Модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для нагрева воды при помощи солнца в системах отопления и горячего водоснабжения, как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов. Модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева содержит стеклопакет, емкости с фазопереходным веществом, также он включает в себя жестко соединенные между собой радиаторно-конвекторные секции, покрытые селективным покрытием, рациональное размещение ребер и их плотное соприкосновение с основной трубой увеличивает теплообменную площадь. Корпус выполнен из теплоизоляционных материалов, на переднюю стенку, выполненную из стеклопакета, нанесена низкоэмиссионная пленка, либо напыление, пропускающее солнечное излучение и удерживающее его внутри модульного солнечного коллектора для гелиоводоподогрева, емкости с фазопереходным веществом сделаны из того же материала, что и радиаторно-конвекторные секции, и располагаются непосредственно между их ребрами, сами радиаторно-конвекторные секции выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а на их активную часть нанесено селективное покрытие. Солнечный коллектор позволит максимально эффективно использовать солнечную энергию, снизить стоимость, энергоемкость и материалоемкость конструкции, повышая при этом надежность и технологичность. 4 ил.

 

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для нагрева воды при помощи солнца в системах отопления и горячего водоснабжения, как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов.

Известна установка плоского солнечного коллектора для работы в условиях северных территорий на основе теплоприемной панели, выполненной из коррозионно-стойких материалов /1/, которая включает солнечный коллектор, содержащий герметичный корпус с прозрачной передней стенкой, теплоприемное устройство для передачи тепла теплоносителю, выполненное в виде панели, состоящей из двух соединенных между собой элементов, причем один из элементов имеет развитую поверхность в виде гофр, а другой - плоский, либо оба элемента выполнены с развитой поверхностью в виде гофр, образующих замкнутые каналы, сообщающиеся на входе и выходе с распределительным и сборным каналами, на внешнюю поверхность панели нанесено селективное покрытие, в пространстве между прозрачным защитным покрытием и теплоприемной панелью создан вакуум, либо оно заполнено аргоном, либо газами.

Недостатки этой установки заключаются в следующем: эффективна только в дневные часы суток; низкая надежность, а также сложность в эксплуатации и в изготовлении.

Известна система солнечного теплового коллектора /2/, состоящая из солнечного теплового коллектора, рабочая панель которого оснащена подводящим и отводящим патрубками и эластичной камерой, рабочая панель и встроенный в нее трубчатый коллектор изготовлены из пластичных полимерных материалов с высокими светотеплопоглощающими свойствами, на рабочей поверхности панели используется сменная гофрированная теплопоглощающая пленка, в качестве теплоносителя используется газ CO или CO2, в эластичной камере использован клапан избыточного давления.

К недостаткам такой системы относятся: отражение части солнечной энергии, проникающей через многослойную поверхность; сложность конструкции; трудоемкость изготовления отдельных элементов; недолговечность конструкции.

Известен солнечный тепловой коллектор /3/, состоящий из корпуса, содержащего пять воздушных камер в поперечном сечении, передней стенки из прозрачного пластика с пленочным покрытием, отражающим ультрафиолетовое излучение, ленточного теплоизолятора, трубы змеевидной формы для теплоносителя, панели поглотителя, теплоизолятора, каналов для подвода и отвода теплоносителя, каналов для подключения насоса.

Известное изобретение имеет следующие недостатки: сложность конструкции, связанная с наличием вакуума; в связи с применением трубчатого змеевика площадь контакта теплоносителя с теплопоглощающей панелью незначительна и локализована вдоль трубчатого змеевика; использование изолирующей ленты закрывает солнечный поток, падающий на трубчатый змеевик; применение прозрачного пластика с пленочным покрытием отражает часть солнечного излучения, тем самым теряя полезную энергию.

Известен солнечный тепловой коллектор /4/, содержащий корпус коллектора с прозрачной верхней изоляцией, две пластины из листового материала, верхняя из которых с внешней стороны покрыта светопоглощающим материалом, скрепленные между собой по периметру с образованием полости для теплоносителя, соединенной с выходным и входным патрубками. В полости между пластинами вдоль их длинных сторон расположены проточные трубопроводы, прикрепленные к пластинам в местах их контакта путем пайки, сварки или клеевого соединения.

