Теплообменная панель

Авторы патента:

F24J2/24 - с рабочей средой, проходящей через трубчатые каналы, поглощающие тепло

Владельцы патента RU 2461782:

Копецкий Сергей Юрьевич (RU)

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от падающего на нее солнечного излучения. Теплообменная панель содержит поверхность нагрева и трубку теплоносителя, имеющую тепловой контакт с поверхностью нагрева. Поверхность нагрева выполнена в виде гофрированной фольги и не имеет жесткого механического скрепления с трубкой теплоносителя, при этом тепло от поверхности нагрева передается к трубке теплоносителя посредством проволоки, уложенной поперек гофр по верхним точкам, где осуществляется тепловой и механический контакт между поверхностью фольги и проволокой путем их жесткого скрепления, и поперек трубки теплоносителя, где осуществляется тепловой и механический контакт между проволокой и трубкой теплоносителя путем их жесткого скрепления, при этом в местах перед пересечением проволоки и трубки теплоносителя проволока имеет свободную от крепления к нескольким гребням гофр длину, достаточную для компенсации тепловых расширений поверхности фольги относительно уложенной вдоль гофр трубки теплоносителя. Таким образом трубка теплоносителя в пределах тепловых расширений может свободно перемещаться вдоль поверхности гофр, гофрированная поверхность свободно расширяется в сторону увеличения высоты гофр, а теплопроводящая проволока меняет свой размер, сжимая или растягивая гофрированную поверхность. 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды. Известны поглощающие панели солнечных коллекторов, выполненные из медного или алюминиевого листа толщиной 0,2-0,6 мм с поглощающим солнечную энергию покрытием и приваренной или припаянной с обратной стороны медной трубкой для циркуляции теплоносителя (патент DE 102009016805 А1, 21.10.2010).

Недостатком таких поглощающих панелей является то, что при падении прямого солнечного или рассеянного излучения на плоскую панель под большими углами ее коэффициент поглощения резко падает. Кроме того, в результате термоударов, возникающих при работе коллекторов, лист поглощающей панели коробится.

Прототипом изобретения является теплообменная панель, выполненная из двух гофрированных металлических листов, сваренных между собой с образованием каналов для циркуляции теплоносителя (патент RU 2350852 С2, 27.03.2009).

Недостатком этой конструкции является то, что общий вес панели в этом случае будет в несколько раз больше, чем в вышеприведенной конструкции, что резко ухудшает характеристики солнечного коллектора, так как он будет медленно реагировать на поступление солнечного излучения при переменной облачности.

Технической задачей предлагаемой конструкции является устранение негативных последствий от эффекта термоудара в теплообменной панели при сохранении ее минимального веса и увеличение способности поглощать солнечное излучение при больших углах падения. Это достигается за счет того, что теплообменная панель содержит поверхность нагрева и трубку теплоносителя, имеющую тепловой контакт с поверхностью нагрева, причем поверхность нагрева выполнена в виде гофрированной фольги и не имеет жесткого механического скрепления с трубкой теплоносителя, при этом тепло от поверхности нагрева передается к трубке теплоносителя посредством проволоки, уложенной поперек гофр по верхним точкам, где осуществляется тепловой и механический контакт между поверхностью фольги и проволокой путем их жесткого скрепления, и поперек трубки теплоносителя, где осуществляется тепловой и механический контакт между проволокой и трубкой теплоносителя путем их жесткого скрепления, при этом в местах перед пересечением проволоки и трубки теплоносителя проволока имеет свободную от крепления к нескольким гребням гофр длину, достаточную для компенсации тепловых расширений поверхности фольги относительно уложенной вдоль гофр трубки теплоносителя.

Изобретение поясняется чертежами, где показан элемент сечения теплообменной панели (фиг.1) и общий вид панели (фиг.2).

Теплообменная панель состоит из поверхности нагрева в виде листа гофрированной металлической фольги 1 с поглощающим покрытием, трубки теплоносителя 2, имеющей тепловой контакт с поверхностью нагрева, и металлической проволоки 3 в виде теплонесущего моста между фольгой и трубкой теплоносителя 2. Скрепление 4 проволоки с трубкой теплоносителя 2 и фольгой может быть осуществлено жестким креплением при помощи пайки, сварки, склеивания или другим методом, обеспечивающим надежный тепловой и механический контакт. При этом между смежными точками крепления к фольге и трубке проволока имеет длину 10-20 мм, что при ее диаметре 1-3 мм обеспечивает возможность взаимного перемещения при тепловых расширениях поверхностей фольги и трубки в направлении, перпендикулярном к направлению укладки проволоки.

