RU2539936C2 - Solar collector for water heating and method of its use in construction as sheet roofing modules for erection of pitched roofs - Google Patents
Solar collector for water heating and method of its use in construction as sheet roofing modules for erection of pitched roofs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539936C2 RU2539936C2 RU2013125219/06A RU2013125219A RU2539936C2 RU 2539936 C2 RU2539936 C2 RU 2539936C2 RU 2013125219/06 A RU2013125219/06 A RU 2013125219/06A RU 2013125219 A RU2013125219 A RU 2013125219A RU 2539936 C2 RU2539936 C2 RU 2539936C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheets
- collector
- welded
- sheet
- solar collector
- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- 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
- Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к солнечной энергетике, используемой для преобразования энергии солнечного излучения в тепловую энергию в солнечных коллекторах с передачей тепла в систему горячего водоснабжения.The invention relates to solar energy used to convert the energy of solar radiation into thermal energy in solar collectors with heat transfer to the hot water system.
Новизной предлагаемого изобретения является такая конструкция нагревательной панели солнечного коллектора, которая позволяет использовать эти панели как кровельные модули при сооружении крыш зданий с набором неограниченного по площади поглощающего экрана, одновременно выполняющего функции защиты здания от атмосферных осадков.The novelty of the invention is such a design of a solar collector heating panel that allows these panels to be used as roofing modules in building roofs with a set of an unlimited in area absorbing screen, which at the same time performs the function of protecting the building from atmospheric precipitation.
Существует множество конструкций солнечных коллекторов, которые имеют вид законченного сборкой устанавливаемого либо монтируемого оборудования с традиционным набором деталей: корпуса с поддоном, трубок либо трубопластин с селективным поглощающим покрытием, обеспечивающим полное поглощение солнечных лучей, теплоизолирующего элемента с нижней стороны и остекления с верхней поглощающей стороны, трубоколлектора для подвода теплоносителя к каждому отдельному элементу коллектора и штуцеров для подключения к системе водоснабжения.There are many designs of solar collectors that look like finished assembling of installed or assembled equipment with a traditional set of parts: a case with a pallet, tubes or pipe plates with a selective absorbing coating, which ensures complete absorption of sunlight, a heat-insulating element on the lower side and glazing on the upper absorbing side, pipe manifold for supplying coolant to each individual element of the collector and fittings for connection to a water supply system.
Особенностью конструкции предлагаемого изобретения является совмещение функции поглощающей плоскости солнечного коллектора с функцией кровельного материала при устройстве наклонных (скатных) крыш на зданиях и сооружениях, то есть каждый лист кровельного материала является солнечным коллектором, исполняющим две функции, а именно защита здания либо сооружения от атмосферных осадков и одновременно преобразование энергии солнечного излучения в тепловую энергию и передача ее в систему горячего водоснабжения.A design feature of the invention is the combination of the function of the absorbing plane of the solar collector with the function of the roofing material when sloping (pitched) roofs are installed on buildings and structures, that is, each sheet of roofing material is a solar collector that performs two functions, namely, protecting the building or structure from precipitation and at the same time the conversion of solar radiation energy into thermal energy and its transfer to the hot water supply system.
Предлагаемая конструкция солнечного коллектора, как показано на Фиг.1, состоит всего из трех деталей: верхнего листа 2, который является поглощающим экраном с селективным покрытием и который имеет по краям прокатный волновой профиль для присоединения к соседним панелям, нижнего штампованного листа 1 с гофрами 4 либо круглыми вмятинами 4 для точечной сварки листов между собой и четырех приваренных к нижнему листу втулок 3 для подключения к одноконтурной системе горячего водоснабжения либо к баку с водой в двухконтурной системе. Такая конструкция солнечных коллекторов значительно упрощает их производство в массовом количестве, так как позволяет отказаться от лишних деталей заводского изготовления, а именно не нужен трубоколлектор, так как совмещен с плоскостью самого коллектора, нет необходимости в трубах либо в трубопластинах, так как два металлических листа, свариваемые между собой особым способом, исполняют функции трубопровода, не нужен корпус с поддоном, а теплоизолирующий слой снизу и остекление сверху укладываются в построечных условиях на подготовленное основание в необходимом количестве на специальных фиксирующих элементах. Кроме того с внедрением предлагаемого устройства значительно упрощается подключение каждого отдельного солнечного коллектора в систему коллекторов любой мощности, а также конструктивное совмещение (сопряжение) солнечных коллекторов с другими листовыми материалами кровли. Значительно упрощается транспортировка солнечных коллекторов по системе «один в один с прокладкой» на поддонах, как обычно транспортируются другие прокатные либо штампованные кровельные материалы.The proposed design of the solar collector, as shown in FIG. 1, consists of only three parts: the
Известны солнечные нагреватели с каналами для прохождения воды (жидкости-теплоносителя) различной конструкции, причем в одних конструкциях используют принцип труба в листе, когда каналы отштампованы в теле нагревательного элемента, в других использованы трубопластины, когда пластина отлита одновременно с трубой.Solar heaters with channels for the passage of water (heat transfer fluid) of various designs are known, moreover, in some designs the principle of a pipe in a sheet is used when the channels are stamped in the body of the heating element, in others pipes are used when the plate is cast simultaneously with the pipe.
