RU174246U1 - Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface - Google Patents

Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface Download PDF

Info

Publication number
RU174246U1
RU174246U1 RU2016146021U RU2016146021U RU174246U1 RU 174246 U1 RU174246 U1 RU 174246U1 RU 2016146021 U RU2016146021 U RU 2016146021U RU 2016146021 U RU2016146021 U RU 2016146021U RU 174246 U1 RU174246 U1 RU 174246U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
square
profile sheet
trapezoidal profile
solar collector
Prior art date
Application number
RU2016146021U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владлен Михайлович Голощапов
Андрей Александрович Баклин
Вадим Романович Силаков
Сергей Петрович Рябихин
Софья Дмитриевна Акимова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет"
Priority to RU2016146021U priority Critical patent/RU174246U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU174246U1 publication Critical patent/RU174246U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/10Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/60Thermal insulation
    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • 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
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель эффективный солнечный коллектор с теплопоглощающим самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом относится к гелиотехнике и может быть использована в системах горячего водоснабжения в жилых домах, коттеджах, гостиницах, больницах, летних домиках в зонах отдыха, детских садиках, школах и других социально-бытовых объектах. Эффективный солнечный коллектор с теплопоглощающим самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом содержит корпус солнечного коллектора, выполненный из стеклопластика, входной и выходной патрубки для подачи теплоносящей жидкости, входной и выходной квадратные распределительные коллекторы с квадратными соединительными патрубками, выполненные из поливинилиденфторида (ПВДФ), (PVDF), обладающего высокими физико-механическими свойствами и надежно работающим в диапазоне температур от -40°С до +150°С; прозрачную теплоизоляционную панель, выполненную из поликарбоната, покрытого просветляющим слоем с защитой от ультрафиолета; теплопоглощающую панель, выполненную из листа нержавеющей стали трапецеидального профиля толщиной 0,5 мм; квадратные трубопроводы, выполненные из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм, уложенные в выступы трапецеидального профильного листа снизу и во впадины трапецеидального профильного листа сверху поочередно, для передачи тепла солнечной радиации от трапецеидального профильного листа к трубопроводам, уложенным в выступы профильного листа снизу и от квадратных трубопроводов, уложенных во впадины трапецеидального профильного листа сверху. Полезная модель должна обеспечить повышение эффективности теплопередачи солнечной радиации и уменьшение теплопотерь солнечного коллектора. 4 ил.The utility model of an effective solar collector with a heat-absorbing self-pressing profile sheet and thermal interface relates to solar technology and can be used in hot water systems in homes, cottages, hotels, hospitals, summer houses in recreation areas, kindergartens, schools and other social facilities. An efficient solar collector with a heat-absorbing self-clamping profile sheet and a thermal interface contains a solar collector housing made of fiberglass, inlet and outlet nozzles for supplying heat-transfer fluid, inlet and outlet square distribution manifolds with square connecting nozzles made of polyvinylidene fluoride (PVDF), (PVDF), (PVDF) possessing high physical and mechanical properties and working reliably in the temperature range from -40 ° С to + 150 ° С; a transparent thermal insulation panel made of polycarbonate coated with an antireflective layer with UV protection; a heat-absorbing panel made of stainless steel sheet with a trapezoidal profile 0.5 mm thick; square pipelines made of stainless steel with a thickness of 0.5 mm, laid in the protrusions of the trapezoidal profile sheet from below and in the hollows of the trapezoidal profile sheet from above, alternately, to transfer the heat of solar radiation from the trapezoidal profile sheet to pipelines laid in the protrusions of the profile sheet below and from square pipelines laid in the hollows of the trapezoidal profile sheet on top. The utility model should provide an increase in the heat transfer efficiency of solar radiation and a decrease in the heat loss of the solar collector. 4 ill.

