PL205941B1 - Układ kolektora słonecznego oraz sposób wytwarzania i ogrzewania strumienia powietrza przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania pomieszczenia za pomocą takiego układu kolektora słonecznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ kolektora słonecznego obejmujący pomieszczenie przeznaczone do wentylacji i ogrzewania oraz panel kolektora słonecznego zawierający co najmniej jeden przezroczysty albo półprzezroczysty panel przedni, panel tylny, który jest przepuszczalny dla powietrza i otwarty na otoczenie na znacznej części obszaru pokrytego przez panel przedni, środki absorbujące ciepło, rozciągające się pomiędzy i w odstępie od tego panelu przedniego i tego panelu tylnego, przy czym te środki absorbujące ciepło są przepuszczalne dla powietrza, otwór wlotowy powietrza do tego otoczenia, oraz otwór wylotowy powietrza wychodzący na zewnątrz panelu kolektora słonecznego i do pomieszczenia przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania, oraz sposób wytwarzania i ogrzewania strumienia powietrza przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania pomieszczenia za pomocą takiego układu kolektora słonecznego.

Wynalazek dotyczy układu kolektora słonecznego z panelem kolektora słonecznego do gromadzenia energii cieplnej przez nagrzewanie powietrza, w którym to panelu znany materiał izolacyjny na panelu tylnym po stronie odwróconej od słońca został zastąpiony konwekcyjnym przepływem powietrza przez przepuszczalny panel tylny do wnętrza panelu słonecznego, przeciwnie do gradientu temperatury.

Ponadto w przypadku zatrzymania przepływu powietrza przez panel kolektora słonecznego izolacja konwekcyjna przestaje być efektywną i panel fotoogniw umieszczony wewnątrz panelu kolektora słonecznego i generujący elektryczność dzięki promieniowaniu słonecznemu nie będzie poddawany działaniu szkodliwej wysokiej temperatury zastoju, co ma miejsce w tradycyjnie izolowanym panelu kolektora słonecznego.

Panele kolektorów słonecznych do ogrzewania wody do użytku domowego albo do ogrzewania pomieszczeń są dobrze znane ze stanu techniki. Również dobrze znane są panele kolektorów słonecznych do ogrzewania powietrza, wykorzystywanego albo bezpośrednio do wentylacji i ogrzewania pomieszczeń, albo jako czynnika do przenoszenia ciepła do wymiennika ciepła.

Francuski opis patentowy FR 2500036 ujawnia typowy prosty panel kolektora słonecznego, składający się z przezroczystego panelu przedniego, absorbującego ciepło panelu tylnego, izolowanego termicznie na ściance tylnej, oraz kanału pomiędzy panelem przednim a panelem tylnym, który ma otwór wlotowy na dole umożliwiający wpływanie zimnego powietrza do kanału oraz otwór wylotowy u góry umoż liwiają cy wypł yw powietrza ogrzanego na skutek przepł ywu przez panel tylny. Tylna ścianka tylnego panelu, skierowana w kierunku od panelu przedniego, jest termicznie izolowana celem zapobieżenia przepływowi ciepła od absorbującego ciepło panelu tylnego na zewnątrz panelu kolektora słonecznego.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 4054124 ujawnia bardziej zaawansowany panel kolektora słonecznego, w którym pomiędzy przezroczysty panel przedni i izolowany termicznie panel tylny wstawiono perforowany panel absorbujący ciepło. Powietrze wlotowe płynie od boku panelu kolektora słonecznego i wpływa do przestrzeni pomiędzy panelem przednim i panelem absorbującym ciepło, poprzez perforacje, przy których powietrze nagrzewa się, i wypływa z przestrzeni pomiędzy panelem kolektora ciepła i termicznie izolowanym panelem tylnym. W ten sposób, w porównaniu z rozwiązaniem ujawnionym w zgłoszeniu patentowym FR 2500036, uzyskuje się dużo większy współczynnik przejmowania ciepła pomiędzy powietrzem i absorberem ciepła.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki US 4262657 ujawniono więcej wariantów paneli kolektora słonecznego z wykorzystaniem funkcji przepuszczalnego panelu absorbującego ciepło, przez który przepływa powietrze przeznaczone do ogrzania. Wspólną cechą tych wariantów jest to, że tylna ścianka paneli kolektora słonecznego jest izolowana termicznie celem poprawienia sprawności cieplnej panelu słonecznego.

Połączenie panelu kolektora słonecznego do ogrzewania powietrza oraz panelu fotoogniw, usytuowanego za przezroczystym panelem przednim i przed panelem kolektora ciepła ujawniono w brytyjskim opisie patentowym GB 2214710. Płyta kolektora ciepła jest izolowana termicznie w kierunku na zewnątrz, a przezroczysty panel pomiędzy panelem fotoogniw i panelem kolektora ciepła rozdziela przepływy powietrza równolegle na panele celem, odpowiednio, chłodzenia panelu fotoogniw i pozyskiwania ciepła z panelu kolektora ciepła.

Zgodny z wynalazkiem układ kolektora słonecznego obejmujący pomieszczenie przeznaczone do wentylacji i ogrzewania oraz panel kolektora słonecznego zawierający co najmniej jeden przezroczysty albo półprzezroczysty panel przedni, panel tylny, który jest przepuszczalny dla powietrza

PL 205 941 B1 i otwarty na otoczenie na znacznej części obszaru pokrytego przez panel przedni, ś rodki absorbują ce ciepło, rozciągające się pomiędzy i w odstępie od tego panelu przedniego i tego panelu tylnego, przy czym te środki absorbujące ciepło są przepuszczalne dla powietrza, otwór wlotowy powietrza do tego otoczenia, oraz otwór wylotowy powietrza wychodzący na zewnątrz panelu kolektora słonecznego do pomieszczenia przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania, charakteryzuje się tym, że ma jeden albo większą liczbę paneli fotoogniw umieszczonych pomiędzy panelem przednim i środkami absorbującymi ciepło, przy czym otwór wlotowy powietrza jest zapewniony przez panel tylny, a otwór wylotowy powietrza rozciąga się od przestrzeni ograniczonej panelem przednim i środkami absorbującymi ciepło.

Panel kolektora słonecznego zawiera panel tylny, który jest przepuszczalny dla powietrza i jest otwarty na otoczenie na przeważającej części obszaru przykrytego panelem przednim, przepuszczalne dla powietrza środki absorbujące ciepło rozciągające się pomiędzy i w odstępie od panelu przedniego i tego panelu tylnego, oraz otwór wylotu powietrza rozciągający się pomiędzy i w odstępie od panelu przedniego i środków absorbujących ciepło, na zewnątrz panelu kolektora słonecznego. Wskutek tego powietrze wpływa do panelu kolektora słonecznego przez panel tylny przeciwnie do gradientu temperatury i zastępuje materiał termoizolacyjny tak długo, jak długo zachodzi przepływ powietrza. Stamtąd powietrze przepływa przez środki absorbujące ciepło i wypływa przez otwór wylotowy, zostając wykorzystywane do wentylacji i ogrzewania pomieszczeń, np. domków rekreacyjnych, jachtów, kabin, kontenerów, piwnic, stajni i przyczep turystycznych. Inne zalety tego wynalazku i jego szczególnych postaci wykonania ujawniono w poniższym opisie.

Przestrzeń pomiędzy przepuszczalnym panelem tylnym i przepuszczalnymi środkami absorbującymi ciepło służy jako izolacja cieplna podczas pracy panelu kolektora słonecznego i przez to zastępuje materiał termoizolacyjny stosowany w stanie techniki, taki jak panele z wełny skalnej. Zasadniczo równomiernie rozłożony przepływ powietrza od zimniejszego panelu tylnego do cieplejszych środków absorbujących ciepło ma kierunek przeciwny do gradientu temperatury i zapobiega stratom ciepła przez konwekcję ze środków absorbujących ciepło. Straty ciepła spowodowane promieniowaniem w widmie podczerwonym ze środków absorbujących ciepło są skutecznie zmniejszane przez panel tylny, który odbija część promieniowania z powrotem do środków absorbujących ciepło i pochłania pozostałą część w postaci energii cieplnej, która jest zwracana do panelu kolektora słonecznego przez zimne powietrze przepływające z otoczenia przez przepuszczalny panel tylny.

