача, має корпус, утворений зовнішнім подовженим трубчастим кожухом з закритими торцевими частинами. Зовнішня поверхня корпусу приймача в поперечному перерізі має форму багатокутника, подібну окремих осередків відбивача. Усередині кожуха змонтований змійовик, через який циркулює нагрівається вода. При проходженні через змійовик вода нагрівається і випаровується. Порожнина кожуха приймача заповнена теплопередающей середовищем, за допомогою якої тепло від стінок кожуха передається до змійовика (патент США 4599995 від 1986р., МКІ 126/438).
Найбільш близьким аналогом, прийнятим за прототип, є геліоенергетичного установка, призначена в основному для транспортних систем, що містить змонтований на рамі геліоконцентратора з рефлектором, що має ціліндропараболіческую форму обвідної поверхні, у фокусі якого розміщений енергетичний блок, пов'язаний із зоною енергоспоживання, і опорно-поворотну платформу . Опорно-поворотна платформа має привід повороту навколо осі для горизонтального стеження за Сонцем. Енергетичний блок включає паровий котел, встановлений у фокусі дзеркала і пов'язаний через систему трубопроводів із зоною енергоспоживання транспортного засобу. Управління геліоустановкою здійснюється електронною системою спостереження за положенням Сонця (патент Росії 1774137 від 1992р., МКІ F 24 J 2/38).
Недоліком всіх описаних вище аналогів, включаючи прототип, є обмежене використання їх енергетичних можливостей, що виражається в тому, що в процесі роботи відбирають від них тільки частина виробленої енергії.
Завданням цього винаходу є підвищення коефіцієнта корисної дії пристрою і поліпшення термодинамічних параметрів роботи геліоконцентратора.
Це завдання вирішується тим, що геліоенергетичного установка містить змонтований на рамі геліоконцентратора з рефлектором, що має ціліндропараболіческую форму обвідної поверхні, у фокусі якого розміщений енергетичний блок, пов'язаний із зоною енергоспоживання, і опорно-поворотну платформу. Енергетичний блок і ціліндропараболіческій рефлектор герметично укриті аеродинамічним обтічником. Енергетичний блок забезпечений заповненої робочим тілом теплоносія теплової трубою зі змонтованої в ній світлоприйомним дзеркальної пасткою тунельного типу і блоком виробляють електроенергію емітерів-колекторів. У зоні енергоспоживання змонтовані теплоізлучатель, акумулятор тепла і акумулятор електроенергії, пов'язаний з блоком емітерів-колекторів. Теплова труба з'єднана з теплоізлучателем замкнутим каналом транспортування робочого тіла, що створює внутрішню систему подачі теплоносія. Геліоенергетичного установка додатково забезпечена конвективного системою примусового повітрообміну, виконаної у вигляді замкнутого тракту, що з'єднує повітряний обсяг, обмежений рефлектором і аеродинамічним обтічником, з акумулятором тепла.
Теплоізлучатель може бути виконаний у вигляді змійовика. Світлоприйомним дзеркальна пастка тунельного типу виконана з клиновидно розташованими дзеркальними стінками, вкритими зовні теплоізоляцією. У світлоприйомним дзеркальну пастку додатково вбудований баластовий індуктор-випромінювач тепла. Конвективная система примусового повітрообміну може бути забезпечена вентилятором, змонтованим на виході аеродинамічного обтічника з можливістю нагнітання нагрітого повітря в зону енергоспоживання. У світлоприйомним дзеркальну пастку вбудований електронагрівач, встановлений з можливістю роботи в спільному термодинамическом циклі з баластними індуктором-випромінювачем. Акумулятор тепла забезпечений двухконтурной системою теплоносія з можливістю повітряної передачі тепла від внутрішньої системи подачі теплоносія до зовнішнього побутового контуру теплоносія зони енергоспоживання. Що огинає поверхню рефлектора утворена гратчастої рамою, поверх якої з вигнутою зовнішнього боку натягнута светоотражающая дзеркальна плівка, встановлена за допомогою ламелей і натяжних гвинтів і захищена зовні Склотканинні покриттям. Світлоприйомним пастка, теплова труба, внутрішня система подачі теплоносія і конвективна система примусового повітрообміну укриті теплоізоляцією. Дзеркальна плівка може бути виконана з лавсану, а обтічник - з полікарбонатних панелей. Рама опорно-поворотної платформи виконана отгорізонтірованной на суміщеної по куту місця і азимутальної кутку єдиної осі обертання рефлектора, коллінеально спрямованої при монтажі установки на Полярну зірку.
