СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР
SOLAR COLLECTOR

Изобретение относится к области гелиотехники, а именно к низкотемпературным солнечным коллекторам и может быть использовано в системах отопления и кондиционирования воздуха в помещениях.
Известен солнечный воздухонагреватель (З.Ш. Дабрундашвили, Н.В. Меладзе, Т.А. Грдзелидзе, З.Ш. Бухрашвили "Солнечный воздухонагреватель", авторское свидетельство №937913, F24J 3/02, бюл. №23, 1982 г.) [1], который содержит вращающуюся тепловую трубу с тепловоспринимающей поверхностью и теплообменник. Воздухонагреватель дополнительно содержит конусообразные линзы, установленные радиально над тепловоспринимающей поверхностью и обращенные узкой частью к оси ее вращения, и неподвижную кольцевую емкость с тангенциальным патрубком, расположенную над теплообменником и соединенную с ним при помощи лабиринтного уплотнителя, причем тепловая труба и теплообменник имеет конусообразную форму, а последний снабжен центральным патрубком.
Недостатком этого изобретения является сложность конструкции, низкая экономичность и энергоэффективность из-за наличия тепловых труб, необходимости их вращения, конусных линз и теплообменников «посредников».
Известен солнечный коллектор (В.А. Смановских, Н.А. Смановских. «Солнечный коллектор», патент №2032861, F24J 2/22, F24J 2/26, Заявка 5048467/06, 18.06.1992 г.) [2], который включает неподвижную поглощающую пластину и находящуюся в тепловом контакте с ней емкость для теплоносителя. Рабочая поверхность поглощающей пластины выполнена в виде набора расположенных в шахматном порядке выступов и впадин, имеющих форму одинаковых правильных треугольных пирамид с углом между ребрами при вершине, равным 110 град.
Недостатком этого изобретения является то, что углы наклона к горизонту сторон гофр не позволяют получить высокий КПД коллектора из-за падения солнечных лучей по скользящей линии вдоль половины площади лучепоглощающей поверхности, и сложность изготовления такой поглощающей поверхности.
Наиболее близкой по технической сущности является солнечный коллектор (А.С. Дьячишин, И.М. Язвина, А.В. Стадник. «Солнечный коллектор», патент №2393390, F24J 2/24, F24J 2/50, F24J 2/51, Заявка 2008149288/06, 16.12.2008 г)  [3], содержащий замкнутую оболочку из прозрачного однослойного или многослойного материала шириной L, состоящую из центральной цилиндрической поверхности радиусом R, сопряженных с ней на ее крайних кромках двух боковых цилиндрических поверхностей радиусом r и плоскости касательной к двум боковым цилиндрическим поверхностям, две торцевые крышки, установленные на торцах оболочки, и размещенную в оболочке плоскую теплоприемную панель шириной Н и толщиной t с селективным поглощающим покрытием и с каналами для протекания жидкого теплоносителя, причем геометрические размеры оболочки и теплоприемной панели связаны следующими соотношениями: 5H≥R≥3H; l,5t≥r≥(√2/2)t; 1,1H≥L≥1,05H. Плоская теплоприемная панель установлена в плоскости, проходящей через две оси боковых цилиндрических поверхностей оболочки коллектора, а в области, примыкающей к боковой цилиндрической поверхности оболочки и ниже продольной кромки плоской теплоприемной панели, установлена по всей ее длине дополнительная теплоизоляция.
Недостатком известного солнечного коллектора является сложность конструкции, большие энергозатраты для осуществления циркуляции теплоносителя и низкий КПД, так как тепловой поток на дополнительные элементы от солнца меньше, чем на основную поверхность теплоприемной панели, и потери тепла через боковые цилиндрические поверхности.
Задача изобретения - упрощение конструкции, повышение экономичности и эффективности поглощения солнечных лучей, снижение энергозатрат и материалоемкости.
Сущность изобретения заключается в том, что солнечный коллектор, содержит замкнутую оболочку из прозрачного однослойного или многослойного материала состоящую из центральной поверхности, сопряженных с ней боковых поверхностей, отличающийся тем, что центральная поверхность представляет собой плоский круг, в центре которой расположена труба для отвода горячего теплоносителя, боковые стенки - прямой цилиндр из прозрачного материала, основание имеет теплоизоляцию и коллектор внутри полностью заполнен металлической губкой.
На фиг. 1 показан солнечный коллектор, разрез; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 металлическая губка с трубой для отвода теплоносителя (аксонометрия).
Солнечный коллектор (фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3) содержит замкнутую оболочку, состоящую из круглой центральной поверхности 1 и сопряженной с ней боковой цилиндрической поверхности 2 выполненных из прозрачного однослойного или многослойного материала, основание 3 выполнено из теплоизоляционного материала, внутри замкнутой оболочки расположена металлическая губка 4, в центре круглой центральной поверхности 1 расположена труба 5 для отвода горячего теплоносителя 6, например, воздуха, трубы 7 и 8 для подачи холодного и отвода горячего теплоносителя (воздуха), соответственно, вентиль 9 для регулирования подачи теплоносителя.
В качестве теплоносителя могут быть использованы и другие газы.
Коллектор работает следующим образом.
Нагреваемый теплоноситель, например, воздух подается через трубопровод 7 внутрь замкнутой оболочки солнечного коллектора, состоящего из круглой центральной поверхности 1 и сопряженного с ней боковой цилиндрической поверхности 2 выполненных из прозрачного однослойного или многослойного материала и заполненной металлической губкой 4. Солнечные лучи, проникая через прозрачные круглую центральную 1 и боковую цилиндрическую поверхности 2, поглощаются металлической губкой 4, выполненной из тонких металлических ниток, и нагревают теплоноситель (воздух) в каналах губки. Нагретый теплоноситель (воздух) 6 по каналам в металлической губке 4 со всех сторон поступает в трубу 5, расположенную в центре и далее подается по трубе 8 через вентиль 9 потребителю. Теплоноситель (воздух) циркулируется естественным путем из-за разности плотности теплоносителя при разных температурах. Нагретый теплоноситель (воздух) может подаваться и в бак-аккумулятор для энергоснабжения потребителя в периоды отсутствия солнечного излучения, при его наличии.
Солнечный коллектор отличается простотой конструкции, экономичностью, обладает большей поглотительной способностью солнечных лучей в металлической губке независимо от положения Солнца, снижает энергозатраты на насосы и материалоемкость.