CS241307B1

CS241307B1 - Phototermal solar system

Info

Publication number: CS241307B1
Application number: CS826059A
Authority: CS
Inventors: Anton Sykora
Original assignee: Anton Sykora
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1982-08-18
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS605982A1

Abstract

Fototermícký solárny systém so suchým doškovým rovinným kolektorom s priestorovou absorpciou a odovzdávaním tepla, přepojeným cez vstupná vetvu a výstupná vetvu kolektore v primárnom teplonosnom okruhu s výmenníkom tepla. Riešeným problémem je zvýšenie teplotného spádu medzi vstupnou vetvou a výstupnou vetvou, čo sa dosahuje tým, že v primárnom teplonosnom okruhu sú před výmenníkom (2) tepla zařáděné za sebou vyrovnávač (9) tlaku a kompresor (10) a za výmenníkom (2) tepla škrtiaci orgán (11).Solar thermal solar thermal system thatched planar collector with spatial heat transfer and heat transfer through the inlet branch and the outlet branch collector in the primary heat transfer circuit with heat exchanger. A solved problem is an increase in the temperature gradient between the input branch and the output branch, what achieved by the primary heat carrier of the circuit are arranged in front of the heat exchanger (2) behind the pressure equalizer (9) a a compressor (10) and downstream of the heat exchanger (2) throttle (11).

Description

Vynález sa týká fótotťřmického solárneho systému so suchým ďQfekoyýmjj rovinným kolektorem s priestorovou absorpciou a ódovzdávaním tepla, přepojeným' cez -vstupnú vetvu a výstupná vetvu kolektora v primárnom teplonosnom okruhu s výmenníkom tepla.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a photovoltaic solar system with a dry, infrared plane collector with spatial absorption and heat transfer coupled through an inlet branch and an outlet branch of a collector in a primary heat transfer circuit with a heat exchanger.

Solárně systémy s doškovými rovinnými fototermickými kolektormi sú podía známého stavu techniky takými zariadeniami, ktoré sú od okolitého prostredia tepelne odizolované. Takto sa zabráni stratám tepla, získaného* konverziou solárneho žiarenia. Do* výstupnej vetvy kolektora v primárnom teplonosnom okruhu bývá zaradený ventilátor, zatial čo vstupná vetva kolektora bývá volné priepustná. Za předpokladu konštantného prietoku teplonosného* média závisí množstvo využitelného solárneho tepla do* určitej miery aj od teploty média vstupujúceho do kolektora. Čím je táto teplota nižšia, tým váčšie množstvo tepla je schopný kolektor absorbovat a odovzdať. U známých solárnych systémoví s doškovým rovinným kolektorom s priestorovou absorpciou je teplota média na vstupe do kolektora obvykle vyššia, ako je teplota okolia, v optimálnom případe sa jej rovná, čo je na úkor tepelnej účinnosti solárneho* systému ako celku, ak do* sekundárného obvodu nie je zapojené tepelné čerpadlo. Do primárného okruhu nie je možné zapojit tepelné čerpadlo*, lebo* doškový rovinný kolektor s priestorovu absorpciou nie je schopný pracovat ako výparník, pretože nevydrží s tým spojené změny tlaku.Thatched solar photothermal collector solar systems are, according to the prior art, devices which are thermally insulated from the environment. In this way, the heat loss obtained by the conversion of solar radiation is prevented. A fan is included in the collector outlet branch in the primary heat transfer circuit, while the collector inlet branch is freely permeable. Assuming a constant flow rate of the heat transfer medium *, the amount of usable solar heat also depends to some extent on the temperature of the medium entering the collector. The lower the temperature, the greater the amount of heat that the collector can absorb and deliver. In known solar systems with a thatched plane collector with spatial absorption, the temperature of the medium at the inlet to the collector is usually higher than the ambient temperature, optimally equal to it, which is at the expense of the thermal efficiency of the solar system as a whole. no heat pump is connected. It is not possible to connect a heat pump * to the primary circuit because * the thatched plane collector with space absorption is not able to work as an evaporator because it cannot withstand the associated pressure changes.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že v primárnom teplonosnom okruhu sú před výmenníkom tepla zaradené za sebou vyrovnávač tlaku a kompresor a za výmenníkom tepla škrtiaci orgán.The principle of the invention consists in that in the primary heat transfer circuit, a pressure equalizer and a compressor are arranged downstream of the heat exchanger and a throttle element downstream of the heat exchanger.