Порівняльний аналіз заявленого винаходу з прототипом показує, що воно відрізняється тим, що енергетичний блок і ціліндропараболіческій рефлектор герметично укриті аеродинамічним обтічником. Енергетичний блок забезпечений заповненої робочим тілом теплоносія теплової трубою зі змонтованої в ній світлоприйомним дзеркальної пасткою тунельного типу і блоком виробляють електроенергію емітерів-колекторів. У зоні енергоспоживання змонтовані теплоізлучатель, акумулятор тепла і акумулятор електроенергії, пов'язаний з блоком емітерів-колекторів. Теплова труба з'єднана з теплоізлучателем замкнутим каналом транспортування робочого тіла, що створює внутрішню систему подачі теплоносія.
Геліоенергетичного установка додатково забезпечена конвективного системою примусового повітрообміну, виконаної у вигляді замкнутого тракту, що з'єднує повітряний обсяг, обмежений рефлектором і аеродинамічним обтічником, з акумулятором тепла. Теплоізлучатель може бути виконаний у вигляді змійовика. Світлоприйомним дзеркальна пастка тунельного типу виконана з клиновидно розташованими дзеркальними стінками, вкритими зовні теплоізоляцією. У світлоприйомним дзеркальну пастку додатково вбудований баластовий індуктор-випромінювач тепла. Конвективная система примусового повітрообміну може бути забезпечена вентилятором, змонтованим на виході аеродинамічного обтічника з можливістю нагнітання нагрітого повітря в зону енергоспоживання. У світлоприйомним дзеркальну пастку вбудований електронагрівач, встановлений з можливістю роботи в спільному термодинамическом циклі з баластними індуктором-випромінювачем. Акумулятор тепла забезпечений двухконтурной системою теплоносія з можливістю повітряної передачі тепла від внутрішньої системи подачі теплоносія до зовнішнього побутового контуру теплоносія зони енергоспоживання. Що огинає поверхню рефлектора утворена гратчастої рамою, поверх якої з вигнутою зовнішнього боку натягнута светоотражающая дзеркальна плівка, встановлена за допомогою ламелей і натяжних гвинтів і захищена зовні Склотканинні покриттям. Світлоприйомним пастка, теплова труба, внутрішня система подачі теплоносія і конвективна система примусового повітрообміну укриті теплоізоляцією. Дзеркальна плівка може бути виконана з лавсану, а обтічник - з полікарбонатних панелей. Рама опорно-поворотної платформи виконана отгорізонтірованной на суміщеної по куту місця і азимутальної кутку єдиної осі обертання рефлектора, коллінеально спрямованої при монтажі установки на Полярну зірку.
Проведений аналіз свідчить про наявність новизни в заявленому пристрої.
Порівняння запропонованої геліоенергетичні установки з іншими відомими технічними рішеннями того ж призначення показує, що в цій установці використовується по суті три незалежні одна від одної системи знімання енергії: отримання електрики від емітерів-колекторів, отримання теплової енергії за рахунок примусової конвекції повітряного середовища, що нагрівається в замкнутому просторі під аеродинамічним обтічником, і перенесення теплової енергії в зону споживання нагрітим робочим тілом, укладеним в замкнуту систему внутрішньої подачі теплоносія. Коефіцієнт корисної дії установки підвищується і за рахунок використання акумуляторів тепла і електрики, що дозволяють накопичувати сонячне тепло в теплоізбиточний період (влітку) і використовувати його в теплодефіцітний період (взимку) за рахунок конструктивного виконання світлоприйомним пастки, що забезпечує максимальний відбір сонячної енергії, що потрапляє на площу апертури дзеркала, за рахунок установки електричного нагрівача і додаткового місцевого баластного індуктора-випромінювача тепла в світлоприйомним пастці, а й за рахунок застосування дзеркальної лавсанової плівки з пристроями, що регулюють її натяг, що дозволяє звести до мінімуму дифракцію світла на її мікронерівності і пов'язане з нею розмивання і дефокусировки світлового плями на поверхні теплової труби і вхідний апертурі світлоприйомним пастки.
Це порівняння свідчить про перевищення заявленим винаходом існуючого рівня техніки і рішення при його допомоги поставленого завдання.
