BG66596B1

BG66596B1 - High temperature solar collector

Info

Publication number: BG66596B1
Application number: BG111837A
Authority: BG
Inventors: Борис Петров; Красимир Влъчков; Георги Петров
Original assignee: "Солери" Оод; Красимир Влъчков
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2017-08-31
Also published as: BG111837A

Abstract

The high temperature solar collector will find application in the conversion of solar energy by heating the fluid and / or receiving electricity. The solar collector comprises a plurality of rotating parabolic reflector (4) mounted horizontally and parallel to one another in a rectangular housing (1) with a cover glass (6) driven by a control unit (7), wherein the focus of each rotatable parabolic reflector (4) is arranged a tubular element. Each tubular element fixed longitudinally at the center of each rotating parabolic reflector (4) is part of a common pipe coil (5), one end of which is fixed an inlet flange (9) and at the other end thereof - an outlet flange (11 ). Rotating parabolic reflectors (4) are connected to one another via a thread (12) disposed along the central longitudinal axis of the solar collector, connected to the control unit (7). On each of the walls of each of the rotating parabolic reflector (4) are mounted weights (8). At the bottom in the middle of the direct solar collector parabolic reflector is located a vertical screen (14) on both sides of which are mounted photo sensors (10), wherein the plurality of rotating parabolic reflectors (4) are mounted to a stiffening profile (3) established on the heat insulating element (2) disposed in a rectangular housing (1) of the solar collector.

Description

Слънчевият колектор ще намери приложение в топлотехниката, по-специално при преобразуване на слънчевата енергия в топлинна чрез загряване на флуид и/или получаване на електрическа енергия.The solar collector will find application in heat engineering, in particular in converting solar energy into thermal energy by heating fluid and / or generating electricity.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

От РСТ заявка WO 2008/130838 А1 е известен слънчев колектор, включващ множество от параболични рефлектори, разположени хоризонтално и успоредно в кутия със стъклен капак, които са задвижвани от управляващ блок. Във фокуса на въртящите се параболични рефлектори са разположени нагревателни тръби, свързани в краищата си със събирателни тръби. Към долната страна на нагревателните тръби са монтирани фотоволтаични ленти.PCT application WO 2008/130838 A1 discloses a solar collector comprising a plurality of parabolic reflectors arranged horizontally and parallel to a glass lid box operated by a control unit. In the focus of the rotating parabolic reflectors are heating tubes connected at the ends with collecting tubes. Photovoltaic strips are mounted on the underside of the heating pipes.

US патент № 3847136 разкрива слънчев колектор, който включва множество подвижни параболични рефлектори, монтирани към укрепващ профил и разположени хоризонтално спрямо укрепващия профил и успоредно един на друг. Във фокуса на всеки параболичен рефлектор са установени надлъжно тръбни елементи, оформящи тръбна серпентина. Всеки от рефлекторите има стъклен капак. В краищата на параболичните рефлектори са монтирани втулки, през които преминават тръбните елементи, а втулките са закрепени към укрепващия профил посредством лагерни тела. Параболичните рефлектори са свързани един към друг посредством метален прът, разположен по централната надлъжна ос на слънчевия колектор. Прътът е свързан към управляващ блок, който включва микроконтролер и стъпков двигател. В рефлекторите, от двете страни на тръбните елементи са предвидени термодатчици, които да засичат температурата на слънцето, като при разлика в температурите, управляващият блок подава сигнал към контролера, който задейства двигателя.US Patent No. 3,847,136 discloses a solar collector that includes a plurality of movable parabolic reflectors mounted horizontally to the supporting profile and parallel to one another. In the focus of each parabolic reflector are tubular elements longitudinally forming tubular coils. Each of the reflectors has a glass cover. At the ends of the parabolic reflectors bushes are mounted through which the tubular members pass, and the bushes are secured to the supporting profile by means of bearing bodies. The parabolic reflectors are connected to each other by a metal bar located along the central longitudinal axis of the solar collector. The rod is connected to a control unit that includes a microcontroller and a stepper motor. In the reflectors, on both sides of the tubular elements, sensors are provided to detect the temperature of the sun, and in the event of a difference in temperatures, the control unit sends a signal to the controller that drives the engine.

Известните слънчеви колектори са като цяло с усложнена конструкция и недостатъчно ефективна система за насочване на параболичните си рефлектори.The well-known solar collectors are generally of a complicated construction and an ineffective system for directing their parabolic reflectors.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задача на изобретението е да се създаде високо температурен слънчев колектор за ефективно превръщане на слънчевата енергия в топлинна и/или електрическа с механично опростена и ефективна система за следене на светлинния поток и задвижване на параболичните му рефлектори.It is an object of the invention to provide a high temperature solar collector for the efficient conversion of solar energy into thermal and / or electrical with a mechanically simplified and effective system for monitoring light flux and driving its parabolic reflectors.

Създаденият слънчев колектор включва множество въртящи се параболични рефлектори, монтирани към укрепващ профил. Параболичните рефлектори са разположени хоризонтално спрямо укрепващия профил и успоредно един на друг и са свързани един към друг чрез свързващо средство, което в свободния си край е свързано към управляващ блок. Свързващото средство е разположено по централната надлъжна ос на слънчевия колектор. Във фокуса на всеки въртящ се параболичен рефлектор са разположени надлъжно тръбни елементи, оформящи тръбна серпантина. В единия край на тръбната серпантина е установен входящ фланец, а в другия й край - изходящ фланец, при което върху всяка една от стените на всеки от въртящите се параболични рефлектори са монтирани тежести. Всеки един без първия и последния от множеството въртящи се параболични рефлектори може да бъде управляващ рефлектор, в дъното на който и по средата му е разположен вертикален екран, от двете страни на който са монтирани фото датчици. Укрепващият профил е установен върху топлоизолационен елемент, разположен в правоъгълен корпус със стъклен капак.The created solar collector includes a number of rotating parabolic reflectors mounted on a retaining profile. The parabolic reflectors are arranged horizontally with respect to the supporting profile and parallel to each other and are connected to each other by a connecting means which at its free end is connected to a control unit. The binder is located along the central longitudinal axis of the solar collector. In the focus of each rotating parabolic reflector are located longitudinally tubular elements forming a tubular coil. An inlet flange is installed at one end of the tube coil and an outlet flange at the other end, with weights mounted on each of the walls of each of the rotating parabolic reflectors. Anyone without the first and last of the many rotating parabolic reflectors can be a control reflector, at the bottom of which, and in the middle of it, is a vertical screen, on either side of which photo sensors are mounted. The retaining profile is mounted on a thermal insulation element located in a rectangular housing with a glass lid.

В предпочитаното изпълнение на слънчевия колектор свързващото средство представлява гъвкава стоманена корда.In a preferred embodiment of the solar collector, the binder is a flexible steel cord.

Входящият и изходящият фланци са установени в два от ъглите на правоъгълния корпус, в чиито други два ъгъла са монтирани закрепващи елементи.The inlet and outlet flanges are mounted at two corners of the rectangular housing, in which the other two corners have mounting elements.

Управляващият блок включва микроконтролер и стъпков двигател с редуктор, към който е присъединено свързващото средство.The control unit includes a microcontroller and a stepper motor with a gearbox to which the coupling means is attached.

Предимство на изобретението е максимално опростеното задвижване на параболичните рефлектори, осигурено чрез свързването им с управляващия блок посредством гъвкаваAn advantage of the invention is the simplified actuation of the parabolic reflectors, provided by connecting them to the control unit by means of a flexible

66596 Bl стоманена корда и монтираните върху тях тежести. Освен това, определянето на един от параболичните рефлектори като управляващ и разполагане на дъното му на вертикален екран с фото датчици от двете му страни, осигурява необходимото следене на слънцето по азимут.66596 Bl steel cord and weights mounted thereon. In addition, identifying one of the parabolic reflectors as controllable and positioning its bottom on a vertical screen with photo sensors on both sides provides the necessary azimuth in the sun.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures

Настоящото изобретение е илюстрирано на приложените фигури, където:The present invention is illustrated in the accompanying drawings, where:

фигура 1 представлява общ изглед на слънчевия колектор;Figure 1 is a general view of the solar collector;

