Плоский солнечный коллектор

Предлагаемая полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована в устройствах для преобразования солнечной энергии в тепловую энергию.
Известен плоский солнечный коллектор, содержащий корпус, в котором размещены теплоприемная панель, над которой на некотором расстоянии от него установлена прозрачная теплоизоляция, под и по бокам теплоприемной панели расположен слой теплоизоляционного материала. Теплоприемная панель имеет конструкцию «труба в листе» [1, 2, 3] и состоит из светопоглощающего элемента (абсорбер), который поглощает и преобразует солнечную энергию в тепловую, и теплоотводящего элемента, который принимает тепло от абсорбера и передает теплоносителю. Светопоглощающий элемент изготовлен из зачерненного теплопроводного листового металла, имеет гнезда (или выемки) полукруглого сечения для труб теплоотводящего элемента. Теплоотводящий элемент изготовлен из труб круглого сечения, которые устанавливаются в гнезда светопоглощающего элемента и закрепляются с помощью сварки, пайки или клея.
Недостатки коллектора такой конструкции заключаются в следующем:
трубы теплоотводящего элемента соприкасаются с полукруглыми гнездами светопоглощающего элемента не более чем на половину периметра труб, т.е. коэффициент обхвата труб теплоотводящего элемента светопоглощающим элементом составляет не более 0,5,
на круглые трубы теплоотводящего элемента действуют силы, стремящие вытолкнуть их из гнезд светопоглощающего элемента, что приводит к необходимости использования пайки, сварки, или клея для закрепления труб в гнездах светопоглощающего элемента.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение технологии изготовления плоского солнечного коллектора.
Поставленная цель достигается за счет того, что в заявляемый плоский солнечный коллектор, содержащий корпус, в котором размещена теплоприемная панель, состоящая из светопоглощающего элемента из металлического листа и теплоотводящего элемента из металлических труб, прозрачной теплоизоляции над теплоприемной панелью, теплоизоляции нижней и боковых поверхностей светопоглощающего элемента, отличается тем, что светопоглощающий элемент из листового металла содержит гнезда прямоугольного сечения, а теплоотводящий элемент выполнен из труб прямоугольного сечения, при этом соединение теплоотводящих труб к светопоглощающему элементу выполнено прессованием труб в гнезда [4] с использованием теплопроводной пасты.
Сущность предлагаемой полезной модели показана на чертеже (фиг. 1), где показан поперечный разрез предлагаемого солнечного коллектора. Предлагаемый солнечный коллектор состоит из: корпуса 1, в котором размещена теплоприемная панель, состоящая из светопоглощающего элемента 2 и теплоотводящего элемента 3, прозрачной теплоизоляции 5 над теплоприемной панелью, теплоизоляции 6 нижней и боковых поверхностей светопоглощающего элемента. Светопоглощающий элемент 2 из металлического листа имеет гнезда 4 прямоугольного сечения для прямоугольных труб теплоотводящего элемента, а теплоотводящий элемент 3 изготовлен из труб прямоугольного сечения, при этом соединение труб теплоотводящего элемента к светопоглощающему элементу производится прессованием труб в гнезда с использованием теплопроводной пасты 7.
Внутренние размеры гнезд в светопоглощающем элементе равны, наружным размерам прямоугольных труб теплоотводящего элемента, поэтому трубы входят в гнезда плотно и удерживаются в них за счет трения. Тепловой контакт между светопоглощающим элементом и трубами теплоотводящего элемента обеспечивается за счет механического прижатия поверхности гнезд к поверхности труб. Для улучшения теплопередачи от теплопоглощающей панели к трубам используется теплопроводная паста, которая наносится на внутреннюю поверхность гнезд.
Трубы теплоотводящего элемента расположены параллельно друг другу и в одной плоскости. Торцы труб теплоотводящего элемента соединены к коллекторным трубам, предназначенным для подачи и отвода теплоносителя.
Поставленная цель - упрощение технологии изготовления коллектора, достигается вследствие того, что теплоотводящие трубы в поперечном сечении имеют прямоугольную форму, гнезда (пазы) светопоголощающего элемента имеют прямоугольную форму в поперечном сечении, а соединение светопоглощающего элемента выполнено посадкой труб в прямоугольные гнезда с использованием теплопроводной пасты.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенным отличительным признаком, является:
упрощение технологии изготовления теплоприемной панели коллектора,
повышение тепловой эффективности коллектора. В результате использования прямоугольных труб для теплоотводящего элемента заявляемого плоского солнечного коллектора увеличивается площадь теплового контакта между светопоглощающим элементом и теплоотводящим элементом, что повышает эффективность теплоприемной панели и, соответственно, коллектора. Например, коэффициент обхвата труб составляет 0,75 при использовании квадратных труб и 0,83 при использовании прямоугольных труб с соотношением сторон 1/2, в то время как в случае использования круглых труб коэффициент обхвата составляет не более 0,5.
Использованные источники:
1. Солнечная энергия // Б.Андерсон, Москва, «Стройиздат», 1982 г., стр.182.
2. Основы солнечной теплоэнергетики // Даффи Дж.А., Бекман У.А. г. Долгопрудный, ИД «Интеллект», 2013 г., стр. 276.
3. Использование солнечной энергии для производства тепловой энергии //
В.А. Бутузов, В.В. Бутузов, «Теплоэнергетик», Москва, 2015 г., стр.53.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т./под ред. И.Н.Жестковой. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001.