LT6312B - Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power - Google Patents

Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power Download PDF

Info

Publication number
LT6312B
LT6312B LT2014148A LT2014148A LT6312B LT 6312 B LT6312 B LT 6312B LT 2014148 A LT2014148 A LT 2014148A LT 2014148 A LT2014148 A LT 2014148A LT 6312 B LT6312 B LT 6312B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
heat
sections
heat exchanger
pipes
water heating
Prior art date
Application number
LT2014148A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2014148A (en
Inventor
Naum Mirmov
Original Assignee
Naum Mirmov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naum Mirmov filed Critical Naum Mirmov
Priority to LT2014148A priority Critical patent/LT6312B/en
Publication of LT2014148A publication Critical patent/LT2014148A/en
Publication of LT6312B publication Critical patent/LT6312B/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The combined solar collector for heat generation and photovoltaic power has a number of significant differences. The combined collector is composed of several blocks: block absorption of solar thermal energy, block of water heating and photovoltaic power generation. The block for absorption of solar thermal energy and water heating are placed into a heat insulating box. The water heating block is made on the basis of the heat exchanger type "annular tube" and consists of sections, the number of which corresponds to the number of heat pipes. The block for absorption of solar thermal energy is covered by glass and the water heating block is covered by photovoltaic generator, e.g. with photo film elements. Sections (zones) of heat pipes (closed two-phase thermosyphons) are placed in the block of thermal energy absorption; there occurs boiling (evaporation) of coolant during heat supply. Condensation zones of the heat pipes are placed in the water heating block. Heat pipes transfer the solar energy heat to the heated water in the heat exchanger using a "dry contact" method. There is also an embodiment of the water heating block, which is executed according to the type of heat exchanger “annular tube". Water heating is carried out with heat pipes, condensation zones of which are in direct contact with the heated water. Water heating unit is made in several different embodiments. One of embodiments, for example, is one in which the water heat exchanger sections are placed parallel arrangement to each other and have different heights. Another version as the heat exchanger sections of water heating are made with a V-shaped design. Evaporative zones of heat pipes are placed on a substrate. The substrate consists of a base, which made by means of the longitudinal grooves. In the body of longitudinal grooves embedded electric heating elements, each of them is placed under the evaporation zone corresponding heat pipe.

Description

Kombinuotą kolektorių galima naudoti tiek šilumos, tiek elektros energijai gauti. Gauta elektros energija ir šiluma, t. y. šiltas vanduo, naudojama individualiems būstams, gamybinėms patalpoms ir įstaigoms aprūpinti. Kolektorius gali būti naudojamas ir technologiniais tikslais įvairių pramonės šakų įmonėse.The combined collector can be used for both heat and electricity. Electricity and heat generated, vol. y. warm water used to supply individual dwellings, industrial premises and establishments. The collector can also be used for technological purposes in companies of various industries.

Bendrosios nuostatosGeneral provisions

Kombinuotas saulės kolektorius šiluminei energijai ir fotoelektrinei energijai generuoti pasižymi keliais esminiais ypatumais.Combined solar collectors for thermal and photovoltaic energy generation have several key features.

Kombinuotas kolektorius susideda iš kelių blokų - tai saulės šiluminės energijos absorbavimo, vandens šildymo ir fotoelektrinės energijos gamybos blokai. Vandens šildymo ir saulės šilumos energijos absorbavimo blokai patalpinti į termoizoliacinę dėžę. Vandens šildymo blokas įrengtas vadovaujantis „vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaičio principu ir susideda iš sekcijų, kurių yra tiek pat, kiek šiluminių vamzdelių. Šiluminės energijos absorbavimo blokas uždengiamas stiklu, o vandens šildymo blokas uždengiamas fotoelektriniu generatoriumi, pavyzdžiui, su plėveliniais fotoelementais.The combined manifold consists of several units - solar thermal absorption, water heating and photovoltaic units. The water heating and solar heat absorption units are placed in a thermal insulation box. The water heating unit is based on the principle of a tube-to-tube heat exchanger and consists of sections as many as heat pipes. The thermal energy absorption unit is covered with glass and the water heating unit is covered with a photoelectric generator, for example, with film photovoltaic cells.

Šiluminės energijos absorbavimo bloke montuojamos šiluminių vamzdelių (uždarų dvifazių termosifonų) sekcijos (zonos). Tiekiant j jas šilumą, jose užverda (garinamas) šilumnešis. Šiluminių vamzdelių kondensacijos zonos sekcijos įrengtos vandens šildymo bloke. Šiluminiai vamzdžiai „sausojo kontakto“ būdu perduoda saulės energijos šilumą vandeniui, šildomam šilumokaityje.In the thermal absorption unit, sections (zones) of heat pipes (closed biphasic thermosiphons) are installed. When they are supplied with heat, they are boiled (evaporated) by the heat transfer medium. The condensation zone sections of the heat pipes are installed in the water heating unit. The heat pipes transfer the heat of the solar energy to the water heated by the heat exchanger by "dry contact".

Numatytas ir kitas vandens šildymo bloko konstrukcijos variantas, sukonstruotas pagal šilumokaičio „vamzdis vamzdyje“ pavyzdį. Vanduo šildomas šiluminiais vamzdeliais, kurių kondensacijos zonos tiesiogiai susiliečia su šildomu vandeniu.Another design variant of the water heating block is provided, which is constructed according to the example "pipe-in-pipe" heat exchanger. The water is heated by heat pipes whose condensation zones come into direct contact with the heated water.

Numatyti keli konstrukciniai vandens šildymo bloko įrengimo variantai. Pavyzdžiui, vienas iš vandens šilumokaičio sekcijos konstrukcinių sprendimų yra toks: vandens šilumokaičio sekcijos įrengtos lygiagrečiai viena kitos atžvilgiu ir yra skirtingo aukščio. Kitas sprendimas: V formos vandens šildymo šilumokaičio sekcijos konstrukcija.Several constructional options for installing a water heating unit are envisaged. For example, one of the design solutions of the water heat exchanger section is that the water heat exchanger sections are arranged parallel to each other and have different heights. Another solution: V-shaped water heating heat exchanger section construction.

Šiluminių vamzdelių virimo (garinimo) zonos sekcijos montuojamos ant padėklo.The boiling (evaporation) zone sections of the heat pipes are mounted on a pallet.

Padėklą sudaro pagrindas, kuriame išgręžti išilginiai grioveliai. Išilginių griovelių ertmėse įtaisyti elektrinio šildymo elementai, kiekvienas iš elementų įrengtas po atitinkamo šiluminio vamzdelio garinimo zona. Pavyzdžiui, kolektoriaus su V formos šilumokaičiu šiluminiai vamzdeliai gaminami iš kelių dalių, be to, montuojamos tiek apskrito (ovalo), tiek kvadratinio (stačiakampio) skerspjūvio šiluminių vamzdžių garinimo zonos sekcijos ir adiabatinės sekcijos. Šiluminių vamzdžių garinimo zonos sekcijose įtaisyti neporiniai ir poriniai pelekai.The pallet consists of a base with longitudinal grooves. The longitudinal groove cavities are provided with electric heating elements, each of which is located below the evaporation zone of the respective heat pipe. For example, the V-shaped heat exchanger manifold heat pipes are made of several parts, in addition to the evaporative zone sections and adiabatic sections of both the circular (oval) and square (rectangular) cross sections. The sections of the heat pipe evaporation zone are fitted with non-porous and porous fins.

Gauta šiluma naudojama patalpoms šildyti ir orui kondicionuoti. Elektros energija naudojama paties kolektoriaus šildymo sistemai, technologinėms mašinoms ir aparatams maitinti.The heat generated is used for space heating and air conditioning. Electricity is used to power the collector's own heating system, process machinery and apparatus.

Technikos lygisState of the art

Yra įvairių kolektorių ir įrenginių, kurie naudoja saulės energiją. Jie skirstomi į dvi dideles klases: šilumos kolektoriai ir fotoelektriniai moduliai. Šilumos kolektoriai sugeria tik šilumos energiją, o fotoelektriniai generatoriai (moduliai) - šviesos energiją. į fotoelektrinius generatorius patenka ir šilumos energija, kuri išspinduliuojama į aplinką, kitaip tariant, nėra naudingai panaudojama. Esama Kombinuoto tipo saulės kolektorių. Tokie kolektoriai generuoja tiek šilumos, tiek elektros energiją.There are various collectors and devices that use solar energy. They are divided into two large classes: heat collectors and photovoltaic modules. Heat collectors absorb only heat energy, and photoelectric generators (modules) absorb light energy. photovoltaic generators also absorb heat energy that is radiated into the environment, in other words, not usefully utilized. There are Combined solar collectors. Such collectors generate both heat and electricity.

