СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР Российский патент 1995 года по МПК F24J2/24 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к низкотемпературным коллекторам, и может быть использовано для нагрева воды, необходимой для бытовых нужд (душа, мытья посуды, отопления жилища).

Известен солнечный коллектор [1] содержащий корпус с прозрачной передней стенкой и поглощающим днищем и установленный в корпусе поглотитель в виде продольной пластины с отверстиями и размещенных под каждым из них камер, открытых со стороны пластины, причем в стенке каждой камеры выполнено по меньшей мере одно отверстие, каждое отверстие в пластине выполнено в форме усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к камере, а стенки последней выполнены в форме неполной сферы.

Этот коллектор конструктивно сложен, что требует длительного времени изготовления и специального технологического оборудования для двухстенной вакуумированной трубки, что ведет к увеличению сложности изготовления. Выполнение конических отверстий с камерами, имеющими форму неполной сферы, также сложно, что ведет к усложнению коллектора и повышению стоимости поглотителя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство [2] в котором отверстия для протекания теплоносителя расположены симметрично относительно продольной оси коллектора и сходятся в верхней и нижних частях, где установлены входной и выходной штуцера.

Существенными недостатками этого технического решения являются сложная технология изготовления, требующая длительное время изготовления и специального оборудования, и сложность сборки коллектора. Не обеспечивается ламинарное движение теплоносителя по пазам без образования вихрей и пузырьков воздуха, что приводит к значительным тепловым потерям теплоносителя на входном штуцере. Невозможно получить равнопрочные пазы при их штамповке.

Целью изобретения является упрощение конструкции, составляющих ее частей, повышение технологичности изготовления, упрощение сборки и обеспечение ламинарного движения теплоносителя по пазам без образования пузырьков воздуха, препятствующих нормальному течению теплоносителя. Все это ведет к улучшению экономических и функциональных возможностей коллектора и значительному снижению его сложности.

Цель достигается тем, что в коллекторе, содержащем корпус с прозрачной передней стенкой, поглощающей панелью, состоящей из двух частей с продольными пазами и входным и выходным штуцерами налива и слива теплоносителя, выполнены конические каналы для ламинарного протекания к штуцерам теплоносителя, симметрично расположенные относительно центрального продольного полусферического паза, вырезы -образной формы, разделанные в районе установки штуцеров, прямоугольное углубление в теплоизоляции корпуса, выполненное под панель, Г-образные профили и -образные профили, посредством крепежных элементов фиксирующих панель и прозрачную стенку на корпусе. Конические каналы образованы двумя полусферами с осями, исходящими из одной точки, лежащей на оси боковых каналов, а радиусы полусфер равны радиусам полусферических пазов, соединенных со всеми продольными пазами. По ним теплоноситель протекает к входным и выходным штуцерам. Конические каналы образуют одновременный слив теплоносителя без завихрений и образования пузырей из продольных пазов в штуцера. -образной формы вырезы позволяют обеспечить технологичность сварки конструкции при изготовлении коллектора. В корпусе в углублении расположена теплоизоляция, изолирующая коллектор от внешней среды и повышающая температуру вытекающего теплоносителя. Верхний и нижний профили посредством крепежных элементов обеспечивают технологичность и надежность сборки коллектора. Введение перечисленных элементов позволяет упростить конструкцию и повысить надежность работы коллектора при эксплуатации и снизить ее стоимость.

На фиг. 1 изображен коллектор, общий вид; на фиг. 2 показана установка крепежных элементов; на фиг. 3 установка штуцеров; на фиг. 4 нижняя часть поглощающей панели; на фиг. 5 показан конический канал; на фиг. 6 конический канал с сечениями по проточным пазам и непроточным частям нижней части поглощающей панели.