Винахід пояснюється на прикладі його виконання. На кресленнях зображено:
 |
 |
 | |
 |
Фиг.1 - загальний вигляд установки; |
Геліоенергетичного установка містить змонтований на рамі 1 геліоконцентратора 2 з рефлектором 3, які мають ціліндропараболіческую форму обвідної поверхні, у фокусі якого розміщений енергетичний блок 4, пов'язаний із зоною енергоспоживання 5, і опорно-поворотну платформу 6. Рама 1 виконана у вигляді вежі. Що огинає поверхню рефлектора утворена гратчастої рамою 7, поверх якої з вигнутою зовнішнього боку натягнута светоотражающая дзеркальна плівка 8, виконана з лавсану, встановлена за допомогою ламелей і натяжних гвинтів 9 і захищена зовні Склотканинні покриттям 10, а з протилежного боку гратчастої рами змонтований аеродинамічний обтічник 11, виконаний у вигляді ковпака з полікарбонатних панелей, що охоплює енергетичний блок 4. енергетичний блок містить теплову трубу 12 з блоком емітерів-колекторів 13, встановлених в камері 14, забезпеченою світлоприйомним дзеркальної пасткою 15 тунельного типу. Світлоприйомним зербальная пастка забезпечена клиновидно розташованими дзеркальними стінками 16, вкритими зовні теплоізоляцією 17. Всередині на дні камери блоку емітерів-колекторів встановлений баластний індуктор-випромінювач тепла 18. Поза геліоконцентратора розташована зона енергоспоживання 5, до складу якої входять акумулятор електричної енергії 19, накопичувач тепла, що складається з теплоприемника, виконаного у вигляді акумулятора тепла 20, поміщеного в теплоизолированную камеру 21, і вторинний контур енергоспоживання 22. Накопичувач тепла забезпечений двухконтурной системою теплоносія 23 і 24.
Перший контур 23 утворює внутрішня система подачі теплоносія, що складається верб каналу 25, заповненого робочим теплоносієм і з'єднує теплову трубу 12 з теплоізлучателем 26, розміщеним в накопичувачі тепла і виконаним у вигляді змійовика, а другий контур 24 заповнений побутовим теплоносієм. Обидва контури розміщені з урахуванням можливості повітряної передачі тепла від одного контуру до іншого. Повітряний обсяг, обмежений рефлектором і аеродинамічним обтічником, і зона енергоспоживання об'єднані конвективного системою 27 примусового повітрообміну, забезпеченою вентилятором 28, змонтованим на виході аеродинамічного обтічника з можливістю нагнітання нагрітого повітря в зону енергоспоживання. Світлоприйомним пастка 15, теплова труба 12, канал проходження робочого теплоносія 25 і конвективна система 27 примусового теплообміну укриті теплоізоляцією (не показано). У світлоприйомним дзеркальну пастку 15 вбудований електронагрівач 29, встановлений з можливістю роботи в спільному термодинамическом циклі з баластними індуктором-випромінювачем тепла 18.
Геліоенергетичного ВСТАНОВЛЕННЯ працює наступним чином
Завдяки тому, що рама 1 опорно-поворотної платформи 6 геліоенергетичні установки виконана отгорізонтірованной на суміщеної по куту місця 
і азимутальної кутку 
єдиної осі обертання рефлектора, коллінеально спрямованої при монтажі установки на Полярну зірку, значно спрощується процес управління установкою для орієнтування її на Сонце: для Формування азимутальних і угломестной розворотів рефлектора 3 команда надходить на механізм розвороту (не показаний) від приладів 30 стеження і автоматичної системи наведення на сонце. Що знаходиться у фокусі дзеркала рефлектора 3 енергетичний блок 4 встановлений таким чином, щоб світлову пляму створювало на його опромінюється поверхні (на поверхні теплової труби і емітерів-колекторів) щільність енергії сонячного випромінювання на одиницю площі поверхні енергетичного блоку, необхідну для перекладу робочого тіла теплової труби в пароподібний стан. Для ущільнення світлового потоку до величини, що забезпечує необхідну температуру на світлоприйомним дзеркальної пастці 15 для перетворення термоемісійною енергії в електричний струм, дзеркала 16 пастки встановлені таким чином, що утворюють клиновидний тунель, "заганяє" сонячні промені "в кут", який закінчується тепловою трубою і блоком емітерів-колекторів 13, на яких концентрується потік світлової енергії. Щільність цього потоку складає близько 15 Вт / см 2. Вироблена блоком емітерів-колекторів електроенергія надходить частково споживачеві, а частково на акумулятор 19. Основна частина теплової енергії надходить в зону енергоспоживання 5 з робочим теплоносієм, що знаходяться в каналі 25 і змійовику 26, що входять у внутрішній контур 23 теплоносія. Крім того, повітря, що знаходиться всередині повітряного обсягу 31, обмеженого аеродинамічним обтічником 11 і рефлектором 3, нагрівається внаслідок контакту з тепловою трубою 12 і направляється по конвективного системі теплообміну 27 в зону енергоспоживання 5. Поступила від теплоносія по каналу 25 і по конвективного системі теплообміну 27 теплова енергія частково поглинається акумулятором тепла 20, частково передається повітряним шляхом на зовнішній контур 24 побутового теплоносія.
