ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ВАКУУМНАЯ ПАНЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2013 года по МПК F24J2/05 F24J2/46 

Настоящее изобретение относится к высокоэффективной вакуумной панели солнечной батареи.

Существующие конструкции вакуумных солнечных батарей содержат раму, которая включает в себя пересекающие друг друга распорки, на которые опираются две прозрачные стеклянные стенки или стеклянная прозрачная и металлическая стенка.

Прозрачные стенки образуют вместе с рамой вакуумную закрытую камеру, которая включает в себя распорки и поглотитель.

Распорки, которые пересекают друг друга, поддерживают прозрачные стенки и образуют некоторое количество ячеек, которые содержат поглощающий элемент.

Каждый поглощающий элемент состоит из затемненной плоской металлической поверхности, которая удерживает охлаждающую трубку.

Во время работы поглощающий элемент собирает солнечную энергию и нагревает жидкость, циркулирующую в охладительных трубках.

Из-за наличия распорок количество солнечной энергии, которая воздействует на поглотитель, меньше, чем то, которое теоретически возможно.

Кроме того, поглотители расширяются при нагревании, поэтому для того, чтобы справляться с этим расширением, обычно требуется больший зазор между распорками и поглотителем.

Это дополнительно уменьшает полезную поверхность солнечных батарей и, таким образом, уменьшает количество солнечной энергии, которая может быть поглощена.

Поэтому технической задачей настоящего изобретения является создание солнечной батареи, с помощью которой упомянутые проблемы известного уровня техники уменьшаются.

В рамках этой технической задачи целью настоящего изобретения является создание панели солнечной батареи, способной собирать очень большое количество энергии, которая на нее воздействует.

Техническая задача, вместе с этими и дополнительными целями, достигается в соответствии с изобретением созданием высокоэффективной панели солнечной батареи, содержащей раму, несущую продольные и поперечные распорки, пересекающие друг друга, и, по меньшей мере, прозрачную стенку, присоединенную к упомянутой раме и образующую с упомянутой рамой вакуумную закрытую камеру, содержащую в себе упомянутые продольные и поперечные распорки, и поглотитель, содержащий множество поглощающих панелей, каждая из которых присоединена к охлаждающей трубке, причем продольные распорки имеют часть, находящуюся в контакте с прозрачной стенкой для поддерживания ее при воздействии давления окружающей среды, и поперечные распорки находятся на расстоянии от прозрачной стенки, причем поглощающие панели проходят между продольными распорками, поперечными распорками и прозрачной стенкой, отличающаяся тем, что поглощающие панели опираются на поперечные распорки.

Предпочтительно, поперечные распорки имеют посадочные места для размещения охлаждающих трубок поглотителя.

Предпочтительно посадочные места поперечных распорок образованы прорезями в поперечных распорках.

Предпочтительно, посадочные места также имеют выступающие кромки.

Предпочтительно, посадочные места имеют распорку, находящуюся в неплотном контакте у их нижних поверхностей для тепловой изоляции охлаждающих трубок.

Предпочтительно, поглощающие панели имеют продольную длину, по существу равную продольной длине камеры.

Предпочтительно, поглощающие панели поглотителя расположены в ячейке, имеющей три стороны, образованные кромкой рамы, в то время как четвертая сторона образована продольной распоркой.

Предпочтительно, центральные поглощающие панели расположены в ячейке, имеющей две короткие противоположные стороны, образованные кромкой рамы, в то время как две другие длинные стороны образованы двумя противоположными продольными распорками.

Предпочтительно, в камере панели солнечной батареи предусмотрен геттерный насос для поддержки вакуума.

Предпочтительно, продольные и поперечные распорки соединены у своих пересечений соединением, имеющим возможность скольжения вдоль продольных распорок.

Предпочтительно, продольные распорки имеют прорези крестообразной формы.

Предпочтительно, упомянутые крестообразные вырезы сконструированы, по меньшей мере, с одним скошенным верхним углом между продольной и вертикальной частью крестообразных прорезей.

Предпочтительно, поперечные распорки имеют противоположные вырезанные части.

Предпочтительно, упомянутые противоположные вырезанные части также образованы выступающими частями.