Výhody solárneho systému podía vynálezu vyplývajú z toho, že jeho primárný teplonosný okruh pracuje na sposob podobný tepelnému čerpadlu. To* znamená, že médium, vstupujúce do kolektora je pri svojej nižšej teplote schopné dokonalejšie odčerpat absorbovaná solárnu energiu a za priaznivých podmienok přijímat i teplo z okolitého prostredia. Přitom doškový rovinný kolektor s priestorovou absorpciou, zapojený ako výparník v chladiacom okruhu, nie je vystavený tlakovým změnám, ktoré by ohrozili jeho funkciu. Zvýšenie výrobnej náročnosti solárneho systému, vyvolané náhradou ventilátoru za kompresor, vyrovnávač tlaku a škrtiaci orgán je vyvážené tepelným ziskom a je teda ekonomické.The advantages of the solar system of the invention result from its primary heat transfer circuit operating in a manner similar to a heat pump. This means that the medium entering the collector at its lower temperature is able to more effectively absorb the absorbed solar energy and, under favorable conditions, to receive heat from the surrounding environment. The thatched plane collector with spatial absorption, connected as an evaporator in the cooling circuit, is not exposed to pressure changes that would jeopardize its function. The increase in the production cost of the solar system due to the replacement of the fan with the compressor, the pressure equalizer and the throttle body is balanced by the heat gain and is therefore economical.

Ďalej je výhodné, keď výmenník tepla v* uvedenom primárnom teplonosnom okruhu pozostáva z aspoň dvoch za sebou zapojených výmenníkových dielcov, usporiadaných v ich vlastných zásobníkoch. Tým možno dosiahnúť odstupňovanie teplot sekundárného média v jednotlivých zásobníkoch podlá účelu použitia. Okrem toho je aj výhodné, keď vyrovnávač tlaku je vytvořený ako objemový kompenzátor, napr. v poďobe vrecá.jT^kýtp kompenzátor je konstrukčně jednoduchý a nákladovó nenáročný.It is further preferred that the heat exchanger in said primary heat transfer circuit consists of at least two connected heat exchanger elements arranged in their own containers. In this way, the temperature of the secondary medium in the individual containers can be varied according to the purpose of use. It is also advantageous if the pressure equalizer is designed as a volume compensator, e.g. The compensator is structurally simple and cost-effective.

Příklad vyhotovenia fototermického solárneho systému podlla vynálezu je znázorněný na výkrese, na ktorom je schematické zapojené jednotlivých častí solárneho systému.An exemplary embodiment of a photothermal solar system according to the invention is shown in the drawing in which the individual parts of the solar system are schematically connected.

Solárny systém pozostáva zo suchého doškového rovinného kolektora 1 s priestorovou absorpciou a odovzdávaním tepla, ako aj z výmenníka 2 tepla, ktorý je s kolektorom 1 přepojený cez jeho výstupnú vetvu 3 a vstupnú vetvu 4 v primárnom teplonosnom okruhu, ktorého teplonosné médium je vzduch. Výmenník 2 tepla je uložený v spodnej časti zásohníka 5, ktorého vstup 6 a výstup 7 sú súčasťou sekundárného* teplonosného okruhu. Vnútorný priestor 8 zásobníka 5 tepla je vyplněný vodou.The solar system consists of a dry thatched plane collector 1 with spatial absorption and heat transfer, as well as a heat exchanger 2, which is connected to the collector 1 via its outlet branch 3 and the inlet branch 4 in the primary heat transfer circuit whose heat transfer medium is air. The heat exchanger 2 is located at the bottom of the tray 5, whose inlet 6 and outlet 7 are part of the secondary heat transfer circuit. The interior 8 of the heat reservoir 5 is filled with water.

Do výstupnej vetvy 3 kolektora 1 v primárnom teplonosnom okruhu sú zaradené za sebou vyrovnávač 9 tlaku média^-s atmosférickým tlakom a kompresor 10. Vyrovnávač 9 tlaku je vytvořený ako objemový kompenzátor v podobě vreca. Do vstupnej vetvy 4 kolektora 1 je zaradený škrtiaci ventil 11. V hornej časti zásohníka 5 tepla je vstávané elektrické ohrievacie teleso* 12, slúžiace ako doplňkový príhrev vody. V inom případe može byť výmenník 2 viacdielny, pričom každý z dielov može byť situovaný v inom zásobníku 5 tepla.Output lines 3 to the collector 1 in the primary heat transfer circuit included in each equalizer 9 medium pressure ^- atmospheric pressure with a compressor 10, a pressure balancer 9 is constructed as a volume compensator in the form of a bag. A throttle valve 11 is provided in the inlet branch 4 of the collector 1. In the upper part of the heat reservoir 5, an electric heater 12 is added, serving as an additional heating of water. In another case, the exchanger 2 may be multi-piece, each of the parts being situated in a different heat reservoir 5.

