RU2199704C2

RU2199704C2 - Heliopower plant

Info

Publication number: RU2199704C2
Application number: RU2001109607/06A
Authority: RU
Inventors: В.М. Соболев; Н.Ф. Титов; А.И. Головченко; А.Я. Рыженков; А.Г. Маленков; Е.В. Жукова
Original assignee: Соболев Валериан Маркович; Титов Николай Федорович; Головченко Александр Иванович; Рыженков Анатолий Яковлевич; Маленков Андрей Георгиевич; Жукова Елена Валериановна
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: provision of electric power and heat in industrial and dwelling objects, including separately standing buildings and their parts, for example, mansards. SUBSTANCE: the plant uses three independent one from another systems of power take-off: production of electric power from emitters-collectors, production of thermal power due to forced convection of air medium heated in a closed spaced under the aerodynamic fairing, and transfer of thermal power to the zone of consumption by the propulsive mass enclosed in a closed system of internal supply of the heat-transfer agent. The plant efficiency is enhanced due to the use of the heat and electricity accumulators that provide for accumulation of solar heat in the heat excessive period (summer) and use it in the heat deficient period (winter) due to constructional performance of the light detector trap providing for the maximum take-off of the solar energy getting onto the area of the mirror aperture due to installation of an electric heater and an additional local ballast inductor-radiator of heat in the light detector trap, as well as to the use of mirror lavsan film with devices adjusting its tension, which minimizes the light diffraction of the light spot on the surface of the heat tube and inlet aperture of the liquid detection trap. EFFECT: enhanced efficiency of the plant. 13 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области автономного энергоснабжения и может быть использовано, в частности, для обеспечения электроэнергией и теплом отдельно стоящих зданий и их частей, например мансард. The invention relates to the field of autonomous energy supply and can be used, in particular, to provide electricity and heat to separate buildings and their parts, for example attics.

Известна гелиоустановка с солнечным коллектором, содержащая параллельно установленные трубопроводы, соединенные соответственно с впускным и выпускным коллекторами циркулирующего теплоносителя. Солнечный коллектор смонтирован на опорной конструкции и может вращаться относительно двух взаимно перпендикулярных осей с помощью приводного механизма. Солнечный коллектор включает гелиоконцентраторы с рефлекторами, имеющими цилиндропараболическую форму огибающей поверхности, в фокусе которых размещены трубопроводы. Концевые участки впускного и выпускного трубопроводов расположены вдоль вертикальной оси гелиоустановки и закреплены неподвижно относительно опорной конструкции. С впускным и выпускным коллекторами соответствующие трубопроводы соединены несколькими шарнирными узлами, обеспечивающими поворот солнечного коллектора относительно двух осей (патент США 4934324 от 1990г., НКИ 126/448). Known solar installation with a solar collector containing parallel installed pipelines connected respectively to the inlet and outlet manifolds of the circulating coolant. The solar collector is mounted on a supporting structure and can rotate relative to two mutually perpendicular axes using a drive mechanism. The solar collector includes solar concentrators with reflectors having a cylindrical-parabolic shape of the envelope surface, in the focus of which pipelines are placed. The end sections of the inlet and outlet pipelines are located along the vertical axis of the solar installation and are fixed motionless relative to the supporting structure. The corresponding pipelines are connected to the intake and exhaust manifolds by several hinge assemblies, which provide rotation of the solar collector relative to two axes (US patent 4934324 from 1990, NKI 126/448).

Известна солнечная электростанция, содержащая неподвижный зеркальный сферический концентратор, наклоненный под углом, равным широте места, и контур выработки электроэнергии, имеющий основной и дополнительный теплообменники и турбину с электрогенератором, причем теплообменники установлены в районе квазифокуса концентратора на ферме, вращающейся вокруг центра кривизны концентратора. Турбина с электрогенератором установлена в центре сферы или наверху опорной башни, или на поверхности земли у основания башни и при этом соединена с теплообменником гибким или шарнирным трубопроводом. Неподвижный сферический концентратор выполнен в виде вырезки из полусферы с апертурным углом 150^o в плоскости местного меридиана (патент России 2034204 от 1995г., МКИ F 24 J 2/10).A solar power plant is known that contains a fixed mirror spherical concentrator, inclined at an angle equal to the latitude of the place, and a power generation circuit having a primary and secondary heat exchangers and a turbine with an electric generator, the heat exchangers being installed in the quasi-focus area of the concentrator on a farm rotating around the center of curvature of the concentrator. A turbine with an electric generator is installed in the center of the sphere either at the top of the support tower, or on the surface of the earth at the base of the tower, and at the same time is connected to the heat exchanger by a flexible or articulated pipeline. The fixed spherical hub is made in the form of a hemisphere notch with an aperture angle of 150 ^o in the plane of the local meridian (Russian patent 2034204 from 1995, MKI F 24 J 2/10).