Предпочтительно, поперечные распорки вставлены в прорези продольных распорок и в их вырезанных частях размещены кромочные части, близкие к прорези.

Предпочтительно, поперечные распорки приварены к продольным сторонам рамы и поддерживают их при воздействии внешнего давления окружающей среды.

Преимущественно, распорки согласно изобретению также способствуют центрированию и поддерживанию охладительных трубок.

Дополнительные характеристики и преимущества изобретения будут более понятны из описания предпочтительного, но не исключительного варианта осуществления панели солнечной батареи согласно изобретению, проиллюстрированного с помощью не ограничивающего примера на сопроводительных чертежах, на которых:

Фигура 1 представляет собой поэлементное схематическое изображение панели солнечной батареи согласно настоящему изобретению;

Фигура 2 представляет собой деталь из фигуры 1, показывающую распорки, соединенные вместе.

На фигурах показана высокоэффективная вакуумная панель солнечной батареи, обозначенная ссылочной позицией 1.

Панель 1 солнечной батареи содержит раму 2, которая удерживает продольные и поперечные распорки 3, 4.

Концы продольных распорок 3 расположены близко к раме 2, и концы поперечных распорок 4 приварены к раме 2 и также соединены с распорками 3.

Как показано на прилагаемых чертежах, продольные и поперечные распорки 3, 4 пересекают друг друга.

Кроме того, панель 1 солнечной батареи настоящего изобретения также имеет две прозрачные стенки 10, 10а, присоединенные к раме 2, которые образуют вместе с рамой 2 закрытую камеру 11, содержащую распорки 3, 4 и поглотитель 14.

Во время изготовления из камеры 11 откачивается воздух через насосный фланец, чтобы получить вакуумную панель солнечной батареи.

Поглотитель 14 содержит множество поглощающих панелей 14а, 14b, каждая из которых соединена с охлаждающей трубкой 15.

Продольные распорки 3 имеют часть 17, контактирующую с прозрачными стенками 10 и 10а для поддерживания их при воздействии давления окружающей среды; напротив, поперечные распорки 4 расположены отдельно от упомянутой прозрачной стенки и не поддерживают ее.

Поперечные распорки приварены к продольным сторонам рамы и поддерживают их при воздействии внешнего давления окружающей среды.

Другими словами, только распорки 3 поддерживают прозрачные стенки 10, 10а, в то время как распорки 4 не находятся в контакте с прозрачными стенками 10, 10а, когда вакуум откачивается из панели 1 солнечной батареи.

Поглотители 14а, 14b проходят между продольными распорками 3, поперечными распорками 4 и прозрачными стенками 10, 10а и опираются на распорки 4.

Поперечные распорки 4 имеют посадочные места 22, в которых размещаются охлаждающие трубки 15 поглотителя 14.

Такая структура позволяет центрировать и поддерживать охлаждающие трубки 15 простым способом.

Посадочные места 22 распорок 4 образованы посредством вырезов в распорках 4, и предпочтительно они также имеют выступающие кромки 23.

Посадочные места 22 предпочтительно имеют распорку 27 в неплотном контакте у своих нижних поверхностей для снижения теплового контакта с охлаждающими трубками 15.

Кроме того, внутри камеры 11 в панели 1 солнечной батареи предусмотрен геттерный насос для поддержания вакуума.

Таким образом, охлаждающие трубки привариваются к раме на обоих концах. Продольные распорки находятся в контакте с прозрачной стенкой для поддерживания ее при воздействии давления окружающей среды, тогда как поперечные распорки не находятся в контакте с прозрачной стенкой, позволяя, таким образом, поглотителям покрывать всю длину панели без прерывания.

Фиг.2 показывает одно возможное соединение между продольными и поперечными распорками, в частности, фиг.2 показывает продольную и поперечную распорку, которые соединены у своих пресечений соединением, имеющим возможность скольжения вдоль продольных распорок.

Продольные распорки 3 имеют прорези 30, которые имеют крестообразную форму, предпочтительно с верхними скошенными углами 32 между продольной и вертикальной частью крестообразных прорезей; альтернативно, только один из двух верхних углов 32 между продольной и вертикальной частью крестообразных прорезей скошен.

