[go: up one dir, main page]

RU133595U1 - Автоматизированный солнечный полимерный коллектор - Google Patents

Автоматизированный солнечный полимерный коллектор Download PDF

Info

Publication number
RU133595U1
RU133595U1 RU2013112571/06U RU2013112571U RU133595U1 RU 133595 U1 RU133595 U1 RU 133595U1 RU 2013112571/06 U RU2013112571/06 U RU 2013112571/06U RU 2013112571 U RU2013112571 U RU 2013112571U RU 133595 U1 RU133595 U1 RU 133595U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
aspk
polycarbonate
transfer fluid
paraffin
Prior art date
Application number
RU2013112571/06U
Other languages
English (en)
Inventor
Владлен Михайлович Голощапов
Андрей Александрович Баклин
Людмила Николаевна Богомолова
Евгений Михайлович Устинов
Дарья Андреевна Асанина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия"
Priority to RU2013112571/06U priority Critical patent/RU133595U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU133595U1 publication Critical patent/RU133595U1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

1. Автоматизированный солнечный полимерный коллектор (АСПК) содержит алюминиевый корпус П-образной формы, причем задняя стенка корпуса выполнена из армированного поликарбоната, а наружная и внутренняя поверхности задней стенки окрашены теплоизолирующей краской; прозрачную изоляцию из сотового поликарбоната толщиной 4 мм; теплоприемную панель из черного поликарбоната толщиной 16 мм, прямоугольные сотовые каналы которой через один заполнены теплоносящей жидкостью на основе этиленгликоля и парафином марки НС; клапан избыточного давления; верхнюю и нижнюю коллекторные трубы; патрубки для приема холодной и подачи горячей теплоносящей жидкости, сильфоны, расположенные в начале и в конце прямоугольных сотовых каналов теплоприемной панели, только заполненных парафином марки НС; теплоизолирующую панель, выполненную из сотового поликарбоната толщиной 10 мм, внешняя поверхность которой имеет дополнительное покрытие из светоотражающей пленки; датчик температуры; электронное реле-регулятор.2. АСПК по п.1, отличающийся тем, что аккумуляторные батареи накапливают электроэнергию, вырабатываемую фотоэлектрическими модулями.3. АСПК по п.1, отличающийся тем, что наружная и внутренняя поверхности корпуса окрашены теплоизолирующей краской.4. АСПК по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность алюминиевого корпуса П-образной формы и его задняя стенка покрыты пленочными фотоэлектрическими модулями.5. АСПК по п.1, отличающийся тем, что наружный лист сотового поликарбоната укладывается за солнечным коллектором на месте его установки.

