BG64927B1 - Flat solar collector - Google Patents
Flat solar collector Download PDFInfo
- Publication number
- BG64927B1 BG64927B1 BG106773A BG10677302A BG64927B1 BG 64927 B1 BG64927 B1 BG 64927B1 BG 106773 A BG106773 A BG 106773A BG 10677302 A BG10677302 A BG 10677302A BG 64927 B1 BG64927 B1 BG 64927B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- heat
- collector
- plate
- transparent
- polycarbonate plate
- Prior art date
Links
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
Abstract
Description
Област на техникатаTechnical field
Изобретението се отнася до плосък слънчев колектор, което намира приложение при изграждане на високоефективни енергийни системи с акумулатори на топлина, предназначени за нагряване на вода във водоснабдителни и отоплителни инсталации на жилищни, обществени и промишлени сгради.The invention relates to a flat solar collector, which is used in the construction of high-efficiency energy systems with heat accumulators, designed to heat water in water supply and heating installations in residential, public and industrial buildings.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен е плосък слънчев колектор, който е съставен от горна поликарбонатна плоча и долна пластмасова плоча с добавени в състава й фини карбонови частици, които й придават черен цвят. В долната пластмасова плоча са оформени множество паралелни непрозрачни канали, в които е поставен топлоабсорбиращ флуид. Горната поликарбонатна плоча е съставена от множество паралелни прозрачни канали и е поставена директно върху долната плоча, която от своя страна е разположена върху топлоизолационен слой. Краищата на долната пластмасова плоча са свързани към събирателни колектори, които представляват вход и изход за преминаване на топлоабсорбиращия флуид. /1/A well-known solar collector is known, which consists of an upper polycarbonate plate and a lower plastic plate with fine carbon particles added to it, which give it a black color. In the lower plastic plate are formed numerous parallel opaque channels in which a heat-absorbing fluid is placed. The upper polycarbonate plate is composed of a number of parallel transparent grooves and is mounted directly on the lower plate, which in turn is located on a thermal insulation layer. The edges of the lower plastic plate are connected to collectors, which represent the inlet and outlet for the passage of the heat-absorbing fluid. / 1 /
При известния слънчев колектор въздушната междина между горната и долната пластмасови плочи е с незначителна дебелина, която предизвиква значителни загуби на топлина. Множеството отвори по цялата дължина на събирателните колектори, през които топлоабсорбиращият флуид влиза и излиза от долната пластмасова плоча, увеличава допълнително хидравличното съпротивление колектора и налага използването на помпи с по-голяма мощност.In the known solar collector, the air gap between the upper and lower plastic plates is of insignificant thickness, causing considerable heat loss. Multiple openings along the entire length of the collectors through which the heat-absorbing fluid enters and exits the lower plastic plate further increases the hydraulic resistance of the collector and necessitates the use of higher-power pumps.
Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION
Задачата на изобретението е да се създаде плосък слънчев колектор, при който с минимални разходи на полимерни материали да се повиши ефективността при експлоатация, да се осигури значително намаляване на конвективните и радиационни загуби на топлина, както и да се предотврати замръзването на топло абсорбиращия флуид и образуването на конденз във въздушните междини на конструкцията.It is an object of the invention to provide a flat solar collector in which, at minimal cost of polymeric materials, it is possible to increase the efficiency of operation, to provide a significant reduction of convective and radiation losses of heat, and to prevent the freezing of the heat-absorbing fluid and the formation of condensation in the air gaps of the structure.
В съответствие с изобретението тази задача се решава посредством плосък слънчев колектор, съставен от горна поликарбонатна плоча и от долна пластмасова плоча с оформени множество паралелни канали, чиито вход и изход са свързани към събирателни колектори, които представляват вход и изход за протичащия в паралелните канали топлоабсорбиращ флуид. Долната и горната плочи са разположени една над друга с образувана между тях въздушна междина.According to the invention, this problem is solved by means of a flat solar collector composed of an upper polycarbonate plate and a lower plastic plate with a plurality of parallel channels, the inlet and outlet of which are connected to collectors that represent the inlet and outlet of the heat-absorbing flow in the parallel channels. fluid. The lower and upper plates are located one above the other with an air gap formed between them.
Долната пластмасова плоча е изпълнена като поликарбонатна плоча, а горната поликарбонатна плоча е съставена от множество паралелни прозрачни канали, при което въздушната междина е оформена от периферен прозрачен канал, разположен по околните ръбове на горната и долната поликарбонатни плочи. Периферният прозрачен канал е напълнен с хигроскопично вещество, с което са запълнени частично и прозрачните канали на горната поликарбонатна плоча. Върху долната повърхност на горната поликарбонатна плоча е нанесено тънкослойно селективно покритие, а под долната поликарбонатна плоча са разположени последователно топлинен екран с отражател и топлоизолационен слой.The lower plastic plate is formed as a polycarbonate plate, and the upper polycarbonate plate is composed of a plurality of parallel transparent channels, wherein the air gap is formed by a peripheral transparent channel disposed along the surrounding edges of the upper and lower polycarbonate plates. The peripheral transparent channel is filled with a hygroscopic substance, which partially fills the transparent channels of the upper polycarbonate plate. A thin, selective coating is applied to the lower surface of the upper polycarbonate plate, and a thermal reflector screen and a thermal insulation layer are arranged below the lower polycarbonate plate.