Наиболее близкими по технической сущности к заявленному устройству являются устройства, содержащие нагревательные элементы с входными и выходными патрубками и со щелевидными полостями для прохождения теплоносителя и размещенные в теплоизолирующем корпусе, одна поверхность которых покрыта светопрозрачным покрытием и обеспечивает поступление солнечной энергии на нагревательный элемент.The closest in technical essence to the claimed device are devices containing heating elements with inlet and outlet pipes and with slit-like cavities for passage of a heat carrier and placed in a heat-insulating casing, one surface of which is covered with a translucent coating and ensures the supply of solar energy to the heating element.
Известен солнечный жидкостный нагреватель (см. авторское свидетельство RU 2037107 С1, опубликовано 09.06.1995 г.) для одно- и двухконтурных систем горячего водоснабжения, который выполнен в отдельном корпусе с поддоном, с щелевидной полостью в нагреваемом элементе с уклонами поверхностей и расширением в сторону выходного патрубка, с канавками, с остеклением сверху и теплоизолирующим слоем снизу.Known solar liquid heater (see copyright certificate RU 2037107 C1, published 09.06.1995) for single and dual circuit hot water systems, which is made in a separate housing with a tray, with a slit-like cavity in the heated element with slopes of the surfaces and expanding to the side outlet pipe, with grooves, with glazing from above and a heat insulating layer from below.
Недостатком данного изобретения является то, что поглощающий экран покрывается черной матовой краской, не отвечающей требованиям максимального поглощения энергии солнечного излучения, массивный корпус, сложность геометрии нагревательного элемента и в связи с этим сложность изготовления нагревательного элемента, а также невозможность использования нагревательного элемента в конструкциях кровель.The disadvantage of this invention is that the absorbing screen is coated with a black matte paint that does not meet the requirements for maximum absorption of solar radiation energy, a massive case, the complexity of the geometry of the heating element and, therefore, the complexity of manufacturing the heating element, and the inability to use the heating element in roof structures.
Известно также изобретение RU 2 331 026 С1, опубликовано 02.07.2008 г., в котором предлагается теплообменная панель, составленная двумя металлическими листами, сваренными между собой, причем оба листа и верхний и нижний имеют волнистые гофры вдоль панели, а места соприкосновения гофров свариваются между собой точечной сваркой. По краям панели в корпусе имеются входной и выходной патрубки для соединения с системой горячего водоснабжения.The
Недостатками данного предложения являются низкая эффективность поглощения энергии солнечного излучения вследствие того, что поглощающая поверхность является гофрированной, так как только прямые солнечные лучи, строго перпендикулярные к поглощающей поверхности, к плоскости экрана, отдают максимальные значения энергии, а также невозможность использования нагревательных панелей данной конструкции в качестве кровельных модулей.The disadvantages of this proposal are the low efficiency of energy absorption of solar radiation due to the fact that the absorbing surface is corrugated, since only direct sunlight, strictly perpendicular to the absorbing surface, to the plane of the screen, gives maximum energy values, as well as the inability to use heating panels of this design in quality of roofing modules.
Известен также коллектор солнечной энергии, предложенный изобретением RU 2042088 С1, опубликовано 20.08.1995 г., в котором между двумя сваренными между собой плоскими металлическими листами установлены металлические водопроводные трубы, как «проставки» между листами, которые со стороны каждого листа привариваются к листу точечной сваркой.The solar energy collector proposed by the invention RU 2042088 C1 is also known, published on 08/20/1995, in which metal water pipes are installed between two flat metal sheets welded together, as "spacers" between the sheets, which are welded to the spot sheet from the side of each sheet by welding.
Недостатками данного предложения являются большое количество дополнительных сварных швов, вызванных необходимостью герметизации технологического проема для подачи оправки с трубами в корпус нагревательного элемента, сложность дополнительных устройств при проведении точечной сварки для ориентации мест сварки непосредственно над трубами, большая материалоемкость, а также невозможность использования нагревательных панелей данной конструкции в качестве модулей для устройства кровель на крышах зданий.The disadvantages of this proposal are the large number of additional welds caused by the need to seal the technological opening for feeding the mandrel with pipes into the heating element body, the complexity of additional devices during spot welding to orient the welding points directly above the pipes, the high material consumption, and the inability to use this heating panels designs as modules for roofing on buildings.