Činnost zariadenia ovládá regulátor 13, ktorého* prvý snímač 14 snímá teplotu média na výstupe z kolektora 1, druhý snímač 1S teplotu hornej časti zásohníka 5 a třetí snímač 16 teplotu v dolnej časti zásobníka 3. Určujúcimi parametrami pre ovládáme chodu kompresora 10 sú teplota v mieste prvého snímača 14 a teplota v mieste tretieho snímača 16. Druhý snímač 13 sa vzťahuje na elektrický príhrev. Určujúcim parametrom z hladiska množstva odovzdaného tepla je rozdiel teplot medzi vstupom a výstupom z kolektora 1. Pokial je teplonosnýrn médiom vzduch, nedochádza v primárnom teplonosnom okruhu, po přechode z beztlakovej do pretlakovej časti okruhu a naopak, k změnám skupenstva teplonosného média, ale len ku kompresii a expanzii v oblasti plynnej fázy. To však už postačuje na zvýšenie tepelného zisku pri konverzii solárneho žiarenia, pričom pri ustálenom chodě kompresora 1 dochádza jednak k posunu teplot na vstupe a výstupe z kolektora 1 smerom k nižším teplotám, a jednak k zvýšeniu teplotného rozdielu v* uvedených miestach. Vyrovnávač 9 tlaku musí byť dimenzovaný s ohladom na požiadavku, aby počas chodu kompresora 10, ako aj počas jeho prestojov bol v nízkotlakovej časti okruhu neustále udržiavaný tlak rovnajúci sa atmosférickému tlaku, alebo aspoň tlak k němu blízky. Tým sa zabráni deštrukcii kolektora 1 účinkom tlakových zmien. Oko241307 lie kolektora 1 v bezslnečných či nočných obdobiach je iba sekundárným zdrojom tepla, ktorý sa vzhladom na skutočnosť, že kolektor 1 je izolované teleso, využívá len čiastočne, a to nejma prestupom tepla eez transparentný kryt. No i takto sá ážitkové vlastnosti solárneho systému ako celku lepšie.The operation of the device is controlled by a controller 13, whose first sensor 14 senses the temperature of the medium at the outlet of the collector 1, the second sensor 1S the temperature of the upper part of the stacker 5 and the third sensor 16 the temperature at the lower part of the container 3. the first sensor 14 and the temperature at the location of the third sensor 16. The second sensor 13 refers to the electric preheating. The decisive parameter in terms of the amount of heat transferred is the temperature difference between the inlet and outlet of the collector 1. If the heat transfer medium is air, it does not occur in the primary heat transfer circuit, after the transition from the non-pressurized to the pressurized part of the circuit; gas phase compression and expansion. However, this is already sufficient to increase the heat gain during the conversion of solar radiation, with the steady-state operation of the compressor 1 shifting both the inlet and outlet temperatures of the collector 1 towards lower temperatures and the temperature difference at the said locations. The pressure equalizer 9 must be dimensioned with respect to the requirement that a pressure equal to or close to atmospheric pressure be maintained at all times during the operation of the compressor 10 as well as during its downtime. This prevents the destruction of the collector 1 due to pressure changes. The eye of the collector 1 in the sunless or night periods is only a secondary heat source, which is only partially used by the collector 1 because of the fact that the collector 1 is an insulated body, not least through the heat transfer through the transparent cover. But even this way the handling properties of the solar system as a whole are better.

Claims

SUBJECT

Photothermal solar system with a dry thatched plane collector with spatial absorption and heat transfer, connected through an inlet branch and an outlet branch of a collector in a primary heat transfer circuit with a heat exchanger, characterized in that it is connected upstream of the heat exchanger (2) in succession a pressure equalizer (9J and a compressor (10)) and a heat exchanger (2j) behind the exchanger (11j).

invention

Photothermal solar system according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (1, 2J) in the primary heat transfer circuit consists of at least two heat exchanger parts arranged in their own containers (5).

Photothermal solar system according to claim 1, characterized in that the pressure equalizer (9) is designed as a volume compensator, e.g. in the form of a sack.

1 sheet of drawings