Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора

Авторы патента:


Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора
Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора
Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора
Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора
Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора
Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора
Панель солнечного коллектора и система панелей солнечного коллектора

 


Владельцы патента RU 2521523:

ФРАНКЕ, Ханс-Кристиан (NO)

Изобретение относится к панели солнечного коллектора, образованной в виде слоистой конструкции. Панель солнечного коллектора выполнена в виде слоистой конструкции, по меньшей мере содержащей первое (7) и второе (6) пластинчатые тела, являющиеся конгруэнтными или по существу конгруэнтными и расположенные взаимно параллельными или по существу параллельными друг другу с расстоянием между ними, причем первое пластинчатое тело (7) на своей поверхности, обращенной ко второму пластинчатому телу (6), снабжено поглощающими свойствами, а второе пластинчатое тело (6) является прозрачным или непрозрачным и выполнено из по меньшей мере одного материала с низкой эмиссией, и между первым (7) и вторым (6) пластинчатыми телами на их соответствующих боковых кромках расположено уплотнение, которое обеспечивает упомянутое расстояние и в то же время обеспечивает непроницаемое для текучей среды пространство между первым (7) и вторым (6) пластинчатым телом, так что это пространство между первым и вторым пластинчатым телом приспособлено для циркуляции текучей среды, и слоистая конструкция дополнительно снабжена по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском для циркулирующей текучей среды, а в пространстве между первым пластинчатым телом (7) и вторым пластинчатым телом (6) расположены один или более каналов в виде перегородок, выполненных с их длинными сторонами, по меньшей мере прикрепленными к первому (7) или второму пластинчатому телу (6), и упомянутый по меньшей мере один впуск и/или упомянутый по меньшей мере один выпуск для текучей среды расположен на поверхности второго пластинчатого тела (6). Изобретение должно обеспечить стойкость к погодным условиям, использование в строительных конструкциях и материалов вторичной переработки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к солнечному коллектору, в частности к особой панели солнечного коллектора и системе из нескольких таких панелей солнечного коллектора.

Предпосылки изобретения

Солнечный коллектор является устройством, которое преобразует энергию солнечного излучения в тепло при используемой температуре. Преобразование энергии имеет место в поглотителе. Поглотитель сконструирован так, что излучение поглощается и преобразуется в тепловую энергию и эта энергия передается теплоносителю, который отводит энергию от поглотителя панели солнечного коллектора к накопителю тепла или для непосредственного использования. Теплоносителем может быть газ, такой как воздух, или текучая среда, такая как вода. Панель солнечного коллектора обычно изолируют. На обращенной к солнцу стороне поглотителя часто применяют изоляцию, которая является прозрачной для солнечного света, например стеклянную или прозрачную пластмассу, а на обращенной от солнца стороне панели часто применяют минеральную вату или другую твердую, термостойкую изоляцию. Плоский солнечный коллектор имеет накладную пластину и часто поглотитель, который является плоским, т.е. никакой фокусировки солнечного света на поглотитель нет. Также известны плоские солнечные коллекторы, которые не имеют накладных пластин перед поглотителем.

Солнечные коллекторы, выполненные из пластмассы, могут использовать чистую воду, приводящую к более высокой передаче энергии, чем использующие содержащую гликоль воду, например 30%. Однако пластмассовые материалы имеют ограниченную долговечность относительно воздействия солнечного света и тепла.

Дополнительно, солнечные коллекторы могут представлять проблемы по эстетическим или конструктивным причинам. В настоящее время солнечные коллекторы не используют как часть строительной конструкции. Таким образом, панель солнечного коллектора представляет собой дополнение к зданию.

Настоящее изобретение стремится решить вышеупомянутые проблемы, касающиеся известных панелей солнечных коллекторов, предлагая панели солнечных коллекторов, которые способны использовать в качестве охлаждающей среды текучие среды, такие как вода, без риска коррозии. Дополнительно, панель солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением является очень стойкой к внешним воздействиям, таким как солнце, мороз, влажность и колебания температуры. Дополнительно, настоящее изобретение предлагает панель солнечного коллектора, которая может составлять часть строительной конструкции и которая может даже выглядеть как элемент конструкции в фасаде, на крыше или подобном месте. Дополнительно, настоящее изобретение предлагает панель солнечного коллектора, использующую пригодные для вторичной переработки материалы, которая, кроме того, требует небольшого количества энергии во время изготовления.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описанные выше проблемы решены в соответствии с настоящим изобретением панелью солнечного коллектора, образованной в виде слоистой конструкции, как указано в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, и имеющей отличительные признаки, указанные в отличительной части этого пункта формулы изобретения. Дополнительные предпочтительные варианты реализации изобретения указаны в зависимых пунктах 2-16 формулы изобретения.

