Комбинированный солнечный водовоздушный коллектор

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.

 

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.

Известен солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем рабочая поверхность выполнена в виде капиллярной структуры с тупиковыми капиллярами, ориентированными перпендикулярно плоскости поглотителя (авторское свидетельство СССР №1495595, кл. F24J 2/28, 1989).

Однако развитие поверхности, воспринимающей солнечное излучение за счет создания в поглотителе развитой капиллярной структуры, неизбежно приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и, следовательно, к снижению КПД воздухонагревателя.

Известен солнечный водонагреватель, выполненный в виде солнечного коллектора, содержащего прозрачные каналы с селективным покрытием для поглощения солнечного излучения (патент RU 2172902, кл. F24J 2/22, 1999). Каналы объединены в верхний и нижний пеналы, разделенные общей средней стенкой, при этом каналы верхнего пенала обращены к Солнцу, а каналы нижнего пенала, размещенные за общей средней стенкой, имеют селективное покрытие, выполненное в виде гофрированных полос. Солнечный водонагреватель может быть выполнен в виде солнечного коллектора, содержащего прозрачные каналы с селективным покрытием для поглощения солнечного излучения. Каналы выполнены в виде коаксиальных труб, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет селективное покрытие, выполненное в виде гофрированной трубы или гофрированной полосы, причем трубы, размещенные с зазором, обеспечивающим свободную циркуляцию воды.

Недостатком данной конструкции является возможность подогрева за счет солнечной энергии только жидкого теплоносителя, в данном случае - воды, а, также, громоздкое и технологически сложное исполнение конструкции коаксиальных труб, выполненных в виде гофров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее корпус с прозрачной верхней стенкой и поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем в поглотителе со стороны рабочей поверхности выполнены углубления в форме шаровых сегментов, центральный угол которых находится в диапазоне 45°<α<180° (патент RU 2044227, кл. F24J 2/22, 1993).

Недостатком данного устройства является возможность нагрева только одного вида теплоносителей, в данном случае - газовой среды.

Задачей изобретения является обеспечение одновременного нагрева двух и более видов теплоносителей с обеспечением повышенной интенсификации теплообмена.

Технический результат изобретения заключается в использовании регенеративной схемы теплообмена, обеспечивающей одновременный нагрев двух видов теплоносителей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом 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, h - глубина полусферического углубления, α - основополагающий угол полусферического углубления, при этом 45°<α<180°;

Z~10·h,

где Z - расстояние между полусферическими углублениями, h - глубина полусферического углубления.

В газо-(воздухо)нагревательной полости коллектора размещается солнцевоспринимающая поверхность с нанесенными на нее полусферическими углублениями, а также встроенными в нее трубками, утопленными на 50% по диаметру, с жидким теплоносителем. Эти трубки, изнутри по всей поверхности и снаружи, также формованы специальным рельефом из полусферических углублений (авторское свидетельство СССР №247798, 1987). Такое выполнение полусферических углублений на солнцевоспринимающей поверхности коллектора и на внутренней и внешней поверхности трубок, транспортирующих жидкий теплоноситель, существенно интенсифицирует теплообмен и снижает аэро-гидродинамическое сопротивление в энергообменных каналах за счет возникновения вихревых образований над полусферическими углублениями, создающих устойчивый закрученный поток газовой среды и жидкости, перпендикулярный направлению движения основной массы сплошной среды.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2 и 3.

На фиг.1 представлен общий вид комбинированного солнечного водовоздушного коллектора в разрезе.

На фиг.2 - то же, вид А-А.

На фиг.3 - вид полусферических углублений в увеличенном размере. Комбинированный солнечный водовоздушный коллектор содержит корпус 1 с прозрачным окном 2, сформированным двумя стеклянными пластинами 3 и теплоизоляционным слоем 4 между ними; газо-(воздухо)нагревательную полость 5 с размещенной в ней солнце-воспринимающей поверхностью 6 и утопленными в этой поверхности наполовину по диаметру, трубками для транспортировки жидкого теплоносителя (вода) 7, на которых сформованы, внутри и снаружи, полусферические углубления 8. Геометрические параметры полусферических углублений (h и Dл), а также шаг Z, с которым эти углубления размещаются на поверхностях, определяются из соотношений:

- h=0,2·r,

- Dл=2h/tgα/4, где 45°<α<180°,

- Z~10·h.