Известна гелиоустановка с гиперфокальным следящим солнечным коллектором, отражательная поверхность которого расположена над земной поверхностью и смонтирована на подвижной опорной конструкции, позволяющей отслеживать видимое движение Солнца. Система слежения позволяет постоянно сохранять фокальную линию в горизонтальном положении. В фокальной зоне коллектора установлен удлиненный приемник солнечной радиации, преобразующий ее в теплоту. Удлиненный корпус может поворачиваться относительно своей продольной оси. На корпусе приемника закреплен слой тепловой изоляции для снижения тепловых потерь в окружающую среду. Сконцентрированный поток солнечной радиации поступает в полость приемника через обращенную вниз апертуру приемника, приемник оборудован выравнивающей системой, удерживающей его в горизонтальном положении и обеспечивающей ориентацию вниз апертуры приемника при текущих перемещениях отражательной поверхности (патент США 5253637 от 1993г., НКИ 126/696). A solar installation with a hyperfocal tracking solar collector is known, the reflective surface of which is located above the earth's surface and mounted on a movable supporting structure that allows you to track the visible movement of the Sun. The tracking system allows you to constantly maintain the focal line in a horizontal position. An elongated solar radiation receiver is installed in the focal zone of the collector, converting it into heat. The elongated housing can rotate about its longitudinal axis. A layer of thermal insulation is fixed on the receiver body to reduce heat loss to the environment. A concentrated stream of solar radiation enters the cavity of the receiver through the downward facing aperture of the receiver, the receiver is equipped with a leveling system that holds it in a horizontal position and provides a downward orientation of the aperture of the receiver with current movements of the reflective surface (U.S. Patent 5,253,637 of 1993, NKI 126/696).

Известна гелиоустановка с параболическим отражателем, состоящим из отдельных ячеек, размещенных на многоугольной раме. Приемник, находящийся в фокальной зоне отражателя, имеет корпус, образованный наружным удлиненным трубчатым кожухом с закрытыми торцевыми частями. Наружная поверхность корпуса приемника в поперечном сечении имеет форму многоугольника, подобную отдельным ячейкам отражателя. Внутри кожуха смонтирован змеевик, через который циркулирует нагреваемая вода. При прохождении через змеевик вода нагревается и испаряется. Полость кожуха приемника заполнена теплопередающей средой, с помощью которой тепло от стенок кожуха передается к змеевику (патент США 4599995 от 1986г., НКИ 126/438). Known solar installation with a parabolic reflector, consisting of individual cells placed on a polygonal frame. The receiver located in the focal zone of the reflector has a housing formed by an outer elongated tubular casing with closed end parts. The outer surface of the receiver body in cross section has a polygon shape similar to individual cells of the reflector. A coil is mounted inside the casing, through which heated water circulates. When passing through the coil, the water heats up and evaporates. The cavity of the receiver casing is filled with a heat transfer medium, with which heat is transferred from the walls of the casing to the coil (US Patent 4,599,995 of 1986, NKI 126/438).

Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип, является гелиоэнергетическая установка, предназначенная в основном для транспортных систем, содержащая смонтированный на раме гелиоконцентратор с рефлектором, имеющим цилиндропараболическую форму огибающей поверхности, в фокусе которого размещен энергетический блок, связанный с зоной энергопотребления, и опорно-поворотную платформу. Опорно-поворотная платформа имеет привод поворота вокруг оси для горизонтального слежения за Солнцем. Энергетический блок включает паровой котел, установленный в фокусе зеркала и связанный через систему трубопроводов с зоной энергопотребления транспортного средства. Управление гелиоустановкой осуществляется электронной системой наблюдения за положением Солнца (патент России 1774137 от 1992г., МКИ F 24 J 2/38). The closest analogue to be taken as a prototype is a solar power installation, intended mainly for transport systems, containing a solar mounted concentrator with a reflector having a cylindrical-parabolic envelope shape, in the focus of which is an energy block connected to the energy consumption zone, and a rotary support platform . The turntable has a rotary axis drive for horizontal tracking of the sun. The power unit includes a steam boiler installed in the focus of the mirror and connected through the piping system to the energy consumption zone of the vehicle. Solar control is carried out by an electronic system for monitoring the position of the Sun (Russian patent 1774137 of 1992, MKI F 24 J 2/38).