Устройство теплообменной панели состоит из гофрированной фольги, проволоки и трубки теплоносителя. Фольга, например алюминиевая или медная, изготавливается методом проката шириной рулона до 1250 мм и толщиной от 0,03 мм. Поглощающее покрытие наносится на поверхность фольги при помощи электролиза, или в вакуумных напылительных камерах, или специальной покраской. Гофрирование фольги можно осуществлять вручную на специальной оправке непосредственно перед сборкой. Трубка теплоносителя, например, из гофрированной нержавеющей стали может иметь диаметр 10-15 мм и толщину 0,1 мм. Проволока для передачи тепла от фольги к трубке с теплоносителем может быть, например, медная, диаметром 1 мм и или алюминиевая диаметром 3 мм и крепится к гребням гофрированной фольги и поверх трубки. Проволока должна укладываться по верхним точкам поперек направления гофр по верхним точкам для избежания тепловых напряжений, возникающих во время работы коллектора.

При этом в местах перед пересечением проволоки и трубки теплоносителя проволока имеет свободную от крепления к нескольким гребням гофр длину, достаточную для компенсации тепловых расширений поверхности фольги относительно уложенной вдоль гофр трубки теплоносителя. Трубка теплоносителя укладывается вдоль направления гофр. Диаметр проволоки и шаг ее раскладки выбираются из условия, что общий вес проволоки и гофрированной фольги будет не больше веса такого же габарита алюминиевого листа толщиной 0,6 мм. При этом шаг раскладки трубки теплоносителя может быть например 90-150 мм.

Теплообменная панель, содержащая поверхность нагрева и трубку теплоносителя, имеющую тепловой контакт с поверхностью нагрева, отличающаяся тем, что поверхность нагрева выполнена в виде гофрированной фольги и не имеет жесткого механического скрепления с трубкой теплоносителя, при этом тепло от поверхности нагрева передается к трубке теплоносителя посредством проволоки, уложенной поперек гофр по верхним точкам, где осуществляется тепловой и механический контакт между поверхностью фольги и проволокой путем их жесткого скрепления, и поперек трубки теплоносителя, где осуществляется тепловой и механический контакт между проволокой и трубкой теплоносителя путем их жесткого скрепления, при этом в местах перед пересечением проволоки и трубки теплоносителя проволока имеет свободную от крепления к нескольким гребням гофр длину, достаточную для компенсации тепловых расширений поверхности фольги относительно уложенной вдоль гофр трубки теплоносителя.

Изобретение относится к гелиотехнике, конкретно - к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством солнечного лучистого потока (солнечным водонагревателям, коллекторам, поглотителям).

Теплоприемная панель солнечного коллектора // 2450217

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в народном хозяйстве лучистой энергии, преимущественно излучения Солнца, и может быть применено в любой отрасли народного хозяйства.

Солнечный коллектор для работы в условиях северных территорий // 2428637

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую, и может быть использовано для обеспечения объектов бытового и промышленного назначения горячей водой в условиях северных территорий с низкой освещенностью, при высоких снежных нагрузках и с низкими температурами.

Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель // 2427766

Изобретение относится к способу производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, способных преобразовывать солнечную энергию как в электрическую, так и тепловую энергию с высокой эффективностью (кпд).

Способ и устройство регулирования тепломассопереноса в газовой среде // 2398162

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработкам солнечных коллекторов. .

Солнечный коллектор // 2395757

Солнечный коллектор // 2393390

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя.

Многофункциональный солнечный коллектор // 2387931

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию.

Устройство для нагревания жидкости солнечной энергией // 2379597

Изобретение относится к области гелиоэнергетики. .

Солнечный коллектор // 2367851

Изобретение относится к солнечным коллекторам и предназначено для повышения эффективности его работы. .

Устройство энергоснабжения с энергетическими панелями, выполненными в виде кровельной черепицы // 2464670

Солнечный коллектор // 2485417

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию

Солнечный коллектор // 2485418

Солнечный коллектор // 2486415

Теплообменная панель и способ ее сборки // 2520775

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может использоваться в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от солнечного излучения. Для реализации этого процесса теплообменная панель с поглощающим покрытием помещается в теплоизолированный корпус со стеклом, через которое солнечный свет падает на поверхность этой панели, нагревает ее и прикрепленную к ней трубку с теплоносителем, по которой нагретый теплоноситель поступает в накопитель потребителя. Теплообменная панель и способ ее сборки содержит элементы из алюминиевых профилей со вставленной в их каналы трубкой теплоносителя, причем плоская поверхность алюминиевого профиля теплообменной панели изготовлена с V-образными продольными каналами шириной и глубиной 0,5 мм с шагом между центрами в 10 мм и покрыта жаропрочной нитрокраской, разведенной растворителем, а элементы алюминиевого профиля выполнены по противоположным краям с кромками, которые при стыковке одного элемента с другим образуют замкнутый контур вокруг трубки теплоносителя, являясь частью теплопроводящего сечения панели, и обжимают ее за счет некоторого конструктивно заданного натяга. Циркуляция теплоносителя по контуру позволяет накапливать горячую воду за счет охлаждения теплообменной панели. Для максимальной производительности этого процесса необходимо, чтобы теплообменная панель обладала минимальной теплоемкостью, но вместе с тем максимально быстро передавала тепло теплоносителю. В предлагаемом изобретении это реализуется путем изготовления теплообменной панели из материала с хорошей теплопроводностью - алюминия - и оптимизацией конструкции теплопроводящего сечения панели для наилучшего теплового контакта с трубкой теплоносителя. В этом случае профиль не имеет никаких дополнительных поверхностей, не участвующих в процессе теплопередачи. Вместе с тем обеспечивается максимальная теплопередача на трубку теплоносителя за счет плотного ее охвата одной стороной профиля и замыкания ее другой стороной с обеспечением необходимого поджима. 4 ил.

