RU2455582C1 - Солнечный емкостной водонагреватель - Google Patents
Солнечный емкостной водонагреватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455582C1 RU2455582C1 RU2010154189/06A RU2010154189A RU2455582C1 RU 2455582 C1 RU2455582 C1 RU 2455582C1 RU 2010154189/06 A RU2010154189/06 A RU 2010154189/06A RU 2010154189 A RU2010154189 A RU 2010154189A RU 2455582 C1 RU2455582 C1 RU 2455582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- profiles
- water heater
- solar
- solar storage
- removable
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гелиотехнике, конкретно - к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством солнечного лучистого потока (солнечным водонагревателям, коллекторам, поглотителям). Солнечный водонагреватель содержит емкость для воды (абсорбер), выполненный из 2…20 параллельных профилей замкнутого сечения из алюминиевого сплава, с толщиной стенки 1,0…3,0 мм, с длиной каждого профиля 0,5…3,5 м, профили объединены с обоих торцов фланцами, совмещенными с подводящим и отводящим каналами для каждого профиля и подводящей и отводящей коллекторными трубами, при этом между торцами профилей и фланцами выполнены зазоры в 0,2…3,0 мм, которые заполнены высокотемпературным клеем-герметиком. Сечение (замкнутое) профилей выполнено прямоугольным (в т.ч. квадратным), или трапецеидальным, или эллиптическим (в т.ч. круглым). Внутри профилей могут быть установлены съемные или несъемные экраны. Теплоизолирующий корпус водонагревателя выполнен из профилей алюминиевого сплава и отдельного днища, с внутренней теплоизоляцией между профилями корпуса, его днищем и абсорбером, с апертурой светового окна не менее 90% освещаемой солнцем поверхности корпуса. Изобретение позволит снизить на 10…30% трудоемкость изготовления, сборки и герметизации плоских водонагревателей при сохранении общего высокого коэффициента полезного действия устройства. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, конкретно - к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством солнечного лучистого потока (солнечным водонагревателям, коллекторам, поглотителям).
Известны гелиоагрегаты - емкостные водонагреватели, обеспечивающие преобразование лучистого потока от солнца в тепло для нагрева жидкости - см., например, С.Уделл «Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии», М., Знание, 1980, стр.44-47; патент РФ №2250420 «Гелионагреватель», приоритет от 22.05.2003, МПК F24J 2/00.
В качестве ближайшего аналога представляемого технического решения выбран солнечный водонагреватель - плоский солнечный коллектор, приведенный в монографии Н.В.Харченко «Индивидуальные солнечные установки», М., Энергоатомиздат, 1991, стр.25-29, рис.8, 9, 10. Основными элементами ближайшего аналога являются емкость для воды (абсорбер) с селективным («лучепоглощающим») покрытием освещаемой солнцем наружной поверхности, теплоизолирующий корпус со световым окном и светопрозрачным ограждением, подводящая и отводящая коллекторные трубы.
К недостаткам аналогов следует отнести относительную технологическую сложность изготовления, сборки и герметизации жидкостных абсорберов (см., например, ближайший аналог, рис.10) при реализации высокого коэффициента полезного действия солнечного водонагревателя.
Целью предлагаемого изобретения является переход к новому конструктивно-технологическому облику плоского солнечного емкостного водонагревателя, позволяющему на 10…30% снизить трудоемкость его изготовления, сборки и герметизации (в т.ч. в мелкосерийном и крупносерийном производстве) при сохранении высокого коэффициента полезного действия устройства.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом солнечном водонагревателе емкость для воды (абсорбер) выполнена из 2…20 параллельных профилей замкнутого сечения из алюминиевого сплава с толщиной стенки 1,0…3,0 мм, с длиной каждого профиля 0,5…3,5 м, профили объединены с обоих торцов фланцами, совмещенными с подводящим и отводящим каналами для каждого профиля и подводящей и отводящей коллекторными трубами, при этом между торцами профилей и фланцами выполнены зазоры в 0,2…3,0 мм, которые заполнены высокотемпературным клеем-герметиком. Сечение (замкнутое) профилей выполнено прямоугольным (в т.ч. квадратным), или трапецеидальным, или эллиптическим (в т.ч. круглым). Внутри профилей могут быть установлены съемные или несъемные экраны. Теплоизолирующий корпус водонагревателя выполнен из профилей алюминиевого сплава и отдельного днища, с внутренней теплоизоляцией между профилями корпуса, его днищем и абсорбером (емкостью для воды), с апертурой светового окна не менее 90% освещаемой солнцем (лицевой) поверхности корпуса, светопрозрачное ограждение выполнено из силикатного стекла толщиной 2…10 мм или сотового поликарбоната толщиной 4…12 мм, при этом воздушный зазор между емкостью для воды и светопрозрачным ограждением составляет 3…50 мм. Дополнительно пространство (зазор) между емкостью для воды и светопрозрачным ограждением может быть заполнено прозрачной теплоизоляцией. Корпус водонагревателя может быть снабжен регулируемыми или нерегулируемыми установочными опорами. Дополнительно корпус водонагревателя может быть снабжен 1…4 силовыми кронштейнами с 1…4 транспортно-установочными катками (колесами), а также 1…4 такелажными рукоятями, в т.ч. съемными. Также данный солнечный емкостной водонагреватель может быть снабжен съемным теплоизолирующим одеялом (чехлом).
