Солнечный коллектор Советский патент 1984 года по МПК F24J2/32 F28D15/04 

Изобретение относится к гелиотехнике и применимо, главным образом, для систем солнечного отопления и теплоснабжения.

Известен солнечный коллектор, содержащий по меньшей мере две тепловые трубы, испарительные зоны которых выполнены в виде поглотителей солнечной энергии, теплообменник с размещенными в нем конденсационными зонами тепловых труб и тепловой насос 1.

Недостатком известного коллектора является то, что коллектор солнечной энергии на тепловых трубах рассчитан на работу в относительно узком температурном диапазоне, и его эффективность уменьшается при высоких температурах, когда необходимость в работе теплового насоса отпадает.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих температур.

Поставленная цель достигается тем, что в коллекторе, содержещем по меньшей мере две тепловые трубы, испарительные зоны которых выполнены в виде поглотителей солнечной энергии, теплообменник с размещенными в нем конденсационными зонами тепловых труб и тепловой насос, теплообменник имеет по меньшей мере по одной высокотемпературной и низкотемпературной секции, причем последняя выполнена в виде испарители теплового насоса, а размешенные в нем и высокотемпературной зоне трубы заполнены соответственно низкокипящим и высококипящим теплоносителями.

При этом тепловая труба, конденсационная зона которой размещена в высокотемпературной секции, может быть выполнена газорегулируемой.

Кроме того, конденсационная зона тепловой трубы, размещенная в испарителе, снаружи снабжена капиллярно-пористым покрытием.

. На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант жидкостного теплообменника с газорегулируемыми тепловыми трубами; на фиг. 4 - вариант испарителя теплового насоса конденсаторов тепловых труб с капиллярно-пористым покрытием.

Коллектор содержит две группы тепловых труб 1 и 2, испарительные зоны которых выполнены в виде поглотителей 3 солнечной энергии, теплообменник 4 с размещенными в нем конденсационными зонами 5 и 6 и тепловой насос (не показан). Теплообменник 4 имеет высокотемпературную секцию 7 и низкотемпературную секцию в виде испарителя 8 теплового насоса. Размещенные в испарителе 8 трубы 2 заполнены низкокипящим теплоносителем, а размещенные в секции 7 трубы 1 - высококипящим. Конденсационные зоны 6 труб 2 снабжены снаружи капиллярно-пористым покрытием 9. Трубы, показанные на фиг. 3, выполнены газорегулируемыми. В этом случае тепловые трубы 1 оборудуются дополнительными объемами 10, а внутрь труб 1 ввoдяt некоторое количество неконденсирующегося газа, например, азота. Поглотители 3 солнечной энергии размещены на приемном ребре 11 и покрыты стеклом 12.

В качестве покрытия могут быть использованы, например, сетки, канавки, спеченное металлокерамическое покрытие.

Солнечный коллектор энергии работает следующим образом.

Солнечное излучение через стекло 12

5 поглощается приемным ребром 11 и его энергия передается тепловым трубам 2 и 1, заправленным, например, аммиаком и метанолом, соответственно. Если падающего излучения недостаточно для нагрева поверхности до уровня температур, требуемых

для отопления или горячего водоснабжения, то включается в работу тепловой насос, . тепло к испарителю 8 которого, подводится тепловыми трубами 2. При повышении интенсивности излучения и увеличения уровня

температур приемной поверхности тепловой насос отключается, а тепло передается тепловыми трубами 1 непосредственно в теплообменник 4.

Тепловые трубы 1 с высококипящим теплоносителем могут быть выполнены газоре0 гулируемыми (фиг. 3). В этом случае до достижения требуемого уровня температур их конденсационные зоны 5 заполнены неконденсирующимся газом и теплопередача не происходит. При повышении температуры, газ скапливается в дополнительном объеме 10 и тепло передается протекающему по секции 7 жидкому или газообразному теплоносителю.

На фиг. 4 приведен вариант исполнения испарителя 8 теплового насоса. Необходимо

0 учитывать, что площади поверхности конденсационной зоны 6 у тепловых труб 2, работающих в составе коллекторов солнечной энергии, намного меньше, чем испарительной зоны, поэтому в них могут существовать заметные температурные потери и повьшение коэффициентов теплопередачи имеет первостепенное значение. Покрытие 9 на внешней поверхности конденсационной зоны 6 тепловых труб 2, размещенных в испарителе 8 теплового насоса, существен0 но интенсифицирует процессы переноса при испарении теплонфсителя теплового насоса.

Предлагаемая конструкция солнечного коллектора позволяет расширить диапазон рабочих температур за счет- повыщения эф5 фективности работы при высоких температурах.

J П , ШШ

г ////

Фиг.2

.

1. СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР, содержащий, по меньшей мере две тепловые трубы, испарительные зоны которых выполнены в виде поглотителей солнечной энергии, теплообменник с размещенными в нем конденсационными зонами тепловых труб и тепловой насос, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур, теплообменник имеет по меньшей мере по одной высокотемпературной и низкотемпературной секции, причем последняя выполнена в виде испарителя теплового насоса, а размещенные в нем и высокотемпературной зоне трубы заполнены соответственно низкокипящйм и высококипящим теплоносителями. 2.Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что тепловая труба, конденсационная зона которой размещена в высокотемпературной секции, выполнена газорегулируемой. 3.Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что конденсационная зона тепловой трубы, размещенная в испарителе, снаружи снаб(Л жена капиллярно-пористым покрытием. tc 00 о О5 ot