RU118728U1

RU118728U1 - FLAT SUNNY COLLECTOR

Info

Publication number: RU118728U1
Application number: RU2011103150/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Максименко; Михаил Викторович Лобанов
Original assignee: Александр Александрович Максименко; Общество с ограниченной ответственностью "Плазменные инновационные технологии"
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-07-27

Abstract

1. Плоский солнечный коллектор, содержащий монолитный П-образный теплоизолирующий корпус из теплоизоляционного материала, с торцевых и боковых сторон охваченный пластиковыми или металлическими П-образными профилями с отверстиями для подвода и отвода теплоносителя, одно- или многослойное прозрачное ограждение и абсорбер с селективным покрытием и расположенными на его тыльной стороне трубками для протекания жидкого теплоносителя, расположенный в корпусе, расположенные внутри корпуса П-образные профили, отличающийся тем, что теплоизолирующий корпус со стороны абсорбера дополнительно снабжен отражающим излучение покрытием и дополнительно закреплен на прочном листовом материале преимущественно прямоугольной формы, одновременно закрепленном на боковых и торцевых П-образных профилях, а торцевые и боковые П-образные профили опираются непосредственно на внутренние П-образные профили, одновременно прижимающие отражающее покрытие теплозащитного корпуса по периметру, прозрачное ограждение прижимается к наружной стороне П-образного профиля рамкой из Г-образного профиля посредством винтовых или иных соединений и снабжено скользящим уплотнительным материалом П-образной формы, охватывающим его по периметру. ! 2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен штифтами из теплоизолирующего материала, расположенными на внешней стороне абсорбера и контактирующими верхними гранями с прозрачным ограждением, причем длина штифтов равна величине воздушного зазора между прозрачным ограждением и абсорбером. ! 3. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что абсорбер закреплен с зазором между ним и отражающим покрытие� 1. A flat solar collector containing a monolithic U-shaped heat-insulating body made of heat-insulating material, from the end and sides covered by plastic or metal U-shaped profiles with holes for supplying and removing the coolant, a single or multilayer transparent enclosure and an absorber with a selective coating and pipes located on its rear side for the flow of a liquid heat carrier, located in the body, U-shaped profiles located inside the body, characterized in that the heat-insulating body on the side of the absorber is additionally equipped with a radiation-reflecting coating and is additionally fixed on a durable sheet material of predominantly rectangular shape, simultaneously fixed on the side and end U-shaped profiles, and the end and side U-shaped profiles rest directly on the inner U-shaped profiles, at the same time pressing the reflective coating of the heat-protective body around the perimeter, the transparent fence is pressed They are connected to the outer side of the U-shaped profile with a frame made of L-shaped profiles by means of screw or other connections and is equipped with a sliding U-shaped sealing material that surrounds it around the perimeter. ! 2. The collector according to claim 1, characterized in that it is provided with pins made of heat insulating material located on the outer side of the absorber and contacting the upper edges with the transparent enclosure, the length of the pins being equal to the size of the air gap between the transparent enclosure and the absorber. ! 3. A collector according to claim 1, characterized in that the absorber is fixed with a gap between it and the reflective coating�

Description

Полезная модель относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева воздушного и жидкого теплоносителей. Солнечный коллектор может использоваться как основной или дополнительный нагреватель в системе горячего водоснабжения. Может применяться в системах с естественной (термосифонного типа) или принудительной циркуляцией теплоносителя.The utility model relates to solar engineering and can be used, in particular, in devices that convert the electromagnetic radiation of the Sun into thermal energy for heating air and liquid coolants. The solar collector can be used as the main or additional heater in the hot water supply system. It can be used in systems with natural (thermosiphon type) or forced circulation of the coolant.

