HU192744B - Apparatus for utilizing solar energy by pipe spiral rolled onto conical heat container - Google Patents

Description

A találmány tárgya berendezés nagytömegű folyadék napfütéssel történő melegítésére és fűtési és hűtési körfolyamatok fenntartására.

Ismeretesek forgástest felületű, levegő és vízmelegítésre alkalmas naphőkollektorok.

Ilyeneket ismertének a 4 084 573 ljsz-ú és a 4 094 195 ljsz-ύ USA-beli szabadalmi leírások levegő melegítésére, valamint a 4 056 093 ljsz-ú és a 4 086 911 ljsz-ú USA-beli szabadalmi leírások viz melegítésére.

A 4 056 093 ljsz-ú USA-beli szabadalmi leírás szerint, átlátszó védőburkolattal ellátott, külső felületén feketére festett gömbtartályba töltött víz melegítése valósítható meg napenergiával. A 4 086 911 ljsz-ú szabadalmi leírás szerint csonkakúp alakú szigetelt tartály palástjára és tetőlapjára tekercselnek feketére festett csőabszorbenst, amelyben hálózati viznyomással áramlik, az előmelegítő egységen is keresztül, a folyadék.

A kollektoron belül be- és kimeneti csonkokkal ellátott hőtartályba kerül a folyadék. A berendezésre átlátszó, tömör szigetelő burkolat illeszkedik.

A hivatkozott szabadalmi leírásokban ismertetett berendezések, különösen a víz melegítésre alkalmas típusok, hátránya, hogy abszorbens felületeik a nap horizont feletti pályájából adódóan, jelentősen árnyékoltak, továbbá a napsugárzás a viszonylag kis felületi energiasűrűsége folytán a körbefogott hőtartályban tárolt víz hőfokát kismértékben emeli, illetve a hőtartálynak csak kisebb része van kihasználva.

Mindezek a hátrányoknak a hatására a napenergia hasznosítására inkább sikkollektorokat alkalmaztak. Ez utóbbiaknak viszont az a hátránya, hogy külön hőtartályt és szivattyúkat igényelnek; nagy az alapterületigényük, telepítettségük folytán a hatásos besugározott felületük korlátozott; továbbá a szórt sugárzást, térbeli felületükhöz képest, kevésbé hasznosítják.

Olyan berendezést dolgoztunk ki, amely a fenti hátrányokat kiküszöböli.

A találmány szerinti berendezés lényege, hogy a betáplált hideg folyadék és a felmelegitett folyadék felhasználási helye között, célszerűen vízszintes síkon álló, kettős kúppal határolt szigetelt hótartályt alakítunk ki, amelynek külső felületére vonatkozó félkúpszőgét 90° és a földrajzi szélesség különbsége adja. Ezt a szöget többségében nyári felhasználás esetén 0-24°-al növeljük, míg főleg téli alkalmazás esetén csökkentjük. A hőtartály alsó felületét meghatározó félkúpszöge 12° és 78° közötti érték. A hőtartályt alul és felül összefüggő spirális csőabszorberrel kötjük össze.

A találmány szerinti berendezést az 1. és 2. ábra szemlélteti.

Az 1. ábra a térkollektort részben metszetben, a 2. ábra pedig felülnézetben, szigetelő kúp nélkül ábrázolja.

Az 1. ábrán látható az 1 spirális csőabszorber, célszerűen fekete polipropilén gégecsőből, a 2 átlásztó kettősfalú, célszerűen kettősfalú bordáslemezből készült szigetelő kúp, amely előnyösen polikarbonát bordéslemezből van kialakítva.