Sukurtos ir Kombinuoto tipo saulės energiją naudojančių kolektorių konstrukcijos su įdiegtais fotoelektriniais generatoriais (moduliais) ir oro bei vandens šildymo sistemomis: {Company „Conserval Engineering“, Ine. (Canada) and artiele authors: V. Kuvshinov, V. Safonov „Combined photo-helio-collector with flat concentrator“ (in Others Publication)}. Minėti kolektoriai naudoja šviesos energiją elektros energijai gaminti, o šilumos energiją - orui ar vandeniui įvairios paskirties pastatuose šildyti. Pagrindiniai minėtų kolektorių trūkumai: 1) didelis kolektorių svoris ir gabaritai; 2) žemas šilumos perdavimo šildomam šilumnešiui, ypač orui, šiluminis efektyvumas.Combined solar collector designs with installed photovoltaic generators (modules) and air and water heating systems have also been developed: {Company Conserval Engineering, Ine. (Canada) and by authors: V. Kuvshinov, V. Safonov, "Combined photo-helio collector with flat concentrator" (in Others Publication)}. These collectors use light energy to generate electricity and heat energy to heat air or water in multi-purpose buildings. The main disadvantages of the mentioned collectors are: 1) high weight and dimensions of the collectors; 2) low thermal efficiency of heat transfer to heated heat transfer medium, especially to air.

Patente US 4,389,533; U. S. Cl. 136/248; 136/246, 251, 436; pasiūlytas fotoelektrinis įrenginys elektros ir šilumos energijai gaminti. Skiriamasis minėto patentuoto įrenginio požymis - konteineris su šilumą akumuliuojančiomis medžiagomis, sumontuotas po fotoelektriniais elementais. Konteineris su medžiagomis montuojamas virš ertmės, kuria pumpuojamas oras ar vanduo. Minėtos konstrukcijos trūkumai:U.S. Patent 4,389,533; U.S. Cl. 136/248; 136/246, 251, 436; a photoelectric plant for the production of electricity and heat was proposed. A distinctive feature of the said patented device is the container with heat-accumulating materials, which is mounted under the photovoltaic cells. The container with the materials is mounted above the cavity for pumping air or water. Disadvantages of the above design:

šilumos perdavimo sistema pasižymi dideliu inertiškumu; ilgai trunka paleisti sistemą;the heat transfer system is characterized by high inertia; it takes a long time to start the system;

žemas šilumos perdavimo iš konteinerio su akumuliuojamąja medžiaga į šildomą orą ar vandenį šiluminis efektyvumas;low thermal efficiency of the heat transfer from the storage container to the heated air or water;

šildomam orui ar vandeniui pumpuoti reikia papildomos įrangos, ventiliatoriaus ar siurblio.pumping of heated air or water requires additional equipment, fan or pump.

Patente US: 4,438,759; 4,513,732; 4,686,961; U. S. CI.126/618; 635, 638, 640, 643; 165/104.22; 165/104.24 pasiūlyti saulės kolektoriai su šiluminiais vamzdeliais ir dvifaziais termosifonais. Visų konstrukcijų kolektoriams būdingi šie požymiai: jų šilumą absorbuojančią plokštę sudaro šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijos. Visų konstrukcijų saulės kolektorių šiluminių vamzdelių kondensacijos sekcijos montuojamos bake-akumuliatoriuje. Skiriasi tik garinimo zonos sekcijų briaunų konstrukcijos ir oro bei vandens kanalų konfigūracijos. Taip pat skiriasi bake-akumuliatoriuje sumontuotų šiluminių vamzdelių kondensacijos zonos sekcijų konstrukcijos. Šių konstrukcijų trūkumai yra:U.S. Patent 4,438,759; 4,513,732; 4,686,961; U. S. CI.126 / 618; 635, 638, 640, 643; 165 / 104.22; Solar collectors with heat pipes and two-phase thermosiphons are proposed in 165 / 104.24. Collectors of all constructions have the following characteristics: their heat-absorbing plate consists of sections of the evaporation zone of the heat pipes. The condensation sections of all types of solar thermal pipes are mounted in a tank battery. Only the edges of the sections of the evaporation zone and the configuration of the air and water channels differ. The condensation zone sections of the tank-mounted heat pipe also differ in construction. The disadvantages of these structures are:

sudėtinga ir nepakankamai patikima šiluminių vamzdelių sujungimo sistema bake-akumuliatoriuje;sophisticated and inadequately reliable system of connecting heat pipes in a tank battery;

sudėtinga montuoti ir neišardoma kolektoriaus konstrukcija;difficult to install and collapsible collector construction;

neužtikrinamas tolygus šilumos perdavimas šildomam vandeniui nuo kondensacijos zonos paviršiaus;no uniform heat transfer to the heated water from the surface of the condensation zone is ensured;

Populiarios saulės šilumos kolektorių, kuriuose naudojami šiluminiai vamzdžiai (dvifaziai termosifonai) konstrukcijos. Patente US 5,931,156; U. S. Cl. 126/635; 126/639, 640 pasiūlytas šilumos kolektorius, kurio šilumą absorbuojančioje plokštėje yra kanalai, kuriuose, šylant šilumnešiui, jis išgaruoja, o susidarę garai pakyla į žiedinį kanalą, esantį vandens šildymo katile. Šis šilumos perdavimo būdas atitinka šiluminio vamzdžio veikimo principą. Tokia konstrukcija užtikrina aukštą šilumos perdavimo efektyvumą ir pakankamai didelį našumą.Popular designs of solar thermal collectors using heat pipes (two-phase thermosiphons). U.S. Patent No. 5,931,156; U.S. Cl. 126/635; No. 126/639, 640 proposes a heat collector having a heat-absorbing plate having channels which, when heated by the heat transfer medium, evaporate and the resulting vapor rises to the annular channel in the water heating boiler. This method of heat transfer conforms to the principle of operation of the heat pipe. This design ensures high heat transfer efficiency and high enough efficiency.

Svarbiausi šiame patente pasiūlytos konstrukcijos ir šilumos perdavimo trūkumai yra:The main disadvantages of the design and heat transfer proposed in this patent are:

netolygus garo kondensacijos procesas žiediniame vandens šildymo katilo kanale ir jo padariniai - itin netolygus ir prastas vandens šildymas;uneven steam condensation process in circular water heating boiler channel and its consequences - extremely uneven and poor water heating;

vandens šildymo katile sumontuotas vibracinis turbuliatorius konstrukciją daro sudėtingesnę ir apsunkina jos valdymą, tačiau šilumos atidavimas jį įrengus, galima teigti, visai nepadidėja.;a vibratory turbulator installed in a water heating boiler makes the construction more complicated and difficult to control, but it can be said that the heat transfer after installation does not increase at all;

kolektoriaus konstrukcijos gamyba nėra technologiška, sunku užpildyti kanalus šilumnešiu.manifold construction is not technological, it is difficult to fill the ducts with heat carrier.

Įmonės „Globė Solar Energy“, Ine (Canada) saulės kolektoriuje sumontuoti šiluminiai vamzdeliai vandeniui šildyti. Šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijos patalpintos į stiklinius vamzdžius, o kondensacijos zonos sekcijos yra bakeakumuliatoriuje. Stikliniuose vamzdžiuose palaikomas nustatytas vakuumas, kuris užtikrina efektyvesnį saulės šiluminės energijos absorbavimą. Toks kolektorius, nepaisant jo efektyvumo, turi daug esminių trūkumų:Globe Solar Energy, Ine (Canada) Solar Collector Thermal Tubes for Water Heating. The evaporation zone sections of the heat pipe are placed in glass pipes, while the condensation zone sections are located in the batch battery. The glass tubes maintain a set vacuum, which provides more efficient absorption of solar thermal energy. Such a collector, despite its efficiency, has many fundamental disadvantages:

brangi ir sudėtinga stiklinių vamzdžių sandarinimo ir nustatyto vakuumo palaikymo juose sistema;expensive and complex system for sealing glass tubes and maintaining a fixed vacuum in them;

kolektorius labai sunkus, todėl yra problemiška jį sumontuoti aukštai;the collector is very heavy, so it is problematic to mount it high;

didelė gamybos kaina ir nepakankamai patikima konstrukcija.high production cost and lack of reliable construction.

