RU96637U1

RU96637U1 - SOLAR COLLECTOR

Info

Publication number: RU96637U1
Application number: RU2009146566/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Терёхин; Владлен Михайлович Голощапов; Андрей Александрович Баклин; Евгений Михайлович Устинов
Original assignee: Пензенская государственная технологическая академия, отдел научных исследований
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-08-10

Abstract

1. Солнечный коллектор, содержащий корпус с прозрачной передней стенкой, боковые зеркала и расположенной внутри корпуса поглощающей панелью, отличающийся тем, что коллектор включает корпус с верхней рамкой, выполненной из Г-образного профиля, прозрачную переднюю стенку (стекло), поглощающую панель, состоящую из двух отштампованных пластин из листовой коррозионно-стойкой стали, боковые зеркала, установленные под углом 125-130° к плоскости солнечного коллектора, теплоизоляцию и входные и выходные штуцера, вваренные в поглощающую панель, при этом для движения теплоносителя в поглощающей панели применен канал шестиугольного профиля. ! 2. Солнечный коллектор по п.1, отличающийся тем, что поглощающая панель выполнена из листовой коррозионно-стойкой стали 12×8Н10Т толщиной 0,7÷0,8 мм, имеющая каналы шестиугольной формы с селективным покрытием, поглощательная способность которого 94÷96%, степень черноты в диапазоне 0,08÷0,10, корпус выполнен из алюминиевого швеллерного профиля, заполненный теплоизолятором из пенополистирола, покрыт алюминиевой фольгой для уменьшения тепловых потерь в коллекторе; прозрачная передняя стенка - упрочненное стекло толщиной 4 мм с малым содержанием железа, коллектор рассчитан на рабочее давление 0,5 МПа. 1. Solar collector comprising a housing with a transparent front wall, side mirrors and an absorbing panel located inside the housing, characterized in that the collector includes a housing with an upper frame made of an L-shaped profile, a transparent front wall (glass), an absorbing panel consisting of two stamped plates made of corrosion-resistant steel sheet, side mirrors mounted at an angle of 125-130 ° to the plane of the solar collector, thermal insulation and input and output fittings welded into the absorbing panel when In order to move the coolant in the absorbing panel, a channel of a hexagonal profile is used. ! 2. The solar collector according to claim 1, characterized in that the absorbing panel is made of sheet corrosion-resistant steel 12 × 8H10T with a thickness of 0.7 ÷ 0.8 mm, having hexagonal channels with a selective coating, the absorption capacity of which is 94 ÷ 96% , the degree of blackness in the range of 0.08 ÷ 0.10, the housing is made of an aluminum channel profile, filled with a polystyrene heat insulator, coated with aluminum foil to reduce heat loss in the collector; transparent front wall - toughened glass with a thickness of 4 mm with a low iron content, the collector is designed for an operating pressure of 0.5 MPa.

Description

Полезная модель относится к гелиотехнике и может быть использовано для нагрева воды, необходимой в бытовых и технических целях и в системах горячего водоснабжения в домах, коттеджах, гостиницах, больницах, школах и т.д.The utility model relates to solar technology and can be used to heat water, necessary for domestic and technical purposes and in hot water systems in homes, cottages, hotels, hospitals, schools, etc.

Сущность изобретения: упростить технологию изготовления, повысить надежность и КПД; коллектор содержит корпус с установленной внутри поглощающей панелью, по периметру которой под некоторым углом, величина которого связана с географической широтой местности, установлены зеркала. Поглощающая панель имеет шестиугольную форму каналов для теплоносителя, соединенных с входными и выходными штуцерами.The inventive simplify manufacturing technology, improve reliability and efficiency; the collector comprises a housing with an absorbing panel installed inside, along the perimeter of which, at a certain angle, the magnitude of which is related to the geographical latitude of the area, mirrors are installed. The absorption panel has a hexagonal shape of the channels for the coolant connected to the inlet and outlet fittings.

Шестиугольная форма каналов позволяет равномерно распределять теплоноситель по длине каналов, боковые плоскости и горизонтальная плоскость каналов воспринимают максимум солнечных лучей при утреннем, дневном и вечернем солнцестоянии.The hexagonal shape of the channels allows you to evenly distribute the coolant along the length of the channels, the lateral planes and the horizontal plane of the channels perceive a maximum of sunlight during the morning, afternoon and evening solstices.

Известен солнечный коллектор (Патент США №3395614. кл. F24j 3/02 1976 г.), содержащий корпус с прозрачной передней стенкой и поглощающей панелью и установленный в корпусе поглотитель в виде продольной пластины с отверстиями и размещенных под каждой из них камер, открытых со стороны пластины, причем в стенке каждой камеры выполнены в форме усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к камере, а стенки последней выполнены в форме неполной сферы.A known solar collector (US Patent No. 3395614. CL F24j 3/02 1976), comprising a housing with a transparent front wall and an absorbing panel and an absorber installed in the housing in the form of a longitudinal plate with holes and chambers open under each of them, open with sides of the plate, moreover, in the wall of each chamber is made in the form of a truncated cone, facing a smaller base to the chamber, and the walls of the latter are made in the form of an incomplete sphere.