Недостатки данного солнечного теплового коллектора в следующем: наличие большого количества сварных, паяных или клеевых соединений вдоль всего контакта труб с теплопоглощающей пластиной, что обуславливает высокую трудоемкость его изготовления и низкий коэффициент теплоотдачи от пластин к жидкости, находящейся в трубопроводе, площадь контакта труб с теплоносителем с теплопоглощающей пластиной незначительна и локализована вдоль образующей цилиндрической поверхности трубопроводов; нижняя пластина недостаточно эффективна как элемент нагрева воды, из вышеуказанного следует, что равномерный нагрев теплоносителя в полости между пластинами обеспечиваться не будет.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является солнечный коллектор /5/, состоящий из: теплопоглощающей панели солнечного коллектора, образованной из отдельных элементов, одна сторона которого является теплопоглощающей поверхностью, снаружи на двух противоположных сторонах в плоскостях, параллельных теплопоглощающей панели, выполнены продольные ребра, смещенные друг от друга на расстояние, которое обеспечивает зазор между ними, труб с теплоносителем и полостей для теплоаккумулирующего вещества, каркаса, резьбовых или винтовых соединений, промежуточных элементов.

Недостатки солнечного коллектора: часть солнечной энергии отражается от теплопоглощающей панели, так как в системе не предусмотрено селективное покрытие; значительные потери тепла в окружающую среду из-за отсутствия на верхней прозрачной теплоизоляции корпуса удерживающего покрытия; неравномерность распределения тепловой энергии; трудоемкость изготовления конструкции.

Задачей изобретения является обеспечение возможности эксплуатации солнечного коллектора с максимальной эффективностью использования солнечной энергии, компактность, снижение стоимости, энергоемкости и материалоемкости конструкции, повышение надежности и технологичности изготовления модульного солнечного коллектора.

Для достижения поставленной задачи используется модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева, содержащий: корпус с передней стенкой в виде стеклопакета и задней стенкой в виде теплоизоляции, емкости с фазопереходным веществом, жестко соединенные между собой радиатор-конвекторные секции, корпус предлагается выполнить из теплоизоляционных материалов, на переднюю стенку, выполненную из стеклопакета, нанести низкоэмиссионную пленку либо напыление, пропускающее солнечное излучение и удерживающее его внутри модульного солнечного коллектора для гелиоводоподогрева, емкости с фазопереходным веществом сделать из того же материала, что и радиатор-конвекторные секции, и расположить непосредственно между их ребрами, сами радиатор-конвекторные секции выполнить из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а на их активную часть нанести селективное покрытие.

Данное изобретение поясняется следующими чертежами:

на фиг.1 показана конструкция модульного солнечного коллектора для гелиоводоподогрева на примере 17 секций.

на фиг.2 показан продольный разрез А-А фиг.1.

на фиг.3 показан поперечный разрез Б-Б фиг.1.

на фиг.4 показан продольный разрез В-В фиг.1.

Модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева (фиг.1-4) состоит из: секционного радиатор-конвектора 1 с селективным покрытием 7, в котором циркулирует теплоноситель 8, корпуса 2, стеклопакета 3, теплоизоляции 4, светопрозрачного фильтра с низкоэмиссионными свойствами 5, емкостей с фазопереходным веществом 6, заглушек 9.

Модульный солнечный коллектор предложенной конструкции работает следующим образом.

С восходом солнца его лучи проникают через стеклопакет 3 (фиг.2, 3) с светопрозрачным фильтром 5 (фиг.2, 3), например с напылением серебра или низкоэмиссионных покрытий, нанесенных на полимерную пленку, и попадают на лучепоглощающую поверхность радиаторно-конвекторных секций 1 (фиг.1-4), выполненных например, из алюминия, чугуна или биметалла, покрытых селективным покрытием 7 (фиг.2, 3). Часть солнечных лучей попадает на емкости с фазопереходным веществом 6 (фиг.2, 3), которые расположены между передними ребрами и закрывают зазор, образованный при соединении секций между собой. При отсутствии солнечного излучения теплоноситель 8 (фиг.3, 4) нагревается за счет тепла, накопленного в теплоаккумулирующем веществе за период солнечного излучения.