Panašiausi prototipai - tai US Patent Application 2009/0288705 Al; U. S. Cl. 136/256, 248; 126/569 ir Patent Application of Israel 204394; Int CI.F24J2/04; F24J2/20, 24 pateikti techniniai sprendimai;The most similar prototypes are US Patent Application 2009/0288705 Al; U.S. Cl. 136/256, 248; 126/569 and Patent Application of Israel 204394; Int CI.F24J2 / 04; F24J2 / 20, 24 technical solutions provided;

Nurodytose hibridinio kolektoriaus konstrukcijose naudojami skirtingų tipų gyvatukai, montuojami virš fotoelektrinių generatorių arba po jais. Gyvatukų paskirtis - šildyti vandenį, naudojant saulės spinduliuotės energiją. Be to, jais šiluma šalinama nuo fotoelektrinių elementų pagrindo. Application 2009/0288705 Al akcentas atvamzdžių, kuriais tiekiamas šildyti ir nuteka pašildytas vanduo, išdėstymo variantai. Tačiau vandens įleidžiamųjų ir išleidžiamųjų atvamzdžių išdėstymo gyvatukuose schema neturi jokios reikšmės spinduliavimo šilumos mainų požiūriu. Patent Application of Israel 204394 gyvatukas įrengtas išardomoje ertmėje, kuri sudaryta iš dviejų dalių. Šiluminių vamzdelių kondensacijos zonos sekcijos yra ertmės kanaluose. Todėl iš šiluminių vamzdelių perduodant šilumą šildomam vandeniui atsiranda papildoma šiluminė varža. Taigi, labai sumažėja šilumos perdavimo efektyvumas.The specified hybrid manifold designs use different types of coils mounted above or below the photoelectric generators. The purpose of the coils is to heat the water using solar radiation. They also remove heat from the substrate of the photovoltaic cells. Application 2009/0288705 Al emphasis on variations in the layout of the pipes to supply heated and drained heated water. However, the arrangement of the water inlet and outlet coils in the coils has no significance in terms of radiant heat exchange. Patent Application of Israel 204394 is coiled in a collapsible cavity consisting of two parts. The condensation zone sections of the heat pipes are located in the cavity ducts. As a result, additional heat resistance is created by the transfer of heat from the heat pipes to the heated water. Thus, the efficiency of heat transfer is greatly reduced.

Be to, hibridinių kolektorių konstrukcijos turi daug kitų trūkumų:In addition, hybrid manifolds have many other drawbacks:

vandens šildymo gyvatukas montuojamas surenkamojoje plokštėje, o tai labai apsunkina jo gamybą ir pablogina drenažo nuleidimo sąlygas;the water heating coil is mounted on a prefabricated plate, which greatly complicates its production and worsens drainage drainage conditions;

neveikiant saulės spinduliuotei ši konstrukcija neužtikrina gyvatuke cirkuliuojančio vandens šildymo;this structure does not provide heating of the water circulating in the coil when exposed to sunlight;

nukritus aplinkos (oro) temperatūrai (arba lyjant lietui) pašildyto vandens šiluma perduodama aplinkai;when the ambient (air) temperature falls (or when it rains) the heat of the heated water is transferred to the environment;

konstrukcija sunki, o jos gamybos procesas sudėtingas ir brangus.the construction is heavy and its production process complicated and expensive.

Yra ir kitų patentų, kuriuose nagrinėjamos įvairios saulės šilumos kolektorių ir fotoelektrinių modulių konstrukcijos:There are other patents covering various designs of solar collectors and photovoltaic modules:

Patent US 4,067,315; U. S. CI.126/636, 652; 165/104.26;U.S. Patent 4,067,315; U.S. CI.126 / 636, 652; 165 / 104.26;

Patent US 4,237,866; U. S. Cl. 126/635, 621, 639,658,663; 165/104.25;U.S. Patent 4,237,866; U.S. Cl. 126/635, 621, 639,658,663; 165 / 104.25;

Patent US 4,389,533; U. S. Cl. 136/248, 246,251; 126/436;U.S. Patent 4,389,533; U.S. Cl. 136/248, 246,251; 126/436;

Patent US 4,416,261; U. S. Cl. 126/635; 126/654;U.S. Patent 4,416,261; U.S. Cl. 126/635; 126/654;

Patent US 4,421,100; U. S. CI.126/618; 635, 640,643; 165/104.22, 104.24;U.S. Patent 4,421,100; U. S. CI.126 / 618; 635, 640,643; 165 / 104.22, 104.24;

Patent US 4,438,759; U. S. CI.126/635, 661; 165/104.21; 165/182;U.S. Patent 4,438,759; U.S. CI.126 / 635, 661; 165 / 104.21; 165/182;

Patent US 4,513,732; U. S. Cl. 126/570, 635,638,642,645,660,705; 165/104.11;U.S. Patent 4,513,732; U.S. Cl. 126/570, 635,638,642,645,660,705; 165 / 104.11;

Patent US 4,686,961; U. S. Cl. 126/635,652; 165/104.21;U.S. Patent 4,686,961; U.S. Cl. 126 / 635,652; 165 / 104.21;

Patent US 5,931,156; U. S. CI.126/635, 639, 640; 165/104.12; 165/104.14; Patent US 5,935,343; U. S. CI.136/246, 244, 259; 126/621, 623, 633, 670,U.S. Patent No. 5,931,156; U.S. CI.126 / 635, 639, 640; 165 / 104.12; 165 / 104.14; U.S. Patent No. 5,935,343; U.S. CI.136 / 246, 244, 259; 126/621, 623, 633, 670,

675;675;

Patent US 6,014,968; U. S. Cl. 126/639, 655, 657; 640, 655, 661, 906, 907; Patent US 6,018,123; U. S. CI.136/248, 251,291;U.S. Patent No. 6,014,968; U.S. Cl. 126/639, 655, 657; 640, 655, 661, 906, 907; U.S. Patent No. 6,018,123; U.S. CI.136 / 248, 251,291;

Patent US 6,630,622 B2; U. S. CI.136/246, 248, 251; 291; 52/173.3; 126/623; Patent US 6,655,375 B2; U. S. CI.126/639, 652, 635; 623;U.S. Patent No. 6,630,622 B2; U.S. CI.136 / 246, 248, 251; 291; 52 / 173.3; 126/623; U.S. Patent No. 6,655,375 B2; U.S. CI.126 / 639, 652, 635; 623;

Patent US 7,318,432 B2; U. S. CI.126/569, 651, 669, 707, 711; 165/104.32;U.S. Patent No. 7,318,432 B2; U.S. CI.126 / 569, 651, 669, 707, 711; 165 / 104.32;

134;134;

Patent US 7,412,976 B2; U. S. CI.126/684, 635, 652; 657, 658;U.S. Patent No. 7,412,976 B2; U.S. CI.126 / 684, 635, 652; 657, 658;

Patent US 7,610,911 B2; U. S. Cl. 126/622, 621, 569; 664, 709;U.S. Patent No. 7,610,911 B2; U.S. Cl. 126/622, 621, 569; 664, 709;

Patent US 7,677,243 B2; U. S. Cl. 126/621,628, 646; 653, 655; 454/254;U.S. Patent No. 7,677,243 B2; U.S. Cl. 126 / 621,628, 646; 653, 655; 454/254;

Patent US 7,856,974 B2; U. S. Cl. 126/643, 634, 698; 658;U.S. Patent No. 7,856,974 B2; U.S. Cl. 126/643, 634, 698; 658;

Patent US 7,931,019 B2; U. S. Cl. 126/643, 569, 634; 165/120, 164; 137/124,U.S. Patent No. 7,931,019 B2; U.S. Cl. 126/643, 569, 634; 165/120, 164; 137/124,

Patent US 7,971,587 B2; U. S. Cl. 126/635, 271, 650, 652; 165/181;U.S. Patent No. 7,971,587 B2; U.S. Cl. 126/635, 271, 650, 652; 165/181;

Patent GB 2446219 (A); Int. CI.H01 L31/058; F24J2/04;GB 2446219 (A); Int. CI.H01 L31 / 058; F24J2 / 04;

Patent CZ VV02009115062 (A); Int. CI.F24J2/20, 46; F24J2/00, 04;Patent CZV02009115062 (A); Int. CI.F24J2 / 20, 46; F24J2 / 00, 04;

Patent RU 2194929; Int. CI.F24J2/15, F24J2/24;Patent RU 2194929; Int. CI.F24J2 / 15, F24J2 / 24;

