RU2455582C1 - Solar storage water heater - Google Patents
Solar storage water heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455582C1 RU2455582C1 RU2010154189/06A RU2010154189A RU2455582C1 RU 2455582 C1 RU2455582 C1 RU 2455582C1 RU 2010154189/06 A RU2010154189/06 A RU 2010154189/06A RU 2010154189 A RU2010154189 A RU 2010154189A RU 2455582 C1 RU2455582 C1 RU 2455582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- profiles
- water heater
- solar
- solar storage
- removable
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, конкретно - к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством солнечного лучистого потока (солнечным водонагревателям, коллекторам, поглотителям).The invention relates to solar engineering, in particular to solar cells for heating liquids by means of a solar radiant flux (solar water heaters, collectors, absorbers).
Известны гелиоагрегаты - емкостные водонагреватели, обеспечивающие преобразование лучистого потока от солнца в тепло для нагрева жидкости - см., например, С.Уделл «Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии», М., Знание, 1980, стр.44-47; патент РФ №2250420 «Гелионагреватель», приоритет от 22.05.2003, МПК F24J 2/00.Known solar units - capacitive water heaters that convert the radiant flux from the sun to heat to heat the liquid - see, for example, S. Udell "Solar energy and other alternative energy sources", M., Knowledge, 1980, pp. 44-47; RF patent No. 2250420 "Solar heater", priority dated 05.22.2003, IPC F24J 2/00.
В качестве ближайшего аналога представляемого технического решения выбран солнечный водонагреватель - плоский солнечный коллектор, приведенный в монографии Н.В.Харченко «Индивидуальные солнечные установки», М., Энергоатомиздат, 1991, стр.25-29, рис.8, 9, 10. Основными элементами ближайшего аналога являются емкость для воды (абсорбер) с селективным («лучепоглощающим») покрытием освещаемой солнцем наружной поверхности, теплоизолирующий корпус со световым окном и светопрозрачным ограждением, подводящая и отводящая коллекторные трубы.As the closest analogue of the presented technical solution, we chose a solar water heater - a flat solar collector, presented in the monograph by N.V. Kharchenko "Individual solar installations", M., Energoatomizdat, 1991, pp. 25-29, Fig. 8, 9, 10. The main elements of the closest analogue are a water tank (absorber) with a selective (“beam-absorbing”) coating of the outer surface illuminated by the sun, a heat-insulating casing with a light window and a translucent fence, supply and discharge collector pipes.
К недостаткам аналогов следует отнести относительную технологическую сложность изготовления, сборки и герметизации жидкостных абсорберов (см., например, ближайший аналог, рис.10) при реализации высокого коэффициента полезного действия солнечного водонагревателя.The disadvantages of analogues include the relative technological complexity of the manufacture, assembly and sealing of liquid absorbers (see, for example, the closest analogue, Fig. 10) in the implementation of a high efficiency of a solar water heater.
Целью предлагаемого изобретения является переход к новому конструктивно-технологическому облику плоского солнечного емкостного водонагревателя, позволяющему на 10…30% снизить трудоемкость его изготовления, сборки и герметизации (в т.ч. в мелкосерийном и крупносерийном производстве) при сохранении высокого коэффициента полезного действия устройства.The aim of the invention is the transition to a new structural and technological appearance of a flat solar storage tank, which allows 10 ... 30% to reduce the complexity of its manufacture, assembly and sealing (including in small-scale and large-scale production) while maintaining a high efficiency of the device.