ПАНЕЛЬ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА, СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАНЕЛИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА Российский патент 2007 года по МПК F24J2/24 F24J2/00 

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному солнечному коллектору, и конкретнее к специальной панели солнечного коллектора, способу изготовления такой панели и способу обеспечения работы и поддержания рабочих характеристик панели солнечного коллектора.

Солнечный коллектор является устройством, преобразующим энергию солнечного излучения для обогрева при подходящей для использования температуре. Преобразование энергии происходит в поглотителе. Этот поглотитель сконструирован таким образом, что в нем происходит поглощение излучения и его преобразование в тепловую энергию, а энергия передается теплонесущей среде, которая переносит ее от поглотителя панели солнечного коллектора к накопителю тепла или для непосредственного использования. Теплонесущей средой может быть газ, например воздух, или жидкость, например вода. Панель солнечного коллектора обычно теплоизолирована, а на стороне поглотителя, обращенной к солнцу, часто используется изоляция, прозрачная для солнечных лучей, например стекло или прозрачная пластмасса, а на стороне поглотителя, обращенной в противоположную от солнца сторону, может использоваться минеральная вата или какой-нибудь другой твердый изолирующий материал, обладающий термостойкостью. Плоский солнечный коллектор имеет крышку, а поглотитель чаще всего является плоским, т.е. не происходит фокусирования солнечного света в направлении поглотителя. Применяются также и плоские солнечные коллекторы, не имеющие крышки перед поглотителем.

Настоящее изобретение относится к панели солнечного коллектора с поглотителем в плоском солнечном коллекторе. В большинстве плоских солнечных коллекторов используются поглотители, изготовленные из металла, хотя на рынке можно также найти поглотители из пластмассы. Большинство пластмасс, применяемых в солнечных коллекторах, имеют температуру размягчения, которая слишком низка для того, чтобы они оказались пригодными для использования в солнечных коллекторах с крышкой. Несколько типов пластмассовых солнечных коллекторов без крышек применяются для низкотемпературных целей, например обогрева плавательных бассейнов. Однако некоторые поглотители изготавливают из пластмасс, способных противостоять температуре, достигающей 150-160°С, и эти поглотители подходят также для солнечных коллекторов с изолирующей крышкой.

Причина использования пластмасс в поглотителе связана в первую очередь с большим снижением издержек производства по сравнению с металлическими поглотителями. Издержки производства являются ключевым параметром, поскольку применение солнечной энергии в первую очередь определяется тем, может ли она быть получена по конкурентной цене в сравнении с обычными источниками или носителями энергии. Однако пластмассы, которые способны удовлетворить температурным требованиям солнечного коллектора с крышкой, являются относительно дорогостоящими, и поэтому достижение конкурентоспособности предполагает наличие конструкции, позволяющей свести к минимуму использование пластмассы на единицу площади. Способность пластмасс противостоять напряжениям, которым подвергается поглотитель в плоском солнечном коллекторе, налагает ограничения на сочетание механических, тепловых и связанных с излучением воздействий. Чем меньше пластмассы используется в расчете на единицу площади, тем жестче будут эти требования.

Один вид механического напряжения, воздействию которого подвержены пластмассы, в особенности в сочетании с высокой температурой, возникает при наличии в панели солнечного коллектора находящихся под давлением каналов или полостей.

Поскольку солнечные коллекторы в северных широтах часто установлены вертикально или наклонно, а охладитель часто подается на определенную высоту посредством накачивания, обычно создается давление, и в некоторых случаях возникают быстрые изменения давления, например при выключении или запуске, которые могут оказаться вредными для солнечного коллектора или всей жидкостной системы. Основная проблема, которую пытаются решить с помощью настоящего изобретения, заключается в выравнивании вредных колебаний давления и отдачи.

Жидкость, заполняющая каналы, необходима для передачи тепла, поскольку пластмасса обладает очень низкой теплопроводностью (λ=0,1-0,3 Вт/м град). Когда жидкость приходит в непосредственный контакт с нижней стороной тонкой пластмассовой поверхности, на которой энергия излучения отлагается в форме тепла, необходимый путь переноса тепла через пластмассу сводится к минимуму.

Однако затем гидростатическое давление в каналах может возрастать.

