ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2000 года по МПК F24J2/12 

Изобретение относится к области прямого преобразования солнечной энергии, например, в тепловую и может быть использовано в любой области народного хозяйства для получения горячих жидкостей, например воды.

Известно устройство для направления лучистой энергии (патент Великобритании N 1488598, МКИ - F 24 J 3/02, НКИ - F4U, P4W; 1977 г). Устройство имеет преобразователь энергии, выполненный, например, в виде трубы с теплоносителем, тепловой трубы, электролитического фотоэлемента или радиатора; рефлектор и зеркало. Каждая сторона рефлектора составлена из двух частей. Одна часть имеет форму развертки внешнего контура боковой стороны преобразователя, а вторая часть имеет такую форму, что излучение, поступающее на нее под углом к центральной оси, отражается на преобразователь. Рефлектор может иметь одну или две боковые стенки. Преобразователь может иметь круглое поперечное сечение или может быть выполнен в виде плоской пластины.

Недостатком данного устройства является сложность его изготовления и эксплуатации, и, как следствие, высокая стоимость.

Известен преобразователь солнечной энергии в электрическую (патент РФ N 2013713, F 24 J 2/02, 1994), содержащий установленные в фокусе отражателя коаксиальные трубки, внутренняя из которых имеет на внешней поверхности фотоэлементы, а внешняя трубка выполнена прозрачной, причем зазор между трубками заполнен химически нейтральной жидкостью. Зазор между трубками выполнен проточным и сообщен с полостью внутренней трубки. Химически нейтральная жидкость является люминесцирующей.

Недостатком преобразователя является малый КПД использования солнечной энергии при преобразовании в электрическую, связанный с достаточно большим потоком неиспользованной энергии излучения, уносимой охлаждающей жидкостью.

Известен преобразователь солнечной энергии, содержащий вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие пластины (патент США N 4038971, МКИ - F 24 J 3/02, НКИ - 126-271; 1977). Вогнутый отражающий концентратор образован совокупностью зеркальных пластинок. Пластинки наклеены на подложку, соединенную с внутренней стороной оболочки концентратора. Ребра пластинок, ближайшие к подложке, разделены зазором, а ребра, удаленные от подложки, соприкасаются между собой. Несущая оболочка концентратора размещена в корпусе солнечной установки, имеющем по крайней мере две торцовые и две боковые стенки. К боковым стенкам корпуса крепится оболочка концентратора. Между торцовыми стенками корпуса расположены опорные приспособления для приемника солнечной энергии. Солнечный свет, падающий на зеркальную поверхность концентратора, отражается на поверхность приемника и нагревает проходящий через него теплоноситель.

Недостатками преобразователя является низкая эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую из-за невозможности обеспечить точную фокусировку солнечных лучей на приемнике солнечной энергии, а также сложность изготовления преобразователя.

Задачей изобретения является создание эффективного преобразователя солнечной энергии, обеспечивающего высокую эффективность преобразования и простоту изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в преобразователе солнечной энергии, содержащем вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие элементы, вогнутый отражающий концентратор выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы, отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого преобразователя, на фиг. 2 - вид по А-А, на фиг. 3 и 4 - общий вид гелиоустановок, использующих заявленный преобразователь.

Преобразователь солнечной энергии содержит вогнутый отражающий концентратор 1, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы 2, внутри которого размещен теплоноситель, отражающие пластины 3, крепящие шайбы 4, каркас 5 с торцовыми крышками 6, упорные диски 7 и 8 (фиг. 1). Вогнутый отражающий концентратор 1 выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы 2. Вращением концентратора 1 обеспечивается фокусировка солнечной энергии на приемнике солнечной энергии - трубе 2 за счет поддержания направления падения солнечных лучей параллельно вертикальной оси параболы. Концентратор 1 может быть выполнен, например, из никелированной или полированной жести и закреплен на каркасе 5. Отражающие пластины 3 установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы 2, параллельно оси трубы 2 и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы 2 (фиг. 2). Отражающие пластины 3 могут быть изготовлены из того же материала, что и концентратор 1. Отражающие пластины 3 с помощью шайб 4 крепятся к трубе 2 неподвижно. Шайбы 4 могут быть изготовлены, например, из текстолита. Приемник солнечной энергии представляет собой тонкостенную трубу 2 круглого сечения. На поверхность трубы 2 нанесено светопоглощающее покрытие. Труба 2 имеет входное и выходное отверстия для циркуляции теплоносителя. Торцовые крышки 6 закрывают торцы каркаса 5, с которым соединяются, например, сваркой или клепкой. В торцовых крышках 6 выполнены отверстия для трубы 2. С внешней стороны торцовых крышек 6 на трубу 2 надеты упорные диски 7 и 8, удерживающие концентратор 1 и трубу 2 в сборе.

Солнечный свет попадает либо на концентратор 1 и, отражаясь от него, падает на отражающие пластины 3, либо сразу на отражающие пластины 3. Многократно отражаясь, солнечный свет попадает на приемник солнечной энергии - трубу 2, нагревая теплоноситель.

В качестве одного из вариантов использования преобразователя солнечной энергии по заявленному изобретению представлена водонагревательная гелиоустановка (фиг. 3). В ней осуществляется вращение концентратора 1 вокруг приемника солнечной энергии - трубы 2 и вращение всего преобразователя солнечной энергии вокруг вертикальной оси.

В другом варианте использования преобразователя солнечной энергии по заявленному изобретению (фиг. 4) представлена другая водонагревательная гелиоустановка. Она состоит из большого количества преобразователей солнечной энергии с единой системой циркуляции теплоносителя (в данном случае воды) по трубам 2. Преобразователи солнечной энергии собраны в блоки, которые установлены с возможностью вращения вокруг наклонной оси гелиоустановки.

В предлагаемом преобразователе солнечной энергии практически вся солнечная энергия концентрируется на приемнике солнечной энергии, что обеспечивает высокую эффективность преобразования. Представленный преобразователь имеет простую конструкцию и технологичен в изготовлении.

Изобретение предназначено для получения горячих жидкостей, например воды. Преобразователь солнечной энергии содержит вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие пластины. Концентратор выполнен в виде параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы. Отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие. Изобретение позволит обеспечить высокую эффективность преобразования и простоту изготовления. 4 ил.

Преобразователь солнечной энергии, содержащий вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие пластины, отличающийся тем, что вогнутый отражающий концентратор выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы, отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие.