ТЕПЛООБМЕННАЯ ПАНЕЛЬ
HEAT EXCHANGE PANEL

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды. Известны поглощающие панели солнечных коллекторов, выполненные из медного или алюминиевого листа толщиной 0,2-0,6 мм с поглощающим солнечную энергию покрытием и приваренной или припаянной с обратной стороны медной трубкой для циркуляции теплоносителя (патент DE 102009016805 А1, 21.10.2010).
Недостатком таких поглощающих панелей является то, что при падении прямого солнечного или рассеянного излучения на плоскую панель под большими углами ее коэффициент поглощения резко падает. Кроме того, в результате термоударов, возникающих при работе коллекторов, лист поглощающей панели коробится.
Прототипом изобретения является теплообменная панель, выполненная из двух гофрированных металлических листов, сваренных между собой с образованием каналов для циркуляции теплоносителя (патент RU 2350852 С2, 27.03.2009).
Недостатком этой конструкции является то, что общий вес панели в этом случае будет в несколько раз больше, чем в вышеприведенной конструкции, что резко ухудшает характеристики солнечного коллектора, так как он будет медленно реагировать на поступление солнечного излучения при переменной облачности.
Технической задачей предлагаемой конструкции является устранение негативных последствий от эффекта термоудара в теплообменной панели при сохранении ее минимального веса и увеличение способности поглощать солнечное излучение при больших углах падения. Это достигается за счет того, что теплообменная панель содержит поверхность нагрева и трубку теплоносителя, имеющую тепловой контакт с поверхностью нагрева, причем поверхность нагрева выполнена в виде гофрированной фольги и не имеет жесткого механического скрепления с трубкой теплоносителя, при этом тепло от поверхности нагрева передается к трубке теплоносителя посредством проволоки, уложенной поперек гофр по верхним точкам, где осуществляется тепловой и механический контакт между поверхностью фольги и проволокой путем их жесткого скрепления, и поперек трубки теплоносителя, где осуществляется тепловой и механический контакт между проволокой и трубкой теплоносителя путем их жесткого скрепления, при этом в местах перед пересечением проволоки и трубки теплоносителя проволока имеет свободную от крепления к нескольким гребням гофр длину, достаточную для компенсации тепловых расширений поверхности фольги относительно уложенной вдоль гофр трубки теплоносителя.
Изобретение поясняется чертежами, где показан элемент сечения теплообменной панели (фиг.1) и общий вид панели (фиг.2).
Теплообменная панель состоит из поверхности нагрева в виде листа гофрированной металлической фольги 1 с поглощающим покрытием, трубки теплоносителя 2, имеющей тепловой контакт с поверхностью нагрева, и металлической проволоки 3 в виде теплонесущего моста между фольгой и трубкой теплоносителя 2. Скрепление 4 проволоки с трубкой теплоносителя 2 и фольгой может быть осуществлено жестким креплением при помощи пайки, сварки, склеивания или другим методом, обеспечивающим надежный тепловой и механический контакт. При этом между смежными точками крепления к фольге и трубке проволока имеет длину 10-20 мм, что при ее диаметре 1-3 мм обеспечивает возможность взаимного перемещения при тепловых расширениях поверхностей фольги и трубки в направлении, перпендикулярном к направлению укладки проволоки.
Устройство теплообменной панели состоит из гофрированной фольги, проволоки и трубки теплоносителя. Фольга, например алюминиевая или медная, изготавливается методом проката шириной рулона до 1250 мм и толщиной от 0,03 мм. Поглощающее покрытие наносится на поверхность фольги при помощи электролиза, или в вакуумных напылительных камерах, или специальной покраской. Гофрирование фольги можно осуществлять вручную на специальной оправке непосредственно перед сборкой. Трубка теплоносителя, например, из гофрированной нержавеющей стали может иметь диаметр 10-15 мм и толщину 0,1 мм. Проволока для передачи тепла от фольги к трубке с теплоносителем может быть, например, медная, диаметром 1 мм и или алюминиевая диаметром 3 мм и крепится к гребням гофрированной фольги и поверх трубки. Проволока должна укладываться по верхним точкам поперек направления гофр по верхним точкам для избежания тепловых напряжений, возникающих во время работы коллектора.
При этом в местах перед пересечением проволоки и трубки теплоносителя проволока имеет свободную от крепления к нескольким гребням гофр длину, достаточную для компенсации тепловых расширений поверхности фольги относительно уложенной вдоль гофр трубки теплоносителя. Трубка теплоносителя укладывается вдоль направления гофр. Диаметр проволоки и шаг ее раскладки выбираются из условия, что общий вес проволоки и гофрированной фольги будет не больше веса такого же габарита алюминиевого листа толщиной 0,6 мм. При этом шаг раскладки трубки теплоносителя может быть например 90-150 мм.