СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР Российский патент 2002 года по МПК F24J2/04 F24J2/22 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменной аппаратуре, преобразующей солнечную энергию.

Известен "Солнечный коллектор", содержащий корпус, выполненный из теплоизоляционного материала на основе пенополиуретана, теплопоглощающую пластину, установленную на дне корпуса, и прозрачную изоляцию, при этом теплоизоляционный материал выполнен анизотропным, в виде трех слоев с гидрозащитными мембранами из полиуретана между слоями, при этом наружный слой имеет пористость ниже пористости двух других слоев (см. А.С. СССР 1815525, F 24 J 2/02, 05.02.91 г.).

Такие коллекторы очень распространены, но они достаточно сложны, а соответственно и дороги, сам тепловоспринимающий элемент, по сравнению со всем объемом коллектора, составляет несколько процентов, конструкция довольно непрочная, а при использовании стекла еще и хрупкая. При установке на место требует дополнительного устройства для закрепления.

Известно "Солнцеприемное устройство, совмещенное с кровлей здания", содержащее плоский участок теплоизолированной кровли здания с нанесенным на ее поверхность гидроизоляционным битумным слоем и размещенные в последнем трубы теплообменника, на поверхности труб уложена металлическая сетка (см. А.С. СССР 1746155, F 24 J 2/24, 12.07.90 г.).

Здесь используется довольно простое и дешевое устройство, тепловоспринимающий элемент занимает почти весь объем теплообменника, однако тепловоспринимающий элемент (трубы) занимает только часть поверхности крыши, а значит, используется только часть солнечной энергии, падающей на крышу, да и для закрепления такого коллектора на крыше также необходимо какое-то дополнительное устройство.

Поставленная задача - более эффективно использовать поверхность, на которую падают солнечные лучи, упростить и удешевить преобразование солнечной энергии в тепло.

Для этого используется, как элемент кровли, солнечный коллектор, состоящий из корпуса, предпочтительно изготовленного из пластического материала, тепловоспринимающего элемента - металлического листа, имеющего развитую поверхность, например, или гофрированную, или оребренную, или игольчатую с одной стороны, обращенной к теплоносителю, или с обоих, поверхность листа также должна быть как можно более черной и матовой, как минимум с одной стороны, обращенной к Солнцу, или с обеих, коллектор имеет приспособления для входа и выхода теплоносителя, корпус имеет дополнительную теплоизоляцию для предотвращения теплопотерь, на корпусе имеются крепления для соединения солнечных коллекторов между собой и для крепления их к каркасу крыши.

Подобная конструкция солнечного коллектора довольно простая и дешевая. Такие коллекторы, соединяя их между собой, можно использовать вместо кровли крыши, что позволит полностью использовать энергию солнечных лучей, падающих на поверхность крыши.

На фиг. 1 и 2 показан солнечный коллектор, некоторые варианты.

Солнечный коллектор поз. 1 состоит из корпуса поз.2, тепловоспринимающего элемента поз.3 с развитой поверхностью в виде гофр, или в виде игольчатых выступов, или в виде ребер с одной стороны, обращенной к теплоносителю, или с обоих сторон, с матовой поверхностью, как можно более черного цвета, как минимум на стороне, куда падают солнечные лучи, или с обоих сторон, тепловоспринимающий элемент поз.3 соединяется с корпусом поз.2 способом(ами) и материалом(ами), обеспечивающими герметичное соединение, например клеевым соединением, приспособления поз.4 для входа и выхода теплоносителя, крепления поз. 5 для соединения коллекторов между собой и закрепления их к каркасу крыши, теплоизоляции поз.6, препятствующей потерям тепла в окружающую среду, герметика поз.7, обеспечивающего герметизацию крыши в местах соединения коллекторов между собой.

Работает солнечный коллектор поз.1 следующим образом. В установленные на каркас крыши и закрепленные креплением поз.5 между собой и к каркасу крыши коллекторы поз. 1 подается теплоноситель, через приспособления поз.4 тепловоспринимающий элемент поз.3, на который падают солнечные лучи, нагревается ими (черная поверхность солнечными лучами может нагреваться до 100^oС и более), тепло передается на обратную сторону листа и воспринимается теплоносителем. После достижения теплоносителем определенной температуры, что можно обеспечить регулированием подачи теплоносителя, теплоноситель поступает к потребителю или в накопительную емкость. При этом коллекторы поз.1 установлены по всей поверхности крыши, на которую падают солнечные лучи, закреплены между собой и прикреплены к каркасу крыши креплением поз.5, в местах соединения между собой коллекторы поз. 1 загерметизированы герметиком поз.7, корпуса поз. 2 с наружной стороны теплоизолированны теплоизоляцией поз.6. В результате вся крыша покрыта, вместо какой-то кровли, коллекторами поз.1, которые могут быть не намного дороже самой кровли, при этом почти все тепло солнечных лучей, падающих на крышу, воспринимается тепловоспринимающим элементом поз. 3 и передается теплоносителю, проходящему в коллекторе поз. 1. В случае, когда солнечные лучи длительное время падают на крышу под небольшим углом, можно применить тепловоспринимающий элемент поз. 3 с развитой поверхностью с обеих сторон.

Изобретение используется в теплотехнике, преобразующей солнечную энергию. Используется как элемент кровли крыши, состоит из корпуса и тепловоспринимающего элемента - металлического листа с развитой поверхностью, или в виде гофр, или в виде ребер, или игольчатых выступов с одной стороны, обращенной к теплоносителю, или с обеих сторон. На корпусе имеются крепления для соединения коллекторов между собой и для прикрепления их к каркасу крыши. Места соединения коллекторов загерметизированы герметиком. Изобретение должно обеспечить экономию энергии путем использования тепла солнечной энергии. 2 ил.

Солнечный коллектор, содержащий тепловоспринимающий элемент и приспособления для входа и выхода теплоносителя и являющийся элементом кровли крыши, отличающийся тем, что он содержит корпус, герметично соединенный с тепловоспринимающим элементом, последний из которых имеет развитую поверхность или в виде гофр, или в виде ребер, или в виде игольчатых выступов с одной стороны, которая обращена к теплоносителю, или с обеих сторон, при этом на корпусе имеются крепления для соединения коллекторов между собой и для прикрепления их к каркасу крыши, а места соединения коллекторов герметично заделываются герметиком.