СОЛНЕЧНОЕ КОЛЛЕКТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК F24J2/46 

Изобретение касается солнечного (гелиотермического) коллекторного устройства, имеющего множество коллекторных элементов, установленных преимущественно на наклонной несущей поверхности, например, крыше, которые содержат соответственно основной корпус с одним или несколькими каналами коллектора, находящимися на обращенной к солнцу плоскости и соединяемые с сетью жидкого теплоносителя, а также в данном случае с одним или несколькими каналами абсорбента, находящимися на плоскости, направленной поперек канала коллектора, причем основные корпуса элементов коллектора по меньшей мере на участке двух, параллельных друг другу сторон из своих четырех сторон для жесткого обоюдного анкерного крепления и одновременной герметизации относительно несущей поверхности снабжены соответственно соединительной перемычкой, проходящей поперек плоскости относительно корпуса, на противоположной стороне основного корпуса образован соединительный паз, согласованный по своим размерам с соединительной перемычкой и предназначенный для размещения в нем соединительной перемычки непосредственно примыкающего корпуса.

Известные устройства подобного рода (заявка ФРГ N 3943485) размещаются исключительно на участок крыши со скатом на юг на так называемых крышах типа север-юг, у которых каналы коллектора или абсорбента проходят параллельно коньку крыши. Коллекторные элементы смонтированы при этом таким образом, что край основного корпуса, содержащий в себе соединительный паз, проходит выше выступающей вниз соединительной перемычки того же корпуса. Желаемый эффект уплотнения при таком расположении и фиксировании элементов коллектора обеспечен в удовлетворительной степени.

Однако при расположении и монтаже этих коллекторных элементов в развернутом на 90^o положении на крышах типа восток-запад обнаружено, уплотнение соединительной перемычки и согласованного с ней по размерам паза, в который она заходит, недостаточно эффективно. В этом случае требуется принять дополнительные меры уплотнения.

В основе изобретения лежит задача создать солнечное коллекторное устройство вышеуказанного типа, которое позволяет устанавливать его коллекторные элементы как на крышах типа север-юг, так и на крышках типа восток-запад (в развернутом на 90^o положении), исключает возможные неплотности и проведение предварительных работ по обеспечению требуемого уплотнения.

Согласно изобретению эта задача решена созданием солнечного коллекторного устройства, которое в основном отличается тем, что по меньшей мере на стороне основного корпуса с первой, проходящей поперек его плоскости соединительной перемычкой предусмотрена идущая в том же направлении вторая соединительная перемычка, а на противоположной стороне основного корпуса выполнен второй паз, согласованный по своим размерам со второй перемычкой.

Солнечное коллекторное устройство из элементов, выполненных таким образом, что можно устанавливать как на крышах типа север-юг, так и на крышах типа восток-запад в развернутом на 90^o положении. Коллекторные элементы могут применяться на любых крышах. Кроме того, гарантируется абсолютная герметичность. Не требуется никаких коллекторных элементов, специально предназначенных целей применения. Тем самым обеспечено рациональное производство коллекторных элементов, а вместе с этим и герметичных коллекторных устройств независимо от формы или ориентации крыши, для которой они предназначены.

При этом предпочтительным является то, что первая и вторая соединительные перемычки выполнены ориентированными вниз на одной стороне основного корпуса и что первый и второй соединительные пазы выполнены открытыми вверх на противоположной стороне основного корпуса.

Первая соединительная перемычка, как и вторая соединительная перемычка могут отходить от одной и той же выступающей вбок кромки основного корпуса, т.е. практически в одной плоскости. В противоположность этому, более удачное выполнение, обеспечивающее требуемую прочность взаимного анкерного крепления коллекторных элементов отличается тем, что первая и вторая соединительные перемычки также и соответствующие первый и второй соединительные пазы расположены со смещением по высоте относительно друг друга. За счет такого смещения по высоте обеспечивается более высокая прочность на изгиб соединения /сцепления/ смежных коллекторных элементов и одновременно гарантируется то, что оба соединения перемычки и паза не испытывают перегрузок. Кроме того, значительно удлинен лабиринтообразный проход, который должна преодолеть дождевая вода, чтобы миновать участок уплотнения.

Эффективность уплотнения можно повысить в преимущественном варианте выполнения тем, что по меньшей мере одна из двух соединительных перемычек на участке своей торцевой кромки снабжена выемкой, ограниченной с обеих сторон узким краем кромки перемычки.

Коллекторные элементы содержат сдвоенные соединительные перемычки и пазы преимущественно на сторонах основного корпуса, проходящих параллельно линии сечения плоскостей, следующих друг за другом каналов коллектора и абсорбента. Аналогичные соединительные элементы могут быть предусмотрены и на обеих сторонах основного корпуса, проходящих поперек относительно этих сторон, чтобы с их помощью соединять друг с другом коллекторные элементы, проходящие в поперечном направлении. Более практично реализуемое уплотнение соединения обеспечивается тем, что сдвоенные соединительные перемычки или пазы предусмотрены только на обеих продольных сторонах основного корпуса, которые проходят параллельно линии сечения плоскостей следующих друг за другом каналов коллектора и абсорбента, и что на обеих, проходящих поперек этому направлению поперечных сторонах основного корпуса, предусмотрен соответственно уступ стенок, проходящий поперек между нижним боковым участком основного корпуса к верхнему боковому участку, причем этот уступ вместе с уступом стенок соседних коллекторных элементов образует стык, ширина которого соответствует двойной глубине уступа, и что в стыке установлена герметичная прокладка, перекрывающая зазор между нижними боковыми участками смежных основных корпусом, проходящих по ширине стыка, выполненная из эластичного материала, преимущественно силиконового каучука.

Требуемое уплотнение в области поперечных сторон основного корпуса достигается особенно простым и рациональным способом благодаря тому, что герметичная прокладка имеет длину, которая соответствует длине всего стыка, образованного отдельными, следующими друг за другом стыками.

Особого упоминания заслуживает то факт, что в другом преимущественном варианте выполнения изобретения на нижних боковых участках каждого основного корпуса выполнено по меньшей мере один выгиб, который вместе с соответствующим выгибом на примыкающем основном корпусе ограничивает сквозное отверстие, через которое введены средства крепления в виде болта для фиксирования коллекторных элементов на несущей поверхности, и что ширина среднего участка герметичной прокладки, соединяющий оба крайних ее профиля, выбрана такой, что упомянутый средний участок в положении вставленной в стык прокладки примыкает к верхней части элемента крепления, выступающей из сквозного отверстия.

Использование герметичной прокладки, выполненной указанным образом, особенно предпочтительно, если при расположении коллекторных элементов на обеих наклонных поверхностях крыши типа "восток-запад" до высоты ее конька установлена прокладка, ширина среднего участка между крайними профилями которой такова, что обеспечивает размещение упомянутого среднего участка по всему коньку крыши.

С точки зрения технологии производства, а также монтажа предпочтительным является то, что уступы стенок с выемками проходят в одной плоскости первой соединительной перемычки или соответственно первого соединительного паза, закрепляющего эту перемычку, но ниже плоскости второй соединительной перемычки, соответственно соединительного паза, закрепляющего ее.

На фиг. 1 изображен общий вид расположения солнечного коллекторного устройства на крыше с ориентацией на юг или на восток-запад; на фиг. 2 - сечение по линии II-II на фиг. 1; на фиг. 3 сечение по линии III-III на фиг. 1.