Недостатком всех описанных выше аналогов, включая прототип, является ограниченное использование их энергетических возможностей, выражающееся в том, что в процессе работы отбирают от них только часть вырабатываемой энергии. The disadvantage of all the analogues described above, including the prototype, is the limited use of their energy capabilities, which is expressed in the fact that in the process of work only part of the generated energy is taken from them.

Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента полезного действия устройства и улучшение термодинамических параметров работы гелиоконцентратора. The objective of the present invention is to increase the efficiency of the device and improve the thermodynamic parameters of the helioconcentrator.

Эта задача решается тем, что гелиоэнергетическая установка содержит смонтированный на раме гелиоконцентратор с рефлектором, имеющим цилиндропараболическую форму огибающей поверхности, в фокусе которого размещен энергетический блок, связанный с зоной энергопотребления, и опорно-поворотную платформу. Энергетический блок и цилиндропараболический рефлектор герметично укрыты аэродинамическим обтекателем. Энергетический блок снабжен заполненной рабочим телом теплоносителя тепловой трубой со смонтированной в ней светоприемной зеркальной ловушкой тоннельного типа и блоком вырабатывающих электроэнергию эмиттеров-коллекторов. В зоне энергопотребления смонтированы теплоизлучатель, аккумулятор тепла и аккумулятор электроэнергии, связанный с блоком эмиттеров-коллекторов. Тепловая труба соединена с теплоизлучателем замкнутым каналом транспортировки рабочего тела, образующим внутреннюю систему подачи теплоносителя. Гелиоэнергетическая установка дополнительно снабжена конвективной системой принудительного воздухообмена, выполненной в виде замкнутого тракта, соединяющего воздушный объем, ограниченный рефлектором и аэродинамическим обтекателем, с аккумулятором тепла. This problem is solved by the fact that the solar energy installation contains a solar mounted concentrator with a reflector having a cylindrical-parabolic shape of the envelope surface, in the focus of which there is an energy block connected to the energy consumption zone, and a rotary support platform. The power unit and the cylinder-parabolic reflector are hermetically covered by an aerodynamic fairing. The power unit is equipped with a heat pipe filled with the working fluid of the coolant with a tunnel-type light-receiving mirror trap mounted in it and a block of emitter-collectors generating electricity. In the energy consumption zone, a heat emitter, a heat accumulator, and an electric energy accumulator connected to the collector-emitter unit are mounted. The heat pipe is connected to the heat emitter by a closed channel for transporting the working fluid, forming an internal coolant supply system. The solar energy installation is additionally equipped with a convective forced air exchange system made in the form of a closed path connecting the air volume limited by the reflector and aerodynamic fairing to the heat accumulator.