Description

Полезная модель эффективный солнечный коллектор с теплопоглощающим самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом (далее солнечный коллектор) относится к гелиотехнике и может быть использована в системах горячего водоснабжения в жилых домах, коттеджах, гостиницах, больницах, летних домиках в зонах отдыха, детских садиках, школах и других социальнобытовых объектах. Известен солнечный коллектор патент США №3395614. кл. F24j 3/02 1976 г., содержащий корпус с прозрачной передней стенкой, поглощающей панелью и установленным в корпусе поглотителем в виде продольной пластины с отверстиями и размещенными под каждой из них камерами, открытыми со стороны пластины, причем стенки каждой камеры выполнены в форме усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к камере, а стенки последней камеры выполнены в форме неполной сферы. Этот солнечный коллектор конструктивно сложен, что требует длительного времени изготовления и специального технологического оборудования для двустенной вакуумированной трубки, что ведет к усложнению коллектора и повышению стоимости поглотителя, кроме того, вакуумные трубки имеют низкую прочность к ударным нагрузкам, например, ударам крупного града и др. Известен полимерный солнечный коллектор, патент на полезную модель №84093 U1, F24J 3/02 от 27.06.2009 г., содержащий корпус, в котором размещены: теплопоглощающая панель из непрозрачного или полупрозрачного теплостойкого и стойкого к ультрафиолету полимерного материала в виде плоской пластины с продольными каналами; прозрачная теплоизоляция, выполненная из листового или сотового полимерного материала; теплоизоляция нижней и боковых сторон теплопоглощающей панели; коллекторные трубки, присоединенные к торцевым сторонам теплопоглощающей панели с помощью упругого герметизирующего материала, обе коллекторные трубки стягиваются друг к другу металлическими хомутами, располагающимися, как минимум, по краям. Основным недостатком указанной полезной модели является наличие специальной теплоизоляции внутри корпуса, а также наличие многочисленных стягивающих хомутов, что снижает эксплуатационные качества полимерного солнечного коллектора. Кроме того, соединение коллекторных трубок к торцевым сторонам теплопоглощающей панели с помощью упругого герметизирующего материала не является надежным по сравнению с резьбовыми соединениями. Особо следует отметить, что эффективность полимерных солнечных коллекторов несколько хуже, чем солнечных коллекторов, выполненных из металлических трубок с теплоприемной панелью из медных или алюминиевых листов, а также из тонкостенных листов из нержавеющей стали, поэтому необходимы технические решения, направленные на устранение этого недостатка. Известны солнечные коллекторы, содержащие корпус, в котором размещены теплопоглощающая панель, над ней прозрачная теплоизоляция, внутри корпуса размещена теплоизоляция нижней и боковых сторон теплопоглощающей панели. Известна полезная модель патент RU №48038 F24J 2/46 U1 от 10.09.2005 г., где теплопоглощающая панель выполнена из непрозрачного или полупрозрачного теплостойкого и стойкого к ультрафиолетовому излучению полимерного материала в виде пластины с внутренними продольными каналами, внутри корпуса размещена теплоизоляция нижней и боковых сторон теплопоглощающей панели. Теплопоглощающая панель выполнена из непрозрачного или полупрозрачного теплостойкого и стойкого к ультрафиолету полимерного материала в виде плоской пластины с внутренними продольными каналами, причем теплопоглощающая панель с двух торцевых сторон, содержащих каналы, присоединена через продольные щели к коллекторным трубам с помощью клеевого или сварного соединения, с возможностью сквозной прокачки теплоносителя. Недостатком этого коллектора является то, что клеевой или сварной способ соединения поглощающей панели к коллекторным трубам в должной мере не обеспечивает необходимой долговечности и надежности коллектора в условиях частых изменений температуры и давления, срок службы такого полимерного коллектора не превышает 10 лет, выполнение прозрачной теплоизоляции в варианте из сотового полимерного материала при резкой смене температуры и влажности приводит к образованию конденсата в сотовых каналах прозрачной теплоизоляции, что приводит к снижению светопропускания прозрачной теплоизоляции. Кроме того, в зимнее время прозрачная теплоизоляция под тяжестью снежного покрова может быть серьезно деформирована. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является солнечный коллектор, патент на полезную модель RU №48038 F24J 2/46 U1 от 10.09.2005. Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу создания эффективных солнечных коллекторов из современных полимерных конструкционных материалов, материалов с высоким теплопоглощением, самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом, что значительно уменьшает вес и снижает металлоемкость и стоимость вырабатываемой тепловой энергии солнечного коллектора, а его срок службы составляет от 25 до 30 лет. Поставленная техническая задача решается следующим образом. В заявленном солнечном коллекторе корпус выполнен из стеклопластика, в котором размещены входной и выходной квадратные распределительные коллекторы с квадратными соединительными патрубками, изготовленными из поливинилиденфторида (ПВДФ), (PVDF), обладающего высоким физико-механическими свойствами и надежно работающим в диапазоне температур от -40°С до +150°С, входной и выходной патрубки, также изготовленные из поливинилиденфторид (ПВДФ) и ввернутые в торцы входного и выходного квадратных распределительных коллекторов, теплопоглощающая панель трапецеидального профиля, выполненная из листа нержавеющей стали толщиной 0,5 мм, прозрачная теплоизоляционная панель, выполненная из поликарбоната, покрытого просветляющим слоем с защитой от ультрафиолета и расположенная на расстоянии 3,5-4,0 мм над теплопоглощающей панелью трапецеидального профиля, квадратные трубопроводы, также выполненные из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм, предназначенные для прокачки теплоносящей жидкости, причем квадратные трубопроводы уложены в выступы трапецеидального профильного листа снизу и во впадины трапецеидального профильного листа сверху поочередно. Известно, что плоские поверхности, собранные без натяга, имеют совместную площадь прилегания от 40% до 70%, что влияет на эффективность работы солнечного коллектора по передаче солнечной энергии теплоносящей жидкости, поэтому установлено ребро