RU212295U1

RU212295U1 - SOLAR ABSORPTION SYSTEM

Info

Publication number: RU212295U1
Application number: RU2021133117U
Authority: RU
Inventors: Вера Сергеевна Соколова; Илья Владимирович Зайченко; Виктория Васильевна Бажеряну; Сергей Александрович Гордин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЖЕЙ"
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2022-07-14

Abstract

Полезная модель относится к гелиоэнергетике и может быть использована в солнечных установках для преобразования солнечной энергии в тепловую. Солнечный коллектор содержит многосекционные теплообменники, выполненные в виде коаксиальных стеклянных трубок, в межтрубном пространстве которых создан вакуум. Во внутренней полости внутренней трубки размещена металлическая тепловая трубка, выполненная U-образной формы в виде спирали, витки которой пересекаются между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях с закрепленными на ней с внутренней стороны четырьмя адсорберами, выполненными в форме гофрированных пластин. Один конец трубки гидравлически связан с подводящим коллектором для теплоносителя, а второй - с отводящим коллектором. Секции коллектора могут быть соединены в цилиндрическую вертикально ориентируемую форму. Полезная модель должна обеспечить максимальное использование энергии солнечной радиации вне зависимости от ориентации на солнце в течение всего времени суток и времени года. 1 ил.

The utility model relates to solar energy and can be used in solar installations for converting solar energy into thermal energy. The solar collector contains multi-section heat exchangers made in the form of coaxial glass tubes, in the annulus of which a vacuum is created. In the inner cavity of the inner tube there is a metal heat pipe made of U-shaped in the form of a spiral, the turns of which intersect each other in mutually perpendicular planes with four adsorbers fixed on it from the inside, made in the form of corrugated plates. One end of the tube is hydraulically connected to the inlet manifold for the coolant, and the other end is connected to the outlet manifold. Manifold sections can be connected into a vertically oriented cylindrical shape. The utility model should ensure the maximum use of the energy of solar radiation, regardless of the orientation to the sun during the entire time of the day and season. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к гелиоэнергетике и может быть использована в солнечных установках для преобразования солнечной энергии в тепловую. Наиболее близким к заявленной полезной модели является солнечный коллектор, который содержит многосекционные теплообменники, выполненные в виде коаксиальных вакуумных трубок, расположенных в одной плоскости. Во внутренней полости внутренней трубки установлена металлическая тепловая трубка, заполненная теплоносителем, концы которой гидравлически связаны с подводящим и отводящим нагретый теплоноситель коллекторами (RU, U1, №171104, 2017; RU, U1, №189382, 2019). Недостатком известных решений является низкая эффективность теплопередачи.The utility model relates to solar energy and can be used in solar installations for converting solar energy into thermal energy. The closest to the claimed utility model is a solar collector, which contains multi-section heat exchangers made in the form of coaxial vacuum tubes located in the same plane. A metal heat pipe filled with a coolant is installed in the inner cavity of the inner tube, the ends of which are hydraulically connected to the inlet and outlet heated coolant collectors (RU, U1, No. 171104, 2017; RU, U1, No. 189382, 2019). The disadvantage of the known solutions is the low efficiency of heat transfer.

Заявленная полезная модель направлена на повышение эффективности теплопередачи. Указанный технический результат достигается тем, что в солнечном коллекторе, содержащем многосекционные теплообменники, выполненные в виде коаксиальных стеклянных трубок, в межтрубном пространстве которых создан вакуум, при этом во внутренней полости внутренней трубки размещена тепловая трубка из нержавеющей стали, выполненная в виде спирали, витки которой пересекаются между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях с закрепленными на ней с внутренней стороны четырьмя адсорберами, выполненными в форме гофрированных пластин.The claimed utility model is aimed at improving the efficiency of heat transfer. This technical result is achieved by the fact that in the solar collector containing multi-section heat exchangers made in the form of coaxial glass tubes, in the annular space of which a vacuum is created, while in the inner cavity of the inner tube there is a heat pipe made of stainless steel, made in the form of a spiral, the coils of which intersect each other in mutually perpendicular planes with four adsorbers fixed on it from the inside, made in the form of corrugated plates.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема секции коллектора. Во внутренней полости внутренней трубки 4 размещена металлическая тепловая трубка 5, выполненная в виде спирали, витки которой пересекаются между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях с закрепленными на ней с внутренней стороны четырьмя адсорберами 6, выполненными в форме гофрированных пластин.In FIG. 1 is a schematic diagram of a manifold section. In the inner cavity of the inner tube 4 there is a metal heat pipe 5 made in the form of a spiral, the turns of which intersect each other in mutually perpendicular planes with four adsorbers 6 fixed on it from the inside, made in the form of corrugated plates.

Один конец трубки 5 гидравлически связан с подводящим коллектором 7, подводящим теплоноситель, а второй с отводящим коллектором 8. В корпусе 1 солнечного коллектора установлены секции 2 в виде коаксиальных трубок из сверхпрочного боросиликатного стекла, покрытого изнутри специальным селективным покрытием, которое обеспечивает поглощение тепла облучения с минимальным отражением, при этом в межтрубном пространстве секции 2 создан вакуум.One end of the tube 5 is hydraulically connected to the inlet collector 7, which supplies the coolant, and the other with the outlet collector 8. In the body 1 of the solar collector, sections 2 are installed in the form of coaxial tubes made of heavy-duty borosilicate glass, coated from the inside with a special selective coating, which ensures the absorption of irradiation heat with minimal reflection, while a vacuum is created in the annulus of section 2.