Поперечные распорки 4 имеют расположенные напротив вырезанные части 34, 36, возможно также образованные выступающими частями 38.

Поперечные распорки 4 вставляются в прорези 30 продольных распорок 3 и в вырезанных частях 34, 36 второй распорки 4 размещаются кромочные части, примыкающие к прорезям 30.

Такое соединение не является очень плотным и позволяет продольной распорке 3 слегка перемещаться вертикально (в то время как поперечные распорки 4 являются фиксированными) для адаптации к давлению прозрачных стенок; соединение также позволяет продольным распоркам 3 слегка перемещаться в продольном направлении для того, чтобы справляться с тепловым расширением.

Работа панели солнечной батареи настоящего изобретения понятна из вышеописанного и проиллюстрированного и по существу является следующей.

Продольные и поперечные распорки 3, 4 соединяют вместе и вставляют в раму 2.

Таким образом, концы распорок 4 приварены к раме 2, в то время как концы распорок 3 являются свободными для перемещения.

Далее поглотитель 14 собирают внутри рамы 2; в связи с этим поглощающие панели 14а, 14b (имеющие продольную длину, по существу равную продольной длине камеры 11) с присоединенными к ним охлаждающими трубками 15, устанавливают на поперечные распорки 4, вставляя охлаждающие трубки 15 в посадочные места 22.

Таким образом, прозрачные стенки 10, 10а устанавливают на раму 2 и распорки 3, затем охлаждающие трубки приваривают к раме 2, и прозрачные стенки 10, 10а прикрепляют обычным способом.

Далее создают вакуум внутри камеры 11, причем прозрачные стенки 10, 10а, таким образом, опираются на раму 2 и распорки 3, в то время как распорки 4 поддерживают поглощающие панели 14а, 14b посредством своих охлаждающих трубок 15.

В частности, как показано на прилагаемых чертежах, боковая поглощающая панель 14а расположена в ячейке, имеющей три стороны, образованные рамой 2, в то время как четвертая сторона образована распоркой 3, и центральные поглощающие панели 14b расположены в ячейке, имеющей две короткие противоположные стороны, образованные рамой 2, в то время как две длинные стороны образованы двумя противоположными продольными распорками 3.

Во время работы панель 1 солнечной батареи настоящего изобретения имеет очень высокую эффективность, потому что в ней предусмотрены поглощающие панели с большой поверхностью, больше, чем поверхность традиционной панели солнечной батареи, имеющей раму таких же размеров. Таким образом, панель настоящего изобретения способна поглощать большое количество солнечной энергии, которая на нее воздействует.

Такая конструкция распорок позволяет поглотителям пересекать панели в продольном направлении без прерывания, причем такая способность была бы невозможна при поперечных распорках, касающихся прозрачных стеклянных стенок.

Таким образом, поверхность поглотителя увеличивается, и эффективность панели улучшается.

Во время работы продольные распорки могут перемещаться для адаптации к давлению, действующему на прозрачные стенки.

В частности, температуры вызывают деформацию продольных распорок, тем не менее, они не меняют свои по существу прямолинейные формы, потому что концы каждой продольной распорки свободны для расширения и в них предусмотрен ряд промежуточных скользящих соединений вдоль продольных распорок (соединение с поперечными распорками, которые предотвращают поперечные перемещения). Кроме того, продольные распорки могут также перемещаться в вертикальном направлении.

Такая конструкция обеспечивает требуемую поперечную жесткость, но не блокирует распорки в продольном направлении и в вертикальном направлении.

В варианте осуществления, описанном выше, предусмотрены две прозрачные стенки, то есть прозрачная стенка 10 и прозрачная стенка 10а, потому что она предпочтительно используется в соединении с зеркалами, отражающими солнечный свет на заднюю поверхность поглотителя.

Другой вариант осуществления (используемый без таких отражающих зеркал) может иметь стенку 10а, выполненную из прозрачной стенки (как в вышеописанном варианте осуществления) или из металлической стенки.