Общими недостатками всех аналогов являются наличие массивного корпуса, большего количества деталей, чем у заявляемого устройства, а соответственно, и большей материалоемкости, а также конструктивные особенности, не позволяющие использовать их в качестве кровельных модулей на строящихся либо реконструируемых крышах зданий.The common disadvantages of all analogues are the presence of a massive building, more parts than the claimed device, and, accordingly, greater material consumption, as well as design features that do not allow them to be used as roofing modules on buildings under construction or under reconstruction.
Предлагаемый солнечный коллектор монтируется на крышах зданий любых размеров, причем чем больше площадь солнечного коллектора, тем он эффективнее по затратам на единицу вырабатываемого тепла.The proposed solar collector is mounted on the roofs of buildings of any size, and the larger the area of the solar collector, the more efficient it is at a cost per unit of heat generated.
Нагревательный элемент солнечного коллектора состоит из двух штампованных листов металла, которые герметично привариваются друг к другу по контуру. Материалом для изготовления нагревательного элемента может служить сталь, алюминий или медь, причем нижний лист 1 в плане меньше верхнего листа 2, так как лист 2 имеет по краям прокатные пазы для соединения с соседними нагревательными элементами, которые обеспечивают герметизацию кровли от атмосферных осадков.The heating element of the solar collector consists of two stamped sheets of metal that are hermetically welded to each other along the contour. The material for the manufacture of the heating element can be steel, aluminum or copper, with the
На Фиг.1 показаны два варианта нагревательного элемента солнечного коллектора, отличающиеся формой штампа нижнего листа 1: первый - с продольными гофрами 4, а второй - с круглыми вмятинами 4, одинаковыми по высоте 6-8 мм, по которым как в первом случае, так и во втором производится сварка листов между собой точечной сваркой. До соединения листов между собой в нижний лист 1 привариваются втулки 3 с внутренней резьбой ½ дюйма. В результате соединения двух листов между ними образуется щелевидная полость толщиной 6-8 мм, в которой прогревается жидкость. На верхний лист 2 после окончания сварочных работ наносится селективное поглощающее покрытие, обеспечивающее максимальное поглощение энергии солнечного излучения.Figure 1 shows two options for the heating element of the solar collector, characterized by the shape of the stamp of the bottom sheet 1: the first with
На Фиг.2 изображен нагревательный элемент состоящий из двух сваренных между собой листов металла, лист1 и лист2, с продольными гофрами 3 на листе 1 для присоединения листа 1 к листу 2 точечной сваркой и приваркой к листу 1 четырех металлических втулок с внутренним диаметром ½ дюйма для присоединения к системе горячего водоснабжения. На Фиг.3 и Фиг.4 показаны поперечные сечения нагревательного элемента и узел приварки металлических втулок к листу 1.Figure 2 shows a heating element consisting of two sheets of metal welded together,
Предлагаемый солнечный коллектор монтируется и подготовляется к работе следующим образом.The proposed solar collector is mounted and prepared for operation as follows.
На плоскости крыши, ориентированной на солнечную сторону, выбирается прямоугольный в плане участок максимальных размеров, где на сплошную обрешетку укладывается слой пароизоляции (полиэтилен), затем укладывается слой теплоизолирующего материала (жесткая минеральная плита толщиной 50 мм), а на теплоизолирующий слой в прокатные пазы укладываются один за другим предлагаемые нагревательные элементы с уже вкрученными в них стальными патрубками (сгонами длиной 100 мм). Нагревательные элементы крепятся к обрешетке кровли саморезами с прокладкой, а также снизу контргайкой на сгонах. Сверху с использованием специальных крепежных деталей на нагревательные элементы укладываются листы стекла, соединяемые друг с другом Н-образными уплотнителями. Присоединение солнечного коллектора к системе горячего водоснабжения производится в подкрышном пространстве с использованием труб, фитингов, шлангов, кранов и прочего, имеющегося в любом магазине «Сантехника».On the roof plane, oriented to the sunny side, a rectangular section of maximum dimensions is selected, where a vapor barrier layer (polyethylene) is laid on a continuous crate, then a layer of heat-insulating material (a rigid mineral plate with a thickness of 50 mm) is laid, and laid on the heat-insulating layer in the rolling grooves one after the other, the proposed heating elements with steel pipes already screwed into them (100 mm long spurs). The heating elements are attached to the roof lath with self-tapping screws with a gasket, as well as a lock nut on the bottom from the bottom. From above, using special fasteners, glass sheets are stacked on the heating elements, connected to each other by H-shaped seals. The solar collector is connected to the hot water supply system in the roof space using pipes, fittings, hoses, faucets and other items available at any Plumbing store.
