RU2674855C1 - Thermal collector with the solar energy concentration thermal stabilization optical elements - Google Patents
Thermal collector with the solar energy concentration thermal stabilization optical elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674855C1 RU2674855C1 RU2017127443A RU2017127443A RU2674855C1 RU 2674855 C1 RU2674855 C1 RU 2674855C1 RU 2017127443 A RU2017127443 A RU 2017127443A RU 2017127443 A RU2017127443 A RU 2017127443A RU 2674855 C1 RU2674855 C1 RU 2674855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- solar energy
- thermal
- optical elements
- concentration
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к устройствам, использующим солнечное тепло с оптическими элементами для концентрации энергии. Области, в которых может быть использован тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии: системы отопления, системы горячего водоснабжения, системы приточно-вытяжной вентиляции, а также системы, преобразующие тепловую энергию в другие виды энергии.The invention relates to the field of solar energy, and in particular to devices using solar heat with optical elements for energy concentration. Areas in which a heat collector with thermally stabilizing optical elements of solar energy concentration can be used: heating systems, hot water systems, supply and exhaust ventilation systems, as well as systems that convert thermal energy into other types of energy.
Известен энергоэффективный солнечный коллектор [1] (RU 2523616 С2), содержащий корпус, прозрачный изолятор, теплоприемную панель, входной и выходной патрубки, имеющий пластиковый двухкамерный корпус с алюминиевыми вставками, волнистую оптически активную прозрачную изоляцию, волны которой, представляют продольные двояковыпуклые линзы с прямолинейными участками между волнами, теплоприемную панель, выполненную из тандемных трубок, алюминиевую сетку, алюминиевую стружку в пространстве между сеткой и задней стенкой корпуса, прямоугольные коллекторы для теплоносящей жидкости. Нагреваемые солнечной радиацией, которая концентрируется двояковыпуклой линзой аккумуляторы тепла - передают тепло теплоносящей жидкости. Основным недостатком данного коллектора является нестандартная оптически активная изоляция из ударопрочного стекла, которая утяжеляет конструкцию. Для эффективной работы оптического концентратора энергии необходима система ориентации всего корпуса коллектора перпендикулярно солнечным лучам. В противном случае эффективность системы резко снизится.Known energy-efficient solar collector [1] (RU 2523616 C2), comprising a housing, a transparent insulator, a heat-receiving panel, an input and output nozzles having a plastic two-chamber housing with aluminum inserts, a wavy optically active transparent insulation, the waves of which are longitudinal biconvex lenses with rectilinear sections between the waves, a heat-receiving panel made of tandem tubes, an aluminum mesh, aluminum chips in the space between the mesh and the rear wall of the housing, rectangular collars Ktori for heat carrier fluid. Heat accumulators heated by solar radiation, which is concentrated by a biconvex lens, transfer heat to the heat-transfer fluid. The main disadvantage of this collector is non-standard optically active insulation made of impact-resistant glass, which makes the structure heavier. For the efficient operation of the optical energy concentrator, an orientation system for the entire collector body is required perpendicular to the sun. Otherwise, the efficiency of the system will decrease sharply.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому тепловому коллектору с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии является установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии [2] (RU 2440540 С1). Установка для подогрева воды с использованием солнечной энергии, включающая в себя теплопроводящую трубу, установленную на несущей конструкции и пропускающую через себя воду, а также концентрирующие линзы, смонтированное на установочной части несущей конструкции, концентрирующее солнечный свет на трубе для поглощения этой трубой тепловой энергии солнечного света и передачи ее находящейся внутри трубы воде, тем самым нагревая воду.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed thermal collector with thermally stabilizing optical elements of the concentration of solar energy is the installation for heating water using solar energy [2] (RU 2440540 C1). Installation for heating water using solar energy, which includes a heat-conducting pipe mounted on a supporting structure and transmitting water through itself, as well as concentrating lenses mounted on the installation part of the supporting structure, concentrating sunlight on the pipe to absorb thermal energy of sunlight from this pipe and transferring it to water inside the pipe, thereby heating the water.
Основными недостатком прототипа является вероятность значительного перегрева теплоносителя и элементов конструкции в режиме стагнации. В частности при отключении или неисправности источника и элементов питания установки.The main disadvantage of the prototype is the likelihood of significant overheating of the coolant and structural elements in the stagnation mode. In particular, when the source or batteries of the installation are disconnected or malfunctioned.
Задачей настоящего изобретения является разработка солнечного теплового коллектора, обеспечивающего максимальную концентрацию солнечной энергии с возможностью температурной стабилизации теплового носителя в режиме стагнации.The objective of the present invention is to develop a solar thermal collector that provides the maximum concentration of solar energy with the possibility of temperature stabilization of the thermal carrier in the stagnation mode.
Техническим результатом данного изобретения является тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии.The technical result of this invention is a heat collector with thermally stabilizing optical elements of solar energy concentration.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемый тепловой коллектор с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, состоящий из теплопроводящих труб, концентрирующих линз, согласно изобретению, дополнительно содержит приводной механизм с возвратной пружиной, вращающий вдоль продольных осей теплопроводящих труб - металлические двустенные призмы, объединенные с концентрирующими линзами, обеспечивая максимальную концентрацию солнечной энергии, а также температурную стабилизацию теплового носителя в режиме стагнации.The essence of the present invention lies in the fact that the inventive heat collector with heat-stabilizing optical elements of solar energy concentration, consisting of heat-conducting pipes, concentrating lenses, according to the invention, further comprises a spring return drive mechanism that rotates along the longitudinal axes of the heat-conducting pipes - metal double-walled prisms, combined with concentrating lenses, providing maximum concentration of solar energy, as well as thermal stabilization of those lovogo carrier stagnant mode.
На Фиг. 1 приведена схема теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, где:In FIG. 1 shows a diagram of a heat collector with thermally stabilizing optical elements of solar energy concentration, where:
1 - теплопроводящие трубы;1 - heat-conducting pipes;
2 - жидкий тепловой носитель;2 - liquid heat carrier;
3 - приводной механизм с возвратной пружиной;3 - drive mechanism with a return spring;
4 - металлические двухстенные призмы;4 - metal double-walled prisms;
5 - концентрирующие линзы;5 - concentrating lenses;
6 - термостабилизационные оптические элементы концентрации солнечной энергии.6 - thermal stabilization optical elements of the concentration of solar energy.
Принцип работы теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии основан на увеличении интенсивности облучения теплопроводящих труб (1), заполненных жидким тепловым носителем (2) вдоль которых, согласно изобретению расположены вращаемые приводным механизмом с возвратной пружиной (3) двустенные металлические призмы (4) с установленными на них концентрирующими линзами (5), которые согласно изобретению конструктивно объединены в термостабилизационные оптические элементы концентрации солнечной энергии (6).The principle of operation of a heat collector with thermally stabilizing optical elements of solar energy concentration is based on an increase in the irradiation intensity of heat-conducting pipes (1) filled with liquid heat carrier (2) along which, according to the invention, double-walled metal prisms rotated by a drive mechanism (3) are located (4) with concentrating lenses mounted on them (5), which according to the invention are structurally integrated into thermally stabilizing optical concentration elements with finite energy (6).
На Фиг. 2 изображено поперечное сечение отдельно взятого термостабилизационного оптического элемента концентрации солнечной энергии (6).In FIG. 2 shows a cross section of a single thermally stabilizing optical element of solar energy concentration (6).
Вдоль осевой линии теплопроводящей трубы (1), приводной механизм с возвратной пружиной (3), вращает металлическую двустенную призму (4), конструктивно выполненную из алюминиевого сплава и представляющую собой термостабилизационную камеру, двойные стенки которой замедляют процесс теплообмена, и являются, по физической сути, тепловым изолятором.Along the axial line of the heat-conducting pipe (1), the drive mechanism with a return spring (3) rotates a metal double-walled prism (4), which is structurally made of aluminum alloy and is a heat-stabilizing chamber, the double walls of which slow down the heat transfer process and are, in fact, physical thermal insulator.
Функция поворота вокруг теплопроводящей трубы (1) приводным механизмом с возвратной пружиной (3) металлической двустенной призмы (4) с концентрирующими линзами (5), обеспечивает оптимальный по отношению к солнцу угол наклона термостабилизационного оптического элемента концентрации солнечной энергии (6) с максимальной концентрацией солнечной энергии в течение всего светового дня.The rotation function around the heat-conducting pipe (1) by a drive mechanism with a return spring (3) of a metal double-walled prism (4) with concentrating lenses (5) ensures the angle of inclination of the heat-stabilizing optical element of solar energy concentration (6) with respect to the sun with a maximum solar concentration energy throughout the daylight hours.
На Фиг. 3 изображено положение термостабилизационных оптических элементов концентрации солнечной энергии в режиме стагнации.In FIG. 3 shows the position of thermostabilized optical elements of the concentration of solar energy in the stagnation mode.
