Солнечный тепловой коллектор Советский патент 1989 года по МПК F24J2/04 

Фиг,1

11456716

Изобретение относится к гелиотехике, конкретно к конструкциям солечных коллекторов плоского типа.

Цель изобретения - повышение эф- ективности использования солнечной нергии.

На фиг, 1 представлен солнечный епловой коллектор, общий вид; на иг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на Q иг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Солнечный тепловой коллектор соержит криволинейное основание 1 с бращенной к Солнцу выпуклой поверхостью, закрепленную на ней поглоща- 5 щую поверхность 2 и размещенное над последней прозрачное покрытие 3. Поглощающая поверхность 2 и основание 1 имеют форму части шарового пояса и расположены друг относительно дру- 20 га с образованием канала, разделен- ного при помощи перегородок 4 на равные замкнутые полости 5, заполненные низкокипящим теплоносителем, и выпол30

35

40

ненные каждая в виде теплового диода 25 с односторонней проводимостью, имеющего зону 6 испарения на поглощающей поверхности;, 2 sopiy 7 конденсации -. со стороны основания 1, В зоне испарения установлен сильфон 8 со штоком 9, который имеет клапан 10, разме- щенньй в отверстии IK Зона 7 конденсации размещена в трубе 12, запол- .ненной теплоносителем. Основание 1 снабжено изоляцией 13. В тепловом диоде установлена капиллярная структура 14. Центральные углы шарового пояса в горизонтальной и вертикальной плоскостях могут быть определены по формуле

+ l80°,

где Ы- - угол между точками восхода и захода Солнца в.горизонтальной плоскости; - угол между летним и зимним ; стояниями Солнца в вертикальной плоскости.

Солнечный коллектор работает следующим образом.

Солнечная радиа1щя проходит через прозрачное покрытие 3 и поглощается поверхностью 2. Накопленное тепло нагревает жидкость внутри сильфона 8, которая при этом расширяется к кла- пан 10 открывает отверстие П в тепловом диоде. Одновременно накопленное на поглощающей поверхности 2 тепло нагревает и теплоноситель тепл

50

45

0

5

40

5

лового диода. Теплоноситель испаряется в зоне 6 и образованный при этом пар проходит через открытое отверстие 11 и перемещается в зону 7 конденсации- теплового диода, размещенную в трубе 12. Здесь пар теплоносителя передает тепло теплопереносящей жидкости, циркулируемой в трубе 12, и конденсируется. Конденсат теплоносителя капиллярной структурой 14 теплового диода вновь возвращается к зоне 6 испарения и, соприкасаясь с частью поглощающей поверхности 2, испаряется. Теплопереносящая жидкость, циркулирующая в трубе 12, постепенно нагревается и выводится из коллектора дпя использования. При перемещении солнца его радиация на определенной части поглощающей поверхности 2 уменьшается и появляется возможность переноса теплоты в обратном направлении- от теплопереносящей жидкости, циркулирующей в трубе 12 к более холодной поглощающей поверхности 2. Охлаждение части поглощающей поверхности 2 вызывает соответственно охлаждение жидкости в сильфоне 8. Последний сжимается и перемещает шток 9 с клапаном 10. Последний закрывает отверстие 11. Закрытое отверстие 1 1 не дает возмож ности перехода пара теплоносителя в зону 6 поглощающей поверхности 2 дпя конденсации, и соответственно предотвращается возможность потерь теплоты. Центральные углы обр шарового пояса подобраны так, чтобы в течение каждого дня года коллектор мог нормально работать. Если угол между точками восхода С и-захода В солнца для данной местности составляет об, то углы охвата солнечными лучами выпуклой поглощающей поверхности 2 коллектора при восходе и заходе солнца составляют

R ci, ti arccos .3

где R - .радиус внешней поверхности

шарового пояса; 50 1- расстояние этой поверхности

до солнца.

Учитывая, что R«l, можно получить

45

oi., oi arncos , , + ci.,+oi oi+180° .

При этом в любое время дня солнечные лучи расположены перпендикуляр3145671

но какой-либо части поглощающей поверхности 2 коллектора.

Коллектор предусматривает регулирование температуры поглощающей поверхности. Это осуществляется заменой жидкости в сильфоне 8. Если в последнем жидкость расширяется при малых температурах, то отверстие 11 открьшается при малых температурах IQ поглощающей поверхности 2 и начало и окончание действия коллектора соответственно происходят при малых температурах и наоборот.

Таким образом, по сравнению с известными плоскими коллекторами предлагаемый коллектор солнечной энергии обеспечивает повышение эффективности работы за счет достижения использования прямой радиации солнечных лучей в любое время дня или го« -А-А

5

0

Формулаизобретения Солнечный тепловой коллектор, содержащий криволинейное основание с обращенной к солнцу выпуклой поверхностью, закрепленную на ней поглощающую поверхность и размещенное над последней прозрачное покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования солнечной энергии, поглощающая поверхность и основание имеют форму части шарового пояса и расположены относительно друг друга с образованием канала, разделенного при пЬмощи перегородок на равные замкнутые полости, заполненные низкокипящим теплоносителем и выполненные каждая в виде теплового диода с односторонней проводимостью, имеющего зону испарения на поглощающей поверхности, а зону конденсации - со стороны основания,

Изобретение позволяет повысить эффективность использования солнечной энергии. Криволинейное основание ,1, имеющее форму части шарового пояса, снабжено поглощающей поверхностью 2 и прозрачным покрытием 3, расположенными друг относительно друга с образованием канала, разделенного при помощи перегородок 4 на равные, замкнутые полости 5, заполненные, низкокипящим теплоносителем. Каждая полость 5 выполнена в виде теплового диода с односторонней проводимостью, имеющего зону испарения на поглощающей поверхности 2, а зону конденсации - со стороны основания I. Коллектор обеспечивает повьппение зффектив- .ности работы за счет использования прямой солнечной радиации в любое время дня иди года. 3 ил.

Фиг. г

Редактор И,Горная

Составитель М,Валов Техред Л.Олийнык

Заказ 7539/35

Тираж 63А

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

S-6

7

срцг.з

Корректор Б,Гирняк

Подписное