Известен солнечный коллектор, содержащий корпус из нескольких рам с четырьмя прямоугольными пластинами, обрамляющими коллектор, преимущественно прямоугольной формы, верхнее прозрачное ограждение и заднюю пластину, соединенные с рамами, абсорбер, расположенный в корпусе, выполненный с селективным покрытием, нанесенным на его переднюю сторону, обращенную к прозрачному ограждению, и снабженный продольными трубками для протекания жидкого теплоносителя, первый слой теплоизоляционного материала, размещенный между частями рам и абсорбером, и второй слой теплоизоляционного материала, размещенный между абсорбером и задней пластиной, причем теплоизоляционный материал образован из пенополистирола, а внутренний объем корпуса заполнен газом с низкой теплопроводностью, что усиливает принимающую способность коллектора (DE 20320220 U1, МПК F24J 2/46, 2004).A known solar collector comprising a housing of several frames with four rectangular plates framing the collector, mainly rectangular in shape, an upper transparent guard and a back plate connected to the frames, an absorber located in the housing, made with a selective coating applied to its front side facing to a transparent fence, and provided with longitudinal tubes for the flow of liquid coolant, the first layer of heat-insulating material, placed between the parts of the frames and the absorber And a second layer of thermally insulating material disposed between the absorber and the back plate, wherein the insulating material is formed of styrofoam, and the internal volume of the housing is filled with gas of low thermal conductivity, which enhances the ability of the receiving reservoir (DE 20320220 U1, IPC F24J 2/46, 2004).

Однако известный солнечный коллектор позволяет осуществлять нагрев только жидкостного теплоносителя, коллектор отличается низкой ремонтопригодностью. Кроме того, процесс его изготовления достаточно сложен и трудоемок.However, the known solar collector allows heating only the liquid coolant, the collector is characterized by low maintainability. In addition, the process of its manufacture is quite complicated and time-consuming.

Известен также солнечный коллектор, содержащий монолитный корпус из теплоизоляционного материала, например из вспененных полимеров типа полиуретан, полистирол, с дном, на котором выполнены углубления, прозрачное ограждение, размещенное между боковыми выступами корпуса, и абсорбер, расположенный в корпусе и прикрепленный к его дну с образованием каналов для протекания жидкого теплоносителя (Патент RU 2134846, МПК F24J 2/04, 1999).Also known is a solar collector containing a monolithic body made of heat-insulating material, for example, of foamed polymers such as polyurethane, polystyrene, with a bottom on which recesses are made, a transparent guard located between the side protrusions of the body, and an absorber located in the body and attached to its bottom with the formation of channels for the flow of liquid coolant (Patent RU 2134846, IPC F24J 2/04, 1999).

Однако указанный солнечный коллектор позволяет осуществлять нагрев только жидкостного теплоносителя. Кроме того, его конструкция недостаточно надежна.However, the specified solar collector allows heating only the liquid coolant. In addition, its design is not reliable enough.

Наиболее близкой конструкцией является солнечный коллектор (патент RU 2387931С1, МПК F24J 2/24, 2009), содержащий П-образный монолитный корпус из теплоизоляционного материала, прозрачное ограждение и абсорбер с селективным покрытием, расположенный в корпусе. С обеих торцевых сторон корпуса установлены торцевые П-образные профили с отверстиями, прозрачное ограждение размещено на боковых выступах корпуса и торцевых П-образных профилях. Корпус и прозрачное ограждение с боковых сторон охвачены внешними П-образными профилями, а с торцевых сторон - торцевыми крышками, образующими с торцевыми П-образными профилями впускную и выпускную воздушные камеры, сообщенные с внутренним объемом корпуса и внешними воздуховодами.The closest design is a solar collector (patent RU 2387931C1, IPC F24J 2/24, 2009), containing a U-shaped monolithic body made of heat-insulating material, a transparent fence and a selectively coated absorber located in the body. End U-shaped profiles with openings are installed on both ends of the case, a transparent guard is placed on the side protrusions of the case and end U-shaped profiles. The housing and the transparent guard are covered on the sides by external U-shaped profiles, and on the end sides by end caps, which form inlet and outlet air chambers connected with the internal volume of the housing and the external air ducts with end U-shaped profiles.

