СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР Российский патент 1999 года по МПК F24J2/24 F24J2/28 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к гелиотехнике, а более конкретно к конструкциям солнечных коллекторов, предназначенных для нужд народного хозяйства, а именно для использования в системах отопления и горячего водоснабжения.

Известно коллектор солнечной энергии, содержащий прозрачный корпус с расположенным в нем каналов, образованных параллельными пластинами, выполненными с ребрами, контактирующими между собой (авт.свид. СССР N 775543).

К недостаткам известного технического решения относятся повышенная металлоемкость и сложность технологии изготовления, обусловленных наличием ребер.

Известен также солнечный коллектор, содержащий прозрачное защитное покрытие и поглотитель солнечной энергии, выполненный в виде каналов, заполненных текучей средой и сообщенных с одной стороны с ее источником, а с другой - с потребителем, при этом система каналов расположена под поглотителем солнечной энергии, а в качестве текучей среды используется соляной раствор (авт.свид. СССР N 1101629).

Недостатками известной конструкции солнечного коллектора является относительно низкий КПД улавливания солнечной энергии при относительно сложной технологии изготовления и высокой металлоемкости. Кроме этого, известная конструкция обладает ограниченным сроком службы из-за применения соляного раствора, а также она сложна в эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции солнечного коллектора, обеспечивающего повышение эффективности использования лучистой энергии, снижения металлоемкости и расширение технических возможностей за счет обеспечения изменения пространственной конфигурации, а также повышение удобства эксплуатации. Технический результат заключается в обеспечении преобразования лучистой энергии в тепловую за счет улавливания энергии при различном векторе лучей, т.е. положения солнца относительно плоскости коллектора, в снижении веса и упрощении технологии его изготовления, а также в обеспечении изменения пространственной конфигурации коллектора в зависимости от формы объекта, к которому коллектор прикрепляется, и герметизации внутреннего пространства системы каналов поглотителя солнечной энергии.

Для достижения указанного выше технического результата в известном солнечном коллекторе, содержащем прозрачное защитное покрытие и поглотитель солнечной энергии, выполненный в виде каналов, заполненных текучей средой и сообщенных с потребителем, защитное покрытие выполнено в виде, по меньшей мере, одного перфорированного гофрированного листа, расположенного над поглотителем солнечной энергии, который выполнен из гофрированных листов, расположенных с возможностью соединения друг с другом и образования при этом каналов для движения текучей среды.

Кроме этого, внутренняя и/или наружная поверхность нижней части каналов может быть выполнена со светопоглощающим покрытием.

Кроме этого, нижняя часть каналов может быть выполнена из светопоглощающего материала.

Кроме этого, он может быть снабжен теплоизоляцией, расположенной под каналами.

Кроме этого, гофрированные листы могут быть выполнены из полипропилена низкой пористости.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения указанного технического результата. В частности, использование поглотителя со светопоглощающей поверхностью, обеспечивающей и теплообмен, наряду с гофрированной перфорированной поверхностью защитных листов, являющихся поглощающейся ловушкой для солнечных лучей, значительно снижают потери тепла, расширяют возможности применения коллектора, повышая, тем самым, его КПД.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечного коллектора; на фиг. 2 - вид А по фиг. 1. Изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков технического результата.

Солнечный коллектор согласно изобретению содержит прозрачное защитное покрытие и поглотитель солнечной энергии, который выполнен в виде каналов, заполненных текучей средой и сообщенных с потребителем, заключенных в корпус 1 с возможностью образования модулей, соединяемых между собой и формирования пространственной системы, повторяющей конфигурацию поверхности объекта, к которому коллектор прикрепляется. Корпус может быть выполнен из полипропилена.

Защитное покрытие выполнено в виде двух перфорированных и гофрированных листов 2, расположенных над поглотителем солнечной энергии. Листы 2 ориентированы таким образом, чтобы их впадины были обращены друг к другу, а выступы при этом контактировали между собой. Поглотитель выполнен из гофрированных листов 3, расположенных с возможностью соединения друг с другом и образования при этом каналов 4 для движения текучей среды. Гофрированные листы 2 и 3 выполнены прозрачными из полипропилена низкой пористости.