Теплоизлучатель может быть выполнен в виде змеевика. Светоприемная зеркальная ловушка тоннельного типа выполнена с клиновидно расположенными зеркальными стенками, укрытыми снаружи теплоизоляцией. В светоприемную зеркальную ловушку дополнительно встроен балластный индуктор-излучатель тепла. Конвективная система принудительного воздухообмена может быть снабжена вентилятором, смонтированным на выходе аэродинамического обтекателя с возможностью нагнетания нагретого воздуха в зону энергопотребления. В светоприемную зеркальную ловушку встроен электронагреватель, установленный с возможностью работы в совместном термодинамическом цикле с балластным индуктором-излучателем. Аккумулятор тепла снабжен двухконтурной системой теплоносителя с возможностью воздушной передачи тепла от внутренней системы подачи теплоносителя к внешнему бытовому контуру теплоносителя зоны энергопотребления. Огибающая поверхность рефлектора образована решетчатой рамой, поверх которой с выгнутой наружной стороны натянута светоотражающая зеркальная пленка, установленная при помощи ламелей и натяжных винтов и защищенная снаружи стеклотканевым покрытием. Светоприемная ловушка, тепловая труба, внутренняя система подачи теплоносителя и конвективная система принудительного воздухообмена укрыты теплоизоляцией. Зеркальная пленка может быть выполнена из лавсана, а обтекатель - из поликарбонатных панелей. Рама опорно-поворотной платформы выполнена отгоризонтированной на совмещенной по углу места и азимутальному углу единой оси вращения рефлектора, коллинеально направленной при монтаже установки на Полярную звезду. The heat radiator can be made in the form of a coil. The tunnel-type light-receiving mirror trap is made with wedge-shaped mirrored walls covered with heat insulation on the outside. A ballast inductor-radiator is additionally built into the light-receiving mirror trap. The convective forced air exchange system can be equipped with a fan mounted at the exit of the aerodynamic fairing with the possibility of forcing heated air into the energy consumption zone. An electric heater is installed in the light-receiving mirror trap, installed with the possibility of working in a joint thermodynamic cycle with a ballast inductor-emitter. The heat accumulator is equipped with a dual-circuit coolant system with the possibility of air heat transfer from the internal coolant supply system to the external household coolant circuit of the energy consumption zone. The envelope surface of the reflector is formed by a lattice frame, over which a reflective mirror film is stretched from the curved outer side, installed using lamellas and tension screws and protected from the outside with a fiberglass coating. A light-receiving trap, a heat pipe, an internal coolant supply system and a convective forced air exchange system are covered with thermal insulation. The mirror film can be made of lavsan, and the fairing can be made of polycarbonate panels. The frame of the support-rotary platform is made horizontally aligned on the elevation angle and azimuthal angle of the single axis of rotation of the reflector, collinearly directed during installation of the installation on the North Star.

Сопоставительный анализ заявленного изобретения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что энергетический блок и цилиндропараболический рефлектор герметично укрыты аэродинамическим обтекателем. Энергетический блок снабжен заполненной рабочим телом теплоносителя тепловой трубой со смонтированной в ней светоприемной зеркальной ловушкой тоннельного типа и блоком вырабатывающих электроэнергию эмиттеров-коллекторов. В зоне энергопотребления смонтированы теплоизлучатель, аккумулятор тепла и аккумулятор электроэнергии, связанный с блоком эмиттеров-коллекторов. Тепловая труба соединена с теплоизлучателем замкнутым каналом транспортировки рабочего тела, образующим внутреннюю систему подачи теплоносителя. A comparative analysis of the claimed invention with the prototype shows that it differs in that the energy block and the cylinder-parabolic reflector are hermetically covered by an aerodynamic fairing. The power unit is equipped with a heat pipe filled with the working fluid of the coolant with a tunnel-type light-receiving mirror trap mounted in it and a block of emitter-collectors generating electricity. In the energy consumption zone, a heat emitter, a heat accumulator, and an electric energy accumulator connected to the collector-emitter unit are mounted. The heat pipe is connected to the heat emitter by a closed channel for transporting the working fluid, forming an internal coolant supply system.