жесткости, которое расположено поперек трапецеидального профиля в середине теплопоглощающей панели таким образом, чтобы обеспечить постоянный прижим только квадратных трубопроводов, уложенных во впадины трапецеидального профильного листа сверху, поэтому нижняя кромка ребра жесткости имеет специальные выступы, причем ребро жесткости закреплено в прижимных опорах, установленных на внутренней стенке корпуса солнечного коллектора. Ребро жесткости также исполняет роль защиты прозрачной теплоизоляции солнечного коллектора от прогиба под тяжестью мокрого снега. Прижимное усилие, действующее на квадратные трубопроводы, уложенные во впадины трапецеидального профильного листа сверху, за счет упругих сил трапецеидального профильного листа, также прижимает выступы трапецеидального профильного листа к квадратным трубопроводам, уложенным в выступы трапецеидального профильного листа снизу. В условиях действующих прижимных сил обеспечение надежной передачи тепла солнечных лучей от профильного листа к теплоносителю в трубопроводах, уложенных в выступы трапецеидального профильного листа снизу, и к теплоносителю от квадратных трубопроводов, уложенных во впадины трапецеидального профильного листа сверху, достигается путем введения термоинтерфейса, изготовленного на основе кремнийорганической термопасты типа КПТ-8 или силитерм ЭП-14, в места соприкосновения трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели с квадратными трубопроводами, уложенными в выступы и впадины трапецеидального профильного листа. Повышение эффективности заявленного солнечного коллектора достигается также за счет покрытия открытых внешних поверхностей трапецеидального профильного листа и квадратных трубопроводов, уложенных во впадины трапецеидального профильного листа, высокоселективной черной краской; применения разделительной панели, выполненной из сотового поликарбоната, поверхности которой покрыты теплоизолирующей краской; использования смеси алюминиевой стружки с парафином, обладающей свойствами хорошей теплопередачи и теплоемкости, которой заполняется внутреннее пространство между боковыми стенками квадратных трубопроводов, теплопоглощающей панелью, разделительной панелью, выполненной из сотового поликарбоната, и стенками распределительных коллекторов; применения крышек, которые герметизируют полости, заполненные смесью алюминиевой стружки с парафином; использования теплоизоляционного материала, расположенного между разделительной панелью и нижней стенкой корпуса солнечного коллектора. Сущность предлагаемого технического решения поясняется на следующих рисунках. На фиг. 1 показан общий вид солнечного коллектора. На фиг. 2 показан разрез по А-А. На фиг. 3 представлен разрез Б-Б солнечного коллектора. Зона нагрева Н показана на Фиг. 4. Эффективный солнечный коллектор с теплопоглощающим самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом содержит следующие составные части: корпус 1 солнечного коллектора, выполненный из стеклопластика; входной 2 и выходной 3 патрубки для подачи теплоносящей жидкости 4; входной 5 и выходной 6 квадратные распределительные коллекторы; квадратные соединительные патрубки 7а входного 5 квадратного распределительного коллектора и квадратные соединительные патрубки 7б выходного 6 квадратного распределительного коллектора (фиг. 1), которые выполнены из поливинилиденфторида (ПВДФ), (PVDF), обладающего высокими физико-механическими свойствами и надежно работающего в диапазоне температур от -40°С до +150°С; прозрачная теплоизоляционная панель 8 (фиг. 2), выполненная из поликарбоната, покрытого просветляющим слоем с защитой от ультрафиолета; теплопоглощающая панель 9 трапецеидального профиля, выполненная из листа нержавеющей стали толщиной 0,5 мм; квадратные трубопроводы 10, выполненные из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм, предназначенные для прокачки теплоносящей жидкости 4, причем квадратные трубопроводы 10 уложены поочередно в выступы 11 трапецеидального профильного листа снизу и во впадины 12 трапецеидального профильного листа сверху 9 (фиг. 2); квадратные трубопроводы 10, смонтированные с соединительными патрубками 7а и 7б входного 5 и выходного 6 квадратных распределительных коллекторов с помощью термоклея герметика (фиг. 3); ребро жесткости 13, которое расположено в середине и поперек теплопоглощающей панели 9 трапецеидального профиля таким образом, чтобы обеспечить постоянное прижимное усилие только квадратных трубопроводов 10, уложенных во впадины 12 трапецеидального профильного листа сверху, поэтому нижняя кромка ребра жесткости 13 имеет специальные выступы 14, причем ребро жесткости 13 закреплено в прижимных опорах 15, установленных на внутренней стенке корпуса 1 (фиг. 2); термоинтерфейс 16, изготовленный на основе кремнийорганической термопасты типа КПТ-8 или силитерм ЭП-14, введенный в места соприкосновения трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели 9 с квадратными трубопроводами 10, уложенными в выступы 11 и во впадины 12 трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели 9 (фиг. 2); разделительная панель 17, выполненная из сотового поликарбоната, поверхности которой покрыты теплоизолирующей краской; смесь 18 алюминиевой стружки с парафином, которой заполняется внутреннее пространство между боковыми стенками 19 квадратных трубопроводов 10, теплопоглощающей панелью 9, разделительной панелью 17 и стенками входного 5 и выходного 6 квадратных распределительных коллекторов; крышки 20, герметизирующие полости, заполненные смесью 18 алюминиевой стружки с парафином; теплоизолирующий материал 21, расположенный между разделительной панелью 17 и задней стенкой 22 корпуса 1 солнечного коллектора (фиг. 2); крепежные планки 23, расположенные на внутренних стенках корпуса 1, для крепления теплопоглощающей панели 9; планку Г-образной формы 24 для крепления прозрачной теплоизоляционной панели 8 к корпусу 1; высокоселективную черную краску (не обозначена), которой покрыты открытые внешние поверхности трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели 9 и квадратных трубопроводов 10, уложенных во впадины 12 трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели 9. Предлагаемый солнечный коллектор работает следующим образом. Теплоносящая жидкость через входной патрубок 2 подается во входной квадратный распределительный коллектор 5 (фиг. 1, фиг. 2), откуда теплоносящая жидкость поступает в квадратные соединительные патрубки 7а и далее в квадратные трубопроводы 10, которые находятся в зоне