Spadek ciśnienia przepływającego powietrza na panelu tylnym przyczynia się do lepszej równomierności rozkładu przepływu powietrza na obszarze zajmowanym przez panel kolektora słonecznego. To zapewnia tę korzyść, że prędkości przepływu powietrza są generalnie małe w większej części panelu kolektora słonecznego, ewentualnie z wyjątkiem obszaru położonego blisko wylotu, nawet w panelach kolektorów słonecznych zajmujących duże obszary albo bardziej paneli kolektorów słonecznych połączonych ze sobą, w przeciwieństwie do tradycyjnych paneli kolektorów słonecznych mających jeden wspólny wlot powietrza i generalnie dużą prędkość powietrza. Małe prędkości oznaczają małe straty ciśnienia i niski poziom generowanego hałasu, a mała prędkość powietrza na wlocie powietrza do panelu kolektora słonecznego, tj. z tyłu panelu tylnego, powoduje dodatkowy efekt, że tylko niewielkie cząsteczki kurzu są przenoszone z powietrzem do panelu kolektora słonecznego, gdyż większe i cięższe cząsteczki są mniej podatne na przyspieszenie powodowane małą prędkością powietrza. W ten sposób uzyskuje się efekt czyszczący powietrza wentylacyjnego wydmuchiwanego z panelu kolektora sł onecznego, jak również moż liwość zmniejszenia albo rezygnacji z filtrowania powietrza wentylacyjnego. Panel kolektora słonecznego, a w szczególności części przepuszczalne i ewentualne filtry będą poddawane wpływowi kurzu w mniejszym rozmiarze, przez co panel kolektora słonecznego będzie wymagał mniej intensywnej pielęgnacji i czyszczenia.

Dalszą zaletą budowy panelu kolektora słonecznego jest to, że szczególnie dobrze nadaje się on do umieszczenia w nim panelu fotoogniw, gdyż jego budowa zmniejsza zagrożenie nadmiernego nagrzewania się panelu fotoogniw w razie zatrzymania przepływu powietrza przez panel kolektora słonecznego. Kiedy zatrzymany zostanie przepływ powietrza z panelu tylnego w kierunku środków absorbujących ciepło, zatrzymane również zostanie termoizolacyjne oddziaływanie przepływającego powietrza, i ciepło może teraz płynąć od środków absorbujących ciepło na zewnątrz przez panel tylny w drodze naturalnej konwekcji, jak również promieniowania ciepł a, i w ten sposób moż na zapobiec nadmiernemu ogrzewaniu z temperaturami zastoju ponad 120°C, znanemu z paneli kolektorów słonecznych z tradycyjnym materiałem termoizolacyjnym.

Tak więc wynalazek dotyczy układu kolektora słonecznego z panelem kolektora słonecznego zawierającym co najmniej jeden przezroczysty albo półprzezroczysty panel przedni, taki jak pojedyn4

PL 205 941 B1 czy lub podwójny panel szklany albo panel z przezroczystego tworzywa sztucznego, panel tylny, przepuszczalne dla powietrza środki absorbujące ciepło rozciągające się pomiędzy i w odstępie od tego panelu przedniego i tego panelu tylnego, oraz otwór wylotu powietrza rozciągający się na zewnątrz panelu kolektora słonecznego, który to panel kolektora słonecznego jest nowatorski wobec stanu techniki w tym względzie, że panel tylny przepuszcza powietrze i jest otwarty na otoczenie na przeważającej części, korzystnie co najmniej 75%, obszaru zakrywanego przez panel przedni, a otwór wylotu powietrza rozciąga się od przestrzeni ograniczonej panelem przednim i środkami absorbującymi ciepło.

Przepuszczalność środków absorbujących ciepło i panelu tylnego jest korzystnie zasadniczo jednorodna i o wielkości umożliwiającej powodowany konwekcją przepływ powietrza przez panel kolektora słonecznego spowodowany promieniowaniem słonecznym padającym na panel przedni. Zasadniczo jednorodną przepuszczalność powietrza można np. osiągnąć za pomocą arkuszy z jednorodnym rozkładem perforacji albo tkaniny bądź włókniny.