В норвежской патентной публикации №179925, выданной на имя Джона Рекстада, описано, как частицы определенных размеров, размещенные в проводящих жидкость каналах в пластмассовой панели солнечного коллектора, создают капиллярные силы, позволяющие создать заполненные жидкостью панели солнечного коллектора без одновременного нарастания давления жидкости в проводящих жидкость каналах.

Однако наличие гранул в панели солнечного коллектора создает технические проблемы при изготовлении, также влекущие за собой связанные с издержками производства последствия. Они также ведут к увеличению веса, что создает дополнительное напряжение в пластмассе и является недостатком при сборке и транспортировке. Если гранулы изготовлены из иного материала, чем остальная панель солнечного коллектора, их следует удалить перед возможной утилизацией материала, когда панель должна быть разобрана. При оценке солнечных коллекторов возможность утилизации является в настоящее время важным показателем.

Еще одной из проблем, которые решаются с помощью настоящего изобретения, является устранение гранул, сохраняя при этом возможность использования в каналах капиллярных сил для устранения проблем, связанных с давлением.

Таким образом, согласно настоящему изобретению предлагается панель солнечного коллектора, которая имеет принимающую излучение переднюю поглощающую плоскость, где энергия излучения преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается текущей охлаждающей жидкостью, причем панель солнечного коллектора имеет транспортные каналы для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью. Панель солнечного коллектора согласно настоящему изобретению отличается тем, что имеет по меньшей мере одну полость, соединенную с панелью солнечного коллектора и обращенную открытым концом только в направлении транспортных каналов для охлаждающей жидкости на входе или на выходе из панели солнечного коллектора для закрытия определенного объема амортизирующего газа в полости посредством текущей охлаждающей жидкости.

Предпочтительно панель солнечного коллектора является жесткой и однородной панелью с внутренними, образующими с ней одно целое, транспортными каналами для охлаждающей жидкости, причем позади каналов выполнена по меньшей мере одна полость. Панель может быть сконструирована с тремя параллельными плоскостями из основного материала, а именно: поглощающей плоскостью, промежуточной плоскостью и задней плоскостью усиления, а также с параллельными стенками, размещенными между ними перпендикулярно, причем эти параллельные стенки ограничивают между собой и между поглощающей плоскостью и промежуточной плоскостью каналы, параллельные стенки образуют опорные стенки между промежуточной плоскостью и плоскостью усиления, образуя полости, которые ориентированы параллельно каналам, а стенки определяют продольное направление для панели солнечного коллектора, которое соответствует направлению транспортировки охлаждающей жидкости.

Кроме того, панель солнечного коллектора предпочтительно экструдируется и изготавливается из устойчивой к воздействию температуры и воды пластмассы, поскольку в качестве охлаждающей жидкости в большинстве случаев используется вода.

В первом варианте реализации из двух вариантов реализации на одинаковых опорах поперечные размеры и структура внутренней поверхности транспортных каналов для охлаждающей жидкости могут быть приспособлены для создания капиллярного эффекта для использования стимулируемого капиллярным эффектом гравитационного потока охлаждающей жидкости через каналы, когда панель солнечного коллектора расположена с каналами, наклоненными вниз, и с открытым концом полостей, находящимся в самом низком положении, причем охлаждающая жидкость поступает на верхний край и закрывает нижний открытый конец полостей посредством жидкостной завесы. Каналы в панели солнечного коллектора могут иметь внутренние поверхности, которым в ходе особой отделочной операции в процессе экструзии придается шероховатость. По выбору внутренним поверхностям может придаваться шероховатость путем инжекции после экструзии панели покрытия для этой поверхности.

В другом варианте реализации из двух вариантов реализации на одинаковых опорах открытый конец полостей размещен на входе транспортных каналов для охлаждающей жидкости в панель солнечного коллектора, и панель приспособлена для расположения в наклонном положении со входом, находящимся в самом низком положении для использования режима работы с перекачиванием жидкости вверх, при этом полости приспособлены для приема в нижней своей части турбулентной части текущей охлаждающей жидкости.

