PL219077B1 - Kolektor słoneczny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kolektor słoneczny znajdujący zastosowanie w instalacjach ogrzewania wody użytkowej.

Urządzenie regulujące dopływ energii słonecznej do odbiornika energii, zwłaszcza do kolektora słonecznego znane z polskiego zgłoszenia patentowego nr 386038, ma postać stelaża, zbudowanego z pionowych listew i połączonych z nimi poziomych listew, wyposażonego w nóżki o regulowanej wysokości, przymocowane do podstawek. W miejscu łączenia pionowych listew i poziomych listew oraz w miejscu łączenia z nóżkami są zamontowane blokujące sworznie. Na dolnym poziomie stelaża jest umiejscowiony odbiornik energii, korzystnie kolektor słoneczny, zaś u góry stelaża znajdują się zamontowane obrotowo żaluzje-lustra. Żaluzje-lustra są połączone z systemem automatycznego sterowania za pomocą cięgna. Sterownik wraz z silnikiem systemu sterowania są przymocowane do stelaża. Żaluzje-lustra są wykonane z odbłyskowego materiału, korzystnie z wypolerowanej na lustrzaną gładkość blachy.

Reflektor kolektora słonecznego znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 385834, zawiera szereg wydłużonych pryzmowych luster, które są utworzone z płaskich szklanych pasków, odbijających światło, leżących w przecinających się płaszczyznach oraz zgrupowanych w pary i osadzonych na ramionach kątowników, przymocowanych do konstrukcji wsporczej kolektora. Kątowniki są usytuowane pomiędzy przeciwległymi bokami konstrukcji wsporczej w równoległym szeregu i mają wierzchołki zwrócone w jedną stronę, a kąt wierzchołkowy pomiędzy ramionami kątowników wynosi od 80° do 100°.

Układ do regulacji położenia płaszczyzny aktywnej względem kierunku padania promieni słonecznych znany jest z polskiego opisu patentowego nr 196253, w którym płaszczyzna aktywna jest wychylna w poziomej osi nastawy elewacji i pionowej osi nastawy azymutu, przy czym z osiami nastaw współpracują przyporządkowane im zespoły sterujące, zawiera dwie pary dźwigni o zmiennej długości, gdzie jedna para dźwigni współpracuje z poziomą osią nastawy elewacji, a druga para dźwigni współpracuje z pionową osią nastawy azymutu, ponadto jedne końce każdej pary dźwigni są połączone przegubowo we wspólnym sworzniu stanowiącym wierzchołek trójkąta równoramiennego, którego podstawę wyznaczają sworznie, mocujące przegubowo przeciwległe końce dźwigni do elementu stałego, zaś każda dźwignia jest sterowana czujnikiem skojarzonym z przesłoną.

Kolektor słoneczny znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 382128, składa się z szeregu parabolicznych zwierciadeł liniowych, których czasze wyposażone są w przewód o różnym współczynniku przenikania, połączony z przewodem olejowym oraz z wężownicą, ponadto wyposażony jest w zbiornik dwukomorowy z termostatem.

Kolektor słoneczny znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 354885, utworzony jest z dołączonych do kadłuba zespołu rozdzielczo-akumulacyjnego rur kolektorowych, służy do podgrzewania płynnego czynnika pośredniczącego, w szczególności wody. Rury kolektorowe posiadają dopasowujący łącznik z zamknięciem obrotowym w rodzaju zamka bagnetowego, służącego do podłączenia rur do kanału rozdzielczego i kanału zbiorczego kadłuba zespołu rozdzielczoakumulacyjnego, przy czym istnieje możliwość obrotowego przestawienia rur celem ich ustawienia stosownie do promieniowania słonecznego.

Kolektor słoneczny znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 340525 ma pasy zwierciadła płaskiego ułożone stycznie i przytwierdzone do ukształtowanej w formie wycinka walca konstrukcji nośnej za pomocą wsporników zamocowanych na ich końcach, a stosunek wysokości h pasa do wysokości H absorbera mieści się w zakresie od 0,1 do 0,9. Absorber jest dodatkowo nagrzewany bezpośrednio, natomiast konstrukcja nośna jest zawieszona na stojakach w osi przechodzącej przez jej środek ciężkości i jest przechylana za pomocą siłowników elektrycznych umieszczonych przy stojakach.

Kolektor energii słonecznej znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 340138, zawiera ustawiony poprzecznie do promieni słonecznych wzdłużny optyczny element, skupiający w swym liniowym ognisku promienie słoneczne. Na całej długości liniowego ogniska znajduje się odbiornik ciepła, zawierający ogrzewane medium włączone w układ obiegowy. Element skupiający składa się z jednej lub więcej przezroczystych tafli z rowkami równoległymi do siebie i do liniowego odbiornika o przekroju kątowym tak dobranym, by jedna z powierzchni bocznych każdego rowka jak pryzmat załamywała światło słoneczne dokładnie na odbiornik z ogrzewanym medium ciekłym lub gazowym.