Съгласно едно вариантно изпълнение на изобретението събирателните колектори са изпълнени с наклонено дъно, а съгласно друго топлоизолационният флуид представлява молекулярен воден разтвор на черна боя.According to one embodiment of the invention, the collector manifolds are inclined and the thermal insulation fluid is a molecular aqueous solution of black paint.
Предимствата на плоския слънчев колектор са, че въздушната междина между двете поликарбонатни плочи е с увеличена дебелина, която заедно с надлъжното разположение на каналите на горната поликарбонатна плоча спрямо каналите на долната поликарбонатна плоча води до значително намаление на конвективните загуби от слънчевия колектор към околната среда. Тънкослойното селективно покритие върху долната страна на горната поликарбонатна плоча, заедно с топлинния екран и отражателя под долната поликарбонатна плоча, отразяват топлинното излъчване от топлоабсорбиращия флуид обратно към долната плоча, с което се намаляват радиационните за губи от колектора и се повишава неговата ефективност. Поставеното хигроскопично вещество в периферния канал на въздушната междина и в каналите на горната поликарбонатна плоча възпрепятства образуването на конденз, при осигуряване на висока степен на прозрачност на конструкцията за слънчевото излъчване. Наличието на наклон на дъното на събирателните колектори позволява пълно източване на топлоабсорбиращия флуид от слънчевия колектор при спиране работата на помпата в системата. С възможността за пълно източването на топлоабсорбиращия флуид от слънчевия колектор, се предотвратява неговото замръзване в каналите на долната плоча през зимните месеци, предотвратяват се загубите на топлина през нощта и в ранните сутрешни часове, когато интензивността на слънчевото излъчване е малка, което води до допълнително повишаване на ефективността на слънчевия колектор. Източването натоплоабсорбиращият флуид от колектора, когато не работи, позволява в системата от слънчеви колектори да отпадне необходимостта от използване на антифриз, който оскъпява експлоатацията, усложнява конструкцията на цялата система и е агресивен към повечето полимерни материали с повишаване на температурата. Молекулярният воден разтвор на черна боя поглъща изцяло слънчевото излъчване, преминало през прозрачните повърхности на двете поликарбонатни плочи, не е токсичен и не допуска появата на утайки и оцветяване по вътрешната повърхност на каналите на долната плоча. Долната и горната поликарбонатни плочи, както и събирателните колектори, са изработени от един и същ материал и се произвеждат по еднотипна технология чрез екструдиране, което значително намалява разходите за изпълнение на колектора като се осигурява еднакъв коефициент на температурно разширение и намалена маса на цялостната конструкция. Наличието на защитен слой върху горната и долната поликарбонатни плочи, абсорбира ултравиолетовото излъчване от слънцето и предпазва полимерните плоскости от пожълтяване и повърхностни наранявания.The advantages of a flat solar collector are that the air gap between the two polycarbonate plates is of increased thickness, which, together with the longitudinal arrangement of the channels of the upper polycarbonate plate relative to the channels of the lower polycarbonate plate, results in a significant reduction of convective losses from the solar collector. The thin film selective coating on the underside of the upper polycarbonate plate, together with the heat shield and the reflector below the lower polycarbonate plate, reflect the thermal radiation from the heat-absorbing fluid back to the lower plate, thereby reducing radiation losses to the collector and increasing it. The hygroscopic substance placed in the peripheral duct of the air gap and in the grooves of the top polycarbonate plate prevents the formation of condensation, while providing a high degree of transparency of the solar radiation structure. The presence of a slope at the bottom of the collectors allows complete drainage of the heat-absorbing fluid from the solar collector when the pump is stopped in the system. With the possibility of complete drainage of the heat-absorbing fluid from the solar collector, it prevents its freezing in the channels of the lower plate during the winter months, prevents heat losses during the night and in the early morning hours, when the intensity of the solar radiation is low, which leads to additional increasing the efficiency of the solar collector. The leakage of the heat-absorbing fluid from the collector when it is not working allows the solar collector system to eliminate the need to use antifreeze, which increases the cost of operation, complicates the construction of the entire system and is aggressive to most polymer materials with increasing temperature. The molecular aqueous solution of black paint absorbs completely the solar radiation passing through the transparent surfaces of the two polycarbonate plates, is non-toxic and does not allow sludge to appear and stain on the inner surface of the channels of the lower plate. The lower and upper polycarbonate plates, as well as the collector manifolds, are made of the same material and are produced by the same type of extrusion technology, which significantly reduces the cost of collector construction while providing the same coefficient of thermal expansion and reduced mass of the overall structure. The presence of a protective layer on the upper and lower polycarbonate plates absorbs the ultraviolet radiation from the sun and protects the polymer panels from yellowing and surface damage.
Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures
Изобретението се разяснява по-подроб но с помощта на примерното изпълнение на плоския слънчев колектор, показано на фигурите, където:The invention is explained in more detail but with the aid of the exemplary embodiment of the flat solar collector shown in the figures, where:
На фиг. 1 е представен общ изглед с нап5 речен разрез на колектора;In FIG. 1 is a general view with a cross-sectional view of the collector;
На фиг. 2 е показан надлъжен разрез на колектора;In FIG. 2 shows a longitudinal section of the collector;
На фиг. 3 е даден общ изглед на корпуса на събирателен колектор;In FIG. 3 is an overview of the collector housing;
На фиг. 4 е представен надлъжен разрез на система от няколко свързани помежду си колектори, монтирани върху наклонен покрив на сграда;In FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a system of several interconnected collectors mounted on an inclined roof of a building;
На фиг. 5 е даден напречен разрез на οποί 5 тема от плоски слънчеви колектори, монтирани върху наклонен покрив на сграда;In FIG. 5 is a cross-sectional view of οποί 5 theme from flat solar collectors mounted on an inclined roof of a building;
На фиг. 6а и 66 е показана 1 изглед отстрани и отпред, система от плоски слънчеви колектори, монтирани върху сграда с плосък 20 покрив.In FIG. 6a and 66 show a side view and a front view of a system of flat solar collectors mounted on a building with a flat 20 roof.
Плоският слънчев колектор, както е показано на фиг. 1 и 2 е изграден от горна и долна поликарбонатни плочи 1 и 3, разположени една над друга с образувана между тях въз25 душна междина 4. Плочите 1 и 3 се състоят от множество прозрачни канали 101 и 301, разположени паралелно в две успоредни равнини на двете непрекъснати прозрачни плочи. Двата края на горната поликарбонатна плоча 1 са за30 печатани херметично с алуминиева лента, която не е показана на фигурите. Единият край на прозрачните канали 101, които изграждат горната поликарбонатна плоча 1, са запълнени частично с хигроскопично вещество 2, както е по35 казано на фигура 2. От долната страна на горната поликарбонатна плоча 1 е нанесено тънкослойно селективно покритие 102. Така самата горна поликарбонатна плоча 1 служи като защитно покритие на плоския слънчев ко40 лектор, което осигурява висока пропускливост за слънчевата радиация, механична здравина и намалени радиационни и конвективни загуби във въздушната междина 4. Намаляването на конвективните загуби в прозрачните канали 101 45 се постига чрез херметичното затваряне на двата края на горната поликарбонатна плоча 1 с металната лента, а хигроскопичното вещество 2 е предназначено да поглъща съдържащата се влага в прозрачните канали 101, с което се пос50 тига увеличаване на топлоизолационната им способност и пропускливостта им за слънчевата радиация. При попадане на слънчевите лъчи върху селективното покритие 102 то пропуска слънчевата радиация към топлоабсорбиращия флуид и същевременно отразява обратно към него топлинното излъчване от долната поликарбонатна плоча 3, като по този начин се запазва високата пропускливост на горната поликарбонатна плоча 1 за слънчевата радиация и се поддържа по-ниска нейната температура. Така се намаляват допълнително конвективните и радиационни загуби към околната среда. Въздушната междина 4 е оформена в пространството между горната поликарбонатна плоча 1 и долната поликарбонатна плоча 3, които са разделени една от друга посредством периферния прозрачен канал 401, перфориран от вътрешната страна и запълнен с хигроскопично вещество 2, което абсорбира влагата във въздушната междина 4, увеличава нейното термично съпротивление в колектора и предотвратява появата на конденз по долната страна на горната поликарбонатна плоскост 1. Топлинният екран с отражател 5, който е разположен под долната поликарбонатна плоча 3, има за цел да намали топлинните загуби от долната поликарбонатна плоча 3 към топлоизолационния слой 6 и същевременно да отрази част от преминалата обратно през топлоабсорбиращия флуид слънчева радиация, с което допълнително се увеличава коефициента на полезно действие на плоския слънчев колектор.The flat solar collector, as shown in FIG. 1 and 2 are constructed of upper and lower polycarbonate plates 1 and 3, arranged one above the other with a gap 25 formed between them. The plates 1 and 3 consist of a number of transparent grooves 101 and 301, arranged in parallel in two parallel planes on both sides. continuous transparent plates. The two ends of the upper polycarbonate plate 1 are sealed sealed with an aluminum strip not shown in the figures. One end of the transparent grooves 101 forming the upper polycarbonate plate 1 is partially filled with hygroscopic substance 2, as shown in Figure 2. A thin film selective coating 102. On the lower side of the upper polycarbonate plate 102. Thus the upper polycarbonate plate itself is applied. 1 serves as a protective cover for the flat solar co40 speaker, which provides high transmittance for solar radiation, mechanical strength and reduced radiation and convective losses in the air gap 4. Reduction of convective loss in transparent channels 101 45 is achieved by hermetically sealing the two ends of the upper polycarbonate plate 1 with a metal strip, and the hygroscopic substance 2 is intended to absorb the moisture contained in the transparent channels 101, thereby increasing the thermal insulation capacity thereof. and their transmittance for solar radiation. When sunlight hits the selective coating 102, it transmits solar radiation to the heat-absorbing fluid and at the same time reflects back to it the heat radiation from the lower polycarbonate plate 3, thus maintaining the high transmittance of the upper polycarbonate plate 1 for radiative support 1 -its low temperature. This further reduces convective and radiation losses to the environment. The air gap 4 is formed in the space between the upper polycarbonate plate 1 and the lower polycarbonate plate 3, which are separated from each other by a peripheral transparent channel 401, perforated internally and filled with a hygroscopic substance 2, which absorbs moisture in the air gap 4, increases its thermal resistance in the collector and prevents condensation from occurring on the underside of the upper polycarbonate plate 1. The heat screen with reflector 5 which is located below the lower polycarbonate plate 3, is intended to reduce the heat loss from the lower polycarbonate plate 3 to the thermal insulation layer 6 and at the same time to reflect part of the solar radiation passing back through the heat-absorbing fluid, which further increases the efficiency of the flat solar collector.
