СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР
SOLAR COLLECTOR

Изобретение относится гелиотехнике и служит для нагрева жидкого теплоносителя. Оно может применяться для горячего водоснабжения в коммунальном хозяйстве, системе общественного питания, бань и душевых, быту.
Известен коллектор солнечной энергии для подогрева жидкости [1], имеющий в своем составе поглотитель солнечной энергии, подкладку, между подкладкой и поглотителем - полость для жидкости, желоб для отвода нагретой жидкости, подводящий и отводящий патрубки.
Недостатком этого коллектора является то, что к нему нельзя подводить жидкость под давлением, например подключать к водопроводу, так как при этом в конструкциях коллектора создаются значительные напряжения, которые коллектор не способен выдержать без разрушения.
Известен солнечный тепловой коллектор [2], имеющий в своем составе внутренние поглощающие оболочки, подающие и отводящие патрубки, наружную прозрачную изоляцию.
Недостатком этого коллектора является то, что торцы каждой секции не выполнены в виде полусфер. При повышении внутреннего давления в этом месте стенки оболочки возникают значительные изгибающие моменты, которые могут привести к ее разрушению. Чтобы это не произошло, необходимо увеличить толщину оболочки, а это влечет за собой увеличение веса конструкции и ее удорожание.
Наиболее близким к заявляемому солнечному коллектору является солнечный коллектор [3]. Он содержит корпус, теплоизоляцию, прозрачную изоляцию, поглощающую панель, состоящую из тонкостенных емкостей, соединительные трубки, патрубки.
Недостатком этой конструкции являются технологические трудности, возникающие при изготовлении емкостей. Это приводит к удорожанию коллектора. Солнечный коллектор необходимо устанавливать под определенным углом. В случае установления коллектора под другим углом при заполнении его водой не весь воздух будет вытеснен из него. В дальнейшем воздух будет препятствовать нагреву воды. Этот недостаток значительно снижает потребительские свойства настоящей конструкции.
Целью изобретения является повышение технологичности конструкции коллектора и улучшение его потребительских свойств.
Существенным отличительным признаком коллектора является изготовление емкостей из цилиндрических и выпукло-вогнутых частей, герметично сопряженных между собой под углом 180° и/или 0°.
Существенным преимуществом коллектора является возможность изготовления торцов емкостей как выпуклой, так и вогнутой формы, что улучшает технологичность коллектора.
Емкости в поглощающей панели, а соответственно, и в солнечном коллекторе, могут располагаться к горизонту под углом а от 0° до 90°.
На фиг.1 изображен разрез солнечного коллектора с наклонным расположением емкостей. Он состоит из корпуса 1, теплоизоляции 2, поглощающей панели 3, прозрачной изоляции 4, патрубков 5 и 6. Поглощающая панель в свою очередь состоит из набора емкостей 7, соединенных между собой соединительными трубками 8. Поглощающая панель прикреплена к корпусу.
Преимущество солнечного коллектора с наклонным расположением емкостей является то, что этот коллектор можно устанавливать с различным наклоном в диапазоне от 0° до 90°
На фиг.2 показан вид этого солнечного коллектора со стороны прозрачной изоляции. Прозрачная изоляция при этом условно снята.
Каждая емкость состоит из тонкостенных частей. Каждая из частей имеет цилиндрическую или выпукло-вогнутую форму. Эти части сопрягаются между собой под углом 0° и/или 180°. Это сделано для того, чтобы все части оболочки, при создании внутри давления, испытывали только усилие на разрыв или на сжатие. В этом случае оболочка может выдержать значительное давление.
На фиг.3 изображен пример изготовления емкости. Она состоит из трех частей: цилиндрической части и двух выпукло-вогнутых частей. Выпукло-вогнутые части присоединены к цилиндрической части с торцов. При этом одна из выпукло-вогнутых частей своей поверхностью сопрягается с поверхностью цилиндрической части под углом 180°, другая - 0°. Этим повышается технологичность конструкции.
На фиг.4 изображен еще один вариант изготовления емкости. В ней обе выпукло-вогнутые части сопрягаются с цилиндрической частью под углом 0°. Этот вариант наиболее технологичен.
Возможно использование подобных емкостей и в коллекторе с их горизонтальным расположением. На фиг.5 изображен солнечный коллектор с горизонтальным расположением емкостей, вид со стороны прозрачной изоляции. Прозрачная изоляция при этом условно снята. Этот вариант отражен в пункте 1 формулы изобретения.
Работает солнечный коллектор следующим образом. На фиг.6 изображен пример схемы подключения солнечного коллектора. Солнечный коллектор 9 устанавливается в наклонном положении. К нижнему патрубку подключается трубопровод 10, идущий от водопровода с холодной водой. К верхнему патрубку подключается трубопровод 11, идущий к потребителю горячей воды. На этом трубопроводе установлен вентиль 12. Если вентиль 12 открыть, то холодная вода по нагнетательному трубопроводу 11 будет поступать внутрь емкостей коллектора. Воздух при этот вытесняется через трубопровод 11 в атмосферу. Это продолжается до тех пор, пока вода не заполнит весь внутренний объем емкостей коллектора. После этого вентиль 12 закрывается. В солнечном коллекторе использован тепличный эффект. Солнечные лучи 13, проникая через прозрачную изоляцию, поглощаются панелью 3. Покрытие нагревается, а вместе с ним нагреваются емкость 3 и вода, которая в них находится. Охлаждению емкостей препятствует прозрачная изоляция с одной стороны и теплоизоляция - с другой. В случае потребности потребителя в горячей воде открывается вентиль 12. Холодная вода по трубопроводу 11 поступает в нижнюю часть емкостей. Горячая вода при этом вытесняется из коллектора и поступает к потребителю.
Емкости и соединительные трубки целесообразно изготовить из нержавеющей стали, например марки 12Х18Н9Т. Этим обеспечиваются высокие гигиенические свойства коллектора и его долговечность. Кроме того, нержавеющая сталь 12Х18Н9Т обладает хорошей свариваемостью и ковкостью. Этим обеспечивается высокая технологичность коллектора.
Вывод: Настоящая конструкция солнечного коллектора более технологична и имеет лучшие потребительские своства по сравнению с прототипом.
Литература
1. Коллектор солнечной энергии для подогрева жидкости. Sonnenkollektor zur Erwarmunq eines Fluides. Заявка ФРГ 4104638, М. кл. F24J 2/48, cost Kurlfried. № 4104638.2 заявл. 15.02.1991, опубл. 20.08.1992.
2. Авторское свидетельство СССР №1386816, М. кл. F24J 2/02. M.M.Северцев, М.Г.Морозов, В.В.Чугай и В.Н.Датков. Солнечный тепловой коллектор, заявл. 28.10.1986 г., опубл. 07.04.1988, бюл. №13.
3. Харченко В.М. Солнечный коллектор, патент России №2800914, М. кл. F24J 2/04, приоритет от 16.04.2001 г., опубликовано 20.03.2003 г.