Panel przedni, środki absorbujące ciepło i panel tylny są w korzystnym przykładzie wykonania usytuowane zasadniczo równolegle. Odstęp pomiędzy panelem przednim a środkami absorbującymi ciepło leży korzystnie 2-15 cm, jest największy w przypadku umieszczenia w tym odstępie panelu fotoogniw, korzystniej 3-10 cm, a najkorzystniej 4-7 cm. Odstęp pomiędzy środkami absorbującymi ciepło i panelem tylnym leży korzystnie 0,5-5 cm, a korzystniej 1-3 cm.

Korzystne jest zmniejszenie strat ciepła ze środków absorbujących ciepło spowodowanych wypromieniowaniem go przez panel przedni. Panel przedni może mieć warstwę przykrywającą na wewnętrznej stronie zwróconej do środków absorbujących ciepło, która zwiększa odbijanie promieniowania w zakresie podczerwieni, w szczególności w zakresie fal o długości 5-25 μm, w którym większość energii cieplnej jest wypromieniowywana przez środki absorbujące ciepło, podczas gdy większość energii promieniowania słonecznego znajduje się przy krótszych długościach fal.

Innym rozwiązaniem jest wytworzenie panelu przedniego z tworzywa sztucznego, dużo mniej przezroczystego dla długofalowego promieniowania podczerwonego pochodzącego ze środków absorbujących ciepło względem promieniowania słonecznego o krótszych falach.

Alternatywnie lub dodatkowo można zastosować pułapkę promieniowania cieplnego celem zmniejszenia strat ciepła ze środków absorbujących ciepło spowodowanych promieniowaniem podczerwonym przez panel przedni. Takie pułapki i inne środki ograniczające straty ciepła na skutek ponownego promieniowania ciepła przez panel przedni omawia się i ujawnia np. w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4262657.

Korzystnie, układ według wynalazku ma wentylator wymuszający wypływ powietrza przez otwór wylotowy powietrza, przy czym wentylator jest napędzany przez środki napędzające zasilane przez jeden lub większą liczbę paneli fotoogniw.

Panel tylny może być wykonany z płyty z otworami zasadniczo o średnicy 0,7-3 mm, rozmieszczonymi we wzajemnych odstępach 8-20 mm. Przepuszczalność panelu tylnego powinna być zasadniczo jednorodna na całej rozciągłości, aby w ten sposób przyczyniać się do równomiernego rozkładu przepływu powietrza. Panel tylny może korzystnie być perforowaną blachą wykonaną korzystnie z aluminium np. o grubości 0,4-4 mm, korzystnie 0,7-3 mm, lecz można również zastosować inne materiały, takie jak stal, rozmaite tworzywa sztuczne i sklejkę. Strona panelu tylnego zwrócona do środków absorbujących ciepło jest korzystnie biała albo jasnego koloru i ma powierzchnię odbijającą, tak że charakteryzuje się współczynnikiem odbicia ρ promieniowania podczerwonego 0,65-1, korzystnie 0,8-1. Promieniowanie podczerwone ze środków absorbujących ciepło jest w szczególności o długości fali 5-25 μm, gdzie większość energii cieplnej jest wypromieniowana ze środków absorbujących ciepło, i powyższy współczynnik odbicia jest podany głównie dla tego zakresu długości fali.

Wytwarzanie panelu kolektora słonecznego jest uproszczone, jeśli wykorzystuje się podobne płyty dla środków absorbujących ciepło i panelu tylnego, np. perforowane płyty aluminiowe z identyczną perforacją, jak to powiedziano wyżej. Jednakże korzystne jest, aby właściwości powierzchni obydwu płyt były różne odpowiednio do szczegółów podanych wyżej.

Zamiast używać blachę na środki absorbujące ciepło, korzystnie jest zastosować matę włóknistą, w szczególności sito z filcu, które powinno być koloru ciemnego lub czarne, aby mogło pochłaniać jak najwięcej promieniowania słonecznego. Można zastosować również inne rodzaje mat włóknistych, takie jak tkanina lub włóknina lub tkanina drukowana. Mniejszą masę środków absorbujących ciepło można osiągnąć przez użycie maty włóknistej zamiast innych materiałów, a efekt izolujący jest rówPL 205 941 B1 nież korzystny dla zapobiegania ucieczce ciepła przez panel tylny z odstępu pomiędzy środkami absorbującymi ciepło i panelem przednim.

