Солнечный коллектор с антиконвективной структурой Луданова Советский патент 1993 года по МПК F24J2/24 

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в плоских коллекторах солнечной энергии (солнечных коллекторах).

Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности.

На фиг.1 изображен солнечный коллектор с ленточной АКС в варианте с опорными элементами в виде одинарных роликов, приводится общий вид в аксонометрии; на фиг.2 - в аксонометрии фрагмент коллектора - вариант с опорным элементом в виде пары роликов, установленных с возможностью поворота в плоскости их осей; на фиг.З - фрагмент коллектора {вид сбоку с удаленной стенкой корпуса) в варианте, аналогичном фиг.2, с парой опорных .роликов, но в наклоненном относительно поглощающей панели положении.

Корпус 1 солнечного коллектора с лицевой стороны закрыт листом прозрачного покрытия 2. Внутри корпуса 1 между прозрачным покрытием 2 и днищем 3 корпуса 1 размещена поглощающая панель 4 с трубами 5 для подвода и отвода теплоносителя. Между поглощающей панелью 4 и днищем 3 установлена теплоизоляция 6. В зазоре между поглощающей панелью 4 и прозрачным покрытием 2 размещена АКС. В варианте на фиг. 1 в корпусе 1 установлен каркас 7, на котором смонтированы торцевые крепления 8 опорных роликов 9. Из два ряда роликов 9 (установленных у противоположных стенок каркаса 7) петлеобразно натянута непрерывная лента 10. Постоянный натяг ленты 10 для поддержания плоской формы ее полос обеспечивает натяжной элемент 11 (например, пружина). Диаметр роликов 9 в этом варианте равен шагу параллельных полос ленты 10. Лента АКС может быть выполнена из металлической фольги с зеркально отражающей поверхностью. Полосы Такой ленты 10 в коллекторе ориентируются в направлении восток-запад своей длинной и осью устанавливаются перпендикулярно плоскости поглощающей панели 4, а сам коллектор наклоняется к югу на оптимальный угол, т.е. устанавливается таким образом, чтобы полосы ленты 10 АКС находились в плоскости гномонома (в плоскости траектории видимого движения солнца по небосводу). В таком случае в течение практически всего светового дня полосы ленты 10 АКС не будут создавать помех (тени) для прохождения солнечного излучения к поверхности поглощающей панели 4.

В варианте на фиг.2 и 3 пара роликов 9 малого диаметра выполняет функции одного опорного элемента. Каждый из роликов 9 обоими торцами шарнирно закреплены к

двум штангам (играющим в данном случае роль каркаса АКС), верхней 12 и нижней 13. Нижняя штанга 13 в корпусе 1 коллектора закреплена неподвижно, а верхняя штанга 12 установлена с возможностью ее возвратно-поступательного перемещения и фиксации рукояткой, установленной снаружи корпуса 1. Это обеспечивает возможность синхронного поворота осей всех роликов 9

с соответствующим изменением угла наклона полос ленты 10, натянутой на ролики 9. Лента 10 в местах огибания пары роликов 9 выполнена в виде двух гибких и тонких тяг 14, проходящих по кольцевым канавкам 15

на поверхности роликов 9, что позволяет избежать сминания участков ленты 10, огибающих пару опорных роликов и их смещения вдоль оси роликов 9 при синхронном повороте полос ленты 10 вместе с роликами

9.

Солнечный коллектор работает следующим образом.

Солнечная радиация, поступающая к поглощающей панели 4, нагревает ее, превращаясь в полезное тепло. Часть поглоща- емой солнечной энергии отводится теплоносителем, прокачиваемым по трубам 5, а другая часть - уходит е окружающую среду в виде теплопотерь. Ряд параллельных полос ленты 10 АКС щелевого типа снижает эти теп лопотери. подавляя конвекцию воздуха в зазоре между поглощающей панелью 4 и прозрачным покрытием 2 коллектора.