Крыша 1 здания, схематически изображенного на фиг. 1, своей поверхностью с наклоном примерно 25^o служит несущей поверхностью 2 для схематически изображенных солнечных коллекторных устройство 3 и 4. Солнечное коллекторное устройство 3 установлено на несущей поверхности 2 крыши типа юг части дома с ориентацией ее конька на восток-запад. Солнечное коллекторное устройство 4 установлено на несущих поверхностях крыши типа восток-запад части дома с ориентацией его конька на север-юг. На фиг. 1 показано только устройство 4 на видимой правой стороне крыши.

Каждое солнечное коллекторное устройство содержит множество коллекторного элементов 5 8. Каждый из этих элементов имеет основной корпус 9 со многими каналами коллектора, лежащими в обращенной к солнцу плоскости и подключенными к сети жидкого теплоносителя, а также со многими каналами абсорбента II, лежащими в плоскости, ориентированной поперек канала коллектора 20, которые выполнены известным образом и объединены с основным корпусом 9 в один агрегат. Плоскости внешних поверхностей каналов коллектора 10 соответственно абсорбента II на фиг. 2 обозначены позициями 12 и 13. Уклон плоскостей 12 каналов коллектора 10 относительно плоскости 14 основного корпуса находится в пределах 26^o, так что общий уклон составляет 51^o. Этот общий уклон весьма удобен в наших европейских широтах, ибо именно зимой с углом солнцестояния в пределах 18^o возникают оптимальные условия облучения. При повышенном солнцестоянии летом не менее достигаются удовлетворительные результаты.

Каждый основной корпус 9 содержит по три, следующих один за другим узла с каналами коллектора и абсорбента. Каждый ряд 5 8 коллекторных элементов на практике имеет соответственно три основных корпуса 9 с упомянутыми тремя узлами, так что в приведенном примере в рядах 5 8 будет содержаться 3 х 3, т. е. девять узлов. Сопряжение двух соседних корпусов схематически иллюстрируется на фиг. 2 и 3.

Две стороны из четырех сторон основного корпуса, проходящие параллельно друг другу для обоюдного жесткого анкерного крепления и в целях одновременного уплотнения относительно несущей поверхности 2, снабжены соответственно первой соединительной перемычкой 15, идущей поперек плоскости 14 основного корпуса, и второй соединительной перемычкой 16, проходящей в том же направлении. На противоположной стороне основного корпуса 9 для закрепления первой соединительной перемычки 15 непосредственно смежного корпуса 9 образован соединительный паз 17, согласованный по своим размерам с размерами соединительной перемычки 15. Аналогичным образом и второй соединительной перемычке 16 соответствует второй, согласованный с ее размерами соединительный паз 18. Как первая 15, так и вторая 17 соединительные перемычки выполнены на одной стороне основного корпуса 9, ориентированными вниз. Первый и второй соединительные пазы 17 и 18 выполнены на противоположной стороне корпуса 9 открытыми вверх. Первая и вторая соединительные перемычки 15 и 16, как и ответные первый и второй соединительные пазы 17 и 18 расположены со смещением по высоте относительно друг друга. По меньшей мере одна из двух перемычек 15 на участке своей торцевой кромки снабжена выемкой 19, которая с двух сторон ограничена узким краем кромки перемычки.

Как следует из фиг. 2 и 3, сдвоенные соединительные перемычки 15 и 16 и соответственно соединительные пазы 17 и 18 предусмотрены только на обеих продольных сторонах основного корпуса, идущих параллельно линии сечения плоскости 12 следующих друг за другом каналов коллектора и абсорбента. На обеих поперечных, идущих поперек по отношению к ним сторонах основного корпуса может быть предусмотрен стенной уступ 22, проходящий между нижним боковым участком 20 корпуса 9 поперек по отношению к верхнему боковому участку 21. Этот уступ 22 стены вместе с уступом 22¹ соседнего коллекторного элемента образует стык 23 с шириной, соответствующей двойной глубине уступа. В этом стыке установлена герметичная прокладка 25, перекрывающая зазор 24 между нижними боковыми участками 20, 21¹ соседних основных корпусов. Эта герметичная прокладка 25 выполнена из эластичного материала, преимущественно силиконового каучука. Прокладка 25 имеет длину, соответствующую длине общего стыка солнечного коллекторного устройства, образованного следующими один за другим стыками 23. В области своих продольных краев герметичная прокладка 25 переходит в крайний профиль 26 и 26¹ большего поперечного сечения, которое согласовано по размерам с поперечным сечением выемки 27,27¹ в стенном уступе 22,22¹, служащей для закрепления наружного профиля. На фиг. 3 видно, что крайние профили 26,26¹ герметичной прокладки 25 выполнены полыми. Кроме того, видно, что в приведенном на фиг. 3 примере выполнения крайние профили 26,26¹ имеют прямоугольное поперечное сечение с шириной, соответствующей ширине ответной выемки 27,27¹ в стенном уступе 22,22¹.