Этот коллектор конструктивно сложен, что требует длительного времени изготовления и специального технологического оборудования для двустенной вакуумированной трубки, что ведет к усложнению коллектора и повышению стоимости поглотителя, кроме того вакуумные трубки имеют низкую прочность к ударным нагрузкам, например, удары крупного града и др.This collector is structurally complex, which requires a long manufacturing time and special technological equipment for a double-walled evacuated tube, which complicates the collector and increases the cost of the absorber, in addition, vacuum tubes have low impact strength, for example, large hail impacts, etc.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, в котором отверстия для протекания теплоносителя расположены симметрично относительно продольной оси коллектора и сходятся в верхних и нижних частях, где установлены входной и выходной штуцера.The closest in technical essence to the invention is a device in which the holes for the flow of coolant are located symmetrically relative to the longitudinal axis of the collector and converge in the upper and lower parts where the input and output nozzles are installed.

Существенным недостатком этого технического решения являются сложная технология изготовления, требующая длительного времени изготовления и специального технологического оборудования.A significant drawback of this technical solution is the complex manufacturing technology that requires a long manufacturing time and special technological equipment.

Не обеспечивается ламинарное движение теплоносителя по каналам без образования вихрей и пузырьков воздуха, что приводит к значительным тепловым потерям теплоносителя.The laminar motion of the coolant along the channels is not provided without the formation of vortices and air bubbles, which leads to significant heat loss of the coolant.

Целью полезной модели является упрощение конструкции, составляющих частей, повышение технологичности изготовления, упрощение сборки и повышение надежности и КПД.The purpose of the utility model is to simplify the design of the components, increase manufacturability, simplify assembly and increase reliability and efficiency.

Цель достигается тем, что в коллекторе содержащий корпус с прозрачной передней стенкой, поглощающей панелью, состоящей из двух частей с продольными шестигранными каналами и расположенными по бокам зеркалами, угол наклона которых обеспечивает оптимальное освещение поверхностей каналов поглощающей панели при различных углах солнцестояния, которые значительно повышают КПД, дополнительно направляя солнечные лучи на поглощающую панель. Для движения теплоносителя применен канал шестиугольного профиля, позволяющий повысить КПД и технологичность изготовления. Высота наклонных зеркал должны быть больше выступающей части каналов над поглощающей панелью, что обеспечивает направление солнечных лучей на наклонные боковые поверхности каналов. Предлагаемая шестиугольная форма каналов позволяет равномерно распределять теплоноситель по длине каналов, боковые плоскости и горизонтальная плоскость каналов воспринимают максимум солнечных лучей при утреннем, дневном и вечернем солнцестоянии.The goal is achieved in that in the collector comprising a housing with a transparent front wall, an absorbing panel consisting of two parts with longitudinal hexagonal channels and mirrors located on the sides, the tilt angle of which provides optimal illumination of the surfaces of the channels of the absorbing panel at different solstice angles, which significantly increase the efficiency , further directing the sun's rays to the absorbing panel. A channel of a hexagonal profile is used to move the coolant, which allows to increase the efficiency and manufacturability. The height of the inclined mirrors should be greater than the protruding part of the channels above the absorbing panel, which ensures the direction of sunlight on the inclined side surfaces of the channels. The proposed hexagonal shape of the channels makes it possible to evenly distribute the coolant along the length of the channels, the lateral planes and the horizontal plane of the channels perceive a maximum of sunlight during the morning, afternoon, and evening solstices.

Введение перечисленных элементов позволяет упростить конструкцию, повысить надежность работы коллектора при эксплуатации, снизить его стоимость и повысить КПД.The introduction of these elements allows us to simplify the design, increase the reliability of the collector during operation, reduce its cost and increase efficiency.

На фиг.1 изображен коллектор, общий вид; на фиг.2 показан разрез коллектора; на фиг.3 изображена часть теплопоглощающей панели с патрубком.Figure 1 shows the collector, a General view; figure 2 shows a section of the collector; figure 3 shows part of a heat-absorbing panel with a pipe.

Коллектор включает корпус 1 с верхней рамкой 2, выполненного из Г образного профиля, прозрачную переднюю стенку 3 (стекло), поглощающую панель 4, боковые зеркала 5, установленные под углом 125-130° к плоскости солнечного коллектора, теплоизоляцию 6 и входные и выходные штуцера 7, вваренные в поглощающую панель. Поглощающая панель 4 состоит из двух отштампованных пластин из листовой коррозионностойкой стали марки 12ХН10Т толщиной 0,7-0,8 мм. с каналами шестиугольной формы и соединенных между собой контактной электросваркой.The collector includes a housing 1 with an upper frame 2 made of a L-shaped profile, a transparent front wall 3 (glass), an absorbing panel 4, side mirrors 5 installed at an angle of 125-130 ° to the plane of the solar collector, thermal insulation 6, and input and output fittings 7 welded into the absorbing panel. The absorbing panel 4 consists of two stamped plates made of sheet corrosion-resistant steel grade 12XH10T with a thickness of 0.7-0.8 mm. with hexagonal channels and interconnected by contact welding.