Інтенсифікації цього процесу сприяє вентилятор 28, встановлений на конвективного системі теплообміну 27. Охолоджений теплоносій повертається по каналу 25 в теплову трубу, а повітря - по конвективного системі теплообміну 27 в повітряний обсяг 31.
При відсутності сонця безперебійна робота блоку емітерів-колекторів забезпечується баластовим індуктором-випромінювачем тепла 18. Для забезпечення багатодобові безперебійної роботи пристрою високотемпературний підігрів блоку емітерів-колекторів здійснюється електронагрівачем 29, які працюють в спільному термодинамическом циклі з баластними індуктором-випромінювачем тепла 18.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. геліоенергетичного установка, що містить змонтований на рамі геліоконцентратора з рефлектором, що має ціліндропараболіческую форму обвідної поверхні, у фокусі якого розміщений енергетичний блок, пов'язаний із зоною енергоспоживання, і опорно-поворотну платформу, яка відрізняється тим, що енергетичний блок і ціліндропараболіческій рефлектор герметично укриті аеродинамічним обтічником , при цьому енергетичний блок забезпечений заповненої робочим тілом теплоносія теплової трубою зі змонтованої в ній світлоприйомним дзеркальної пасткою тунельного типу і блоком виробляють електроенергію емітерів-колекторів, а в зоні енергоспоживання змонтовані теплоізлучатель, акумулятор тепла і акумулятор електроенергії, пов'язаний з блоком емітерів-колекторів, причому теплова труба з'єднана з теплоізлучателем замкнутим каналом транспортування робочого тіла, що створює внутрішню систему подачі теплоносія.
2. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що вона додатково забезпечена конвективного системою примусового повітрообміну, виконаної у вигляді замкнутого тракту, що з'єднує повітряний обсяг, обмежений рефлектором і аеродинамічним обтічником, з акумулятором тепла.
3. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що теплоізлучатель виконаний у вигляді змійовика.
4. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що світлоприйомним дзеркальна пастка тунельного типу виконана з клиновидно розташованими дзеркальними стінками, вкритими зовні теплоізоляцією.
5. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що в світлоприйомним дзеркальну пастку додатково вбудований баластовий індуктор-випромінювач тепла.
6. геліоенергетичного установка по п.2, що відрізняється тим, що конвективна система примусового повітрообміну забезпечена вентилятором, змонтованим на виході аеродинамічного обтічника з можливістю нагнітання нагрітого повітря в зону енергоспоживання.
7. геліоенергетичного установка по п.1 або 5, що відрізняється тим, що в світлоприйомним дзеркальну пастку вбудований електронагрівач, встановлений з можливістю роботи в спільному термодинамическом циклі з баластними індуктором-випромінювачем.
8. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що акумулятор тепла забезпечений двухконтурной системою теплоносія з можливістю повітряної передачі тепла від внутрішньої системи подачі теплоносія до зовнішнього побутового контуру теплоносія зони енергоспоживання.
9. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що огинає поверхню рефлектора утворена гратчастої рамою, поверх якої з вигнутою зовнішнього боку натягнута светоотражающая дзеркальна плівка, встановлена за допомогою ламелей і натяжних гвинтів і захищена зовні Склотканинні покриттям.
10. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що світлоприйомним пастка, теплова труба, внутрішня система подачі теплоносія і конвективна система примусового повітрообміну укриті теплоізоляцією.
11. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що дзеркальна плівка виконана з лавсану.
12. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що обтічник виконаний з полікарбонатних панелей.
13. геліоенергетичного установка по п.1, що відрізняється тим, що рама опорно-поворотної платформи виконана отгорізонтірованной на суміщеної по куту місця і азимутальної кутку єдиної осі обертання рефлектора, коллінеально спрямованої при монтажі установки на Полярну зірку.
Версія для друку
Дата публікації 14.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.