Patent RU 2267716; Int. CI.F24J2/24;Patent RU 2267716; Int. CI.F24J2 / 24;

Patent RU 2358208; Int. CI.F24J2/52;Patent RU 2358208; Int. CI.F24J2 / 52;

US Patent Application 2003/0121515 Al US Patent Application 2009/0114212 Al US Patent Application 2009/0288705 Al US Patent Application 2010/0199973 AlUS Patent Application 2003/0121515 Al US Patent Application 2009/0114212 Al US Patent Application 2009/0288705 Al US Patent Application 2010/0199973 Al

U. S. Cl. 126/635, 638,639;U.S. Cl. 126/635, 638,639;

U. S. Cl. 126/635, 638,639;U.S. Cl. 126/635, 638,639;

U. S. Cl. 136/256, 248; 126/569; U. S. CI.126/610, 640, 635, 714; U. S. Cl. 126/635, 638, 639, 640;U.S. Cl. 136/256, 248; 126/569; U.S. CI.126 / 610, 640, 635, 714; U.S. Cl. 126/635, 638, 639, 640;

US Patent Application 2011/0226233 Al Patent Application of Israel 204394; Int CI.F24J2/04; F24J2/20, 24.US Patent Application 2011/0226233 Al Patent Application of Israel 204394; Int CI.F24J2 / 04; F24J2 / 20, 24.

Kiti leidiniaiOther publications

V. Kuvshynov, V. Safonov „Combined photo-helio-collector with flat concentrators“V. Kuvshynov, V. Safonov “Combined photo-helio collector with flat concentrators”

Collected of scientific articles of the Sevastopol National University of nuclear energy and the industry, 2009, Nr. 2, p. 124-129.Collected Scientific Articles of the Sevastopol National University of Nuclear Energy and Industry, 2009, no. 2, p. 124-129.

H. F. De Vries, W. Kamminga, I. C. Francken, „Fluid circulation control in conventional and heat pipe planar solar collector“; Solar Energy, 1980, 4 t., Nr. 1, p. 209-213.H. F. De Vries, W. Camming, I. C. Francken, Fluid circulation control in conventional and heat pipe planar solar collector; Solar Energy, 1980, 4 vols., No. 1, p. 209-213.

Heat Pipe Collector“ Heat and Vent. Rev. 1983, Vol. 23, Nr. 12, p. 74;Heat Pipe Collector Heat and Vent. Rev. 1983, Vol. 23, no. 12, p. 74;

„Globė Solar Energy“, Ine. (Canada); www.globesolarenergy.com.Globe Solar Energy, Ine. (Canada); www.globesolarenergy.com.

BrėžiniaiDrawings

1, 1a, 1 b ir 1 c pav. Kombinuoto kolektoriaus šilumos ir elektros energijai gauti su lygiagretaus išdėstymo šilumos mainų sekcijomis „vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaityje konstrukcinė schema.Figures 1, 1a, 1 b, and 1 c. Design diagram of a combined collector for heat and electricity with parallel heat exchange sections in a tube-to-tube heat exchanger.

2, 2a ir 2b pav. Kombinuoto kolektoriaus su V formos šilumos mainų sekcijomis „vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaityje konstrukcinė schema.Figures 2, 2a and 2b. Design diagram of a combined manifold with a V-shaped heat exchange section in a tube-to-tube heat exchanger.

3, 3a, 3b, 3c ir 3d pav. Padėklo su elektriniais šildymo elementais konstrukcinė schema.Figures 3, 3a, 3b, 3c and 3d. Construction diagram of a tray with electric heating elements.

ir 4a pav. Vandens šildymo šilumokaičio su lygiagretaus išdėstymo šilumos mainų sekcijomis konstrukcija.and Fig. 4a. Construction of water heating heat exchanger with parallel heat transfer sections.

ir 5a pav. Vandens šildymo šilumokaičio su V formos šilumos mainų sekcijomis konstrukcija.and Fig. 5a. Construction of water heating heat exchanger with V-shaped heat exchange sections.

6, 6a ir 6b pav. Keli Kombinuoto kolektoriaus šiluminio vamzdelio konstrukcijos variantai.Figures 6, 6a and 6b. Several variants of Combined Manifold heat pipe construction.

7, 7a ir 7b pav. „Vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaitis, skirtas kombinuotajam kolektoriui su šiluminiais vamzdeliais.Figures 7, 7a, and 7b. Pipe-to-tube heat exchanger for combined manifolds with heat pipes.

Išradimo esmėThe essence of the invention

1, 1a, 1b ir 1c pav. pateiktas bendrasis Kombinuoto saulės kolektoriaus, skirto vandeniui šildyti ir fotoelektrinei energijai gauti, vaizdas. Kolektorių sudaro 2 blokai: blokas (A) - saulės šilumos energijai absorbuoti ir blokas (B) - vandeniui šildyti ir fotoelektrinei energijai generuoti. Blokas (A) ir blokas (B) montuojami termoizoliacinėje dėžėje (1). Termoizoliacinė dėžė (1) uždengta stiklu (2). Bloke (B) sumontuota fotoelektrinė plokštė (3), skirta fotoelektrinei energijai generuoti. Saulės šilumos energiją absorbuojantis blokas (A) sumontuotas iš padėkle (5) esančių šiluminių vamzdelių (ŠV) garinimo sekcijų (4) rinkinio. Padėklas (5) pagamintas iš šilumos ir elektros izoliacinės medžiagos, kurioje yra elektriniai šildymo elementai (6). Šiluminių vamzdelių (ŠV) garinimo zonos sekcijose (4) įrengti pelekai (7). Šiluminių vamzdelių (ŠV) garinimo zonos sekcijos (4) su pelekais (7) sudaro šilumą absorbuojančią plokštę (8). Pelekai (7) skirti šilumą absorbuojančios plokštės (8) plotui padidinti ir prispausti prie šiluminių vamzdelių garinimo zonos (4) paviršiaus tvirtinimo elementais (1 pav. neparodyta). Numatytos ir tokios šiluminių vamzdelių konstrukcijos, kai pelekai įtvirtinami tiesiogiai garinimo zonos sekcijose. Šiluminių vamzdelių (ŠV) kondensacijos zonos sekcijos (9) išdėstytos bloke (B). Blokas (B) tai sekcinis „vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaitis (10). Šilumokaičio sekcijų (10) yra tiek pat, kiek šiluminių vamzdelių, sumontuotų kolektoriaus dėžėje (1). Vienoje iš dėžės sienelių (1) įrengtos kištukinės jungtys (11), skirtos prijungti elektros šildytuvus (6) prie elektros maitinimo.Figures 1, 1a, 1b and 1c. a general view of a combined solar collector for water heating and photovoltaic energy is provided. The collector consists of 2 blocks: Block (A) for solar thermal energy absorption and Block (B) for water heating and photovoltaic generation. Block (A) and block (B) are installed in the thermal insulation box (1). Thermal insulation box (1) covered with glass (2). Block (B) is equipped with a photovoltaic panel (3) for generating photovoltaic energy. The solar thermal absorber unit (A) is assembled from a set of evaporative sections (4) of heat pipes (HV) in the tray (5). The tray (5) is made of heat and electrical insulating material containing electric heating elements (6). The fins (7) are provided in the sections (4) of the evaporation zone of the heat pipes (HV). The evaporation zone sections (4) of the heat pipe (HV) with fins (7) form a heat-absorbing plate (8). The fins (7) are intended to increase the area of the heat-absorbing plate (8) and to press against the surface of the evaporative area (4) of the heat pipes by means of fastening elements (not shown in Fig. 1). Thermal pipe constructions are also envisaged where the fins are fixed directly into the sections of the evaporation zone. The condensation zone sections (9) of the heat pipe (HV) are arranged in block (B). Block (B) is a sectional tube-to-tube heat exchanger (10). The heat exchanger sections (10) are as many as the heat pipes mounted in the manifold box (1). One of the box walls (1) is provided with plug connectors (11) for connecting electric heaters (6) to the power supply.