В частности, обладающая признаками изобретения панель солнечного коллектора содержит, по меньшей мере, первое и второе пластинчатые тела, которые являются конгруэнтными или по существу конгруэнтными и расположены взаимно параллельными или по существу параллельными с расстоянием между ними, причем первое пластинчатое тело на своей поверхности, обращенной ко второму пластинчатому телу, снабжено поглощающими свойствами, а второе пластинчатое тело является прозрачным или непрозрачным. Между первым и вторым пластинчатыми телами на их соответствующих боковых кромках расположено уплотнение, например, выполненное из клея, такого как конструкционный клей. Уплотнение обеспечивает упомянутое расстояние и в то же время обеспечивает непроницаемое для текучей среды пространство между первым и вторым пластинчатыми телами. Пространство между первым и вторым пластинчатыми телами приспособлено для циркуляции текучей среды. Слоистая конструкция дополнительно снабжена, по меньшей мере, одним впуском и, по меньшей мере, одним выпуском для циркулирующей текучей среды.

Для уменьшения сжимающей нагрузки на упомянутых пластинчатых телах было бы предпочтительно прикреплять один или более материалов на их поверхности(ях), расположенной(ых) между первым и вторым пластинчатыми телами. Эти один или более материалов могут быть, например, выполнены из идентичного материала, как и использованный в уплотнении вдоль боковых кромок пластин, например конструкционных клеев.

В другом аспекте панель солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что слоистая конструкция дополнительно содержит, по меньшей мере, третье пластинчатое тело, которое является конгруэнтным или по существу конгруэнтным остальной части слоистой конструкции и которое расположено с пространством, смежным и параллельным или по существу параллельным второму пластинчатому телу.

В еще одном аспекте слоистая конструкция в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит, по меньшей мере, пластинчатое изолирующее тело, расположенное смежно и параллельно или по существу параллельно первому пластинчатому телу.

В еще одном аспекте настоящего изобретения в пространстве между первым пластинчатым телом и вторым пластинчатым телом расположены (выполнены) одна или более точек/областей, прикрепленных к одному или обоим из первого пластинчатого тела и второго пластинчатого тела.

В еще одном аспекте настоящего изобретения в пространстве между первым пластинчатым телом и вторым пластинчатым телом расположены (выполнены) один или более каналов в виде перегородок, причем упомянутые каналы прикреплены на своих продольных сторонах к первому и второму пластинчатому телу соответственно.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем, по меньшей мере, один впуск и/или, по меньшей мере, один выпуск для циркулирующей текучей среды расположен (выполнен) в поверхности второго пластинчатого тела.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем впуск и/или выпуск для текучей среды расположен (выполнен) в кромке между вторым пластинчатым телом и первым пластинчатым телом.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем слоистая конструкция может иметь искривленную поверхность.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем панель солнечного коллектора может быть приспособлена к фасаду, крыше или дверям здания или сооружений (установок), чтобы составлять часть строительной конструкции таким же образом, как стекло.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем поглощающая поверхность первого пластинчатого тела образована одним или более лакокрасочным покрытием или чернилами. Лакокрасочное покрытие/чернила могут быть типа керамики, оксида металла или порошкового покрытия. Поглощающая поверхность может также содержать силикон или другой подобный полимеру материал с низкой теплопроводностью. Последний признак выгоден тем, что энергия, которая поглощается поверхностью, не может покидать конструкцию. Основную часть первого пластинчатого тела в предпочтительном варианте реализации можно изготовить, используя подходящее стекло, но можно также выполнять из другого материала, такого как стекловолокно или углеродное волокно, уплотненное, например, силиконом.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем второе пластинчатое тело является низкоэмиссионным стеклом. В качестве альтернативы или в комбинации с низкоэмиссионным стеклом второе пластинчатое тело может быть покрыто низкоэмиссионным слоем.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с одним или более из вышеупомянутых аспектов, причем третье пластинчатое тело является низкоэмиссионным стеклом.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с одним или более из вышеупомянутых аспектов, причем третье пластинчатое тело является стеклом с низкой поглощающей способностью в пределах конкретного спектрального диапазона, например между 250-3000 нм, предпочтительно между 380-2500 нм.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем слоистая конструкция содержит дополнительные пластинчатые тела, расположенные в слоистой конструкции и смежные третьему пластинчатому телу.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена панель солнечного коллектора в комбинации с любым из вышеупомянутых аспектов, причем, по меньшей мере, одно из пластинчатых тел, смежных первому пластинчатому телу в слоистой конструкции, выполнено из одного из следующих: закаленное стекло, ламинированное стекло или ламинированное закаленное стекло.

Дополнительно настоящее изобретение предлагает систему, содержащую несколько панелей солнечного коллектора в соответствии с одним или многими из предыдущих аспектов, упомянутых выше, причем каждая из панелей солнечного коллектора сообщается по текучей среде с одной или несколькими смежными панелями солнечного коллектора.

Дополнительные преимущества настоящего изобретения будут очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения.