На нижних боковых участках каждого основного корпуса 9 выполнен соответственно по меньшей мере один выгиб 28, который вместе с соответствующим выгибом 28¹ на смежном корпусе ограничивает сквозное отверстие 29. В это отверстие вводят болт 30 или другое средство крепления для фиксирования элементов коллекторов на несущей поверхности. Средний участок прокладки 25, соединяющий оба ее крайних профиля 26,26¹, имеет такую ширину, что он в положении установленной в стыке прокладки 25 проходит по верхней части болта 30, выступающей из сквозного отверстия 29.

На фиг. 3 показано, что обращенные друг к другу нижние боковые участки 20,20¹ корпусов 9 плотно подогнаны и касаются друг друга. При расположении коллекторных элементов на обеих наклонных поверхностях крыши типа восток-запад до высоты ее конька такое касание корпусов 9 коллекторных элементов, естественно, невозможно. Тем не менее, уплотнение участка конька крыши возможно простым и надежным образом путем установления герметичной прокладки с шириной ее среднего участка, проходящего между крайними ее профилями, которая гарантирует, что ее средний участок пройдет по всему коньку 31 крыши.

Соотношения размеров отдельных элементов, иллюстрируемые фиг. 2 и 3, позволяют видеть, что стенные уступы 22,22¹ с выемками 27,27¹ проходят в одной плоскости, которая лежит выше плоскости первой соединительной перемычки 15, соответственно закрепляющего ее первого соединительного паза 17, но ниже плоскости второй соединительной перемычки 16 и соответственно закрепляющего ее второго соединительного паза 18.