нагрева Н (фиг. 4), из зоны нагрева Н теплоносящая жидкость поступает через соединительные патрубки 76 в выходной квадратный распределительный коллектор 6, из которого - в выходной патрубок 3 к потребителям. Поток солнечной радиации падает на поверхность солнечного коллектора, ориентированного в южном направлении под углом наклона к горизонту равным углу северной широты местности, где установлен солнечный коллектора. Поток солнечных лучей проходит через прозрачную теплоизоляцию 8, выполненную из поликарбоната, покрытого просветляющим слоем с защитой от ультрафиолета, что уменьшает отражение и увеличивает светопропускание. Затем солнечные лучи попадают на теплопоглощающую панель 9 трапецеидального профиля и на квадратные трубопроводы 10 расположенные сверху во впадинах 12 теплопоглощающей панели 9 трапецеидального профиля, причем высокоселективная черная краска (не обозначена), которой покрыты открытые внешние поверхности трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели 9 и квадратных трубопроводов 10, уложенных во впадины 12 трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели 9, усиливает их нагрев. Одновременно нагревается смесь 18 алюминиевой стружки с парафином, которой заполняется внутреннее пространство между боковыми стенками 19 квадратных трубопроводов 10, теплопоглощающей панелью 9, разделительной панелью 17 и стенками входного 5 и выходного 6 квадратных распределительных коллекторов (фиг. 2). Эта смесь 18 обладает свойствами передавать за счет алюминиевой стружки и аккумулировать за счет парафина тепло солнечной радиации, что улучшает эффективность солнечного коллектора. Далее тепло передается через термоинтерфейс 16, обеспечивающий теплопередачу по всей поверхности прилегания стенок квадратных трубопроводов 10 с соприкасающимися поверхностями в выступах 11 и во впадинах 12 теплопоглощающей панелью 9 трапецеидального профиля. Разделительная панель 17, выполненная из сотового поликарбоната, препятствует потери тепла за счет теплоизолирующей краски, которой покрыты поверхности разделительной панели 17, а также за счет воздуха находящегося в сотах разделительной панели 17, так как воздух, является плохим проводником тепла, тем самым повышается эффективность работы солнечного коллектора. Дополнительно снижает теплопотери теплоизолирующий материал 21, расположенный между разделительной панелью 17 и задней стенкой 22 корпуса 1 солнечного коллектора (фиг. 2). Применение современных пластмассовых конструкционных материалов значительно уменьшают вес и снижают металлоемкость солнечного коллектора, а использование теплопоглощающей панели, выполненной из листа нержавеющей стали трапецеидального профиля толщиной 0,5 мм и квадратных трубопроводов, также выполненных из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм, увеличивают срок его службы от 25 до 30 лет, при этом стоимость солнечного коллектора значительно снижена. Срок окупаемости заявленного солнечного коллектора для средней полосы России составляет не более 3-4 лет. Кроме того, сравнительные испытания солнечных коллекторов с трубопроводами, выполненными из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм, и с медными трубками стандартной толщины 2 мм показали разницу температуры в одинаковых объемах в пределах 2°С-3°С, что составляет уровень статической ошибки. Известно, что стоимость нержавеющей стали значительно ниже, чем меди. Использование заявленного солнечного коллектора косвенно ограничивает выброс парниковых газов за счет замены традиционных источников энергии, использующих углеводородное топливо, что соответствует мировой тенденции развития безуглеродной энергетики.The utility model is an effective solar collector with a heat-absorbing self-pressing profile sheet and a thermal interface (hereinafter referred to as the solar collector) relates to solar engineering and can be used in hot water systems in homes, cottages, hotels, hospitals, summer houses in recreation areas, kindergartens, schools and other social facilities. Known solar collector US patent No. 3395614. class F24j 3/02, 1976, comprising a housing with a transparent front wall, an absorbing panel and an absorber installed in the housing in the form of a longitudinal plate with holes and chambers open under each of them, open on the side of the plate, the walls of each chamber being made in the form of a truncated cone facing a smaller base to the chamber, and the walls of the last chamber are made in the form of an incomplete sphere. This solar collector is structurally complex, which requires a long manufacturing time and special technological equipment for a double-walled evacuated tube, which complicates the collector and increases the cost of the absorber, in addition, vacuum tubes have low resistance to shock loads, for example, large hail impacts, etc. Known polymer solar collector, patent for utility model No. 84093 U1, F24J 3/02 from 06/27/2009, containing a housing in which are placed: a heat-absorbing panel of opaque or semi ozrachnogo heat- and UV-resistant polymer material in the form of a plate with longitudinal channels; transparent thermal insulation made of sheet or cellular polymer material; thermal insulation of the bottom and sides of the heat-absorbing panel; collector tubes attached to the end sides of the heat-absorbing panel using an elastic sealing material, both collector tubes are pulled together by metal clamps located at least along the edges. The main disadvantage of this utility model is the presence of special thermal insulation inside the housing, as well as the presence of numerous tightening clamps, which reduces the performance of the polymer solar collector. In addition, the connection of the collector tubes to the end faces of the heat-absorbing panel using an elastic sealing material is not reliable compared to threaded connections. It should be especially noted that the efficiency of polymer solar collectors is slightly worse than that of solar collectors made of metal tubes with a heat-receiving panel made of copper or aluminum sheets, as well as thin-walled stainless steel sheets, therefore, technical solutions are needed to eliminate this drawback. Solar collectors are known comprising a housing in which a heat-absorbing panel is placed, transparent thermal insulation is above it, and thermal insulation of the lower and lateral sides of the heat-absorbing panel is placed inside the housing. A useful utility model is patent