RU27195U1 - Солнечный коллектор - Google Patents

Abstract

1. Солнечный коллектор, содержащий полый корпус из теплоизоляционного материала, расположенные внутри корпуса и находящиеся в тепловом контакте теплоноситель и светопоглощающий приемник с рабочей поверхностью, на которую падает солнечное излучение, светопрозрачное окно в корпусе, состоящее, по крайней мере, из двух прозрачных листов, расположенных один над другим с некоторым зазором, отличающийся тем, что прозрачные листы выполнены из стекла и герметично соединены по периметру, образуя замкнутый объем, откачанный до вакуума, а на обращенную в вакуумный объем поверхность, по крайней мере, одного листа стекла, нанесено прозрачное покрытие, отражающее тепловые лучи и пропускающее солнечные лучи.2. Солнечный коллектор по п.1, отличающийся тем, что часть корпуса параллельная светопоглощающему приемнику содержит дополнительное светопрозрачное окно.3. Солнечный коллектор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник выполнен из скоммутированных фотопреобразователей.4. Солнечный коллектор по пп.1-3, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник имеет на противоположных сторонах две рабочие поверхности.5. Солнечный коллектор по пп.1-4, отличающийся тем, что теплоноситель заполняет всю полость корпуса.6. Солнечный коллектор по пп.1-5, отличающийся тем, что теплоносителем служат прозрачные газ или жидкость, химически инертные по отношению к материалам коллектора.7. Солнечный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник окружен теплоносителем.8. Солнечный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник закреплен на корпусе.9. Солнечный коллектор по пп.1-6, отличающи

Description

СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к устройствам для нагрева воды с помощью солнечной энергии.

Известен солнечный коллектор, состоящий из теплоизолирующего корпуса с прозрачным покрытием, внутри которого на стенке бака, служащем тепловым аккумулятором, расположен светопоглощающий приемник Авт. свид. СССР Jsl 1793169, кл. F 24, J 2/00, 2/52, 1993 г..

Недостатком данной констрчкции является низкий коэффициент полезного действия (КПД) из-за больших потерь тепла в прозрачном покрытии.

Известен солнечный водонагреватель, состоящий из теплоизолирующего с прозрачным покрытием, расположенные в нем светопоглощающий приемник и перегородку, образующую с корпусом аккумулирующую горячую воду емкость, а с приемником канал для воды, гидравлически связанный с акк м лирующей емкостью; при этом в канале расположены патрубки для подвода холодной и отбора горячей воды, коллектор-аккумулятор снабжен двухсторонними зеркальными покрытиями Авт. свид. СССР Л 1467332, кл. F 24 J 2 Ob, 2 34, 1989 г..

Недостатком данной консгрчкции являются низкий КПД из-за больших потерь через прозрачное покрытие, а также низкая его долговечность, вызванная окислением зеркальных покрьпий.

Наиболее близким к шявляемомх изобретите является солнечный коллектор, содержащий и еплоизоляционного материала, теплопоглощающий приемник, расположенный на дне корпуса, и светопрозрачную изоляцию, сое юя тую, по крайней мере, из двух прозрачных пластин, расположенных одна над другой, на расстоянии друг относительно Авт. свид. СССР . 1815525, кл. Р 24 ; 202, 1993 г. прототип .

2001101637

I МК1Г24 J 2/02

Недостатком данной констрчкции солнечного коллектора является низкий КПД из-за потерь тепла в свеюпрозрачной изоляции.

Задачей изобретения является создание солнечного коллектора с высокой эффективностью использования солнечной энергии.

Указанный технический зффек досчитается гем, что в известном солнечном коллекторе, содержащем полый корпус из теплоизоляционного материала, расположенные в полости корпуса светопоглощающий приемник и теплоноситель, светопрозрачное окно в корпусе состоящее, по крайней мере, из двух прозрачных лисюв и расположенных один над другим с некоторым зазором, прозрачные листы выполнены из стекла и герметично соединены по периметру, образ я замкнутый объем откачанный до вакуума, а на обращенную в вакуумный объем поверхность, по крайней мере, одного листа стекла, нанесено прозрачное покрьпие. отражающее тепловые лучи и пропускающее солнечные лучи.

