СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к солнечным коллекторам для преобразования солнечной энергии в тепловую и аккумулирования с целью последующего использования ее в системах отопления и горячего водоснабжения, как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов.
Известен солнечный коллектор /Патент RU №2194927, МПК F24J 2/08./, который включает: теплоизолированный корпус, в верхней части которого размещена пластина из набора линзовых концентраторов, теплообменник, состоящий из тепловоспринимающей поверхности, выполненной выпукло-вогнутой и состоящей из вогнутых ячеек.
Недостатками данной разработки является: неравномерность распределения солнечной энергии; значительные потери через теплоизоляцию; сложность изготовления конструкции.
Известен солнечный коллектор /Патент RU №2022214, МПК F24J 2/22./, содержащий: корпус, гофрированный поглотитель, установленный в корпусе с зазором относительно дна с образованием емкости для теплоносителя, причем гофрированный поглотитель выполнен секционным, а торцы секций установлены в элементы жесткости.
К основным недостаткам данного солнечного коллектора можно отнести: отсутствие светопрозрачного покрытия, существенные тепловые потери в окружающую среду; большой коэффициент отражения от тепловоспринимающей поверхности, использования гофрированной поверхности с сопряжением секций в виде сварки, уменьшает срок эксплуатации, а в следствии и надежность коллектора.
Известен коллектор-приемник оптического излучения /Патент RU №2269726, МПК F24J 2/06./, содержащий корпус, прозрачное ограждение со стороны абсорбера имеющее просветляющие слои, установленное с уплотнением в его боковых пазах, зеркального абсорбера в виде гофрированной пластины с криволинейным профилем, торцевые стенки корпуса соединены с торцевыми кромками абсорбера, вакуум между абсорбером и просветляющими слоями, черного поглощающего покрытия.
К недостаткам коллектора-приемника оптического излучения можно отнести то, что в системе не предусмотрено использование теплоаккумулирующих материалов, что делает установку неэффективной в вечерние часы суток, нерациональное использование тепловоспринимающей поверхности коллектора-приемника не позволяет ей качественно выполнять все заложенные в нее функции, использование пленочных слоев приводит к повышению коэффициента отражения, трудоемкость и громоздкость конструкции.
Известна стеновая панель здания /Патент RU №2223451, МПК F24J 2/04./, содержащая теплоаккумулирующую стену, заполненную фазопереходным теплоаккумулирующим материалом в верхней и нижней частях которой выполнены отверстия, в которых установлены терморегулируемые заслонки и светопрозрачное покрытие.
К недостаткам стеновой панели здания можно отнести то, что светопрозрачное покрытие не имеет специального покрытия для удержания тепловой энергии внутри панели, неэффективность установки в утренние и вечерние часы суток, неспособность системы работать при высоких давлениях, громоздкость.
Наиболее близким аналогом по совокупности признаков является тепловая панель /Патент RU №2355954, МПК F24J 2/26./, содержащая каналы для теплоносителя в виде ряда оребренных труб, элементы оребрения труб, выполненные в виде обечайки, плотно охватывающие трубу для теплоносителя и имеющей продольные ребра, элементы оребрения расположены на трубе относительно элементов оребрения на соседних трубах со смещением в направлении продольной оси трубы, выполнены с торцами, скошенными под углом к продольной оси трубы, и содержат, по меньшей мере, три продольных ребра.
К недостаткам данного изобретения является - расположение ребер неэффективно, при некоторых углах солнцестояния образуются места затенения, что приводит к снижению кпд тепловой панели, значительные потери тепла в окружающую среду, сложность конструкции, вызвана использованием сварки, пайки элементов оребрения труб к трубе с теплоносителем, а также разними коэффициентами теплопроводности, что в дальнейшем затруднит эффективный нагрев теплоносителя, громоздкость.
Задача полезной модели - повышение эффективности использования солнечного коллектора (КПД), компактность.
Для достижения поставленной задачи используется солнечный коллектор, содержащий каналы для теплоносителя в виде ряда оребренных труб, элементы оребрения труб, имеющие продольные ребра, причем каналы для теплоносителя выполнены прямоугольного сечения и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, элементы оребрения выполнены за одно с трубой, образуя независимые секции, изготовленные методом литья под давлением из материала с высоким коэффициентом теплопроводности и расположенные в теплоизолированном корпусе, тепловоспринимающая сторона и стенки которого выполнены в виде Π-образного стеклопакета с нанесенным на внутреннюю часть низкоэммисионным покрытием. Поверхность элементов оребренных труб выполнена ячеисто-вогнутой с нанесенным высокотемпературным затемняющим селективным покрытием, все свободное пространство внутри коллектора заполнено фазопереходным материалом. Элементы оребрения труб располагаются по всему периметру канала с теплоносителем.
Данная полезная модель солнечного коллектора поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 показан общий вид солнечного коллектора на примере 2 секций.
на фиг. 2 показан поперечный разрез Α-A фиг. 1.
на фиг. 3 показана ячеисто-вогнутая поверхность элементов оребрения труб.
Солнечный коллектор (фиг. 1-3) включает: теплоизолирующий корпус 1 с П-образным стеклопакетом 2, на внутреннюю часть которого нанесено низкоэммисионное покрытие 3, секционные элементы оребрения труб 4, внутри которых циркулирует теплоноситель 5 и поверхность элементов оребрения труб выполнена ячеисто-вогнутой с нанесением высокотемпературного затемняющего селективного покрытия 6, все свободное пространство внутри коллектора заполнено фазопереходным веществом 7.
Солнечный коллектор работает следующим образом.
Солнечные лучи, падающие под разными углами и проникающие через П-образный стеклопакет 2 (фиг. 1, 2) с нанесенным низкоэммисионным покрытием 3 (фиг. 2), которое полностью пропускает солнечное излучение, но не дает ему вернуться обратно в окружающую среду, и тем самым снижает тепловые потери в солнечном коллекторе. Прозрачные стенки Π образного стеклопакета 2 (фиг. 1, 2) позволяют эффективно пропускать солнечную энергию в утренние и вечерние часы солнцестояния. Фазопереходное вещество 7 (фиг. 2) уже в процессе незначительного нагрева становиться прозрачным, и начинает пропускать, а так же накапливать в себе тепловую составляющую солнечного излучения и равномерно распределяет ее по всему солнечному коллектору, тем самым эффективно передавая его активной поверхности с теплоносителем 5 (фиг. 2), такому как вода или другие жидкие среды, после чего в вечерние часы, оно активно отдает накопленную энергию и продлевает эффективную работу солнечного коллектора при вечернем водозаборе. Солнечное излучение так же попадает на секционные элементы оребрения труб 4 (фиг. 1, 2), выполненные за одно с трубой, образуя независимые секции, изготовленные методом литья под давлением из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, что позволяет увеличить поверхность контакта и улучшить теплообмен. Использование отдельных независимых секций позволяет со временем добавлять их, и тем самым увеличивать производительность нагрева теплоносителя 5 (фиг. 2), а так же повышается ремонтопригодность солнечного коллектора. Поверхность секционных элементов оребрения труб 4 (фиг. 1, 2), выполнена ячеисто-вогнутой с нанесением высокотемпературного затемняющего селективного покрытия 6 (фиг. 3). Селективным покрытием, например, может служить черная термостойкая матовая краска. В процессе многократных переотражений на тепловоспринимающей поверхности солнечного коллектора, энергетически важная составляющая солнечного излучения полностью поглощается и передается через стенки теплоносителю 5 (фиг. 2). В течение солнцестояния в солнечном коллекторе происходит процесс «накачки» солнечной энергией, тем самым эффективность самого солнечного коллектора многократно возрастает.
Выполнение канала для теплоносителя прямоугольной формы, позволяет осуществлять быстрый и энергосберегающий водоотбор с возможностью создания повышенного давление столба жидкости. Теплоизолирующий корпус 1 (фиг. 1, 2), защищает от потерь тепла в окружающую среду, повышает механическую прочность конструкции солнечного коллектора, имеет низкий коэффициент теплопроводности и повышенный срок службы.