2, 2a ir 2b pav. pavaizduota Kombinuoto kolektoriaus modifikacija. Šios modifikacijos šilumokaitis (10a) pagamintas iš V formos sekcijų. (10a) šilumokaičio konstrukcija pavaizduota 5 ir 5 a pav. Minėtam kolektoriui pagaminti sudėtiniai šiluminiai vamzdeliai (ŠT). Garinimo zonos sekcijos (4) sudurtos su kondensacijos zonos (9) adiabatinėmis sekcijomis (12), pavyzdžiui, naudojant jungiamąsias movas (13). Šiluminių vamzdelių (ŠV) garinimo zonos sekcijos (4) su pelekais (7) sudaro šilumą absorbuojančią plokštę (8). Kondensacijos zonos sekcijos (9) sumontuotos šilumokaičio šilumos mainų sekcijose.Figures 2, 2a and 2b. shows a modification of the Combined Manifold. The heat exchanger (10a) of this modification is made of V-sections. (10a) The construction of the heat exchanger is shown in Figures 5 and 5 a. Composite heat pipes (CH) are manufactured for said manifold. The evaporation zone sections (4) are formed with the adiabatic sections (12) of the condensation zone (9), for example by means of connecting couplings (13). The evaporation zone sections (4) of the heat pipe (HV) with fins (7) form a heat-absorbing plate (8). The condensation zone sections (9) are installed in the heat exchanger heat exchanger sections.

Padėklas (5) pavaizduotas 3 ir 3a pav. Padėklą sudaro pagrindas (3.1) su išilginiais grioveliais (3.2). Į šiuos griovelius talpinamos šiluminių vamzdelių (ŠV) garinimo zonos sekcijos (4), o j išilginių griovelių sieneles įtaisomi šildymo elementai (6). Siekiant padidinti mechaninį pagrindo (3.1) atsparumą, pagrindas sutvirtintas standumo briaunomis (3.3).The tray (5) is shown in Figures 3 and 3a. The pallet consists of a base (3.1) with longitudinal grooves (3.2). These grooves contain sections (4) of the evaporative zone of the heat pipe (HV), and heating elements (6) are mounted on the walls of the longitudinal grooves. To increase the mechanical strength of the base (3.1), the base is reinforced with stiffeners (3.3).

3b, 3c ir 3d pav. pavaizduoti spiralės ir stygų formos šildymo elementai (6). Šildymo elementai (6) įtvirtinti spaustukais (3.4) ir (3.5). Kiekvienas spaustukas turi gnybtą (3.6), prie kurių prijungti elektros maitinimo laidai (3.7). Elektros maitinimas šildymo elementams (6) tiekiamas per kištukines jungtis (3.8) ir (3.9).Figures 3b, 3c and 3d. illustrates spiral and string heating elements (6). The heating elements (6) are secured with clamps (3.4) and (3.5). Each clip has a terminal (3.6) to which the power cords (3.7) are connected. Power is provided to the heating elements (6) via plug connectors (3.8) and (3.9).

ir 4a pav. pateikiamas šilumokaičio su vertikaliai išdėstytomis šilumos mainų sekcijomis (4.1) brėžinys (10). Kiekvienoje šilumos mainų sekcijoje yra išorinis (4.2) ir vidinis (4.3) šilumos mainų vamzdžiai, tarpusavyje sujungti privirintais dangteliais (4.4). Šildomas vanduo juda žiedine erdve (4.5) tarp išorinio (4.2) ir vidinio (4.3) šilumos mainų vamzdžių. Išoriniai (4.2) šilumos mainų vamzdžiai tarpusavyje sujungti atvamzdžiais (štuceriais) (4.6) ir (4.7). Šilumos mainų sekcijos (4.1) yra skirtingo ilgio, todėl atvamzdžiai (4.7) įvirinami 30-50 laipsnių kampu. Tai užtikrina laisvą vandens nutekėjimą iš sekcijų, kai vanduo nustoja cirkuliuoti. į vidinius (4.3) šilumos mainų vamzdžius įstatytos šiluminių vamzdelių (ŠV) kondensacijos zonų (9) sekcijos. Siekiant pagerinti šiluminį kontaktą, tarp šiluminio vamzdelio kondensacijos zonos (9) paviršiaus ir vidinio (4.3) šilumos mainų vamzdžio paviršiaus įdėtas intarpas (4.8), padarytas iš šilumai laidžios medžiagos, pavyzdžiui, vario ar aliuminio folijos arba drožlių. Vanduo į žiedinę erdvę (4.5) tiekiamas atvamzdžiu (4.9), o nuteka atvamzdžiu (4.10).and Fig. 4a. a drawing (10) of the heat exchanger with the vertically arranged heat exchange sections (4.1) is given. Each heat exchange section has external (4.2) and internal (4.3) heat transfer pipes interconnected by welded caps (4.4). The heated water moves through the annular space (4.5) between the outer (4.2) and inner (4.3) heat transfer pipes. The outer (4.2) heat transfer pipes are interconnected by means of nozzles (4.6) and (4.7). The heat exchanger sections (4.1) are of different lengths, so the pipes (4.7) are welded at an angle of 30-50 degrees. This ensures free drainage of water from the sections when the water stops circulating. sections of the condensation zones (9) of the heat pipes (HV) are inserted into the inner (4.3) heat exchange pipes. To improve thermal contact, an insert (4.8) made of a heat-conductive material such as copper or aluminum foil or filings is inserted between the condensation zone (9) of the heat pipe and the inner surface of the heat exchange pipe (4.3). Water is supplied to the annular space (4.5) by the pipe (4.9) and drained by the pipe (4.10).

ir 5a pav. pateiktas šilumokaičio (10a) su V formos konstrukcijos šilumos mainų sekcijomis (5.1) brėžinys. Kiekvienoje šilumos mainų sekcijoje yra išorinis (5.2) ir vidinis (5.3) šilumos mainų vamzdžiai, tarpusavyje sujungti privirintais dangteliais (5.4). Šildomas vanduo juda žiedine erdve (5.5) tarp išorinio (5.2) ir vidinio (5.3) šilumos mainų vamzdžių. Išoriniai (5.2) šilumos mainų vamzdžiai tarpusavyje sujungti atvamzdžiais (5.6). Vanduo į žiedinę erdvę (5.5) tiekiamas atvamzdžiu (5.7), o nuteka atvamzdžiu (5.8). Į vidinius (5.3) šilumos mainų vamzdžius įstatytos šiluminių vamzdelių (ŠV) kondensacijos zonų (9) sekcijos. Siekiant pagerinti šiluminį kontaktą, tarp šiluminio vamzdelio kondensacijos zonos (9) paviršiaus ir vidinio (5.3) šilumos mainų vamzdžio paviršiaus dedamas intarpas (5.9), padarytas iš šilumai laidžios medžiagos, pavyzdžiui, vario ar aliuminio folijos arba drožlių. Šiame šilumokaityje naudojami sudedami šiluminiai vamzdeliai [žr. 6, 6a ir 6b pav.]and Fig. 5a. a drawing of the heat exchanger (10a) with heat exchange sections of the V-shaped structure (5.1) is provided. Each heat exchange section has external (5.2) and internal (5.3) heat transfer pipes interconnected by welded caps (5.4). The heated water moves through the annular space (5.5) between the outer (5.2) and inner (5.3) heat transfer pipes. The external heat exchange pipes (5.2) are interconnected by means of flanges (5.6). Water is supplied to the annular space (5.5) by the pipe (5.7) and drained by the pipe (5.8). The internal (5.3) heat transfer pipes are fitted with sections of condensation zones (9) for the heat pipe (HV). In order to improve thermal contact, an insert (5.9) made of a heat-conductive material such as copper or aluminum foil or filings is placed between the surface of the condensation zone (9) of the heat pipe and the inner surface of the heat exchange pipe (5.3). This heat exchanger uses folding heat pipes [cf. Figures 6, 6a and 6b]

Šiluminių vamzdelių kondensacijos zonos (9) sekcijose sumontuoti išvadai (5.10), kurių konstrukcijos atitinka sekcijų išsidėstymą šilumokaityje. Išvadas (5.10) turi antgalį (5.11), kuriuo jis sujungiamas su adiabatine šiluminio vamzdelio (ŠV) sekcija. Visos šilumos mainų sekcijos (5.1) sumontuotos 30-50 laipsnių kampu horizonto atžvilgiu siekiant užtikrinti vandens nutekėjimą iš žiedinės erdvės (5.5) nustojus cirkuliuoti vandeniui. Šilumos mainų sekcijos (5.1) yra skirtingo ilgio, todėl šilumokaitį galima montuoti standartinių gabaritų dėžėje (1).The conduits (9) of the condensation zone (9) of the heat pipe are equipped with terminals (5.10) whose structures correspond to the arrangement of the sections in the heat exchanger. The outlet (5.10) has a nozzle (5.11) which connects it to the adiabatic heat pipe (ND) section. All heat exchange sections (5.1) are installed at an angle of 30 to 50 degrees to the horizon to ensure that water is leaked from the annular space (5.5) after the water has stopped circulating. The heat exchanger sections (5.1) are of different lengths so that the heat exchanger can be mounted in a standard gauge box (1).