Korzystnie, panel tylny stanowi perforowana blacha, korzystnie z aluminium, o grubości 0,4-4 mm.

Korzystnie, panel tylny po stronie zwróconej do środków absorbujących ciepło ma współczynnik odbicia ρ promieniowania podczerwonego 0,65-1, korzystnie 0,8-1.

Korzystnie, środki absorbujące ciepło są wykonane z płyty z otworami zasadniczo o średnicy 0,7-3 mm, rozmieszczonymi we wzajemnych odstępach 8-20 mm.

Korzystnie, środki absorbujące ciepło stanowi perforowana blacha, korzystnie z aluminium, o gruboś ci 0,4-4 mm.

Korzystnie, środki absorbujące ciepło stanowi mata włóknista, taka jak sito z filcu.

Korzystnie, środki absorbujące ciepło po stronie zwróconej do panelu przedniego mają współczynnik absorpcji α widma słonecznego promieniowania 0,65-1, korzystnie 0,8-1.

Układ według wynalazku zawiera szereg paneli kolektora słonecznego, przy czym otwory wylotowe powietrza w panelach kolektora słonecznego są podłączone do wspólnego przewodu wentylacyjnego z umieszczonym wentylatorem wymuszającym wypływ powietrza z paneli kolektora słonecznego na zewnątrz przez wspólny przewód wentylacyjny.

Zgodny z wynalazkiem sposób wytwarzania i ogrzewania strumienia powietrza przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania pomieszczenia za pomocą wyżej przedstawionego układu kolektora słonecznego charakteryzuje się tym, że powietrze wciąga się do panelu kolektora słonecznego z otoczenia przez panel tylny, podgrzewa się je wewnątrz panelu kolektora słonecznego i kieruje się je z otworu wylotowego do pomieszczenia przeznaczonego do wentylowania i ogrzewania.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia panel kolektora słonecznego według pierwszej postaci wykonania wynalazku w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - panel kolektora słonecznego według drugiej postaci wykonania wynalazku, w którym w panelu kolektora słonecznego umieszczono panel fotoogniw i wentylator, w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - zespół panelu zawierający szereg paneli kolektora słonecznego według pierwszej postaci wykonania, połączonych razem i mających wspólny wylot, fig. 4 - układ wentylacyjny zawierający szereg przedstawionych na fig. 3 zespołów paneli, w którym wyloty połączono do wspólnego przewodu wentylacyjnego z umieszczonym w nim wentylatorem, oraz fig. 5 - bardziej szczegółowo połączenie dwóch paneli kolektorów słonecznych z fig. 3.

Panel 1 kolektora słonecznego według pierwszej postaci wykonania pokazano w przekroju wzdłużnym na fig. 1, na którym rama aluminiowa 2 utrzymuje przezroczysty panel przedni 3 wykonany z 10-milimetrowej płyty poliwęglanowej z wykonanymi w niej podłużnymi wnękami celem zmniejszenia jego ciężaru i poprawienia izolacji cieplnej, środki 4 absorbujące ciepło wykonane z sita z czarnego filcu oraz panel tylny 5 wykonany z podobnej perforowanej blachy aluminiowej, z gładką stroną zwróconą ku środkom 4 absorbującym ciepło. W alternatywnej postaci wykonania, środki 4 absorbujące ciepło są wykonane z perforowanej blachy aluminiowej o grubości 0,7 milimetra, pomalowanej na czarno albo anodyzowanej z obydwu stron. Panel 1 kolektora słonecznego jest korzystnie ustawiony pionowo, jak to zostało pokazane, a kierunek promieniowania słonecznego zaznaczono strzałką A. W górnej części panelu 1 kolektora słonecznego jest usytuowany otwór wylotowy 6 tworzący przejście, którym podgrzane powietrze wydostaje się z panelu 1 kolektora słonecznego do miejsca jego wykorzystania, np. wentylacji i ogrzewania pomieszczeń.

Promieniowanie słoneczne, zaznaczone strzałką A, jest przekazywane przez panel przedni 3 i dochodzi do środków 4 absorbujących ciepło, gdzie pochłaniane jest ponad 80% energii promieniowania słonecznego, a pozostała część odbija się przez panel przedni 3. Pochłaniana energia powoduje wzrost temperatury środków 4 absorbujących ciepło do np. 40-90°C. Powoduje to, że środki 4 absorbujące ciepło promieniują ciepło w postaci promieniowania podczerwonego, głównie w zakresie fal 5-25 μm. Gładka powierzchnia panelu tylnego 5 odbija około 70 do 75% promieniowania z powrotem do środków 4 absorbujących ciepło, natomiast pozostała część jest pochłaniana przez panel tylny 5. Tylko niewielka strata ciepła jest powodowana przez ponowne promieniowanie ciepła przez panel przedni 3, gdyż tworzywo sztuczne użyte na znacznym obszarze jest nieprzezroczyste dla promieniowania długofalowego pochodzącego od środków 4 absorbujących ciepło.

Powietrze z otoczenia, jak to oznaczono strzałką B, jest wciągane przez perforowany panel tylny 5, który jest schładzany w taki sposób, że pochłaniane promieniowanie cieplne ze środków 4 absorbujących ciepło jest przenoszone z powrotem do panelu 1 kolektora słonecznego. Strumień powietrza przepływa przez odstęp 7 o szerokości około 2 cm pomiędzy panelem tylnym 5 i środkami 4 ab6

PL 205 941 B1 sorbującymi ciepło w kierunku przeciwnym do gradientu temperatury i w ten sposób zapobiega efektywnie konwekcji ciepła na zewnątrz poprzez panel tylny. Strumień powietrza przechodzi następnie, jak to zaznaczono strzałkami C, przez środki 4 absorbujące ciepło, gdzie powietrze zostaje nagrzane i porusza się głównie do góry, co zaznaczono strzałkami D, w przestrzeni 8 o szerokości około 5 cm pomiędzy środkami 4 absorbującymi ciepło i panelem przednim 3, w kierunku otworu wylotowego 6 usytuowanego w górnej części, korzystnie w pobliżu górnego końca panelu 1 kolektora słonecznego, i na zewnątrz, jak to zaznaczono strzałką E. Nagrzane powietrze będzie na skutek swego wyporu przemieszczać się ku górze w przestrzeni 8, a przepływ powietrza przez panel 1 kolektora słonecznego z fig. 1 odbywa się na skutek naturalnej konwekcji.

Na fig. 2 pokazano w przekroju wzdłużnym panel 1 kolektora słonecznego według drugiej postaci wykonania, w którym umieszczono panel 9 fotoogniw w przestrzeni 8 pomiędzy panelem przednim 3 i środkami 4 absorbującymi ciepło w odstępie 10 od środków 4 absorbujących, aby umożliwić przepływ powietrza wzdłuż tylnej strony panelu 9 fotoogniw. Wyjście mocy z panelu 9 fotoogniw łączy się z silnikiem wentylatora 11 umieszczonym w otworze wylotowym 6, wskutek czego siły wyporu w połączeniu z wentylatorem 11 wymuszają przepływ powietrza w tej postaci wykonania. Jednakże siła wyporu ma niewielką wartość w porównaniu z działaniem wentylatora 11 i nie jest potrzebna do działania panelu 1 kolektora słonecznego według drugiej postaci wykonania. Wentylator 11 wystarcza do powodowania przepływu powietrza, a otwór wylotowy 6 można usytuować w dowolnej części panelu kolektora słonecznego, nie tylko w górnej części panelu 1 kolektora słonecznego, jak się tego wymaga w pierwszej postaci wykonania. Przepływ powietrza zaznaczony strzałkami D schładza panel 9 fotoogniw i zapobiega jego nadmiernemu nagrzewaniu, również wielkość przepływu powietrza, jak też sprawność cieplna panelu 1 kolektora słonecznego, w porównaniu w postacią wykonania z fig. 1, wzrasta. W razie zatrzymania lub zmniejszenia przepływu powietrza, np. na skutek złego funkcjonowania wentylatora 11, zanieczyszczenia perforacji panelu tylnego 5 albo zatkania przewodu wentylacyjnego (niepokazanego na rysunku) rozciągającego się w dół otworu wylotowego 6, zapobiega się destrukcyjnemu albo zmniejszającemu trwałość nagrzewaniu panelu 9 fotoogniw, gdyż zmniejszony lub wyeliminowany zostaje efekt izolacyjny odstępu pomiędzy panelem tylnym 5 i środkami 4 absorbującymi ciepło, i odpowiednio rosną straty ciepła poprzez panel tylny 5.

