CZ297035B6 - Solární kolektor - Google Patents

Abstract

Solární kolektor sestává z rámu (9), v nemz je pod sklenenou deskou (10) ulozen absorbér (1), vytvorený ze dvou na sebe polozených tabulí (2, 3) plechu, které jsou spolu po obvodu neprodysne svareny podélným neprerusovaným svarem (4) a paralelne s jednou dvojicí obvodových stran jsou provedeny dalsí rovnobezné svary (5) tak, ze vytvárejí uzavrený labyrintový prostor (6), na jehoz jednom konci je v jedné z tabulí (2, 3) vytvoren vstup (7) a na druhém konci výstup (8) pro teplosmenné médium.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká solárního kolektoru, sloužícího k využití energie slunečního záření k ohřevu teplosměnného média s nově upraveným absorpčním prvkem.

Dosavadní stav techniky

V patentové literatuře je popsáno mnoho typů solárních kolektorů, sloužících k ohřevu užitkové vody pro přímou spotřebu nebo pro další použití prostřednictvím výměníků tepla například pro vytápění obytných prostorů. Společným znakem známých solárních kolektorů je absorbér, umístěný v plášti kolektoru, tvořeném boky pláště a dnem, přičemž plášť je ze strany dopadajících slunečních paprsků opatřen skleněnou deskou a pod absorbérem je uspořádána tepelná izolace. Absorbér je součástí okruhu teplosměnné kapaliny. Působením slunečního záření se absorbér ohřívá, čímž dochází současně k ohřevu kapaliny, která jím protéká a je pak odváděna k místu spotřeby. Účinnost ohřevu teplosměnné kapaliny závisí v převážné míře na konstrukčním uspořádání absorbéru. Podle známého stavu techniky sestává absorbér ze soustavy trubek, jak je popsán např. ve spisech SU 1 467 332, US 4 574 778 nebo RU 2 183 801, nebo je proveden z koaxiálních trubek, kde kovová vnější trubka má na vnitřním povrchu vytvořena podélná lineární paralelní žebra, jejichž příčný řez má například tvar pravoúhlých trojúhelníků s výškou do 1 mm, na jejichž vrcholech spočívá svým vnějším průměrem vnitřní izolační trubka, jak je popsáno například ve spisech RU 2 177 120, US 5 477 848 a dalších. Tyto absorbéry podle známého stavu techniky jsou výrobně složité a nákladné, jejich absorpční plocha je nepřiměřeně velká vzhledem ke svému výkonu, důsledkem čehož je nízká účinnost celého zařízení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení k využití solární energie, sestávající z rámu, v němž je uložen, pod skleněnou deskou absorbér, pod nímž je uspořádána tepelná izolace, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že absorbér je vytvořen ze dvou na sebe položených tabulí plechu o tloušťce 0,3 až 2,0 mm, které jsou po obvodu spolu svařeny podélným nepřerušovaným svarem, přičemž paralelně s jednou dvojicí obvodových stran jsou provedeny další lineární nepřerušované svary tak, aby mezi oběma tabulemi vznikl uzavřený labyrintový prostor, rozkládající se po celé ploše tabule. Rovnoběžné nepřerušované svary jsou provedeny ve vzdálenosti od 30 do 200 mm od sebe, přičemž střídavě vycházejí od jedné boční hrany a jsou ukončeny ve vzdálenosti od 30 do 200 mm od druhé boční hrany, čímž je vytvořen uvedený labyrintový prostor. Jeden konec tohoto labyrintového prostoru je opatřen vstupem a druhý konec výstupem pro teplosměnné médium. Vlastní labyrintový prostor se vytvoří natlakováním pomocí tlakové tekutiny, jejímž působením se stěny kanálů mezi jednotlivými rovnoběžnými podélnými svary od sebe odtlačí a umožňují tak plynulý průtok teplosměnné kapaliny. Je zřejmé že vytvořením labyrintového prostoru pomocí tlakové tekutiny dojde ke korekci rozměrů původních plechových tabulí, kterou je nutno brát v úvahu při výrobě rámu slunečního kolektoru, do něhož se takto upravený absorbér zabudovává.

Další výhodné provedení absorbéru podle vynálezu spočívá v tom, že ve spodní i horní tabuli z plechu o tloušťce 0,3 až 2,0 mm jsou zrcadlově symetricky vytvořeny drážky v místech, kde obě tabule budou spolu svařeny podélnými nepřerušovanými svary. To znamená, že v obou tabulích je vytvořena jedna nepřerušovaná spojitá drážka po celém obvodu a paralelně s jednou dvojicí obvodových stran jsou vytvořeny drážky, které střídavě vycházejí z jedné obvodové drážky a jsou ukončeny ve vzdálenosti od 30 do 200 mm od protilehlé obvodové drážky, čímž je

-1 CZ 297035 B6 mezi oběma tabulemi z plechu vytvořen požadovaný labyrintový prostor, jehož jeden konec je opatřen vstupem a druhý konec výstupem teplosměnného média. Hloubka vytváření drážek může být v rozmezí od 0,5 do 20,0 mm a je zřejmé že při tomto provedení odpadá dotváření labyrintového prostoru tlakováním pomocí tlakové tekutiny. Ve variantním provedení je možné vytvořit drážky pouze v jedné tabuli plechu a tuto pak přivařit k rovné spodní tabuli.