Энергоэффективный солнечный коллектор // 2523616

Энергоэффективный солнечный коллектор (ЭСК) относится к возобновляемым источникам энергии, в частности энергии Солнца, и предназначен для поглощения солнечной радиации, преобразования ее в тепловую энергию в целях горячего водоснабжения жилых и нежилых помещений различного назначения. Цель изобретения заключается в повышении эффективности использования энергии Солнца, уменьшении толщины, снижении веса и себестоимости ЭСК. Использование ЭСК косвенно ограничивает выброс парниковых газов за счет замены традиционных источников энергии тепловых электростанций, используемых для горячего водоснабжения. 9 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Солнечный водонагреватель // 2527270

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло, и предназначено для получения горячей воды для бытовых нужд с помощью солнечного излучения. Солнечный водонагреватель включает коллектор солнечного нагревателя, бак-аккумулятор с теплоизоляцией и патрубками подвода холодной и отвода горячей воды. В корпусе бака-аккумулятора размещены резервуар-теплообменник с теплообменными трубками и резервуары высокого давления, установленные в его торцах. Нижняя поверхность резервуара-теплообменника является теплоприемной поверхностью прямого нагрева. Бак-аккумулятор снабжен системой долива испаряющейся воды. Техническим результатом изобретения является исключение присутствия насосной станции с циркуляционными насосами для нормального функционирования солнечного водонагревателя, что приводит к повышению КПД. 1 ил.

Комбинированный солнечный водовоздушный коллектор // 2546340

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для подогрева газообразной среды (воздуха) и жидкого теплоносителя (воды) за счет солнечной энергии с целью экономии природного топлива и улучшения экологии окружающей среды. В комбинированном солнечном водовоздушном коллекторе, содержащем верхнюю стенку в виде прозрачного окна, воздухонагревательную полость с солнцевоспринимающей поверхностью внутри, формованной полусферическими углублениями, в солнцевоспринимающуюся поверхность углублены наполовину по диаметру трубки для транспортировки жидкого теплоносителя, при этом внутренняя и внешняя поверхности трубок для транспортировки жидкого теплоносителя, по всей их длине сформованы полусферическими углублениями, существенно интенсифицирующими теплообмен и снижающими гидродинамическое сопротивление в трубках при транспортировке в них жидкого теплоносителя, а геометрические параметры полусферических углублений h, Dл и Z на солнцевоспринимающей поверхности и на внутренней и внешней поверхностях трубок для транспортировки жидкого теплоносителя определяются из соотношений: h=0,2·r, где h - глубина полусферического углубления, r - радиус полусферического углубления; Dл =2h/tgα/4, где Dл - диаметр полусферического углубления, α - основополагающий угол полусферического углубления, при этом 45°<α<180°; Z~10·h, где Z - расстояние между полусферическими углублениями. Технический результат изобретения заключается в использовании регенеративной схемы теплообмена, обеспечивающей одновременный нагрев двух видов теплоносителей. 3 ил.

Автоматизированный солнечный коллектор эконом-класса // 2560850

Автоматизированный солнечный коллектор эконом-класса (АСКЭК) относится к возобновляемым источникам энергии. Коллектор предназначен для поглощения солнечной радиации и преобразования ее в тепловую и электрическую энергию в целях обеспечения горячего водоснабжения независимо от традиционных источников энергии жилых и нежилых помещений различного назначения. Коллектор содержит пластиковый одно- или двухкамерный корпус с алюминиевыми вставками для придания жесткости корпусу; плоскую прозрачную изоляцию из сотового поликарбоната; теплопоглощающую панель из медного или алюминиевого волнистого листа, внешняя поверхность которого имеет высокоселективное покрытие, медный или алюминиевый трубчатый коллектор; теплоаккумулирующую алюминиевую стружку, заполняющую пространство между поглощающей панелью и задней стенкой корпуса, уплотняющую теплостойкую резину; треугольную пластмассовую уплотнительную рамку, заднюю стенку из армированного сотового поликарбоната, внутренняя и внешняя поверхности которого окрашены теплоизолирующей краской; светоотражающую фольгу, наклеенную с помощью термостойкого клея на внутреннюю поверхность задней стенки поверх теплоизолирующей краски, пленочные солнечные батареи на алюминиевом каркасе параболического профиля. Использование коллектора должно повысить эффективность использования энергии Солнца. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Солнечный нагреватель с защитой от атмосферных осадков // 2569423

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.