Гелиоэнергетическая установка дополнительно снабжена конвективной системой принудительного воздухообмена, выполненной в виде замкнутого тракта, соединяющего воздушный объем, ограниченный рефлектором и аэродинамическим обтекателем, с аккумулятором тепла. Теплоизлучатель может быть выполнен в виде змеевика. Светоприемная зеркальная ловушка тоннельного типа выполнена с клиновидно расположенными зеркальными стенками, укрытыми снаружи теплоизоляцией. В светоприемную зеркальную ловушку дополнительно встроен балластный индуктор-излучатель тепла. Конвективная система принудительного воздухообмена может быть снабжена вентилятором, смонтированным на выходе аэродинамического обтекателя с возможностью нагнетания нагретого воздуха в зону энергопотребления. В светоприемную зеркальную ловушку встроен электронагреватель, установленный с возможностью работы в совместном термодинамическом цикле с балластным индуктором-излучателем. Аккумулятор тепла снабжен двухконтурной системой теплоносителя с возможностью воздушной передачи тепла от внутренней системы подачи теплоносителя к внешнему бытовому контуру теплоносителя зоны энергопотребления. Огибающая поверхность рефлектора образована решетчатой рамой, поверх которой с выгнутой наружной стороны натянута светоотражающая зеркальная пленка, установленная при помощи ламелей и натяжных винтов и защищенная снаружи стеклотканевым покрытием. Светоприемная ловушка, тепловая труба, внутренняя система подачи теплоносителя и конвективная система принудительного воздухообмена укрыты теплоизоляцией. Зеркальная пленка может быть выполнена из лавсана, а обтекатель - из поликарбонатных панелей. Рама опорно-поворотной платформы выполнена отгоризонтированной на совмещенной по углу места и азимутальному углу единой оси вращения рефлектора, коллинеально направленной при монтаже установки на Полярную звезду. The solar energy installation is additionally equipped with a convective forced air exchange system made in the form of a closed path connecting the air volume limited by the reflector and aerodynamic fairing to the heat accumulator. The heat radiator can be made in the form of a coil. The tunnel-type light-receiving mirror trap is made with wedge-shaped mirrored walls covered with heat insulation on the outside. A ballast inductor-radiator is additionally built into the light-receiving mirror trap. The convective forced air exchange system can be equipped with a fan mounted at the exit of the aerodynamic fairing with the possibility of forcing heated air into the energy consumption zone. An electric heater is installed in the light-receiving mirror trap, installed with the possibility of working in a joint thermodynamic cycle with a ballast inductor-emitter. The heat accumulator is equipped with a dual-circuit coolant system with the possibility of air heat transfer from the internal coolant supply system to the external household coolant circuit of the energy consumption zone. The envelope surface of the reflector is formed by a lattice frame, over which a reflective mirror film is stretched from the curved outer side, installed using lamellas and tension screws and protected from the outside with a fiberglass coating. A light-receiving trap, a heat pipe, an internal coolant supply system and a convective forced air exchange system are covered with thermal insulation. The mirror film can be made of lavsan, and the fairing can be made of polycarbonate panels. The frame of the support-rotary platform is made horizontally aligned on the elevation angle and azimuthal angle of the single axis of rotation of the reflector, collinearly directed during installation of the installation on the North Star.

Проведенный анализ указывает на наличие новизны в заявленном устройстве. The analysis indicates the presence of novelty in the claimed device.

Сравнение предложенной гелиоэнергетической установки с другими известными техническими решениями того же назначения показывает, что в этой установке используется по сути три независимые друг от друга системы съема энергии: получение электричества от эмиттеров-коллекторов, получение тепловой энергии за счет принудительной конвекции воздушной среды, нагреваемой в замкнутом пространстве под аэродинамическим обтекателем, и перенос тепловой энергии в зону потребления нагретым рабочим телом, заключенным в замкнутую систему внутренней подачи теплоносителя. Коэффициент полезного действия установки повышается также за счет использования аккумуляторов тепла и электричества, позволяющих накапливать солнечное тепло в теплоизбыточный период (летом) и использовать его в теплодефицитный период (зимой) за счет конструктивного выполнения светоприемной ловушки, обеспечивающей максимальный отбор солнечной энергии, попадающей на площадь апертуры зеркала, за счет установки электрического нагревателя и дополнительного местного балластного индуктора-излучателя тепла в светоприемной ловушке, а также за счет применения зеркальной лавсановой пленки с устройствами, регулирующими ее натяжение, что позволяет свести к минимуму дифракцию света на ее микронеровностях и связанное с ней размывание и дефокусировку светового пятна на поверхности тепловой трубы и входной апертуре светоприемной ловушки. Comparison of the proposed solar energy installation with other well-known technical solutions of the same purpose shows that in this installation essentially three independent energy extraction systems are used: generating electricity from collector emitters, generating thermal energy through forced convection of an air medium heated in a closed the space under the aerodynamic fairing, and the transfer of thermal energy to the consumption zone by a heated working fluid enclosed in a closed system of internal coolant flow. The efficiency of the installation is also increased due to the use of heat and electricity accumulators, which make it possible to accumulate solar heat in the heat-surplus period (in summer) and use it in the heat-deficient period (in winter) due to the constructive implementation of the light-receiving trap, which ensures maximum selection of solar energy falling on the aperture area mirrors due to the installation of an electric heater and an additional local ballast inductor-radiator of heat in a light-receiving trap, and e by the use of mirrored Mylar film with devices regulating its tension, which minimizes the light diffraction at its microroughnesses and associated erosion and defocus the light spot on the surface of the heat pipe and the inlet aperture of the light receiving trap.

Это сравнение указывает на превышение заявленным изобретением существующего уровня техники и решение при его помощи поставленной задачи. This comparison indicates the excess of the claimed prior art by the claimed invention and the solution of the problem with its help.