ЧЕРТЕЖИ

Настоящее изобретение будет описано посредством приложенных чертежей с тем, чтобы облегчить понимание, на которых:

фиг. 1 показывает разрез слоистой конструкции панели солнечного коллектора,

фиг. 2 показывает пример панели солнечного коллектора с несколькими каналами,

фиг. 3 показывает пример панели солнечного коллектора с несколькими перегородками между двумя пластинами, составляющими панель солнечного коллектора,

фиг. 4 показывает еще один пример панели солнечного коллектора с угловой перегородкой в иной конфигурации, чем на фиг. 3, между двумя пластинами, составляющими панель солнечного коллектора,

фиг. 5 показывает еще один пример панели солнечного коллектора с несколькими s-образными перегородками в иной конфигурации, чем на фиг. 3, между двумя пластинами, составляющими панель солнечного коллектора, и

фиг. 6 иллюстрирует еще один пример панели солнечного коллектора с двумя перегородками в иной конфигурации, чем на фиг. 2, между двумя пластинами, составляющими панель солнечного коллектора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение будет теперь описано более подробно с помощью прилагаемых чертежей.

Если ничто иное не упомянуто, термин «стекло» в последующем описании следует понимать в его самом широком смысле. Важное обстоятельство состоит в том, что полезные свойства стекла используются в конфигурации панели солнечного коллектора в соответствии с изобретением. Неисключительный список материалов, которые следует интерпретировать как стекло, содержит: силикатное стекло, боросиликатное стекло, акриловое стекло, стеклослюденит (мусковит), окситрин алюминия или другие подходящие твердые материалы, включающие пластмассовые материалы.

Имеется желание предложить панель солнечного коллектора или конфигурацию солнечного коллектора слоистого типа, содержащую один или более объемов, выполненных с возможностью циркуляции текучей среды. Такая слоистая конструкция будет предпочтительно образована так, что максимальная часть поступающей энергии излучения от Солнца будет поглощаться циркулирующей текучей средой. Для достижения этого слоистая конструкция, которая только содержит один объем для циркуляции текучей среды, обычно будет иметь внешнюю поверхность, которая принимает как можно больше поступающей энергии излучения от Солнца, в то время как внешняя поверхность позволяет выходить опять как можно меньшему количеству энергии излучения. Теплопроводность внешней поверхности может предпочтительно быть низкой, так что потеря тепла в окружающую среду будет как можно меньшей. Смежно внутри внешней поверхности расположен упомянутый объем, удерживающий циркулирующую текучую среду, а позади за и смежно с этим объемом предпочтительно расположена поверхность, которая имеет свойство как можно большего поглощения поступающей энергии излучения. Эта задняя поверхность должна иметь низкую теплопроводность к ее обратной стороне, так чтобы избежать потери тепла к слоям/конструкциям сзади нее. Тогда циркулирующая текучая среда будет поглощать тепло от поглощающей поверхности. В качестве примера поверхность может быть покрыта силиконом или другим подобным полимеру материалом, имеющим низкую теплопроводность.

Последние разработки касательно технологии стекла, как, например, низкоэмиссионные и солнцезащитные материалы, радикально изменили потенциал для использования стекла. Сегодня можно изготавливать большие панели или фасонные стеклянные поверхности, имеющие размер по меньшей мере до (4×2,5) м2 и выдерживающие предельные нагрузки для конструктивных элементов. Стекло, и прозрачное, и окрашенное, широко используют в качестве элемента фасада. С сегодняшней технологией можно обеспечивать закаленное стекло низкоэмиссионного типа, то есть стекло, которое пропускает больше полезной тепловой энергии относительно введенной энергии, чем та, что имеет место с обычным стеклом, и одновременно выпускает меньше тепловой энергии, чем обычное стекло. Стекло можно подбирать, и по форме, и по цвету, и по прочности, и по признакам эмиссии, и оно может быть ламинировано пленками, обеспечивающими особенно желательные признаки. В слоистой фасонной конфигурации изоляционное остекление можно заполнять благородным газом, таким как аргон, между двумя или более герметичными стеклянными поверхностями. Стекло является химически устойчивым и хорошо проверенным в химической лаборатории. Поэтому стекло в его самом широком смысле считают хорошим кандидатом на использование в качестве панели солнечного коллектора по той причине, что стекло в его самом широком смысле можно подбирать таким образом, чтобы можно было достигнуть описанных ранее свойств. Проводимостью через стекло можно, например, управлять путем включения проводящих или непроводящих материалов. Поверхность можно подбирать с помощью фольги, прикрепленной на внешней стороне, или фольги, встроенной в саму поверхность. В качестве примера, слой низкоэмиссионного материала на обращенной наружу поверхности второго пластинчатого тела, отражающего основную часть энергии в пределах конкретного диапазона излучения, как, например, в пределах 2500 нм, будет предпочтителен. Можно также предпочтительно наносить слой на обращенную наружу поверхность третьего пластинчатого тела, обеспечивая низкую поглощательную способность в конкретном спектральном диапазоне, например 380-2500 нм.