Секции 2 в корпусе 1 коллектора могут быть установлены в одной плоскости и расположены на расстоянии около 1,5 диаметра внешней трубы 3. Это расстояние обусловлено тем, что солнце меняет углы наклона падающих лучей и в зависимости от времени суток, и в зависимости от сезона. Зазор между трубками 3 в коллекторе позволяет снизить эффект затенения солнечных лучей соседними трубками 3 в течение дня. Секции 2 в корпусе 1 коллектора могут быть установлены круговом корпусе 1, образуя таким образом цилиндрическую конструкцию.Sections 2 in the housing 1 of the collector can be installed in the same plane and located at a distance of about 1.5 diameters of the outer pipe 3. This distance is due to the fact that the sun changes the angles of the incident rays depending on the time of day and depending on the season. The gap between the tubes 3 in the collector reduces the effect of shading the sun's rays from adjacent tubes 3 during the day. The sections 2 in the manifold housing 1 can be mounted on the circular housing 1, thus forming a cylindrical structure.

Во внутренней полости внутренней трубки 4 размещена U-образная тепловая трубка 5 из нержавеющей стали, один конец которой гидравлически связан с подводящим коллектором 6, подающим теплоноситель, а второй конец тепловой трубки 5 - с отводящим коллектором 7. К внешней поверхности U-образной тепловой трубки закреплена гофрированная полоса абсорбера N. Вакуумная коаксиальная труба солнечного коллектора сводит до минимума потери тепла за счет глубокого вакуума между стенками труб 3 и 4, что позволяет использовать солнечный коллектор даже в зимнее время. Внутреннее селективное покрытие коаксиальной вакуумной трубки 3 обеспечивает поглощение солнечной энергии и концентрирует тепловую энергию во внутреннем канале.In the inner cavity of the inner tube 4 there is a U-shaped heat pipe 5 made of stainless steel, one end of which is hydraulically connected to the inlet manifold 6 supplying the coolant, and the second end of the heat pipe 5 is connected to the outlet manifold 7. To the outer surface of the U-shaped heat pipe the corrugated strip of absorber N is fixed. The vacuum coaxial tube of the solar collector minimizes heat loss due to the deep vacuum between the walls of pipes 3 and 4, which allows the use of the solar collector even in winter. The internal selective coating of the coaxial vacuum tube 3 absorbs solar energy and concentrates thermal energy in the internal channel.

Площадь поверхности тепловой спиральной трубки 5 за счет закрепленной на ней гофрированной полосы абсорбераThe surface area of the thermal spiral tube 5 due to the corrugated absorber strip fixed on it

и спирали, витки которой пересекаются между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях, превышает площадь поверхности внутреннего канала трубки 4, что увеличивает коэффициент полезного действия теплопередачи.and the spiral, the turns of which intersect each other in mutually perpendicular planes, exceeds the surface area of the inner channel of the tube 4, which increases the efficiency of heat transfer.

При разрушении вакуумной трубки не требуется отключение солнечного коллектора от системы отопления и горячего водоснабжения, а также слива теплоносителя. Достаточно просто заменить вакуумную трубку, надев на тепловую спиральную трубку новую коаксиальную вакуумную трубу, что повышает ремонтопригодность. Двойная спиральная тепловая трубка 5 теплообменника навита на центральный стержень (на схеме не показан) и представляет собой устойчивую систему, что позволяет легко проводить сборочные и регламентные операции при надевании вакуумной пары труб 3 и 4 на тепловую трубку 5.When the vacuum tube is destroyed, it is not required to disconnect the solar collector from the heating and hot water supply system, as well as to drain the coolant. It is enough to simply replace the vacuum tube by putting a new coaxial vacuum tube on the heat spiral tube, which increases the maintainability. The double spiral heat pipe 5 of the heat exchanger is wound on the central rod (not shown in the diagram) and is a stable system, which makes it easy to carry out assembly and maintenance operations when putting on the vacuum pair of pipes 3 and 4 on the heat pipe 5.

Вакуумные трубки солнечного коллектора, расположенные в плоскости, размещаются на склоне крыш или на специальных рамах при установке на плоских крышах под углом по направлению к солнцу.Vacuum tubes of the solar collector, located in the plane, are placed on the slope of the roofs or on special frames when installed on flat roofs at an angle towards the sun.

Секции коллектора могут быть установлены по кругу, образуя цилиндрические солнечные коллекторы.Collector sections can be installed in a circle, forming cylindrical solar collectors.

На поверхности цилиндрических коллекторов, секции которых расположены вертикально, не задерживается снег.On the surface of cylindrical collectors, the sections of which are located vertically, snow does not linger.

Цилиндрические коллекторы имеют малую парусность и могут быть легко установлены на поверхности крыш с любым углом наклона и ориентацией по отношению к солнцу, либо непосредственно на крышу, либо на кронштейн.Cylindrical collectors have low windage and can be easily installed on roof surfaces with any angle of inclination and orientation with respect to the sun, either directly on the roof or on a bracket.

Цилиндрические вакуумные трубчатые коллекторы максимально используют всю энергию солнечной радиации вне зависимости от ориентации на солнце в течение всего времени суток и времени года.Cylindrical vacuum tube collectors maximize the use of all the energy of solar radiation, regardless of the orientation to the sun during the whole time of day and season.

Claims

Solar collector containing multi-section heat exchangers made in the form of coaxial glass tubes, in the annulus of which a vacuum is created, a metal heat pipe filled with a heat carrier is installed in the inner cavity of the inner tube, the ends of which are hydraulically connected to the collectors, which supply and discharge the heated heat carrier, heat pipe, on the outer surface of which a corrugated absorber strip is fixed, has a U-shaped shape in the form of a spiral, the turns of which intersect each other in mutually perpendicular planes.