RU No. 48038 F24J 2/46 U1 dated 09/10/2005, where the heat-absorbing panel is made of an opaque or translucent heat-resistant and UV-resistant polymeric material in the form of a plate with internal longitudinal channels, thermal insulation of the lower and side sides of the heat-absorbing panel. The heat-absorbing panel is made of an opaque or translucent heat-resistant and ultraviolet-resistant polymer material in the form of a flat plate with internal longitudinal channels, the heat-absorbing panel from two end sides containing channels connected through longitudinal slots to the collector pipes using adhesive or welded joints, with the possibility of through pumping of the heat carrier. The disadvantage of this collector is that the adhesive or welded method of connecting the absorbing panel to the collector pipes does not adequately provide the necessary durability and reliability of the collector in the face of frequent changes in temperature and pressure, the service life of such a polymer collector does not exceed 10 years, transparent insulation is implemented in the variant from cellular polymer material with a sharp change in temperature and humidity leads to the formation of condensate in the cellular channels of transparent thermal insulation, which leads to lower light transmission of transparent thermal insulation. In addition, in winter, transparent thermal insulation under the weight of the snow cover can be seriously deformed. Closest to the proposed technical solution is the solar collector, patent for utility model RU No. 48038 F24J 2/46 U1 dated 09/10/2005. The proposed utility model solves the technical problem of creating effective solar collectors from modern polymer structural materials, materials with high heat absorption, self-clamping profile sheet and thermal interface, which significantly reduces weight and reduces the metal consumption and cost of the generated thermal energy of the solar collector, and its service life is from 25 to 30 years. The technical task is solved as follows. In the claimed solar collector, the casing is made of fiberglass, in which the input and output square distribution collectors with square connecting pipes made of polyvinylidene fluoride (PVDF), (PVDF), which has high physical and mechanical properties and reliably operates in the temperature range from -40 °, are placed C to + 150 ° C, inlet and outlet pipes, also made of polyvinylidene fluoride (PVDF) and screwed into the ends of the inlet and outlet square distribution manifolds, heat absorbing pa trapezoidal fir-tree made of 0.5 mm thick stainless steel sheet, transparent heat-insulating panel made of polycarbonate coated with an antireflective layer with UV protection and located at a distance of 3.5-4.0 mm above the heat-absorbing panel of the trapezoidal profile, square pipelines also made of stainless steel with a thickness of 0.5 mm, designed for pumping coolant, and square pipelines are laid in the protrusions of the trapezoidal profile sheet from the bottom and into the troughs trapezoidal profile sheet from above alternately. It is known that flat surfaces assembled without interference have a joint contact area of 40% to 70%, which affects the efficiency of the solar collector in transmitting solar energy to the heat-transfer fluid, therefore, a stiffener is installed that is located across the trapezoidal profile in the middle of the heat-absorbing panel so in such a way as to ensure constant clamping of only square pipelines laid in the troughs of the trapezoidal profile sheet from above, so the lower edge of the stiffener has a special ridge protrusions, the stiffener being fixed in clamping supports mounted on the inner wall of the solar collector body. The stiffener also plays the role of protecting the transparent thermal insulation of the solar collector from deflection under the weight of wet snow. The pressing force acting on square pipelines laid in the troughs of the trapezoidal profile sheet from above, due to the elastic forces of the trapezoidal profile sheet, also presses the protrusions of the trapezoidal profile sheet to the square pipelines laid in the protrusions of the trapezoidal sheet from below. Under current clamping forces, ensuring reliable heat transfer of sunlight from the profile sheet to the coolant in pipelines laid in the protrusions of the trapezoidal profile sheet from below and to the coolant from square pipelines laid in the troughs of the trapezoidal profile sheet from above is achieved by introducing a thermal interface made on the basis of organosilicon thermal paste type KPT-8 or silitherm EP-14, in the place of contact of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel with quad by pipelines laid in the protrusions and depressions of the trapezoidal profile sheet. Improving the efficiency of the claimed solar collector is also achieved by coating the open external surfaces of the trapezoidal profile sheet and square pipelines laid in the hollows of the trapezoidal profile sheet with highly selective black paint; the use of a dividing panel made of cellular polycarbonate, the surfaces of which are coated with heat-insulating paint; the use of a mixture of aluminum shavings with paraffin, which has the properties of good heat transfer and heat capacity, which fills the inner space between the side walls of square pipelines, a heat-absorbing panel, a dividing panel made of cellular polycarbonate, and walls of the distribution manifolds; the use of caps that seal cavities filled with a mixture of aluminum chips with paraffin; use of heat-insulating material located between the dividing panel and the lower wall of the solar collector body. The essence of the proposed technical solution is illustrated in the following figures. In FIG. 1 shows a general view of a solar collector. In FIG. 2 shows a section along aa. In FIG. 3 shows a section BB of the solar collector. The heating zone H is shown in FIG. 4. An effective solar collector with a heat-absorbing self-pressing profile sheet and a thermal interface contains the following components: housing 1 of a solar collector made of fiberglass; inlet 2 and outlet 3 nozzles for supplying coolant 4; input 5 and output 6 square distribution manifolds; square connecting pipes 7a of the input 5 square distribution manifold and square connecting pipes 7b of the output 6 square distribution manifold (Fig. 1), which