Другим вариантом констрхкции солнечного коллектора является то, что часть корпуса параллельная светопоглощающему приемнику содержит дополнительное светопрозрачное окно.

Еще одним вариантом солнечною коллектора является то, что светопоглощающий приемниквыполнен из скоммутированных

фотопреобразователей.

Другим вариантом солнечного коллектора является то, что светопоглощающий приемник имеег на противоположных сторонах две рабочие поверхности.

Другим вариантом солнечного коллектора является то, что теплоноситель заполняет всю полосп корпчса.

Другим вариантом солнечного коллектора является то, что теплоносителем служит прозрачный газ или жидкость, химически инертные по отношению к материалам коллектора. / Другим вариантом солнечного коллектора является то, что светопоглощающий приемник окружен теплоносителем. Другим вариантом солнечного коллектора является то, что светопоглощающий приемник закреплен на корпусе. Другим вариантом солнечного коллектора является то, что светопоглощающий приемник закреплен на обращенной внутрь поверхности листа стекла. Другим вариантом солнечного коллектора является то, что светопоглощающий приемник содержи канал с дополнительным теплоносителем, включенным в теплообменный контур. Другим вариантом солнечного коллектора является то, что несколько соединенных друг с другом с сообщающимися полостями образуют -6 - стену или кровлю здания. Еще одним вариантом солнечного коллектора является то, что листы стекла имеют форму типа черепица или сайдинг. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены в поперечном сечении варианты солнечного коллектора. В коллекторе солнечные проникают через светопрозрачноое окно и поглощаются приемником. За счеч отсутствия конвекции воздуха в вакуумном промежутке окна резко снижаются потери тепла, что увеличивает эффективность солнечного коллектора. Потери тепла еще больше снижаются за счет нанесения на обращенную в вакуумированный объем поверхность, хотя бы одного листа стекла прозрачного искры шя, пропускающего солнечные лучи и отражающего тепловые лучи.

На фиг. 1 представлен вариант солнечного коллектора с прозрачной тепловой изоляцией в виде окна, выполненного из двух листов стекла, образующих вакуумный объем, с нанесением на внутреннюю поверхность нижнего листа стекла прозрачного покрытия, отражающего тепловые и пропускающего солнечные лучи.

Солнечный коллектор (фиг. 1) содержит полый корпус 1 из теплоизоляционного материала, полость корпуса заполнена прозрачным теплоносителем 2 и содержит внутри светопоглощающий приемник 3 с рабочей поверхностью 4, на которую через светопрозрачное окно 5 падает солнечное излучение 10. Светопрозрачное окно состоит из двух листов стекла 6, герметично соединенных по периметру с помощью шва герметизации 11 из высокотемпературного герметика, образуя замкнутый объем 7, который откачан до вакуума. Прозрачное покрытие 8 нанесено на обращенную в вакуум поверхность стекла и покрытие отражает к приемнику 3 тепловые 9 и пропускает солнечные лучи 10. Светопоглощающий приемник 3 прикреплен к дну корпуса 1 и охлаждается теплоносителем 2 (газ или жидкость, химически нейтральные к материалам коллектора), который сообщается с внешним теплообменным контуром через патрубки 12.

Работает солнечный коллектор следующим образом.

Солнечные лучи 10, пройдя через прозрачные стекла 6, поглощаются рабочей поверхностью светопоглощающего приемника 3, близкого по свойствам к абсолютно черному 1елу, и превращаются в тепловую энергию, которая используется для нагрева теплоносителя, а теплоноситель передает тепло во внешний теплообменный контур. За счет отсутствия конвекции в вакуумном промежутке 7 и отражения тепловых лучей покрытием 8, обеспечивается высокий коэффициент использования тепловой энергии солнечного излучения.

покрытие 8 нанесено на обращенную внутрь поверхность наружного стекла 6. Приемник 3 солнечного излечения выполнен из скоммутированных фотопреобразователей 13, прикрепленных к внутреннему стеклу 6. Фотопреобразователи имеют рабочую поверхность 4 на обеих сторонах с нанесенным антиотражающим покрытием. Силиконовая жидкость в качестве теплоносителя 2 заполняет полость корпуса и через патрубки 12 сообщается с внешним двухконтурным теплообменником. Такая конструкция особенно эффективна при использовании солнечных концентраторов, увеличивающих многократно мощность солнечного излучения.

