ЖИДКОСТНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР Российский патент 1999 года по МПК F24J2/04 F24J2/24 

Устройство относится к области гелиотехники, в частности к устройствам для отбора тепла из солнечного потока и отвода его в аккумулятор.

Известен жидкостный коллектор, содержащий теплоизоляцию, лучепоглощающую панель, а между ними размещен теплообменник, выполненный в виде трубок, соединенных между собой, или в виде каналов, выполненных в одном или двух листах и соединенных между собой, например, сваркой (1),
Также известен плоский жидкостный коллектор, содержащий корпус с теплоизоляцией и остеклением, а между ними установлена металлическая лучепоглощающая поверхность с трубками и являющаяся теплообменником, по которому циркулирует вода. При этом корпус и остекление выполнены из жесткого материала, который не имеет возможности изменять свою геометрическую форму (2).

Недостаток этих коллекторов - невысокий КПД теплопередачи из-за потерь тепла на нагрев стенок тела теплообменника и полости между теплоизоляцией и лучепоглощающей панелью и их высокая стоимость. Кроме того, все или большинство элементов коллекторов выполнены из жесткого материала и не имеют возможности изменять при необходимости свою геометрическую форму. Поэтому применение этих коллекторов в народном хозяйстве ограничено из-за значительных затрат при установке и неудобство в процессе эксплуатации,
Задачей данного изобретения является увеличение КПД теплопередачи путем исключения дополнительных промежуточных стенок между панелью и теплоизоляцией, упрощение конструкции коллекторов, уменьшение стоимости и расширение области их использования в народном хозяйстве.

Указанная задача достигается тем, что в коллекторе, содержащем теплоизоляцию, лучепоглощающую панель и теплообменник с жидким энергоносителем между ними, теплообменник выполнен из двух частей, одна из которых в виде углублений в теле теплоизоляции, другая на внутренней поверхности лучепоглощающей панели, а панель и теплоизоляция соединены герметично между углублениями.

Кроме того, часть теплообменника в панели выполнена в виде углублений, теплоизоляция снабжена полостью, в которой установлена светопрозрачная изоляция с зазором между панелью.

Еще одним отличием является то, что светопрозрачная теплоизоляция, а также лучепоглощающая панель выполнены из гибкого материала и в сборе имеют возможность деформироваться не менее чем в одном направлении.

На фиг. 1 изображен солнечный коллектор, выполненный в соответствии с изобретением.

На фиг. 2 выполнение части теплообменника в панели в виде углублений и выступов различной конфигурации (п. 2 формулы).

Как показано на фиг. 1, коллектор содержит теплоизоляцию 1 с полостью 2 и дном 3, на котором выполнены углубления 4 с выходом в полость 2. К теплоизоляции 1 прикреплена лучепоглощающая панель 6 (например приклеена, приварена и т.д.), над которой установлена светопрозрачная изоляция 8 (в виде полимерной пленки или объемной полой конструкции) с зазором к панели 6. По каналам, образованным углублениями 4 и панелью 6, циркулирует жидкий энергоноситель, например вода. Кроме того, теплоизоляция 1 выполнена водонепроницаемой и может быть изготовлена, например, из вспененных полимеров типа полиуретан, полистерол, полиэтилен и т.д.

Сборка и изготовление коллектора осуществляется следующим образом. Теплоизоляцию 1 с углублениями 4 устанавливают полостью 2 вверх. Затем панель 6 заводят в полость 2, прижимают ее ко дну 3 теплоизоляции и закрепляют ее, например, с помощью вулканизации. При этом углубления 4 становятся герметичными по отношению к полости 2. После этого устанавливается светопрозрачная изоляция 8 с зазором 9 по отношению к панели 6 и фиксируется опорами 7 или вершинами углублений 4 панели 6. После этого светопрозрачная изоляция 8 закрепляется внутри полости 2 по всему ее периметру.

Работа предлагаемого коллектора осуществляется следующим образом. Поток солнечной энергии проходит через светопрозрачную изоляцию 8 и попадает внутрь полости 2 теплоизоляции 1 и нагревает лучепоглощащую панель 6. Тепло, полученное от солнечного потока, нагревает жидкость в каналах 4, которая удаляется из коллектора, а на ее место поступает холодная жидкость и происходит постоянная циркуляция жидкости по каналам 4 между теплоизоляцией 1 и панелью 6. При необходимости можно изменить форму коллектора в собранном виде (например, изогнуть, сложить, свернуть и т.д.), а затем и восстановить прежнюю его форму.

Использование изобретения в коллекторах для утилизации солнечного тепла позволяет совместить теплообменник коллектора с теплоизоляцией и лучепоглощающей панелью без промежуточного пространства и убрать дополнительные стенки теплообменника, что в конечном итоге позволит снизить потери тепла при нагреве теплоносителя. Кроме того, выполнение всех элементов коллектора из гибкого материалы открывает возможность изменять его форму в зависимости от условий эксплуатации и изготавливать в промышленных условиях с минимальными затратами при монтаже, что позволяет использовать данный коллектор в различных областях народного хозяйства, например, при обогреве зданий и помещений, подогреве одежды и оборудования для людей, находящихся в экстремальных условиях, обогреве бассейнов особенно в зимнее время года и т.д. Все указанные преимущества отличают предложенный коллектор для использования солнечного тепла от известных коллекторов аналогичного назначения.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на изобретение:
1. Н.В. Харченко. Индивидуальные солнечные установки., Москва, "Энергоатомиздат", 1991 г., стр. 36, рис. 14.

2. Там же, стр. 26, рис.8.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в коллекторах для отбора тепла из солнечного потока. Коллектор содержит теплоизоляцию 1 с полостью 2 и дном, на котором выполнены углубления 4 с выходом в полость 2. К теплоизоляции 1 прикреплена лучепоглощающая панель 6, над которой установлена светопрозрачная изоляция 8 с зазором к панели 6. По каналам, образованным углублениями 4 и панелью 6, циркулирует жидкий энергоноситель, например вода. Кроме того, теплоизоляция 1 выполнена водонепроницаемой и может быть изготовлена, например, из вспененных полимеров типа полиуретан, полистерол. Использование изобретения позволит снизить затраты на изготовление и расширить область применения жидкостных солнечных коллекторов по сравнению с известными аналогичными устройствами того же назначения. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Жидкостный солнечный коллектор, содержащий теплоизоляцию, лучепоглощающую панель и теплообменник с жидким энергоносителем между ними, отличающийся тем, что теплообменник выполнен из двух частей, одна из которых выполнена в виде углублений в теплоизоляции, а другая расположена на внутренней поверхности лучепоглощающей панели, при этом панель и теплоизоляция соединены между собой герметично между углублениями. 2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что часть теплообменника в панели выполнена в виде углублений и выступов различной конфигурации. 3. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что теплоизоляция снабжена полостью, в которой установлена с зазором по отношению к панели светопрозрачная изоляция. 4. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что теплоизоляция, панель и светопрозрачная изоляция выполнены из гибкого материала с возможностью изменения геометрической формы не менее чем в одном направлении. 5. Коллектор по п.3, отличающийся тем, что светопрозрачная изоляция выполнена в виде объемной полой конструкции.