Kolektor słoneczny znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 338153, na jednolitej płycie absorbera posiada zestaw równoległych rynienek z dnem rynienki mającym w przekroju poprzecznym kształt półkolisty. Po osadzeniu rurek absorbera w rynienkach, zaciska się przez zawalcowanie

PL 219 077 B1 obwody rurek absorbera w rynienkach. Głębokość rynienek jest większa od połowy średnicy zewnętrznej rurek absorbera, a w przekroju poprzecznym ścianka rynienki ma kształt zbliżony do kształtu dużej litery omega z greckiego alfabetu.

Z dokumentu japońskiego JPS55158443(A) jest znany kolektor słoneczny, który składa się z przezroczystej rury, wyłożonej na części powierzchni walcowej materiałem odbijającym promienie słoneczne i kierującym je w kierunku rury z czynnikiem roboczym, znajdującej się w środku, przy czym przezroczysta rura zamknięta jest z obu końców dennicami.

W zgłoszeniu JPS5849858(A) opisano z kolei kolektor posiadający paraboliczny wzdłużny element odbijający, w którego ognisku umieszczona jest rura z czynnikiem roboczym, przy czym porusza się on na magnetycznych podkładkach względem nieruchomej rury.

Istota kolektora słonecznego wyposażonego w ustawione poprzecznie do promieni słonecznych wzdłużne paraboliczne reflektory paraboliczne, w których liniowych ogniskach umieszczone są rury czynnika roboczego, polega na tym, że co najmniej jedna rura czynnika roboczego umocowana jest w liniowym ognisku wzdłużnego reflektora parabolicznego w postaci profilowanego absorbera, który w całości jest wykonany z jednego pasa blachy, przy czym profilowany absorber w części środkowej swojego profilu wygięty jest w rurę na zewnątrz pokrytą warstwą absorbującą, zaś powierzchnią wewnętrzną przylegającą do rury czynnika roboczego, następnie z wygiętej rury profil przechodzi w część łączącą i dalej na swych końcowych odcinkach przechodzi w znajdujący się po obu stronach wygiętej rury wzdłużny element paraboliczny, którego powierzchnia wklęsła pokryta jest warstwą zwierciadlaną a powierzchnia wypukła pokryta jest zewnętrzną warstwą absorbującą, ponadto rura czynnika roboczego wraz z profilowanym absorberem są umieszczone w rurze szklanej zamkniętej dennicami, przy czym tak utworzony zespół części jest połączony ze sobą trwale i osadzony obrotowo w konstrukcji nośnej.

Korzystnym jest również to, że absorber profilowany powierzchnią wklęsłą pokrytą warstwą zwierciadlaną ustawiany jest w kierunku promieniowania słonecznego bezpośredniego, natomiast absorber profilowany powierzchnią wypukłą pokrytą zewnętrzną warstwą absorbującą ustawiany jest w kierunku promieniowania słonecznego rozproszonego.

Zaletą kolektora słonecznego według wynalazku jest możliwość ustawienia absorbera profilowanego w zależności od przewagi bezpośredniego, czy też rozproszonego promieniowania słonecznego. Sprawność kolektora zwiększa się, ponieważ w sytuacji, gdy promieniowanie słoneczne bezpośrednie jest większe od promieniowania słonecznego rozproszonego, kolektor obracany jest do pozycji pozwalającej maksymalnie wykorzystać promieniowanie słoneczne bezpośrednie poprzez jego skoncentrowanie powierzchnią wklęsłą pokrytą warstwą zwierciadlaną, natomiast w sytuacji, gdy promieniowanie słoneczne rozproszone jest większe od promieniowania słonecznego bezpośredniego kolektor obracany jest do pozycji pozwalającej maksymalnie wykorzystać promieniowanie rozproszone pochłaniane przez powierzchnię wypukłą pokrytą zewnętrzną warstwą absorbującą. Ciepło pochłonięte przez powierzchnie absorbujące absorbera profilowanego przekazywane jest poprzez przewodzenie do rury czynnika roboczego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji uwidoczniony jest na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia kolektor słoneczny w przekroju poprzecznym i w widoku z boku, fig. 2 - warstwę zwierciadlaną naniesioną na absorber profilowany, fig. 3 - warstwę absorbującą naniesioną na absorber profilowany wygięty w rurę, fig. 4 - zewnętrzną warstwę absorbującą naniesioną na absorber profilowany we wzdłużny element paraboliczny, fig. 5 - przekrój poprzeczny kolektora słonecznego z absorberem profilowanym ustawionym podczas promieniowania słonecznego bezpośredniego, a fig. 6 przekrój poprzeczny kolektora słonecznego z absorberem profilowanym ustawionym podczas promieniowania słonecznego rozproszonego.

