UA55862U - Двосторонній сонячний колектор з рідинним адсорбером - Google Patents

Abstract

Двосторонній сонячний колектор з рідинним адсорбером належить до галузі сонячної енергетики для постачання теплом будь-яких об'єктів, а також може використовуватися як світлозахисний та декоративний елемент дахів і мансард архітектурних споруджень.

Description

кож ціну, оскільки він складається з кольорових - віддзеркалення власного інфрачервоного ви- металів. промінювання всередину світлосприймаючого

Найбільш близьким до корисної моделі, що пристрою та зменшення відбиття призматичною заявляється за суттю і досягнутим результатом є поверхнею оболонки, особливо косих променів; сонячний колектор (Патент УМО/2008/1501891І, об- - застосування нового теплоносія з низькою раний прототипом. Цей колектор містить оболонку в'язкістю та селективно поглинаючими випроміню- з одношарового чи багатошарового матеріалу і вання добавками. розташований в ній теплосприймаючий пристрій 2. Зниження вагогабаритних характеристик і для передачі тепла теплоносію, на зовнішню по- вартості за рахунок: верхню якого нанесене селективне покриття. - відсутності металічних частин адсорбера;

Недоліками відомого сонячного колектора є - зменшення товщини селективних покриттів і складна геометрична конфігурація колектора і сві- теплоносія внаслідок можливості входження соня- тлосприймаючого пристрою, що утруднює процес чних променів в колектор через призматичну по- його виготовлення, збільшує габарити і підвищує верхню під кутом не менш 45"; вартість. До того ж, він має лише фронтальну і - застосування конструкції світлосприймаючо- бокову світлосприймаючі поверхні, що зменшує го пристрою у вигляді плоскопаралельних плас- вироблення теплової енергії. тин, що забезпечує максимальне поглинання та

Оскільки селективне покриття розташоване на відведення енергії при мінімальних об'ємі й вазі. зовнішній поверхні світлосприймаючого пристрою, Ця задача вирішується за допомогою пропо- воно є додатковою ланкою термічного опору у ла- нованої корисної моделі. нцюзі поглинання та передачі променевої енергії 1. Двосторонній сонячний колектор з рідинним теплоносію через оболонку. адсорбером (ДСКРА), що містить оболонку з од-

Запропонована корисна модель має з колек- ношарового чи багатошарового матеріалу і розта- тором-прототипом наступні спільні ознаки: шований у оболонці теплосприймаючий пристрій - оболонки з одношарового або багатошарово- для передачі тепла теплоносію, на зовнішню по- го матеріалу; верхню якого нанесене селективне покриття, який - пласку теплосприймаючу панель з каналами відрізняється тим, що світлосприймаючий у диапа- для протікання рідкого теплоносія, у якій на всьому зоні 350-2500 нм пристрій являє собою колектор, протязі розташовані з кожного боку два додатко- сформований двома плоскопаралельними селек- вих теплосприймаючих елемента; тивними пластинами з розвиненою поверхнею - селективне покриття, поглинаюче сонячну вкритою зовні відбиваючим інфрачервоні промені радіацію. в середину покриттям, які поєднані між собою по

Відмінними ознаками запропонованої корисної периметру і забезпечені перетинами, що форму- моделі і прототипу є те, що вона містить: ють ходи для рідинного селективного поглинаючо- - світлосприймаючий пристрій, що поглинає го теплоносія. сонячне випромінювання у діапазоні 350-2500 нм з 2. ДСКРА за п. 1, відрізняється тим, що він ви- усіх боків; конаний з термостійкого прозорого скла, причому - світлосприймаючий пристрій, що поглинає світлосприймаючий пристрій розташований у мі- сонячне випромінювання теплоносієм і/чи селек- делевому перетині сонячного колектора, а ходи тивним покриттям, розташованим на внутрішній колектору теплоносія із зазором 3-5-103 м мають поверхні плоскопаралельних прозорих пластин; форму лабіринту. - світлосприймаючий пристрій з ходами у ви- З. ДСКРА за п. 1, відрізняється тим, що зовні- гляді лабіринту розташований у міделевому пере- шня поверхня плоскопаралельних прозорих плас- тині сонячного колектора; тин світлосприймаючого пристрою або зовнішня - зовнішня або внутрішня поверхня оболонки чи внутрішня поверхні оболонки колектора вико- колектора виконана призматичною і вкрита пок- нані призматичними з кутом 45-50". риттям, що відбиває інфрачервоні промені всере- 4. ДСКРА за п. 1, відрізняється тим, що шар дину теплосприймаючого пристрою; рідинного селективного теплоносія світлосприй- - теплоносій і покриття можуть бути виконані маючого пристрою колектора поглинає 90-95 95 селективно прозорими в видимому діапазоні ви- сонячного випромінювання в діапазоні від 300 до промінювання за рахунок внесення фотопоглина- 2500 нм, причому теплоносій може бути виконаний ючих добавок; селективно прозорим в діапазонах 400-500 нм, - теплоносій містить компоненти, які забезпе- 500-600 або 600-700 нм. чують і температуру його кипіння та замерзання 5. Рідинний селективний теплоносій за п. 4, ві- від -507 до 4120 "С і знижують в'язкість. дрізняється тим, що його основу складають вода,