Прозрачное ограждение может быть выполнено с продольными каналами, соединенными с впускной воздушной камерой, и снабжено заглушкой, закрывающей продольные каналы со стороны выпускной воздушной камеры, причем внутренняя стенка прозрачного ограждения может быть выполнена с отверстиями, примыкающими к торцевому П-образному профилю, образующему выпускную камеру, и сообщающими продольные каналы с внутренним объемом. Абсорбер может быть выполнен с перепускными отверстиями, примыкающими к торцевому П-образному профилю, образующему впускную камеру, и сообщающими внутренний объем над абсорбером с внутренним объемом под абсорбером, а торцевой П-образный профиль, образующий выпускную камеру, может быть выполнен с отверстиями, соединяющими внутренний объем под абсорбером с выпускной камерой.The transparent fence can be made with longitudinal channels connected to the inlet air chamber and provided with a plug closing the longitudinal channels from the side of the exhaust air chamber, the inner wall of the transparent fence can be made with holes adjacent to the end U-shaped profile forming the exhaust chamber , and communicating longitudinal channels with internal volume. The absorber can be made with bypass openings adjacent to the end U-shaped profile forming the inlet chamber and communicating the internal volume above the absorber with the internal volume under the absorber, and the end U-shaped profile forming the outlet chamber can be made with openings connecting internal volume under an absorber with an exhaust chamber.

Недостатками данной конструкции солнечного коллектора являются - значительная толщина теплоизолирующего покрытия 50-100 мм как следствие его малой эффективности, что приводит к росту общих размеров (толщины) корпуса солнечного коллектора и, соответственно, веса;The disadvantages of this design of the solar collector are - a significant thickness of the insulating coating of 50-100 mm as a result of its low efficiency, which leads to an increase in the overall dimensions (thickness) of the solar collector body and, consequently, weight;

- затруднена замена прозрачного ограждения при его ремонте без полной разборки и демонтажа солнечного коллектора, поскольку прозрачное ограждение, выполненное из стекла имеет возможность хрупкого разрушения под воздействием града и др. факторов, а пластиковое прозрачное ограждение под воздействием перепадов температур и ультрафиолета со временем снижает прозрачность и разрушается;- it is difficult to replace a transparent fence during its repair without completely disassembling and dismantling the solar collector, since a transparent fence made of glass has the possibility of brittle destruction under the influence of hail and other factors, and a plastic transparent fence under the influence of temperature and ultraviolet radiation decreases transparency over time and collapses;

- монолитный корпус из вспененного полистирола и другого подобного материала имеет низкую прочность, что не позволяет надежно закрепить в нем абсорбер выполняемый, как правило, металлическим, и имеющим значительный вес;- the monolithic case made of expanded polystyrene and other similar material has a low strength, which does not allow to securely fix the absorber in it, which is usually made of metal, and has a significant weight;

- не решен вопрос очистки прозрачного ограждения от снега и льда;- the issue of cleaning the transparent fence from snow and ice has not been resolved;

- не решен вопрос механической устойчивости прозрачного ограждения из пластика, имеющего значительное температурное расширение, что не позволяет выдерживать постоянство воздушных зазоров между ним и абсорбером, что снижает его теплоизолирующие качества, усложняет герметизацию торцевых воздухоподводящих камер;- the issue of mechanical stability of a transparent plastic fence with significant thermal expansion is not resolved, which does not allow to maintain the constancy of air gaps between it and the absorber, which reduces its heat-insulating qualities and complicates the sealing of end air supply chambers;

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой конструкции солнечного коллектора, заключается в следующем:The technical result obtained by the implementation of the claimed design of the solar collector is as follows:

1. Снижение тепловых потерь солнечного коллектора;1. Decrease in heat losses of a solar collector;

2. Увеличение количества вырабатываемой солнечным коллектором тепловой энергии;2. An increase in the amount of thermal energy generated by the solar collector;

3. Высокая ремонтопригодность прозрачного ограждения;3. High maintainability of the transparent fence;

4. Возможность самоочищения прозрачного ограждения от снега и льда;4. The possibility of self-cleaning transparent fencing from snow and ice;

5. Высокая механическая прочность и долговечность солнечного коллектора;5. High mechanical strength and durability of the solar collector;

6. Высокая технологичность процесса сборки солнечного коллектора.6. High adaptability of the solar collector assembly process.

