КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНЫЙ ДВУХСТОРОННИЙ
DOUBLE-SIDED SOLAR COLLECTOR

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучения солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя.
Известен солнечный коллектор, содержащий корпус из нескольких рам с четырьмя прямоугольными пластинами, обрамляющими коллектор, преимущественно прямоугольной формы, верхнее прозрачное ограждение и заднюю пластину, соединенные с рамами, абсорбер, расположенный в корпусе, выполненный с селективным покрытием, нанесенным на его переднюю сторону, обращенную к прозрачному ограждению, и снабженный продольными трубками для протекания жидкого теплоносителя, первый слой теплоизоляционного материала, размещенный между частями рам и абсорбером, и второй слой теплоизоляционного материала, размещенный между абсорбером и задней пластиной, причем теплоизоляционный материал образован из пенополистирола, а внутренний объем корпуса заполнен газом с низкой теплопроводностью, что усиливает принимающую способность коллектора (см. DE 20320220 U1, МПК F24J 2/46, 2004).
Однако известный солнечный коллектор имеет низкую эффективность работы в вечерние и утренние часы, когда теплоприемная панель частично затеняется непрозрачным каркасом боковых стенок рамной конструкции, а коэффициент отражения солнечных лучей плоского стекла значительно увеличивается при больших углах падения в соответствии с формулой отражения Френеля. Кроме того, процесс его изготовления достаточно сложен и трудоемок. Известный солнечный коллектор позволяет осуществлять нагрев только жидкостного теплоносителя.
Известен многофункциональный солнечный коллектор, который содержит монолитный корпус из теплоизоляционного материала, прозрачное ограждение и абсорбер, расположенный в корпусе. Корпус выполнен П-образным. В корпусе с обеих его торцевых сторон установлены торцевые П-образные профили. Прозрачное ограждение размещено на боковых выступах корпуса и торцевых П-образных профилях. Корпус и прозрачное ограждение с боковых сторон охвачены внешними П-образными профилями, а с торцевых сторон - торцевыми крышками, образующими с торцевыми П-образными профилями впускную и выпускную воздушные камеры, сообщенные с внутренним объемом корпуса и внешними воздуховодами отверстиями в П-образном профиле. Абсорбер дополнительно снабжен продольными трубками для протекания жидкого теплоносителя, соединенными входным и выходным патрубками, размещенными на его тыльной стороне (см. RU 2388974, МПК F24J 2/04, 2009). Выбран к качестве прототипа.
Однако известный многофункциональный солнечный коллектор имеет низкую эффективность работы, особенно в вечерние и утренние часы, когда теплоприемная панель частично затеняется непрозрачным каркасом боковых стенок рамной конструкции.
Задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективной конструкции с высоким КПД при обеспечении минимальной себестоимости и высокой надежности при преобразовании солнечной энергии в тепловую.
Технический результат - повышение коэффициента полезного действия (КПД) за счет интенсификации теплообмена.
Технический результат достигается тем, что коллектор солнечный двухсторонний содержит монолитный корпус из теплоизоляционного материала, прозрачное ограждение и абсорбер, расположенный в П-образном корпусе, при этом с обеих его торцевых сторон установлены торцевые П-образные профили, прозрачное ограждение размещено на боковых выступах корпуса и торцевых П-образных профилях, корпус и прозрачное ограждение с боковых сторон охвачены внешними П-образными профилями, а с торцевых сторон - торцевыми крышками, образующими с торцевыми П-образными профилями впускную и выпускную воздушные камеры, сообщенные с внутренним объемом корпуса и внешними воздуховодами через отверстия в П-образном профиле, абсорбер снабжен продольными трубками для протекания жидкого теплоносителя, соединенными входным и выходным патрубками, размещенными на его тыльной стороне. Особенностью является то, что теплоизоляционный материал с обратной стороны имеет отверстия по ходу продольных трубок для протекания жидкого теплоносителя, расположенные через расстояния, определяемые в зависимости от габаритов коллектора солнечного двухстороннего, при этом отверстия выполнены с линзами на тыльной стороне, фокусирующими солнечную энергию на трубки с теплоносителем.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез предлагаемого коллектора солнечного двухстороннего.