В соответствии с настоящей заявкой на патент предложена слоистая конструкция для панелей солнечного коллектора, которая в своей самой простой форме содержит, по меньшей мере, одну внешнюю пластину из стекла, подвергаемую воздействию окружающей среды, и одну пластину, которая по существу параллельна ей и которая расположена с внутренней стороны от нее, причем внутренняя пластина будет иметь признаки, подходящие для поглощения излучения, то есть термически подведенной энергии. Следовательно, для поглощающей поверхности будет можно получать значительно более высокие температуры, чем "окружающая температура". Повышенную температуру можно использовать, обеспечивая циркуляцию текучей среды между этими двумя пластинами. Тогда текучая среда будет поглощать тепло от поглощающей поверхности, поглотителя. Как правило, поглотитель и внешняя стеклянная поверхность могут быть конгруэнтными или по существу конгруэнтными, чтобы быть приспособленными для объединения на их внешних кромках. В одном аспекте изобретения эти поверхности сведены вместе так, что они образуют между собой объем, который является непроницаемым для текучей среды. Если этот непроницаемый для текучей среды объем затем оснастить одним или несколькими отверстиями, предназначенными для впуска и выпуска текучей среды, то текучая среда может циркулировать через этот контейнер, так что текучая среда может поглощать тепло от поглотителя. Тогда это тепло можно использовать, например, для нагревания зданий.

Солнечный коллектор согласно принципу, описанному в общих чертах выше, получит дополнительные благоприятные признаки, если внешняя пластина, т.е. второе пластинчатое тело, будет выполнена(о) из материала, который будет пропускать большую часть солнечной энергии насквозь к пластине-сердцевине, т.е. к первому пластинчатому телу. Такой материал может быть низкоэмиссионным стеклом, которое является прозрачным для солнечного света в определенном спектре, например 380-2500 нм. Дополнительно, внешнюю стеклянную пластину можно выполнять из стекла закаленного типа так, чтобы она могла выдерживать нагрузки, определенные строительными нормативами, и выдерживать ходьбу по ней. Внешняя стеклянная пластина может быть полностью прозрачной или окрашенной, и она может быть ламинирована и/или оснащена внешней пленкой. Так называемое строительное остекление позволяет приклеивать или некоторым другим способом прикреплять панель солнечного коллектора к нижележащей конструкции, тем самым делая ее несущей частью конструкции.

В фасадах панель солнечного коллектора может быть несущей частью конструкции, тогда как в крышах она может заменять кровельную черепицу или другой кровельный материал. В тех климатах, где снег является проблемой, панель солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением будет обычно предотвращать накопление снега на поверхности крыши с теми преимуществами, которые это имеет относительно нагрузки на конструкцию крыши и относительно снега, падающего с крыши.

Поглотитель, т.е. первое пластинчатое тело, может быть стеклянной пластиной, например, со слоем краски или керамическим покрытием, оксидом металла или с порошковым покрытием на поверхности или на стекле, обращенных к объему. Поверхности можно придать цвет, подходящий для желаемой конструкции, и таким образом способствовать тому, чтобы сделать солнечный коллектор по настоящему изобретению не только солнечным коллектором, но также и элементом конструкции.

Поскольку большинство типов стекла очень прочны и устойчивы к химикатам, можно будет выбирать между несколькими текучими средами для циркуляции в объеме. Например, можно использовать чистую воду, воду, содержащую гликоль, и много других текучих сред. Если будет использовано подходящее соединение, то будет можно получить хорошую прочность на сжатие, особенно если будет использовано закаленное стекло. Эксперименты показали, что панели солнечных коллекторов в соответствии с настоящим изобретением могут достигать температуры нескольких сотен градусов. Прочность на сжатие означает, что система пластин солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением может нагнетаться избыточным давлением до 10 бар. Как известно специалисту в данной области техники, можно обеспечивать систему труб, соединяющую панель солнечного коллектора с циркулирующей текучей средой с одним или несколькими нагнетательными клапанами. Дополнительно панель солнечного коллектора можно оснащать нагнетательными клапанами. Такие нагнетательные клапаны можно регулировать, чтобы отводить избыточное давление при конкретном давлении или при конкретной температуре.

Соединения (стыка) между внешней стеклянной пластиной и поглотителем можно добиться в соответствии с таким же принципом, что и для изоляционного стекла, при этом между двумя стеклянными пластинами помещают профиль. Профиль обычно будет выполнен с такой формой, чтобы обеспечивать пространство/прорезь для накладывания бутиленовой нити между профилем и каждой из пластин. Наконец, профили и бутиленовые нити соединяют, используя пасту для заполнения швов. Можно использовать другие типы соединений; сегодня существует несколько крепежных средств, которые основаны на полимерных составах и которые могут быть подходящими в зависимости от требуемых признаков. Самым важным обстоятельством является то, что пластины непроницаемо для текучей среды (герметично) соединены так, чтобы текучая среда не просачивалась, когда охлаждающая текучая среда циркулирует между пластинами. Также выгодно наносить клейкий материал, такой как конструкционный клей, на пластины между внешней стеклянной поверхностью и поверхностью поглотителя так, чтобы уменьшалось приложенное к пластинам напряжение от давления. Обычно максимальное напряжение от давления в пространстве между пластинами при циркуляции охлаждающейся среды составляет, например, 0,5-1 бар.