Изобретение включает также способ обеспечения работы солнечного коллектора, включающего панель солнечного коллектора с воспринимающей излучение передней поглощающей плоскостью, где энергия солнечного излучения преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается текущей охлаждающей жидкостью, а панель солнечного коллектора содержит транспортные каналы для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью. Способ отличается тем, что в процессе работы текущая охлаждающая жидкость закрывает открытый конец по меньшей мере одной полости, соединенной с панелью солнечного коллектора, а воздух, блокированный таким образом внутри по меньшей мере одной полости, амортизирует возможную отдачу и колебания давления охлаждающей жидкости.

В предпочтительном варианте реализации способа охлаждающая жидкость блокирует полости, образующие внутреннюю и интегрированную часть жесткой и однородной панели солнечного коллектора с выполненными внутри как одно целое транспортными каналами для охлаждающей жидкости, расположенными перед полостями. Один из двух предпочтительных вариантов реализации заключается в том, что солнечный коллектор устанавливают с наклонной панелью солнечного коллектора, причем вход транспортных каналов для охлаждающей жидкости располагают наверху, а выход - в крайнем нижнем положении, а полости позади каналов закрывают образуемой под воздействием силы тяжести жидкостной завесой на выходе. Предпочтительно текущую охлаждающую жидкость в каналах транспортируют затем вниз в направлении выхода под воздействием силы тяжести, дополняемой капиллярным эффектом, причем капиллярный эффект в каналах создают путем подбора размеров поперечного сечения и обработки внутренней поверхности.

Однако в другом предпочтительном варианте реализации солнечный коллектор устанавливают с наклонной панелью солнечного коллектора и со входом, находящимся в крайнем нижнем положении, и с выходом, расположенным наверху относительно транспортных каналов для охлаждающей жидкости, когда охлаждающую жидкость транспортируют вверх по каналам путем накачивания, а полости, расположенные позади каналов, блокируют турбулентной частью текущей охлаждающей жидкости.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ изготовления панели солнечного коллектора, предназначенной для использования в солнечном коллекторе, которая в то же время может использоваться в качестве прочной строительной плиты, а панель солнечного коллектора включает переднюю поглощающую плоскость для восприятия солнечного излучения и транспортные каналы для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью. Этот способ отличается тем, что панель экструдируют с промежуточной плоскостью и задней плоскостью усиления, параллельной поглощающей плоскости, и с определенным количеством стенок, размещенных между плоскостями и, возможно, в качестве ограничительных стенок на двух внешних плоскостях, так что транспортные каналы для охлаждающей жидкости размещают между стенками, поглощающей плоскостью и промежуточной плоскостью, а множество полостей формируют позади каналов между стенками, промежуточной плоскостью и плоскостью усиления, при наличии прямого среза экструдата определенной длины вдоль срезанной стороны, с замыкающей стенкой, которая закрывает полости, не закрывая каналы, в то время как противоположную срезанную сторону оставляют открытой.

Предпочтительно панель экструдируют при расстоянии между задней плоскостью усиления и промежуточной плоскостью, значительно большем, чем между поглощающей плоскостью и промежуточной плоскостью, например порядка 1 см и 1 мм соответственно. Шероховатость внутренним поверхностям канала придается при экструзии за счет применения специального отделочного инструмента. По выбору на внутренние поверхности каналов можно воздействовать напылением после завершения экструзии для получения шероховатой поверхности.

Далее изобретение будет описано более подробно на примерах, не ограничивающих рамки изобретения вариантов реализации, и одновременно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 изображен солнечный коллектор с панелью солнечного коллектора, и режим работы в соответствии с вариантом реализации изобретения, предусматривающим использование капиллярного эффекта;

на фиг.2 изображен поперечный разрез панели солнечного коллектора в соответствии с вариантом реализации изобретения;

на фиг.3 изображен коллектор на фиг.1 в процессе работы и с наружной жидкостной системой;

на фиг.4 изображен поперечный разрез солнечного коллектора, такого же, как показанный на фиг.1, однако с применением режима работы, соответствующего варианту с направленным вверх потоком охлаждающей жидкости; и

на фиг.5 изображен коллектор на фиг.4 в процессе работы и с наружной жидкостной системой.

На фиг.1 и 2 показан вариант реализации изобретения с использованием капиллярных сил, в то же время отмечая, что изобретение будет предусматривать определенную настройку, если поперечные размеры и структура внутренней поверхности каналов 5 таковы, что позволяют пренебречь капиллярным эффектом.