Ve výhodném provedení mohou být drážky v obou tabulích plechu vytvořeny lisováním a poté se obě tabule spolu svaří za účelem vytvoření labyrintového prostoru.

Takto vytvořený absorbér podle vynálezu je vysoce účinný, má dostatečnou konstrukční pevnost a tuhost a je poměrně jednoduše vyrobitelný. Do rámu solárního kolektoru může být s výhodou pod skleněnou desku vedle absorbéru zabudován panel s fotoelektrickými články pro přímou přeměnu sluneční energie na energii elektrickou, která může být využita k pohonu čerpadla pro nucený oběh teplonosného média.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněn půdorys absorbéru podle vynálezu, na obr. 2 je schematicky znázorněn řez absorbérem podle čáiy A-A z obr. 1, na obr. 3 je schematicky znázorněn řez solárním kolektorem se zabudovaným absorbérem, na obr. 4 pohled shora na solární kolektor se zabudovaným panelem s fotoelektrickými články, na obr. 5 je schematicky znázorněn půdorys absorbéru podle druhého provedení vynálezu s předem vytvořenými drážkami v místech spojení obou tabulí podélnými nepřerušovanými svary, na obr. 6 je řez absorbérem podle čáry B-B z obr. 5 a na obr. 7 je stejný řez absorbérem ve variantním provedení, kde drážky jsou předem vytvořeny pouze v jedné tabuli plechu. Na všech obrázcích jsou stejné prvky označeny stejnými vztahovými značkami.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněn pohled shora na absorbér 1, sestávající z horní tabule 2 a spodní tabule 3 z plechu, které jsou spolu po obvodu neprodyšně svařeny podélným nepřerušovaným svarem 4 a paralelně s jednou dvojicí obvodových stran jsou provedeny další rovnoběžné lineární nepřerušované svary 5 tak, aby mezi oběma tabulemi 2, 3 vznikl uzavřený labyrintový prostor 6. Vzdálenost mezi sousedními rovnoběžnými svary 5 leží v rozmezí od 30 do 200 mm, přičemž tyto svary 5 střídavě vycházejí od jedné boční hrany svařených tabulí 2, 3 a jsou ukončeny ve vzdálenosti 30 až 200 mm od protilehlé boční hrany, čímž je vytvořen uvedený labyrintový prostor 6. Na jednom konci labyrintového prostoru 6 je v jedné z tabulí 2, 3 vytvořen vstup 7 a na druhém konci ve stejné nebo protilehlé tabuli 2, 3 výstup 8 pro teplosměnné médium.

Na obr. 2 je schematicky znázorněn řez absorbérem 1_ podle čáry A-A z obr. 1 po provedeném natlakování, kde mezi horní tabulí 2 a spodní tabulí 3, spojených spolu obvodovým svarem 4 a paralelními nepřerušovanými svary 5 jsou vytvořeny jednotlivé kanály labyrintového prostoru 6 se vstupem 7 a výstupem 8.

Na obr. 3 je schematicky znázorněn řez solárním kolektorem, sestávajícím z rámu 9, v němž je pod skleněnou deskou 10 uložen absorbér 1 se vstupem 2 a výstupem 8, pod nímž je vytvořena vrstva tepelné izolace 11.

Na obr. 4 je pohled shora na solární kolektor, kde v rámu 9 je pod skleněnou deskou 10 vedle absorbéru 1 uložen panel 12 s fotoelektrickými články.

-2CZ 297035 B6

Na obr. 5 je pohled shora na absorbér 1 podle druhého provedení vynálezu, sestávající z horní tabule 2 a spodní tabule 3 z plechu, ve kterých jsou zrcadlově symetricky v místech, kde obě tabule 2, 3 budou spolu svařeny podélnými nepřerušovanými svary 4, 5, vytvořeny předem drážky 13, 14. Konkrétně se jedná o jednu spojitou drážku 13 po celém obvodu horní tabule 2 a spodní tabule 3 a o paralelně s jednou dvojicí obvodových stran vytvořené oddělovací drážky 14, které střídavě vycházejí z obvodové drážky 13 na jedné straně tabule 2, 3 a jsou ukončeny ve vzdálenosti 30 až 200 mm od obvodové drážky 13 na protilehlé straně tabule 2, 3. Po přiložení na sebe jsou obě tabule 2, 3 v místech drážek 13, 14 spolu neprodyšně svařeny podélným obvodovým nepřerušovaným svarem 4 v drážce 13 a podélnými nepřerušovanými svary 5 v drážkách 14, čímž vznikne mezi oběma tabulemi 2, 3 uzavřený labyrintový prostor 6, na jehož jednom konci je vytvořen vstup 7 a na druhém konci výstup 8 pro teplosměnné médium.