6, 6a ir 6b pav. pateikti keli galimi Kombinuoto kolektoriaus sudedamo šiluminio vamzdžio konstrukcijos variantai. Šiluminį vamzdelį sudaro garinimo zonos sekcija (4), kondensacijos zonos sekcija (9) ir adiabatine sekcija (12). Šios sekcijos tarpusavyje sujungtos movomis (13). Šiluminis vamzdelis gali būti pagamintas iš apskrito, ovalaus ar kitokio skerspjūvio vamzdžio. Garinimo zonos sekcijos (4) dangtelis (6.2) privirinamas, o kondensacijos zonos sekcija uždengiama dangteliu (6.3), į kurį įmontuotas atvamzdis (6.4), per kurį šiluminis vamzdelis užpildomas šilumnešiu (6.5). Prie garinimo zonos sekcijos tvirtinami pelekai (6.6), skirti šilumą sugeriančiam saulės kolektoriaus paviršiui padidinti (8).Figures 6, 6a and 6b. several possible variants of the construction of the combined manifold heat pipe are presented. The heat pipe consists of an evaporation zone section (4), a condensation zone section (9) and an adiabatic section (12). These sections are interconnected by couplings (13). The heat pipe may be made of circular, oval or other cross-sectional pipe. Weld the cover (6.2) of the evaporation zone section (4) and cover the condensation area section with a cap (6.3) fitted with a flange (6.4) through which the heat pipe is filled with heat transfer medium (6.5). The fins (6.6) are attached to the evaporation zone section to increase the heat-absorbing surface of the solar collector (8).

Kombinuoto saulės kolektoriaus šiluminiuose vamzdžiuose naudojamas binarinis šilumnešis, pavyzdžiui, metanolio pagrindu.Combined solar thermal pipes use a binary heat transfer medium, such as methanol.

7, 7a ir 7b pav. pateikta konstrukcija „vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaičio (10b), kurio šilumos mainų sekciją (7.1) sudaro išorinis šilumos mainų vamzdis (7.2) ir šiluminio vamzdelio (ŠV) kondensacijos zonos sekcija (9). Šildomas vanduo juda žiedine erdve (7.3), kurią sudaro išorinis šilumos mainų vamzdis (7.2) ir šiluminio vamzdelio (ŠV) kondensacijos zonos sekcija (9). Šilumos mainų vamzdis (7.2) iš viršaus užsandarintas privirintu aklidangčiu (7.4), o apatinėje dalyje įtaisyta sandarinimo įmova (nipelis) (7.5). Šilumos mainų sekcijos (7.1) tarpusavyje sujungtos atvamzdžiais (7.6) ir (7.7). Šilumos mainų sekcijos (7.1) yra skirtingo ilgio, todėl atvamzdžiai (7.6) įvirinami 30-50 laipsnių kampu. Tai užtikrina tolygų žiedinės erdvės užpildymą šildomu vandeniu ir vandens nutekėjimą iš žiedinės erdvės atjungus vandenį ir nustojus jam cirkuliuoti. Šildomas vanduo atiteka į sekcijas (7.1) atvamzdžiu (7.8), o nuteka atvamzdžiu (7.9). Šiluminio vamzdelio adiabatinės sekcijos (12) gale (žr. 7 b pav.) įtaisyta srieginė įvorė (7.10), kuria šiluminis vamzdelis įsukamas į įmovą (7.5) ir fiksuojamas bendraašiškai šilumos mainų vamzdžio ašiai (7.2). į apatinį šiluminio vamzdelio dugnelį (7.11) įvirintas atvamzdis (7.12), per kurį šiluminis vamzdelis užpildomas šilumnešiu. Nurodytame šilumokaityje įkaitusios šiluminio vamzdelio (ŠV) kondensacijos zonos sekcijos (9) sienelės tiesiogiai susiliečia su šildomu vandeniu.Figures 7, 7a, and 7b. A design is a tube-to-tube heat exchanger (10b) having a heat exchange section (7.1) comprising an external heat exchange tube (7.2) and a condensation zone section (9) of the heat pipe (HV). The heated water moves through the annular space (7.3), which consists of an external heat exchange pipe (7.2) and a condensation zone section (9) of the heat pipe (DHW). The heat transfer tube (7.2) is sealed at the top by a welded blind cover (7.4) and the lower part is fitted with a sealing nipple (7.5). The heat exchange sections (7.1) are interconnected by the pipes (7.6) and (7.7). The heat exchanger sections (7.1) are of different lengths, so the pipes (7.6) are welded at an angle of 30-50 degrees. This ensures an even fill of the annular space with heated water and drainage of water from the annular space when the water is disconnected and stopped circulating. The heated water enters sections (7.1) via a pipe (7.8) and drains through a pipe (7.9). At the end of the heat pipe adiabatic section (12) (see Fig. 7 b) is a threaded sleeve (7.10), which screws the heat pipe into a sleeve (7.5) and secures it to the coaxial axis of the heat exchange pipe (7.2). a pipe (7.12) welded to the bottom of the heat pipe (7.11) through which the heat pipe is filled with heat transfer medium. In the indicated heat exchanger, the walls of the condensation zone section (9) of the heat pipe (HV), which is hot, come into direct contact with the heated water.

Kombinuotas saulės kolektorius šiluminei ir elektros energijai generuoti iš saulės energijos veikia taip:A combined solar collector to generate heat and electricity from solar power works as follows:

Gatavas Kombinuotas kolektorius, pavyzdžiui, kaip 1 pav., montuojamas ant stogo arba ant padėklo (kai montuojama ant žemės) taip, kad fotoelektrinės plokštės (3) fotoelementai ir šilumą absorbuojanti plokštė (8) būtų pasukti į pietvakarius. Kolektorius palenkiamas 10-150 laipsnių kampu horizonto atžvilgiu. Tai - optimalus polinkio kampas, vertinant šiluminių vamzdžių ir dvifazių termosifonų efektyvumo požiūriu. Fotoelektrinė plokštė (3) atvamzdžiais prijungiama prie elektros akumuliatorių sistemos, o šilumokaitis (10) - prie šildomo vandens sistemos - (4.6) ir (4.7) atvamzdžiai. Patekusi į šviesos srautą fotoelektrinė plokštė (3) įsijungia ir pradeda gaminti jos technines charakteristikas atitinkančią elektros srovę. Kiek padidėjus saulės spinduliuotės srautui, šiluminiai spinduliai pradeda šildyti šilumą absorbuojančią plokštę (8). Vykstant spinduliavimo šilumos mainams dėl šilumos laidumo šiluma patenka į pelekus (7) ir šiluminių vamzdelių (ŠV) garinimo zonų sekcijas (4). Šiluminis vamzdelis pradeda funkcionuoti, esant 0,5-1,0 0C garinimo zonos (4) ir kondensacijos zonos (9) temperatūrų skirtumui. Tokio temperatūrų skirtumo užtenka, kad šiluminiame vamzdelyje prasidėtų šilumnešio (6.5) garavimo šilumos perdavimas šildomam vandeniui, cirkuliuojančiam žiedinėje šilumokaičio (10) erdvėje (4.5). Šiluminiai vamzdeliai pradeda veikti dar nepasiekus nustatytos virimo temperatūros. Šilumnešiui (6.5) pasiekus nustatytą virimo temperatūrą, pavyzdžiui, 55 0C, šiluminiai vamzdeliai pradeda veikti visa šilumine apkrova, atitinkančia jų šiluminę galią. Įdienojus ir kylant temperatūrai bei didėjant saulės spinduliuotės kiekiui, kyla ir šilumnešio (6.5) virimo temperatūra, todėl didėja ir šildomam vandeniui perduodamos šilumos kiekis. Virimo šilumos perdavimo į kondensacijos zoną intensyvumas pasiekia daugiau nei 4,000 W/m2 šiluminio vamzdelio skerspjūvio ploto.The finished combined manifold, for example as in Fig. 1, is mounted on the roof or on a pallet (when mounted on the ground) so that the photovoltaic panels (3) and the heat-absorbing plate (8) face southwest. The collector is inclined at an angle of 10-150 degrees to the horizon. This is the optimum inclination angle from the point of view of the efficiency of heat pipe and biphasic thermosiphon. The photoelectric plate (3) is connected to the electrical storage system by the pipes, and the heat exchanger (10) to the heated water system - the pipes (4.6) and (4.7). Upon entering the light stream, the photovoltaic panel (3) turns on and begins to produce an electrical current corresponding to its specifications. As the solar radiation flux increases, the thermal radiation begins to heat the heat-absorbing plate (8). During the radiant heat exchange due to the thermal conductivity, heat enters the fins (7) and sections (4) of the evaporation zones of the heat pipes (HV). The heat pipe starts to operate at a temperature difference of 0.5 to 1.0 ° C in the evaporation zone (4) and the condensation zone (9). This difference in temperature is sufficient for the heat transfer tube (6.5) to begin to transfer heat of evaporation to the heated water circulating in the annular space of the heat exchanger (10) (4.5). The heat pipes start operating before the set boiling point has been reached. When the coolant (6.5) reaches a set boiling point, for example 55 ° C, the heat pipes start to run at full thermal load corresponding to their thermal capacity. As the temperature rises and the amount of sunlight rises, the boiling point of the heat transfer medium (6.5) increases, increasing the amount of heat transmitted to the heated water. The boiling heat transfer intensity to the condensation zone reaches more than 4,000 W / m2 of heat pipe cross-sectional area.

