СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

Полезная модель относится к области гелиотехники, в частности к солнечным коллекторам, и может использоваться в солнечной энергетике.
Известен солнечный коллектор (SU №1746153, кл. F24J 2/20, опубл. 1992), содержащий теплоизолированный корпус с прозрачным покрытием, солнечный приемник, выполненный в виде расположенных в корпусе с зазором одна относительно другой лучевоспринимающей и задней панелей, входной и выходной патрубки для теплоносителя, при этом он дополнительно содержит связанные между собой источник сжатого газа и датчик температуры лучевоспринимающей панели, зазор солнечного приемника разделен посредством эластичной перегородки на верхнюю и нижнюю полости, к первой из которых подключены патрубки для теплоносителя, а к второй источник сжатого газа.
Известен коллектор преимущественно для утилизации солнечной энергии (RU №2137989, кл. F24J 2/28, опубл. 1999), содержащий корпус с теплоизоляцией, внутри которого установлены теплопоглотитель, адсорбер с жидким теплоносителем, установленным за теплопоглотителем, при этом адсорбер выполнен из пористого гидрофильного материала и контактирует своей боковой поверхностью с внутренней поверхностью теплопоглотителя, а другая сторона материала адсорбера снабжена гидроизоляционным экраном. Поверхности теплопоглотителя, материала адсорбера и экрана сопряжены между собой без зазора. Поверхность материала адсорбера, противоположная теплопоглотителю, выполнена гидронепроницаемой. Противоположная поверхность гидроизоляционного экрана по отношению к гидрофильному материалу адсорбера совмещена с теплоизоляцией.
В известном плоском солнечном коллекторе для нагрева газообразных потоков (DE №10023833, кл. F24J 2/20, опубл. 2002) нагретый воздушный поток разделяется, часть потока направляется в канал (каналы), а остальная в пространство между прозрачным покрытием и абсорбером подается в систему воздуховодов через большое число маленьких отверстий, распределенных по всей поверхности абсорбера.
Основным недостатком аналогов является низкая эффективность теплообмена для их использования в качестве охладителей в ночное время.
Наиболее близким к заявленному является известное техническое решение, относящееся к солнечному жидкостному нагревателю (RU №2037107, кл. F24J 2/20, опубл. 1995), содержащему корпус, установленный в корпусе нагревательный элемент с входным и выходным патрубками и щелевидной полостью для прохода теплоносителя, расширяющейся в направлении от входного к выходному патрубку, при этом участок щелевидной полости имеет длину не менее одной трети расстояния от входного до выходного патрубка и выполнен путем уклона стенки, обращенной в сторону изоляции, причем на упомянутом участке выполнены сужающиеся продольные канавки, высота которых со стороны входного патрубка не превышает высоты полости с той же стороны, а ширина составляет не менее 1/5 расстояния между осями двух рядом расположенных канавок.
Недостатком данного технического решения является низкая эффективность теплообмена из-за снижения конвективного теплопереноса для его использования в качестве охладителя в ночное время.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является возможность не только нагрева жидкого теплоносителя за счет использования теплоты прямой рассеянной солнечной радиации в дневное время суток, но и радиационное и конвективное охлаждение в ночное время суток при простоте конструктивного выполнения.
Поставленная задача решена тем, что солнечный коллектор содержит корпус с теплоизоляцией, прозрачное ограждение, воздушную прослойку, тепловоспринимающую панель, входной и выходной патрубки для теплоносителя, при этом воздушная прослойка дополнительно содержит вентилятор и клапаны для входа и выхода воздуха в воздушной прослойке, охлаждающего тепловоспринимающую панель и теплоноситель в ночное время суток.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, представленным на фиг.1.
Солнечный коллектор содержит корпус с теплоизоляцией 1, прозрачное ограждение 2, воздушную прослойку 3, тепловоспринимающую панель 4, входной патрубок 5 и выходной патрубок 6 для теплоносителя, при этом воздушная прослойка дополнительно содержит вентилятор 7 и клапаны для входа воздуха 8 и выхода воздуха 9 воздушной прослойки, охлаждающего тепловоспринимающую панель 4 и теплоноситель в ночное время суток.
Солнечный коллектор работает следующим образом.
В дневное время суток солнечный коллектор работает как традиционный солнечный коллектор: солнечные лучи через прозрачное ограждение 2 и воздушную прослойку 3 поглощаются поверхностью тепловоспринимающей панели 4 и нагревают теплоноситель, протекающий под тепловоспринимающей панелью, втекая через входной патрубок 5 и вытекая через выходной патрубок 6. Таким образом, теплота прямой рассеянной солнечной радиации используется для нагрева теплоносителя (рабочей жидкости).
В ночное время суток при снижении температуры окружающего воздуха до 10-12°С (суточная амплитуда температуры наружного воздуха в теплый и переходный периоды года может достигать 12-15°С), воздух прокачивается с помощью вентилятора 7 через воздушную прослойку 3 при открытых клапанах для входа 8 и выхода воздуха 9, охлаждая тепловоспринимающую панель 4 и теплоноситель (рабочую жидкость). При безоблачном и малооблачном небе обеспечивается дополнительное охлаждение за счет радиационного теплообмена тепловоспринимающей поверхности панели 4 лучепрозрачным ограждением (стеклом) 2 и небосводом. Коллектор работает как охладитель.
2
Температура поверхности, обращенная к небосводу, за счет эффекта ночного неба может снижаться на 4-8°С по отношению к температуре окружающего воздуха. Опытные испытания заявленной конструкции показали, что удельный теплосъем холода в таком коллекторе-охладителе может достигать 80-100 Вт/м при температуре теплоносителя (рабочей жидкости) 14/16°С. Именно с такой температурой холодоносителя работают панельные системы охлаждения зданий (потолочные, стеновые, напольные). Большинство офисных и административных зданий нуждаются в холодоснабжении при температурах наружного воздуха +5-+10°С.
Таким образом, предложенный солнечный коллектор-охладитель при простоте конструктивного выполнения позволяет расширить эксплуатационные возможности, позволяет не только утилизировать дневную солнечную энергию, но и использовать радиационное охлаждение в ночное время.
Заявленный коллектор-охладитель проходит опытные испытания, которые показали, что применение данной конструкции без дополнительных инвестиционных затрат может обеспечить замещение 30-50% потребности зданий в холоде.