A 2 átlásztó kúpon lévő 3 szigetelőréteg arra hivatott, hogy a hőtartályt és az adszorbens csöveket a hőfelvétel tartamára elválassza. A 4 hőtartály, amely kettős kúpos kialakítású, a 6 és 7 be- és kimeneti csonkokkal van ellátva,

A berendezés működése a kővetkező:

A 4 hőtartály alsó részén az üres nyíl irányában lép be a hideg folyadék függőleges iránjban és a kettőskúp alján, a külső palást kerületén lévő, érintőleges csonkokon jut a hideg folyadék, célszerűen a víz, az 1 abszorber csőspirálba. Ott a víz a nap sugárzó hője következtében, a fokozatosan csökkenő sugarú pályákon (a folyadékrészecskékre ható növekvő centrifugális erők miatt) mind jobban átkeveredik és felmelegedik és a termoszifon hatás következtében gravitációs úton, a fekete nyíl irányában, csőcsonkokon át, a hőtartály felső részébe áramlik. Ezután a túlfolyó szondán a függőleges fekete nyíl irányában, a melegvíz a felhasználás helyére kiáramlik.

A cirkuláció az 1 abszorbens csövekben, megfelelő felületi energiasürüség esetén, folyamatos. az elvétel pedig a túlfolyón általában szakaszos. A 2 külső átlátszó szigetelő kúp, célszerűen kettősfalú polikarbonát bordáslemezből van kialakítva és ez a külső levegő hütőhatásával szemben szigeteli a rendszert, továbbá ennek bordái az íves felületen kedvező beeső sugárelhajlítást is létrehoznak.

Ugyancsak szigetelő funkciót lát el a kettőskúp 3 szigetelése is, amely egyrészt a nagyobb cirkulációs gradiens érdekében elválasztja az 1 abszorbens csöveket a 4 hőtartálytól, másrészt hozzájárul a 4 hőtartály jobb izoláltságához. Ezt az izoláltságot még fokozza a melegedő vizet tartalmazó 1 abszorbenscsövek és a 2 külső szigetelő kúp közötti iégrés.

Igen lényeges a kettős kúpos 4 hőtartály alsó- és felső kúppalástjának felületét meghatározó félkúpszög helyes megválasztása. Ez függ attól a mindenkori földrajzi szélességi foktól, amelyen a napkollektort üzemeltetjük.

így tudjuk biztosítani, hogy valamennyi földrajzi szélességi fokon a felületegységre eső napsugárzást a lehető legnagyobb mértékben ki tudjuk használni.

A 4 hőtartály külső felületére vonatkozó félkúpsjöget a 90° és a földrajzi szélességi fok különbsége adja, míg az alsó felületét meghatározó félkúpszög 12° és 78° közötti érték.

Ez utóbbi érték az egyenlítő felé növekszik, a pólusok felé pedig csökken és a földrajzi szélességi középértéken mindig 60°-nál nagyobb. A hőtartály külső felületére vonatkozó félkúpszög 6-48° közötti érték.

A találmány szerinti, napenergia hasznosításra szolgáló berendezésnek tehát egy 5' kúppalástra feltekercselt 1 csúspirálja van és a berendezésre az jellemző, hogy egy 3 szigeteléssel ellátott 5’ felső kúppalást és egy 5 alsó kúppalást között elhelyezkedő 4 hőtartálya - amelynek külső felületére vonatkozó félkúpszöge 90° és a földrajzi szélességi fok különbsége és az alsó felületét meghatározó félkúpszöge 12-78° közötti érték a hőtartály alján 6 víz bemeneti - és a hőtartály tetején 7 viz kimeneti csonkja van, és egy 2 külső, átlátszó, célszerűen ütésálló anyagú, szigetelő kúpja, valamint a 2 szigetelő kúp és hőtartályt alul és felül összekötő 1 csőspirál között 8 légrése van.

Az 1 csőspirál célszerűen fekete színű polipropilén gégecsöbő), a 2 külső szigetelő kúpot polikarbonát anyagú kettős falú bordás lemezből alakítjuk ki.