Както се вижда на фигура 2, двата края на прозрачните канали 301 на долната поликарбонатна плоча 3 са свързани към събирателните колектори 7, през които се подава и отвежда топлоабсорбиращия флуид едновременно към всички прозрачни канали 301 на долната поликарбонатна плоча 3. Топлоабсорбиращият флуид представлява молекулярен воден разтвор на черна боя, който циркулира свободно в прозрачните канали 301 на долната поликарбонатна плоча 3. Събирателните колектори 7, свързани към двата края на долната поликарбонатна плоча 3, са затворени от капака 8 и са изработени от пластмасов материал - поликарбонат. Те имат наклонено дъно, което позволява при спиране работата на колектора - пълно източване на топлоабсорбиращия флуид от каналите 301 на долната поликарбонатна плоча 3.As can be seen in Figure 2, the two ends of the transparent grooves 301 of the lower polycarbonate plate 3 are connected to the collecting manifolds 7 through which the heat-absorbing fluid is fed and discharged simultaneously to all the transparent grooves 301 of the lower polycarbonate plate 3. The heat-absorbing fluid is molar a solution of black paint circulating freely in the transparent grooves 301 of the lower polycarbonate plate 3. The collectors 7 connected to the two ends of the lower polycarbonate plate 3 are closed by the lid 8 and are made of plastic material - polycarbonate. They have a sloping bottom that allows the collector operation to stop - complete drainage of the heat-absorbing fluid from the grooves 301 of the lower polycarbonate plate 3.
Наклоненото дъно спомага за естественото източване на топлоабсорбиращия флуид от колектора, като същевременно го предпазва от замръзване и закипяване. Така се постига увеличаване на коефициента на полезно действие на плоския слънчев колектор, запазват се свойствата на топлоабсорбиращия флуид и се избягва необходимостта от използване на топлообменник между акумулиращия съд и плоския слънчев колектор. Освен това източването на колектора, когато не работи, е свързано и с икономия на електрическа енергия от циркулационната помпа, непоказана на фигурите. Капакът 8 херметизира конструкцията на събирателния колектор 7 и същевременно служи като допълнителна топлоизолация между топлоабсорбиращия флуид и околната среда. Капакът 8 е изработен от същия материал, както долната и горната поликарбонатни плочи 1, 3, връзката между корпуса и капака 8 на събирателния колектор се осъществява посредством залепване.The sloping bottom helps to naturally drain the heat-absorbing fluid from the collector while preventing it from freezing and boiling. This increases the efficiency of the flat solar collector, preserves the properties of the heat-absorbing fluid and avoids the need to use a heat exchanger between the storage vessel and the flat solar collector. In addition, drainage of the collector when not in operation is also associated with the saving of electricity from the circulation pump not shown in the figures. The cover 8 seals the construction of the collector collector 7 and at the same time serves as additional thermal insulation between the heat-absorbing fluid and the environment. The lid 8 is made of the same material as the lower and upper polycarbonate plates 1, 3, and the connection between the housing and the lid 8 of the collector is made by gluing.
От общия вид на корпуса на събирателния колектор 7 заедно с долната поликарбонатна плоскост 3, показани на фиг. 3, се вижда, че при този вариант на изпълнение на корпуса 7 на събирателния колектор, същият представлява компактно неделимо тяло с щуцер за връзка, чрез който се свързват отделните колектори в една система или към подаващата тръба 13 и към отвеждащата тръба на системата, която не е показана на фигурите.From the general view of the housing of the collector collector 7 together with the lower polycarbonate plate 3 shown in FIG. 3, it can be seen that in this embodiment of the collector housing 7, it is a compact indivisible body with a connection nozzle through which the individual collectors are connected in one system or to the supply pipe 13 and to the outlet pipe of the system, which not shown in the figures.