Солнечный коллектор работает следующим образом. Излучение Солнца, пройдя через окно 2, нагревает газообразную среду (воздух), движущуюся в газо-(воздухо)нагревательной полости 5, при этом полусферические углубления 8 на солнцевоспринимающей поверхности 6 будут способствовать существенной интенсификации теплообмена, а поскольку в ней находятся утопленные наполовину по диаметру трубки, для транспортировки жидкости, то они будут нагреваться, а полусферические углубления, нанесенные на внутреннюю поверхность трубок, будут способствовать интенсификации теплообмена.

Комбинированный солнечный водовоздушный коллектор, содержащий верхнюю стенку в виде прозрачного окна, воздухонагревательную полость с солнцевоспринимающей поверхностью внутри, формованной полусферическими углублениями, отличающийся тем, что 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, h - глубина полусферического углубления, α - основополагающий угол полусферического углубления, при этом 45°<α<180°;
Z~10·h,
где Z - расстояние между полусферическими углублениями, h - глубина полусферического углубления.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может использоваться в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от солнечного излучения.

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.

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.

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.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от падающего на нее солнечного излучения.

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

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

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.

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.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучения солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя. Коллектор солнечный двухсторонний содержит монолитный корпус 1, прозрачное ограждение 2 и абсорбер 3, расположенный в корпусе 1. Корпус 1 выполнен П-образным. В корпусе 1 с обеих его торцевых сторон установлены торцевые П-образные профили 4. Корпус 1 и прозрачное ограждение 2 с боковых сторон охвачены внешними П-образными профилями, а с торцевых сторон - торцевыми крышками 7, образующими с торцевыми П-образными профилями 4 впускную 8 и выпускную 9 воздушные камеры, сообщенные с внутренним объемом корпуса 1 через отверстия 10. Трубки 11 размещены на тыльной стороне абсорбера 3. Трубки 11 соединены через входной 12 и выходной 13 патрубки. С тыльной стороны теплоизоляционного материала 1 выполнены отверстия 14 по ходу продольных трубок 11 с линзами 15. Технический результат - повышение коэффициента полезного действия (КПД) за счет интенсификации теплообмена. 2 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным тепловым коллекторам, используемым в теплоснабжении зданий и сооружений. В солнечном тепловом коллекторе может нагреваться как жидкий теплоноситель, подаваемый потребителю, так и воздух, направляемый в отапливаемые помещения. Жидкий теплоноситель поступает по распределительной трубе 7 в поглощающие трубы 3, а затем в жидкостные линзы 12 гофрированной панели 10 с параболическими отражателями 11, концентрирующими излучение как на жидкостных линзах 12, так и в зоны поглощающих труб 3 и пластин 2, размещенных на стеновой панели 1. После жидкостных линз теплоноситель подается в поглощающие трубы 3, расположенные на стеновой панели 1, где в результате направленной концентрации излучения интенсивно нагревается, а затем по сборной трубе 8 отводится к потребителю. В холодный период года, когда интенсивности излучения не достаточно для подогрева жидкого теплоносителя до требуемых параметров, в устройстве нагревается воздух, в последствии подаваемый в отапливаемые помещения. Повышение температуры воздуха происходит при обтекании облучаемых и соответственно нагретых поверхностей стеновой панели и насыпного аккумулирующего материала. Изобретение должно повысить эффективность утилизации солнечной энергии посредством рационального совмещения пассивного и активного способов преобразования излучения. 2 ил.