A találmány előnyei a következők:

- A telepítés földrajzi helye és a térkollektor funkciója szerint megválasztott félkúpszőgű, abszorbens csőspirált hordozó felület hatásos besugárzási ideje közel kétszer akkora, mint az ismert térkollek toroké és a célszerűen pozícionált sikkollektoroké.

- A kialakított külső kúpfelület az alapterülethez képest lényegesen nagyobb aktív adszorbens felületet ad, melyhez tartozó kettős kúpos hőtartály optimális térfogattal, átlagosan 50%-kal több napenergiát fog fel, mint azonos felületű ismert kollektorok.

- A kettős kúpos hőtartály alsó és felső részének spirális abszorbens csövekkel való összekötése hidrodinamikai szempontból igen kedvező, mert megfelelő hajtóerőt biztosít a recirkuláláshoz, melyhez a szükséges energiát a nap sugárzó enrgiája adja. Ez a kialakítás meggátolja a kollektor túlhevülését, télen fagyvédelemet és általában egyszerű légtelenítést biztosít.

- A kettős kúpos hőtartály kialakítás építési szempontból kedvező statikai viszonyokat eredményez.

- A szigetelt külső kúppalástra feltekercselt spirállis abszorbens csövekben a kúp csúcsa felé áramló hőhordozó, hőfelvevő folyadék, célszerűen a víz, az egyre kisebb görbületi sugarú pályákon - a folyadék részecskékre ható növekvő centrifugális erő következtében - jobban átkeveredik és felmelegszik, ezért javul a hőátvitel,

- A spirálcső ab szór bér, célszerűen fekete polipropilén gégecsóből van kialakítva és ez javítja a hőátvítelt.

Továbbá a csőspirál a kúp felső részén az érintőleges csőnesonkokhoz becsatlakoztatva és megtámasztva, felülről lefelé van tekercselve, ezért az egymáshoz támaszkodó felületek, a kúpgeometria következtében, nem igényelnek további megfogást az alsó érintőleges csonkbevezetésig és ez a gyártást nagymértékben leegyszerűsíti.

- A berendezéshez légréssel illeszkedő átlátszó, a környezettől szigeteltségét fúzió tcsító, célszerűen ütésálló kettősfalú polikarbonát, bordéslemez-kúp igen hatékonyan szigetel, mivel íves felületre van hajlítva és hordás, még ezenfelül kedvező sugárelhajlítást is eredményeznek.

- A berendezés szerkezeti elemei nagyméretű kialakításra, pl. tető építésére is, lehetőséget biztosítanak, ahol is az átlátszó szigetelő kettősfalú polikarbonát bordáslemez kúp alatt lévő térkőitektől· külső abszorbens felülete egyben nagyméretű kettős kúpos szigetelt hőtartályt is tartalmaz. A belső kúp alatti tér épületgépészeti berendezések vagy látens hőtárolók elhelyezésére is alkalmas.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés napenergia hasznosítására, mely kúppalástra (5’) tekercselt csőspiréllal (1) rendelkezik, azzal jellemezve, hogy a szigeteléssel (3) ellátott felső kúppalást (5') és az alsó kúppalást (5) között elhelyezkedő hőtartálya (4) - amelynek külső felületére vonatkozó félkúpszöge 6-84° közötti érték és az alsó felületét 'meghatározó fél— kúpszöge 12-78° közötti érték - a hőtartály (4) alján víz bementei (6) -, tetején víz kimeneti csonkja (7), továbbá egy külső átlátszó, célszerűen ütésálló, szigetelőkúpja (2),

   45 valamint a szigetelő kúp és a hőtartályt alul— -fiiul összekötő csőspirál (1) között légrése (8) van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy hajlékony, polipropilén csőspirálja (1) van.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy ütésálló polikarbonát anyagú kettősfalú bordáslemezből készült

   55 szigetelő kúpja (2) van.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy olyan hótartálya (4) van, amelynek külső felületére vonatkozó fél— kúpszőge a földrajzi szélességtől függően változó.