are made of polyvinylidene fluoride (PVDF), (PVDF), which has high physicomechanical properties and works reliably in the temperature range from -40 ° C to + 150 ° C; transparent heat-insulating panel 8 (Fig. 2) made of polycarbonate coated with an antireflective layer with UV protection; a heat-absorbing panel 9 of a trapezoidal profile made of stainless steel sheet with a thickness of 0.5 mm; square pipelines 10 made of stainless steel with a thickness of 0.5 mm, intended for pumping heat transfer fluid 4, and the square pipelines 10 are laid alternately in the protrusions 11 of the trapezoidal profile sheet from the bottom and in the depressions 12 of the trapezoidal profile sheet from above 9 (Fig. 2); square pipelines 10 mounted with connecting pipes 7a and 7b of the inlet 5 and outlet 6 of the square distribution manifolds using sealant hot-melt adhesive (Fig. 3); a stiffener 13, which is located in the middle and across the heat-absorbing panel 9 of the trapezoidal profile so as to provide a constant clamping force of only square pipelines 10, laid in the hollows 12 of the trapezoidal profile sheet from above, so the lower edge of the stiffener 13 has special protrusions 14, and the rib stiffness 13 is fixed in the clamping supports 15 mounted on the inner wall of the housing 1 (Fig. 2); thermal interface 16, made on the basis of organosilicon thermal paste of the type KPT-8 or silitherm EP-14, inserted into the places of contact of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel 9 with square pipelines 10 laid in the protrusions 11 and in the depressions 12 of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel 9 (Fig. 2); a dividing panel 17 made of cellular polycarbonate, the surfaces of which are coated with heat insulating paint; a mixture of 18 aluminum shavings with paraffin, which fills the inner space between the side walls of 19 square pipelines 10, a heat-absorbing panel 9, a dividing panel 17 and the walls of the inlet 5 and outlet 6 square distribution manifolds; lids 20, sealing cavities filled with a mixture of 18 aluminum chips with paraffin; heat insulating material 21 located between the dividing panel 17 and the rear wall 22 of the housing 1 of the solar collector (Fig. 2); mounting strips 23 located on the inner walls of the housing 1, for mounting a heat-absorbing panel 9; L-shaped strip 24 for attaching a transparent heat-insulating panel 8 to the housing 1; highly selective black paint (not labeled), which covers the open outer surfaces of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel 9 and square pipelines 10, laid in the depressions 12 of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel 9. The proposed solar collector works as follows. The heat-transfer fluid through the inlet pipe 2 is fed into the inlet square distribution manifold 5 (Fig. 1, Fig. 2), from where the heat-transfer fluid enters the square connecting pipes 7a and then into the square pipelines 10, which are located in the heating zone H (Fig. 4) , from the heating zone H, the coolant flows through the connecting pipes 76 to the output square distribution manifold 6, from which to the output pipe 3 to consumers. The flux of solar radiation falls on the surface of the solar collector, oriented in a southerly direction at an angle to the horizon equal to the angle of the northern latitude of the area where the solar collector is installed. A stream of sunlight passes through a transparent thermal insulation 8 made of polycarbonate coated with an antireflective layer with UV protection, which reduces reflection and increases light transmission. Then the sun's rays fall on the heat-absorbing panel 9 of the trapezoidal profile and on square pipelines 10 located at the top in the depressions 12 of the heat-absorbing panel 9 of the trapezoidal profile, with highly selective black paint (not indicated), which covers the open outer surfaces of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel 9 and square pipelines 10 laid in the troughs 12 of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel 9, enhances their heating. At the same time, a mixture of 18 aluminum shavings with paraffin is heated, which fills the inner space between the side walls of 19 square pipelines 10, a heat-absorbing panel 9, a dividing panel 17 and the walls of the input 5 and output 6 square distribution manifolds (Fig. 2). This mixture 18 has the ability to transfer due to aluminum chips and to accumulate heat of solar radiation due to paraffin, which improves the efficiency of the solar collector. Next, heat is transmitted through the thermal interface 16, which provides heat transfer over the entire contact surface of the walls of square pipelines 10 with contacting surfaces in the protrusions 11 and in the depressions 12 with a heat-absorbing panel 9 of a trapezoidal profile. The separation panel 17, made of cellular polycarbonate, prevents heat loss due to the heat-insulating paint that covers the surfaces of the separation panel 17, as well as due to the air in the honeycomb of the separation panel 17, since air is a poor heat conductor, thereby increasing the efficiency solar collector. Additionally reduces heat loss, the insulating material 21 located between the dividing panel 17 and the rear wall 22 of the housing 1 of the solar collector (Fig. 2). The use of modern plastic construction materials significantly reduces the weight and metal consumption of the solar collector, and the use of a heat-absorbing panel made of 0.5 mm thick stainless steel sheet with square trapezoidal profiles and square pipelines also made of 0.5 mm thick stainless steel increase its service life from 25 to 30 years, while the cost of the solar collector is significantly reduced. The payback period of the declared solar collector for central Russia is no more than 3-4 years. In addition, comparative tests of solar collectors with pipelines made of stainless steel 0.5 mm thick and with copper tubes of standard thickness 2 mm showed a temperature difference in the same volumes within 2 ° C-3 ° C, which is the level of static error. It is known that the cost of stainless steel is significantly lower than copper. The use of the claimed solar collector indirectly limits greenhouse gas emissions by replacing traditional energy sources using hydrocarbon fuels, which is in line with the global trend for the development of carbon-free energy.

