Преобразователь солнечной энергии

 

Изобретение предназначено для получения горячих жидкостей, например воды. Преобразователь солнечной энергии содержит вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие пластины. Концентратор выполнен в виде параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы. Отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие. Изобретение позволит обеспечить высокую эффективность преобразования и простоту изготовления. 4 ил.

Изобретение относится к области прямого преобразования солнечной энергии, например, в тепловую и может быть использовано в любой области народного хозяйства для получения горячих жидкостей, например воды.

Известно устройство для направления лучистой энергии (патент Великобритании N 1488598, МКИ - F 24 J 3/02, НКИ - F4U, P4W; 1977 г). Устройство имеет преобразователь энергии, выполненный, например, в виде трубы с теплоносителем, тепловой трубы, электролитического фотоэлемента или радиатора; рефлектор и зеркало. Каждая сторона рефлектора составлена из двух частей. Одна часть имеет форму развертки внешнего контура боковой стороны преобразователя, а вторая часть имеет такую форму, что излучение, поступающее на нее под углом к центральной оси, отражается на преобразователь. Рефлектор может иметь одну или две боковые стенки. Преобразователь может иметь круглое поперечное сечение или может быть выполнен в виде плоской пластины.

Недостатком данного устройства является сложность его изготовления и эксплуатации, и, как следствие, высокая стоимость.

Известен преобразователь солнечной энергии в электрическую (патент РФ N 2013713, F 24 J 2/02, 1994), содержащий установленные в фокусе отражателя коаксиальные трубки, внутренняя из которых имеет на внешней поверхности фотоэлементы, а внешняя трубка выполнена прозрачной, причем зазор между трубками заполнен химически нейтральной жидкостью. Зазор между трубками выполнен проточным и сообщен с полостью внутренней трубки. Химически нейтральная жидкость является люминесцирующей.

Недостатком преобразователя является малый КПД использования солнечной энергии при преобразовании в электрическую, связанный с достаточно большим потоком неиспользованной энергии излучения, уносимой охлаждающей жидкостью.

Известен преобразователь солнечной энергии, содержащий вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие пластины (патент США N 4038971, МКИ - F 24 J 3/02, НКИ - 126-271; 1977). Вогнутый отражающий концентратор образован совокупностью зеркальных пластинок. Пластинки наклеены на подложку, соединенную с внутренней стороной оболочки концентратора. Ребра пластинок, ближайшие к подложке, разделены зазором, а ребра, удаленные от подложки, соприкасаются между собой. Несущая оболочка концентратора размещена в корпусе солнечной установки, имеющем по крайней мере две торцовые и две боковые стенки. К боковым стенкам корпуса крепится оболочка концентратора. Между торцовыми стенками корпуса расположены опорные приспособления для приемника солнечной энергии. Солнечный свет, падающий на зеркальную поверхность концентратора, отражается на поверхность приемника и нагревает проходящий через него теплоноситель.

Недостатками преобразователя является низкая эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую из-за невозможности обеспечить точную фокусировку солнечных лучей на приемнике солнечной энергии, а также сложность изготовления преобразователя.

Задачей изобретения является создание эффективного преобразователя солнечной энергии, обеспечивающего высокую эффективность преобразования и простоту изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в преобразователе солнечной энергии, содержащем вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие элементы, вогнутый отражающий концентратор выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы, отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого преобразователя, на фиг. 2 - вид по А-А, на фиг. 3 и 4 - общий вид гелиоустановок, использующих заявленный преобразователь.

Преобразователь солнечной энергии содержит вогнутый отражающий концентратор 1, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы 2, внутри которого размещен теплоноситель, отражающие пластины 3, крепящие шайбы 4, каркас 5 с торцовыми крышками 6, упорные диски 7 и 8 (фиг. 1). Вогнутый отражающий концентратор 1 выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы 2. Вращением концентратора 1 обеспечивается фокусировка солнечной энергии на приемнике солнечной энергии - трубе 2 за счет поддержания направления падения солнечных лучей параллельно вертикальной оси параболы. Концентратор 1 может быть выполнен, например, из никелированной или полированной жести и закреплен на каркасе 5. Отражающие пластины 3 установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы 2, параллельно оси трубы 2 и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы 2 (фиг. 2). Отражающие пластины 3 могут быть изготовлены из того же материала, что и концентратор 1. Отражающие пластины 3 с помощью шайб 4 крепятся к трубе 2 неподвижно. Шайбы 4 могут быть изготовлены, например, из текстолита. Приемник солнечной энергии представляет собой тонкостенную трубу 2 круглого сечения. На поверхность трубы 2 нанесено светопоглощающее покрытие. Труба 2 имеет входное и выходное отверстия для циркуляции теплоносителя. Торцовые крышки 6 закрывают торцы каркаса 5, с которым соединяются, например, сваркой или клепкой. В торцовых крышках 6 выполнены отверстия для трубы 2. С внешней стороны торцовых крышек 6 на трубу 2 надеты упорные диски 7 и 8, удерживающие концентратор 1 и трубу 2 в сборе.

Солнечный свет попадает либо на концентратор 1 и, отражаясь от него, падает на отражающие пластины 3, либо сразу на отражающие пластины 3. Многократно отражаясь, солнечный свет попадает на приемник солнечной энергии - трубу 2, нагревая теплоноситель.