На фиг.1 в разрезе, показанном сбоку, изображен солнечный коллектор 1 с панелью 2 солнечного коллектора, изготовленной для того, чтобы использоваться одновременно в качестве прочной строительной плиты. Передняя плоскость 3 является поглощающей плоскостью, предназначенной для восприятия солнечного света, а позади или под поглощающей плоскостью 3 расположены каналы 5 для переноса охлаждающей жидкости 4. Поскольку тепло накапливается на поверхности, обращенной к солнцу, устройство каналов 5 в плоскости должно быть таким, чтобы протекающая по ним жидкость 4 имела максимальную площадь контакта с нижней поверхностью поглощающей плоскости 3. Каналы 5 размещены между поглощающей плоскостью 3 и промежуточной плоскостью 8, параллельной поглощающей плоскости, и между вертикальными опорными стенками/разделительными стенками 10. На фиг.2 пример конструкции виден более ясно, и можно видеть, что стенки 10 проходят вниз далее промежуточной плоскости 8, оканчиваясь только на третьей плоскости 9, которая является задней плоскостью усиления, параллельной плоскостям 3 и 8. Таким образом, конструкция обладает замкнутой структурой, как показывает поперечный разрез на фиг.2. Видно, что стенки 10 являются параллельными, с одинаковыми интервалами между собой и одинаковой толщиной, они проходят, как упоминалось, "прямо через" промежуточную плоскость 8 и все расположены перпендикулярно плоскостям 3, 8 и 9. Все эти характеристики могут варьироваться: интервалы могут различаться между собой, толщина стенок может быть разной, стенки не должны выравниваться на плоскости 8 и они необязательно должны быть перпендикулярными плоскостям 3, 8 и 9. Однако не желательно, чтобы стенки были параллельными и наклонными, поскольку это может привести к ослаблению конструкции, которая может легко быть разрушена. Если стенки 10 наклонены, они должны иметь различную ориентацию для обеспечения необходимой жесткости панели 2.

Полости 7 сформированы между стенками 10 и плоскостями 8 и 9, которые представляют собой основной признак изобретения. На фиг.1 показано, что полости 7 закрыты сверху закрывающей стенкой 14, оставаясь открытыми с нижнего конца, обозначенного позицией 6. Стенка 14 может быть прикреплена путем сварки или приклеивания или же может состоять из прокладок.

На входе и выходе панели солнечного коллектора 2, в верхнем и нижнем концах на фиг.1, имеются концевые каналы 15 и 16, проходящие в направлении, перпендикулярном ориентации листа, и предназначенные для распределения жидкости по всем параллельным каналам 5 и отвода жидкости из каждого канала 5. Видно, что только каналы 5 соединяют верхний канал 15 и нижний канал 16, поскольку стенка 14 закрывает полости 7 с верхнего конца.

Объем 11 воздуха в каждой полости 7 может быть блокирован жидкостью, которая втекает или вытекает с нижнего конца. На фиг.1 показана жидкостная завеса 12, проходящая вниз, которая закрывает полости 7.

Такая жидкостная завеса 12 может быть легко образована, когда каналы 5 создают незатрудненный поток при течении жидкости вниз исключительно под воздействием силы тяжести. При более медленном потоке он будет обладать особенностями, при которых вода и пузырьки воздуха попеременно стекают вниз по каналам. Благодаря действию капиллярных сил вода будет растекаться по нижней стороне передней панели. Пузырьки воздуха мало влияют на перенос тепла. Однако необходимо позаботиться о том, чтобы находящееся наверху отверстие было достаточно узким для того, чтобы обеспечить протекание воды (и воздуха) через все каналы.

На фиг.1 показана именно такая ситуация с капиллярным эффектом в канале 5, этот эффект подразумевает, что жидкость 4 стекает вниз в канале 5 без создания статического давления жидкости на нижнем конце. Это иллюстрируется присутствием в показанном канале небольших пузырьков воздуха или пара между участками жидкости. При стекании воздуха в канал вниз вместе с водой и далее наружу из солнечного коллектора, стекании вдоль потока отходящей воды в нижнем конце канала 16 внутри панели солнечного коллектора будет наращиваться низкое давление. Это низкое давление возникает в связи с тем, что удаленный воздух не заменяется свежим воздухом. Низкое давление может привести к некоторому подъему воды в полостях 7, так что полости блокируются, образуя внутри панели солнечного коллектора сжимающийся и расширяющийся объем.