На фиг. 2 - продольный разрез А-А на фиг. 1.
Предлагаемый коллектор солнечный двухсторонний (фиг. 1, 2) содержит монолитный корпус 1 из теплоизоляционного материала, прозрачное ограждение 2 и абсорбер 3, расположенный в корпусе 1. Корпус 1 выполнен П-образным. В корпусе 1 с обеих его торцевых сторон установлены торцевые П-образные профили 4. Прозрачное ограждение 2 размещено на боковых выступах 5 корпуса 1 и торцевых П-образных профилях 4. Корпус 1 и прозрачное ограждение 2 с боковых сторон охвачены внешними П-образными профилями 6, выполненными из металла или стеклопластика, а с торцевых сторон - торцевыми крышками 7, образующими с торцевыми П-образными профилями 4 впускную 8 и выпускную 9 воздушные камеры, сообщенные с внутренним объемом корпуса 1 и внешними воздуховодами (не показаны) через отверстия 10 в П-образном профиле 4. Корпус 1 может быть выполнен, в частности, из вспененного материала, например из пенополиуретана, который обладает достаточной механической прочностью и малым коэффициентом теплопроводности. Прозрачное ограждение 2 может выполняться из стекла или полимерного материала, например из  однослойного или многослойного поликарбоната. Прозрачное ограждение 2 оказывается при этом зажатым между внешними П-образными профилями 6 и корпусом 1 и при наличии упругого герметика на соприкасающихся поверхностях, компенсирующего тепловые расширения этих поверхностей, такая конструкция надежно защищает внутренний объем от попадания в него влаги и пыли из окружающей среды. Торцевые П-образные профили 4 служат опорой для прозрачного ограждения 2 с торцевых сторон. Трубки 11 размещены на тыльной стороне абсорбера 3. Трубки 11 соединены через входной 12 и выходной 13 патрубки. В корпусе из теплоизоляционного материала 1 с тыльной стороны выполнены отверстия 14 по ходу продольных трубок 11 для протекания жидкого теплоносителя, расположенные через расстояния, определяемые в зависимости от габаритов коллектора солнечного двухстороннего. Отверстия выполняются с линзами 15 на тыльной стороне, фокусирующими солнечную энергию на трубки с теплоносителем 11.
Работа предлагаемого коллектора солнечного двухстороннего осуществляется следующим образом.
Принцип действия двухстороннего солнечного коллектора основан на парниковом эффекте, создаваемом в корпусе из теплоизоляционного материала 1, скрепленного П-образными профилями 4 с верхней части между трубками жидкого теплоносителя 11, абсорбера 3 и прозрачным ограждением 2. Впускная 8 и выпускная 9 воздушные камеры, сообщенные с внутренним объемом корпуса 1 и внешними воздуховодами (не показаны), обеспечивают приток газообразного теплоносителя через отверстия 10 в П-образном профиле 4. Одновременно в коллектор поступает жидкий теплоноситель, поступающий в коллектор солнечный двухсторонний через входной патрубок 12, который, проходя по трубкам 11, размещенным на тыльной стороне абсорбера 3, отводит тепло и направляется в емкость (не показана) через выходной патрубок 13, где тепло утилизируется одним из известных способов. Например, в роли утилизирующей емкости может быть использован бак, из которого тепло отбирается тепловым насосом и отводится потребителям горячей воды, а охлажденная вода возвращается в коллектор. Другим примером емкости-утилизатора может служить плавательный бассейн, где температура обычно поддерживается на уровне, не превышающем 25°C. Дополнительный поток сконцентрированного линзами 15 солнечного излучения с тыльной стороны коллектора солнечного двухстороннего через отверстия 14 в корпусе 1 приводит к достижению поставленной задачи.