BG65726B1

BG65726B1 - Инсталация за оползотворяване на слънчевата енергия

Info

Publication number: BG65726B1
Application number: BG108989A
Authority: BG
Inventors: Сергей АСТАШКИН
Original assignee: Сергей АСТАШКИН
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2009-08-31
Also published as: BG108989A

Abstract

Инсталацията за оползотворяване на слънчева енергия може да намери приложение за малки и средни потребители на топлинна и електрическа енергия. Тя практически не се нуждае от носеща конструкция и може да бъде разположена върху самия покрив на сградата. Конструкцията й позволява максимално улавяне на слънчева енергия, осигуряващо високата й ефективност, както и устойчивост при неблагоприятни атмосферни условия като силен вятър, градушка и др. Инсталацията включва множество отражатели (1), разположени в няколко реда един до друг, които са свързани с отделни механизми за управление по две взаимно перпендикулярни оси „Х” и „Y” при максимална амплитуда на колебание от ± 20о спрямо разположени над тях слънчеви приемници (17), които са с възможност за преместване съобразно годишния сезон. Всеки отражател (1) е квадрат с размер на страната за предпочитане от 200 до 400 mm.

Description

(54) ИНСТАЛАЦИЯ ЗА ОПОЛЗОТВОРЯВАНЕ НА СЛЪНЧЕВА ЕНЕРГИЯ

Област на техниката 5

Изобретението се отнася до инсталация за оползотворяване на слънчева енергия, която намира приложение за малки и средни потребители на топлинна и електрическа енергия.

Предшестващо състояние на техниката

От WO 1998/028579 е известна система за оползотворяване на слънчева енергия, в която се използват групово задвижвани и управлявани отражатели на слънчева светлина. За да се компенсира засенчването, отражателите са инсталирани на големи площи и са комплектовани с големи по размери приемници на слънчева 20 светлина. Това ограничава тяхното използване за малки и средни потребители, като реално тази система повече е пригодена за използване на топлинна енергия.

Известен е US 6543441, при който множество отражатели са разположени паралелно и с възможност за групово въртене, респективно регулиране по една ос. Към отражателите е предвиден поне един приемник. Както и при предишната патентна публикация, тази инсталация е пригодена повече за големи слънчеви инсталации.

В US 6349718 е разкрита инсталация за оползотворяване на слънчева енергия, която включва множество отражатели, разположени един до друг в няколко реда. Отражателите са 35 плоски, с правоъгълна форма и с размери 0.5 m х 3 m. Всеки ред от отражатели е свързан с общ механизъм за управление на тяхното колебание около една ос “X”. Отражателите, както и разположените над тях приемници, се носят от обща метална конструкция. Приемниците са от т.н. линеен тип и са неподвижно разположени спрямо отражателите. Описаната инсталация е пригодена за големи консуматори. Тя практически е неприложима за монтиране на покрива на една не голяма сграда.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се създаде инсталация за оползотворяване на слънчева енергия, която е предназначена за монтиране на покривите на обикновени жилищни сгради или други подобни сгради, която да бъде устойчива при различни атмосферни условия.

Тази задача е решена с инсталация за оползотворяване на слънчева енергия, включваща множество отражатели, разположени в няколко реда един до друг, които отражатели са свърза10 ни с механизъм за управление на тяхното колебание около ос “X” и в пространството над тях са разположени приемници на слънчева светлина. Съгласно изобретението, всеки отражател е квадрат с размер на страната за предпочитане 15 от 200 mm до 400 mm и е свързан с отделни механизми за управление по две взаимноперпендикулярни оси “X” и “У” при максимална амплитуда на колебание от ± 20° спрямо разположените над тях слънчеви приемници, които са с възможност за преместване съобразно годишния сезон.

Отражателите имат квадратна плоска или вдлъбната повърхност с радиус на вдлъбнатината R = 2 m до 10 т.

Механизмът за управление на отражателите по осите “X” или “У” включва винтообразно бутало, всяко от двата края на което е снабдено с пружина, свързана посредством гъвкава връзка и водеща ролка с една от двете срещу30 положни страни на отражателя, като буталото посредством червячна връзка е линейно задвижвано от електродвигател.

Всеки отражател се носи от ябълковидна опора с ограничители на максималното му отклонение.

Съгласно един вариант на изпълнение на изобретението, външната повърхнина на приемника на слънчева светлина е многостенна плоска повърхност с основни ъгли на всяка плоскост 40 спрямо покрива на сградата: I ъгъл от 15 до 20°, II ъгъл от 40 до 50° и III ъгъл от 60 до 75°.

При втори вариант на изпълнение на изобретението външната повърхнина на приемника на слънчева светлина е изпълнена от топлоустойчи45 во стъкло с последващ стъклен радиатор и найотвътре - охлаждаеми фотоволтажни клетки. Между стъкления радиатор и фотоволтажните клетки, както и между външната повърхнина и стъкления радиатор, има въздушна възглавница. 50 Приемникът на слънчева светлина включ2

65726 Bl ва: външна обвивка, топлоизолация, огледален отвътре радиатор и охлаждаеми фотоклетки, разположени надлъжно в кухината на приемника.

Приемната плоскост на всеки приемник е от 1.1 до 1.5 пъти по-голяма от тази на размера на отражателя. Всички приемници са разположени така, че всеки отражател е обхванат от поне два приемника в своя обсег през деня, като всеки от отражателите има зададено положение по осите “X” и “У” в зависимост от датата и часа на денонощието и ориентацията на покрива.

Предимствата на изобретението се състоят в това, че инсталацията практически не се нуждае от носеща конструкция. Тя може да бъде разположена върху самия покрив на сградата, без съществени промени. Предвидените механизми за регулиране положението на отражателите по две оси “X” и “У” позволява максимално улавяне на слънчева енергия, което осигурява нейната висока ефективност. Малката амплитуда на вълнообразни движения, извършвани от малките по размер отражатели, прави конструкцията лека и устойчива даже при силен вятър, градушка и други подобни атмосферни промени.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява пример за организация на ъгловата корекция на един отражател на слънчева светлина със съпътстващите го механизми;

фигура 2 - схема на разположение на слънчев приемник през различните годишни времена;

фигура 3 - ориентация на множество отражатели сутрин;

фигура За - ориентация на множество отражатели в 12 h на обяд;

фигура 36 - ориентация на множество отражатели вечер;

фигура 4 - вариант на изпълнение на слънчев приемник;

фигура 5 - друг вариант на изпълнение на слънчев приемник.

Примери за изпълнение на изобретението

Показаният на фиг. 1 отражател на слънчева светлина 1, наричан по-нататък за краткост само отражател 1, представлява метално огле дало с огледална горна повърхност, квадратна форма и размер на страната за предпочитане от 200 до 400 mm. На посочената фиг. 1 отражателят 1 има плоска форма, но той може да бъде с вдлъбната сферична повърхност с радиус от 2 до 10 т. Отражателят 1, както и всички останали отражатели, има максимална амплитуда на колебание по двете оси “X” и “У” ± 20°. За осъществяване на тези колебания към всеки отражател 1 е предвиден механизъм за управление. Механизмът за управление включва винтово бутало 2, всеки от двата края на което е снабдено с пружина 3, свързана посредством гъвкава връзка 4, например въже, през водеща ролка 5 с една от двете срещуположни страни на отражателя

1. Винтовото бутало 2 посредством червячно зъбно колело 6 и червячен винт 7 е линейно задвижвано от електродвигател 8.

Описаният винтов механизъм осъществява колебанията на отражателя 1 по една от осите, примерно “X”. За осъществяване на колебанията му по другата ос “У” всеки отражател е снабден с втори аналогичен механизъм. Отражателят 1 се носи от ябълковидна опора 9, която му позволява да се колебае управляемо по двете оси “X” и “У”. Освен това, към всеки отражател 1 са предвидени /непоказани на фигурата/ ограничители на максималното му отклонение (колебание) до посочените ± 20°.

Изобретението предлага два варианта слънчеви приемници 17 и 17’. Съгласно фиг. 4 външната повърхнина /форма/ на приемника 17 има многостенна плоска изпъкнала повърхност с основни ъгли на всяка плоскост спрямо повърхността на покрива на сградата: I ъгъл 1520°, II ъгъл 40-50° и III ъгъл 60-75° /виж фиг. 4/. Външната повърхнина 10 на приемника 17 е изпълнена оттоплоустойчиво стъкло; следва (отвън навътре) стъклен радиатор 11, който поглъща инфрачервената и червената светлина и пропуска останалия слънчев спектър и най-отвътре - охлаждаеми фотоволтажни клетки 12. Между стъкления радиатор 11 и фотоволтажните клетки 12, както и между външната повърхнина 10 и стъкления радиатор 11 има въздушна изолация.

При втория вариант (фиг. 5) приемникът 17’ включва: външна обвивка 13, топлоизолация 14, огледален отвътре радиатор 15, който поглъща инфрачервената и червената светлина и

65726 Bl отразява останалия спектър към охлаждаеми фотоклетки 16. Последните са разположени само надлъжно - в един ред в кухината на приемника, с цел избягване директното им нагряване от светлината на отражателите 1.