На фиг.2 показаны транспортные каналы 5 для жидкости, имеющие высоту d (в направлении, перпендикулярном плоскостям), в то время как соответствующая высота полостей 7 определяется суммарной толщиной t панели солнечного коллектора 1, высотой d и общей толщиной плоскостей 8 и 9. Толщина t панели должна значительно превышать высоту d, поскольку панель 2 предпочтительно должна обладать жесткостью, позволяющей использовать ее в качестве строительной плиты.

Охлаждающую жидкость 4 подводят к каналу на верхнем конце, или непосредственно через отверстие в концевом канале, или же (не показано) через транспортный канал в панели. Жидкость будет распределяться по всем каналам 5 в панели, открытым в направлении канала верхнего конца 15, и будет стекать под воздействием силы тяжести вниз через панель к каналу нижнего конца 16. Контакт с плоскостью 3 приводит к тому, что накопленное в плоскости тепло передается жидкости. Удовлетворительное функционирование предполагает наличие правильного соотношения между высотой d и трением, возникающим между стенками канала и текущей жидкостью. Это трение зависит от степени смачивания, шероховатости стенок канала, вязкости жидкости и угла наклона канала. При использовании в качестве охлаждающей жидкости воды капиллярные силы будут преобладать до тех пор, пока высота d будет меньше приблизительно 2 мм, а скорость потока воды будет по существу определяться объемом подачи воды за единицу времени. Скорость потока должна, при использовании в качестве охлаждающей жидкости воды, составлять порядка 15-30 мл/сек на кв. метр площади поглотителя.

На шероховатость поверхностей проводящих жидкость каналов 5 может влиять (i) подготовка с помощью прессового инструмента и (ii) инжекция покрытия поверхности.

Солнечный коллектор 1 установлен таким образом, что каналы 5 образуют с горизонтальной плоскостью угол наклона α. Угол наклона α может быть, например, углом наклона ската крыши, обращенного к югу, как показано на фиг.3. Панель затем устанавливают таким образом, чтобы поглощающая свет поверхность была обращена вверх, в то время как панель 9 лежала на крыше (или на изолирующем слое 20). Панель замкнута на обоих торцах концевыми каналами 15, 16, закрывающими весь торец панели и прикрепленными к панели посредством сварки, склеивания или использования прокладки. Жидкость закачивают из емкости 17, предпочтительно предназначенной для накопления тепла, и жидкость 4 возвращают в ту же емкость после пропуска через проводящие жидкость каналы 5 в панели. Проводящие жидкость трубы 18 между панелью и емкостью имеют размеры, обеспечивающие достаточную скорость жидкости (т.е. около 1 м/сек или выше), чтобы отводить воздух из системы и в емкость. Это необходимо для того, чтобы прекратить раздражающий шум, возникающий при циркуляции жидкости в системе. Емкость 17 предпочтительно расположена на более низком уровне, чем солнечный коллектор, так что при остановке циркуляционного насоса 19 воздух будет поступать в панель 2, а жидкость стекать в емкость 17. Эта функция важна для предупреждения ситуации, при которой жидкость замерзает или начинает кипеть внутри панели 2. Труба между верхней частью емкости 17 и трубой 18 содержит выпускной клапан 21.

Если в емкости 17 поддерживается атмосферное давление, то внутри панели 2 на момент остановки насоса 19 и до возможного поступления воздуха устанавливается давление, равное атмосферному давлению минус давление жидкости, представленное разностью уровней в панели 2 и емкости 17. Поэтому в случае использования в качестве охлаждающей жидкости воды и при разности уровней порядка 10 м в панели возникает почти вакуум, и перепад между давлением внутри и снаружи панели составляет около 100 кПа. В сочетании с высокой температурой (более 100°С) такой перепад давления представляет собой нагрузку, ведущую со временем к ослаблению пластмассы, принимая во внимание небольшую толщину стенок, применяемых в панели 2. Изменения давления начинаются сразу же после остановки насоса 19, и такие резкие изменения давления при возможных колебаниях давления, являющихся результатом возможных резонансных явлений в циркуляционной сети, создают особые нагрузки на конструкции панели.

Полости 7 в панели 2, закрытые сверху, будут противодействовать этим нагрузкам. Когда в сети происходит циркуляция, эти полости заполняются воздухом. В этой фазе давление в полостях 7 равно

p=p₀-pgh+p_f,

где p₀ - атмосферное давление, pgh - давление, которое создает колонна жидкости в обратной трубе и p_f - давление, вызванное трением между текущей жидкостью и стенкой трубы. В момент остановки насоса p_f становится равным нулю, а падению давления противодействует расширению воздуха, находящегося в полостях 7, и заполняет трубы этим воздухом при снижении статического давления жидкости. Этот сглаживающий давление эффект заполненных воздухом полостей ведет к снижению нагрузок в панели 2 и способствует, таким образом, увеличению срока службы солнечного коллектора.

На фиг.4 и 5 показана ситуация, при которой в принципе такой же солнечный коллектор 2 используется таким образом, что охлаждающую жидкость 4 закачивают снизу панели с тем, чтобы она шла вверх по проводящим жидкость каналам 5 до верхнего концевого канала 15. Такая направленность потока возможна в том случае, если разница уровней верхнего и нижнего концевых каналов не превышает созданного таким образом давления жидкости и не превышает предельной прочности панели при преобладающих температурных условиях. Этот уровень и, следовательно, давление жидкости определяется длиной панели и углом наклона, который образован между панелью 2 и горизонталью. Преимущество этого направления циркуляции заключается в том, что жидкость 4 заполняет все проводящие жидкость каналы 5 вне зависимости от скорости движения. Таким образом, скорость потока можно уменьшить по сравнению с указанными выше 15-30 м/сек·м², в результате чего можно уменьшить мощность насоса и, возможно, размеры труб.

Такое направление потока может несколько повысить опасность быстрых изменений давления по сравнению с противоположным направлением потока, поскольку вся система труб и все каналы 5 в панели 2 полностью заполнены жидкостью. Закрытые сверху полости 7 в панели теперь частично заполнены воздухом, поскольку воздух первоначально сжимается количеством жидкости 13, вызывающим турбулентность потока, фактически проходящего через каналы 5, так что давление соответствует атмосферному давлению плюс колонная жидкости между верхним и нижним концевыми каналами в панели. При остановке насоса 19 давление в панели 2 немедленно падает соответственно давлению, представленному колонной жидкости между емкостью 17 и нижним концевым каналом 16. Даже в случае установки в подводящей трубе обратного клапана возможно возникновение колебаний давления того же порядка, что ведет к опасности повреждения панели 2. Воздух в полостях 1, закрытых сверху, будет представлять собой, подобно случаю, описанному ранее, фактор стабилизации и смягчения давления.

Что касается изготовления панели солнечного коллектора 2, то предпочтительным способом является экструзия. Материалом предпочтительно является термостойкая и водостойкая пластмасса, например полипропилен, полифенилоксид, модифицированные PRO-материалы типа Норила или ему подобных, поликарбонат и т.д. Применяемое сопло экструдера может быть снабжено на конце устройством, обеспечивающим придание шероховатости внутренним поверхностям каналов 5, в случае если солнечный коллектор должен применяться согласно принципу дополнительного использования капиллярного эффекта. Шероховатые поверхности могут создавать усиленный капиллярный эффект. Кроме того, возможна инжекция покрытия после экструзии, которое после высыхания образует неровную поверхность.

После экструзии и нарезки экструдата для получения панелей солнечного коллектора нужных размеров к нему крепят торцевую замыкающую стенку 14, применяя для этого подходящий способ крепления (клей, сварка, крепление гвоздями и т.п.), для закрытия полости 7. По выбору можно вставить одну или несколько подобранных прокладок, образующих стенку 14.