Изобретение поясняется на примере его выполнения. На чертежах изображено:
на фиг.1 - общий вид установки;
на фиг. 2 - вид сверху по А (мачта и зона энергопотребления условно не показаны);
на фиг.3 - гелиоконцентратор;
на фиг.4 - светоприемная зеркальная ловушка.The invention is illustrated by the example of its implementation. The drawings show:
figure 1 - General view of the installation;
in FIG. 2 is a top view along A (mast and power consumption zone are not conventionally shown);
figure 3 - helioconcentrator;
figure 4 - light-receiving mirror trap.

Гелиоэнергетическая установка содержит смонтированный на раме 1 гелиоконцентратор 2 с рефлектором 3, имеющим цилиндропараболическую форму огибающей поверхности, в фокусе которого размещен энергетический блок 4, связанный с зоной энергопотребления 5, и опорно-поворотную платформу 6. Рама 1 выполнена в виде башни. Огибающая поверхность рефлектора образована решетчатой рамой 7, поверх которой с выгнутой наружной стороны натянута светоотражающая зеркальная пленка 8, выполненная из лавсана, установленная при помощи ламелей и натяжных винтов 9 и защищенная снаружи стеклотканевым покрытием 10, а с противоположной стороны решетчатой рамы смонтирован аэродинамический обтекатель 11, выполненный в виде колпака из поликарбонатных панелей, охватывающего энергетический блок 4. Энергетический блок содержит тепловую трубу 12 с блоком эмиттеров-коллекторов 13, установленных в камере 14, снабженной светоприемной зеркальной ловушкой 15 тоннельного типа. Светоприемная зербальная ловушка снабжена клиновидно расположенными зеркальными стенками 16, укрытыми снаружи теплоизоляцией 17. Внутри на дне камеры блока эмиттеров-коллекторов установлен балластный индуктор-излучатель тепла 18. Вне гелиоконцентратора расположена зона энергопотребления 5, в состав которой входят аккумулятор электрической энергии 19, накопитель тепла, состоящий из теплоприемника, выполненного в виде аккумулятора тепла 20, помещенного в теплоизолированную камеру 21, и вторичный контур энергопотребления 22. Накопитель тепла снабжен двухконтурной системой теплоносителя 23 и 24. The solar energy installation comprises a solar concentrator 2 mounted on the frame 1 with a reflector 3 having a cylindrical-parabolic shape of the envelope surface, in the focus of which there is an energy block 4 connected to the energy consumption zone 5, and a support and rotary platform 6. The frame 1 is made in the form of a tower. The envelope surface of the reflector is formed by a lattice frame 7, over which a reflective mirror film 8 made of lavsan, mounted with lamellas and tension screws 9 and protected from the outside with a fiberglass coating 10 is stretched from the curved outer side, and an aerodynamic fairing 11 is mounted on the opposite side of the lattice frame, made in the form of a cap made of polycarbonate panels covering the energy block 4. The energy block contains a heat pipe 12 with a block of emitter-collectors 13, tanovlenii chamber 14 provided with the light receiving mirror 15 tunnel type trap. The light-receiving zerb trap is equipped with wedge-shaped mirrored walls 16, insulated externally with a heat insulation 17. Inside the bottom of the chamber of the emitter-collector block, a ballast heat emitter 18 is installed. Outside the solar concentrator there is an energy consumption zone 5, which includes an electric energy accumulator 19, a heat storage unit, consisting of a heat sink made in the form of a heat accumulator 20 placed in a heat-insulated chamber 21, and a secondary power consumption circuit 22. The heat accumulator provided with dual-system coolant 23 and 24.