P r z y k ł a d 1

Kolektor słoneczny wyposażony jest w rury szklane SZ zamknięte dennicami DN z rurą czynnika roboczego RC i absorberem profilowanym RC, które połączone są trwale i osadzone obrotowo w konstrukcji nośnej. Każda rura czynnika roboczego RC umocowana jest w liniowym ognisku wzdłużnego parabolicznego elementu optycznego w postaci profilowanego absorbera PA zamontowanego wewnątrz obszaru ograniczonego rurą szklaną SZ i dwiema dennicami DN. Rura czynnika roboczego RC przeprowadzona jest poprzez dennice DN wzdłuż rury szklanej SZ w jej osi symetrii, przy czym obrót rury szklanej SZ powoduje jednoczesny obrót absorbera profilowanego PA i rury czynnika roboczego RC. Absorber profilowany PA wykonany jest z jednolitego pasa blachy, przy czym w części środkowej absorber profilowany PA wygięty jest w rurę na zewnątrz pokrytą warstwą absorbującą AW, zaś

PL 219 077 B1 powierzchnią wewnętrzną przylegającą do rury czynnika roboczego RC, natomiast po obu stronach wygiętej rury absorber profilowany PA przechodzi we wzdłużny element paraboliczny, którego powierzchnia wklęsła pokryta jest warstwą zwierciadlaną ZW, a powierzchnia wypukła pokryta jest zewnętrzną warstwą absorbującą AZ, rura czynnika roboczego RC. Absorber profilowany PA powierzchnią wklęsłą pokrytą warstwą zwierciadlaną ZW ustawiany jest w kierunku promieniowania słonecznego bezpośredniego PB, natomiast absorber profilowany PA powierzchnią wypukłą pokrytą zewnętrzną warstwą absorbującą AZ ustawiany jest w kierunku promieniowania słonecznego rozproszonego PR.

Absorber profilowany PA kolektora słonecznego może posiadać zarówno kształt paraboli jak i rynny. Promieniowanie słoneczne pochłaniane jest przez dwie powierzchnie absorbujące zewnętrznej warstwy absorbującej AZ warstwy absorbującej AW, które obracane są względem kierunku padania promieniowania słonecznego. Powierzchnia zewnętrznej warstwy absorbującej AZ na wypukłej stronie absorbera profilowanego PA przeznaczona jest do pochłaniania rozproszonego promieniowania słonecznego. Kierunek padania promieniowania słonecznego rozproszonego PR wymaga ustawienia powierzchni zewnętrznej warstwy absorbującej AZ w stronę półsfery nieba, a pochłonięte ciepło przekazywane jest poprzez absorber profilowany PA do rury czynnika roboczego RC. Powierzchnia absorbująca warstwy absorbującej AW otaczającej rurę RC czynnika roboczego, płaski odcinek absorbera profilowanego PA oraz powierzchnia warstwy zwierciadlanej ZW na wklęsłej stronie absorbera profilowanego PA przeznaczone są do pochłaniania bezpośredniego promieniowania słonecznego. Podczas pochłaniania bezpośredniego promieniowania słonecznego rura czynnika roboczego RC wraz z absorberem profilowanym PA obracane są wokół swojej osi tak, aby ustawione były prostopadle, wklęsłą częścią absorbera profilowanego do kierunku padania promieniowania słonecznego bezpośredniego PB, które odbijane jest od powierzchni warstw zwierciadlanych ZW i skoncentrowane pada na wewnętrzną powierzchnię warstwy absorbującej AW, skąd pochłonięte ciepło przekazywane jest do rury czynnika roboczego RC.

Claims (2)

1. Kolektor słoneczny wyposażony w ustawione poprzecznie do promieni słonecznych wzdłużne reflektory paraboliczne, w których liniowych ogniskach umieszczone są rury czynnika roboczego, znamienny tym, że co najmniej jedna rura czynnika roboczego (RC) umocowana jest w liniowym ognisku wzdłużnego reflektora parabolicznego w postaci profilowanego absorbera (PA), który w całości jest wykonany z jednego pasa blachy, przy czym profilowany absorber (PA) w części środkowej swojego profilu wygięty jest w rurę na zewnątrz pokrytą warstwą absorbującą (AW), zaś powierzchnią wewnętrzną przylegającą do rury czynnika roboczego (RC), następnie z wygiętej rury profil przechodzi w część łączącą i dalej na swych końcowych odcinkach przechodzi w znajdujący się po obu stronach wygiętej rury wzdłużny element paraboliczny, którego powierzchnia wklęsła pokryta jest warstwą zwierciadlaną (ZW) a powierzchnia wypukła pokryta jest zewnętrzną warstwą absorbującą (AZ), ponadto rura czynnika roboczego (RC) wraz z profilowanym absorberem (PA) są umieszczone w rurze szklanej (SZ) zamkniętej dennicami (DN), przy czym tak utworzony zespół części jest połączony ze sobą trwale i osadzony obrotowo w konstrukcji nośnej.

2. Kolektor, według zastrz. 1, znamienny tym, że absorber profilowany (PA) powierzchnią wklęsłą pokrytą warstwą zwierciadlaną (ZW) ustawiany jest w kierunku promieniowania słonecznego bezpośredniego (PB), natomiast absorber profilowany (PA) powierzchnią wypukłą pokrytą zewnętrzną warstwą absorbującą (AZ) ustawiany jest w kierunku promieniowania słonecznego rozproszonego (PR).