PL209918B1 - Absorber kolektora słonecznego z poliwęglanu komorowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest absorber kolektora słonecznego wykonany z dwóch płyt poliwęglanu komorowego. Absorber jest najistotniejszym elementem każdego kolektora słonecznego.

Znane kolektory energii słonecznej, na przykład opisane w książce Jana Nowickiego pt.: „Promieniowanie słoneczne jako źródło energii” (Warszawa 1980 r.) oraz kolektory z polskich opisów patentowych Nr 110826, Nr 119459, Nr 133697 wykonane są z takich materiałów jak szkło, aluminium, miedź i stal.

Absorber kolektora słonecznego z poliwęglanu komorowego, charakteryzuje się tym, że składa się z dwóch płyt poliwęglanu komorowego nałożonych na siebie i obróconych względem geometrycznego środka o dowolną ilość kanalików. Korzystnie, główna powierzchnia absorbcyjna znajduje się z tył u absorbera, a powierzchnie czoł owe, tylne oraz ś cianki dział owe każ dej pł yty poliwę glanu komorowego tworzą rastrową powierzchnię absorbcji dodatkowej.

Promieniowanie słoneczne najpierw przechodzi przez środowisko czynnika odbierającego ciepło, a następnie pada na powierzchnię główną absorbcyjną.

Wykorzystując płyty poliwęglanowe komorowe (przydymione) otrzymujemy rastrowy absorber, czym zwiększamy jego powierzchnię czynną.

W odróż nieniu od tradycyjnie wykonanych absorberów, opisywany absorber nie wymaga zewnętrznych elementów wymuszających przepływ czynnika. Istotą wynalazku absorbera kolektora słonecznego jest to, że spiralnie ułożone kanaliki umożliwiają swobodny przepływ czynnika przez absorber co umożliwia jego pracę w układzie grawitacyjnym.

Do podstawowych zalet opisywanego absorbera należy zaliczyć: oszczędność materiałów (aluminium, miedź), bardzo mały ciężar absorbera, oszczędność materiałów użytych do budowy konstrukcji nośnych kolektorów, łatwość wykonania, niski koszt materiałów oraz możliwość pracy w układach grawitacyjnych. Dzięki tym zaletom kolektory słoneczne z absorberem z komorowych płyt poliwęglanowych mogą stać się urządzeniami powszechnego użytku.

Przedmiot wynalazku dla pełnego zrozumienia konstrukcji jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia pojedynczą płytę poliwęglanu komorowego oraz jej przekrój, fig. 2 - przedstawia nałożone dwie płyty obrócone względem geometrycznego środka oraz ich przekrój, fig. 3 - przedstawia linie przerywane wyznaczające miejsca przycięcia płyt oraz ich przekrój przed obcięciem, fig. 4 i fig. 5 - przedstawiają płyty z poliwęglanu komorowego po przycięciu, fig. 6 - przedstawia złożone płyty z poliwęglanu komorowego, fig. 7 - przedstawia zakreślone miejsca klejenia płyt z poliwęglanu komorowego, fig. 8 - przedstawia miejsca wykonania przelotów pomiędzy płytami z poliwęglanu komorowego, fig. 9 - przedstawia obraz przestrzenny (wycinek) kanalików z wlotem i wylotem czynnika, fig. 10 - przedstawia widok kanalików z przodu, fig. 11 - przedstawia miejsca wykonania przelotów pomiędzy płytami dla cyrkulacji powietrza, fig. 13 - przedstawia główną powierzchnię absorbcyjną na którą pada promieniowanie słoneczne poprzez rastrową budowę absorbera, fig. 14 - przedstawia przekrój absorbera z uwidocznieniem ś cianek dział owych komorowych pł yt z poliwę glanu, fig. 15-17 - przedstawiają optymalny kąt nachylenia absorbera, fig. 18 - przedstawia zaślepki boków absorbera, fig. 19 - przedstawia zaślepiony absorber z pozostawionymi otworami wlotowym i wylotowym.