Было обнаружено на практике, что солнечная панель в соответствии с изобретением является в особенности преимущественной, потому что она имеет простую структуру и высокую эффективность.

Солнечная батарея, сконструированная таким образом, допускает многочисленные изменения и варианты, все попадающие в объем изобретения. На практике используемые материалы и размеры могут быть выбраны по желанию в соответствии с требованиями и с существующим уровнем техники.

Настоящее изобретение относится к высокоэффективной вакуумной панели солнечной батареи. Вакуумная панель (1) солнечной батареи содержит раму (2), несущую распорки (3, 4), пересекающие друг друга, и одну или две прозрачные стенки (10, 10а), присоединенные к упомянутой раме (2) и образующие с упомянутой рамой (2) вакуумную закрытую камеру (11). Камера (11) содержит в себе продольные и поперечные распорки (3, 4) и поглотитель (14), содержащий множество поглощающих панелей (14а, 14b), каждая из которых соединена с охлаждающей трубкой (15), приваренной к раме (2) на обоих концах. Продольные распорки (3) находятся в контакте с прозрачной стенкой (10) для поддерживания ее при воздействии давления окружающей среды, в то время как поперечные стенки (4) поддерживают продольные стороны рамы (2) при воздействии давления окружающей среды и не находятся в контакте с прозрачной стенкой (10), позволяя, таким образом, поглотителям (14а, 14b) покрывать всю длину панели (1) без прерываний. Изобретение должно обеспечить увеличение полезной поверхности солнечных батарей и, таким образом, увеличить количество солнечной энергии, которая может быть поглощена. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Высокоэффективная вакуумная панель солнечной батареи, содержащая раму, несущую продольные и поперечные распорки, пересекающие друг друга, и, по меньшей мере, прозрачную стенку, присоединенную к упомянутой раме и образующую с упомянутой рамой вакуумную закрытую камеру, содержащую в себе упомянутые продольные и поперечные распорки, и поглотитель, содержащий множество поглощающих панелей, каждая из которых присоединена к охлаждающей трубке, причем продольные распорки имеют часть, находящуюся в контакте с прозрачной стенкой для поддерживания ее при воздействии давления окружающей среды, и поперечные распорки находятся на расстоянии от прозрачной стенки, причем поглощающие панели проходят между продольными распорками, поперечными распорками и прозрачной стенкой, отличающаяся тем, что поглощающие панели опираются на поперечные распорки.

2. Панель солнечной батареи по п.1, отличающаяся тем, что поперечные распорки имеют посадочные места для размещения охлаждающих трубок поглотителя.

3. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что посадочные места поперечных распорок образованы вырезами в поперечных распорках.

4. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что посадочные места также имеют выступающие кромки.

5. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что посадочные места имеют распорку, находящуюся в неплотном контакте у их нижних поверхностей для тепловой изоляции охлаждающих трубок.

6. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поглощающие панели имеют продольную длину, по существу, равную продольной длине камеры.

7. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поглощающие панели поглотителя расположены в ячейке, имеющей три стороны, образованные кромкой рамы, в то время как четвертая сторона образована продольной распоркой.

8. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что центральные поглощающие панели (14b) расположены в ячейке, имеющей две короткие противоположные стороны, образованные кромкой рамы, в то время как две другие длинные стороны образованы двумя противоположными продольными распорками.

9. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в камере панели солнечной батареи предусмотрен геттерный насос для поддержки вакуума.

10. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что продольные и поперечные распорки соединены у своих пересечений соединением, имеющим возможность скольжения вдоль продольных распорок.

11. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что продольные распорки имеют прорези крестообразной формы.

12. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упомянутые крестообразные вырезы сконструированы, по меньшей мере, с одним скошенным верхним углом между продольной и вертикальной частью крестообразных прорезей.

13. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечные распорки имеют противоположные вырезанные части.

14. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упомянутые противоположные вырезанные части также образованы выступающими частями.

15. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечные распорки вставлены в прорези продольных распорок и в их вырезанных частях размещены кромочные части, близкие к прорези.

16. Панель солнечной батареи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечные распорки приварены к продольным сторонам рамы и поддерживают их при воздействии внешнего давления окружающей среды.