Запропонована модель спрямована на вирі- хлорид магнію, хлорид літію, диметилсульфоксид шення наступних задач. або вода, диметилсульфоксид, пропиленгліколь 1. Підвищення виробництва теплової енергії за які забезпечують інтервал між температурами його рахунок: кипіння та замерзання від -507 до 120 "С, в'яз- - збільшення активної світлопоглинаючої по- кість 1.5-2 мПа (при 20 "С), а також світлопогли- верхні завдяки участі тильного боку колектора; наючі та фотостабілізуючі добавки - оксипохідні - зниження термічного опору теплопередачі та бензофенону, нігрозини та металоорганічні барв- концентрації джерел тепловиділення всередені ники. внутрішньої оболонки світлосприймаючого при- 6. ДСКРА за п. 1, відрізняється тим, що у дру- строю; гому варіанті виконання лицьова та тильна повер-

хні пластини, а також перетинів ходів світло- розчину пропіленгліколю, що збільшує коефіцієнт сприймаючого пристрою колектора зсередини теплопередачі у процесі рекуперації і суттєво зме- вкриті селективними силіконовими покриттями 8- ншує енерговитрати на помпування теплоносія. Це 16 нм завтовшки, які поглинають випромінювання призводить до зменшення габаритів теплообмінної в диапазонах 350-500 нм та від 500-1800 нм для системи та помпи і, відповідно, їх здешевлення. лицьової і тильної сторін відповідно, причому се- Технічний результат досягається в конструкції лективне покриття може бути прозорим в діапазо- ДСКРА внаслідок збільшення поверхні поглинання нах 400-500 нм, 500-600 нм і 600-700 нм. сонячної енергії та ефективності тепловідведення;

Застосування в нашій конструкції світлопогли- зменшення тепловтрат через конвекцію, теплоп- наючого у діапазоні сонячного випромінювання з ровідність та променеву складову; зменшення за- усіх боків теплосприймаючого пристрою забезпе- трат на помпування і вагогабаритних параметрів, чує поглинання прямих, відбитих і розсіяних соня- подовження строку експлуатації. чних потоків. Це обумовлює підвищення ефектив- Сонячний колектор працює наступним чином: ності теплогенерації в 1,15-1,95 раза. На Фіг. 1 зображена схема ДСКРА, що містить

Завдяки світлолопоглинанню у ДСКРА додат- вхідний патрубок колектора холодного (6) та пат- ково зростає ефективність теплогенерації внаслі- рубок виходу гарячого теплоносія (7), а також док того, що поглинута енергія рівномірно розподі- сформовані перетинами (9) ходи у формі лабірин- ляється в об'ємі телоносія. Це знижує тепловтрати ту для його циркуляції (шлях проходження зобра- за рахунок зменшення конвекції і теплопроведен- жено стрілками). В процесі циркуляції теплоносій ня, а променева складова нагрітого теплоносія чи селективне покриття (8) поглинають сонячне відбивається інфрачервоними покриттями назад випромінювання, яке надходить всередину колек- всередину колектора, що також підвищує ккд теп- тора через зовнішню оболонку (4,1) і прозорі плас- лоперетворення. тини з призматичною поверхнею (3), що формують

Прямий безпосередній контакт селективного внутрішній простір світлосприймаючого присторю теплоносія з розвиненою внутрішньою тепло- (5). Втрати поглиненого випромінювання у зовніш- сприймаючою поверхнею, до того ж вкритою тон- нє середовище мінімізуються розташованим на ким шаром селективно поглинаючого покриття, внутрішній поверхні зовнішньої оболонки колекто- додатково знижує тепловтрати. ра (4, 1) відбиваючим покриттям.

Наявність призматичної поверхні дозволяє За результатами іспитів двох варіантів вико- зменшити коефіцієнт відбиття сонячного випромі- нання моделі ДСКРА виявлено, що варіант з селе- нювання і збільшити довжину шляху променів при ктивною рідиною (за пп. 4, 5 формули) є більш проходженні селективних покриття і теплоносія, ефективним. Це обумовлено тим, що у даному що дає можливість поглинути енергію у тонкому їх випадку сонячна енергія поглинена теплоносієм шарі. Завдяки цьому ДСКРА має менші габарити, концентрується у центральній частині колектора і, вагу і ціну. таким чином, мінімізуються тепловтрати. Колектор

Виконання теплоносіїв і покриття селективно у такому варіанті виконання є всепогодним і може прозорими в видимому діапазоні дає змогу вбудо- використовуватись цілорічно. вувати різнокольорові ДСКРА у дахові і мансардні Дещо нижчу ефективність продемонстрував конструкції, використовуючи в якості елементу варіант колектора з селективним покриттям все- дизайну. редині світлосприймаючого пристрою (за п. 6 фо-

Запропоновані теплоносії забезпечують не рмули). Цей варіант колектора краще застосову- лише широкий температурний діапазон експлуа- вати у одноконтурній системі теплообміну, тобто тації подовження його строку завдяки тепло- та для безпосереднього нагрівання води, що здеше- фотостабільності Ї здешевлюють його. До того ж, влює вартість генерованої енергії. Недоліком цьо- їх в'язкість у кілька разів нижча ніж у традиційного го варіанту є сезонність використання.

і Б х ппук.

Що К І і3 нкняккетенсюкцте носа ннеекнке тк ккекессскнякяні Па . ня дент ій а екемеМІ и ГЯК і! а й Кн і й тов 3 КІ слИлалаляних де в фОЖлУХ скнкжиеоК є нт сти в я ї ше ие й

Где Полі ша.

Фіг. 1

Комп'ютерна верстка І.Скворцова Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601