ТЕПЛОВОЙ КОЛЛЕКТОР С ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИОННЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ КОНЦЕНТРАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2018 года по МПК F24S10/70 F24S23/30 

Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к устройствам, использующим солнечное тепло с оптическими элементами для концентрации энергии. Области, в которых может быть использован тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии: системы отопления, системы горячего водоснабжения, системы приточно-вытяжной вентиляции, а также системы, преобразующие тепловую энергию в другие виды энергии.

Известен энергоэффективный солнечный коллектор [1] (RU 2523616 С2), содержащий корпус, прозрачный изолятор, теплоприемную панель, входной и выходной патрубки, имеющий пластиковый двухкамерный корпус с алюминиевыми вставками, волнистую оптически активную прозрачную изоляцию, волны которой, представляют продольные двояковыпуклые линзы с прямолинейными участками между волнами, теплоприемную панель, выполненную из тандемных трубок, алюминиевую сетку, алюминиевую стружку в пространстве между сеткой и задней стенкой корпуса, прямоугольные коллекторы для теплоносящей жидкости. Нагреваемые солнечной радиацией, которая концентрируется двояковыпуклой линзой аккумуляторы тепла - передают тепло теплоносящей жидкости. Основным недостатком данного коллектора является нестандартная оптически активная изоляция из ударопрочного стекла, которая утяжеляет конструкцию. Для эффективной работы оптического концентратора энергии необходима система ориентации всего корпуса коллектора перпендикулярно солнечным лучам. В противном случае эффективность системы резко снизится.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому тепловому коллектору с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии является установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии [2] (RU 2440540 С1). Установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии, включающая в себя теплопроводящую трубу, установленную на несущей конструкции и пропускающую через себя воду, а также концентрирующие линзы, смонтированное на установочной части несущей конструкции, концентрирующее солнечный свет на трубе для поглощения этой трубой тепловой энергии солнечного света и передачи ее находящейся внутри трубы воде, тем самым нагревая воду.

Основными недостатком прототипа является вероятность значительного перегрева теплоносителя и элементов конструкции в режиме стагнации. В частности при отключении или неисправности источника и элементов питания установки.

Задачей настоящего изобретения является разработка солнечного теплового коллектора, обеспечивающего максимальную концентрацию солнечной энергии с возможностью температурной стабилизации теплового носителя в режиме стагнации.

Техническим результатом данного изобретения является тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемый тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, состоящий из теплопроводящих труб, концентрирующих линз, согласно изобретению, дополнительно содержит приводной механизм с возвратной пружиной, вращающий вдоль продольных осей теплопроводящих труб - металлические двустенные призмы, объединенные с концентрирующими линзами, обеспечивая максимальную концентрацию солнечной энергии, а также температурную стабилизацию теплового носителя в режиме стагнации.

На Фиг. 1 приведена схема теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, где:

1 - теплопроводящие трубы;

2 - жидкий тепловой носитель;

3 - приводной механизм с возвратной пружиной;

4 - металлические двухстенные призмы;

5 - концентрирующие линзы;

6 - термостабилизационные оптические элементы концентрации солнечной энергии.

Принцип работы теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии основан на увеличении интенсивности облучения теплопроводящих труб (1), заполненных жидким тепловым носителем (2) вдоль которых, согласно изобретению расположены вращаемые приводным механизмом с возвратной пружиной (3) двустенные металлические призмы (4) с установленными на них концентрирующими линзами (5), которые согласно изобретению конструктивно объединены в термостабилизационные оптические элементы концентрации солнечной энергии (6).

На Фиг. 2 изображено поперечное сечение отдельно взятого термостабилизационного оптического элемента концентрации солнечной энергии (6).

Вдоль осевой линии теплопроводящей трубы (1), приводной механизм с возвратной пружиной (3), вращает металлическую двустенную призму (4), конструктивно выполненную из алюминиевого сплава и представляющую собой термостабилизационную камеру, двойные стенки которой замедляют процесс теплообмена, и являются, по физической сути, тепловым изолятором.

Функция поворота вокруг теплопроводящей трубы (1) приводным механизмом с возвратной пружиной (3) металлической двустенной призмы (4) с концентрирующими линзами (5), обеспечивает оптимальный по отношению к солнцу угол наклона термостабилизационного оптического элемента концентрации солнечной энергии (6) с максимальной концентрацией солнечной энергии в течение всего светового дня.

На Фиг. 3 изображено положение термостабилизационных оптических элементов концентрации солнечной энергии в режиме стагнации.

В режиме стагнации, который может быть связан с отключением или неисправностью источника и элементов питания теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, в целях защиты теплопроводящих труб (1), а также обеспечения температурной стабилизации, предотвращающей закипание или превышение максимально допустимой температуры жидкого теплового носителя (2) - приводной механизм с возвратной пружиной (3) обеспечивает аварийный разворот термостабилизационных оптических элементов концентрации солнечной энергии (6) в положение, обеспечивающее максимальное отражение солнечных лучей.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. RU 2523616 С2

2. RU 2440540 С1

Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к устройствам, использующим солнечное тепло с оптическими элементами для концентрации энергии. Тепловой коллектор может быть использован в системах отопления, горячего водоснабжения, приточно-вытяжной вентиляции, для преобразования тепловой энергии в другие виды энергии. Принцип работы теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии основан на увеличении интенсивности облучения теплопроводящих труб, заполненных жидким тепловым носителем, вдоль которых, согласно изобретению, расположены вращаемые приводным механизмом с возвратной пружиной двустенные металлические призмы с установленными на них концентрирующими линзами, которые конструктивно объединены в термостабилизационные оптические элементы концентрации солнечной энергии. Отдельно взятая двустенная металлическая призма конструктивно выполнена из экструдированного алюминия и представляет собой термостабилизационную камеру, двойные стенки которой замедляют процесс теплообмена с внешней средой и являются, по сути, тепловым изолятором. Техническим результатом изобретения является обеспечение максимальной концентрации солнечной энергии с возможностью температурной стабилизации теплового носителя в режиме стагнации. 3 ил.

Тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, состоящий из несущей конструкции, теплопроводящих труб, концентрирующих линз, отличающийся тем, что металлические двустенные призмы с установленными на них концентрирующими линзами, вращаемые вдоль продольной оси теплопроводящих труб приводным механизмом с возвратной пружиной, обеспечивают максимальную концентрацию солнечной энергии, а также температурную стабилизацию теплового носителя в режиме стагнации.