Из вышеизложенного ясно, что панель солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением будет способна сочетать в себя несколько хороших свойств, и как дающий энергию элемент, и как строительный элемент, как элемент конструкции, и как подходящий выбор по отношению к окружающей среде. Панель солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением может работать как закрытая, находящаяся под давлением система или как открытая, безнапорная система. Дополнительно описанную слоистую конструкцию можно расширить желаемым числом стеклянных пластин. Такое увеличение числа стеклянных пластин может обеспечить лучшие свойства солнечного коллектора таким образом, что тепловая энергия, которая испускается, дополнительно уменьшается по сравнению с солнечным коллектором, содержащим только внешнюю стеклянную пластину.

Слоистую конструкцию, указанную выше в отношении настоящего изобретения, можно изготавливать согласно техническим требованиям потребителя или следуя стандартам строительной отрасли, так что панель солнечного коллектора в соответствии с настоящим изобретением может иметь стандартную ширину и длину и выглядеть как завершенные строительные элементы со встроенными соединительными трубками для циркуляции текучей среды. На направление текучей среды внутри панели солнечного коллектора, то есть внутри объема, можно влиять встраиванием каналов внутри объема. Примеры таких каналов можно видеть на фиг. 2-5.

Две или более панелей солнечного коллектора могут быть связаны так, чтобы они вместе образовали систему панелей солнечного коллектора. Обычно впуски 4 в панель солнечного коллектора будут затем соединены с трубопроводом с поступающими текучими средами, в то время как выпуски или выходы 3 будут соединены с трубопроводом так, чтобы панели солнечного коллектора были соединены параллельно. Эти трубопроводы могут быть расположены между двумя колонками из нескольких панелей солнечного коллектора, они могут быть размещены между двумя рядами из нескольких панелей коллектора или же они могут быть расположены позади панелей солнечного коллектора так, что возможна ортогональная система из нескольких расположенных бок о бок панелей солнечного коллектора. Требования к конструкции трубопровода будут зависеть от текучей среды и поддерживаемого давления.

Выше настоящее изобретение было описано в общем. Чтобы облегчить понимание, будут показаны варианты реализации с панелями солнечного коллектора. Примеры предназначены только для иллюстрации, и можно рассматривать другие варианты реализации относительно перегородок 2 внутри предназначенного для текучей среды объема. Первый пример реализации показывает слоистую панель солнечного коллектора. Должно быть понятно, как указано выше, что число слоев стекла может быть больше, чем обозначено на фиг. 1. Дополнительно, можно рассматривать несколько слоев текучей среды. Следовательно, в дополнение к объему, показанному на фиг. 1, может быть несколько слоев, как известно из радиаторов, имеющих несколько сердцевин/слоев, например, используемых в автомобильной промышленности. Также можно выполнять пластины, ограничивающие объем для циркуляции текучей среды, из стекла в его самом широком смысле в комбинации с поглотителем, стекла в его самом широком смысле в комбинации с поглощающим стеклом, или двумя поглощающими пластинами в другом подходящем материале.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано более подробно со ссылкой на фиг. 1. На фиг. 1 показан разрез слоистой панели солнечного коллектора в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения. Панели солнечного коллектора согласно этому варианту реализации выполнены с задней накладной пластиной 9, причем эта задняя накладная пластина 9 будет упираться в фундамент сооружения. Накладную пластину 9 можно выполнять из ряда материалов, предпочтительно она будет конгруэнтной или частично конгруэнтной оставшейся слоистой конструкции, так что вместе с оставшимся слоем она будет составлять слоистую панель солнечного коллектора в виде отдельного элемента. Слой, находящийся снаружи накладной пластины согласно чертежу, является слоем 8 изоляции. Функция слоя изоляции состоит в уменьшении передачи тепла слоям или конструкции позади этого слоя. Рядом со слоем 8 изоляции лежит поглощающий слой 7. Функция поглощающего слоя 7 или поглотителя 7 заключается в поглощении поступающей тепловой энергии в форме излучения и затем испускания в максимально возможной степени этой энергии циркулирующей текучей среде, как указано выше. Соседний элемент показан на фиг. 1 как стеклянная пластина 6. Между стеклянной пластиной 6 и поглотителем 7 ограничен объем для циркуляции текучей среды. Функция текучей среды заключается в передаче тепловой энергии, подаваемой от поглотителя, для нагрева, например, зданий. Стеклянную пластину 6 можно выполнять из целого ряда типов стекла в зависимости от желаемых признаков и от внешнего соседнего слоя 5. Соседний слой 5 может быть внешней накладной пластиной, использующей нижележащие пластины/слои. Слой 5 может также сам по себе иметь особенно благоприятные свойства, например быть изготовленным из одного или более упрочненных низкоэмиссионных материалов. Между слоем 5 и слоем 6 может быть ограничен объем с благородным газом или воздухом. Слой 5 может также лежать рядом со слоем 6 внутри.