Система от два плоски слънчеви колектора, монтирани върху наклонен покрив, е показана в надлъжен разрез на фиг.4. При този вариант на монтиране на колекторите, топлоабсорбиращият флуид от акумулиращия съд се подава с циркулационна помпа, непоказана на фигурата, по подаващата тръба 1.3, през коляно 12, към събирателния колектор 7. След това топлоабсорбиращият флуид навлиза в каналите 301 на долната поликарбонатна плоча 3 и напуска слънчевия колектор през изходящия събирателен колектор 7, разположен в горната страна на колектора. Изходът на първия плосък слънчев колектор е свързан с входа на втория слънчев колектор посредством гъвкава връзка 15, която може да се изпълни от тефлон, силикон или маслоустойчив каучук така, че да издържа на работната темпе ратура на топлоабсорбиращия флуид и същевременно да поема линейните разширения между отделните колектори в системата по време на тяхната работа. След като топлоабсорбиращият флуид премине през всички слънчеви колектори, свързани в модулна система, той се връща обратно в топлинния акумулатор под действие на гравитацията през коляното 12, което е свързано с изхода на последния събирателен колектор от системата и връщащата тръба 14.A system of two flat solar collectors mounted on an inclined roof is shown in longitudinal section in Fig. 4. In this variant of mounting the collectors, the heat-absorbing fluid from the reservoir is fed by a circulating pump not shown in the figure through the supply pipe 1.3 through elbow 12 to the collector 7. The heat-absorbing fluid then enters the recesses 3 of the pipe 301 of the collector. and exits the solar collector through the outlet collector 7 located at the top of the collector. The output of the first flat solar collector is connected to the inlet of the second solar collector by a flexible connection 15, which can be made of Teflon, silicone or oil-resistant rubber so as to withstand the operating temperature of the heat-absorbing fluid while absorbing linear extensions. individual collectors in the system during their operation. After the heat-absorbing fluid passes through all the solar collectors connected in a modular system, it returns back to the heat accumulator by gravity through the knee 12, which is connected to the outlet of the last collector from the system and the return pipe 14.
При монтажа на свързани в система плоски слънчеви колектори върху наклонен покрив съставните слънчеви колектори се монтират директно върху носещата конструкция на покрива. На фигури 4 и 5 са показани съответно надлъжен и напречен разрез на система от плоски слънчеви колектори, монтирани върху наклонен покрив, покрит с керемиди 20. При това конструктивно изпълнение отделните колектори, влизащи в състава на системата, стъпват директно върху дъсчената обшивка 21 на покривната конструкция. За целта част от покриващия материал, в случая керемидите се махат, за да се освободи необходимото място за системата от колектори. Отделните плоски слънчеви колектори са изпълнени с такава ширина, че да стъпват върху носещи ребра 22 на покривната конструкцията сградата, като по този начин натоварването от масата на колекторите и от циркулиращия в тях топлоабсорбиращ флуид се предава директно на носещите ребра 22, а оттам и на останалата част от конструкцията на покрива, която не е показана на фигура. За монтиране на отделните колектори върху съществуващата покривна конструкция се закрепват летви 23, които служат като подпора в долния край на всеки плосък слънчев колектор. По периферията на системата от плоски слънчеви колектори към дъсчената обшивка 21 са прикрепени дървени греди 24, с което се подпомага монтирането на крайните укрепващи лайсни 9, които притискат използвания хидроизолационен слой 25 към дървените греди 24. Останалите укрепващи лайсни 9 фиксират отделните колектори на системата към съществуващата конструкция с помощта на уплътнителите 10 и крепежните елементи 11. Укрепващите лайсни 9 заедно с уплътнителите 10 имат едновременно укрепва ща и уплътняваща функции. Те не позволяват проникване на дъждовна вода или сняг между отделните колектори.When mounting flat solar collectors connected to a system on an inclined roof, the composite solar collectors are mounted directly on the supporting structure of the roof. Figures 4 and 5 show, respectively, a longitudinal and cross-sectional view of a system of flat solar collectors mounted on a sloping roof covered with tiles 20. In this structural embodiment, the individual collectors included in the system step directly on the paneling 21 of the roof construction. For this purpose, part of the covering material, in this case, the tiles are removed in order to free up the necessary space for the system from the collectors. The individual flat solar collectors are of such width that they step on the supporting ribs 22 of the roof structure of the building, thus transferring the load from the mass of the collectors and the heat-absorbing fluid circulating therein directly to the supporting ribs 22, and from there to the rest of the roof structure not shown in the figure. To fit the individual collectors to the existing roof structure, laths 23 are attached, which serve as a support at the lower end of each flat solar collector. On the periphery of the system from flat solar collectors to the paneling 21 wooden beams 24 are attached, which helps to mount the end reinforcement strips 9, which press the used waterproofing layer 25 to the wooden beams 24. The other reinforcing strips 9 fix the individual collectors to the individual collectors. the existing structure by means of the seals 10 and the fasteners 11. The reinforcing strips 9 together with the seals 10 have both reinforcing and sealing functions. They do not allow rainwater or snow to flow between the individual collectors.