В качестве одного из вариантов использования преобразователя солнечной энергии по заявленному изобретению представлена водонагревательная гелиоустановка (фиг. 3). В ней осуществляется вращение концентратора 1 вокруг приемника солнечной энергии - трубы 2 и вращение всего преобразователя солнечной энергии вокруг вертикальной оси.

В другом варианте использования преобразователя солнечной энергии по заявленному изобретению (фиг. 4) представлена другая водонагревательная гелиоустановка. Она состоит из большого количества преобразователей солнечной энергии с единой системой циркуляции теплоносителя (в данном случае воды) по трубам 2. Преобразователи солнечной энергии собраны в блоки, которые установлены с возможностью вращения вокруг наклонной оси гелиоустановки.

В предлагаемом преобразователе солнечной энергии практически вся солнечная энергия концентрируется на приемнике солнечной энергии, что обеспечивает высокую эффективность преобразования. Представленный преобразователь имеет простую конструкцию и технологичен в изготовлении.

Формула изобретения

Преобразователь солнечной энергии, содержащий вогнутый отражающий концентратор, в фокусе которого помещен приемник солнечной энергии, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен теплоноситель, и отражающие пластины, отличающийся тем, что вогнутый отражающий концентратор выполнен в форме параболы и установлен с возможностью вращения вокруг трубы, отражающие пластины установлены с зазором между собой на наружной поверхности трубы, параллельно ее оси и перпендикулярно касательной, проведенной к окружности трубы, при этом на поверхность трубы нанесено светопоглощающее покрытие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к созданию концентраторов солнечного излучения для фотоэлектрических модулей и солнечных станций на их основе

Изобретение относится к области технологий изготовления приемников солнечной энергии

Изобретение относится к строительству жилых домиков в сельской местности, тайге, пустыне и в горах

Изобретение относится к оптической промышленности, в частности к полупроводниковым фотоэлектрическим батареям, преобразующим солнечную энергию в электрическую

Изобретение относится к устройствам и способам концентрации излучения, например солнечного, в энергоемких процессах, а также для приемо-передачи электромагнитных сигналов

Изобретение относится к области использования солнечной энергии для обеспечения энергетических нужд на производстве и в быту, преимущественно для опреснения соленой воды

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в гелиоустановках специального назначения, например в установках для обеззараживания воды, использующих для уничтожения патогенной микрофлоры ультрафиолетовую часть солнечного излучения

Изобретение относится к области солнечной энергетики и может быть использовано для прямого преобразования солнечной энергии в тепловую или электрическую энергию

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к коллекторам солнечной энергии или аналогичным устройствам, и касается их перемещения для следования за солнцем, а также их охлаждения и защиты

Изобретение относится к гелиоэнергетике, к высокоэффективным концентрирующим солнечным энергоустановкам

Изобретение относится к гелиоэнергетике, к высокоэффективным солнечным сильноконцентрирующим энергоустановкам

Изобретение относится к энергетике, в частности к использованию энергии солнечного излучения в системах теплоснабжения таких объектов, как индивидуальное жилье, мелкие сельскохозяйственные производства, промыслы, отдаленные оздоровительные учреждения или объекты экологического назначения и туризма. Данный солнечный нагреватель имеет коллектор в прозрачной теплоизолирующей оболочке с параболическим рефлектором, оснащенным устройством самоориентации на Солнце. Отличительные особенности данного устройства заключаются в том, что его коллектор выполнен в виде коаксиальной трубной конструкции с длиной ее абсорбера, превышающей продольный размер параболического рефлектора, что позволяет ограничиться его ориентацией в одной плоскости, а его привод обеспечивает наряду с автоматическим поддержанием ориентации на Солнце в рабочем режиме также автоматический поворот параболического рефлектора на время отсутствия солнечного облучения в верхнее положение. Изобретение обеспечивает защиту всех рабочих поверхностей нагревателя от атмосферных осадков. 3 ил.

Настоящее изобретение относится к следящему концентратору солнечной энергии, который включает: средства слежения в направлении с востока на запад для слежения за движением солнца в направлении с востока на запад, расположенные на верхней части основания, опору, установленную вертикально на средствах слежения в направлении с востока на запад, параболическую систему концентраторного типа, расположенную так, что ее вал поддерживается опорой, и имеющую второй параболический концентратор, расположенный на небольшом расстоянии за фокальной точкой первого параболического концентратора, имеющего большую площадь, так что свет высокой плотности концентрируется в центре первого параболического концентратора, средства слежения за высотой, расположенные на опоре так, чтобы параболическая система концентраторного типа следила за высотой солнца, при этом концентратор дополнительно включает корпус призмы, расположенный так, чтобы находиться сзади отверстия для прохождения света в центре первого параболического концентратора, и так, чтобы двигаться вокруг оси посредством приводного усилия двигателя для слежения за высотой, и средства направления света, соединяющие прямую призму полного внутреннего отражения с корпусом призмы. Указанные средства направления света поворачиваются на половину угла поворота средств слежения за высотой, благодаря чему свет высокой плотности всегда направляется и приходит в одно и то же место. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх