CS226289B1 - Sluneční kolektor - Google Patents

Description

Vynález ae týká slunečního kolektoru kombinovaného typu z plošných a fokusačních kolektorů, využívající jak přímé, tak difuzní složky slunečního záření· , Široký zájem o využíváni sluneční energie jako alternativního zdroje vede k vypracování velké řady návrhů zařízení schopného přeměňovat sluneční záření v tepelnou užitečnou energii. V zeměpisných pásmech, kde délka slunečního svitu je znavně proměnlivá následkem nepříznivých klimatických podmínek, jsou na sluneční kolektory kladeny náročné požadavky zejména z hlediska návratnosti vložených nákladů% tím spojené konstrukční jednoduchosti, účinnosti a nízké hmotnosti. Z pestrého výběru rozličných typů slunečních kolektorů se nejvíce blíží ke splnění uvedených podmínek kombinované kolektory plošné a fokusačními. Sluneční kolektor popsaný v patentovém spisu NSR 2 626 843 je uspořádán tak, le na jedné straně má fokusační část a na druhé straně plošnou-část a je otočný o 180 °, čímž je dosti složitý. Další řešení jako například podle patentových · spisů USA 4 084 576, 4 205 658, NSR 2 626 843, 2 708 499,

Francie 2 362 347 a další využívají různě tvarované odrazové plochy jako sinusoidové, parabolické a jiné podložené pod trubice kruhového případně jiného průřezu, jimiž protéká ohřívané médium. V patentovém spisu USA 4 142 514 je popisován kombinovaný sluneční kolektor s absorbérem elipsovitého průřezu a parabolickými odraznými plochami, které ve evé střední části jsou od matematického tvaru paraboly odchýleny tak, že obě větve křivky jsou v rovině rovnoběžné s absorbérem rozšířeny k příznivějšímu odrazu slunečních paprsků. Společným znakem řešení podle vyjmenovaných patentových spisů je, že tvar trubice

vedoucí ohřívané médium neumožňuje souměrný a vyvážený příjem přímé ale hlavnědifúzní složky slunečního záření, což se projevuje sníženou účinností- těchto kolektorů.

Nevýhodu těchto zařízení zmírňuje sluneční kolektor zahrnující plošný a fokusační typ kolektoru, využívající jak přímou, tak i difúzní složku slunečního záření podle předlo- . ženého vynálezu, jehož podstata spočíváv tom, Že absorbéry jsou vytvořeny dutými profily trojúhelníkového průřezu a jsou umístěny k vrcholu paraboly tak, aby. dvě jejich hrany se dotýkaly parabolických odrazných plochjčímž mezi spodní stranou absorbéru a vrcholovou částí parabolické odrazné plochy vznikne uzavřený vzduchový prostor působící jako tepelná izolace.

Další uzavřený vzduchový prostor je vymezen odraznými plochami^ spodní deskou a krycími deskami.

Řešení umožňuje zvýšení účinnosti kolektoru, vypuštěním tepelné izolace snižuje hmotnost, cenu a zjednodušuje konstrukci kolektoru. Trojúhelníkový průřez dutých profilů, který na svém povrchu má upraveny absorbční plochy, umožňuje svým tvarem lepší příjem jak přímé, tak i difúzní,složky slunečního záření a navíc vyrovnává důsledky změny směru dopadu paprsků zapříčiněné putováním slunce po obloze. Tím, že ohnisko parabolické odrazní plochy se posouvá po ose uvnitř trojúhelníkového průřezu dutého profilu, tím taktéž odražené záření od parabolicképlochy prochází absorbčními plochami povrchu dutého profilu trojúhelníkového průřezu a zvyšuje účinnost přeměny.

Zvýšení účinnosti je doloženo měřením jehož výsledky jsou vyneseny do grafu obr. 2 a obr* 3. Na vodorovné ose obr. 2 je vynesen čas t v hod. Na svislé ose levá strana je stupnice hustoty toku slunečního záření E^. Na pravé straně účinnost! v %.

Křivka'!-, zaznamenává okamžitou účinnost' kolektoru s absorbéry trojúhelníkového průřezu a křivka účinnost s absorbéry kruhového průřezu. Z grafu je zřejmé, že po celou dobu měření byla účinnost kolektorů sabšořbéry trojúhelníkového průřezu asi o 10 %

- i ~ vyšší než u kolektorů s absorbéry kruhového průřezu. Z čehož vyplývá, že difuzní záření je schopen lépe využít kolektor s abaorbéry trojúhelníkového průřezu, zatímco abaorbéry kruhového průřezu zpracovávají takřka výhradně přímé sluneční záření) čímž se u nich jeví potřeba natáčet je za sluncem.

.Obr. 3 zachycuje grafickou závislost celkové energie globálního slunečního záření dopadajícího na absorbér pod měnícím se úhlem dopadu. Celková energie globálního slunečního záření g. ve Wattech je vynesena na svislou osu. Úhel dopadu Ψ slunečních paprsků je vynesen na vodorovné ose. Křivka zachycuje závislost uvedených veličin pro absorbér kruhového průřezu o 0 12 mm a Q_c2 pro 0 10 mm. Křivka pro absorbér trojúhelníkového průřezu. Z průběhu této křivky je patrna výhodnost kolektorů s absorbéry trojúhelníkového průřezu, které mohou účinně pracovat i ve stabilní poloze.

K podrobnějšímu objasnění vynálezu slouží další pospis a přiložené výkresy, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno jedno z možných řešení, na obr. 2 a 3 pak jsou výsledky měření zachycené již ve výše zmíněných grafech.

Sluneční záření dopadá na parabolickou odraznou plochu 1, která je opatřena lesklou odrazovou vrstvou a současně na plochy 2 dutého profilu trojúhelníkového průřezu,jehož vnější povrch je upraven,aby měl vysokou absorbci pro tepelně záření. Přímé záření společně s odraženými paprsky od parabolických odrazních ploch 1 dopadajícími podle dané zákonitosti této křivky do jejího ohniska, před ním ž jsou umístěny plochy 2, zvyšující účinnost přeměny v tepelnou energii. Tato je předávána médiu přoudícím v dutých profilech trojúhelníkového průřezu. Vrchní strana kolektoru je přikryta horním krytem J ze skla, případně fólie k omezení ztrát tepla konvencí. Vrcholy parabolických ploch 1 jsou překryty spodní deskou 4, která společně s krycími deskami 2 vytvoří uzavřené vzduchové prostory 6 sloužící jako tepelná izolace. Konce větví parabolických ploch 1 jsou bez odrazové vrstvy, aby případný dotyk mezi nimi a horním krytem nevytvářel tepelné mosty. Jednotlivé duté profily trojúhelníkového průřezu jsou spojeny do sekcí spojovacím potrubím 2*

Sluneční kolektor může být využit v zemědělství k přípravě teplé užitkové vody, v zahrádkářství, pro vytápění skleníků, u chat a jinde. « .

Claims (1)

1. Sluneční kolektor kombinovaného typu plošného a fokusačního β parabolickými odraznými plochami, vyznačený tím, že abaorbéry (2) jsou vytvořeny dutými profily trojúhelníkového průřezu a jsou umístěny k vrcholu parabolické odrazné plochy (1) tak, že stěna trojúhelníkového absorbéru s ní uzavírá vzduchový prostor, který působí jako tepelná izolace, další uzavřený vzduchový prostor (6) je vymezen odraznými plochami (1) společně se spodní deskou (4) a krycími deskami (7).