RU2082922C1

RU2082922C1 - Solar collector-accumulator

Info

Publication number: RU2082922C1
Application number: RU9595104532A
Authority: RU
Inventors: Борис Викторович Берг; Дмитрий Борисович Берг
Original assignee: Борис Викторович Берг; Дмитрий Борисович Берг
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1997-06-27
Also published as: RU95104532A

Abstract

FIELD: heating water for domestic and industrial services. SUBSTANCE: housing-tank which is simultaneously hot water accumulator has one or several rows of holes; partition of collector is used to separate heating part from accumulating chamber; it is also used as divider of ascending and descending flows of liquid. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике и касается солнечных нагревателей жидкости периодического действия, аккумулирующих солнечную теплоту в емкости, заполненной жидкостью, для бытовых и производственных нужд. The invention relates to solar engineering and relates to periodic batch liquid heaters that accumulate solar heat in a tank filled with liquid for domestic and industrial needs.

Известны солнечные водонагреватели, состоящие из теплоизолированного бака и коллектора солнечной энергии с теплопоглощающей панелью [1]
Известен солнечный коллектор-аккумулятор [2] содержащий теплоизолированный корпус со светопрозрачным покрытием и перегородку, образующую с корпусом аккумулирующую емкость накопительную камеру, а с тепловоспринимающей панелью канал для теплоносителя, гидравлически связанный с накопительной камерой щелевым каналом зазором над и под перегородкой.Known solar water heaters, consisting of a thermally insulated tank and a collector of solar energy with a heat-absorbing panel [1]
A known solar collector-accumulator [2] comprising a thermally insulated body with a translucent coating and a baffle, forming a storage chamber with a storage tank and a heat transfer channel with a heat-receiving panel, hydraulically connected to the storage chamber by a gap channel with a gap above and below the partition.

Недостатком этого коллектора аккумулятора является резкое снижение эффективности при неполном баке, когда уровень жидкости в нем оказывается ниже верхнего торца перегородки. В этом случае нагретая со стороны коллектора жидкость не имеет возможности перетекать в накопительную камеру ввиду того, что перепускной щелевой зазор, "работающий" при полном баке, оказывается выше уровня жидкости. Ввиду невозможности отвода сверху нагретой жидкости из нагреваемой полости в накопительную прекращается и поступление холодной жидкости в нагреваемую полость, т.е. полностью прекращается циркуляция жидкости, а теплоперенос осуществляется, в основном, за счет теплопроводимости жидкости и материала перегородки, т.е. значительно менее интенсивно, чем при свободной круговой естественной циркуляции жидкости. The disadvantage of this battery collector is a sharp decrease in efficiency with an incomplete tank, when the liquid level in it is below the upper end of the partition. In this case, the liquid heated from the side of the collector cannot flow into the accumulation chamber due to the fact that the by-pass gap “working” with a full tank is higher than the liquid level. Due to the impossibility of draining the heated liquid from the heated cavity into the storage chamber from above, the flow of cold liquid into the heated cavity also ceases, i.e. the liquid circulation is completely stopped, and heat transfer is carried out mainly due to the heat conductivity of the liquid and the material of the partition, i.e. significantly less intense than with free circular natural fluid circulation.

Этого недостатка можно избежать, если в известном солнечном коллекторе в перегородке в зоне верхнего уровня воды выполнить циркуляционные каналы-окна в виде горизонтальных рядов поперечных отверстий, что и предлагается в изобретении. This disadvantage can be avoided if in the known solar collector in the partition in the area of the upper water level circulating channels and windows are made in the form of horizontal rows of transverse holes, which is proposed in the invention.

На чертеже показан солнечный коллектор-аккумулятор, поперечный вертикальный разрез. The drawing shows a solar collector-battery, a vertical cross section.

Солнечный коллектор-аккумулятор содержит теплоизолированный корпус бак 1 и коллектор солнечной энергии, образованный теплопоглощающей панелью стенкой 1 бака, обращенной к солнцу, лучепрозрачным покрытием, например остеклением 3, которое может быть выполнено многослойным, корпус-бак снабжен подающим, выпускным и воздуховыпускным штуцерами 5, 6 и 7 (патрубками). При этом холодная жидкость поступает в нижнюю часть корпуса, а нагретая забирается из-под верхнего уровня воды через гибкий шланг 4, закрепленный на поплавке 8. Внутри корпуса 1 вдоль теплопоглощающей панели 2 с небольшим зазором А от нее (А 10.60 мм) установлена перегородка 9 (в лучшем случае из материала с малой теплопроводностью), образующая с тепловоспринимающей панелью 2 относительно узкий канал 10, по которому поднимается нагретая жидкость, а под перегородкой 9 расположена накопительная камера 11, по которой опускается менее нагретая жидкость. Камера 11 и канал 10 сообщается между собой посредством нижнего и верхнего перепускных каналов 12 и 13. Канал 10 и камера 11 вместе составляют аккумулирующую емкость бак 1. В перегородке 9 выполнены поперечные отверстия (щели) 14, располагаемые рядами. В простейшем случае в перегородке может быть один ряд отверстий 14. The solar collector-battery contains a heat-insulated casing tank 1 and a solar energy collector formed by a heat-absorbing panel of the tank wall 1 facing the sun, a translucent coating, for example glazing 3, which can be multilayer, the tank casing is equipped with supply, exhaust and air outlets 5, 6 and 7 (nozzles). In this case, the cold liquid enters the lower part of the body, and the heated one is taken from under the upper water level through a flexible hose 4 fixed to the float 8. Inside the body 1, a partition 9 is installed along the heat-absorbing panel 2 with a small gap A from it (A 10.60 mm) (at best, from a material with low thermal conductivity), which forms with the heat-receiving panel 2 a relatively narrow channel 10 through which the heated liquid rises, and under the partition 9 there is a storage chamber 11 through which the less heated liquid b. The chamber 11 and the channel 10 communicates with each other by means of the lower and upper bypass channels 12 and 13. The channel 10 and the chamber 11 together constitute the storage capacity of the tank 1. In the partition 9 there are transverse openings (slots) 14 arranged in rows. In the simplest case, there can be one row of holes 14 in the partition.