Монтаж на система от плоски слънчеви колектори върху сграда с плосък покрив е показан на фиг.6. При този тип монтаж системата от колектори се монтира върху рамка 17, която е окачена подвижно върху носещата стойка 16, снабдена с крака, които позволяват нивелиране на конструкцията и осъществяване на връзка със съществуващата покривна конструкция на сградата. Подвижната рамка 17 позволява системата от монтирани върху нея колектори да следят движението на слънцето по едната ос. Следенето се извършва, като се променя ъгълът между рамката 17 и носещата конструкция 16. Изменението на този ъгъл се извършва с помощта на използван винтовошарнирен механизъм 18, чието привеждане в движение се осъществява чрез електрически двигател 26, който е свързан към винтово-шарнирния механизъм 18 чрез червячна предавка 27, която позволява изменение на ъгъла между рамката 17 и носещата стойка 16 само с помощта на манивела и без наличието на електрическия двигател 26. При варианта, даден на фиг. 6, отделните плоски слънчеви колектори, влизащи в състава на системата, се монтират към рамката 17 посредством укрепващите лайстни 9, уплътнителите 10 и крепежните елементи 11 по начин, аналогичен на този показан на фигури 4 и 5. Топлоабсорбиращият флуид се подава към системата от плоски слънчеви колектори по подаващата тръба 13, която е свързана с акумулиращия съд, непоказан на фигурата. За да могат слънчевите колектори, монтирани върху рамката 17, да се свържат към подаващата тръба 13 се използва гъвкава връзка 19, която е изработена от тефлон, силикон или каучук така, че да може издържа на работните температури на използвания флуид и на атмосферните въздействия. Гъвкавата връзка 19 е с гофрирани стени, така че при изменение ъгъла на системата от колектори да не се променя нейното напречното сечение. Другият край на гъвкавата връзка 19 е свързан към продължението на подаващата тръба 13, която насочва топлоабсорбиращия флуид едновременно към всички щуцери за връзка на съставните събирателните колектори 7 на сис темата. Изходът на всички корпуси на слънчевите колектори е свързан към връщащата тръба 14, която е прикрепена към обратната страна на рамката 17. В долния край на рамката 17 връщащата тръба 14 е прекъсната и е свързана с гъвкавата връзка 19 към продължението на връщащата тръба 14, която отвежда топлоабсорбиращия флуид обратно в акумулиращия съд, непоказан на фигура. Всички участъци на подаващата тръба 13 и връщащата тръба 14 са монтирани към конструкцията на носещата стойка 16 под наклон, който позволява при спиране работата на циркулационната помпа, непоказана на фигурите, топлоабсорбиращият флуид да се източва под действие на гравитацията обратно в акумулиращия съд, непоказан на фигурите. По този начин се постига пълно източване на системата от колектори, на техните подаващи и връщащите тръби 13 и 14, които се намират в открити атмосферни условия върху сградите, поради което са подложени на замръзване. При описания вариант на изпълнение всички външни тръби на слънчевия колектор са топлоизолирани.Installation of a flat solar collector system on a flat roof building is shown in Fig. 6. In this type of installation, the collector system is mounted on a frame 17, which is removably mounted on a support stand 16, provided with legs that allow leveling of the structure and connection with the existing roof structure of the building. The movable frame 17 allows the system of collectors mounted on it to monitor the movement of the sun along one axis. Monitoring is done by changing the angle between the frame 17 and the supporting structure 16. The change in this angle is made by using a screw-joint mechanism 18, which is actuated by an electric motor 26, which is connected to the screw-joint mechanism 18 by means of a worm gear 27, which allows the angle between the frame 17 and the support stand 16 to be changed only by means of a crank and without the presence of an electric motor 26. In the embodiment given in FIG. 6, the individual flat solar collectors included in the system are mounted on the frame 17 by means of the retaining strips 9, the seals 10 and the fasteners 11 in a manner analogous to that shown in Figures 4 and 5. The heat-absorbing fluid is fed to the flat system solar collectors along the supply tube 13, which is connected to the storage vessel not shown in the figure. In order to connect the solar collectors mounted on the frame 17 to the feed tube 13, a flexible connection 19 is made that is made of Teflon, silicone or rubber so that it can withstand the operating temperatures of the fluid used and the atmospheric influences. The flexible connection 19 has corrugated walls so that the angle of the collector system does not change its cross-section when changing. The other end of the flexible connection 19 is connected to the extension of the delivery tube 13, which directs the heat-absorbing fluid simultaneously to all the nozzles for connection of the composite collectors 7 on the system. The output of all solar collector housings is connected to the return pipe 14, which is attached to the back of the frame 17. At the lower end of the frame 17, the return pipe 14 is interrupted and connected to the flexible connection 19 to the extension of the return pipe 14, which conducts the heat-absorbing fluid back into the storage vessel not shown in the figure. All sections of the inlet pipe 13 and the return pipe 14 are mounted to the structure of the support stand 16 in an inclined manner, which allows the heat-absorbing fluid to be drained by gravity back into the storage vessel, not shown in the figures, in the illustrated drawings. the figures. In this way a complete drainage of the system of collectors, of their inlet and return pipes 13 and 14, which are found in open atmospheric conditions on the buildings is achieved, and therefore subject to freezing. In the embodiment described, all outer tubes of the solar collector are thermally insulated.