Лучепоглощающие поверхности радиаторно-конвекторных секций 1 (фиг.1-4)нагреваются и с помощью конвекции переносят тепловые массы по всему модульному солнечному коллектору для гелиоводоподогрева, после чего полученное тепло передается теплоносителю 8 (фиг.3, 4), такому как вода или другие жидкие среды. Под набором секций расположен слой теплоизоляции 4 (фиг.2, 3), а по бокам находится опорный теплоизолирующий корпус 2 (фиг.1-4), который дополнительно защищает секции с жидкостным теплоносителем от потери тепла и одновременно повышает механическую прочность конструкции модульного солнечного коллектора, данный корпус может быть изготовлен из дерева, фанеры или пластиковых материалов с теплоизоляцией в виде теплосберегающего материала, такого как минеральная вата, пеноплэкс или пенопласт, который имеет низкий коэффициент теплопроводности. На (фиг.4) стрелками указано направление хода теплоносителя, форма проточных каналов позволяет увеличить скорость движения теплоносителя и уменьшает образование вредных отложений.

Благодаря способу изготовления секционного радиатор-конвектора, такому как метод литья под давлением или экструдирование, поверхность контакта ребер с трубой увеличивается в сравнении с методом сваривания, пайки или склеивания.

Вертикальное расположение модульного солнечного коллектора для гелиоводоподогрева не приведет к существенному снижению его эффективности, а наоборот позволит решить ряд задач: учитывать отраженные и рассеянные потоки, использовать модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева в зимнее время, исключить снеговую нагрузку.

Таким образом предлагаемое устройство позволит максимально эффективно использовать солнечную энергию, быть компактным, снизить стоимость, энергоемкость и материалоемкость конструкции, повышая при этом надежность и технологичность.

Источники информации

1. Патент №2350852 РФ, МПК F24J 2/24. Плоский солнечный коллектор для работы в условиях северных территорий на основе теплоприемной панели, выполненной из коррозионно-стойких материалов / А.Г. Сербин. - №2007118034/06, заявл. 15.05.2007, опубл. 27.03.2009 // БИПМ. - 2009. - №9.

2. Патент №2330218 РФ, МПК F24J 2/36. Солнечный тепловой коллектор / Э.Н. Меликов, А.И. Юров, В.А. Бурик. - №2006129195/06, заявл. 14.08.2006, опубл. 27.07.2008 // БИПМ. - 2008. - №21.

3. Патент на пол. модель №90885 РФ, МПК F26J 2/05. Солнечный тепловой коллектор / Кустов А.А., Мосиенко А.В.. - №2009136851/22, заявл. 05.10.2010, опубл. 20.01.2010 // БИПМ. - 2010. - №2.

4. Патент №2042088 РФ, МПК F24J 2/20. Коллектор солнечной энергии / Б.И. Казанджан, А.А. Вертман. - №5062012/06, заявл. 11.09.1992, опубл. 20.08.1995 // БИПМ. - 1995. - №23.

5. Патент №2258874 РФ, МПК F24J 2/24, 2/34. Солнечный коллектор / В.В. Страшко, В.Ю. Подлепич, Д.В. Безнощенко. - №2003130667/06, заявл. 16.10.2003, опубл. 20.08.2005 // БИПМ. - 2005. - №23.

Модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева, содержащий корпус с передней стенкой в виде стеклопакета и задней стенкой в виде теплоизоляции, емкости с фазопереходным веществом, жестко соединенные между собой радиаторно-конвекторные секции, отличающийся тем, что корпус выполнен из теплоизоляционных материалов, на переднюю стенку, выполненную из стеклопакета, нанесена низкоэмиссионная пленка, либо напыление, пропускающее солнечное излучение и удерживающее его внутри модульного солнечного коллектора для гелиоводоподогрева, емкости с фазопереходным веществом сделаны из того же материала, что и радиаторно-конвекторные секции и располагаются непосредственно между их ребрами, сами радиаторно-конвекторные секции выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а на их активную часть нанесено селективное покрытие.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло, и предназначено для получения горячей воды для бытовых нужд с помощью солнечного излучения.

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам для горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии с дублированием от источника электрической энергии (ветроэлектрической станции, электрического ввода и т.п.).

Изобретение относится к устройствам нагрева воды при помощи солнца и может быть использовано как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов.