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом солнечном водонагревателе емкость для воды (абсорбер) выполнена из 2…20 параллельных профилей замкнутого сечения из алюминиевого сплава с толщиной стенки 1,0…3,0 мм, с длиной каждого профиля 0,5…3,5 м, профили объединены с обоих торцов фланцами, совмещенными с подводящим и отводящим каналами для каждого профиля и подводящей и отводящей коллекторными трубами, при этом между торцами профилей и фланцами выполнены зазоры в 0,2…3,0 мм, которые заполнены высокотемпературным клеем-герметиком. Сечение (замкнутое) профилей выполнено прямоугольным (в т.ч. квадратным), или трапецеидальным, или эллиптическим (в т.ч. круглым). Внутри профилей могут быть установлены съемные или несъемные экраны. Теплоизолирующий корпус водонагревателя выполнен из профилей алюминиевого сплава и отдельного днища, с внутренней теплоизоляцией между профилями корпуса, его днищем и абсорбером (емкостью для воды), с апертурой светового окна не менее 90% освещаемой солнцем (лицевой) поверхности корпуса, светопрозрачное ограждение выполнено из силикатного стекла толщиной 2…10 мм или сотового поликарбоната толщиной 4…12 мм, при этом воздушный зазор между емкостью для воды и светопрозрачным ограждением составляет 3…50 мм. Дополнительно пространство (зазор) между емкостью для воды и светопрозрачным ограждением может быть заполнено прозрачной теплоизоляцией. Корпус водонагревателя может быть снабжен регулируемыми или нерегулируемыми установочными опорами. Дополнительно корпус водонагревателя может быть снабжен 1…4 силовыми кронштейнами с 1…4 транспортно-установочными катками (колесами), а также 1…4 такелажными рукоятями, в т.ч. съемными. Также данный солнечный емкостной водонагреватель может быть снабжен съемным теплоизолирующим одеялом (чехлом).This goal is achieved by the fact that in the proposed solar water heater, the water tank (absorber) is made of 2 ... 20 parallel closed-section profiles of aluminum alloy with a wall thickness of 1.0 ... 3.0 mm, with a length of each profile of 0.5 ... 3, 5 m, the profiles are combined at both ends with flanges, combined with the inlet and outlet channels for each profile and the inlet and outlet manifold pipes, while between the ends of the profiles and flanges there are gaps of 0.2 ... 3.0 mm, which are filled with high-temperature glue - sealant. The section (closed) of the profiles is made rectangular (including square), or trapezoidal, or elliptical (including round). Inside profiles, removable or non-removable screens can be installed. The heat-insulating body of the water heater is made of aluminum alloy profiles and a separate bottom, with internal thermal insulation between the body profiles, its bottom and the absorber (water tank), with an aperture of the light window of at least 90% of the body illuminated by the sun (front), the translucent enclosure is made of
На фиг.1 представлен общий вид солнечного емкостного водонагревателя по предлагаемому техническому решению, на фиг.2, 3 показаны принципиальные конструктивно-компоновочные особенности данного устройства.Figure 1 presents a General view of a solar storage tank according to the proposed technical solution, figure 2, 3 shows the basic structural and layout features of this device.
Приняты обозначения:Designations accepted:
1 - емкость для воды (абсорбер),1 - capacity for water (absorber),
2 - корпус,2 - housing
3 - светопрозрачное ограждение,3 - translucent fence
4 - фланец,4 - flange
5 - подводящий (отводящий) канал,5 - inlet (outlet) channel
6 - теплоизоляция,6 - thermal insulation,
7 - селективное покрытие,7 - selective coating,
8 - рабочая жидкость (вода),8 - working fluid (water),
9 - установочная опора (регулируемая либо нерегулируемая),9 - installation support (adjustable or unregulated),
10 - силовой кронштейн,10 - power bracket,
11 - каток (колесо) транспортно-установочный,11 - roller (wheel) transport and installation,
12 - такелажная рукоять,12 - lifting handle
13 - экран,13 - screen
14 - днище корпуса,14 - the bottom of the body,
15 - коллекторная труба (подводящая либо отводящая).15 - collector pipe (inlet or outlet).
Устройство по предлагаемому техническому решению работает следующим образом.The device according to the proposed technical solution works as follows.