Условием эффективной работы системы является надежная теплоизоляция всех труб, соединений в подкрышном пространстве, а также утепление аккумулирующего резервуара.The condition for the effective operation of the system is reliable thermal insulation of all pipes, joints in the under roof space, as well as the insulation of the storage tank.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013125219/06A RU2539936C2 (en) | 2013-05-31 | 2013-05-31 | Solar collector for water heating and method of its use in construction as sheet roofing modules for erection of pitched roofs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013125219/06A RU2539936C2 (en) | 2013-05-31 | 2013-05-31 | Solar collector for water heating and method of its use in construction as sheet roofing modules for erection of pitched roofs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013125219A RU2013125219A (en) | 2014-12-10 |
RU2539936C2 true RU2539936C2 (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53286741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013125219/06A RU2539936C2 (en) | 2013-05-31 | 2013-05-31 | Solar collector for water heating and method of its use in construction as sheet roofing modules for erection of pitched roofs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539936C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672656C1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-11-16 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный инженерно-экономический университет" (НГИЭУ) | Solar power device for heating water |
RU199621U1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-09-09 | Алексей Витальевич Панфилов | Pitched roof of a building, consisting of modules, as a device for heating water using solar energy |
RU2783359C2 (en) * | 2020-07-23 | 2022-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Apparatus for heating a building using alternative energy sources |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1742438A1 (en) * | 1989-10-25 | 1992-06-23 | Производственно-Торговое Объединение "Армфарфор" | Roof tile |
RU2042088C1 (en) * | 1992-09-11 | 1995-08-20 | Борис Иванович Казанджан | Solar-energy collector |
WO2008020462A1 (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-21 | Maurizio De Nardis | Solar roof tile with solar and photovoltaic production of hot water and electrical energy |
WO2009101196A1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Panoton Ag | Energy supply device with energy panels in the form of roof tiles |
-
2013
- 2013-05-31 RU RU2013125219/06A patent/RU2539936C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1742438A1 (en) * | 1989-10-25 | 1992-06-23 | Производственно-Торговое Объединение "Армфарфор" | Roof tile |
RU2042088C1 (en) * | 1992-09-11 | 1995-08-20 | Борис Иванович Казанджан | Solar-energy collector |
WO2008020462A1 (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-21 | Maurizio De Nardis | Solar roof tile with solar and photovoltaic production of hot water and electrical energy |
WO2009101196A1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Panoton Ag | Energy supply device with energy panels in the form of roof tiles |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672656C1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-11-16 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный инженерно-экономический университет" (НГИЭУ) | Solar power device for heating water |
RU199621U1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-09-09 | Алексей Витальевич Панфилов | Pitched roof of a building, consisting of modules, as a device for heating water using solar energy |
RU2783359C2 (en) * | 2020-07-23 | 2022-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Apparatus for heating a building using alternative energy sources |
RU2822342C1 (en) * | 2023-09-22 | 2024-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "НАШЕ СОЛНЦЕ" | Device for converting solar energy into heat |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013125219A (en) | 2014-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10804841B2 (en) | Solar thermal energy collector | |
US20080083176A1 (en) | Roofing panel | |
US8316841B2 (en) | Energy transmitting panel, for invisible incorporation into a building and a cassette comprising such panel | |
US20120096781A1 (en) | Structural Insulated Monolithic Photovoltaic Solar-Power Roof and Method of Use Thereof | |
KR20080104128A (en) | Solar module system with support structure | |
US4120286A (en) | Ridged surface solar heater | |
US20060124276A1 (en) | Solar energy system | |
NZ546718A (en) | Energy conversion system | |
RU2539936C2 (en) | Solar collector for water heating and method of its use in construction as sheet roofing modules for erection of pitched roofs | |
US20150168017A1 (en) | Solar Water Heating Systems and Methods of Making and Using the Same | |
KR102507753B1 (en) | Wall type solar photovoltaic composite module | |
RU2250422C2 (en) | Solar power plant for hot water supply and sun collector of such plant | |
AU2006244747A1 (en) | Solar collector element | |
US20100147290A1 (en) | Solar Water Heater | |
KR102534041B1 (en) | Roof type solar photovoltaic composite module | |
RU2003100291A (en) | HOLY INSTALLATION OF HOT WATER SUPPLY AND ITS SOLAR COLLECTOR | |
RU2258874C2 (en) | Solar collector | |
NZ572115A (en) | An energy conversion system including roofing material having a covered channel through which fluid can flow | |
CN219889789U (en) | Solar energy utilization device | |
EP3499135A1 (en) | Modular structure for the construction of buildings | |
Shen et al. | Conceptual development of a compact unglazed solar thermal facade (STF) for building integration | |
RU2822342C1 (en) | Device for converting solar energy into heat | |
JP5898745B1 (en) | Photovoltaic outer wall panel with hot water supply function | |
JPS5942423Y2 (en) | Roof panels using solar heat | |
RU2523616C2 (en) | Energy-efficient solar collector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160601 |