И при двата вида приемници 17 и 17’ приемната им плоскост е с размер 1,1 до 1,5 пъти по-голяма от тази на размера на отражателя 1. Приемниците 17 са разположени така, че всички отражатели 1 по всяко време на деня имат поне един приемник 17 в своя обсег. Всеки отражател през деня работи с поне три различни приемника.

Описаните дотук отделни елементи и възли на слънчевата инсталация са разположени реално един спрямо друг, както следва.

Върху покрива 18 на сграда или друга площадка се разполагат множество отражатели 1, които са с независимо управление.

Над тях, в зависимост от основния размер на покрива 18, в направление север-юг се избира височината на приемниците 17, независимо от кой от двата варианта. Тази височина може да бъде от 2 до 5 m и се определя по формулата:

Н шах = 1/2 L.ctg20°, където:

Н е височината,

L - размерът на покрива в посока север-юг, 20° - максимална амплитуда на колебание на отражателите.

Както е показано на фиг. 3, сутрин отражателите 1 насочват слънчевите лъчи към приемниците 17, намиращи се в противоположната страна на покрива 18. С продължаване възхода на слънцето, към обедните часове отражателите 1 започват да пренасочват слънчевите лъчи към приемниците 17, разположени в посока, обратна на движението на слънцето /фиг. За, 36/, което става с управление на ъгъла на отражателите. Това продължава до залеза на слънцето.

За да се намали амплитудата на колебание на отражателите 1, е предвидено поне два пъти в годината приемниците 17 да се преместват, съответстващо на зимно 19 и лятно 20 положение на слънцето.

Всеки от отражателите 1 се управлява от микропроцесор по специфични стъпки, пресметнати за всеки ден и за всеки покрив.

Патентни претенции

Claims

Всеки от отражателите 1 се управлява от микропроцесор по специфични стъпки, пресметнати за всеки ден и за всеки покрив.

Патентни претенции

1. Инсталация за оползотворяване на слънчева енергия, включваща множество отражатели, разположени в няколко реда един до друг, които отражатели са свързани с механизъм за управление на тяхното колебание около ос „X” и в пространството над тях са разположени приемници на слънчева светлина, характеризираща се с това, че всеки отражател (1) е квадрат с размер на страната за предпочитане от 200 до 400 mm и е свързан с отделни механизми за управление по две взаимно перпендикулярни оси „X” и „Y” при максимална амплитуда на колебание от ± 20° спрямо разположените над тях слънчеви приемници (17), които са с възможност за преместване съобразно годишния сезон.
2. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че отражателите (1) имат квадратна плоска или вдлъбната повърхност с радиус на вдлъбнатината R = 2 до 10 ш.
3. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че механизмът за управление на отражателите (1) по осите “X” или “У” включва винтообразно бутало (2), всеки от двата края на което е снабдено с пружина (3), свързана посредством гъвкава връзка (4) и водеща ролка (5) с една от двете срещуположни страни на отражателя (1), като буталото (2) посредством червячна връзка (6 и 7) е линейно задвижвано от електродвигател (8).
4. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че всеки отражател (1) се носи от ябълковидна опора (9) с ограничители на максималното му отклонение.
5. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че външната повърхнина (10) на приемника (17) на слънчева светлина е многостенна плоска повърхност с основни ъгли на всяка плоскост спрямо покрива (18) на сградата: I ъгъл от 15 до 20°, II ъгъл от 40 до 50° и III ъгъл от 60 до 75°.
6. Инсталация съгласно претенция 5, характеризираща се с това, че външната повърхнина (10) на приемника (17) на слънчева светлина е изпълнена от топлоустойчиво стъкло с последващ стъклен радиатор (15) и най-отвътре - охлаждаеми фотоволтажни клетки (12), като между стъкления радиатор (11) и фотоволтажните клетки (12), както и между външната по4

65726 Bl върхнина (10) и стъкления радиатор (11), има въздушна възглавница.
7. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че приемникът (17’) на слънчева светлина включва външна обвивка 5 (13), топлоизолация (14), огледален отвътре радиатор (15) и охлаждаеми фотоклетки (16), разположени надлъжно в кухината на приемника.
8. Инсталация съгласно претенции 1,5,6 и 7, характеризираща се с това, че приемната плоскост на всеки приемник (17, 17’) е от 1,1 до 1,5 пъти по-голяма от тази на размера на отражателя (1) и всички приемници (17, 17’) са разположени така, че всеки отражател (1) е обхванат от поне два приемника в своя обсег през деня, като всеки от отражателите (1) има зададено положение по осите „X” и „У” в зависимост от датата и часа на денонощието и ориентацията на покрива (18).