Коллектор включает корпус 1 с верхней рамкой 2, выполненной из Г-профиля, и нижней рамкой 3, выполненной из -профиля, прозрачную переднюю стенку 4 (стекло), поглощающую панель 5, теплоизоляцию 6, входной штуцер 7 и выходной штуцер 8. Прозрачная стенка 4 крепится к корпусу 1 крепежным элементом 9, поглощающая панель 5 крепежным фиксатором 10 и вкладышем 11. Штуцера 7 и 8 крепятся к корпусу 1 гайками 12. Поглощающая панель 5 состоит из верхней части 13, поглощающей солнечную энергию, которая нагревает теплоноситель (на фигурах не показан), протекающий по продольным пазам 14 нижней части 15. На ней выполнены конические каналы 16, образованные полусферами 17 и 18 с осями 19 и 20 соответственно, исходящими из одной точки 21. Конические каналы 16 соединены со штуцерами 7 и 8. В месте крепления штуцеров 7 и 8 с панелью 5 разделаны -образной формы вырезы 22, к которым приварены ответные подобные части штуцеров 7 и 8. Теплоизоляция 6 расположена в углублении 23. Конические каналы 16 (фиг. 6) имеют верхнюю плоскостную часть 24 и сферическую часть 25.

При работе коллектор устанавливают, например, на крыше дома на специальном кронштейне (на фигурах не показан), и к нему подсоединяют трубопроводы с системой подачи теплоносителя (на фигурах не показаны) к входному 7 и выходному 8 штуцерам.

Собранный коллектор закрепляют на кронштейне, подсоединяют трубопроводы к штуцерам 7 и 8. Системы подачи подает теплоноситель через входной штуцер 7. Затем теплоноситель по коническим каналам 16 распределяется по продольным пазам 14. Солнечная энергия, падающая на верхнюю часть 13 поглощающей панели 5, нагревает ее и передает энергию теплоносителю. Он нагревается и поступает через выходной штуцер 8 к потребителю.

Разработан и изготовлен предлагаемый солнечный коллектор. Он имеет следующие технические характеристики: поглощающая панель выполнена из коррозионностойкой стали 12х8Н10Т толщиной 0,6-0,8 мм, корпус выполнен из полимерного материала, выполняющего одновременно функцию теплоизолятора, прозрачная передняя стенка упрочненное стекло 6-3 мм, поглощающая панель выполнена с селективным покрытием, поглощательная способность 0,94-0,96% степень черноты в диапазоне 0,08-0,10, коллектор рассчитан на рабочее давление 0,6 МПа, один солнечный коллектор (S 1 м²) на широте Москвы за теплый летний день производит около 80 л воды с температурой более 60^оС, экология за год 0,15-0,2 т условного топлива на 1 м² площади коллектора, габаритные размеры 1650х800х80 мм, масса коллектора 10-25 кг, расчетный срок службы 15 лет.

Введение в нижней части поглощающей панели конических каналов, вырезов -образной формы под штуцера, двух рамок снаружи корпуса, выполнение углубления в корпусе под теплоизоляцию, соединение конических каналов с продольными пазами и со штуцерами позволяют упростить конструкцию коллектора, повысить технологичность сборки, изготовления, увеличить сроки эксплуатации. Все это ведет к снижению его стоимости и повышению надежности при эксплуатации. Предлагаемый коллектор рекомендован к внедрению и серийному выпуску.

Использование: в устройствах для нагрева воды, необходимой для бытовых нужд. Сущность изобретения: коллектор содержит корпус с установленной внутри него поглощающей панелью, имеющей полусферические пазы, сообщенные с распределительным и сборным каналами конической формы. Каналы в нижней части, в основании, имеют плоскостную форму, а в верхней - сферически-плоскую. Радиус сферической составляющей равен радиусу полусферы пазов, а длина плоскостной составляющей увеличивается от боковых пазов к оси симметрии корпуса. Коническая форма каналов позволяет равномерно распределять теплоноситель и осуществлять слив без завихрений и образования пузырей. 6 ил.

СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР, содержащий корпус с прозрачной передней стенкой и расположенную внутри корпуса поглощающую панель, имеющую полусферические пазы, сообщенные на входе и выходе с распределительным и сборным коническим каналами, симметрично относительно оси симметрии корпуса и подключенными к входному и выходному штуцерам, отличающийся тем, что конические каналы в нижней части имеют плоскостную форму, а в верхней сферически-плоскостную, при этом радиусы сферической составляющей верхней части каналов равны радиусу полусфер пазов, а длина плоскостной составляющей увеличивается от боковых пазов к оси симметрии корпуса.