Poprzez wykonany obrót płyt względem geometrycznego środka uzyskujemy opad kanalików z lewej strony na prawą stronę w płycie (1) i z prawej strony na lewą stronę w płycie (2). Dla uzyskania prostokątnego kształtu absorbera obie płyty przycinamy wzdłuż linii przerywanej (3) fig. 3. Przycięte płyty fig. 4, 5 zostają złożone fig. 6 i sklejone na brzegach (4) fig. 7. Po wykonaniu przelotów pomiędzy płytami w wybranych kanalikach (5) fig. 8, brzegi tych płyt zostają zaślepione fig. 18 z pozostawieniem otworu wlotowego (6) i wylotowego (7) absorbera. Tak zbudowany absorber pracuje wykorzystując zasadę ,,czarnej dziury pochłaniającej maksymalną ilość promieniowania słonecznego w efekcie czego występuje zjawisko nagrzewania się płyt poliwęglanowych ułożonych w stosie. Pomiędzy kanalikami w których płynie czynnik odbierający ciepło występują kanaliki powietrzne dla których również wykonujemy przeloty (11) fig. 11. Dzięki nim w absorberze następuje cyrkulacja gorącego powietrza wytworzonego poprzez efekt cieplarniany występujący wewnątrz absorbera. Płyta (2) od strony zewnętrznej (9) fig. 13 pomalowana jest na kolor czarny, czym otrzymujemy główną powierzchnie absorbcyjną. Dla zwiększenia absorbcji stosujemy płyty poliwęglanowe o zabarwieniu brązowym (przydymione). Płyty takie stopniowo zmniejszają intensywność przechodzącego promieniowania słonecznego. Sprawność tradycyjnie wykonanego absorbera w dużej mierze zależy od selektywnej powłoki którą jest on pokryty (minimalizacja odbić) oraz rozmiaru jego powierzchni czynnej. Opisany rastrowy absorber z przydymionych płyt z poliwęglanu komorowego spełnia te warunki, gdyż poprzez raster

PL 209 918 B1 wielokrotnie zwiększa swą powierzchnię czynną oraz maksymalnie wykorzystuje odbicia, które zamykają się w jego wnętrzu wg. zasady: kąt padania promieni słonecznych równy kątowi ich odbicia. Optymalnym kątem pochylenia absorbera względem ziemi jest kąt 60 stopni fig. 15, 16, 17. Wówczas promienie słoneczne od godz. 9.00 do godz. 10.15 będą padały na absorber pod kątem ostrym, od 10.15 do 13.45 pod kątem rozwartym i od 13.45 do 15.00 znowu pod kątem ostrym. Istotny wpływ na sprawność absorbera ma również ilość przepływającego przez niego czynnika odbierającego ciepło. Sklejając płyty pod różnymi kątami uzyskujemy regulację ilością czynnych kanalików co wiąże się z regulacją ilości przepływającego czynnika. Dobór kąta opadania kanalików ma istotne znaczenie w grawitacyjnym układzie pracy. Otrzymany absorber moż e mie ć kształ t pł aski lub paraboliczny. Dzię ki elastyczności komorowych płyt z poliwęglanu można je wygiąć stosując poniższy wzór:

promień gięcia = grubość płyty x 175.

Silne pochłanianie promieniowania słonecznego przez zabarwione płyty nie powoduje pogorszenia ich własności ani skrócenia żywotności, mimo wysokiej temperatury nagrzanych płyt. Poliwęglan to tworzywo, które łączy w sobie mechaniczne, optyczne i termiczne własności innych materiałów, dzięki czemu znajduje różnorodne zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu. Płyty wykonane z poliwęglanu posiadają najwyższe parametry optyczne i wytrzymałościowe, stanowią więc niezastąpiony materiał do szklenia zabezpieczającego.

Komorowe płyty z poliwęglanu, wykazują następujące cechy: doskonałą termoizolacyjność, wysoką udarność (250 razy wyższą niż szkło), wysoką przepuszczalność światła (kontrolowaną przy płytach barwionych), trwałość zachowaną w szerokim zakresie temperatur, a także lekkość, łatwość obróbki i możliwość formowania w łagodne łuki.

Poliwęglanowe płyty komorowe posiadają zwiększoną odporność na działanie promieni UV, poprzez nałożony powierzchniowy filtr akrylowy oraz wprowadzenie go dodatkowo w całej masie.

Claims (2)

1. Absorber kolektora słonecznego z poliwęglanu komorowego, znamienny tym, że składa się z dwóch pł yt poliwę glanu komorowego (1, 2) nał oż onych na siebie i obróconych względem geometrycznego środka o dowolną ilość kanalików.

2. Absorber kolektora słonecznego z poliwęglanu komorowego, według zastrz. 1, znamienny tym, że główna powierzchnia absorbcyjna znajduje się z tyłu absorbera (9), a powierzchnie czołowe, tylne oraz ścianki działowe każdej płyty poliwęglanu komorowego tworzą rastrową powierzchnię absorbcji dodatkowej.