СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

Полезная модель относится к нетрадиционной энергетике, в частности к гелиотехнике, и может быть использована для преобразования излучения энергии солнца в тепловую энергию для нужд отопления и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях.
Известна панель солнечного коллектора, содержащая корпус коллектора с теплообменным каналом, вакуумные тепловые трубы, в полости которых установлены медный тепловой стержень с конденсатором и поглощающая панель, причем конденсатор медного стержня соединен с теплообменным каналом, где происходит отдача тепла теплоносителю (патент РФ №94316 U1, дата приоритета 25.01.2010, дата публикации 20.05.2010, авторы: Давыдов А.А. и др., RU).
Недостатком известного аналога является ограниченная область использования из-за отсутствия возможности непосредственного подогрева воздушного потока.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым в качестве прототипа, является полимерный солнечный коллектор, содержащий теплоизолированный корпус, в котором размещена теплопоглощающая панель, выполненная из прозрачного теплостойкого полимера в виде плоской двухслойной пластины с внутренними продольными каналами, причем нижняя поверхность теплопоглощающей панели покрыта черным светопоглощающим материалом, а сверху расположена прозрачная полимерная теплоизоляция (патент РФ №87784 U1, дата приоритета 11.03.2008, дата публикации 20.10.2009, авторы: Дибиров М.Г. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкая эффективность в связи с тем, что теплопоглощающая панель содержит проходные каналы для преобразования энергии солнца в тепловую энергию малого размера, что приводит к снижению КПД коллектора.
Технической проблемой, решаемой с помощью предлагаемой полезной модели, является конструктивное усовершенствование для расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы в двух режимах нагрева воздуха, рециркуляционном и прямоточном, а также увеличение КПД солнечного коллектора.
Для решения технической проблемы предложен солнечный коллектор, содержащий теплоизолированный корпус со светопрозрачной крышкой, в котором размещен теплообменный элемент, имеющий каналы с теплоносителем и свето-теплопоглощающий слой. Согласно полезной модели солнечный коллектор выполнен с возможностью работы в двух режимах, обеспечивающих два потока нагреваемого воздуха, или рециркуляционный, или прямоточный, теплоизолированный корпус выполнен трехслойным из алюминиевых листов с теплоизоляционным слоем между ними, разделен продольной перегородкой, снабженной окном, на две сообщающиеся с помощью окна секции, при этом в каждой секции установлен теплообменный элемент, который в одной секции содержит сквозные металлические каналы, а в другой секции выполнен в виде теплопоглощающей пластины с тепловыми стержнями, заполненными жидкостным теплоносителем с низкой температурой кипения и образующими теплообменник, кроме того, в каждой секции выполнены отверстия для подачи и отвода воздуха, причем отверстия для подачи воздуха снабжены заслонками.
Согласно полезной модели сквозные металлические каналы образованы профлистом, установленным на дне корпуса.
На фиг. 1 схематично изображен солнечный коллектор, общий вид; на фиг. 2 -то же, поперечный разрез.
Заявляемый солнечный коллектор для повышения его эффективности конструктивно выполнен с двойной системой нагрева и с возможностью работы в двух режимах: рециркуляционном и прямоточном. При этом солнечный коллектор содержит теплоизолированный корпус 1, выполненный трехслойным из алюминиевых листов с теплоизоляцией 2 между ними, продольную перегородку 3 со сквозным отверстием 4, разделяющую корпус на две секции 5 и 6, сообщающиеся между собой с помощью отверстия 4. В поперечных стенках каждой секции или в дне корпуса с одной стороны выполнены отверстия 7 для подачи наружного воздуха при прямоточном режиме, снабженные заслонками 8, закрывающими отверстия 7 в рециркуляционном режиме, а с противоположной стороны в секциях выполнены отверстия 9, 10 для отвода нагретого воздуха в прямоточном режиме. Для создания двойной системы нагрева в каждой секции корпуса установлен теплообменный элемент. При этом в секции 5 расположен теплообменный элемент 11, который содержит сквозные металлические каналы 13, образованные профлистом, соединенным с дном секции. В секции 6 установлен теплообменный элемент 12, который выполнен в виде теплопоглощающей пластины 14 с тепловыми стержнями 15, заполненными жидкостным теплоносителем с низкой температурой кипения и образующими теплообменник 16. Теплоизолированный корпус 1, выполненный трехслойным для обеспечения минимальных теплопотерь, сверху содержит светопрозрачное полимерное покрытие 17 из поликарбоната, также способствующее снижению теплопотерь и повышению КПД солнечного коллектора.
Принцип действия предлагаемого солнечного коллектора основан на том, что лучи солнечной энергии проходят через светопрозрачное полимерное покрытие из поликарбоната 17 в секции 5, 6 теплоизолированного корпуса 1. При этом в секции 5 они поглощаются теплообменным элементом 11, выполненным из металлического профлиста, образуя тепло в теплообменных каналах 13. В секции 6 лучи солнечной энергии также поглощаются пластиной 14 с тепловыми стержнями 15, образуя тепловую энергию в теплообменнике 16.
Для расширения функциональных возможностей, а именно работы в двух режимах, заявляемый солнечный коллектор конструктивно выполнен с возможностью обеспечения двух потоков нагреваемого воздуха: рециркуляционного или прямоточного. При рециркуляционном режиме работы остывший воздух помещения через отверстие 9 поступает в секцию 5, проходит по теплообменным каналам 13, через отверстие 4 в перегородке 3 поступает в секцию 6, догревается теплообменником 16 и через отверстие 10 поступает в помещение. При работе в этом режиме отверстия 7 в обеих секциях закрыты заслонками 8.
Прямоточный режим работы осуществляется при открытых отверстиях 7, через которые наружный воздух поступает в секции 5 и 6 теплоизолированного корпуса 1, проходит через теплообменные каналы 13 и теплообменник 16, а затем из соответствующих секций через отверстия 9, 10 нагретый воздух поступает в помещение.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении эффективности солнечного коллектора путем конструктивного усовершенствования и расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения работы в двух режимах нагрева воздуха, рециркуляционном и прямоточном, а также увеличения КПД солнечного коллектора за счет двойной системы нагрева и минимизации теплопотерь.