Водонагреватель, включающий абсорбер поз.1 в корпусе поз.2 (включая днище корпуса поз.14), устанавливается, например, посредством установочных опор поз.9 таким образом, чтобы солнечный лучистый поток, проникая через световое окно и светопрозрачное ограждение поз.3, нагревал лицевую поверхность профилей и рабочую жидкость поз.8 (например, воду) в абсорбере поз.1 (см. фиг.1). При этом селективное покрытие поз.7 профилей абсорбера и теплоизоляция поз.6 корпуса повышают коэффициент полезного действия водонагревателя, а экраны поз.13 внутри профилей абсорбера (вблизи стенки с селективным покрытием) увеличивают скорость прогрева воды поз.8. Подвод и отвод воды поз.8 осуществляется посредством соответствующих коллекторных труб поз.15 и каналов поз.5, конструктивно совмещенных с торцевыми фланцами поз.4 (см. фиг.2, 3). Для облегчения транспортировки и установки водонагреватель может снабжаться катками (колесами) поз.11, которые устанавливаются на силовые кронштейны поз.10, а также такелажными рукоятями поз.12 (как съемными, так и несъемными). Количество катков и рукоятей - 1…4 шт.A water heater including an absorber pos. 1 in the housing pos. 2 (including the bottom of the housing pos. 14) is installed, for example, by means of mounting supports pos. 9 so that the solar radiant flux penetrating through the light window and the translucent fence pos. 3, heated the front surface of the profiles and the working fluid pos.8 (for example, water) in the absorber pos.1 (see Fig.1). In this case, the selective coating of pos. 7 profiles of the absorber and the thermal insulation of pos. 6 of the casing increase the efficiency of the water heater, and the screens of pos. 13 inside the profiles of the absorber (near the wall with a selective coating) increase the rate of water heating pos. The water inlet and outlet pos.8 is carried out by means of the corresponding collector pipes pos.15 and channels pos.5, structurally combined with the end flanges pos.4 (see Fig.2, 3). To facilitate transportation and installation, the water heater can be equipped with rollers (wheels) pos.11, which are installed on the power brackets pos.10, as well as with lifting arms pos.12 (both removable and non-removable). The number of rollers and handles - 1 ... 4 pcs.
С целью повышения прочности и жесткости абсорбера поз.1, возможности варьировать его габаритами без изменения базовой технологии изготовления, сборки и монтажа - он выполняется из 2…20 параллельных профилей замкнутого сечения (прямоугольного, в т.ч. квадратного, или трапецеидального, или эллиптического, в т.ч. круглого) из обладающего высокой теплопроводностью, коррозионной стойкостью, имеющего малый удельный вес алюминиевого сплава с толщиной стенки 1…3 мм, с длиной каждого профиля 0,5…3,5 м (выбрано из условия удобства транспортировки и монтажа в месте эксплуатации).In order to increase the strength and rigidity of the absorber, item 1, the ability to vary its dimensions without changing the basic manufacturing, assembly and installation technology, it is made of 2 ... 20 parallel closed-section profiles (rectangular, including square, or trapezoidal, or elliptical , including round) from having high thermal conductivity, corrosion resistance, having a small specific gravity of an aluminum alloy with a wall thickness of 1 ... 3 mm, with a length of each profile of 0.5 ... 3.5 m (selected from the conditions of convenient transportation and mon identity at the place of use).
Профили абсорбера поз.1 с обоих торцов объединяются фланцами поз.4. При этом между торцами профилей и ответной поверхностью фланца выполняются монтажные зазоры в диапазоне 0,2…3,0 мм, которые в последующем заполняются высокотемпературным (выдерживающим «сухой» нагрев водонагревателя) клеем-герметиком. Данное соединение позволяет технологически несложно получить высококачественный герметичный стык с большой прочностью и стойкостью к термоциклированию независимо от количества профилей абсорбера (см. фиг.3) и тем самым существенно снизить его себестоимость по сравнению со сварными и паяными конструкциями.Absorber profiles pos. 1 from both ends are joined by flanges pos. 4. At the same time, mounting gaps are made between the ends of the profiles and the counter surface of the flange in the range 0.2 ... 3.0 mm, which are subsequently filled with high-temperature (withstanding the "dry" heating of the water heater) adhesive sealant. This connection makes it technologically easy to obtain a high-quality tight joint with high strength and resistance to thermal cycling, regardless of the number of profiles of the absorber (see figure 3) and thereby significantly reduce its cost compared to welded and soldered structures.
Интенсификация нагрева воды поз.8 может быть достигнута путем размещения внутри профилей абсорбера поз.1 съемных или несъемных экранов поз.13 (подтверждено экспериментально для времени экспонирования до нескольких часов). При этом, вследствие низких скоростей перемещения рабочего тела в емкостном нагревателе, наличие экранов поз.13 будет мало влиять на общее гидросопротивление жидкостного контура устройства.The intensification of water heating pos.8 can be achieved by placing removable or non-removable screens pos.13 inside the absorber profiles pos.1 (experimentally confirmed for exposure time up to several hours). In this case, due to the low speeds of movement of the working fluid in the capacitive heater, the presence of screens pos.13 will have little effect on the overall hydraulic resistance of the liquid circuit of the device.