Технический результат достигается тем, что плоский солнечный коллектор, содержащий монолитный П-образный теплоизолирующий корпус из теплоизоляционного материала, с торцевых и боковых сторон охваченный пластиковыми или металлическими П-образными профилями с отверстиями для подвода и отвода теплоносителя, одно- или многослойное прозрачное ограждение и абсорбер с селективным покрытием и расположенными на его тыльной стороне трубками для протекания жидкого теплоносителя, расположенный в корпусе, расположенные внутри корпуса П-образные профили, согласно изобретению, теплоизолирующий корпус со стороны абсорбера дополнительно снабжен отражающим излучение покрытием и дополнительно закреплен на прочном листовом материале, преимущественно прямоугольной формы, одновременно закрепленном на боковых и торцевых П-образных профилях, а торцевые и боковые П-образные профили опираются непосредственно на внутренние П-образные профили, одновременно прижимающие отражающее покрытие теплозащитного корпуса по периметру, прозрачное ограждение прижато к наружной стороне П-образного профиля рамкой из Г-образного профиля посредством винтовых или иных соединений и снабжено скользящим уплотнительным материалом П-образной формы, охватывающим его по периметру.The technical result is achieved by the fact that a flat solar collector containing a monolithic U-shaped heat-insulating casing of heat-insulating material, covered from the end and sides by plastic or metal U-shaped profiles with holes for supplying and discharging the coolant, a single or multi-layer transparent fence and absorber with selective coating and tubes located on its back for the flow of liquid coolant, located in the housing, located inside the housing U-shaped profiles according to the invention, the heat-insulating casing on the side of the absorber is additionally provided with a radiation-reflecting coating and is additionally fixed to a strong sheet material, mainly rectangular in shape, simultaneously fixed to the side and end U-shaped profiles, and the end and side U-shaped profiles rely directly on the internal U-shaped profiles, simultaneously pressing the reflective coating of the heat-shielding housing around the perimeter, a transparent fence is pressed to the outside of the U-shaped about the profile with a frame from the L-shaped profile by means of screw or other connections and equipped with a sliding sealing material of a U-shape, covering it around the perimeter.

Коллектор снабжен штифтами из теплоизолирующего материала, расположенными на внешней стороне абсорбера и контактирующими верхними гранями с прозрачным ограждением, причем длина штифтов равна величине воздушного зазора между прозрачным ограждением и абсорбером.The collector is equipped with pins of heat-insulating material located on the outer side of the absorber and in contact with the upper faces with a transparent fence, and the length of the pins is equal to the air gap between the transparent fence and the absorber.

Абсорбер закреплен с зазором между ним и отражающим покрытием теплоизолирующего корпуса на штифтах из теплоизоляционного материала, в свою очередь закрепленных на наружной прямоугольной пластине.The absorber is fixed with a gap between it and the reflective coating of the insulating casing on the pins of the insulating material, which in turn are mounted on the outer rectangular plate.

Под наружным листом однослойного прозрачного ограждения или внутри многослойного прозрачного ограждения размещен нагревательный электрический элемент.Under the outer sheet of a single-layer transparent fence or inside a multi-layer transparent fence is placed a heating electric element.

Прозрачное ограждение имеет внутренние каналы расположенные горизонтально.The transparent fence has internal channels located horizontally.

Отверстия ввода и вывода теплоносителя из корпуса солнечного коллектора снабжены уплотнительными манжетами из эластичного материала.The coolant inlet and outlet openings from the solar collector body are equipped with sealing cuffs made of elastic material.

На фигуре представлен поперечный разрез предлагаемого солнечного коллектора.The figure shows a cross section of the proposed solar collector.

В качестве материала прозрачного ограждения 1 используются одно или многослойное покрытие из стекла или стойкого к температуре и ультрафиолету сотового полимера, например сотовый поликарбонат с размером внутренних каналов 6-8 мм, расположенных горизонтально. Горизонтальное расположение каналов сотового поликарбоната снижает количество и интенсивность конвективных потоков внутри прозрачного ограждения.As the material of the transparent guard 1, a single or multi-layer coating of glass or a temperature-resistant and ultraviolet-resistant honeycomb polymer is used, for example honeycomb polycarbonate with an internal channel size of 6-8 mm, arranged horizontally. The horizontal arrangement of the channels of cellular polycarbonate reduces the number and intensity of convective flows inside a transparent fence.

Для снижения тепловых потерь теплоизоляцией корпуса солнечного коллектора между тыльной стороной абсорбера 2 и П-образным теплоизолирующим корпусом 3 расположено хорошо отражающее излучение светового и теплового диапазона покрытие 4, например алюминиевая фольга или полимерная металлизированная пленка. Для еще большего качества теплоизоляции П-образный теплоизолирующий корпус с отражающим излучение покрытием можно делать многослойным, с расположением между слоями теплоизолятора отражающего покрытия (не показано).To reduce heat loss by thermal insulation of the solar collector case, between the rear side of the absorber 2 and the U-shaped heat-insulating case 3 there is a well-reflecting light and heat range coating 4, for example, aluminum foil or polymer metallized film. For an even greater quality of thermal insulation, a U-shaped heat-insulating case with a radiation-reflecting coating can be multilayer, with a reflective coating (not shown) between the layers of the heat insulator.

Прозрачное ограждение закреплено между рамкой 5 из Г-образного металлического или полимерного профиля и боковой стороной П-образного профиля 6, ограждающего теплоизолированный корпус 3 по его периметру. Прижатие рамки к прозрачному ограждению осуществляется винтовым или иным соединением 7. Прозрачное ограждение герметизировано по периметру резиновым или другим эластичным П-образным профилем 8. Прозрачное ограждение закреплено с возможностью перемещения внутри рамки без нарушения герметичности.A transparent fence is fixed between the frame 5 of the L-shaped metal or polymer profile and the side of the U-shaped profile 6, enclosing the insulated housing 3 around its perimeter. The frame is pressed against the transparent fence by a screw or other connection 7. The transparent fence is sealed around the perimeter with a rubber or other elastic U-shaped profile 8. The transparent fence is fixed with the possibility of movement inside the frame without breaking the seal.

Для возможности самоочищения наружной поверхности прозрачного ограждения от снега и льда под поверхностью или внутри прозрачного ограждения расположен электронагревательный элемент 9, например из проволоки с высоким удельным сопротивлением (нихром).To allow self-cleaning of the outer surface of the transparent fence from snow and ice, an electric heating element 9, for example, of wire with high resistivity (nichrome), is located under the surface or inside the transparent fence.

Боковые стороны наружного П-образного профиля 6 опираются на боковую сторону внутреннего П-образного профиля 10. Внутренний П-образный профиль 10 другой своей боковой поверхностью прижимает отражающее покрытие 4 по всему периметру к теплоизолирующему корпусу.The sides of the outer U-shaped profile 6 rest on the side of the inner U-shaped profile 10. The inner U-shaped profile 10 with its other lateral surface presses the reflective coating 4 around the entire perimeter to the heat insulating body.