Saulės energijos šiluma šilumokaičiuose (10) ir (10a) iš besikondensuojančio šilumnešio (6.5) šildomam vandeniui perduodama „sausojo kontakto“ būdu. Tarp šildomo vandens žiedinėje erdvėje ir šilumnešio (6.5) šiluminiame vamzdelyje yra dvi skiriamosios sienelės ir intarpas (4.8) [žr. 4 b pav.] arba (5.9) [žr. 5 b pav.j. Intarpas sukuria papildomą terminę varžą perduodant šilumą. Nepaisant papildomos terminės varžos, kolektoriaus efektyvumas 55-65 proc. didesnis nei įprasto tipo saulės kolektorių, kitaip tariant, kolektorių su tiesioginiu vandens šildymu šilumos mainų vamzdeliuose.The solar heat in the heat exchangers (10) and (10a) is transferred from the condensing heat transfer medium (6.5) to the heated water by "dry contact". Between the heated water in the annular space and the heat pipe of the heat transfer medium (6.5) there are two dividing walls and an insert (4.8) [cf. Fig. 4 b] or (5.9) [see fig. Figure 5 b. The insert creates additional thermal resistance during heat transfer. Despite the additional thermal resistance, the collector efficiency is 55-65 percent. larger than conventional solar collectors, in other words, collectors with direct water heating in heat exchange tubes.

Šilumokaityje (10b) saulės energijos šiluma iš besikondensuojančio šilumnešio (6.5) perduodama tik per vieną skiriamąją kondensacijos zonos sekcijos (9) sienelę. Tai leidžia 2,00-2,4 karto padidinti šilumos perdavimo efektyvumą, palyginti su įprasto tipo saulės kolektoriais. Be to, tai pasakytina tiek apie sistemas su natūralia, tiek ir priverstine šildomo vandens cirkuliacija. Saulės kolektorius su šiluminiais vamzdeliais užtikrina šilumos srauto judėjimą viena kryptimi. Todėl, kylant šilumnešio (6.5) virimo temperatūrai šiluminių vamzdelių garinimo sekcijose (4), kyla šildomo vandens temperatūra. Šilumos perdavimas gali baigtis tik tada, kai šildomo vandens temperatūra tampa lygi šilumnešio (6.5) virimo temperatūrai.In the heat exchanger (10b), the heat of the solar energy is transmitted from the condensing heat transfer medium (6.5) through only one partition wall of the condensation zone section (9). This allows a 2.00-2.4-fold increase in heat transfer efficiency compared to conventional solar collectors. In addition, this applies to systems with both natural and forced circulation of heated water. A solar collector with heat pipes ensures the flow of heat in one direction. Therefore, as the boiling point of the coolant (6.5) in the evaporator sections (4) of the heat pipes increases, the temperature of the heated water increases. The heat transfer can only end when the temperature of the heated water reaches the boiling point of the heat transfer medium (6.5).

Naktį Kombinuoto kolektoriaus veikimas užtikrinamas elektros šildymo elementais (6), esančiais padėklo (5) pagrinde (3.1) [žr. 3a ir 3b pav.]. Kai sistemoje esantis vanduo pasiekia 35-40 0C temperatūrą, automatiškai įsijungia elektros akumuliatorius, prijungtas prie elektros šildymo elementų (6) kištukinėmis jungtimis (11). Akumuliatorius dieną pasikrauna nuo fotoelektrinės plokštės (3). Sukauptos elektros energijos pakanka šiluminiuose vamzdeliuose (ŠV) palaikyti nustatytą šilumnešio (6.5) virimo temperatūrą 12-15 valandų. Pakanka, kad kombinuotajame kolektoriuje, kurio šilumą absorbuojantis paviršius siekia 1,7-1,8 m2, būtų 100 vatų galingumo fotoelektrinė plokštė ir 50-60 A/val. talpos akumuliatorius.At night, the operation of the combined manifold is ensured by the electric heating elements (6) located in the base (3.1) of the pallet (5) [see fig. Figures 3a and 3b]. When the water in the system reaches 35-40 0C, the electric battery connected to the electric heating elements (6) by means of the plug connectors (11) automatically switches on. The battery is charged by the photovoltaic panel (3) during the day. The electricity stored is sufficient to maintain the boiling temperature of the heat transfer medium (6.5) in the heat pipes (ND) for 12 to 15 hours. It is sufficient for a combined collector with a heat-absorbing surface of 1.7-1.8 m2 to have a 100-watt photoelectric panel and 50-60 A / h. capacity battery.

Svarbiausi pristatomo kolektoriaus pranašumaiThe main advantages of the delivered collector

Svarbiausi pristatomo kolektoriaus pranašumai ir daugelio jo elementų konstrukcijos naujumas leidžia pasiekti išradimo tikslą: padidinti saulės energijos šiluminio ir fotoelektrinio perdirbimo efektyvumą, sumažinti kolektoriaus svorį ir matmenis, padidinti jo našumą ir patikimumą.The main advantages of the presented collector and the novelty of the design of many of its elements allow to achieve the object of the invention: to increase the efficiency of solar thermal and photovoltaic processing, to reduce the weight and dimensions of the collector, to increase its efficiency and reliability.

5.1. Kolektoriaus su šiluminiais vamzdeliais ir „vamzdis vamzdyje“ tipo šilumokaičiu šiluminis efektyvumas, perduodant šilumą „sausojo kontakto“ būdu, yra 55-65 proc. didesnis palyginti su įprasto tipo saulės kolektoriais.5.1. The thermal efficiency of a collector with heat pipe and a pipe-to-tube heat exchanger is 55-65% when transferring heat by "dry contact". larger compared to conventional types of solar panels.

5.2. Naudojant kolektoriuje šiluminius vamzdžius užtikrinama tolygi viso šilumą absorbuojančios plokštės paviršiaus ir perimetro temperatūra.5.2. The use of heat pipes in the manifold ensures an even temperature of the entire surface and perimeter of the heat-absorbing plate.

5.3. Labai sumažinus šildančių šilumokaičio sekcijų ilgį, supaprastinta šildomo vandens drenažo sistema.5.3. By significantly reducing the length of the heating sections of the heat exchanger, the drainage system for heated water has been simplified.

5.4. Minimalus šilumos nutekėjimas į aplinką neveikiant saulės spinduliavimui.5.4. Minimal heat loss to the environment without exposure to sunlight.

5.5. Fotoelektrinė plokštė leidžia prailginti darbinį kolektoriaus veikimo intervalą tiek naktį, tiek ir nesant saulės spinduliuotės (esant dideliam debesuotumui ar lyjant lietui).5.5. The photoelectric plate allows to extend the operating range of the collector both at night and in the absence of sunlight (in case of high clouds or rain).

5.6. Naudojant šiluminiuose vamzdžiuose binarinius šilumnešius, kurių virimo temperatūra yra žemesnė, užtikrinama galimybė greitai įjungti kolektorių ir sumažinti šilumos nuostolius.5.6. The use of binary heat carriers with lower boiling points in heat pipes ensures rapid start-up of the collector and reduction of heat loss.