В режиме стагнации, который может быть связан с отключением или неисправностью источника и элементов питания теплового коллектора с термостабилизационными оптическими элементами концентрации солнечной энергии, в целях защиты теплопроводящих труб (1), а также обеспечения температурной стабилизации, предотвращающей закипание или превышение максимально допустимой температуры жидкого теплового носителя (2) - приводной механизм с возвратной пружиной (3) обеспечивает аварийный разворот термостабилизационных оптических элементов концентрации солнечной энергии (6) в положение, обеспечивающее максимальное отражение солнечных лучей.In the stagnation mode, which may be connected with a disconnection or malfunction of the heat collector's source and batteries with thermally stabilizing optical elements of solar energy concentration, in order to protect heat-conducting pipes (1), as well as to provide temperature stabilization that prevents boiling or exceeding the maximum allowable temperature of liquid thermal carrier (2) - a drive mechanism with a return spring (3) provides an emergency turn of thermostabilized optical elements concent tion of solar energy (6) in a position providing a maximum reflection of sunlight.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. RU 2523616 С21. RU 2523616 C2
2. RU 2440540 С12. RU 2440540 C1
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127443A RU2674855C1 (en) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Thermal collector with the solar energy concentration thermal stabilization optical elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127443A RU2674855C1 (en) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Thermal collector with the solar energy concentration thermal stabilization optical elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674855C1 true RU2674855C1 (en) | 2018-12-13 |
Family
ID=64753124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127443A RU2674855C1 (en) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Thermal collector with the solar energy concentration thermal stabilization optical elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674855C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU217059U1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-03-16 | Магомед Гаджимагомедович Дибиров | Flat plate solar collector |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1573317A1 (en) * | 1988-08-15 | 1990-06-23 | Дагестанский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского | Solar collector |
| SU1815527A1 (en) * | 1991-03-13 | 1993-05-15 | Dagestanskij Inzh Ts Sp Str Ob | High-temperature solar collector |
| RU2075705C1 (en) * | 1994-08-18 | 1997-03-20 | Эдуард Сергеевич Доброхотов | Heat exchanger |
| US5941239A (en) * | 1998-06-29 | 1999-08-24 | Rogers; Mark | Multiple lens solar heating unit |
| RU2440540C1 (en) * | 2010-05-20 | 2012-01-20 | Фунг Гин Да Энерджи Сайенс Энд Текнолоджи Ко., Лтд. | Plant for water heating with application of solar energy |
-
2017
- 2017-07-31 RU RU2017127443A patent/RU2674855C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1573317A1 (en) * | 1988-08-15 | 1990-06-23 | Дагестанский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского | Solar collector |
| SU1815527A1 (en) * | 1991-03-13 | 1993-05-15 | Dagestanskij Inzh Ts Sp Str Ob | High-temperature solar collector |
| RU2075705C1 (en) * | 1994-08-18 | 1997-03-20 | Эдуард Сергеевич Доброхотов | Heat exchanger |
| US5941239A (en) * | 1998-06-29 | 1999-08-24 | Rogers; Mark | Multiple lens solar heating unit |
| RU2440540C1 (en) * | 2010-05-20 | 2012-01-20 | Фунг Гин Да Энерджи Сайенс Энд Текнолоджи Ко., Лтд. | Plant for water heating with application of solar energy |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU217059U1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-03-16 | Магомед Гаджимагомедович Дибиров | Flat plate solar collector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103604221B (en) | Lengthen vacuum heat-preserving light-collecting tube | |
| US11431289B2 (en) | Combination photovoltaic and thermal energy system | |
| Winston et al. | Performance of a 23KW solar thermal cooling system employing a double effect absorption chiller and thermodynamically efficient non-tracking concentrators | |
| JP2008523593A (en) | Solar energy collection system | |
| JP2008523593A5 (en) | ||
| CN101098112A (en) | Self-radiating solar energy concentrating photovoltaic power generation device | |
| US4172740A (en) | Solar energy system | |
| Saxena et al. | Exergy analysis of evacuated tube solar collectors: a review | |
| KR20160136528A (en) | Solar thermal and photovoltaic composite energy water heater | |
| CN204678701U (en) | A kind of slot type heat reservoir | |
| RU2674855C1 (en) | Thermal collector with the solar energy concentration thermal stabilization optical elements | |
| WO2015101692A1 (en) | Hybrid system comprising a thermosolar parametric cylinder and a photovoltaic receiver | |
| CN104596125B (en) | Cavity solar receiver with lighting cover | |
| CN102422098B (en) | Getter support structure for a solar thermal power plant | |
| CN201517859U (en) | Solar multiway tracking vacuum tube utilizing system | |
| RU2550289C1 (en) | Solar collector with hub for solar water heating | |
| KR101218192B1 (en) | Solar hot water Boiler | |
| RU2013713C1 (en) | Converter of solar energy into electric power | |
| WO2013079744A1 (en) | Configuration of the receivers in concentrated solar plants with towers | |
| CN101839556A (en) | Solar linear zooming and unidirectional tracking vacuum tube utilization system | |
| JP2014057094A (en) | Solar energy collection system | |
| CN201517856U (en) | Solar multiway tracking flat plate utilizing system | |
| Khare et al. | Parabolic solar collector | |
| JP2016067106A (en) | Concentrating solar power generation system | |
| KR20210066465A (en) | Parabolic trough concentrator type solar thermal energy system providing hot air |