Нижняя часть каналов 4 выполнена с возможностью светопоглощения. В качестве примера предложен вариант, при котором внутренняя и/или наружная поверхность нижней части каналов 4 выполнена со светопоглощающим покрытием 5. В другом варианте выполнения нижняя часть каналов 4 выполнена из светопоглощающего материала 6, а верхняя часть каналов выполнена прозрачной.

С целью повышения эффекта теплопоглощения текучей средой тепла с последующей отдачей тепловой энергии потребителю коллектор снабжен теплоизоляцией 7, расположенной между корпусом 1 и каналами 4. Теплоизоляция 6 может быть расположена также и с боковых сторон корпуса.

Каналы 4 с одной стороны сообщены с потребителем 8, а с другой стороны с источником 9 подачи текучей среды, выполненным с возможностью регулирования подачи текучей среды в зависимости от температуры ее нагревания.

Устройство работает следующим образом. Солнечные лучи проникают через защитное покрытие, в частности через перфорированные, гофрированные листы 2 в зону расположения каналов 4 и нагревают текучую среду, тепло от которой используется потребителем.

В зависимости от положения лучи попадают на гофрированную поверхность листов 2, проходят через них, нагревая воздушную среду, находящуюся между ними, создавая тем самым тепловой экран. Перфорированные листы 2 выполнены таким образом, что лучистая энергия непосредственно проникает внутрь пространства, образованного гофрами, а с другой стороны надежно защищает поглотитель от воздействия внешней среды. Далее солнечная и тепловая энергия, проникая внутрь каналов 4, образованных гофрами листов 3, с одной стороны непосредственно нагревает текучую среду, а с другой стороны, нагревает нижнюю часть каналов 4, выполненных со светопоглощающим эффектом. Тепло от нагретой части канала также передается текучей среды.

Гофры расположены таким образом, чтобы при любом положении солнца происходило эффективное поглощение тепловой энергии.

Предлагаемая конструкция солнечного коллектора обеспечивает более полное поглощение лучистого потока, повышая тем самым его КПД. Кроме этого, выполнение почти всех деталей коллектора из неметаллических деталей позволяет существенно снизить металлоемкость конструкции, облегчить ее вес, а также позволяет задавать коллектору необходимую форму. Последнее свойство стало возможным за счет использования в качестве материала полипропилен, обладающий относительной гибкостью. Предлагаемый коллектор позволяет также уменьшить потери тепла в окружающую среду и повысить тем самым эффективность теплосъем за счет применения текучего теплоносителя.

Изобретение промышленно применимо, поскольку оно может быть изготовлено с использованием известных средств производства и применения существующих технологий.

Солнечный коллектор включает защитное покрытие в виде по меньшей мере одного перфорированного гофрированного листа, расположенного над поглотителем солнечной энергии, который выполнен из гофрированных листов, расположенных с возможностью соединения друг с другом и образования каналов для движения текучей среды, нижняя часть которых выполнена с возможностью светопоглощения, а верхняя часть каналов - прозрачной. Конструкция солнечного коллектора обеспечивает более полное поглощение лучистого потока, повышая тем самым его КПД, снижает металлоемкость конструкции, облегчает ее вес, позволяет задавать коллектору необходимую форму. Коллектор позволяет также уменьшить потери тепла в окружающую среду. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Солнечный коллектор, содержащий прозрачное защитное покрытие и поглотитель солнечной энергии, выполненный в виде каналов, заполненных текучей средой и сообщенных с потребителем, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено в виде по меньшей мере одного перфорированного гофрированного листа, расположенного над поглотителем солнечной энергии, который выполнен из гофрированных листов, расположенных с возможностью соединения друг с другом и образования при этом каналов для движения текучей среды, при этом нижняя часть каналов выполнена светопоглощающей, а верхняя часть каналов - прозрачной. 2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя и/или наружная поверхность нижней части каналов выполнена со светопоглощающим покрытием. 3. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть каналов выполнена из светопоглощающего материала. 4. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен теплоизоляцией, расположенной под каналами. 5. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что гофрированные листы выполнены из полипропилена низкой пористости.