Изобретение относится к солнечной энергетики, в частности к конструкции солнечного коллектора, способу работы и способу изготовления солнечного коллектора. Панель солнечного коллектора имеет принимающую излучение переднюю поглощающую плоскость, где энергия излучения преобразуется в тепловую энергию и поглощается текущей охлаждающей жидкостью, панель имеет транспортные каналы для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью, причем она имеет, по меньшей мере, одну полость, соединенную с панелью солнечного коллектора и обращенную открытым концом только в направлении транспортных каналов для охлаждающей жидкости на входе или на выходе из панели солнечного коллектора для закрытия объема амортизирующего воздуха в полости посредством текущей охлаждающей жидкости. Способ работы солнечного коллектора заключается в том, что в процессе работы текущая охлаждающая жидкость закрывает открытый конец, по меньшей мере, одной полости, соединенной с панелью солнечного коллектора, а объем воздуха, блокированный таким образом внутри, по меньшей мере, одной полости, амортизирует возможную отдачу и колебания давления охлаждающей жидкости. Способ изготовления панели солнечного коллектора, предназначенной для использования в солнечном коллекторе, которую в то же время используют в качестве прочной строительной плиты, заключается в том, что панель экструдируют с промежуточной плоскостью и задней плоскостью усиления, параллельными поглощающей плоскости, и с определенным количеством стенок, размещенных между указанными плоскостями в качестве ограничительных стенок на двух внешних плоскостях, так что транспортные каналы для охлаждающей жидкости размещают между стенками, поглощающей плоскостью и промежуточной плоскостью, а множество полостей формируют позади каналов между стенками, промежуточной плоскостью и плоскостью усиления. Изобретение должно обеспечить повышение эффективности работы при снижении веса. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Панель (2) солнечного коллектора (1), которая имеет принимающую излучение переднюю поглощающую плоскость (3), где энергия излучения преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается текущей охлаждающей жидкостью (4), причем панель (2) солнечного коллектора имеет транспортные каналы (5) для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью (3), отличающаяся тем, что имеет, по меньшей мере, одну полость (7), соединенную с панелью (2) солнечного коллектора и обращенную открытым концом (6) только в направлении транспортных каналов (5) для охлаждающей жидкости на входе или на выходе из панели (2) солнечного коллектора для закрытия объема (11) амортизирующего воздуха в полости (7) посредством текущей охлаждающей жидкости (4).2. Панель солнечного коллектора по п.1, отличающаяся тем, что является жесткой и однородной панелью с внутренними образующими с ней одно целое транспортными каналами (5) для охлаждающей жидкости, причем позади каналов (5) встроена, по меньшей мере, одна полость (7).3. Панель солнечного коллектора по п.2, отличающаяся тем, что она сконструирована с тремя параллельными плоскостями (3, 8, 9) из основного материала, а именно: поглощающей плоскостью (3), промежуточной плоскостью (8) и задней плоскостью усиления (9), а также с параллельными стенками (10), размещенными между ними перпендикулярно, причем эти параллельные стенки (10) ограничивают между собой и между поглощающей плоскостью (3) и промежуточной плоскостью (8) каналы (5), параллельные стенки (10) образуют опорные стенки между промежуточной плоскостью (8) и плоскостью усиления (9), образуя полости (7), которые ориентированы параллельно каналам (5), причем стенки (10) определяют продольное направление для панели солнечного коллектора (1), которое соответствует направлению транспортировки охлаждающей жидкости (4).4. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что она экструдирована и изготовлена из устойчивой к воздействию температуры и воды пластмассы, поскольку охлаждающей жидкостью (4) является вода.5. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что поперечные размеры и структура внутренней поверхности транспортных каналов (5) для охлаждающей жидкости приспособлены для создания капиллярного эффекта для использования стимулируемого капиллярным эффектом гравитационного потока охлаждающей жидкости (4) через каналы (5), когда панель солнечного коллектора (1) расположена с каналами, наклоненными вниз, и с открытым концом (6) полостей (7), находящимся в самом низком положении, причем охлаждающая жидкость (4) поступает на верхний край и закрывает нижний открытый конец (6) полостей (7) посредством жидкостной завесы (12).6. Панель солнечного коллектора по п.4 или 5, отличающаяся тем, что каналы (5) имеют внутренние поверхности, которым придается шероховатость в ходе особой отделочной операции в процессе