Источники информацииInformation sources

1. Солнечный коллектор, патент США №3395614 от 3.02 1976 г.1. Solar collector, US patent No. 3395614 from 3.02 1976

2. Солнечный коллектор, патент на полезную модель №84093 U1 от 27.06.2009 г.2. Solar collector, utility model patent No. 84093 U1 dated 06/27/2009

3. Солнечный коллектор, патент на полезную модель RU №48038 от 10.09.2005 г.3. Solar collector, patent for utility model RU No. 48038 of 09/10/2005.

Claims (1)

Эффективный солнечный коллектор с теплопоглощающим самоприжимным профильным листом и термоинтерфейсом, содержащий корпус, в котором размещены теплопоглощающая панель и над ней прозрачная теплоизоляция, внутри корпуса размещена теплоизоляция с нижней стороны теплопоглощающей панели, отличающийся тем, что содержит: корпус солнечного коллектора, выполненный из стеклопластика, входной и выходной патрубки для подачи теплоносящей жидкости во входной и выходной квадратные распределительные коллекторы, выполненные из поливинилиденфторида (ПВДФ), (PVDF), прозрачную теплоизоляционную панель, выполненную из поликарбоната, покрытого просветляющим слоем с защитой от ультрафиолета, теплопоглощающую панель трапецеидального профиля, выполненную из листа нержавеющей стали толщиной 0,5-0,6 мм, квадратные трубопроводы, выполненные из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм и предназначенные для прокачки теплоносящей жидкости, причем квадратные трубопроводы уложены поочередно в выступы трапецеидального профильного листа снизу и во впадины трапецеидального профильного листа сверху, квадратные соединительные патрубки входного и выходного квадратных распределительных коллекторов, причем квадратные соединительные патрубки выполнены из поливинилиденфторид (ПВДФ), (PVDF), квадратные трубопроводы смонтированы с соединительными парубками входного и выходного квадратных распределительных коллекторов с помощью термоклея герметика, ребро жесткости, которое расположено в середине и поперек теплопоглощающей панели трапецеидального профиля таким образом, чтобы обеспечить постоянное прижимное усилие с помощью специальных выступов на нижней кромке ребра жесткости только для квадратных трубопроводов, уложенных во впадины трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели сверху, ребро жесткости закреплено в прижимных опорах, установленных на внутренней стенке корпуса, термоинтерфейс, изготовленный на основе кремнеорганической термопасты типа КПТ-8 или силитерм ЭП-14, который введен в места соприкосновения трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели с квадратными трубопроводами, уложенными в выступы и во впадины трапецеидального профильного листа теплопоглощающей панели, разделительную панель, выполненную из сотового поликарбоната, поверхности которой покрыты теплоизолирующей краской, смесь алюминиевой стружки с парафином, которой заполняется внутреннее пространство между боковыми стенками квадратных трубопроводов, находящихся под теплопоглощающей панелью, разделительной панелью и стенками входного и выходного квадратных распределительных коллекторов, крышки, герметизирующие полости, заполненные смесью алюминиевой стружки с парафином, крепежные планки, расположенные на внутренних стенках корпуса, служащие для крепления теплопоглощающей панели, планки Г-образной формы для крепления прозрачной теплоизоляционной панели к корпусу.An efficient solar collector with a heat-absorbing self-pressing profile sheet and a thermal interface, comprising a housing in which a heat-absorbing panel is placed and transparent thermal insulation is placed above it, inside the housing there is a thermal insulation on the lower side of the heat-absorbing panel, characterized in that it comprises: a solar collector housing made of fiberglass, input and outlet nozzles for supplying coolant to the inlet and outlet square distribution manifolds made of polyvinylidene fluoride a (PVDF), (PVDF), a transparent heat-insulating panel made of polycarbonate coated with an antireflective layer with UV protection, a heat-absorbing panel of a trapezoidal profile made of stainless steel sheet 0.5-0.6 mm thick, square pipelines made of stainless steel with a thickness of 0.5 mm and designed for pumping coolant, and square pipelines are laid alternately in the protrusions of the trapezoidal profile sheet from the bottom and in the hollows of the trapezoidal profile sheet from above, quadra square connecting pipes of the input and output square distribution manifolds, the square connecting pipes made of polyvinylidene fluoride (PVDF), (PVDF), square pipelines mounted with connecting pipes of the input and output square distribution manifolds using sealant hot melt, a stiffener, which is located in the middle and across the heat-absorbing panel of the trapezoidal profile in such a way as to provide a constant clamping force with the help of special rails on the lower edge of the stiffener only for square pipelines laid in the hollows of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel on top, the stiffener is fixed in the clamping supports mounted on the inner wall of the body, the thermal interface made on the basis of organosilicon thermal paste type KPT-8 or silitherm EP-14 , which is inserted into the contact points of the trapezoidal profile sheet of the heat-absorbing panel with square pipelines laid in the protrusions and in the hollows of the trapezoidal of a heat-absorbing panel plate, a separation panel made of honeycomb polycarbonate, the surfaces of which are coated with heat-insulating paint, a mixture of aluminum chips with paraffin, which fills the internal space between the side walls of square pipelines located under the heat-absorbing panel, the separation panel and the walls of the input and output square distribution manifolds , covers, sealing cavities filled with a mixture of aluminum shavings with paraffin, fixing strips, ra put on the inner walls of the housing for the heat-absorbing panel mount, strap L-shaped for fixing the transparent insulating panel to the chassis.
RU2016146021U 2016-11-23 2016-11-23 Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface RU174246U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146021U RU174246U1 (en) 2016-11-23 2016-11-23 Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146021U RU174246U1 (en) 2016-11-23 2016-11-23 Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU174246U1 true RU174246U1 (en) 2017-10-09

