СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР-АККУМУЛЯТОР Российский патент 1997 года по МПК F24J2/04 F24J2/34 F24J2/44 

Изобретение относится к гелиотехнке и касается солнечных нагревателей жидкости периодического действия, аккумулирующих солнечную теплоту в емкости, заполненной жидкостью, для бытовых и производственных нужд.

Известен солнечный коллектор-аккумулятор, содержащий теплоизолированный корпус со светопрозрачным покрытием и перегородку, образующую с корпусом аккумулирующую емкость накопительную камеру, а с тепловоспринимающей панелью канал для теплоносителя, гидравлически связанный с накопительной камерой щелевым каналом-зазором над и под перегородкой, которой был выбран в качестве прототипа. Недостатком этого коллектора-аккумулятора является резкое снижение эффективности при неполном баке, когда уровень жидкости в нем оказывается ниже верхнего торца перегородки. В этом случае нагретая со стороны коллектора жидкость не имеет возможности перетекать в накопительную камеру ввиду того, что перепускной щелевой канал, "работающий" при полном баке, оказывается выше уровня жидкости. Ввиду невозможности отвода сверху нагретой жидкости из нагреваемой полости в накопительную прекращается и поступление холодной жидкости в нагреваемую полость, т.е. полностью прекращается циркуляция жидкости, а теплоперенос осуществляется в основном за счет теплопроводности жидкости и материала перегородки, т.е. значительно менее интенсивно, чем при свободной круговой естественной циркуляции жидкости.

Этого недостатка можно избежать, если в известном солнечном коллекторе перегородка имеет переменную высоту за счет выполнения составной из горизонтальных пластин, что обеспечивает циркуляционный канал над перегородкой в зоне верхнего уровня воды.

На чертеже показан солнечный коллектор-аккумулятор, поперечный вертикальный разрез.

Солнечный коллектор-аккумулятор содержит установленный наклонно теплоизолированный корппус-бак 1 и коллектор солнечной энергии, образованный теплопоглащающей панелью-стенкой 2 бака, обращенной к солнцу, лучепрозрачным покрытием, например остеклением 3, которое может быть выполнено многослойным. Корпус-бак снабжен подающим выпускным и воздуховыпускным штуцерами 5, 6 и 7 (патрубками). При этом холодная жидкость поступает в нижнюю часть корпуса, а нагретая забирается из-под верхнего уровня воды через гибкий шланг 4, закрепленный на поплавке 8. Внутри корпуса 1 вдоль теплопоглощающей панели 2 с небольшим зазором А от нее (А 10.60 мм) установлена перегородка 9 (в лучшем случае из материала с малой теплопроводностью), образующая с тепловоспринимающей панелью 2 относительно узкий канал 10, по которому поднимается нагретая жидкость, а под перегородкой 9 расположена накопительная камера 11, по которой опускается менее нагретая жидкость. Перепускные верхний и нижний каналы 13 и 12. Камера 11 и канал 10 вместе составляют полную аккумулирующую емкость-бак 1. Перегородка 9 выполнена составной из нескольких частей 14 и 15, в простейшем случае двух, верхнюю часть 14 можно опускать в направляющих или вынимать из бака, уменьшая тем самым большую высоту перегородки.

Солнечный коллектор-аккумулятор работает следующим образом.

Коллектор-аккумулятор устанавливают с ориентированием передней стенки корпуса 1 и, соответственно, тепловоспринимающей поверхностью коллектора солнечной энергии панели 2 по-возможности нормально к направлению солнечной радиации (стрелка В). После заполнения корпуса 1 через подающий штуцер 5 подлежащей нагреву водой до уровня, превышающего положение верхней кромки разделительной перегородки 9, или до появления воды в воздуховыпускном штуцере 7 коллектор-аккумулятор готов к работе.

Теплопоглощающая поверхность панель 2, нагреваемая солнечной радиацией, как и в прототипе, отдает теплоту непосредственно контактирующему с ней слою жидкости, нагревая его и обеспечивая тем самым естественную циркуляцию жидкости по контуру: обогреваемый канал 10 с восходящим потоком верхний перепускной канал 13 (между верхним торцом перегородки и верхней частью корпуса бака) накопительная камера 11 и нижний перепускной канал 12 (между нижним торцом перегородки и нижней частью корпуса), по которому более холодная жидкость поступает для нагрева панелью 2 и дальнейшего подъемного движения.

При снижении верхнего уровня жидкости ниже верхнего обреза перегородки, когда канал 13 оказывается незалитым водой и теряет свою функциональную роль как участок общего контура циркуляции, верхние части 14 перегородки (если их несколько) необходимо опустить до уровня, на котором над их верхней частью снова окажется слой жидкости, восстанавливающий контур циркуляции, либо вынуть эти части перегородок из корпуса.

Необходимость иметь неполный бак-аккумулятор возникает не только при частичном использовании жидкости, но и при малом ее расходовании. Например, коллектор-аккумулятор, применяемый в качестве водонагревателя в бытовых целях, летом используется с полной нагрузкой, а осенью с пониженной. В этом случае корпус-бак лучше заливать не полностью во избежание застоя теплой воды и потери ее бытовых качеств.

Использование: для нагрева теплоносителя, например воды, для бытовых и промышленных нужд. Сущность изобретения: в корпусе-баке, одновременно являющемся аккумулятором горячей воды, внутренняя перегородка в коллекторе, отделяющая нагревательную часть от аккумулирующей - накопительной камеры и являющаяся разделителем восходящего потока жидкости от нисходящего, делается состоящей из нескольких частей переменной регулируемой высоты, что сохраняет эффективность нагрева теплоносителя при неполном баке, когда верхняя часть разделительной перегородки оказывается выше уровня жидкости. В этом случае общую высоту составной разделительно перегородки уменьшают так, чтобы она стала ниже уровня жидкости. Таким образом, общая циркуляция и подвод более холодной жидкости к нагревающей панели сохраняются. 1 ил.

Солнечный коллектор-аккумулятор, содержащий установленный наклонно теплоизолированный корпус с теплопоглощающей панелью, образующей переднюю стенку бака для теплоносителя, и установленную в баке перегородку, расположенную вдоль теплопоглощающей панели с зазором относительно нее и с образованием под перегородкой накопительной камеры, сообщающейся с зазором посредством нижнего и верхнего перепускных каналов, отличающийся тем, что перегородка выполнена составной, при этом верхняя часть перегородки установлена с возможностью перемещения вниз вдоль нижней части при снижении уровня теплоносителя в баке.