Description

Автоматизированный солнечный полимерный коллектор (далее АСПК) относится к возобновляемым источникам энергии и предназначен для круглогодичного снабжения различных потребителей горячей водой и обогрева жилых, нежилых помещений, а также объектов военного назначения стационарного и полевого базирования.
Известно изобретение Солнечный коллектор, патент на изобретение №2023214 С1, F24J 2/24, F24J 2/48 от 15.11.1994 г. [1], содержащее корпус из полимерного пористого материала, каналы для теплоносителя и два слоя прозрачной изоляции, верхний из которых выполнен в виде крышки, жестко связанной со стенками корпуса, при этом пористость полимерного материала увеличивается в направлении от наружной к внутренней поверхности корпуса. Внутренняя поверхность корпуса со стороны дна имеет перегородки, нижний слой прозрачной изоляции жестко связан с перегородками с образованием каналов для теплоносителя, а полимерный материал выполнен черным и его пористость увеличивается в направлении от внутренней к наружной поверхности с образованием наибольшей пористости в середине элементов корпуса. Основным недостатком указанного изобретения являются: необходимость организации производства специального пористого полимерного материала с переменной пористостью по толщине; изготовление нижнего слоя прозрачной гофрированной изоляции аркообразного типа требует специальной технологической оснастки, что усложняет производство и увеличивает стоимость солнечного коллектора. Кроме того, в описании изобретения отсутствуют сведения о герметичности перегородок трапециевидной формы, также жесткая связь прозрачной гофрированной изоляции аркообразного типа не указывает на необходимость герметичного соединения с перегородками трапециевидной формы, таким образом, теплоносящая жидкость будет впитываться в пористый полимерный материал, что приведет к низким показателям эффективности работы изобретения. Известен солнечный тепловой коллектор, патент на изобретение №2330218 С2, F24J 2/36 от 20.02.2008 г. [2], содержащий рабочую панель со встроенным в нее трубчатым коллектором с подводящим и отводящим патрубками для теплоносителя, и эластичную камеру. Рабочая панель и встроенный в нее трубчатый коллектор изготовлены из пластичных полимерных материалов с высокими светотеплопоглощающими свойствами, на рабочей поверхности панели используется сменная гофрированная теплопоглощающая пленка, а в качестве теплоносителя используется газ CO или CO2, или комбинация газа CO или CO2 и незамерзающей жидкости (газированная жидкость).
Известен полимерный солнечный коллектор, патент на полезную модель №84093 U1, F24J 2/00 от 27.06.2009 г. [3], содержащий корпус, в котором размещены: теплопоглощающая панель из непрозрачного или полупрозрачного теплостойкого и стойкого к ультрафиолету полимерного материала в виде плоской пластины с продольными каналами; прозрачная теплоизоляция, выполненная из листового или сотового полимерного материала; теплоизоляция нижней и боковых сторон теплопоглощающей панели; коллекторные трубки, присоединенные к торцевым сторонам теплопоглощающей панели с помощью упругого герметизирующего материала, обе коллекторные трубки стягиваются друг к другу металлическими хомутами, располагающимися как минимум по краям. Основным недостатком указанной полезной модели является наличие специальной теплоизоляции внутри корпуса, а также наличие многочисленных стягивающих хомутов, что снижает эксплуатационные качества полимерного солнечного коллектора. Кроме того, соединение коллекторных трубок к торцевым сторонам теплопоглощающей панели с помощью упругого герметизирующего материала не является надежным по сравнению с резьбовыми соединениями. Особо следует отметить, что эффективность полимерных солнечных коллекторов несколько хуже, чем солнечных коллекторов выполненных из металлических трубок с теплоприемной панелью из медных или алюминиевых листов, поэтому необходимы технические решения, направленные на устранение этого недостатка.
В качестве прототипа авторами выбрано изобретение [1].
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение стоимости, металлоемкости и веса, улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик, упрощение технологии изготовления и монтажа, а также обеспечение возможности использования АСПК в стационарных и полевых условиях расположения воинских подразделений.