При работе коллектора устанавливают, например, на крыше дома на специальной опоре с ориентацией на солнце под углом к горизонту, равным географической широте местности. К нему подсоединяются трубопроводы с системой подачи теплоносителя к входному и выходному штуцерам.When the collector is installed, for example, on the roof of the house on a special support with orientation to the sun at an angle to the horizon equal to the geographical latitude of the terrain. Pipes with a coolant supply system to the inlet and outlet fittings are connected to it.

Солнечная энергия, падающая на теплопоглощающую панель 4, нагревает ее и передает энергию теплоносителю. Он нагревается и поступает через выходной штуцер 7 к потребителю.Solar energy incident on the heat-absorbing panel 4, heats it and transfers energy to the coolant. It heats up and enters through the outlet fitting 7 to the consumer.

Предлагаемый солнечный коллектор разработан и изготовлен. Он имеет следующие характеристики: поглощающая панель выполнена из листовой коррозионностойкой стали 12Х8Н10Т толщиной 0,7÷0,8 мм., с шестиугольной формой каналов, корпус выполнен из алюминиевого швеллерного профиля, заполненный теплоизолятором из пенополистирола, покрытого алюминиевой фольгой для уменьшения тепловых потерь в коллекторе; прозрачная передняя стенка - упрочненное стекло толщиной 4 мм. с малым содержанием железа, боковые зеркала установлены под углом 125-130° к плоскости поглощающей панели, величина этого угла рассчитана для северной широты 50-55°. Поглощающая панель выполнена с селективным покрытием, поглощательная способность которого 94÷96% степень черноты в диапазоне 0,08÷0,10. Коллектор рассчитан на рабочее давление 0,5 МПа. Один солнечный коллектор (S=1 м²), например, на широте Москвы за теплый летний день производит около 80 литров воды с температурой более 60°С.The proposed solar collector is designed and manufactured. It has the following characteristics: the absorbing panel is made of sheet steel 12X8H10T with a thickness of 0.7 ÷ 0.8 mm., With a hexagonal channel shape, the body is made of aluminum channel profile, filled with a polystyrene foam heat insulator coated with aluminum foil to reduce heat loss in the collector ; transparent front wall - toughened glass with a thickness of 4 mm. with a low iron content, side mirrors are installed at an angle of 125-130 ° to the plane of the absorbing panel, the value of this angle is calculated for a northern latitude of 50-55 °. The absorption panel is made with a selective coating, the absorption capacity of which is 94–96% blackness in the range of 0.08–0.10. The collector is designed for an operating pressure of 0.5 MPa. One solar collector (S = 1 m ² ), for example, at the latitude of Moscow for a warm summer day produces about 80 liters of water with a temperature of more than 60 ° C.

Габаритные размеры 1450×770×90 мм., масса коллектора 20÷25 кг., расчетный срок службы 20÷25 лет.Overall dimensions 1450 × 770 × 90 mm., The mass of the collector 20 ÷ 25 kg., The estimated service life of 20 ÷ 25 years.

Введение боковых зеркал, штампованной поглощающей панели позволяет повысить КПД, технологичность изготовления и существенно снизить стоимость, повысить срок службы и надежность. Предлагаемый коллектор рекомендован к внедрению и серийному выпуску.The introduction of side mirrors, a stamped absorbing panel allows you to increase efficiency, manufacturability and significantly reduce costs, increase service life and reliability. The proposed collector is recommended for implementation and serial production.

Claims

1. Solar collector comprising a housing with a transparent front wall, side mirrors and an absorbing panel located inside the housing, characterized in that the collector includes a housing with an upper frame made of an L-shaped profile, a transparent front wall (glass), an absorbing panel consisting of two stamped plates made of corrosion-resistant steel sheet, side mirrors mounted at an angle of 125-130 ° to the plane of the solar collector, thermal insulation and input and output fittings welded into the absorbing panel when In order to move the coolant in the absorbing panel, a channel of a hexagonal profile is used.

2. The solar collector according to claim 1, characterized in that the absorbing panel is made of sheet corrosion-resistant steel 12 × 8H10T with a thickness of 0.7 ÷ 0.8 mm, having hexagonal channels with a selective coating, the absorption capacity of which is 94 ÷ 96% , the degree of blackness in the range of 0.08 ÷ 0.10, the housing is made of an aluminum channel profile, filled with a polystyrene foam heat insulator, coated with aluminum foil to reduce heat loss in the collector; transparent front wall - toughened glass with a thickness of 4 mm with a low iron content, the collector is designed for an operating pressure of 0.5 MPa.