Концентратор солнечной энергии

 

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности, к утилизации солнечной энергии с помощью концентраторов. В концентраторе солнечной энергии, содержащем подложку и закрепленные на ней отражательные элементы в виде неподвижных фацет из зеркального стекла, фацеты уложены и закреплены в заданном положении с помощью подвергнутого юстировке фацетного шаблона. Изобретение позволит упростить изготовление концентраторов. 4 ил.

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к утилизации солнечной энергии с помощью концентраторов.

Известно нагревательное устройство под названием "Теплообменник Доброхотова", включающее концентратор солнечного излучения, который выполнен в виде системы собирающих линз, установленных параллельно оси цилиндрической камеры теплоприемника по всей ее длине (патент РФ 2075705, МПК F 24 J 2/04, F 28 D 7/00, по з-ке 94030747/06).

Недостатками указанного технического решения является высокая материалоемкость, значительные трудозатраты и расход энергии при изготовлении концентратора, в частности при изготовлении собирающих линз.

Наиболее близким (прототипом) является устройство, изготовляемое путем предварительного покрытия параболической подложки оптически прозрачным лаком и нанесения на него лепестков алюминиевой фольги с последующим их уплотнением (авт. св. SU 1442960, МПК G 02 D 5/10, F 24 J 2/10 "Концентратор солнечной энергии").

Недостатком данного технического решения является необходимость периодического ремонта концентратора с обновлением покрытия в связи с постепенным окислением поверхности алюминиевой фольги и снижением ее отражающей способности.

Задачей изобретения является снижение затрат при изготовлении концентратора и удлинение срока безремонтной службы.

Поставленная задача решается использованием концентратора солнечной энергии, содержащего подложку с закрепленными на ней отражательными элементами в виде фацет из зеркального стекла, причем фацеты уложены в заданном положении с помощью подвергнутого юстировке фацентного шаблона.

На фиг. 1 изображен концентратор; на фиг. 2 - отдельная фацета (профиль); на фиг. 3 - шаблон для укладки фацет; на фиг. 4 - шаблон с концентратором.

На параболической подложке 1 (фиг. 1), имеющей форму параболоида вращения или лотка закреплены фацеты 2 с помощью прослойки полимерного клея 3. Фацеты 2 (фиг. 2) представляют собой плоские стекла 4 с нанесенными на них с тыльной стороны отражательным покрытием 5 из алюминия или серебра. На покрытие 5 нанесены 3-4 слоя полимерной краски для защиты зеркального покрытия от повреждения и старения.

Форма фацет - трапецеидальная, близкая к квадратной. На фиг. 3 изображен шаблон, состоящий из выпуклого параболоида вращения 7 с закрепленными на нем неподвижными фацетами 8 из зеркального стекла в виде трапеций. Фацеты 8 закреплены в заданном положении после юстировки. При юстировке шаблона учитывают толщину стекол фацет шаблона и концентратора. Юстировка шаблона позволяет изготовлять концентратор солнечной энергии, собирающий лучистую энергию в виде пятна площадью, равной отражающей поверхности одной фацеты.

На фиг. 4 изображен шаблон совместно с концентратором солнечной энергии в завершающей стадии изготовления.

Изготовление концентратора осуществляется следующим образом.

Предварительно заготовляют шаблон изображенный на фиг. 3. Основанием шаблона является параболоид вращения 7, который изготовляют из грунта или бетона, покрывают цементной стяжкой, грунтуют, шпаклюют и красят. На поверхности параболоида закрепляют с помощью быстродействующего клея 3 зеркала - фацеты 8, при этом одновременно производят юстировку. Положение фацет после юстировки должно обеспечить оптимальную работу концентратора, т. е. концентрацию солнечных лучей на площади, равной отражающей поверхности одной фацеты (о чем также указывалось выше).

Использование описанного шаблона позволяет отказаться от юстировки концентраторов при их изготовлении и существенно снизить трудозатраты и стоимость концентратора.

При изготовлении концентратора на поверхности шаблона укладывают зеркала-фацеты 2 тыльной стороной вверх (фиг. 4), с последующими нанесением тонкого слоя полимерного клея 3 и укладкой ткани из минеральных волокон. Причем наносят несколько слоев ткани, смоченной полимерным клеем для обеспечения надлежащей прочности концентратора. После затвердевания полимерного клея образуется подложка 1 и концентратор пригоден для монтажа установки по утилизации солнечной энергии.

Солнечное излучение является рассеянным видом энергии: количество лучистой энергии солнца на 1 м поверхности в условиях России в средних и южных широтах не превышает 1 киловатта. В связи с этим создание высоко мощных электрических станций, использующих в качестве источника энергии солнечную радиацию, является нерентабельным.

Однако изготовление и эксплуатация небольших установок для индивидуального пользования будет рентабельным, особенно, если учесть, что зеркальные стекла с защитным покрытием поверх отражательного слоя в виде нескольких слоев полимерной краски могут служить 20 лет и более.

Формула изобретения

Концентратор солнечной энергии, содержащий подложку и закрепленные на ней отражательные элементы в виде неподвижных фацет из зеркального стекла, отличающийся тем, что фацеты уложены и закреплены в заданном положении с помощью подвергнутого юстировке фацетного шаблона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4