Солнечный коллектор-аккумулятор работает следующим образом. Solar collector-battery operates as follows.

Коллектор-аккумулятор устанавливают с ориентированием передней стенки корпуса 1 и, соответственно, тепловоспринимающей поверхностью коллектора солнечной энергии панели 2 по-возможности нормально к направлению солнечной радиации (стрелка В). После заполнения корпуса 1 через подающий штуцер 5 подлежащей нагреву водой до уровня, превышающего положение верхней кромки разделительной перегородки 9, или до появления воды в воздуховыпускном штуцере 7 коллектор-аккумулятор готов к работе. The collector-battery is installed with the orientation of the front wall of the housing 1 and, accordingly, the heat-absorbing surface of the solar energy collector of panel 2 as normal as possible to the direction of solar radiation (arrow B). After filling the housing 1 through the supply nozzle 5 to be heated with water to a level exceeding the position of the upper edge of the dividing wall 9, or until water appears in the air outlet 7, the collector-battery is ready for operation.

Теплопоглощающая поверхность панель 2, нагреваемая солнечной радиацией, как и в прототипе, отдает теплоту непосредственно контактирующему с ней слою жидкости, нагревая его и обеспечивая тем самым естественную циркуляцию жидкости по контуру: обогреваемый канал 10 с восходящим потоком верхний перепускной канал 13 (между верхним торцом перегородки и верхней частью корпуса бака) накопительная камера 11 и нижний перепускной канал 12 (между нижним торцом перегородки и нижней частью корпуса), по которому более холодная жидкость поступает для нагрева поверхностью 2 и дальнейшего подъемного движения. The heat-absorbing surface of the panel 2, heated by solar radiation, as in the prototype, gives off heat to the liquid layer directly in contact with it, heating it and thereby ensuring the natural circulation of the liquid along the circuit: heated channel 10 with upward flow, the upper bypass channel 13 (between the upper end of the partition and the upper part of the tank body) the accumulation chamber 11 and the lower bypass channel 12 (between the lower end of the partition and the lower part of the body), through which the colder liquid flows for heating va 2 surface and further lifting movement.

При снижении верхнего уровня жидкости ниже верхнего обреза перегородки канал 13 оказывается незалитым водой и теряет свою функциональную роль как участок общего контура циркуляции. With a decrease in the upper liquid level below the upper edge of the septum, the channel 13 is not filled with water and loses its functional role as a part of the general circulation circuit.

В соответствии с чертежом при снижении верхнего уровня жидкости ниже верхнего обреза перегородки роль перепускного циркуляционного канала, позволяющего перетекать жидкости из нагреваемой зоны в аккумулирующую, играют ряды поперечных отверстий в перегородке. Если этих рядов не много, то при полном баке они не сильно турбулизуют поток за счет дополнительного трения при циркуляционном движении жидкости. Поднимающийся поток более легкой нагретой жидкости прижимается к нагретой панели-стенок 2 и скользит вдоль нее. При этом практически отсутствуют силы, действующие на любой объем жидкости в направлении отверстий. В свою очередь, поток относительно тяжелой более холодной жидкости опускается вниз, прижимаясь к теневой наклонной стенке бака. При этом также практически отсутствуют какие-либо силы, действующие на этот поток в направлении отверстий. In accordance with the drawing, when lowering the upper liquid level below the upper edge of the septum, the role of the bypass circulation channel, which allows liquids to flow from the heated zone to the storage zone, is played by rows of transverse holes in the septum. If there are not many of these rows, then with a full tank they do not greatly turbulize the flow due to additional friction during the circulation movement of the liquid. The rising stream of lighter heated liquid is pressed against the heated panel-walls 2 and slides along it. In this case, there are practically no forces acting on any volume of liquid in the direction of the holes. In turn, the flow of a relatively heavier, colder liquid drops down, clinging to the shadow inclined wall of the tank. At the same time, there are practically no any forces acting on this flow in the direction of the holes.

Необходимость иметь неполный бак-аккумулятор возникает не только при частичном использовании жидкости, но и при малом ее расходовании. Например, коллектор-аккумулятор, применяемый в качестве водонагревателя в бытовых целях, летом используется с полной нагрузкой, а осенью с пониженной. В этом случае бак лучше заливать не полностью во избежание застоя тепловой воды и потери ее бытовых качеств. The need to have an incomplete storage tank arises not only with partial use of the liquid, but also with a small expenditure of it. For example, a collector-battery used as a domestic water heater is used at full load in the summer and low in the fall. In this case, it is better to fill the tank not completely in order to avoid stagnation of thermal water and loss of its household qualities.

Claims

A solar collector-battery comprising an inclined heat-insulated housing with a heat-absorbing panel forming the front wall of the heat carrier tank, and a partition installed in the tank, located along the heat-absorbing panel with a gap relative to it and with the formation of a storage chamber communicating with the gap by the lower and upper bypass channels, characterized in that the partition is made with transverse openings serving as upper bypass channels when reducing coolant level in the tank.