На фиг.1 представлен общий вид солнечного емкостного водонагревателя по предлагаемому техническому решению, на фиг.2, 3 показаны принципиальные конструктивно-компоновочные особенности данного устройства.
Приняты обозначения:
1 - емкость для воды (абсорбер),
2 - корпус,
3 - светопрозрачное ограждение,
4 - фланец,
5 - подводящий (отводящий) канал,
6 - теплоизоляция,
7 - селективное покрытие,
8 - рабочая жидкость (вода),
9 - установочная опора (регулируемая либо нерегулируемая),
10 - силовой кронштейн,
11 - каток (колесо) транспортно-установочный,
12 - такелажная рукоять,
13 - экран,
14 - днище корпуса,
15 - коллекторная труба (подводящая либо отводящая).
Устройство по предлагаемому техническому решению работает следующим образом.
Водонагреватель, включающий абсорбер поз.1 в корпусе поз.2 (включая днище корпуса поз.14), устанавливается, например, посредством установочных опор поз.9 таким образом, чтобы солнечный лучистый поток, проникая через световое окно и светопрозрачное ограждение поз.3, нагревал лицевую поверхность профилей и рабочую жидкость поз.8 (например, воду) в абсорбере поз.1 (см. фиг.1). При этом селективное покрытие поз.7 профилей абсорбера и теплоизоляция поз.6 корпуса повышают коэффициент полезного действия водонагревателя, а экраны поз.13 внутри профилей абсорбера (вблизи стенки с селективным покрытием) увеличивают скорость прогрева воды поз.8. Подвод и отвод воды поз.8 осуществляется посредством соответствующих коллекторных труб поз.15 и каналов поз.5, конструктивно совмещенных с торцевыми фланцами поз.4 (см. фиг.2, 3). Для облегчения транспортировки и установки водонагреватель может снабжаться катками (колесами) поз.11, которые устанавливаются на силовые кронштейны поз.10, а также такелажными рукоятями поз.12 (как съемными, так и несъемными). Количество катков и рукоятей - 1…4 шт.
С целью повышения прочности и жесткости абсорбера поз.1, возможности варьировать его габаритами без изменения базовой технологии изготовления, сборки и монтажа - он выполняется из 2…20 параллельных профилей замкнутого сечения (прямоугольного, в т.ч. квадратного, или трапецеидального, или эллиптического, в т.ч. круглого) из обладающего высокой теплопроводностью, коррозионной стойкостью, имеющего малый удельный вес алюминиевого сплава с толщиной стенки 1…3 мм, с длиной каждого профиля 0,5…3,5 м (выбрано из условия удобства транспортировки и монтажа в месте эксплуатации).
Профили абсорбера поз.1 с обоих торцов объединяются фланцами поз.4. При этом между торцами профилей и ответной поверхностью фланца выполняются монтажные зазоры в диапазоне 0,2…3,0 мм, которые в последующем заполняются высокотемпературным (выдерживающим «сухой» нагрев водонагревателя) клеем-герметиком. Данное соединение позволяет технологически несложно получить высококачественный герметичный стык с большой прочностью и стойкостью к термоциклированию независимо от количества профилей абсорбера (см. фиг.3) и тем самым существенно снизить его себестоимость по сравнению со сварными и паяными конструкциями.
Интенсификация нагрева воды поз.8 может быть достигнута путем размещения внутри профилей абсорбера поз.1 съемных или несъемных экранов поз.13 (подтверждено экспериментально для времени экспонирования до нескольких часов). При этом, вследствие низких скоростей перемещения рабочего тела в емкостном нагревателе, наличие экранов поз.13 будет мало влиять на общее гидросопротивление жидкостного контура устройства.
С целью многолетней бесперебойной работы водонагревателя в условиях интенсивной инсоляции, взаимного соответствия температурных расширений его элементов, рационального облегчения конструкции и условий сборки изделия, оптимизации применяемого парка технологического оборудования - корпус поз.2 водонагревателя набирается из профилей алюминиевого сплава. Между профилями корпуса поз.2 и абсорбера поз.1 размещается слой термостойкой теплоизоляции поз.6 (например, минеральной ваты или пенополиуретана). Термостойкая теплоизоляция поз.6 размещается также в пространстве между абсорбером поз.1 и днищем поз.14 корпуса. При этом конструктивно жесткая теплоизоляция поз.6 может быть закреплена на днище поз.14 по типу т.н. сэндвич-панели (см. фиг.2).
Для максимизации солнечного лучистого потока, на абсорбер поз.1 - апертура светового окна должна составлять не менее 90% освещаемой лицевой стороны водонагревателя. На основании опыта эксплуатации экспериментальных образцов воздушный зазор между лицевой стороной с селективным покрытием поз.7 абсорбера поз.1 и светопрозрачным ограждением поз.3 выбран в диапазоне 3…50 мм. При этом светопрозрачное ограждение поз.3 выполняется из силикатного стекла толщиной 2…10 мм либо из более легкого и с меньшим уровнем теплопотерь сотового поликарбоната толщиной 4…12 мм (указанные толщины светопрозрачного ограждения при незначительном ослаблении лучистого потока обладают достаточной для эксплуатационных условий в габаритах светового окна конструкционной прочностью и жесткостью). В качестве перспективного варианта устройства, обеспечивающего уменьшение тепловых потерь на переходе светопрозрачное ограждение - абсорбер, может быть предложена прозрачная теплоизоляция (например, на основе пористых или трубчатых структур поликарбонатов), размещаемая в данном промежутке (зазоре). При этом, в зависимости от характеристик прозрачной теплоизоляции, допускается простая доработка базовой конструкции путем ее плотной установки в зазор.
Дополнительно солнечный емкостной водонагреватель по предложенному техническому решению может снабжаться съемным теплоизолирующим одеялом (чехлом). Основное назначение теплоизолирующего одеяла - снижение теплопотерь водонагревателя в ночное время. Тем самым рабочая жидкость поз.8 длительное время остается нагретой и пригодной к бытовому или промышленному использованию (в данном случае уместна определенная аналогия с термосом).
Создание солнечного емкостного водонагревателя по предлагаемому техническому решению позволит перейти к новому современному конструктивно-технологическому облику изделия, снизить на 10…30% трудоемкость изготовления, сборки и герметизации плоских водонагревателей как в мелкосерийном, так и в крупносерийном производстве при сохранении общего высокого коэффициента полезного действия устройства.
Claims (11)
1. Солнечный емкостной водонагреватель, включающий емкость для воды с селективным покрытием освещаемой солнцем наружной поверхности, теплоизолирующий корпус со световым окном и светопрозрачным ограждением, подводящую и отводящую коллекторные трубы, отличающийся тем, что емкость для воды выполнена из 2…20 параллельных профилей замкнутого сечения из алюминиевого сплава с толщиной стенки 1,0…3,0 мм, с длиной каждого профиля 0,5…3,5 м, профили объединены с обоих торцов фланцами, совмещенными с подводящим и отводящим каналами для каждого профиля и подводящей и отводящей коллекторными трубами, при этом между торцами профилей и фланцами выполнены зазоры в 0,2…3,0 мм, которые заполнены высокотемпературным клеем-герметиком.
2. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что сечение профилей выполнено прямоугольным, в том числе квадратным.
3. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что сечение профилей выполнено трапецеидальным.
4. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что сечение профилей выполнено эллиптическим, в том числе круглым.
5. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что внутри профилей размещены съемные или несъемные экраны.
6. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что его теплоизолирующий корпус выполнен из профилей алюминиевого сплава и отдельного днища, с внутренней теплоизоляцией между профилями корпуса, его днищем и емкостью для воды, с апертурой светового окна не менее 90% освещаемой солнцем поверхности корпуса, светопрозрачное ограждение выполнено из силикатного стекла толщиной 2…10 мм или сотового поликарбоната толщиной 4…12 мм, при этом воздушный зазор между емкостью для воды и светопрозрачным ограждением составляет 3…50 мм.
7. Солнечный емкостной водонагреватель по любому из пп.1, 6, отличающийся тем, что зазор между емкостью для воды и светопрозрачным ограждением заполнен прозрачной теплоизоляцией.
8. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что его корпус снабжен регулируемыми или нерегулируемыми установочными опорами.
9. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что его корпус снабжен 1…4 силовыми кронштейнами с 1…4 транспортно-установочными катками.
10. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что его корпус снабжен 1…4 съемными либо несъемными такелажными рукоятями.
11. Солнечный емкостной водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен съемным теплоизолирующим одеялом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010154189/06A RU2455582C1 (ru) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Солнечный емкостной водонагреватель |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010154189/06A RU2455582C1 (ru) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Солнечный емкостной водонагреватель |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455582C1 true RU2455582C1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010154189/06A RU2455582C1 (ru) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Солнечный емкостной водонагреватель |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455582C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180994U1 (ru) * | 2018-03-13 | 2018-07-03 | Елизавета Александровна Румянцева | Солнечный водонагреватель |
| RU217059U1 (ru) * | 2021-11-29 | 2023-03-16 | Магомед Гаджимагомедович Дибиров | Плоский солнечный коллектор |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048655A1 (en) * | 2001-12-01 | 2003-06-12 | Christensen Hans Joergen | Solar collector panel for heating ventilation air |
| RU2250420C2 (ru) * | 2003-05-22 | 2005-04-20 | Лавренов Александр Николаевич | Гелионагреватель |
| RU2265162C2 (ru) * | 2004-01-16 | 2005-11-27 | Адамович Борис Андреевич | Солнечный коллектор как элемент строительной конструкции |
| RU53417U1 (ru) * | 2006-01-10 | 2006-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "А-1" | Солнечный коллектор |
| RU2395757C2 (ru) * | 2008-02-21 | 2010-07-27 | Валерий Михайлович Харченко | Солнечный коллектор |
-
2010
- 2010-12-30 RU RU2010154189/06A patent/RU2455582C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048655A1 (en) * | 2001-12-01 | 2003-06-12 | Christensen Hans Joergen | Solar collector panel for heating ventilation air |
| RU2250420C2 (ru) * | 2003-05-22 | 2005-04-20 | Лавренов Александр Николаевич | Гелионагреватель |
| RU2265162C2 (ru) * | 2004-01-16 | 2005-11-27 | Адамович Борис Андреевич | Солнечный коллектор как элемент строительной конструкции |
| RU53417U1 (ru) * | 2006-01-10 | 2006-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "А-1" | Солнечный коллектор |
| RU2395757C2 (ru) * | 2008-02-21 | 2010-07-27 | Валерий Михайлович Харченко | Солнечный коллектор |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180994U1 (ru) * | 2018-03-13 | 2018-07-03 | Елизавета Александровна Румянцева | Солнечный водонагреватель |
| RU217059U1 (ru) * | 2021-11-29 | 2023-03-16 | Магомед Гаджимагомедович Дибиров | Плоский солнечный коллектор |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120024283A1 (en) | Hybrid Solar Thermal and Photovoltaic Collector | |
| CN202002346U (zh) | 壁挂式太阳能空气集热器 | |
| CN105758021A (zh) | 一种具有相变蓄热热管的太阳能集热装置 | |
| WO2013183067A2 (en) | An improved heat collection element for linear collector | |
| RU2455582C1 (ru) | Солнечный емкостной водонагреватель | |
| AU2017252608B2 (en) | Roof Panels to Serve as Thermal Collectors | |
| CN204678708U (zh) | 不锈钢瓦楞型太阳集热器 | |
| CN204084905U (zh) | 一种带有相变蓄热室模块的太阳能平板集热器 | |
| CN106440416A (zh) | 一种高性能集热太阳能光热与屋面一体化集成系统 | |
| CN201163112Y (zh) | 热管太阳能热水器 | |
| CN203771742U (zh) | 百叶窗式平板太阳能集热器 | |
| CN103334557A (zh) | 用于从建筑物中回收太阳能的系统 | |
| RU90103U1 (ru) | Мобильное здание с альтернативным теплоэлектроснабжением | |
| WO2009047528A1 (en) | Improvements in and relating to solar panels | |
| CN101781915A (zh) | 太阳能墙体热利用系统 | |
| CN206160517U (zh) | 一种高性能集热太阳能光热与屋面一体化集成系统 | |
| CN205227877U (zh) | 一种太阳能集热装置 | |
| CN101624861B (zh) | 镁合金太阳能集热建材板 | |
| RU90884U1 (ru) | Солнечный коллектор | |
| CN104236131A (zh) | 一种带有相变蓄热室模块的太阳能平板集热器 | |
| CN202792572U (zh) | 光波加热阳台壁挂式太阳能热水器 | |
| RU2523616C2 (ru) | Энергоэффективный солнечный коллектор | |
| CN201935423U (zh) | 单面受光太阳能气液两相板式集热器 | |
| CN201181129Y (zh) | 分体式太阳能热水器 | |
| RU96637U1 (ru) | Солнечный коллектор |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151231 |