Обычными параметрами для конфигурации в соответствии с вариантом 1 реализации могут быть следующие:

Слой сердцевины, поглотитель 7:

- поглощение в спектральном диапазоне 250-2500 нм >50%

- теплопроводность <=1,0 Вт/м·К

- отражение в спектральном диапазоне 250-2500 нм <15%

Слой 6, соседний с поглотителем:

- пропускание в спектральном диапазоне 250-2500 нм >60%

- отражение в спектральном диапазоне 250-2500 нм <15%

- излучательная (эмиссионная) способность E <=0,3

Альтернатива, если слой 6 должен быть поглощающим:

- поглощение в спектральном диапазоне 250-2500 нм >50%

- отражение в спектральном диапазоне 250-2500 нм <15%

- излучательная (эмиссионная) способность E <=0,3

- теплопроводность >=0,2 Вт/м·К.

Первый вариант реализации согласно изобретению может сочетаться с любым из следующих примеров реализации.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано со ссылкой на фиг. 2. На фиг. 2 показан квадратный контур панели солнечного коллектора. Должно быть понятно, что форма панели солнечного коллектора в этом примере не ограничена квадратным телом.

Из чертежа можно видеть, что панель солнечного коллектора снабжена клеевым соединением 1 по кромке (краю) панели солнечного коллектора. Это клеевое соединение 1 скрепляет две или более пластины, причем, по меньшей мере, одна пластина является стеклом в самом широком смысле этого слова или другим поглощающим материалом, в то время как клеевое соединение 1 может быть любым подходящим крепежным средством, включая крепежные средства, используемые для обычного многофазного стекла. Пластины являются параллельными и конгруэнтными. Пластина солнечного коллектора показана имеющей впуск 4 для циркулирующей текучей среды в углу и имеющей выпуск 3 для циркулирующей текучей среды в противоположном по диагонали углу. Однако конфигурация впусков 4 и выпусков 3 не ограничена ни противоположными по диагонали углами, ни одним впуском и одним выпуском. Впуск 4 и выпуск 3 могут быть размещены спереди или сзади согласно фиг. 2, но, как указано выше, впуски 4 и/или выпуски могут также быть размещены в самом клеевом соединении 1. Может быть возможной любая мыслимая комбинация впускной и выпускной компоновки, то есть отверстия спереди и/или сзади и/или на соединении и число впусков или выпусков, превышающее 2.

Из фиг. 2 можно видеть, что предусмотрены клеевые соединения 2, которые будут лежать внутри объема между внешней и внутренней поверхностью/пластиной. Эти клеевые соединения 2 в этом варианте реализации предполагаются быть некоторым числом случайных точек/областей, распределенных внутри объема с первичной целью уменьшения сжимающей нагрузки, которая возникает на поверхностях (стекла) в начале циркулирующей охлаждающей среды и/или от внешних сжимающих загрузок и/или нагрузки от давления циркулирующей текучей среды. Соединение (силикон) можно также размещать в конкретном одно- или двухмерном рисунках между поверхностями для увеличения циркуляции охлаждающей среды и, таким образом, для увеличения способности принимать солнечную энергию, переданную от поглощающих поверхностей (см. дополнительные варианты реализации ниже).

Точки/области 2 не обязательно должны быть клеевыми соединениями, но их можно выполнять из других подходящих материалов. Такие точки/области 2 могут влиять на поток текучей среды через объем от впуска к выпуску. Кроме того, точки/области 2 могут давать особенно хорошие свойства теплопроводности, они могут быть гомогенными или выполненными из более чем одного материала. Например, точку/область 2 можно приклеить к поглотителю теплопроводящим клеем, приклеивая к внешней поверхности клеем, имеющим низкую теплопроводность. Дополнительно, фактическая точка/область 2 может быть теплопроводящим материалом, так чтобы циркулирующая текучая среда получила увеличенную поверхность для теплопередачи, как известно из радиаторов/конденсаторов. Термин «клей» следует понимать включающим в себя другое крепежное средство, и точки/области 2 не должны образовывать сплошную (твердую) стенку между двумя поверхностями, ограничивающими объем. Точки/области 2 можно, например, прикреплять к поглотителю, но имеющими высоту, позволяющую им не иметь непосредственного контакта с противостоящей внешней поверхностью.

Как указано выше, точки/области 2 могут функционировать как усиливающие элементы, так что панель солнечного коллектора с точками/областями 2 будет выдерживать увеличенные сжимающие нагрузки и с внешней стороны, и от находящейся под давлением текучей среды. Специально для больших панелей солнечного коллектора усиливающие признаки будут представлять интерес.

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано со ссылкой на фиг. 3. На фиг. 3 показан квадратный контур панели солнечного коллектора. Должно быть понятно, что форма панели солнечного коллектора в этом примере не ограничена квадратным телом.

Такие же конструктивные признаки, которые показаны на фиг. 2 относительно конфигурации для впусков 4 текучей среды и выпусков 3 текучей среды, также относятся к варианту реализации, показанному на фиг. 4.

Клеевое соединение 1, скрепляющее две или более пластины, может содержать такие же признаки, которые показаны для примера по фиг. 2.