Работает солнечный коллектор следующим образом.

Солнечное излучение поглощается фотопреобразователями и около 15% энергии излучения преобразуется в электричество, а большая часть до 80% превращается в тепло и передается посредством теплоносителя во внешний теплообменный контур.

Солнечный коллектор на фиг. 3 содержит, в отличие от фиг. 1, приемник излучения 3, окруженный со всех сторон теплоносителем 2, и приемник 2 содержит каналы 14 для дополнительного теплоносителя 15, соединенного с внешним тешюобменным контуром. Такая конструкция целесообразна при работе с высоким давлением в теплообменном контуре, когда используется сочетание газообразного теплоносителя 2 с жидким теплоносителем 15.

Солнечные коллекторы на фиг. 4, в дополнение к фиг. 1-3, при

соединение друг с другом содержат сообщающиеся полости 16 и их корпуса

и и

образуютГстену 17 или кровлю здания с е- i/sf &. л& е)г /

1 а 1 6 / (

Для водонепроницаемого соединения солнечных коллекторов друг с другом листам стекла придается форма черепицы или сайдинга, что обеспечивает перекрытие соединительных стыков и защиту корпуса от влаги.

вмонтировано окно, состоящее из двух листов стекла размером 1000 х 100 х 2,5 мм, герметично соединенных между собой с зазором 0,2 мм швом герметизации шириной 10 мм из стеклянного припоя марки С-80, образуя

замкнутый объем, который откачан до давления 2 10 мм. рт.ст.

На поверхность нижнего листа стекла, обращенную в вакуумный промежуток, нанесено покрытие из окиси олова и серебра.

На внутренней поверхности дна корпуса расположен лист металла с антиотражающим покрытием из окиси олова или закиси меди. Корпус вместе с окном образует теплоаккумулирующую емкость, которая через патрубок наполняется холодной водой, а через второй патрубок происходит отбор горячей воды.

Коэффициент полезного действия предлагаемых солнечных коллекторов по сравнению с прототипом выше на 10-20 %. Таким образом, предложенное изобретение позволяет создавать солнечные коллектора с высокой эффективностью использования солнечной энергии.

Claims (12)

1. Солнечный коллектор, содержащий полый корпус из теплоизоляционного материала, расположенные внутри корпуса и находящиеся в тепловом контакте теплоноситель и светопоглощающий приемник с рабочей поверхностью, на которую падает солнечное излучение, светопрозрачное окно в корпусе, состоящее, по крайней мере, из двух прозрачных листов, расположенных один над другим с некоторым зазором, отличающийся тем, что прозрачные листы выполнены из стекла и герметично соединены по периметру, образуя замкнутый объем, откачанный до вакуума, а на обращенную в вакуумный объем поверхность, по крайней мере, одного листа стекла, нанесено прозрачное покрытие, отражающее тепловые лучи и пропускающее солнечные лучи.

2. Солнечный коллектор по п.1, отличающийся тем, что часть корпуса параллельная светопоглощающему приемнику содержит дополнительное светопрозрачное окно.

3. Солнечный коллектор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник выполнен из скоммутированных фотопреобразователей.

4. Солнечный коллектор по пп.1-3, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник имеет на противоположных сторонах две рабочие поверхности.

5. Солнечный коллектор по пп.1-4, отличающийся тем, что теплоноситель заполняет всю полость корпуса.

6. Солнечный коллектор по пп.1-5, отличающийся тем, что теплоносителем служат прозрачные газ или жидкость, химически инертные по отношению к материалам коллектора.

7. Солнечный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник окружен теплоносителем.

8. Солнечный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник закреплен на корпусе.

9. Солнечный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник закреплен на обращенной внутрь поверхности листа стекла.

10. Солнечный коллектор по пп.1-9, отличающийся тем, что светопоглощающий приемник содержит канал с дополнительным теплоносителем, включенным в теплообменный контур.

11. Солнечный коллектор по пп.1-10, отличающийся тем, что несколько соединенных друг с другом корпусов с сообщающимися полостями образуют наружную стену или кровлю здания.

12.Солнечный коллектор по п.11, отличающийся тем, что листы стекла имеют форму типа черепица или сайдинг.