Теплоизолирующий корпус дополнительно закрыт с наружной стороны, противоположной от воспринимающей солнечное излучение прочным листовым материалом (металлический, полимерный или иной гладкий или гофрированный лист), образующим прочное ограждение 11 преимущественно прямоугольной формы, одновременно закрепленном на боковых и торцевых П-образных профилях.The heat-insulating casing is additionally closed on the outer side opposite from the solar radiation receiving strong sheet material (metal, polymer or other smooth or corrugated sheet), forming a strong fence 11 of predominantly rectangular shape, simultaneously mounted on the side and end U-shaped profiles.

Абсорбер закреплен с воздушным зазором между ним и отражающим покрытием теплоизолирующего корпуса на штифтах 12 из теплоизоляционного материала (например полимерного), в свою очередь закрепленных на прочной прямоугольной пластине наружного ограждения.The absorber is fixed with an air gap between it and the reflective coating of the heat-insulating casing on the pins 12 of heat-insulating material (for example polymeric), which in turn are mounted on a strong rectangular plate of the outer fence.

Для сохранения постоянного воздушного зазора между прозрачным ограждением и абсорбером, на поверхности последнего закреплены штифты 13 из теплоизолирующего материала, расположенными на внешней стороне абсорбера и контактирующими верхними гранями с прозрачным ограждением. Длина штифтов равна величине воздушного зазора между прозрачным ограждением и абсорбером. Штифты также несут функцию турбулизаторов воздуха.To maintain a constant air gap between the transparent fence and the absorber, pins 13 of heat-insulating material are fixed on the surface of the latter, located on the outer side of the absorber and the upper faces in contact with the transparent fence. The length of the pins is equal to the air gap between the transparent guard and the absorber. The pins also carry the function of air turbulators.

С обратной стороны абсорбера расположены трубки 14 с протекающим в них теплоносителем.On the reverse side of the absorber are tubes 14 with coolant flowing into them.

Ввод и вывод воздушного теплоносителя осуществляется в отверстия боковых и (или) торцевых П-образных наружных профилях, снабженными уплотнительными манжетами из эластичного материала. В эти же отверстия выведены трубы подвода жидкого теплоносителя в абсорбер (не показано).Inlet and outlet of the air coolant is carried out in the openings of the lateral and (or) end U-shaped external profiles equipped with sealing cuffs of elastic material. Pipes for supplying a liquid coolant to an absorber (not shown) are brought into the same holes.

Claims

1. A flat solar collector containing a monolithic U-shaped heat-insulating casing made of heat-insulating material, covered from the end and sides by plastic or metal U-shaped profiles with holes for supplying and discharging coolant, a single or multi-layer transparent fence and absorber with selective coating and located on its back side tubes for the flow of liquid coolant located in the housing, located inside the housing U-shaped profiles, characterized in that the heat insulation The housing on the side of the absorber is additionally equipped with a radiation-reflecting coating and is additionally fixed to a strong sheet material of predominantly rectangular shape, simultaneously fixed to the side and end U-shaped profiles, and the end and side U-shaped profiles are supported directly on the internal U-shaped profiles, simultaneously pressing the reflective coating of the heat-shielding housing around the perimeter, a transparent fence is pressed to the outside of the U-shaped profile with a frame from the L-shaped profile by screw or other connections and is provided with a sliding sealing material in U-shape encompassing the perimeter.

2. The collector according to claim 1, characterized in that it is provided with pins of heat insulating material located on the outer side of the absorber and in contact with the upper faces with a transparent fence, and the length of the pins is equal to the air gap between the transparent fence and the absorber.

3. The collector according to claim 1, characterized in that the absorber is fixed with a gap between it and the reflective coating of the insulating body on the pins of the insulating material, which in turn are mounted on an outer rectangular plate.

4. The collector according to claim 1, characterized in that a heating electric element is placed under the outer sheet of a single-layer transparent fence or inside a multilayer transparent fence.

5. The collector according to claim 1, characterized in that the transparent fence has internal channels located horizontally.

6. The collector according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet of the coolant from the solar collector body are equipped with sealing cuffs of elastic material.