Использование: для получения жидкого теплоносителя. Сущность изобретения: солнечного коллекторное устройство состоит из множества коллекторных элементов, размещенных преимущественно на наклонной несущей поверхности, например, крыше, каждый из которых содержит один основной корпус с одним или несколькими каналами коллектора6 расположенными в плоскости, обращенной к солнцу, подсоединенными к сети жидкого теплоносителя, а также с одним или несколькими каналами абсорбента, расположенными в плоскости, ориентированной поперек к каналу коллектора. Основные корпуса коллекторных элементов по меньшей мере на участке двух параллельных друг другу сторон снабжены первой соединительной перемычкой для обоюдного жесткого анкерного крепления и одновременного для уплотнения относительно несущей поверхности. Перемычка проходит поперек к плоскости основного корпуса, а на противоположной стороне основного корпуса выполнен соединительный паз, согласованный по своим размерам с размерами перемычки. Чтобы можно было устанавливаться элементы коллектора на крышах с ориентацией на север-юг, не опасаясь появления неплотностей, по меньшей мере на стороне основного корпуса вместе с проходящей поперек его плоскости первой соединительной перемычкой, предусмотрена вторая соединительная перемычка, идущая в том же направлении. Этой второй перемычке на противоположной стороне основного корпуса соответствует второй соединительный паз, согласованный по своим размерам с размерами второй соединительной перемычки. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Солнечное коллекторное устройство, содержащее несколько размещенных на наклонной поверхности, например крыше, коллекторных элементов, каждый из которых содержит основной корпус с одним или несколькими каналами коллектора, лежащими в плоскости, обращенной к солнцу, и соединенными с системой циркуляции жидкого теплоносителя, и с одним или несколькими каналами абсорбера, лежащими в плоскости, ориентированной поперек к каналам коллектора для циркуляции теплоносителя, при этом смежные основные корпуса коллекторных элементов по меньшей мере по двум параллельно идущим смежным сторонам снабжены анкерным креплением и одновременно уплотнением на одной стороне в виде первой соединительной перемычки, проходящей поперек к плоскости основного корпуса, а на другой стороне ответным соединительным пазом для закрепления перемычки, согласованные по своим размерам, отличающееся тем, что сторона корпуса коллекторного элемента, снабженная первой перемычкой, дополнительно содержит вторую перемычку, ориентированную в том же направлении, а на другой стороне смежного коллекторного элемента выполнен под нее второй ответный соединительный паз, согласованные между собой по размерам. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая соединительные перемычки выполнены загнутыми вниз, а ответные соединительные пазы открытыми вверх. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первая и вторая соединительные перемычки, а также ответные первый и второй соединительные пазы расположены со смещением по высоте относительно друг друга. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из двух соединительных перемычек на участке своей торцевой кромки снабжена выемкой, ограниченной с обеих сторон узким краем кромки перемычки. 5. Устройство по одному из пп. 1 4, отличающееся тем, что соединительные перемычки и соответственно соединительные пазы выполнены только на обеих продольных сторонах основного корпуса, проходящих параллельно плоскостям, в которых расположены каналы коллектора и абсорбера, а на каждой из смежных поперечных сторон основного корпуса выполнены по одному стенному уступу, которые образуют между собой стык, в котором размещена герметичная прокладка, перекрывающая зазор между смежными сторонами коллекторных элементов, проходящая по ширине стыка и выполненная из эластичного материала, преимущественно силиконового каучука. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что герметичная прокладка имеет длину, равную длине общего стыка, образованного отдельными, следующими друг за другом стыками между смежными коллекторными элементами. 7. Устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что герметичная прокладка на своих продольных краях снабжена крайними профилями большего поперечного сечения, согласованными с поперечным сечением выемки под них в стенном уступе на соответствующих сторонах коллекторных элементов. 8. Устройство по одному из пп. 5 7, отличающееся тем, что крайние профили герметичной прокладки выполнены полыми. 9. Устройство по одному из пп. 5 8, отличающееся тем, что крайние профили имеют прямоугольное поперечное сечение с шириной, соответствующей ширине ответной выемки в стенном уступе. 10. Устройство по одному из пп. 5 9, отличающееся тем, что в месте расположения герметичной прокладки на каждой из смежных торцевых сторонах коллекторных элементов выполнен по меньшей мере один выгиб, ограничивающий сквозное отверстие для размещения средства крепления в виде болта для фиксации коллекторных элементов на наклонной поверхности, причем ширина среднего участка герметичной прокладки, соединяющая оба крайних профиля прокладки, выбирается такой, что ее средний участок перекрывает всю верхнюю часть крепления выступающего из сквозного отверстия при положении соответствующих сторон коллекторных элементов в стык. 11. Устройство по одному из пп. 1 10, отличающееся тем, что при расположении коллекторных элементов на обеих наклонных поверхностях крыши с ориентацией скатов на восток запад до высоты ее конька ширина среднего участка герметичной прокладки между крайними профилями выбрана такой, что обеспечивает прохождение упомянутого среднего участка по всему коньку крыши. 12. Устройство по п. 3 или одному из пп. 5 10, отличающееся тем, что стенные уступы с выемками расположены в плоскости выше плоскости, в которой расположена первая соединительная перемычка и соответственно первый соединительный паз, но ниже плоскости, в которой расположены вторая соединительная перемычка и соответствующий паз.