Из фиг. 3 можно видеть, что введены клеевые соединения 2, которые будут лежать внутри объема между внешней и внутренней поверхностью/пластиной. В отличие от точек/областей, показанных на фиг. 2, клеевые соединения 2 в этом варианте реализации предполагаются быть рядом с параллельными перегородками в объеме, которые поведут охлаждающую среду в предпочтительные каналы. Перегородки 2 или соединения 2 могут иметь такие же признаки и функции, которые упомянуты в связи с примером, связанным с вышеописанной фиг. 2.

ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано со ссылкой на фиг. 4. На фиг. 4 показан квадратный контур панели солнечного коллектора. Должно быть понятно, что форма панели солнечного коллектора в этом примере не ограничена квадратным телом.

Такие же конструктивные признаки, которые показаны на фиг. 2 относительно конфигурации для впусков 4 текучей среды и выпусков 3 текучей среды, также относятся к варианту реализации, показанному на фиг. 4.

Клеевое соединение 1, скрепляющее две или более пластины, может содержать такие же признаки, которые показаны для примера по фиг. 2.

Из фиг. 4 можно видеть, что введены клеевые соединения 2, которые будут лежать внутри объема между внешней и внутренней поверхностью/пластиной. Эти клеевые соединения 2 предусмотрены в этом варианте реализации быть рядом перегородок 2 в объеме, которые выполнены согласно елочному схеме. Перегородки 2 или соединения 2 могут иметь такие же признаки и функции, которые показаны в примере, связанном с вышеописанной фиг. 2.

ПЯТЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано со ссылкой на фиг. 5. На фиг. 5 показан квадратный контур панели солнечного коллектора. Должно быть понятно, что форма панели солнечного коллектора в этом примере не ограничена квадратным телом.

Такие же конструктивные признаки, которые показаны на фиг. 2 относительно конфигурации для впусков 4 текучей среды и выпусков 3 текучей среды, также относятся к варианту реализации, показанному на фиг. 5.

Клеевое соединение 1, скрепляющее две или более пластины, может содержать такие же признаки, которые показаны для примера по фиг. 2.

Из фиг. 4 можно видеть, что введено одно клеевое соединение 2, которое будет лежать внутри объема между внешней и внутренней поверхностью/пластиной. Это клеевое соединение 2 в этом варианте реализации предусмотрено быть перегородкой 2 в объеме, которая выполнено по диагонали между двумя противоположными углами. Перегородки 2 или соединения 2 могут иметь такие же признаки и функции, которые показаны в примере, связанном с вышеописанной фиг. 2.

ШЕСТОЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано со ссылкой на фиг. 6. На фиг. 6 показан квадратный контур панели солнечного коллектора. Должно быть понятно, что форма панели солнечного коллектора в этом примере не ограничена квадратным телом.

Такие же конструктивные признаки, которые показаны на фиг. 2 относительно конфигурации для впусков 4 текучей среды и выпусков 3 текучей среды, также относятся к варианту реализации, показанному на фиг. 6.

Клеевое соединение 1, скрепляющее две или более пластины, может содержать такие же признаки, которые показаны для примера по фиг. 2.

Из фиг. 6 можно видеть, что введено несколько клеевых соединений, которые будут лежать внутри объема между внешней и внутренней поверхностью/пластиной. Эти клеевые соединения в этом варианте реализации предусмотрены быть рядом перегородок 2 в объеме, которые выполнены в соответствии с s-образной схемой. Однако s-образные перегородки могут быть сформированы так, чтобы они описывали несколько периодов синусоиды. Перегородки 2 или соединения 2 могут иметь такие же признаки и функции, которые показаны в примере, связанном с вышеописанной фиг. 2.

СЕДЬМОЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Настоящее изобретение будет теперь описано со ссылкой на фиг. 7. На фиг. 7 показан квадратный контур панели солнечного коллектора. Должно быть понятно, что форма панели солнечного коллектора в этом примере не ограничена квадратным телом.

Такие же конструктивные признаки, которые показаны на фиг. 2 относительно конфигурации для впусков 4 текучей среды и выпусков 3 текучей среды, также относятся к варианту реализации, показанному на фиг. 7.

Клеевое соединение 1, скрепляющее две или более пластины, может содержать такие же признаки, которые показаны для примера по фиг. 2.

Из фиг. 7 можно видеть, что введено два клеевых соединения, которые будут лежать внутри объема между внешней и внутренней поверхностью/пластиной. Эти клеевые соединения в этом варианте реализации предполагаются быть двумя или более перегородками 2, причем первая перегородка тянется под прямым углом от одной боковой кромки, в то время как следующая перегородка тянется под прямым углом от противоположной боковой кромки. Перегородки 2 или соединения 2 могут иметь такие же признаки и функции, которые показаны в примере, связанном с вышеописанной фиг. 2.

ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ ЧЕРТЕЖЕЙ

1) Клеевое соединение или иное соединение по кромке стекла (в самом внешнем слое это соединение открыто в основании)

2) Клеевое соединение или другие специализированные соединительные материалы или материалы для перегородок между стеклом, где циркулирует охлаждающая жидкость

3) Выпуск для циркулирующей охлаждающей жидкости

4) Впуск для циркулирующей охлаждающей жидкости

5) Внешняя накладная пластина из стекла или пластмассы

6) Внешний слой поглощающего элемента со стеклоподобными качествами

7) Внутренний слой поглощающего элемента

8) Изоляционный материал

9) Задняя накладная пластина

1. Панель солнечного коллектора, образованная в виде слоистой конструкции, по меньшей мере содержащей первое (7) и второе (6) пластинчатые тела, являющиеся конгруэнтными или по существу конгруэнтными и расположенные взаимно параллельными или по существу параллельными друг другу с расстоянием между ними, причем первое пластинчатое тело (7) на своей поверхности, обращенной ко второму пластинчатому телу (6), снабжено поглощающими свойствами, а второе пластинчатое тело (6) является прозрачным или непрозрачным и выполнено из по меньшей мере одного материала с низкой эмиссией, и между первым (7) и вторым (6) пластинчатыми телами на их соответствующих боковых кромках расположено уплотнение (1), которое обеспечивает упомянутое расстояние и в то же время обеспечивает непроницаемое для текучей среды пространство между первым (7) и вторым (6) пластинчатым телом, так что это пространство между первым и вторым пластинчатым телом приспособлено для циркуляции текучей среды, и слоистая конструкция дополнительно снабжена по меньшей мере одним впуском (4) и по меньшей мере одним выпуском (3) для циркулирующей текучей среды, а в пространстве между первым пластинчатым телом (7) и вторым пластинчатым телом (6) расположены один или более каналов в виде перегородок (2), выполненных с их длинными сторонами, по меньшей мере прикрепленными к первому (7) или второму пластинчатому телу (6), и упомянутый по меньшей мере один впуск (4) и/или упомянутый по меньшей мере один выпуск (3) для текучей среды расположен на поверхности второго пластинчатого тела (6).

2. Панель солнечного коллектора по п.1, отличающаяся тем, что слоистая конструкция дополнительно содержит по меньшей мере третье пластинчатое тело (5), которое конгруэнтно или почти конгруэнтно остальной части слоистой конструкции и которое расположено смежно и параллельно или почти параллельно второму пластинчатому телу, на расстоянии от второго пластинчатого тела.

3. Панель солнечного коллектора по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слоистая конструкция дополнительно содержит по меньшей мере пластинчатое изолирующее тело (8), расположенное смежно и параллельно или по существу параллельно первому пластинчатому телу (7).

4. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что слоистая панель солнечного коллектора покрыта дополнительными слоями, приспособленными для циркуляции текучей среды, причем один или более дополнительных слоев ограничены двумя параллельными поверхностями, которые соединены или некоторым иным образом связаны вдоль их кромок.

5. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что слоистая конструкция может принимать форму искривленной поверхности.

6. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что панель солнечного коллектора может быть приспособлена к фасадам, крышам или дверям зданий или сооружений и, таким образом, быть частью строительной технической конструкции, подобно, как и для стекла.

7. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что поглощающая поверхность первого пластинчатого тела (7) состоит из одного или нескольких слоев краски или чернил.

8. Панель солнечного коллектора по п.7, отличающаяся тем, что слой краски относится к типу керамики, оксида металла, полимера, силикона или порошкового покрытия.

9. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что второе пластинчатое тело (6) является стеклом с низкой эмиссией.

10. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что третье пластинчатое тело (5) является стеклом с низкой эмиссией.

11. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что слоистая конструкция содержит дополнительные пластинчатые тела, выполненные слоистыми и расположенные смежно третьему пластинчатому телу.

12. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно из пластинчатых тел, смежных первому пластинчатому телу (7) в слоистой конструкции, выполнено из одного из следующих: закаленное стекло, ламинированное стекло или ламинированное закаленное стекло.

13. Система, содержащая несколько панелей солнечного коллектора по любому из предыдущих пунктов, причем каждая панель солнечного коллектора сообщается по текучей среде с одной или несколькими соседними панелями солнечного коллектора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечным теплоэлектростанциям. .

Изобретение относится к области солнечных теплоэлектростанций. .

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в различных гелиосистемах для нагрева воды. .

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к солнечным жидкостным нагревателям, и может быть использовано для нагрева различных жидкостей в одно- и двухконтурных системах горячего водоснабжения и отопления.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено в солнечных коллекторах с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения. Солнечный коллектор включает корпус, выполненный из двух, по крайней мере, однокамерных стеклопакетов, соединенных герметичной рамкой. Рамка выполнена с возможностью образовывать заполненное высокотемпературным теплоносителем герметичное пространство между стеклопакетами с узлом подачи высокотемпературного теплоносителя и узлом выхода высокотемпературного теплоносителя. При этом стеклопакеты выполнены вакуумными, а расстояние герметичного пространства между стеклопакетами составляет 2 мм. Техническим результатом изобретения является снижение теплопотерь и увеличение эффективности преобразования солнечной энергии. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх