RU2407957C1

RU2407957C1 - Solar collector

Info

Publication number: RU2407957C1
Application number: RU2009148440/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Казанджан (RU); Борис Иванович Казанджан
Original assignee: Борис Иванович Казанджан
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-12-27

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: solar collector has two lateral fastening elements, a convex transparent barrier made from single-layer or multi-layer flexible material, a rear wall, an absorber between the transparent barrier and the rear wall, heat insulation placed between the absorber and the rear wall, and two end covers. The lateral fastening elements have an inclined guide groove. The transparent barrier is mounted on the lateral sides in grooves of lateral fastening elements. The rear wall tightens the lateral fastening elements and prevents the curved barrier from straightening. ^ EFFECT: simplification and low cost of making the solar collector. ^ 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя.The invention relates to solar engineering and can be used, in particular, in devices that convert the electromagnetic radiation of the Sun into thermal energy for heating a liquid coolant.

Известен солнечный коллектор, содержащий два боковых крепежных элемента, прозрачное ограждение выпуклой формы, заднюю стенку, абсорбер, расположенный между прозрачным ограждением и задней стенкой, тепловую изоляцию, размещенную между абсорбером и задней стенкой, и две торцевые крышки (см. US 5431149 А, МПК F24J 2/24, 1995). Прозрачное ограждение известного коллектора выполнено из блоков предварительно согнутого при помощи термических средств стекла или пластика, прикрепленных к боковым крепежным элементам посредством шурупов.A solar collector is known comprising two lateral fasteners, a convex transparent guard, a rear wall, an absorber located between the transparent guard and the rear wall, thermal insulation located between the absorber and the rear wall, and two end caps (see US 5431149 A, IPC F24J 2/24, 1995). The transparent fence of the known collector is made of blocks preliminarily bent by means of thermal means of glass or plastic, attached to the side fasteners by means of screws.

Придание прозрачному ограждению известного коллектора выпуклой формы за счет использования термических средств повышает сложность и стоимость его изготовления, поскольку требуется дорогостоящее оборудование и расходуется электроэнергия. Кроме того, повышаются требования к точности изготовления выпуклой формы прозрачного ограждения.Giving a well-known collector a convex shape to the transparent enclosure through the use of thermal means increases the complexity and cost of its manufacture, since expensive equipment is required and energy is consumed. In addition, there are increasing requirements for the accuracy of manufacturing a convex form of a transparent fence.

Задачей настоящего изобретения является разработка оптимальной конструкции коллектора применительно к конкретным видам абсорберов, которые используются или могут быть использованы в солнечных коллекторах.The objective of the present invention is to develop the optimal design of the collector in relation to the specific types of absorbers that are used or can be used in solar collectors.

Техническим результатом от использования настоящего изобретения является упрощение и снижение стоимости изготовления солнечного коллектора.The technical result from the use of the present invention is to simplify and reduce the cost of manufacturing a solar collector.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в солнечном коллекторе, содержащем два боковых крепежных элемента, прозрачное ограждение выпуклой формы из однослойного или многослойного гибкого материала, заднюю стенку, абсорбер, расположенный между прозрачным ограждением и задней стенкой, тепловую изоляцию, размещенную между абсорбером и задней стенкой, и две торцевые крышки, согласно изобретению боковые крепежные элементы выполнены с наклонным направляющим пазом, прозрачное ограждение закреплено по боковым сторонам в пазах боковых крепежных элементов, задняя стенка выполнена стягивающей боковые крепежные элементы и удерживающей согнутое прозрачное ограждение от распрямления.The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that in the solar collector containing two lateral fasteners, a convex transparent fence made of a single or multi-layer flexible material, a rear wall, an absorber located between the transparent fence and the rear wall, thermal insulation located between the absorber and the rear wall and two end caps, according to the invention, the side fasteners are made with an inclined guide groove, a transparent guard is fixed on the sides to the other sides in the grooves of the side fasteners, the rear wall is made to tighten the side fasteners and holding the bent transparent fence from straightening.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что абсорбер может быть выполнен выпуклой формы и обращен выпуклой стороной к прозрачному ограждению.The problem is solved and the technical result is also achieved by the fact that the absorber can be made convex in shape and facing the convex side to a transparent fence.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что абсорбер может быть выполнен плоским.The problem is solved and the technical result is also achieved by the fact that the absorber can be made flat.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что абсорбер может быть выполнен с селективным покрытием на лицевой стороне, обращенной к прозрачному ограждению, и трубками для протока теплоносителя с тыльной стороны, обращенной к задней стенке.The problem is solved and the technical result is also achieved by the fact that the absorber can be made with selective coating on the front side facing the transparent fence, and tubes for the coolant flow from the back side facing the rear wall.

Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что нижняя стенка направляющего паза боковых крепежных элементов может быть оперта на ребро жесткости.The problem is solved and the technical result is also achieved by the fact that the lower wall of the guide groove of the side fasteners can be supported on a stiffener.

На фиг.1 представлен поперечный разрез предлагаемого солнечного коллектора с выпуклым абсорбером.Figure 1 presents a cross section of the proposed solar collector with a convex absorber.

На фиг.2 - поперечный разрез предлагаемого солнечного коллектора с плоским абсорбером.Figure 2 is a cross section of the proposed solar collector with a flat absorber.

На фиг.3 - вариант бокового крепежного элемента с ребром жесткости, составляющим единое целое с боковым крепежным элементом.Figure 3 is a variant of the lateral fastener with a stiffener, integral with the lateral fastener.

На фиг.4 - вариант бокового крепежного элемента с вставным ребром жесткости.Figure 4 is a variant of the lateral mounting element with an inserted stiffener.

На фиг.5 - вариант бокового крепежного элемента без ребра жесткости.Figure 5 is a variant of the side mounting element without a stiffener.

На фиг.6 - общий вид предлагаемого солнечного коллектора.Figure 6 is a General view of the proposed solar collector.

Предлагаемый солнечный коллектор (фиг.1, 2) содержит два боковых крепежных элемента 1, прозрачное ограждение 2 выпуклой формы из однослойного или многослойного гибкого материала, например из ячеистого поликарбоната с поперечным расположением каналов, заднюю стенку 3, абсорбер 4, расположенный между прозрачным ограждением 2 и задней стенкой 3 и выполненный из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, тепловую изоляцию 5, размещенную между абсорбером 4 и задней стенкой 3 и уменьшающую тепловые потери коллектора с тыльной стороны, и две торцевые крышки 6. Боковые крепежные элементы 1 выполнены с наклонным направляющим пазом 7 и изготовлены, например, экструзией из алюминиевого сплава. Прозрачное ограждение 2 закреплено по боковым сторонам в пазах 7 боковых крепежных элементов 1. Задняя стенка 3 выполнена стягивающей боковые крепежные элементы 1 и удерживающей согнутое прозрачное ограждение 2 от распрямления. При изготовлении коллектора плоское прозрачное ограждение 2 закрепляется по боковым сторонам в пазах 7 боковых крепежных элементов 1. Под действием нагрузки на внутреннюю поверхность прозрачное ограждение 2 по направлению пазов 7 выгибается и образует выпуклую форму, при которой выступающие плоские полки 8 боковых крепежных элементов 1 оказываются в одной плоскости, после чего к полкам 8 крепится задняя стенка 3 из тонкого, например, металлического листа. Нагрузка на внутреннюю поверхность прозрачного ограждения 2 снимается, а задняя стенка 3 удерживает согнутое прозрачное ограждение 2 от распрямления. Абсорбер 4 может быть выполнен выпуклой формы и обращен выпуклой стороной к прозрачному ограждению 2. В варианте абсорбер 4 может быть выполнен плоским. Кроме того, абсорбер 4 может быть выполнен с селективным покрытием с высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии и низким коэффициентом излучения на лицевой стороне, обращенной к прозрачному ограждению 2, и трубками 9 для протока теплоносителя с тыльной стороны, обращенной к задней стенке 3. В случае использования коллектора в регионах с высокой внешней нагрузкой на прозрачное ограждение 2, например при большой снеговой нагрузке, может использоваться вариант бокового крепежного элемента 1 с направляющим пазом 7, нижняя стенка которого 10 опирается на ребро жесткости 11 (фиг.3), составляющее единое целое с боковым крепежным элементом, или на вставное ребро жесткости 11 (фиг.4). В случае использования коллектора в регионах, где снеговая нагрузка на прозрачное ограждение 2 не ожидается, боковой элемент 1 может использоваться без ребра жесткости (фиг.5). Таким образом, выпуклая форма прозрачного ограждения 2 уменьшает вероятность его прогиба внутрь коллектора под действием внешних нагрузок, в первую очередь снеговой нагрузки, а также обеспечивает возможность использования абсорберов 4 различной конфигурации, в том числе выпуклых абсорберов, собирающих больше солнечной энергии по сравнению с плоскими.The proposed solar collector (Fig. 1, 2) contains two lateral fasteners 1, a transparent convex guard 2 of a single or multi-layer flexible material, for example, of cellular polycarbonate with a transverse arrangement of channels, a rear wall 3, an absorber 4 located between the transparent guard 2 and a rear wall 3 and made of metal with a high coefficient of thermal conductivity, thermal insulation 5, located between the absorber 4 and the rear wall 3 and reducing heat loss of the collector from the back, and two end caps 6. Side fasteners 1 are made with an inclined guide groove 7 and are made, for example, by extrusion of aluminum alloy. A transparent fence 2 is fixed on the sides in the grooves 7 of the side fasteners 1. The rear wall 3 is made by tightening the side fasteners 1 and holding the bent transparent fence 2 from straightening. In the manufacture of the collector, a flat transparent guard 2 is fixed on the sides in the grooves 7 of the side fasteners 1. Under the influence of the load on the inner surface, the transparent guard 2 in the direction of the grooves 7 bends and forms a convex shape, in which the protruding flat shelves 8 of the side fasteners 1 are in one plane, after which the rear wall 3 of a thin, for example, metal sheet, is attached to the shelves 8. The load on the inner surface of the transparent fence 2 is removed, and the rear wall 3 keeps the bent transparent fence 2 from straightening. The absorber 4 can be made convex in shape and turned the convex side to the transparent fence 2. In the embodiment, the absorber 4 can be made flat. In addition, the absorber 4 can be made with a selective coating with a high coefficient of absorption of solar energy and a low emissivity on the front side facing the transparent fence 2, and tubes 9 for the flow of coolant from the back side facing the rear wall 3. In case of use collectors in regions with a high external load on the transparent fence 2, for example, under heavy snow load, a variant of the side fastening element 1 with a guide groove 7, the lower wall of which th 10 rests on the rib 11 (Figure 3) is integral with a lateral fastening element or the slide rib 11 (Figure 4). In the case of the use of the collector in regions where snow load on the transparent fence 2 is not expected, the side element 1 can be used without a stiffener (figure 5). Thus, the convex shape of the transparent fence 2 reduces the likelihood of its deflection inside the collector under the influence of external loads, primarily snow load, and also provides the possibility of using absorbers 4 of various configurations, including convex absorbers that collect more solar energy compared to flat ones.

Описываемый коллектор работает следующим образом.The described collector operates as follows.

Солнечные лучи, проходя через прозрачное ограждение 2 (фиг.1, 2), попадают на поверхность абсорбера 4, имеющую селективное покрытие, и поглощаются ею, в результате чего поверхность абсорбера 4 нагревается. В коллектор поступает жидкий теплоноситель, который, проходя по трубкам 9, размещенным на тыльной стороне абсорбера 4, отводит тепло от поверхности абсорбера 4. Это тепло утилизируется одним из известных способов.The sun's rays passing through the transparent enclosure 2 (FIGS. 1, 2) fall on the surface of the absorber 4 having a selective coating and are absorbed by it, as a result of which the surface of the absorber 4 heats up. A liquid coolant enters the collector, which, passing through tubes 9 located on the back of the absorber 4, removes heat from the surface of the absorber 4. This heat is utilized by one of the known methods.

Claims

1. A solar collector comprising two side fasteners, a convex transparent fence made of a single or multi-layer flexible material, a rear wall, an absorber located between the transparent fence and the rear wall, thermal insulation located between the absorber and the rear wall, and two end caps, characterized in that the side fasteners are made with an inclined guide groove, a transparent fence is fixed on the sides in the grooves of the side fasteners, the rear wall is made of shrinkage lateral fastening elements and transparent cover retaining bent from straightening.

2. The solar collector according to claim 1, characterized in that the absorber is convex in shape and convex side to a transparent fence.

3. The solar collector according to claim 1, characterized in that the absorber is made flat.

4. Solar collector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the absorber is made with a selective coating on the front side facing the transparent fence, and tubes for the coolant duct from the back side facing the rear wall.

5. The solar collector according to claim 4, characterized in that the lower wall of the guide groove of the side fasteners is supported on a stiffener.