С целью многолетней бесперебойной работы водонагревателя в условиях интенсивной инсоляции, взаимного соответствия температурных расширений его элементов, рационального облегчения конструкции и условий сборки изделия, оптимизации применяемого парка технологического оборудования - корпус поз.2 водонагревателя набирается из профилей алюминиевого сплава. Между профилями корпуса поз.2 и абсорбера поз.1 размещается слой термостойкой теплоизоляции поз.6 (например, минеральной ваты или пенополиуретана). Термостойкая теплоизоляция поз.6 размещается также в пространстве между абсорбером поз.1 и днищем поз.14 корпуса. При этом конструктивно жесткая теплоизоляция поз.6 может быть закреплена на днище поз.14 по типу т.н. сэндвич-панели (см. фиг.2).With the goal of many years of trouble-free operation of the water heater in conditions of intense insolation, mutual compliance of the temperature expansion of its elements, rational lightening of the design and assembly conditions of the product, optimization of the used process equipment park, the body of
Для максимизации солнечного лучистого потока, на абсорбер поз.1 - апертура светового окна должна составлять не менее 90% освещаемой лицевой стороны водонагревателя. На основании опыта эксплуатации экспериментальных образцов воздушный зазор между лицевой стороной с селективным покрытием поз.7 абсорбера поз.1 и светопрозрачным ограждением поз.3 выбран в диапазоне 3…50 мм. При этом светопрозрачное ограждение поз.3 выполняется из силикатного стекла толщиной 2…10 мм либо из более легкого и с меньшим уровнем теплопотерь сотового поликарбоната толщиной 4…12 мм (указанные толщины светопрозрачного ограждения при незначительном ослаблении лучистого потока обладают достаточной для эксплуатационных условий в габаритах светового окна конструкционной прочностью и жесткостью). В качестве перспективного варианта устройства, обеспечивающего уменьшение тепловых потерь на переходе светопрозрачное ограждение - абсорбер, может быть предложена прозрачная теплоизоляция (например, на основе пористых или трубчатых структур поликарбонатов), размещаемая в данном промежутке (зазоре). При этом, в зависимости от характеристик прозрачной теплоизоляции, допускается простая доработка базовой конструкции путем ее плотной установки в зазор.To maximize the solar radiant flux, on the absorber pos.1 - the aperture of the light window should be at least 90% of the illuminated front side of the water heater. Based on the experience of operating experimental samples, the air gap between the front side with a selective coating of pos. 7 of the absorber pos. 1 and the translucent fence pos. 3 is selected in the range of 3 ... 50 mm. In this case, the translucent fence pos. 3 is made of silicate glass with a thickness of 2 ... 10 mm or of a lighter and lower heat loss cellular polycarbonate with a thickness of 4 ... 12 mm (the indicated thickness of the translucent fence with a slight weakening of the radiant flux is sufficient for operating conditions in the dimensions of the light windows structural strength and rigidity). As a promising version of the device, providing a reduction in heat loss at the transition of the translucent enclosure - absorber, transparent thermal insulation (for example, based on porous or tubular polycarbonate structures) placed in this gap (gap) can be proposed. At the same time, depending on the characteristics of transparent thermal insulation, a simple refinement of the basic structure by its tight installation in the gap is allowed.
Дополнительно солнечный емкостной водонагреватель по предложенному техническому решению может снабжаться съемным теплоизолирующим одеялом (чехлом). Основное назначение теплоизолирующего одеяла - снижение теплопотерь водонагревателя в ночное время. Тем самым рабочая жидкость поз.8 длительное время остается нагретой и пригодной к бытовому или промышленному использованию (в данном случае уместна определенная аналогия с термосом).Additionally, a solar storage tank according to the proposed technical solution can be equipped with a removable heat-insulating blanket (cover). The main purpose of a heat-insulating blanket is to reduce the heat loss of a water heater at night. Thus, the working fluid pos.8 remains heated for a long time and is suitable for domestic or industrial use (in this case, a certain analogy with a thermos is appropriate).
Создание солнечного емкостного водонагревателя по предлагаемому техническому решению позволит перейти к новому современному конструктивно-технологическому облику изделия, снизить на 10…30% трудоемкость изготовления, сборки и герметизации плоских водонагревателей как в мелкосерийном, так и в крупносерийном производстве при сохранении общего высокого коэффициента полезного действия устройства.The creation of a solar capacitive water heater according to the proposed technical solution will allow us to switch to a new modern structural and technological appearance of the product, reduce the complexity of manufacturing, assembling and sealing flat water heaters by 10 ... 30% in both small and large-scale production while maintaining the overall high efficiency of the device .
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154189/06A RU2455582C1 (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Solar storage water heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154189/06A RU2455582C1 (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Solar storage water heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2455582C1 true RU2455582C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010154189/06A RU2455582C1 (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Solar storage water heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455582C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180994U1 (en) * | 2018-03-13 | 2018-07-03 | Елизавета Александровна Румянцева | solar water heater |
RU217059U1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-03-16 | Магомед Гаджимагомедович Дибиров | Flat plate solar collector |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2587461A1 (en) * | 1985-04-03 | 1987-03-20 | Deydier Pierre | Solar collecting without the conventional case |
WO2003048655A1 (en) * | 2001-12-01 | 2003-06-12 | Christensen Hans Joergen | Solar collector panel for heating ventilation air |
RU2250420C2 (en) * | 2003-05-22 | 2005-04-20 | Лавренов Александр Николаевич | Solar heater |
RU2265162C2 (en) * | 2004-01-16 | 2005-11-27 | Адамович Борис Андреевич | Solar energy collector used as building structure member |
RU53417U1 (en) * | 2006-01-10 | 2006-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "А-1" | SOLAR COLLECTOR |
RU2395757C2 (en) * | 2008-02-21 | 2010-07-27 | Валерий Михайлович Харченко | Solar collector |
-
2010
- 2010-12-30 RU RU2010154189/06A patent/RU2455582C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2587461A1 (en) * | 1985-04-03 | 1987-03-20 | Deydier Pierre | Solar collecting without the conventional case |
WO2003048655A1 (en) * | 2001-12-01 | 2003-06-12 | Christensen Hans Joergen | Solar collector panel for heating ventilation air |
RU2250420C2 (en) * | 2003-05-22 | 2005-04-20 | Лавренов Александр Николаевич | Solar heater |
RU2265162C2 (en) * | 2004-01-16 | 2005-11-27 | Адамович Борис Андреевич | Solar energy collector used as building structure member |
RU53417U1 (en) * | 2006-01-10 | 2006-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "А-1" | SOLAR COLLECTOR |
RU2395757C2 (en) * | 2008-02-21 | 2010-07-27 | Валерий Михайлович Харченко | Solar collector |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180994U1 (en) * | 2018-03-13 | 2018-07-03 | Елизавета Александровна Румянцева | solar water heater |
RU217059U1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-03-16 | Магомед Гаджимагомедович Дибиров | Flat plate solar collector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120024283A1 (en) | Hybrid Solar Thermal and Photovoltaic Collector | |
US20120145223A1 (en) | Solar thermal energy collector | |
CN105758021A (en) | Solar heat collection device with phase-change heat-storage heat tubes | |
WO2013183067A2 (en) | An improved heat collection element for linear collector | |
CN201973902U (en) | Solar thermal collector adopting gas as working medium | |
RU2455582C1 (en) | Solar storage water heater | |
IL261062A (en) | Sandwich roof panels to serve as thermal collectors | |
CN202928120U (en) | Glass super-conduction panel solar water heater | |
CN204678708U (en) | Stainless steel corrugated type solar heat collector | |
CN203071112U (en) | Heat exchanger device used for BIPV | |
CN204084905U (en) | A kind of plate solar collector with phase-transition heat-storage room module | |
CN203771742U (en) | Louvered flat-panel solar heat collector | |
RU90103U1 (en) | MOBILE BUILDING WITH ALTERNATIVE HEAT AND POWER SUPPLY | |
WO2009047528A1 (en) | Improvements in and relating to solar panels | |
CN101781915A (en) | Solar energy wall body heat utilization system | |
CN205505451U (en) | Solar heat collection device with phase -change thermal heat pipe | |
CN104236131A (en) | Solar flat plate collector with phase change heat storage chamber module | |
CN202792572U (en) | Balcony wall-mounted type solar water heater with light wave heating function | |
CN214065073U (en) | PC board solar energy air heating system | |
RU2523616C2 (en) | Energy-efficient solar collector | |
CN203771731U (en) | Flat-plate solar water heater | |
CN201181129Y (en) | Split solar water heater | |
CN107560198A (en) | Solar energy storage thermal-arrest integral system | |
RU96637U1 (en) | SOLAR COLLECTOR | |
CN105865053A (en) | Solar optothermal converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151231 |