«Гелиосистема» (патент Республики Беларусь № 21043, МПК (2006.01): F 24J 2/00; авторы изобретения: Н.Ф.Капустин, Э.К.Снежко, Д.В.Дегтеров, В.В.Кузьмич; заявитель и патентообладатель: Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства»).

Изобретение относится к области гелиотехники и может быть использовано для автономно работающих систем подогрева и перекачивания воды и водных растворов (например, для нужд сельского хозяйства, военной и пограничной службы, в частности — для предварительного подогрева воды, питающей котлы парогенераторов, промывочные участки и душевые комнаты для личного состава).

Задача белорусских ученых-изобретателей — повышение эффективности работы гелиосистемы.

Интересно, что «теплоноситель (вода)» в гелиосистеме циркулирует, таким образом, по замкнутому контуру и, по мере нагрева до заданной температуры, отводится потребителю по трубопроводу 5. Наличие и взаимодействие трех составляющих узлов такой гелиосистемы с принудительной циркуляцией: узла нагрева воды (плоские гелиоколлекторы, бак-аккумулятор), узла слежения плоских гелиоколлекторов за солнцем и узла перекачивания воды — позволяет ей автономно работать с автоматическим регулированием расхода теплоносителя (воды). С увеличением интенсивности солнечной радиации растет угловая скорость вращения «поворотных обечаек» и величина хода «качающих поршней насоса» (за счет увеличения эксцентриситета поворотных обечаек). Таким образом, растет расход воды (что позволяет поддерживать постоянство ее температуры на входе в «бак-аккумулятор»). У всех узлов гелиосистемы единый источник энергии (солнце), что обеспечивает синхронность их работы без дополнительных средств автоматизации.

Как подчеркивается авторами, предложенная ими компоновка узлов и элементов установки «Гелиосистема» позволяет обеспечить эффективность и автономность ее работы и повысить коэффициент полезного действия на 25-30 %.

Изобретения авторы поясняют фигурами: фиг. 1 — схема гелиосистемы; фиг. 2 — разрез по «а-а» (на фиг. 1); фиг. 3 — разрез по «б-б» (на фиг. 1); фиг. 4 — вид по стрелке А (на фиг. 1); фиг. 5 — разрез по «в-в» (на фиг. 3).

Согласно пояснению авторов изобретения, «Гелиосистема» (фиг. 1) содержит плоские «гелиоколлекторы» 1 (ориентированы на солнце — в южном направлении, пунктирной линией показано их положение в направлении на восток или на запад), теплоизолированный бак-аккумулятор 2, подающий трубопровод 3 и обратный трубопровод 4. Трубопроводы 5 и 6 соединяют «гелиосистем»у с потребителем тепла и источником холодной воды соответственно. Узел нагрева воды в «гелиосистеме» состоит из теплоприемников, расположенных внутри плоских «гелиоколлекторов» 1, которые, в свою очередь, имеют тепловую изоляцию, прозрачное покрытие и отражающий экран. Плоские «гелиоколлекторы» 1 установлены с возможностью вращения в каркасе 7 на своих центральных осях вращения 8 и оснащены вилками 9 (фиг. 1 и 4), плоскости симметрии которых перпендикулярны плоскостям «гелиоколлекторов» 1 и проходят через оси их вращения 8. Каркас 7 установлен на неподвижной опоре 10 с возможностью вращения вокруг оси 11. Через вилки 9 пропущены концы трубчатого элемента 12, который служит плавающей опорой для внутренних кольцевых обечаек емкостей 13 и 14 переменного объема для заполнения их легкоиспаряющимся теплоносителем (в узле слежения за солнцем «гелиоколлекторов» 1) и легкокипящимся теплоносителем (в узле перекачивания воды через «гелиоколлектор» 1), соответственно (фиг. 2 и фиг. 3). В узле слежения за солнцем дополнительная внешняя кольцевая обечайка 15 (фиг. 2) в центральной части каркаса 7 механически соединена с трубчатым элементом 12 при помощи по крайней мере двух рядов установленных равномерно по окружности внешней кольцевой обечайки 15 термочувствительных элементов, выполненных в виде радиальных емкостей 13 переменного объема с гофрированными стенками, заполненных легкоиспаряющимся жидким теплоносителем, гидравлически сообщенных между собой с помощью полого кольцевого канала 16, смонтированного на трубчатом элементе 12, и снабженных с одной стороны (на дополнительной внешней кольцевой обечайке 15) прозрачными днищами 17, а с другой — влагопроницаемыми капиллярно-пористыми пластинчатыми элементами 18, установленными на наружной стенке полого кольцевого канала 16. В узле перекачивания воды поворотные внутренние и связанные с ними поворотные внешние кольцевые обечайки 19 (фиг. 3) установлены на трубчатом элементе 12 (плавающей опоре) и в каркасе 7 соответственно, на подшипниках 20 скольжения и механически связаны друг с другом посредством по крайней мере одного ряда размещенных равномерно по окружностям поворотных кольцевых обечаек 19 емкостей 14 переменного объема с гофрированными стенками, заполненных легкокипящим жидким теплоносителем 21 и установленных попеременно между емкостями 14 переменного объема качающих поршней 22 насоса (на фиг. 3 заштрихована вода). Качающие поршни 22 насоса гидравлически сообщены через трубчатый элемент 12 с подающим трубопроводом 3 и «гелиоколлекторами» 1 посредством первого и второго наборов (в первой и во второй полостях трубчатого элемента 12) обратных клапанов 23 и 24, соответственно (фиг. 5). Обратные клапаны 23 и 24 радиально установленных равномерно по окружности трубчатого элемента 12 по крайней мере в виде двух наборов, разделенных внутренней поперечной перегородкой 25 трубчатого элемента 12, образующей в нем две полости. Посредством гибких шлангов 26 (фиг. 2) гидравлически сообщаются между собой обратный трубопровод 4 с внутренними полостями трубчатого элемента 12, внутренние полости трубчатого элемента 12 — с входными патрубками «гелиоколлекторов» 1, а выходные патрубки гелиоколлекторов 1 (на фигурах не показаны) — с подающим трубопроводом 3 (фиг. 1) соответственно. Каркас 7, смонтированный на неподвижной опоре 10, поворотом вокруг оси 11 устанавливается таким образом, чтобы его ось симметрии была перпендикулярна плоскости эклиптики (движения солнца по небосводу) в данное время года, причем спицы 27 (фиг. 4) каркаса 7 снабжены упорами 28, ограничивающими угол поворота плоских гелиоколлекторов 1 в пределах от нуля до 180°.