Первый контур 23 образует внутренняя система подачи теплоносителя, состоящая ив канала 25, заполненного рабочим теплоносителем и соединяющего тепловую трубу 12 с теплоизлучателем 26, размещенным в накопителе тепла и выполненным в виде змеевика, а второй контур 24 заполнен бытовым теплоносителем. Оба контура размещены с учетом возможности воздушной передачи тепла от одного контура к другому. Воздушный объем, ограниченный рефлектором и аэродинамическим обтекателем, и зона энергопотребления объединены конвективной системой 27 принудительного воздухообмена, снабженной вентилятором 28, смонтированным на выходе аэродинамического обтекателя с возможностью нагнетания нагретого воздуха в зону энергопотребления. Светоприемная ловушка 15, тепловая труба 12, канал прохождения рабочего теплоносителя 25 и конвективная система 27 принудительного теплообмена укрыты теплоизоляцией (не показано). В светоприемную зеркальную ловушку 15 встроен электронагреватель 29, установленный с возможностью работы в совместном термодинамическом цикле с балластным индуктором-излучателем тепла 18. The first circuit 23 forms an internal coolant supply system, consisting of a channel 25 filled with a working coolant and connecting the heat pipe 12 with a heat radiator 26 located in the heat storage unit and made in the form of a coil, and the second circuit 24 is filled with a household coolant. Both circuits are placed taking into account the possibility of air heat transfer from one circuit to another. The air volume limited by the reflector and aerodynamic fairing, and the energy consumption zone are combined by a convective forced air exchange system 27, equipped with a fan 28 mounted at the exit of the aerodynamic fairing with the possibility of forcing heated air into the energy consumption zone. The light-receiving trap 15, the heat pipe 12, the passage of the working fluid 25 and the convective forced heat exchange system 27 are covered by thermal insulation (not shown). An electric heater 29 is installed in the light-receiving mirror trap 15, which is installed with the possibility of working in a joint thermodynamic cycle with a ballast inductor-heat emitter 18.

Гелиоэнергетическая установка работает следующим образом. Solar power installation works as follows.

Благодаря тому, что рама 1 опорно-поворотной платформы 6 гелиоэнергетической установки выполнена отгоризонтированной на совмещенной по углу места α и азимутальному углу φ единой оси вращения рефлектора, коллинеально направленной при монтаже установки на Полярную звезду, значительно упрощается процесс управления установкой для ориентирования ее на Солнце: для Формирования азимутальных и угломестных разворотов рефлектора 3 команда поступает на механизм разворота (не показан) от приборов 30 слежения и автоматической системы наведения на Солнце. Находящийся в фокусе зеркала рефлектора 3 энергетический блок 4 установлен таким образом, чтобы световое пятно создавало на его облучаемой поверхности (на поверхности тепловой трубы и эмиттеров-коллекторов) плотность энергии солнечного излучения на единицу площади поверхности энергетического блока, необходимую для перевода рабочего тела тепловой трубы в парообразное состояние. Для уплотнения светового потока до величины, обеспечивающей необходимую температуру на светоприемной зеркальной ловушке 15 для преобразования термоэмиссионной энергии в электрический ток, зеркала 16 ловушки установлены таким образом, что образуют клиновидный тоннель, "загоняющий" солнечные лучи "в угол", заканчивающийся тепловой трубой и блоком эмиттеров-коллекторов 13, на которых концентрируется поток световой энергии. Плотность этого потока составляет около 15 Вт/см². Выработанная блоком эмиттеров-коллекторов электроэнергия поступает частично потребителю, а частично на аккумулятор 19. Основная часть тепловой энергии поступает в зону энергопотребления 5 с рабочим теплоносителем, находящимся в канале 25 и змеевике 26, входящим во внутренний контур 23 теплоносителя. Кроме того, воздух, находящийся внутри воздушного объема 31, ограниченного аэродинамическим обтекателем 11 и рефлектором 3, нагревается вследствие контакта с тепловой трубой 12 и направляется по конвективной системе теплообмена 27 в зону энергопотребления 5. Поступившая от теплоносителя по каналу 25 и по конвективной системе теплообмена 27 тепловая энергия частично поглощается аккумулятором тепла 20, частично передается воздушным путем на внешний контур 24 бытового теплоносителя.Due to the fact that the frame 1 of the rotary support platform 6 of the solar energy installation is made horizontally aligned on a single axis of rotation of the reflector, which is aligned along the elevation angle α and azimuthal angle φ, collineally directed during installation of the installation on the Polar Star, the process of controlling the installation to orient it to the Sun is greatly simplified: for the Formation of azimuthal and elevation turns of the reflector 3, the team enters the reversal mechanism (not shown) from the tracking devices 30 and the automatic guidance system on The sun. The energy block 4 located in the focus of the mirror of the reflector 3 is installed in such a way that the light spot creates on its irradiated surface (on the surface of the heat pipe and emitter-collectors) the energy density of solar radiation per unit surface area of the energy block necessary to translate the working fluid of the heat pipe into vapor state. To seal the luminous flux to a value that provides the necessary temperature on the light-receiving mirror trap 15 for converting thermionic energy into electric current, the trap mirrors 16 are installed in such a way that they form a wedge-shaped tunnel that "drives" the sun's rays "into the corner", ending with a heat pipe and a block emitter-collectors 13, which concentrates the flow of light energy. The density of this stream is about 15 W / cm ² . The electricity generated by the block of emitter-collectors is supplied partly to the consumer, and partly to the battery 19. The bulk of the thermal energy is supplied to the energy consumption zone 5 with the working coolant located in the channel 25 and the coil 26, which is included in the internal circuit 23 of the coolant. In addition, the air inside the air volume 31, limited by the aerodynamic fairing 11 and the reflector 3, is heated due to contact with the heat pipe 12 and is directed through the convective heat exchange system 27 to the energy consumption zone 5. Received from the coolant through the channel 25 and through the convective heat exchange system 27 thermal energy is partially absorbed by the heat accumulator 20, partially transmitted by air to the external circuit 24 of the domestic coolant.

Интенсификации этого процесса содействует вентилятор 28, установленный на конвективной системе теплообмена 27. Охлажденный теплоноситель возвращается по каналу 25 в тепловую трубу, а воздух - по конвективной системе теплообмена 27 в воздушный объем 31. The intensification of this process is facilitated by the fan 28 installed on the convective heat exchange system 27. The cooled heat carrier returns through the channel 25 to the heat pipe, and the air through the convective heat transfer system 27 to the air volume 31.

При отсутствии солнца бесперебойная работа блока эмиттеров-коллекторов обеспечивается балластным индуктором-излучателем тепла 18. Для обеспечения многосуточной бесперебойной работы устройства высокотемпературный подогрев блока эмиттеров-коллекторов осуществляется электронагревателем 29, работающим в совместном термодинамическом цикле с балластным индуктором-излучателем тепла 18. In the absence of sunshine, the uninterrupted operation of the block of emitter-collectors is ensured by a ballast inductor-radiator of heat 18. To ensure the long-term uninterrupted operation of the device, the high-temperature heating of the block of emitter-collectors is carried out by an electric heater 29 operating in a joint thermodynamic cycle with a ballast inductor-radiator of heat 18.

Claims

1. A solar energy installation containing a solar mounted on the frame with a reflector having a cylindrical-parabolic shape of the envelope surface, in the focus of which there is an energy block associated with the energy consumption zone, and a rotary support platform, characterized in that the energy block and the cylindrical-parabolic reflector are hermetically covered by an aerodynamic cover while the energy unit is equipped with a heat pipe filled with the working fluid of the coolant with a light receiving device mounted in it erkalnoy trap tunnel type and unit generating electricity emitter-collector and in the energy zone are mounted heat radiating heat accumulator and energy accumulator associated with the block emitter-collector, wherein the heat pipe is connected to the heat radiating closed working fluid transporting channel forming the inner heat medium supplying system.

2. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a convective forced air exchange system made in the form of a closed path connecting the air volume limited by the reflector and aerodynamic fairing to a heat accumulator.

3. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the heat radiator is made in the form of a coil.

4. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the tunnel-type light-receiving mirror trap is made with wedge-shaped mirror walls, which are covered with heat insulation from the outside.

5. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that a ballast heat inductor is additionally built into the light-receiving mirror trap.

6. The solar energy installation according to claim 2, characterized in that the convective forced air exchange system is equipped with a fan mounted at the exit of the aerodynamic fairing with the possibility of forcing heated air into the energy consumption zone.

7. The solar energy installation according to claim 1 or 5, characterized in that an electric heater is installed in the light-receiving mirror trap, installed with the possibility of working in a joint thermodynamic cycle with a ballast inductor-emitter.

8. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the heat accumulator is equipped with a dual-circuit coolant system with the possibility of air heat transfer from the internal coolant supply system to the external household coolant circuit of the energy consumption zone.

9. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the envelope surface of the reflector is formed by a lattice frame, over which a reflective mirror film is stretched from the curved outer side, installed using lamellas and tension screws and protected from the outside with a fiberglass coating.

10. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the light-receiving trap, heat pipe, internal coolant supply system and convective forced air exchange system are covered with thermal insulation.

11. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the mirror film is made of lavsan.

12. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the fairing is made of polycarbonate panels.

13. The solar energy installation according to claim 1, characterized in that the frame of the support-rotary platform is horizontally aligned on a single axis of rotation of the reflector aligned along the elevation angle and azimuthal angle, collinearly directed when mounting the installation on the Polar Star.