Съществени предимства на изобретението са, че се използва прост и икономичен начин за снижаване разходите и повишаване на коефициента на полезно действие на изгражданите плоски слънчеви колектори.The essential advantages of the invention are that a simple and economical way of reducing costs and increasing the efficiency of the flat-panel solar collectors is used.
Снижаването на разходите за производство на слънчевите колектори се постига чрез използването на един и същ материал за изготвяне на горната поликарбонатна плоча 1, долната поликарбонатна плоча 3 и капака 8 на събирателния колектор 7. Използването на поликарбонатен материал, от който се изготвя основната част от конструкцията на плоския слънчев колектор, намалява значително неговата маса, като същевременно се гарантира висока механична здравина на конструкцията в широк температурен диапазон и висока пропускливост за слънчевата радиация. Намалената маса на конструкцията на плоския слънчев колектор съответно намалява натоварването върху покривните конструкции на сградите и същевременно е предпоставка за бърз и лесен монтаж на отделните слънчеви колектори в система. Разположението една над друга на горната и долната поликарбонатни плочи 1, 3 позволява да се оформи втора топлоизолаци онна въздушна междина между тях, с което се подобрява допълнително топлоизолацията между топлоабсорбиращия флуид и околната среда. Хигроскопичното вещество 2, което е разположено в периферния прозрачен канал 401 и частично запълва прозрачните канали 101 на горната поликарбонатна плоча 1, поглъща влагата, при което се увеличава термичното съпротивление на двете въздушни междини и същевременно се увеличава тяхната пропускливост за слънчевата радиация. Селективното покритие 102, заедно с топлинния екран и отражателя 5, намаляват значително радиационните загуби от топлоабсорбиращия флуид към околната среда. Надлъжното разположение на прозрачните канали 101 от горната поликарбонатна плоча 1 по отношение на прозрачните канали 301 на долната поликарбонатна плоча 3, в които тече топлоабсорбиращият флуид, спомага за намаляване загубите от конвекция в прозрачните канали 101. Конструкцията на събирателния колектор 7, който също е изработен от поликарбонатна пластмаса, спомага за пълното източване на топлоабсорбиращия флуид при спиране работата на колектора, което увеличава допълнително коефициента на полезно действие на слънчевия колектор и предпазва топлоабсорбиращия флуид от замръзване или закипяване. Използването на молекулярен воден разтвор на черна боя, като топлоабсорбиращ флуид намалява пропускливостта на долната поликарбонатна плоча 3, ограничава разсейването на слънчевата светлина и увеличава ефективността при нейното поглъщане и преобразуване в топлина. Съществено предимство на изобретението е използването на дестилирана вода като основна съставка на топлоабсорбиращият флуид. Това позволява акумулирането на по-големи количества топлинна енергия в единица обем от акумулиращия съд, непоказан на фигурите, поради по-високия топлинен капацитет на дестилираната вода, която е химически различна от досега използваните за тази цел топлоабсорбиращи флуиди като антифриз или спирт. Това е особено благоприятно при експлоатация на предложения слънчев колектор, тъй като няма опасност при евентуално прегряване на флуида да се получи отделяне на токсични компоненти. Така отпада необходимостта от използване на топлообменен апарат между акумулиращия съд и контура на съставните колектори, с което допълнително се увеличава коефициента на полезно действие на цялата модулна колекторна система.Reducing the cost of producing solar collectors is achieved by using the same material to produce the upper polycarbonate plate 1, the lower polycarbonate plate 3 and the collector collector cover 7. The use of polycarbonate material from which the bulk of the construction is made of a flat solar collector significantly reduces its mass, while ensuring high mechanical strength of the structure over a wide temperature range and high transmittance for solar radiation . The reduced mass of the flat solar collector structure accordingly reduces the load on the roof structures of the buildings and at the same time is a prerequisite for the quick and easy installation of the individual solar collectors in the system. Placing one above the other on the upper and lower polycarbonate plates 1, 3 allows a second thermal insulation to be formed between them, which further improves the thermal insulation between the heat-absorbing fluid and the environment. The hygroscopic substance 2, which is located in the peripheral transparent channel 401 and partially fills the transparent channels 101 of the upper polycarbonate plate 1, absorbs moisture, which increases the thermal resistance of the two air gaps and at the same time increases their transmittance for solar radiation. The selective coating 102, together with the heat shield and the reflector 5, significantly reduce radiation losses from the heat-absorbing fluid to the environment. The longitudinal arrangement of the transparent grooves 101 of the upper polycarbonate plate 1 with respect to the transparent grooves 301 of the lower polycarbonate plate 3, in which the heat-absorbing fluid flows, helps to reduce convection losses in the transparent grooves 101. The construction of the collector 7, which is also made made of polycarbonate plastic, helps to completely drain the heat-absorbing fluid in stopping the operation of the collector, which further increases the efficiency of the solar collector and prevents and the heat-absorbing fluid from freezing or boiling. The use of molecular aqueous black paint as a heat-absorbing fluid reduces the permeability of the lower polycarbonate plate 3, limits the scattering of sunlight and increases its efficiency in its absorption and conversion into heat. An essential advantage of the invention is the use of distilled water as a major constituent of the heat-absorbing fluid. This allows the accumulation of greater amounts of heat per unit volume of the storage vessel, not shown in the figures, due to the higher thermal capacity of distilled water, which is chemically different from the heat-absorbing fluids used for this purpose such as antifreeze or alcohol. This is especially advantageous when operating the proposed solar collector, as there is no risk of toxic components being released during overheating of the fluid. This eliminates the need to use a heat exchanger between the storage tank and the contour of the collectors, which further increases the efficiency of the entire modular collector system.