Изобретение раскрывает приемник солнечного излучения для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию. Приемник (2) солнечного излучения (1) для гелиотермальной параболической антенны имеет тепловой двигатель, расположенный в его фокусе, впускной и выпускной коллекторы (9), группу трубок (8), идущих от впускного коллектора к выпускному коллектору, по которым течет нагреваемая при приеме солнечного излучения (1) рабочая текучая среда. Приемник (2) содержит верхний слой (5), по меньшей мере один промежуточный слой (6), расположенный под верхним слоем (5). Трубки (8) проложены в виде лабиринта по всей поверхности промежуточного слоя или промежуточных слоев приемника. Нижний слой (7) расположен под по меньшей мере одним промежуточным слоем (6), в котором расположены впускной и выпускной коллекторы (9) для рабочей текучей среды. Верхний слой (5), по меньшей мере один промежуточный слой (6) с трубками (8) и нижний слой (7) выполнены как одна единая деталь из сплава, способного выдерживать температуры свыше 600°С. Изобретение обеспечивает увеличение протяженности трубок 8 по поверхности приемника (2), что приводит к оптимизации теплопередачи. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике. Многофункциональный солнечный коллектор-аккумулятор содержит корпус из теплоизолирующего материала, торцевое прозрачное ограждение, трубки теплоносителя, обложенные герметичными пакетами из эластичной прозрачной пленки, заполненными объемным абсорбером из теплоаккумулирующего материала, обладающего фазовым переходом плавления и оптическими свойствами серого тела, с обеих сторон пакетов закреплены фиксирующие решетки, прижатые двумя съемными пластинами прозрачного ограждения, прикрытыми откидными защитными крышками с внутренней зеркальной поверхностью, которые при помощи съемных петель установлены на П-образных профилях прямоугольной рамы, снабженной защелками и элементами крепления зеркальных концентраторов, образованных из открытых защитных крышек, которые в открытом положении коллектора установлены на петлях под углом 45-50 градусов относительно плоскости симметрии коллектора, которая ориентирована параллельно плоскости эклиптики, при этом теплоаккумулирующий материал с фазовым переходом плавления состоит из стеарина с добавлением черного жирорастворимого красителя типа гудрона или свечного F черный Black С. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гелиоэнергетике и может быть использовано в гелиосистемах отопления и горячего водоснабжения, использующих плоские солнечные коллекторы. Изобретение относится к конструкции абсорбера солнечного коллектора. Солнечный абсорбер содержит магистральные жидкостные трубы, концы которых соединены с коллекторными трубами, абсорбционный лист. Каждая жидкостная труба и абсорбционные листы выполнены из одного теплопроводящего материала. Каждая магистральная жидкостная труба выполнена в виде профиля, имеющего боковые бортики вдоль всей длины, высота профиля меньше 1/3 ширины торцевой части профиля. Внутри профиль разделен перегородками, причем на боковые бортики профиля уложены и приварены сварным соединением по всей длине абсорбционные листы. Изобретение должно обеспечить высокую эффективность теплопередачи, снизить теплопотери в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение направлено на использование солнечной энергии. Концентратор солнечной энергии, который содержит первый компонент с круглым поперечным сечением, имеющий первый конец, второй конец, полость и продольную ось, в котором выполнена полость, и который имеет продольную ось. Первый компонент имеет продольное окно, которое является его частью, и корпус, который тоже является его частью. Продольное окно первого компонента выполнено из материала, пропускающего солнечное излучение. Корпус первого компонента имеет поглощающую наружную поверхность и отражающую внутреннюю поверхность. Концентратор солнечной энергии содержит также второй компонент, который расположен в полости первого компонента и ориентирован по существу параллельно продольной оси первого компонента. Второй компонент выполнен с возможностью пропускать через себя текучую среду, поглощающую энергию. Пространство полости между первым компонентом и вторым компонентом заполнено изолирующим материалом. Система концентрации солнечной энергии содержит вышеописанный концентратор солнечной энергии и устройство передачи солнечной энергии для ее направления через продольное окно концентратора. Изобретение направлено на повышение эффективности улавливания солнечной энергии. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к способу преобразования энергии светового потока в тепло, и предназначено для получения горячей воды для бытовых нужд. Технологическая схема включает следующие блоки: источник светового потока, теплообменник светового потока, управляющий элемент схемы, потребители теплой воды в гостиницах, поток циркулирующей воды или тосола подается в кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения полученной в ТСП потока горячей воды или тосола, внутри теплообменника установлены десять медных трубок, в трубках течет вода или тосол, которые нагреваются световым потоком, технологическая схема использования солнечного потока в горячую воду. Световой поток воздействует на ТСП, в ТСП в рабочем состоянии создается технический вакуум, для его поддержания требуется достаточное изолирование ТСП, теплообменник светового потока для нагревания воды или тосола содержит эллиптическую крышку из ПВХ стекла и медные трубки, содержащие стальные сетки, способствующие турбулизации гидродинамического потока нагретой воды или тосола и ликвидации застойных зон, каждая трубка окружена стеклянной трубкой из ПВХ, имеющей эллиптическое сечение, из теплообменника светового потока горячая вода или тосола подается в кожухотрубчатый теплообменник, снабженный запорной арматурой и имеющий вальцованные трубки для турбулизации. Изобретение должно обеспечить высокий к.п.д. ТСП. 4 ил., 1 табл.
Наверх