Предлагается насос, качающий воду из скважин и получающий энергию от солнца.Извлечение воды из скважины в местах, где нет электроэнергии, представляется задачей совсем непростой. Особенно если эта скважина глубиной в десятки метров. Для этих целей наиболее реальны два варианта экологически чистых и экономных насосов — с использованием ветровой и солнечной энергии.
Поскольку наличие ветра вовсе необязательно везде и всегда, а Солнце — фактор постоянный, хотя и с разной степенью активности для разных регионов, то второй вариант более предпочтителен. Обычно его используют для выработки электроэнергии, с помощью которой потом приводят в действие скважинный электрический насос.
Кровля металлочерепица - самая популярная кровля в странах СНГ, ведь ее стоимость немного выше шифера, и намного меньше натуральной
черепицы, меньше стоимости
битумной черепицы. Таким образом, самый главный критерий популярности металлочерепицы, когда необходимо
купить металлочерепицу - это ее невысокая стоимость. Для подъема небольших объемов воды с глубины 30 м, например, можно применить погружной насос мощностью 0,5 кВт. Для работы такого насоса требуются солнечные батареи большой площади, аккумулятор, инвертор и другие составляющие. Весь комплект весит около 120 кг. И он требует постоянного присмотра и обслуживания. И это только для одного насоса. Поэтому как альтернативу такой системе водоснабжения я и мои коллеги разработали солнечный насос (гелио-насос) на базе паровакуумного насоса ПВНК 1-10 (рис. 1). Нагрев воды до кипения в гелионасосе осуществляется в медной герметичной капсуле с помощью параболоцилиндрического концентратора теплового солнечного потока. Зеркало такого концентратора фокусирует солнечные лучи на медной капсуле, в которой находится специальная жидкость, расположенная вдоль этой капсулы. Жидкость имеет пониженную температуру кипения, как, например, специально подготовленная вода. Температура в фокусе концентратора достигает больше 300°, а жидкость размещена тонким слоем в хорошо передающем тепло сосуде, поэтому вода в капсуле вскипает быстро. Пар, образовавшийся в результате кипения, накапливается, сжимается до величины давления водяного столба в скважине и вытесняет воду из скважины по трубе-стояку. Затем он конденсируется с образованием вакуума, который всасывает в стояк воду из скважины. Насос работает циклически, в режиме 4-тактного двигателя. Однако если параболоцилиндрический концентратор не будет постоянно ориентирован на Солнце, нагрев и работа насоса быстро прекратится. Для отслеживания траектории движения Солнца и постоянной ориентации концентратора на него в «ПВНК-Гелио» имеется специальное оптико-механическое устройство. Поскольку плотность солнечного излучения составляет 835 Вт/кв.м, то концентратор площадью 1 х1,5 м с учетом всех потерь тепла при концентрации теплового потока сосредоточит в фокусе параболического отражателя на медной капсуле около 1 кВт мощности. С учетом того что объем воды в капсуле, необходимый для выработки нужного количества пара, очень мал (из 1 л воды получается около 1500 л пара), то нагрев, испарение и конденсация чередуются в течение десятков секунд.
Для увеличения мощности насоса можно увеличить площадь концентратора, т.е. добавить одну или несколько секций. Насос не требует специального постоянного обслуживания и может устанавливаться в местах, удаленных от центров цивилизации. Несмотря на довольно сложный профиль концентратора, изготовление его достаточно простое. Сама отражающая часть-зеркало может быть сделана из алюминиевой фольги, или зеркальной пленки, наклеенной на стальной лист толщиной около 1 мм, или из тонкого полированного листа нержавеющей стали такой же толщины, закрепленного на нескольких шпангоутах из толстолистовой фанеры или пластмассы. На шпангоуте с помощью линейки и лекала выполнены вырезы под зеркало. Или вырезы сделаны с помощью гидроабразивной резки по заданной программе.
Насос устроен так, что испаряющаяся жидкость не взаимодействует с жидкостью перекачиваемой. Она приводит в движение поршень насоса, который выполняет всю работу по всасыванию и подъему жидкости из скважины. Благодаря этому можно перекачивать самые разные жидкости и не обязательно располагать концентратор рядом со скважиной. Помимо солнечной энергии такой насос может действовать с помощью любого источника тепла (дрова, уголь, газ, солярка, электричество), если появляется необходимость работы насоса в ночное время. Он может обеспечить принудительную циркуляцию воды в отопительной системе дома от обычного огневого котла.
Напомним, что базовый паровакуумный насос для перекачки жидкости ПВНК 1-10 (рис.2) не имеет ни одной подвижной детали, но тем не менее перекачивает воду по трубам под любым необходимым давлением. Причем давление это он автоматически изменяет в зависимости от сопротивления, которое оказывает ему трубопроводная система. И работает в режиме четырехтактного двигателя. Он представляет собой герметичный бачок 1 с двумя или больше, в зависимости от мощности и фазности сети, электродами F и N и двумя клапанами — впускным 2 и выпускным 3, а также датчиками нижнего 4 и верхнего 5 уровней и радиаторами 6. Для контролируемости и безопасности работы насос снабжен клапанами 7,8, 9 и 14, а также манометром 12 и крестовиной 13. Действует насос следующим образом. Бачок и вся отопительная система заполняются водой. На электроды F и N подается напряжение. Между ними проходит ток, и вода нагревается. Вместе с ростом температуры увеличивается давление в бачке 1 и сила тока в межэлектродном пространстве. Вода начинает вскипать, и пар поднимается в верхнюю часть бачка. Не имея возможности выйти и вытеснить воду, пар в бачке накапливается и сжимается, поднимая давление внутри. Это первый такт работы насоса. Когда количество сжатого пара в бачке и его давление достигнут величины гидравлического сопротивления системы, вода начнет выходить из бачка через обратный клапан 7 и поступать в радиаторы 6, вытесняя оттуда остывшую воду в расширительный бак 11. Это второй такт. Снижение уровня жидкости ведет к уменьшению площади контактирования электродов с водой и уменьшению тока. Как только уровень воды достигнет нижнего датчика уровня, ток отключается и пар, вытеснив остатки воды, конденсируется. Образуется вакуум. Это такт три. Вакуум открывает клапан 2, и вода из обратной линии и радиаторов 6 засасывается в бачок 1, а на ее место приходит вода из расширительного бака 11. Как только уровень воды достигнет верхнего датчика 5 уровня, нагреватель снова включится. Далее цикл повторяется. Когда температура помещения достигнет заданного значения, автоматика отключает нагрев.
В простейшем виде такой насос может быть расположен прямо на трубе отопительной системы рядом с радиатором в виде автономного теплового узла. Преимущество таких аппаратов перед другим отопительным оборудованием в первую очередь в том, что это компактное, мобильное и универсальное устройство. Для него не требуется специального помещения и разводки. Насос может быть подключен к любой отопительной системе в любом месте с помощью двух гибких трубопроводов. Пульсирующий способ прокачки воды создает в трубах циклическое изменение давления и скорости движения жидкости, что предотвращает образование осадков на стенках трубопроводов и улучшает теплоотдачу системы, повышая ее КПД. Несмотря на то что насос такого типа рассчитан в первую очередь на электрический способ нагрева, тем не менее сам принцип можно использовать и с другими источниками нагрева. Но самый желательный вариант, как уже сказано выше, — солнечный нагреватель. И именно солнечный нагреватель был использован авторами этого изобретения (пат. 2406040) в скважин-ном насосе, предназначенном для южных регионов СНГ, в частности для Узбекистана.
С. КАРПЕНКО
E-mail: carpenko.s@yandex.ru