Теплопоглинальна панель сонячного колектора

Винахід належить до геліотехніки, зокрема до сонячних колекторів і може бути використаний в енергоактивних конструкціях для гарячого водопостачання, обігріву та кондиціювання споруд. Відомі сонячні колектори з поглинаючою панеллю листотрубної конструкції, що серійно випускаються в багатьох країнах світу [див. Сборник Европейского гелиотехнического общества "Solar Collectors", Dortrecht, 1985; ГОСТ 28310-89; Сонячний колектор фірми „АФРОС-АГРО", http://www.afrosagro.crimea.ua/products.html]. Спільним для них являється використання трубних металевих систем , плоскі поглинаючі поверхні з чорним або селективним покриттям. По трубам, що отримують тепло від теплопоглинальної панелі, циркулює теплоносій і відбирає тепло. Істотним недоліком цих колекторів є необхідність ускладнення конструкції монтажних вузлів зовнішньої прозорої теплоізоляції та включення до конструкції допоміжних опорних елементів для неї при великих розмірах сонячних колекторів. Ще одним недоліком є використання в зазначених сонячних колекторах тільки контуру рідинного теплоносія. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу, що заявляється, є теплопоглинальна панель сонячного колектора, яка утворена з окремих поздовжніх паралельних елементів, що включають циліндричний рукав і розміщені співвісно на його протилежних сторонах два теплопоглинальних ребра, зовнішні поздовжні грані котрих мають додаткові елементи зчеплення [див. патент США №6082353А, МПК7 F24J2/24, опубл. 04.07.2000]. При цьому один з елементів зчеплення має вигляд L-подібного виступу, а другий - пазу, утвореного теплопоглинальним ребром і L-подібним виступом. Додаткові елементи зчеплення служать для жорсткої взаємної фіксації в одній площині, один до одного, більше ніж одного з вказаних окремих паралельних елементів. З усі х сторін сонячний колектор, зібраний з окремих елементів, укладений в теплоізоляційний корпус, крім сторони, на яку падає сонячне випромінювання. Ця сторона покрита шаром прозорої теплоізоляції. При монтажі сонячного колектора ці корпуси у великій кількості розташовують на даху споруди, що створює додаткове навантаження на її конструкції. До недоліків зазначеної теплопоглинальної панелі сонячного колектора можна також віднести наступні: - вказаними окремими паралельними елементами можна сформувати тільки плоску поверхню, що обмежує різноманітність архітектурних форм споруд; - неможливість використання прозорої теплоізоляції великих розмірів; - використання тільки контуру рідинного теплоносія. Задачею запропонованого винаходу є удосконалення теплопоглинальної панелі сонячного колектора шляхом зміни конструкції окремих елементів теплопоглинальної панелі для забезпечення можливості створення різноманітних форм споруд, використання прозорої теплоізоляції великих розмірів без ускладнення конструкції, зниження масового навантаження на конструкції споруд, створення додаткового контуру для газоподібного теплоносія. Поставлена задача вирішується тим, що у теплопоглинальної панелі сонячного колектора, яка утворена з окремих поздовжніх паралельних елементів, що включають циліндричний рукав і розміщені співвісно на його протилежних сторонах два теплопоглинальних ребра, зовнішні поздовжні грані котрих мають додаткові елементи зчеплення, відповідно до винаходу додаткові елементи зчеплення є опорними і перший з них утворює з теплопоглинальним ребром тавр, а другий являє собою виступ ви ще площини теплопоглинального ребра у вигляді швелера, який опирається нижньою поверхнею стінки на кінець першого опорного елемента сусіднього поздовжнього паралельного елемента, що виступає вище площини теплопоглинального ребра, а в верхній поверхні стінки має паз для теплоізоляційної вставки, при цьому нижній вільний край першого опорного елемента та нижня точка циліндричного рукава знаходяться в одній площині, паралельній площині теплопоглинальних ребер. Крім того, кінець першого опорного елемента, котрий виступає вище площини теплопоглинального ребра, має висоту, відповідну висоті виступ у від площини теплопоглинального ребра до нижньої поверхні стінки швелера, а опорна площина його нижнього вільного краю має ширину більшу його товщини. У другого опорного елемента ширина вільної полички швелера менше висоти кінця першого опорного елементу, що виступає вище площини теплопоглинального ребра. Монтаж теплопоглинальної панелі сонячного колектора ведуть безпосередньо на каркас споруди. Виконання додаткових елементів зчеплення опорними дозволяє використовувати прозору теплоізоляцію великих розмірів без ускладнення конструкції тому, що прозора теплоізоляція опирається на опорні елементи теплопоглинальної панелі. Крім того, завдяки зчепленню опорних елементів на різній відстані один від одного та під різним кутом забезпечується можливість створення різноманітних архітектурних варіантів прив'язки теплопоглинальної панелі сонячного колектора до існуючих споруд, а також широкі архітектурні можливості при проектуванні нових споруд, тому що вона може виконувати роль як стіни так і даху споруди та не створює додаткового навантаження на каркас. Верхня поверхня стінки