СОЛНЕЧНЫЙ АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА Российский патент 2005 года по МПК F24J2/34 

Предлагаемое изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для преобразования солнечной энергии в тепловую и аккумулирования ее с целью последующего использования в бытовых условиях, например, для обогрева туристских палаток, юрт, различного рода помещений.

Известен солнечный коллектор - нагреватель жидкости, содержащий корпус в виде заполненного жидкостью бака с патрубками, светопрозрачную для лучей теплоизоляцию, поглощающую энергию солнечных лучей крышку бака (см. патент РФ 2108520, F 24 J 2/04, 1996).

Известен также солнечный воздухонагреватель, включающий коллектор, светопрозрачное покрытие, двухслойный аккумулятор тепла (наиболее близкий аналог, см. патент РФ 2193147, F 24 J 2/24, 2/34, 2001).

Недостатком приведенных конструкций является недостаточная эффективность действия и неудобство в эксплуатации, особенно в случае выполнения солнечного аккумулятора переносным. Двухслойный (песчано-гравийный) аккумулятор медленнее и не в полной мере воспринимает поступающую солнечную радиацию и обладает более низкими теплоинерционными характеристиками по сравнению с веществами с фазовым переходом.

Целью предлагаемого технического решения является устранение указанного недостатка.

Указанная цель достигается тем, что в солнечном аккумуляторе тепла, содержащем корпус, светопрозрачный защитный экран, теплоприемную панель, наполнитель аккумулятора тепла, теплоизоляцию, согласно изобретению наполнитель аккумулятора тепла помещен в съемный герметичный контейнер, установленный в корпусе с поджатием к теплоприемной панели откидывающейся крышкой через теплоизоляцию.

При этом в солнечном аккумуляторе наполнителем аккумулятора тепла может является вещество с фазовым превращением.

Корпус съемного герметичного контейнера изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, например из металла (сплавов алюминия), что позволяет эффективно передавать тепло от нагретой солнечным излучением теплоприемной панели к наполнителю аккумулятора тепла.

Крышка корпуса солнечного аккумулятора тепла выполнена откидывающейся для извлечения нагретого герметичного контейнера и использования его в бытовых условиях.

Установленная между герметичным контейнером и откидывающейся крышкой теплоизоляция сокращает утечки тепла через крышку корпуса. В качестве теплоизоляции использован пенопласт (пенополистирол и т.п.) или подобный ему материал с малым коэффициентом теплопроводности.

При этом толщина теплоизоляции выбрана немного больше - на 3-5% от номинального размера для поджатия контейнера с наполнителем аккумулятора тепла к теплоприемной панели откидывающейся крышкой. Таким образом обеспечен надежный контакт между теплоприемной панелью и контейнером и, следовательно, малое термическое сопротивление между ними.

Для повышения эффективности действия предложенного устройства в качестве наполнителя аккумулятора использовано вещество с фазовым превращением в диапазоне температур ~20-100°С. Применение такого наполнителя позволяет аккумулировать в герметичном контейнере в несколько раз (2-3) больше тепла по сравнению с обычным наполнителем, поглощающим тепловую энергию за счет теплоемкости. Конструкция контейнера выполнена герметичной, т.к. наполнитель при нагреве меняет фазовое состояние - из твердого превращается в жидкое, а при охлаждении - наоборот.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом.

В корпусе 1 с откидывающейся крышкой 2 и светопрозрачным защитным экраном 3 установлена теплоприемная панель 4, герметичный контейнер 5 с наполнителем 6 аккумулятора тепла и теплоизоляция 7.

Функционирование предложенного устройства происходит следующим образом. Солнечное излучение, проходя через светопрозрачный защитный экран, нагревает теплоприемную панель и герметичный контейнер с наполнителем аккумулятора тепла. Наполнитель аккумулятора, нагреваясь, переходит из твердого состояния в жидкое и накапливает при этом тепловую энергию. При интенсивном солнечном излучении контейнер с аккумулятором тепла нагревается в течение 1,5-2 часов. После этого контейнер извлекают из корпуса и используют в бытовых условиях, например, для подогрева палатки, юрты и т.п. На место извлеченного контейнера ставится запасной.

Следует отметить, что контейнер с наполнителем аккумулятора тепла можно нагревать любым источником тепла (печь и т.п.).

В рамках данного изобретения авторами разработан, выполнен в металле и испытан солнечный коллектор-аккумулятор со всеми описанными признаками.

Корпус герметичного контейнера изготовлен из нержавеющей стали Х18Н10Т. В качестве наполнителя аккумулятора тепла использован парафиносодержащий состав с температурой плавления ~60°С. Поверхность теплоприемной панели со стороны солнечных лучей покрыта селективным покрытием с высоким значением коэффициента поглощения солнечного излучения и малым значением степени черноты.

Технико-экономическая эффективность представленного устройства заключается в том, что солнечный коллектор-аккумулятор удобен в эксплуатации - герметичный контейнер с наполнителем аккумулятора тепла занимает небольшой объем, быстро нагревается, легко извлекается из корпуса и продолжительное время служит для обогрева различных помещений.

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для преобразования солнечной энергии в тепловую и аккумулирования ее с целью последующего использования в бытовых условиях, например, для обогрева туристских палаток, юрт, различного рода помещений. В солнечном аккумуляторе тепла, содержащем корпус, светопрозрачный защитный экран, теплоприемную панель, наполнитель аккумулятора тепла и теплоизоляцию, наполнитель аккумулятора тепла помещен в съемный герметичный контейнер, установленный в корпусе с поджатием к теплоприемной панели откидывающейся крышкой через теплоизоляцию. Наполнителем аккумулятора тепла является вещество с фазовым превращением. Изобретение должно обеспечить удобство в эксплуатации. 1 ил.

1. Солнечный аккумулятор тепла, содержащий корпус, светопрозрачный защитный экран, теплоприемную панель, наполнитель аккумулятора тепла, теплоизоляцию, отличающийся тем, что наполнитель аккумулятора тепла помещен в съемный герметичный контейнер, установленный в корпусе с поджатием к теплоприемной панели откидывающейся крышкой через теплоизоляцию.2. Солнечный аккумулятор тепла по п.1, отличающийся тем, что наполнителем аккумулятора тепла является вещество с фазовым превращением.