СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР Российский патент 2010 года по МПК F24J2/04 F24J2/50 

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя.

Известен солнечный коллектор, содержащий два боковых крепежных элемента, прозрачное ограждение выпуклой формы, заднюю стенку, абсорбер, расположенный между прозрачным ограждением и задней стенкой, тепловую изоляцию, размещенную между абсорбером и задней стенкой, и две торцевые крышки (см. US 5431149 А, МПК F24J 2/24, 1995). Прозрачное ограждение известного коллектора выполнено из блоков предварительно согнутого при помощи термических средств стекла или пластика, прикрепленных к боковым крепежным элементам посредством шурупов.

Придание прозрачному ограждению известного коллектора выпуклой формы за счет использования термических средств повышает сложность и стоимость его изготовления, поскольку требуется дорогостоящее оборудование и расходуется электроэнергия. Кроме того, повышаются требования к точности изготовления выпуклой формы прозрачного ограждения.

Задачей настоящего изобретения является разработка оптимальной конструкции коллектора применительно к конкретным видам абсорберов, которые используются или могут быть использованы в солнечных коллекторах.

Техническим результатом от использования настоящего изобретения является упрощение и снижение стоимости изготовления солнечного коллектора.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в солнечном коллекторе, содержащем два боковых крепежных элемента, прозрачное ограждение выпуклой формы из однослойного или многослойного гибкого материала, заднюю стенку, абсорбер, расположенный между прозрачным ограждением и задней стенкой, тепловую изоляцию, размещенную между абсорбером и задней стенкой, и две торцевые крышки, согласно изобретению боковые крепежные элементы выполнены с наклонным направляющим пазом, прозрачное ограждение закреплено по боковым сторонам в пазах боковых крепежных элементов, задняя стенка выполнена стягивающей боковые крепежные элементы и удерживающей согнутое прозрачное ограждение от распрямления.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что абсорбер может быть выполнен выпуклой формы и обращен выпуклой стороной к прозрачному ограждению.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что абсорбер может быть выполнен плоским.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что абсорбер может быть выполнен с селективным покрытием на лицевой стороне, обращенной к прозрачному ограждению, и трубками для протока теплоносителя с тыльной стороны, обращенной к задней стенке.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что нижняя стенка направляющего паза боковых крепежных элементов может быть оперта на ребро жесткости.

На фиг.1 представлен поперечный разрез предлагаемого солнечного коллектора с выпуклым абсорбером.

На фиг.2 - поперечный разрез предлагаемого солнечного коллектора с плоским абсорбером.

На фиг.3 - вариант бокового крепежного элемента с ребром жесткости, составляющим единое целое с боковым крепежным элементом.

На фиг.4 - вариант бокового крепежного элемента с вставным ребром жесткости.

На фиг.5 - вариант бокового крепежного элемента без ребра жесткости.

На фиг.6 - общий вид предлагаемого солнечного коллектора.