5.7. Padėklas su elektriniais šildymo elementais ties šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijomis užtikrina šilumos perdavimą naktį 12-15 valandų.5.7. The tray with electric heating elements at the evaporative zone sections of the heat pipes ensures heat transfer at night for 12-15 hours.

Claims (14)

1. Kombinuotas saulės kolektorius šiluminei ir fotoelektrinei energijai gauti, kurį sudaro saulės šiluminės energijos absorbavimo ir vandens šildymo blokai, bes iskiriantys tuo, kad kolektorių sudaro du blokai (A) ir (B), tarpusavyje sujungti šiluminiais vamzdžiais - uždarais dvifaziais termosifonais, kur bloką A sudaro šilumą absorbuojanti plokštė, sukonstruota iš šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijų, sumontuotų ant padėklo su įdiegtais elektrinio šildymo elementais, bloką (B) sudaro sekcinis šilumokaitis vandeniui šildyti, sukonstruotas „vamzdis vamzdyje“ principu, esantis termoizoliacinėje dėžėje, virš šilumokaičio montuojama fotoelektrinė plokštė, bloke (A) po šilumą absorbuojančia plokšte sumontuotas padėklas su elektriniais šildymo elementais, o šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijos sumontuotos šilumokaičio sekcijų vidiniuose vamzdžiuose, tarp sienelių yra šilumai laidžios medžiagos intarpas.1. Combined solar collector for thermal and photovoltaic energy consisting of solar thermal absorption and water heating units, characterized in that the collector consists of two units (A) and (B) interconnected by heat pipes - closed two-phase thermosiphon, where the unit A consists of a heat-absorbing plate constructed of sections of the evaporative zone of the heat pipe, mounted on a tray with electric heating elements installed, block (B) consisting of a sectional heat exchanger for heating water, constructed in a pipe-in-tube, thermocouple mounted photoelectric plate; in block (A) a tray with electric heating elements is installed under the heat-absorbing plate, and the sections of the evaporation zone of the heat pipes are installed in the inner tubes of the heat exchanger sections, with a heat-insulating material insert between the walls. 2. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad vandens šildymo šilumokaičio sekcijos statomos vertikaliai ir lygiagrečiai viena kitos atžvilgiu bei yra skirtingo ilgio,2. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the sections of the water heating heat exchanger are arranged vertically and parallel to each other and have different lengths, 3. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad vandens šildymo šilumokaičio sekcijų konstrukcijos yra V formos, be to, kiekvienos sekcijos vamzdžių ilgis proporcingai atitinka dėžės, j kurią patalpintas šilumokaitis, gabaritus.3. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the water heating heat exchanger compartments are of V-shaped construction and that the length of the pipes of each section is proportional to the size of the box in which the heat exchanger is placed. 4. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijos šilumokaičio sekcijų išoriniuose vamzdžiuose išdėstytos bendraašiškai ir šilumą nuo kondensacijos zonos sekcijos paviršiaus perduoda šildomam vandeniui betarpiškai.4. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the evaporation zone sections of the heat pipe tubes are coaxially arranged in the outer pipes of the heat exchanger sections and transfer heat from the surface of the condensation zone section directly to the heated water. 5. Kombinuotas kolektorius, pagal 4 punktą, besiskiriantis tuo, kad kiekvienoje šilumokaičio sekcijoje yra sandarinimo įmova su sriegiais.5. A combined manifold according to claim 4, characterized in that each heat exchanger section has a threaded sealing sleeve. 6. Kombinuotas kolektorius, pagal 4 punktą, besiskiriantis tuo, kad šilumokaityje sumontuoti sudedami šiluminiai vamzdeliai, kurių adiabatinėje sekcijoje įtvirtinta srieginė įvorė.6. A combined manifold according to claim 4, characterized in that the heat exchanger is provided with collapsible heat pipes having a threaded sleeve in the adiabatic section. 7. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad šiluminių vamzdelių garinimo zonos yra padėklo grioveliuose.7. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the evaporation zones of the heat pipes are in the grooves of the tray. 8. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad šildymo elementai yra įtvirtinti padėkle ir eina išilgai griovelių, į kuriuos patalpintos šiluminių vamzdelių garinimo zonos sekcijos.8. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the heating elements are mounted in a tray and extend along grooves in which sections of the evaporative zone of the heat pipes are located. 9. Kombinuotas kolektorius, pagal 8 punktą, besiskiriantis tuo, kad šildymo elementai, įtvirtinti padėkle, yra prie spaustukų pritvirtintų stygų formos.9. A combined manifold according to claim 8, characterized in that the heating elements fixed in the tray are in the form of strings attached to the clamps. 10. Kombinuotas kolektorius, pagal 8 punktą, besiskiriantis tuo, kad šildymo elementai yra spiralės, kuri montuojama padėklo grioveliuose, formos.10. A combined manifold according to claim 8, characterized in that the heating elements are in the form of a spiral which is mounted in the grooves of the tray. 11. Kombinuotas kolektorius, pagal 2 ir 4 punktus, besiskiriantis tuo, kad atvamzdžiai, jungiantys šilumos mainų sekcijas, apatinėje šilumokaičio dalyje įvirinami 3°-5° laipsnių kampu.11. A combined manifold according to claims 2 and 4, characterized in that the flanges connecting the heat exchange sections are welded at an angle of 3 ° to 5 ° in the lower part of the heat exchanger. 12. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad intarpas tarp vidinio šilumos mainų vamzdžio ir kondensacijos sekcijos gaminamas iš vario (aliuminio) folijos, drožlių arba miltelių.12. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the insert between the inner heat exchange tube and the condensation section is made of copper (aluminum) foil, filings or powder. 13. Kombinuotas kolektorius, pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad sudurtinių šiluminių vamzdelių garinimo ir kondensacijos zonos sekcijų skerspjūvis apskritas, o adiabatinių sekcijų skerspjūvis yra ovalo arba stačiakampio formos.13. A combined manifold according to claim 1, characterized in that the sections of the evaporative and condensation zone of the composite heat pipes have a circular cross-section and the adiabatic sections have an oval or rectangular cross-section. 14. Kombinuotas kolektorius, pagal 7 punktą, besiskiriantis tuo, kad padėklas gaminamas iš šilumos ir elektros izoliacinės medžiagos.14. A combined manifold according to claim 7, characterized in that the pallet is made of heat and electrical insulating material.
LT2014148A 2014-12-18 2014-12-18 Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power LT6312B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2014148A LT6312B (en) 2014-12-18 2014-12-18 Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2014148A LT6312B (en) 2014-12-18 2014-12-18 Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2014148A LT2014148A (en) 2016-06-27
LT6312B true LT6312B (en) 2016-09-12

Family

ID=56134748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2014148A LT6312B (en) 2014-12-18 2014-12-18 Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6312B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
LT2014148A (en) 2016-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI519741B (en) A carefully driven liquid self-circulation method, a device, and a liquid self-circulation system for applying these devices
US8353286B2 (en) Solar water heater and method
Oghogho Design and construction of a solar water heater based on the thermosyphon principle
US6244062B1 (en) Solar collector system
KR101745902B1 (en) Hybrid heat pump system by using complex use of air heat and solar thermal
CN102646742A (en) Plate heat tube type solar photovoltaic-photothermal composite heat collector and production process thereof
US11431289B2 (en) Combination photovoltaic and thermal energy system
KR101743541B1 (en) Heating and Warm-Water Generator System Using Liquid Type Photohvoltaic-thermal Collector
JP5191645B2 (en) Thermoelectric solar cell system
US20110114081A1 (en) Solar collector system
CA2702463C (en) Heat driven self-circulating fluid heating and storage tank and system
US9482209B2 (en) Solar water heater
US6857425B2 (en) Solar energy collector system
CN107923658B (en) Roof slab used as heat collector
KR101628668B1 (en) Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel
CN105515527A (en) Solar energy coupling multi-source heat pump integrated system
LT6312B (en) Combined solar collector for heat generation and photovoltaik power
KR20190081998A (en) Heat Accumulation System
CN220036847U (en) Power generation system based on temperature difference
KR101110690B1 (en) the soler collector using a heat pipe with a circulation circuit on the inside
KR101001733B1 (en) solar heat collecting unit
KR102055002B1 (en) Solar absorption panel
RU2630363C1 (en) Heat-tube heliothermelectric power station
CN116357536A (en) Power generation system based on temperature difference
CA2702472C (en) Fluid heating and storage tank and system

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20160627

FG9A Patent granted

Effective date: 20160912

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20171218