фигура 2 - разглобен вид на слънчевия колектор с тръбна серпантина;Figure 2 is an exploded view of the solar collector with a tube coil;

фигура 3 - разглобен вид на слънчевия колектор;Figure 3 is an exploded view of the solar collector;

фигура 4 - управление на слънчевия колектор; и фигура 5 - напречен разрез на управляващия параболичен рефлектор.figure 4 - control of the solar collector; and Figure 5 is a cross-sectional view of the controlling parabolic reflector.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

На фигура 1 е представен общ изглед на слънчев колектор, съставен от правоъгълен корпус 1 и стъклен капак 6. В дъното на корпуса 1 на слънчевият колектор е установен топлоизолационен елемент 2 - фигура 2. В корпуса 1 над топлоизолационния елемент 2 е установен укрепващ профил 3, към който хоризонтално и успоредно един на друг са монтирани множество въртящи се параболични рефлектори 4. Надлъжно във фокуса на всеки един въртящ се параболичен рефлектор 4 са установени тръбни елементи, формиращи тръбна серпантина 5, в единия край на която е установен входящ фланец 9, а в другия край - изходящ фланец 11. Фланците 9 и 11 са установени в два от ъглите на правоъгълния корпус 1. В другите два ъгъла на корпуса 1 са монтирани закрепващи елементи 13.Figure 1 shows a general view of a solar collector consisting of a rectangular housing 1 and a glass cover 6. A thermal insulation element 2 is installed at the bottom of the solar collector housing 1 - figure 2. A reinforcing profile 3 is installed in the housing 1 above the thermal insulation element 2. , to which multiple rotating parabolic reflectors 4 are mounted horizontally and in parallel to each other 4. Longitudinally in the focus of each rotating parabolic reflector 4 are arranged tubular elements forming a tubular coil 5, at one end of which is mounted in odyasht flange 9 and at the other end - an outlet flange 11. The flanges 9 and 11 are set in two of the corners of the rectangular housing 1. At the other two corners of the housing 1 are arranged fastening elements 13.

В посоченото примерно изпълнение, въртящите се параболични рефлектори 4 са свързани един към друг чрез свързващо средство, като в най-предпочитаното изпълнение, свързващото средство представлява гъвкава стоманена корда 12, разположена по централната надлъжна ос на слънчевия колектор. Гъвкавата стоманена корда 12 е свързана с управляващ блок 7. Симетрично от двете страни на гъвкавата стоманена корда 12, върху стените на всеки от въртящите се параболични рефлектори 4 са монтирани тежести 8. Тежестите 8 могат да бъдат монтирани както на надлъжните, така и на напречните стени на въртящите се параболични рефлектори 4. Управляващият блок 7 включва микроконтролер и стъпков двигател с редуктор, към който е свързана гъвкавата стоманена корда 12.In the exemplary embodiment, the rotating parabolic reflectors 4 are connected to each other by a coupling means, in the most preferred embodiment, the coupling means is a flexible steel cord 12 located along the central longitudinal axis of the solar collector. The flexible steel cable 12 is connected to a control unit 7. Symmetrically on both sides of the flexible steel cable 12, weights 8 are mounted on the walls of each of the rotating parabolic reflectors 8. The weights 8 can be mounted on both the longitudinal and the transverse walls of rotating parabolic reflectors 4. The control unit 7 includes a microcontroller and a stepper motor with a gearbox to which the flexible steel cord 12 is connected.

Всеки слънчев колектор има един управляващ параболичен рефлектор 4, в дъното на който по средата е разположен вертикален екран 14. От двете страни на вертикалния екран 14 са монтирани фото датчици 10.Each solar collector has a control parabolic reflector 4, at the bottom of which is a vertical screen 14 in the middle. Photo sensors 10 are mounted on both sides of the vertical screen 14.

Използване на изобретениетоUse of the invention

Създаденият слънчев колектор действа по следния начин:The created solar collector works as follows:

Както вече бе отбелязано, едни от въртящите се параболични рефлектори 4 на слънчевия колектор е управляващ, като експериментално е установено, че оптимален ефект се получава, когато той е от втори до предпоследен, т.е. за предпочитане е управляващият рефлектор да не е краен. В дъното на управляващия рефлектор е разположен вертикален екран 14, от двете страни на който са монтирани фото датчиците 10. При точно перпендикулярно положение на рефлекторите 4 спрямо слънчевите лъчи, двата фото датчика 10 са точно под тръбния елемент на управляващия рефлектор. При това положение двата фото датчика 10 са в сянката на тръбния елемент. При минимално изменение на перпендикуляра, върху единия от двата датчика 10 попада слънчева светлина и се подава команден сигнал към управляващия блок 7. При осветяване на който и да е от фото датчиците 10 от светлинен поток, вертикалният екран 14 оставя в сянка другия фото датчик 10, при което се подава команден сигнал към управляващия блок 7. Управляващият блок 7 задвижва стъпковия двигател с редуктора, който опъва гъвкавата стоманена корда 12 и по този начин осигурява завъртане на всички рефлектори 4 в една и съща посока на един и същи ъгъл. Благодарение на тежестите 8 и след отпускане на гъвкавата стоманена корда 12 се осъществява завъртането на рефлекторите 4 в обратна посока. По този начин рефлекторите 4 остават винаги перпендикулярни на слънчевите лъчи и тръбните им елементи от серпантината 5 са винаги във фокуса им, което осигурява максималното им нагряване.As already noted, one of the rotating parabolic reflectors 4 of the solar collector is controllable, and it has been experimentally found that the optimum effect is obtained when it is from second to last, ie. it is preferable that the control reflector is not final. At the bottom of the control reflector is a vertical screen 14, on either side of which photo sensors 10 are mounted. At exactly the perpendicular position of the reflectors 4 relative to the sun's rays, the two photo sensors 10 are just below the tubular element of the control reflector. In this case, the two photo sensors 10 are in the shadow of the tube element. With a minimum change in the perpendicular, one of the two sensors 10 receives sunlight and a command signal is sent to the control unit 7. In the illumination of any of the photo sensors 10 from the luminous flux, the vertical screen 14 shades the other photo sensor 10 , which sends a command signal to the control unit 7. The control unit 7 drives the stepper motor with the gearbox, which tightens the flexible steel cord 12 and thus rotates all the reflectors 4 in the same direction at the same angle. Due to the weights 8 and after the flexible steel cord 12 is released, the reflectors 4 are rotated in the opposite direction. In this way, the reflectors 4 are always perpendicular to the sun's rays and their tube elements of the coil 5 are always in focus, ensuring their maximum heating.

Посредством закрепващите елементи 13 повече от един слънчев колектор могат да бъдатBy means of the fasteners 13, more than one solar collector can be

66596 Bl обединени в общ слънчев панел, управлявани от централен модул за контрол, регулиране и защита от прегряване - не показани на приложените фигури.66596 Bl combined into a common solar panel operated by a central control module for controlling, regulating and protecting against overheating - not shown in the accompanying drawings.

Claims

1. A high temperature solar collector comprising a plurality of rotating parabolic reflectors mounted horizontally with respect to the supporting profile and parallel to one another, with rotating parabolic reflectors connected to one another by a connecting means arranged centrally longitudinally of the solar collector, which binder at its free end is connected to a control unit, wherein in the focus of each rotating parabolic reflector there are longitudinally arranged tubular elements and forming a tubular coil, characterized in that an inlet flange (9) is provided at one end of the tube coil (5) and an outlet flange (11) at its other end, wherein on each of the walls of each of rotating parabolic reflectors (4) are mounted weights (8), and each without the first and last of the plurality of rotating parabolic reflectors (4) can be a control reflector, at the bottom of which is a vertical screen (14). ), on either side of which photo sensors (10) are mounted, wherein the reinforcing pro yl (3) is established on the heat insulating element (2) disposed in a rectangular housing (1) with a cover glass (6).

A collector according to claim 1, characterized in that the connecting means (12) is a flexible steel cord.

3. A manifold according to claim 1, characterized in that the inlet (9) and outlet flanges (11) are mounted in two of the corners of the rectangular housing (1) in which the other two corners have mounting elements (13).

4. A collector according to claim 1, characterized in that the control unit (7) includes a microcontroller and a stepper motor with a gearbox to which the coupling means (12) are attached.