другого опорного елемента має паз для теплоізоляційної вставки і ця теплоізоляційна вставка також є опорою для листа прозорої теплоізоляції великого розміру, чим спрощується загальна конструкція сонячного колектора великого розміру та не виникають підвищені вимоги до міцності прозорої теплоізоляції при її великих розмірах. Навантаження від ваги прозорої теплоізоляції, снігу, до щу чи вітр у передається на каркас споруди лише через перший опорний елемент, на який опирається нижня стінка другого опорного елемента. Нижній вільний край першого опорного елемента та нижня точка циліндричного рукава знаходяться в одній площині, паралельній площині теплопоглинальних ребер, та опираються на каркас споруди. Таким чином, між теплопоглинальними ребрами та каркасом споруди утворюється додатковий контур для газоподібного теплоносія. У загальному випадку сонячний колектор з теплопоглинальною панеллю, що заявляється, може мати теплоізоляцію (зовнішню - прозору, вн утрішню та бокову) або тільки теплопоглинальну панель, зібрану з окремих паралельних елементів, які кріпляться до зовнішнього каркаса. Колектор у цілому має патрубки (можливо і газовідводи) для з'єднання з іншими колекторами та іншими елементами систем гарячого водопостачання, обігріву та кондиціювання споруд. Суть винаходу пояснюється кресленням. На Фіг. показано поперечний розріз сонячного колектора в місцях зчеплення окремих елементів теплопоглинальної панелі разом з сусідніми. Теплопоглинальна панель сонячного колектора утворена з окремих повздовжніх паралельних елементів, які включають циліндричний рукав 1 для теплоносія, розміщені співвісно на його протилежних сторонах два теплопоглинальних ребра 2, зовнішні повздовжні грані котрих мають додаткові опорні елементи зчеплення: перший опорний елемент 3, який утворює з теплопоглинальним ребром 2 тавр, та другий опорний елемент 4, що являє собою виступ вище площини теплопоглинального ребра 2 у вигляді швелера, який опирається нижньою поверхнею стінки на кінець першого опорного елемента 3 сусіднього поздовжнього паралельного елемента. Другий опорний елемент 4 в верхній поверхні стінки швелера має паз 6 для теплоізоляційної вставки 7, що є опорою для зовнішньої прозорої теплоізоляції 8. Нижній вільний край першого опорного елемента 3 та нижня точка циліндричного рукава 1 знаходяться в одній площині, паралельній площині теплопоглинальних ребер 2, та опираються на каркас 9 споруди. Між теплопоглинальними ребрами 2 та каркасом 9 споруди утворена додаткова порожнина 10 для газоподібного теплоносія. При цьому кінець першого опорного елемента 3, котрий виступає вище площини теплопоглинального ребра 2, має висоту, відповідну висоті виступу від площини теплопоглинального ребра 2 до нижньої поверхні стінки швелера 4, а опорна площина його нижнього вільного краю має ширину більшу його товщини. У другого опорного елемента 4 ширина вільної полички швелера менше висоти кінця першого опорного елемента 3, що виступає ви ще площини теплопоглинального ребра 2. Монтаж теплопоглинальної панелі сонячного колектора ведуть безпосередньо на каркас 9 споруди. Довжину окремих поздовжніх паралельних елементів теплопоглинальної панелі обирають таким чином, щоб вони закріплювались на верхньому та нижньому елементах каркаса 9 споруди. Кріплення на проміжних елементах каркаса 9 здійснюють через теплопоглинальні ребра 2 (кріпильні елементи на Фіг. не показано). Монтаж окремих поздовжніх паралельних елементів здійснюють таким чином, щоб кінець першого опорного елемента 3 входив і опирався у нижній внутрішній простір другого опорного елемента 4, після чого їх герметизують ущільнювачем (на Фіг. не показано). В паз 6 другого опорного елемента 4 вставляють теплоізоляційну вставку 7, на яку накладають прозору теплоізоляцію 8, котра може бути великого розміру та гн учкою, що дає можливість надавати теплопоглинальній панелі сонячного колектора та споруді в цілому різних розмірів та форм. Теплопоглинальна панель запропонованої конструкції працює наступним чином. Теплоносій через вхідний патрубок (на Фіг. не показано) поступає в циліндричний рукав 1 окремого паралельного елемента. Нагрітий теплоносій через вихідний патрубок (на Фіг. не показано) подають до трубопроводів систем гарячого водопостачання, обігріву та кондиціювання споруди. Газоподібний теплоносій через газопідвід (на Фіг. не показано) подають у порожнини 10. Нагрітий газоподібний теплоносій через газовідвід (на Фіг. не показано) подають до систем обігріву та кондиціювання споруди. Нагрів теплоносіїв здійснюють за рахунок тепла сонячного випромінювання, що поглинається теплопоглинальними ребрами 2, від яких передається через стінки теплоносію в циліндричному рукаві 1 та газоподібному теплоносію у порожнинах 10. Крім того, якщо вхідна температура одного з теплоносіїв вища за вхідну температуру іншого теплоносія, то тепло через стінки окремого паралельного елемента передається від одного з теплоносіїв до іншого. Таким чином, при відсутності сонячного випромінювання, теплоносій у циліндричному рукаві 1 може нагріватись чи охолоджуватись зовнішнім повітрям, якщо воно використовується як газоподібний теплоносій.