Приложение на изобретениетоApplication of the invention
Предложената конструкция на плосък слънчев колектор, в съответствие с изобретението, позволява да се използва като съставен елемент от слънчеви термични инсталации, монтирани на наклонени или плоски покриви, а също така и във вертикално положение върху фасадите на сградите. Предложената конструкция позволява да се заменят класическите покривни материали и на тяхно място да се постави плосък слънчев колектор, който да изпълнява едновременно защитна и топлоизолационна функция като преобразува слънчевата радиация, когато е необходимо в топлинна енергия за различни нискотемпературни процеси използвани за битови, обществени, а също така и за някои промишлени нужди, където е необходимо нагряване или акумулиране на вода за отопление и горещо водоснабдяване.The proposed flat solar collector construction according to the invention allows it to be used as a component of solar thermal installations mounted on sloping or flat roofs, as well as in a vertical position on the facades of buildings. The proposed design allows to replace the classic roofing materials and to replace them with a flat solar collector that performs both protective and thermal insulation function, converting solar radiation when needed into heat for various low-temperature processes used for domestic, public, and also for some industrial needs where heating or storage of water for heating and hot water supply is required.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG106773A BG64927B1 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Flat solar collector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG106773A BG64927B1 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Flat solar collector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG106773A BG106773A (en) | 2003-03-31 |
| BG64927B1 true BG64927B1 (en) | 2006-09-29 |
Family
ID=3928627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG106773A BG64927B1 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Flat solar collector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG64927B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4426999A (en) * | 1982-02-18 | 1984-01-24 | Ramada Energy Systems, Inc. | Solar energy collector |
-
2002
- 2002-06-05 BG BG106773A patent/BG64927B1/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4426999A (en) * | 1982-02-18 | 1984-01-24 | Ramada Energy Systems, Inc. | Solar energy collector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG106773A (en) | 2003-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3960136A (en) | Solar energy collection system | |
| CN101821462B (en) | Energy supply device | |
| US4517958A (en) | Heat exchange system | |
| US4085731A (en) | Solar energy conversion system | |
| US4408596A (en) | Heat exchange system | |
| EP1798497A2 (en) | Low- pressure and low- temperature collection system of solar thermal energy | |
| US20090199892A1 (en) | Solar earth module | |
| US9267710B2 (en) | Solar thermal collectors and thin plate heat exchangers for solar applications | |
| DK2140210T3 (en) | ENERGY TRANSFER PANEL FOR UNWISE BUILT IN A BUILDING AND A CASSET CONTAINING SUCH A PANEL | |
| US10066840B2 (en) | Solar thermal collector system and method configured for radiant cooling | |
| US4173253A (en) | Solar radiation collector and water cooler | |
| US20080190412A1 (en) | Device For Collectting Rainwater And Solar Energy Originating From Visible Radiation | |
| JP7073340B2 (en) | Roof panel equipment that functions as a heat collector | |
| US20100108054A1 (en) | Optically efficient and thermally protected solar heating apparatus and method | |
| BG64927B1 (en) | Flat solar collector | |
| WO2016065045A1 (en) | Solar thermal collectors and thin plate heat exchangers for solar applications | |
| WO2007045933A1 (en) | Pergola solar collector system constructed from long heating elements | |
| FI126124B (en) | Solar collector, building roof, building and solar energy recovery system | |
| EP0215114A1 (en) | Solar collector device. | |
| GB2552941A (en) | A low cost flat plate solar thermal hot water panel that can tolerate freezing or lack of water without damage, can be used as roofing sheets | |
| WO2009047528A1 (en) | Improvements in and relating to solar panels | |
| RU2135908C1 (en) | Solar heat collector | |
| RU217182U1 (en) | solar water heater | |
| RU2738738C1 (en) | Planar roof panel with corrugated thermal photodetector | |
| RU48038U1 (en) | SOLAR COLLECTOR |