Panele 1 kolektora słonecznego według pierwszej postaci wykonania, jak również według drugiej postaci wykonania, mogą w wariancie przystosowanym do pracy w środowiskach szczególnie zanieczyszczonych przez cząsteczki zawierać płytę filtrującą zamontowaną w sposób zdejmowalny na tylnej stronie panelu tylnego 5, dzięki czemu przynajmniej niektóre cząsteczki w powietrzu wlotowym, zaznaczonym strzałkami B, mogą być wychwytywane zanim dostaną się do wnętrza panelu kolektora słonecznego. Zdejmowalną płytę filtrującą można regularnie wymieniać albo zdejmować do czyszczenia i ponownie zakładać na panelu kolektora słonecznego.

Panele 1 kolektora słonecznego według dwóch postaci wykonania mogą rozpościerać się na większych obszarach, co pokazano dla przykładu na fig. 3, która pokazuje zespół 12 panelu zawierający szereg paneli 1, Γ, 1 kolektora słonecznego według pierwszej postaci wykonania połączonych ze sobą i mających wspólny otwór wylotowy 6. Ogólna prędkość przepływu powietrza będzie mała w porównaniu do znanych typów paneli kolektorów słonecznych służących do ogrzewania powietrza z wlotem u dołu, gdyż powietrze wlotowe zostaje rozdzielone na dużym obszarze, a większe prędkości powietrza, które powodują straty i hałas, będą występować tylko w pobliżu otworu wylotowego 6.

Układ wentylacyjny zawierający szereg pokazanych na fig. 3 zespołów 12 paneli przedstawiono na fig. 4, gdzie otwory wylotowe 6 pokazanych schematycznie zespołów 12 są podłączone do wspólnego przewodu wentylacyjnego 13 z usytuowanym w nim wentylatorem 14 do wytwarzania wspólnego strumienia powietrza wentylacyjnego zaznaczonego strzałką F. Wentylator 15 może napędzać jeden lub większa liczba paneli 9 fotoogniw umieszczonych w jednym lub większej liczbie paneli 1 kolektora słonecznego.

Szczegóły połączenia ze sobą dwóch przedstawionych na fig. 3 paneli kolektorów słonecznych pokazano na fig. 5, gdzie otwarty profil aluminiowy 16 utrzymuje panele przednie 3, 3', środki 4, 42 absorbujące ciepło i panele tylne 5, 5 dwóch paneli 1 kolektora słonecznego, umożliwiając przez to przepływ nagrzanego powietrza z jednego panelu 12 kolektora słonecznego do następnego panelu 1 kolektora słonecznego, jak zaznaczono strzałką G. Dla utrzymania właściwej wielkości odstępu 7 pomiędzy panelem tylnym 5 a środkami 4 absorbującymi ciepło wprowadzono element dystansowy 17.

Claims (17)