Family

ID=60041055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016146021U RU174246U1 (en) 2016-11-23 2016-11-23 Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU174246U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755860C1 (en) * 2020-11-30 2021-09-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Solar collector
RU2790911C1 (en) * 2021-11-08 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Solar collector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4779610A (en) * 1984-03-14 1988-10-25 Hultmark Goeran Plane solar heat collector
KR101036261B1 (en) * 2010-12-20 2011-05-23 (주)이맥스시스템 Flat plate type solar collector having device for preventing bending
RU133909U1 (en) * 2013-02-19 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" SUNNY WATER HEATING PANEL
RU2569403C1 (en) * 2014-08-05 2015-11-27 Андрей Леонидович Шпади Self-sustained power and heat supply system for building

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4779610A (en) * 1984-03-14 1988-10-25 Hultmark Goeran Plane solar heat collector
KR101036261B1 (en) * 2010-12-20 2011-05-23 (주)이맥스시스템 Flat plate type solar collector having device for preventing bending
RU133909U1 (en) * 2013-02-19 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" SUNNY WATER HEATING PANEL
RU2569403C1 (en) * 2014-08-05 2015-11-27 Андрей Леонидович Шпади Self-sustained power and heat supply system for building

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755860C1 (en) * 2020-11-30 2021-09-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Solar collector
RU2790911C1 (en) * 2021-11-08 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Solar collector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102439377B (en) Solar energy collecting system and method
US20070235021A1 (en) Skylight/solar water heating apparatus
CA2998479C (en) Photovoltaic thermal collector
Kalogirou Nontracking solar collection technologies for solar heating and cooling systems
CN205102428U (en) Trail heat absorption formula flat plate solar collector
RU174246U1 (en) Efficient solar collector with heat-absorbing self-clamping profile sheet and thermal interface
AU2008215154A1 (en) Solar collector
CN110686414B (en) Compound parabolic light-gathering power generation-phase change heat storage device
CN201637147U (en) Flat plate solar-energy heat collector
CN203071112U (en) Heat exchanger device used for BIPV
CN203022246U (en) Solar thermal insulation tile panel and collecting panel
RU133909U1 (en) SUNNY WATER HEATING PANEL
WO1993025855A1 (en) Solar thermal cell
CN104879938A (en) Integrated type flat-plate solar collector plate core
CN1662777A (en) Solar energy collector in suspended glass vacuum tube type
CN210345924U (en) Solar energy and electric heat integrated synchronous conversion system
CN208282422U (en) A kind of evacuated collector tube of card slot type heat shock resistance
CN202835841U (en) Solar thermal collector
EP3714220B1 (en) A solar energy concentrating roof module and a solar energy conversion system for a roof
CN103850405A (en) Solar heat-preserving tile plate and collecting plate
CN204100606U (en) A kind of solar thermal collector
RU2523616C2 (en) Energy-efficient solar collector
CN101865536A (en) Concentrating solar collector
RU133595U1 (en) AUTOMATED SOLAR POLYMER COLLECTOR
CN114484897B (en) Double-flow-channel corrugated plate type solar heat collector

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171124

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20190514

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201124