Заявленная полезная модель имеет по сравнению с аналогами и прототипом следующие отличия:
- наличие легкого корпуса, который выполнен из алюминиевого профиля П-образной формы, внутренняя и наружная поверхности которого покрыты теплоизолирующей краской;
- применение трех отдельных листов сотового поликарбоната, причем первый лист - прозрачный толщиной 4 мм выполняет функцию прозрачной изоляции, второй лист толщиной 16 мм окрашен в черный цвет высокоселективной краской и выполняет функцию теплоприемной панели, третий лист толщиной 16 мм служит для теплоизоляции, внешняя и нижняя поверхности которой покрашены теплоизолирующей краской;
- наличие в теплоприемной панели прямоугольных сотовых каналов, заполненных с чередованием через один парафином нефтяным спичечным марки HC с температурой плавления не ниже 42°C (фракция C16H33-C18H33) и теплоносящей жидкостью на основе этиленгликоля, позволяет значительно повысить теплоемкость и энергетическую эффективность АСПК;
- наличие задней стенки корпуса, выполненной из армированного поликарбоната, у которой наружная и внутренняя поверхности окрашены теплоизолирующей краской, что уменьшает толщину и теплопотери, а также улучшает эффективность работы АСПК;
- наличие на внешней поверхности теплоизолирующей панели из сотового поликарбоната дополнительного покрытия светоотражающей пленкой, которая отражает тепловые лучи для нагрева парафина и теплоносителя, находящегося в сотах теплоприемной панели, что повышает температуру нагрева и улучшает эффективность работы АСПК по назначению;
- применением клея-герметика, который, являясь стойким к высоким и низким температурам, обеспечивает простоту технологии сборки теплоприемной панели с верхней и нижней пропиленовыми коллекторными трубами, что улучшает эксплуатационные характеристики АСПК;
- применение электронагревателя в нижней пропиленовой коллекторной трубе в целях поддержания заданной температуры теплоносящей жидкости;
- наличие клапана избыточного давления и датчиков температуры, обеспечивающих надежность круглогодичной эксплуатации АСПК;
- наличие пленочных фотоэлектрических модулей, которыми покрыты внешние поверхности алюминиевого П-образного корпуса и задняя стенка АСПК;
- наличие аккумуляторных батарей, используемых в целях накопления электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими модулями для обеспечения подогрева, в необходимых случаях, теплоносящей жидкости электронагревателем;
- наличие наружного отдельного листа сотового поликарбоната, верхняя поверхность которого покрыта светоотражающей пленкой, а сам лист укладывается непосредственно за солнечным коллектором на месте его установки в целях обеспечения дополнительного освещения пленочных фотоэлектрических модулей, расположенных на внешней стороне задней стенки.
Указанные отличия обеспечивают новизну принятых технических решений, чем достигается техническая задача полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется на следующих рисунках: фиг. 1 - общий вид сверху АСПК частично в разрезе; фиг. 2 - вид АСПК в поперечном разрезе; фиг. 3 - принципиальная схема передачи энергии солнечной радиации теплоносящей жидкости; фиг. 4 - схема зарядки аккумуляторных батарей; фиг. 5: а - положение сильфона в расплавленном парафине, б - положение сильфона в твердом парафине.
АСПК содержит: солнечный коллектор 1 (фиг. 1, фиг. 4), содержащий: алюминиевый корпус П-образной формы 2; заднюю стенку 3 из армированного поликарбоната; прозрачную изоляцию 4, выполненную из сотового поликарбоната толщиной 4 мм; теплоприемную панель 5, выполненную из черного сотового поликарбоната, толщиной 16 мм, прямоугольные соты которой через одну заполнены парафином 6 нефтяным спичечным марки HC с температурой плавления не ниже 42°C (фракция C16H32-C18H38) и теплоносящей жидкостью 7, изготовленной на основе этиленгликоля; теплоизолирующую панель 8, выполненную из сотового поликарбоната толщиной 10 мм; светоотражающую пленку 9, которой покрыта внешняя поверхность теплоизолирующей панели 8; пропиленовые патрубки 10, 11 для подачи соответственно холодного и забора горячего теплоносителя; верхнюю 12 и нижнюю 13 коллекторные трубы диаметром 32 мм, выполненные из пропилена, которые герметично с помощью термостойких клеев-герметиков соединены с теплоприемной панелью 5; клапан избыточного давления 14; электронагреватель 15; фотоэлектрические модули 16; аккумуляторные батареи 17; наружный отдельный лист сотового поликарбоната 18, верхняя поверхность которого покрыта светоотражающей пленкой и укладывается за солнечным коллектором на месте его установки; датчик температуры 19; реле-регулятор 20; стойка регулировочная 21; сильфоны 22, расположенные в начале и в конце прямоугольных сотовых каналов теплоприемной панели 5, только заполненных парафином 6 марки HC. Указанные составные части конструктивно объединены в единую технологическую систему обеспечивающую решение поставленной технической задачи.
АСПК работает следующим образом. Солнечная радиация проникает через прозрачную изоляцию 4 из сотового поликарбоната толщиной 4 мм и нагревает черную поверхность теплоприемной панели 5 из сотового поликарбоната толщиной 16 мм. Одновременно в прямоугольных сотовых каналах теплоприемной панели 5 нагреваются теплоносящая жидкость 7 и парафин 6 марки НС, находящиеся в прямоугольных сотовых каналах с чередованием через одну соту. Парафин 6 марки НС обладает очень высокой теплоемкостью и низкой теплопередачей, что позволяет накапливать и постепенно передавать тепло теплоносящей жидкости 7 находящейся в соседних прямоугольных сотовых каналах в течение 2-3 часов после захода Солнца. Светоотражающая пленка 9, отражая тепловые лучи, дополнительно отдает тепло парафину 6 марки HC 6 и теплоносящей жидкости 7. Таким образом, 87%-90% энергии солнечной радиации, падающей на теплоприемную панель 5, выполненную из черного сотового поликарбоната, полностью поглощается теплоносящей жидкостью 7 и парафином 6 марки HC. Нагретая таким способом теплоносящая жидкость 7, через коллекторную трубу 12, которая служит для накопления горячего теплоносителя, и патрубок 11 подается потребителю. В светлое время суток фотоэлектрические модули 16 от действия прямых и отраженных от наружного листа сотового поликарбоната 18 лучей солнечной радиации постоянно заряжают аккумуляторные батареи 17. Когда температура теплоносящей жидкости в верхней коллекторной трубе 12 достигнет значения +45°C, реле-регулятор 20 по сигналу датчика температуры 19 подключает электронагреватель 15 к аккумуляторным батареям 17. Так достигается сбалансированное минимальное потребление традиционной электроэнергии. После захода Солнца, нагретый в течение дня парафин 6 марки HC, в течение 2-3 часов продолжает отдавать тепло теплоносящей жидкости 7, находящейся в соседних прямоугольных сотовых каналах. Охлажденная теплоносящая жидкость 7 на основе этиленгликоля поступает через патрубок 10 в коллекторную трубу 13, которая служит для накопления охлажденной теплоносящей жидкости на основе этиленгликоля, и далее направляется в только прямоугольные сотовые каналы, теплоприемной панели 5, предназначенные для заполнения теплоносящей жидкостью. Теплоносящая жидкость 7 на основе этиленгликоля, обеспечивает круглогодичную эксплуатацию АСПК. Стойка регулировочная 21 служит для установки угла наклона а АСПК к горизонту, угол α (фиг. 4) должен соответствовать широте местности, где эксплуатируется АСПК. Известно, что при остывании парафин 6 марки HC уменьшается в объеме на 10-12%, поэтому для компенсации изменения этого объема применяются сильфоны 22, расположенные в начале и в конце прямоугольных сотовых каналов теплоприемной панели 5, только заполненных парафином 6 марки HC. Сильфоны 22 вставляются в сотовые каналы теплоприемной панели 5, когда парафин 6 марки HC находится в расплавленном состоянии при температуре не ниже 55°C. После установки сильфонов 22 в соответствующие прямоугольные сотовые каналы теплоприемной панели 5 они фиксируются с помощью клея-герметика. В этом случае воздух, находящийся в сильфоне 22, сжат (фиг. 5, а). По мере остывания парафина 6 марки HC сжатый воздух в сильфоне 22 расширяется (фиг. 5, б), компенсируя уменьшение объема парафина 6 марки HC.
Устройство и взаимодействие составных частей АСПК составляет единую технологическую систему, обеспечивающую автоматизированное круглогодичное теплоснабжение потребителей, а применение в конструкции АСПК полимерных материалов снижает его вес и стоимость эксплуатации.
Источники информации
1. Солнечный коллектор, патент на изобретение №2023214 C1, F24J 2/24, F24J 2/48 от 15.11.1994 г.
2. Солнечный тепловой коллектор, патент на изобретение №2330218 С2, F24J 2/36 от 20.02.2008 г.
3. Полимерный солнечный коллектор, патент на полезную модель №84093 U1, F24J 2/00 от 27.06.2009 г.

Claims (5)

1. Автоматизированный солнечный полимерный коллектор (АСПК) содержит алюминиевый корпус П-образной формы, причем задняя стенка корпуса выполнена из армированного поликарбоната, а наружная и внутренняя поверхности задней стенки окрашены теплоизолирующей краской; прозрачную изоляцию из сотового поликарбоната толщиной 4 мм; теплоприемную панель из черного поликарбоната толщиной 16 мм, прямоугольные сотовые каналы которой через один заполнены теплоносящей жидкостью на основе этиленгликоля и парафином марки НС; клапан избыточного давления; верхнюю и нижнюю коллекторные трубы; патрубки для приема холодной и подачи горячей теплоносящей жидкости, сильфоны, расположенные в начале и в конце прямоугольных сотовых каналов теплоприемной панели, только заполненных парафином марки НС; теплоизолирующую панель, выполненную из сотового поликарбоната толщиной 10 мм, внешняя поверхность которой имеет дополнительное покрытие из светоотражающей пленки; датчик температуры; электронное реле-регулятор.
2. АСПК по п.1, отличающийся тем, что аккумуляторные батареи накапливают электроэнергию, вырабатываемую фотоэлектрическими модулями.
3. АСПК по п.1, отличающийся тем, что наружная и внутренняя поверхности корпуса окрашены теплоизолирующей краской.
4. АСПК по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность алюминиевого корпуса П-образной формы и его задняя стенка покрыты пленочными фотоэлектрическими модулями.
5. АСПК по п.1, отличающийся тем, что наружный лист сотового поликарбоната укладывается за солнечным коллектором на месте его установки.
Figure 00000001
RU2013112571/06U 2013-03-20 2013-03-20 Автоматизированный солнечный полимерный коллектор RU133595U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112571/06U RU133595U1 (ru) 2013-03-20 2013-03-20 Автоматизированный солнечный полимерный коллектор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112571/06U RU133595U1 (ru) 2013-03-20 2013-03-20 Автоматизированный солнечный полимерный коллектор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU133595U1 true RU133595U1 (ru) 2013-10-20

Family

ID=49357528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013112571/06U RU133595U1 (ru) 2013-03-20 2013-03-20 Автоматизированный солнечный полимерный коллектор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU133595U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560850C1 (ru) * 2014-06-03 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Автоматизированный солнечный коллектор эконом-класса

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560850C1 (ru) * 2014-06-03 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Автоматизированный солнечный коллектор эконом-класса

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2904589T3 (es) Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada
CN202562076U (zh) 一种自流分体式太阳能热水器
KR101979659B1 (ko) 건물일체형 태양광·태양열 시스템
ITTO20070088U1 (it) Progetto s.i.p.sistema solare di produzione
US20110253126A1 (en) Net Zero Energy Building System
RU2618633C2 (ru) Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии
US6857425B2 (en) Solar energy collector system
RU133595U1 (ru) Автоматизированный солнечный полимерный коллектор
KR100904250B1 (ko) 태양열의 집열을 이용한 용수공급장치
US20120118378A1 (en) Non-Linear Solar Receiver
RU133909U1 (ru) Солнечная водонагревательная панель
WO2009013578A2 (en) Solar panel for fluid heating
WO2013133760A1 (en) A solar collector and solar panel with solar cells for the roof of a building
RU2560850C1 (ru) Автоматизированный солнечный коллектор эконом-класса
RU174246U1 (ru) Эффективный солнечный коллектор с теплопоглощающим самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом
CN105890183A (zh) 一种封闭、反射、壁挂、聚焦式太阳能集热器
RU2523616C2 (ru) Энергоэффективный солнечный коллектор
CN110890864A (zh) 一种高效太阳能发电集热及辐射制冷的抛物面型装置
CN103244987A (zh) 基于聚光集电的有限场地面积下高效昼夜供暖装置
CN110513749A (zh) 双热源顶板辐射采暖系统及其控制方法
CN202485236U (zh) 真空管串流平板型太阳能集热器
CN2775555Y (zh) 太阳能u形管聚光集热器
CN2775556Y (zh) 太阳能热管聚光集热器
JP2009092362A (ja) 太陽光熱の反射集熱装置
RU2569780C1 (ru) Коллектор солнечный двухсторонний

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20140321