В процессе работы коллектора под воздействием изменений температур его элементов происходит изменение длины непрерывной ленты 10. Сохранение плоской формы ее полос обеспечивается натяжным элементом 11 (пружиной), а равномерное распределение усилия натяжения ленты 10 по параллельным полосам обеспечивается вращением роликов 9 вокруг своих осей.

При оптимальной ориентации коллектора полосы ленты 10 из металлической фольги с зеркально отражающей поверхностью находятся в плоскости гномонома и не создают помех (тени) для прохождения солнемного излучения к поглощающей панели 4. Однако в течение года высота Солнца над горизонтом (угол о) изменяется в диапазоне ±23,5° относительно его положения в момент равноденствия. При этом плоскости

полос ленты 10 уже не совпадают с плоско, стью гномонома, что приводит к увеличению

оптических потерь в АКС. Для уменьшения

этих потерь угол наклона полос ленты,10

приводят в соответствие с меняющейся высотой Солнца над горизонтом. Вдвигая или выдвигая подвижную штангу 12 за рукоятку, расположенную снаружи корпуса 1 коллектора, осуществляют синхронный поворот осей всех роликов 9 с соответствующим из- менением угла наклона полос ленты 10, что позволяет совмещать их плоскости с плоскостью гномонома, т.е. регулярно переориентировать полосы ленты 10 в оптимальное положение, не изменяя при этом угол накло- на самого коллектора в течение года. При синхронном повороте роликов 9 вместе с ними синхронно поворачивается и ряд параллельных полос ленты 10. Участки ленты 10, огибающие пары роликов 9, в этом слу- чае не сминаются и не смещаются на роликах 9 вдоль их осей, поскольку выполнены в виде двух тонких и гибких тяг 14, огибающих ролики 9 по кольцевым канавкам, которые фиксируют место огибания тягами 14 роли- ков 9 в осевом направлении. Участки тяг 14 между кольцевыми канавками роликов 9 при повороте их осей перемещаются друг относительно друга, оставаясь параллельными,

Использование заявляемой конструкции позволяет обеспечить полное подавление конвекции воздуха в зазоре коллектора при минимальном уровне оптических потерь и с использованием недорогих и долго- вечных материалов.

Формула изобретения

1. Солнечный коллектор с антиконвек- тивной структурой, размещенной в зазоре корпуса между плоской поглощающей панелью и прозрачным покрытием и выполненной в виде гибкой непрерывной ленты, натянутой на два ряда опорных элементов, установленных в шахматном порядке вдоль краев поглощающей панели с образованием совокупности параллельных полос, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности подавления конвекции воздуха и экономичности, опорные элементы выполнены в виде роликов с параллельными осями вращения, а лента снабжена по меньшей мере одним натяжным элементом.

2. Коллектор поп.1,отличающий- с я тем, что каждый опорный элемент выполнен в виде пары установленных с зазором роликов.

3. Коллектор по п.2, отличающий- с я тем. что ролики установлены с возможностью синхронного поворота их осей в плоскостях, перпендикулярных к полосам ленты, а лента в местах огибания пары роликов выполнена в виде по меньшей мере двух тонких гибких тяг, соединяющих концы соседних полос и проходящих по кольцевым канавкам, выполненным на поверхности роликов.

Сущность изобретения: в солнечном коллекторе с антиконвёктивной структурой, размещенной в зазоре корпуса 1 между поглощающей панелью 4 и прозрачным покрытием 2 и выполненной в виде гибкой непрерывной ленты 10, натянутой на два ряда опорных элементов, установленных в шахматном порядке вдоль краев поглощающей панели 4с образованием совокупности параллельных полос, опорные элементы выполнены в виде роликов 9 с параллельными осями вращения, а лента 10 снабжена натяжным элементом 11. Ролики 9 установлены с возможностью синхронного поворота их осей в плоскостях, перпендикулярных полосам ленты 10. 2 з.п. ф-лы, З ил.

Фи. /