Изобретение относится к гелиоэнергетике, а именно к энергетическим установкам эффективного нагрева воды и сохранения нагретой воды длительное время. .

Изобретение относится к радиоэлектронике, электрохимии, в частности к солнечным и тепловым источникам электропитания, и может быть использовано для выработки постоянного электрического тока и питания им различных электрических устройств.

Изобретение относится к солнечным теплоэлектростанциям. .

Изобретение относится к области солнечных теплоэлектростанций. .

Изобретение относится к области солнечных теплоэлектростанций. .

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло, и предназначено для получения горячей воды для бытовых нужд с помощью солнечного излучения.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к солнечным установкам для преобразования энергии солнца в тепловую энергию, и может быть использовано, например, при обогреве любых помещений, а также в сельском хозяйстве.

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для преобразования солнечного излучения в тепловую и электрическую энергию. Оно может быть использовано для альтернативного энергообеспечения зданий и сооружений.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, а также в приборах отопления и охлаждения коммунально-бытового и промышленного назначения.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для нагрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения в условиях возможного периодического снижения температуры наружного воздуха до отрицательных температур.

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электрической энергии и теплоты. .

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности - к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электрической энергии и теплоты. .

Изобретение относится к солнечным тепловым коллекторам для нагрева теплоносителя. .

Изобретение относится к технологии преобразования солнечной энергии в тепловую и может быть использовано при изготовлении гелиотермических преобразователей. .

Изобретение относится к области использования солнечной энергии для обеспечения энергетических нужд в быту и на производстве, а именно для обеспечения потребностей в тепловой энергии, и может быть использовано при изготовлении высокотемпературных гелиотермических установок.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть, в частности, использовано в солнечных коллекторах, закрепленных на горизонтальных и вертикальных стенках зданий, резервуараx с водой и пр.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным коллекторам для преобразования солнечной энергии в тепловую в системах отопления и горячего водоснабжения как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов. Солнечный коллектор содержит корпус, имеющий прозрачное покрытие, поглощающие каналы для прохода теплоносителя, отражающую солнечное излучение поверхность, каналы имеют прямоугольное поперечное сечение. Корпус выполнен из теплоизоляционного материала, прозрачное покрытие выполнено с двух сторон солнечного коллектора в виде двухкамерного стеклопакета с нанесенным селективным покрытием, поглощающие каналы выполнены внутри жестко соединенных между собой радиатор-конвекторных секций, имеющих прямоугольное, а также круглое поперечное сечение для прохода теплоносителя, отражающая солнечное излучение поверхность выполнена многофункциональной в виде теплопоглощающих и теплоотводящих радиатор-конвекционных элементов, которые в совокупности образуют ряды концентраторов -образной, или -образной, или U-образной, или W-образной формы, образованных на поверхности радиатор-конвекторной секции, активная часть поверхности которых покрыта селективным покрытием, между ребрами радиатор-конвекторных секций расположены емкости с фазопереходным веществом. Реализация данного солнечного коллектора с концентратором для гелиоводоподогрева позволяет максимально эффективно использовать солнечную энергию. 4 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для нагрева воды при помощи солнца в системах отопления и горячего водоснабжения, как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов. Модульный солнечный коллектор для гелиоводоподогрева содержит стеклопакет, емкости с фазопереходным веществом, также он включает в себя жестко соединенные между собой радиаторно-конвекторные секции, покрытые селективным покрытием, рациональное размещение ребер и их плотное соприкосновение с основной трубой увеличивает теплообменную площадь. Корпус выполнен из теплоизоляционных материалов, на переднюю стенку, выполненную из стеклопакета, нанесена низкоэмиссионная пленка, либо напыление, пропускающее солнечное излучение и удерживающее его внутри модульного солнечного коллектора для гелиоводоподогрева, емкости с фазопереходным веществом сделаны из того же материала, что и радиаторно-конвекторные секции, и располагаются непосредственно между их ребрами, сами радиаторно-конвекторные секции выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а на их активную часть нанесено селективное покрытие. Солнечный коллектор позволит максимально эффективно использовать солнечную энергию, снизить стоимость, энергоемкость и материалоемкость конструкции, повышая при этом надежность и технологичность. 4 ил.

Наверх