экструзии.7. Панель солнечного коллектора по п.4 или 5, отличающаяся тем, что каналы (5) имеют внутренние поверхности, которым придается шероховатость путем инжекции покрытия поверхности после прессования панели.8. Панель солнечного коллектора по п.3, отличающаяся тем, что открытый конец (6) полостей (7) размещен на входе транспортных каналов (5) для охлаждающей жидкости в панель солнечного коллектора (1), а панель (1) приспособлена для расположения в наклонном положении с входом, находящимся в самом низком положении для применения режима работы с перекачиванием жидкости вверх, при этом полости (7) приспособлены для приема в нижней своей части турбулентной части текущей охлаждающей жидкости.9. Способ обеспечения работы солнечного коллектора (1), содержащего панель (2) с воспринимающей излучение передней поглощающей плоскостью (3), где энергия солнечного излучения преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается текущей охлаждающей жидкостью (4), а панель (2) солнечного коллектора содержит транспортные каналы (5) для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью (3), отличающийся тем, что в процессе работы текущая охлаждающая жидкость (4) закрывает открытый конец (6), по меньшей мере, одной полости (7), соединенной с панелью солнечного коллектора, а объем воздуха (11), блокированный таким образом внутри, по меньшей мере, одной полости (7), амортизирует возможную отдачу и колебания давления охлаждающей жидкости (4).10. Способ по п.9, отличающийся тем, что охлаждающая жидкость (4) блокирует полости (7), образующие внутреннюю и интегрированную части жесткой и однородной панели (2) солнечного коллектора с выполненными внутри за одно целое транспортными каналами (5) для охлаждающей жидкости, расположенными перед полостями (7).11. Способ по п.10, отличающийся тем, что солнечный коллектор (1) устанавливают с наклонной панелью (2) солнечного коллектора, причем вход транспортных каналов (5) для охлаждающей жидкости располагают наверху, а выход - в крайнем нижнем положении, а полости (7) позади каналов (5) закрывают образуемой под воздействием силы тяжести жидкостной завесой (12) на выходе.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что текущую охлаждающую жидкость (4) в каналах (5) транспортируют затем вниз в направлении выхода под воздействием силы тяжести, дополняемой капиллярным эффектом, причем капиллярный эффект в каналах (5) создают посредством подбора размеров поперечного сечения и обработки внутренней поверхности.13. Способ по п.10, отличающийся тем, что солнечный коллектор (1) устанавливают с наклонной панелью (2) солнечного коллектора и со входом, находящимся в крайнем нижнем положении при входе, и с выходом, расположенным наверху относительно транспортных каналов (5) для охлаждающей жидкости, а охлаждающую жидкость (4) транспортируют вверх по каналам (5) путем накачивания, при этом полости (5), расположенные позади каналов, блокируют турбулентной частью (13) текущей охлаждающей жидкости (4).14. Способ изготовления панели (2) солнечного коллектора, предназначенной для использования в солнечном коллекторе (1), которую в то же время используют в качестве прочной строительной плиты, при этом панель (2) солнечного коллектора содержит переднюю поглощающую плоскость (3) для восприятия солнечного излучения и транспортные каналы (5) для охлаждающей жидкости, расположенные позади и рядом с поглощающей плоскостью (3), отличающийся тем, что панель (2) экструдируют с промежуточной плоскостью (8) и задней плоскостью усиления (9), параллельными поглощающей плоскости (3), и с определенным количеством стенок (10), размещенных между плоскостями (3, 8, 9) в качестве ограничительных стенок на двух внешних плоскостях, так что транспортные каналы (5) для охлаждающей жидкости размещают между стенками (10), поглощающей плоскостью (3) и промежуточной плоскостью (8), а множество полостей (7) формируют позади каналов (5) между стенками (10), промежуточной плоскостью (8) и плоскостью усиления (9), при наличии прямого среза экструдата определенной длины вдоль срезанной стороны, с замыкающей стенкой (14), которая закрывает полости (7), не закрывая каналы (5), в то время как противоположную срезанную сторону оставляют открытой (6).15. Способ по п.14, отличающийся тем, что панель экструдируют при расстоянии между задней плоскостью усиления (9) и промежуточной плоскостью (8), значительно большем, чем между поглощающей плоскостью (3) и промежуточной плоскостью (8), например порядка 1 см и 1 мм соответственно.16. Способ по п.14, отличающийся тем, что придают шероховатость внутренним поверхностям каналов (5) при экструзии за счет применения специального отделочного инструмента.17. Способ по п.14, отличающийся тем, что внутренние поверхности каналов (5) после завершения экструзии подвергают напылению для получения шероховатой поверхности.