СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к коллекторам со средствами концентрации солнечной энергии, и может быть использована в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий.
Известна двухконтурная система солнечного горячего водоснабжения (RU 2319910, МПК F24J 2/34, 2006), состоящая из бака-аккумулятора с термоизоляцией, с патрубками холодной и горячей воды, жидкостных солнечных коллекторов, каждый с прозрачной изоляцией и поглощающей панелью, с подводящим нижним и отводящим верхним патрубками для теплоносителя.
Однако в солнечных коллекторах такого типа невозможно нагреть теплоноситель свыше 100°С и основным недостатком является то, что с возрастанием температуры нагреваемой среды увеличиваются тепловые потери.
Известен также солнечный коллектор, состоящий из концентратора солнечной радиации и ее приемника, включенного в теплосъемный контур, снабженный каналами подачи - отвода теплоносителя (см. RU 2067732, F24J 2/12, 1993). При работе этого солнечного коллектора можно достигнуть нагрева теплоносителя свыше 100°С.
Недостаток этого решения - неэффективное использование солнечной энергии, т.к. возможность нагрева существует лишь в часы высокой интенсивности прямой солнечной радиации, когда доля рассеянной радиации низкая. С учетом того, что распределение суммарной солнечной радиации зависит от климатических условий местности, на которой применяется коллектор, не представляется возможным использование данной конструкции на всей территории РФ с той эффективностью, которую гарантирует изобретатель.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в повышении теплопроизводительности солнечного коллектора.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение КПД солнечного коллектора.
Для решения поставленной задачи солнечный коллектор, состоящий из концентратора солнечной радиации и ее приемника солнечного тепла, включенного в теплосъемный контур, снабженный каналами подачи - отвода теплоносителя отличается тем, что дополнительно содержит трубчатую тепловоспринимающую панель, снабженную коллектором и дополнительным теплосъемным контуром, при этом с тыльной стороны тепловоспринимающей панели расположен межтрубный экран, покрытый селективным покрытием, кроме того, в состав солнечного коллектора включен теплообменник, в качестве тепловоспринимающего пространства которого использован коллектор трубчатой тепловоспринимающей панели, при этом теплоотдающее пространство теплообменника подключено к каналу отвода теплоносителя теплосъемного контура приемника солнечной радиации, причем, в качестве теплоносителя теплосъемного контура приемника солнечной радиации использована жидкость с температурой кипения меньшей температуры кипения воды, используемой в дополнительном теплосъемном контуре. Кроме того, каналы подачи теплоносителя теплосъемного контура на участках примыкания к приемнику солнечного тепла размещенны ниже него.
На фиг.1 показан общий вид солнечного коллектора с двухконтурной системой нагрева; на фиг.2 и фиг.3 представлены, соответственно, продольный фронтальный вид и вид сзади, на фиг.4 дан поперечный разрез солнечного коллектора.
На чертежах показаны концентратор солнечной радиации 1, ее приемник 2, включенный в первый теплосъемный контур, снабженный каналами подачи 3 низкокипящего теплоносителя и отвода пара 4 низкокипящего теплоносителя, трубчатая тепловоспринимающая панель 5, включающая вертикальный регистр труб 6, с тыльной стороны 7 которой расположен межтрубный экран 8, покрытый селективным покрытием 9, выходной коллектор 10, входной коллектор 11. Кроме того, показаны теплообменник 12, в качестве тепловоспринимающего пространства 13 которого использован коллектор 14 вертикального регистра труб 6, при этом теплоотдающее пространство 15 теплообменника 12 подключено к каналу подвода 17 теплоносителя теплосъемного контура приемника 2 солнечной радиации. Также показаны участки 16 каналов отвода пара 4 низкокипящего теплоносителя теплосъемного контура (на примыканиях к приемнику 2 солнечного тепла), размещенные ниже приемника 2. Кроме того, показаны канал 17 подвода теплоносителя к теплообменнику 12 от насоса 18 и канал 19 подвода теплоносителя от теплообменника 12 к входному коллектору 11 вертикального регистра труб 6.
В качестве низкокипящего теплоносителя теплосъемного контура приемника солнечной радиации использована жидкость с температурой кипения меньшей температуры кипения воды, используемой в дополнительном теплосъемном контуре.
Солнечный коллектор для нагрева рабочей жидкости в системах теплоснабжения зданий состоит из двух теплосъемных контуров, первый из которых включает концентратор 1 солнечной радиации, ее приемник 2, канал подачи 3 низкокипящего теплоносителя, канал отвода пара 4 низкокипящего теплоносителя, канал 17 подвода теплоносителя к теплообменнику 12 от насоса 18, и участки 16 каналов отвода пара 4 низкокипящего теплоносителя. При этом в качестве тепловоспринимающего пространства 13 теплообменника 12 использован коллектор 14 вертикального регистра труб
Второй контур содержит канал 19 подвода теплоносителя от теплообменника 12 к входному коллектору 11 вертикального регистра труб 6, трубчатую тепловоспринимающую панель 5, состоящую из вертикального регистра труб 6, с тыльной стороны 7 которой расположен межтрубный экран 8, покрытый селективным покрытием 9, выходной коллектор 10, входной коллектор 11.
Концентратор 1, представляющий собой фокусирующую линзу, собирает солнечную энергию в точке, которая является фокусом сферической поверхности, в ней и располагается приемник 2 в виде тепловоспринимающего кипящего коллектора, состоящего из двух трубок (труба в трубе). При этом объем внутренней трубки заполнен спиртом, а ее внешняя поверхность покрыта селективным слоем, кроме того, в пространстве между внутренней и внешней трубами создан вакуум для предотвращения потерь теплоты.
Солнечный коллектор работает следующим образом.
Концентратор 1 фокусирует солнечную энергию и передает ее на приемник 2, в котором происходит нагрев низкокипящего вещества, далее образующийся пар поднимается по каналам подачи 3 до коллектора 14, где происходит нагрев теплоносителя (вода), подаваемого с помощью насоса 18 по каналу подвода 17.
Пар низкокипящего вещества, передавший скрытую теплоту теплоносителю, охлаждаясь, конденсируется и поступает по каналу отвода 4 на участки 16 теплосъемного контура, размещенные ниже приемника 2.
Эта система представляет собой первый контур нагрева теплоносителя.
Теплоноситель поступает из коллектора 14 по каналу 19 подвода теплоносителя во входной коллектор 11, в котором происходит его нагрев за счет работы тепловоспринимающей панели 5.
Затем нагретый теплоноситель поднимается по вертикальному регистру труб 6 до выходного коллектора 10, где происходит выход нагреваемой среды из системы.
Это второй теплосъемный контур, выполненный по традиционной схеме - поверхность, воспринимающая солнечное излучение, одновременно является поверхностью это излучение поглощающее.
Преимуществом данной конструкции солнечного коллектора является то, что такое устройство позволяет достигать высоких температур нагреваемой среды, т.к. теплоносителем является спирт с температурой кипения 80°С, процесс конденсации которого характеризуется выделением тепловой энергии.
Также встроенный фокусирующий коллектор позволяет увеличить тепловую производительность в периоды высокой интенсивности прямой солнечной радиации и снизить тепловые потери через заднюю стенку плоского коллектора в периоды высокой интенсивности рассеянной солнечной радиации.