1. Układ kolektora słonecznego obejmujący pomieszczenie przeznaczone do wentylacji i ogrzewania oraz panel kolektora słonecznego zawierający co najmniej jeden przezroczysty albo półprzezroczysty panel przedni, panel tylny, który jest przepuszczalny dla powietrza i otwarty na otoczenie na znacznej części obszaru pokrytego przez panel przedni, środki absorbujące ciepło, rozciągające się pomiędzy i w odstępie od tego panelu przedniego i tego panelu tylnego, przy czym te środki absorbujące ciepło są przepuszczalne dla powietrza, otwór wlotowy powietrza do tego otoczenia, oraz otwór wylotowy powietrza wychodzący na zewnątrz panelu kolektora słonecznego do pomieszczenia przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania, znamienny tym, że ma jeden albo większą liczbę paneli (9) fotoogniw umieszczonych pomiędzy panelem przednim (3) i środkami (4) absorbującymi ciepło, przy czym otwór wlotowy powietrza jest zapewniony przez panel tylny (5), a otwór wylotowy (6) powietrza rozciąga się od przestrzeni (8) ograniczonej panelem przednim (3) i środkami (4) absorbującymi ciepło.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ma wentylator (11) wymuszający wypływ powietrza przez otwór wylotowy (6) powietrza, przy czym wentylator (11) jest napędzany przez środki napędzające zasilane przez jeden lub większą liczbę paneli (9) fotoogniw.

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że panel tylny (5) jest wykonany z płyty z otworami zasadniczo o średnicy 0,7-3 mm, rozmieszczonymi we wzajemnych odstępach 8-20 mm.

4. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że panel tylny (5) stanowi perforowana blacha, korzystnie z aluminium, o grubości 0,4-4 mm.

5. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że panel tylny (5) po stronie zwróconej do środków (4) absorbujących ciepło ma współczynnik odbicia ρ promieniowania podczerwonego 0,65-1, korzystnie 0,8-1.

6. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że panel tylny (5) po stronie zwróconej do środków (4) absorbujących ciepło ma współczynnik odbicia ρ promieniowania podczerwonego 0,65-1, korzystnie 0,8-1.

7. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 6, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło są wykonane z płyty z otworami zasadniczo o średnicy 0,7-3 mm, rozmieszczonymi we wzajemnych odstępach 8-20 mm.

8. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło są wykonane z płyty z otworami zasadniczo o średnicy 0,7-3 mm, rozmieszczonymi we wzajemnych odstępach 820 mm.

9. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 6, albo 8, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło stanowi perforowana blacha, korzystnie z aluminium, o grubości 0,4-4 mm.

10. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło stanowi perforowana blacha, korzystnie z aluminium, o grubości 0,4-4 mm.

11. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 6, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło stanowi mata włóknista, taka jak sito z filcu.

12. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło stanowi mata włóknista, taka jak sito z filcu.

13. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 6, albo 8, albo 10 albo 12, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło po stronie zwróconej do panelu przedniego (3) mają współczynnik absorpcji α widma słonecznego promieniowania 0,65-1, korzystnie 0,8-1.

14. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że środki (4) absorbujące ciepło po stronie zwróconej do panelu przedniego (3) mają współczynnik absorpcji α widma słonecznego promieniowania 0,65-1, korzystnie 0,8-1.

15. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 6, albo 8, albo 10 albo 12, albo 14, znamienny tym, że zawiera szereg paneli (1) kolektora słonecznego, przy czym otwory wylotowe (6) powietrza w panelach (1) kolektora słonecznego są podłączone do wspólnego przewodu wentylacyjnego (13) z umieszczonym wentylatorem (14) wymuszającym wypływ powietrza z paneli (1) kolektora słonecznego na zewnątrz przez wspólny przewód wentylacyjny (13).

16. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że zawiera szereg paneli (1) kolektora słonecznego, przy czym otwory wylotowe (6) powietrza w panelach (1) kolektora słonecznego są podłączone do wspólnego przewodu wentylacyjnego (13) z umieszczonym wentylatorem (14) wymuszającym wypływ powietrza z paneli (1) kolektora słonecznego na zewnątrz przez wspólny przewód wentylacyjny (13).

PL 205 941 B1

17. Sposób wytwarzania i ogrzewania strumienia powietrza przeznaczonego do wentylacji i ogrzewania pomieszczenia za pomocą ukł adu kolektora sł onecznego zdefiniowanego zastrz. 1-16, znamienny tym, że powietrze wciąga się do panelu (1) kolektora słonecznego z otoczenia przez panel tylny (5), podgrzewa się je wewnątrz panelu (1) kolektora słonecznego i kieruje się je z otworu wylotowego (6) do pomieszczenia przeznaczonego do wentylowania i ogrzewania.