Предлагаемый солнечный коллектор (фиг.1, 2) содержит два боковых крепежных элемента 1, прозрачное ограждение 2 выпуклой формы из однослойного или многослойного гибкого материала, например из ячеистого поликарбоната с поперечным расположением каналов, заднюю стенку 3, абсорбер 4, расположенный между прозрачным ограждением 2 и задней стенкой 3 и выполненный из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, тепловую изоляцию 5, размещенную между абсорбером 4 и задней стенкой 3 и уменьшающую тепловые потери коллектора с тыльной стороны, и две торцевые крышки 6. Боковые крепежные элементы 1 выполнены с наклонным направляющим пазом 7 и изготовлены, например, экструзией из алюминиевого сплава. Прозрачное ограждение 2 закреплено по боковым сторонам в пазах 7 боковых крепежных элементов 1. Задняя стенка 3 выполнена стягивающей боковые крепежные элементы 1 и удерживающей согнутое прозрачное ограждение 2 от распрямления. При изготовлении коллектора плоское прозрачное ограждение 2 закрепляется по боковым сторонам в пазах 7 боковых крепежных элементов 1. Под действием нагрузки на внутреннюю поверхность прозрачное ограждение 2 по направлению пазов 7 выгибается и образует выпуклую форму, при которой выступающие плоские полки 8 боковых крепежных элементов 1 оказываются в одной плоскости, после чего к полкам 8 крепится задняя стенка 3 из тонкого, например, металлического листа. Нагрузка на внутреннюю поверхность прозрачного ограждения 2 снимается, а задняя стенка 3 удерживает согнутое прозрачное ограждение 2 от распрямления. Абсорбер 4 может быть выполнен выпуклой формы и обращен выпуклой стороной к прозрачному ограждению 2. В варианте абсорбер 4 может быть выполнен плоским. Кроме того, абсорбер 4 может быть выполнен с селективным покрытием с высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии и низким коэффициентом излучения на лицевой стороне, обращенной к прозрачному ограждению 2, и трубками 9 для протока теплоносителя с тыльной стороны, обращенной к задней стенке 3. В случае использования коллектора в регионах с высокой внешней нагрузкой на прозрачное ограждение 2, например при большой снеговой нагрузке, может использоваться вариант бокового крепежного элемента 1 с направляющим пазом 7, нижняя стенка которого 10 опирается на ребро жесткости 11 (фиг.3), составляющее единое целое с боковым крепежным элементом, или на вставное ребро жесткости 11 (фиг.4). В случае использования коллектора в регионах, где снеговая нагрузка на прозрачное ограждение 2 не ожидается, боковой элемент 1 может использоваться без ребра жесткости (фиг.5). Таким образом, выпуклая форма прозрачного ограждения 2 уменьшает вероятность его прогиба внутрь коллектора под действием внешних нагрузок, в первую очередь снеговой нагрузки, а также обеспечивает возможность использования абсорберов 4 различной конфигурации, в том числе выпуклых абсорберов, собирающих больше солнечной энергии по сравнению с плоскими.

Описываемый коллектор работает следующим образом.

Солнечные лучи, проходя через прозрачное ограждение 2 (фиг.1, 2), попадают на поверхность абсорбера 4, имеющую селективное покрытие, и поглощаются ею, в результате чего поверхность абсорбера 4 нагревается. В коллектор поступает жидкий теплоноситель, который, проходя по трубкам 9, размещенным на тыльной стороне абсорбера 4, отводит тепло от поверхности абсорбера 4. Это тепло утилизируется одним из известных способов.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию. Предлагаемый солнечный коллектор содержит два боковых крепежных элемента, прозрачное ограждение выпуклой формы из однослойного или многослойного гибкого материала, заднюю стенку, абсорбер, расположенный между прозрачным ограждением и задней стенкой, тепловую изоляцию, размещенную между абсорбером и задней стенкой, и две торцевые крышки. Боковые крепежные элементы выполнены с наклонным направляющим пазом. Прозрачное ограждение закреплено по боковым сторонам в пазах боковых крепежных элементов. Задняя стенка выполнена стягивающей боковые крепежные элементы и удерживающей согнутое прозрачное ограждение от распрямления. Изобретение должно обеспечить упрощение и снижение стоимости изготовления солнечного коллектора. 4 з.п. ф-лы 6 ил.

1. Солнечный коллектор, содержащий два боковых крепежных элемента, прозрачное ограждение выпуклой формы из однослойного или многослойного гибкого материала, заднюю стенку, абсорбер, расположенный между прозрачным ограждением и задней стенкой, тепловую изоляцию, размещенную между абсорбером и задней стенкой, и две торцевые крышки, отличающийся тем, что боковые крепежные элементы выполнены с наклонным направляющим пазом, прозрачное ограждение закреплено по боковым сторонам в пазах боковых крепежных элементов, задняя стенка выполнена стягивающей боковые крепежные элементы и удерживающей согнутое прозрачное ограждение от распрямления.

2. Солнечный коллектор по п.1, отличающийся тем, что абсорбер выполнен выпуклой формы и обращен выпуклой стороной к прозрачному ограждению.

3. Солнечный коллектор по п.1, отличающийся тем, что абсорбер выполнен плоским.

4. Солнечный коллектор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что абсорбер выполнен с селективным покрытием на лицевой стороне, обращенной к прозрачному ограждению, и трубками для протока теплоносителя с тыльной стороны, обращенной к задней стенке.

5. Солнечный коллектор по п.4, отличающийся тем, что нижняя стенка направляющего паза боковых крепежных элементов оперта на ребро жесткости.