Na obr. 6 je řez absorbérem 1 podle čáry B-B z obr. 5 v případě, že drážky 13, 14 jsou zrcadlově symetricky provedeny v obou tabulích 2, 3 a na obr. 7 je stejný řez pro případ, že drážky 13,14 jsou provedeny pouze v horní tabuli 2 a spodní tabule 3 je rovná.

Průmyslová využitelnost

Solární kolektor s absorbérem podle vynálezu je možno využít k účinnějšímu využívání sluneční energie pro ohřev vody a centrální bytové vytápění.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (5)

1. Solární kolektor, sestávající z rámu (9), v němž je pod skleněnou deskou (10) uložen absorbér (1) se vstupem (7) a výstupem (8), pod nímž je vytvořena vrstva tepelné izolace (11), vyznačující se tím, že absorbér (1) je tvořen ze dvou na sebe položených tabulí (2, 3) plechu, a to horní tabule (2) a spodní tabule (3), které jsou spolu po obvodu neprodyšně svařeny podélným nepřerušovaným svarem (4) a paralelně s jednou dvojicí obvodových stran jsou provedeny další rovnoběžné nepřerušované svary (5), které střídavě vycházejí od jedné boční hrany svařených tabulí (2, 3) a jsou ukončeny ve vzdálenosti 30 až 200 mm od druhé boční hrany, čímž je mezi oběma tabulemi (2, 3) vytvořen uzavřený labyrintový prostor (6), na jehož jednom konci je v jedné z tabulí (2, 3) vytvořen vstup (7) a na druhém konci ve stejné nebo protilehlé tabuli (2, 3) je vytvořen výstup (8) pro teplosměnné médium.

2. Solární kolektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že absorbér (1) je vytvořen z tabulí (2, 3) plechu o tloušťce od 0,3 do 2,0 mm a rovnoběžné nepřerušované svary (5), vytvářející uzavřený labyrintový prostor (6), jsou od sebe vzdáleny v rozmezí od 30 do 200mm.

3. Solární kolektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že v rámu (9) je pod skleněnou deskou (10) vedle absorbéru (1) uložen panel (12) s fotoelektrickými články.

4. Solární kolektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že absorbér (1) je tvořen dvěma tabulemi plechu (2, 3) o tloušťce 0,3 až 2,0 mm, přičemž alespoň na jedné z tabulí (2, 3) plechu je předem vytvořena po celém obvodu jedna spojitá obvodová drážka (13) a paralelně s jednou dvojicí obvodových stran jsou vytvořeny oddělovací drážky (14), vzdálené od sebe 30 až 200 mm, které střídavě vycházejí z obvodové drážky (13) na jedné straně tabule (2, 3) a jsou ukončeny ve vzdálenosti 30 až 200 mm od obvodové drážky (13) na protilehlé straně tabule (2, 3)·

-3CZ 297035 B6

5. Solární kolektor podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že absorbér (1) je tvořen dvěma tabulemi (2, 3) plechu o tloušťce 0,3 až 2,0 mm, na kterých jsou zrcadlově symetricky v místech spojení obou tabulí (2, 3) podélnými nepřerušovanými svary (4, 5) předem 5 vytvořeny jedna spojitá obvodová drážka (13) po celém obvodu obou tabulí (2, 3) a paralelně s jednou dvojicí obvodových stran jsou na obou tabulích (2, 3) plechu vytvořeny oddělovací drážky (14), které střídavě vycházejí ze spojité obvodové drážky (13) na jedné straně obou tabulí (2, 3) plechu a jsou ukončeny ve vzdálenosti 30 až 200 mm od obvodové drážky (13) na protilehlé straně obou tabulí (2, 3) plechu, přičemž po přiložení obou tabulí (2, 3) plechu na sebe jsou ío tyto tabule (2, 3) plechu spolu neprodyšně svařeny podélným nepřerušovaným obvodovým svarem (4) ve spojité obvodové drážce (13) a podélnými nepřerušovanými svary (5) v oddělovacích drážkách (14) za vzniku uzavřeného labyrintového prostoru (6) mezi oběma tabulemi (2, 3) plechu, opatřeného na jednom konci vstupem (7) a na druhém konci výstupem (8) teplosměnného média.