Плоский сонячний металополімерний колектор

Винахід відноситься до геліотехніки, конкретно до сонячних колекторів, і може бути використаний в системах сонячного опалення і гарячого водопостачання. Відомий плоский сонячний колектор [Патент України, 41629 А, 2001p., F24J2/00, F24J2/04, F24J2/24], що представляє багатошарову структуру з полімерних плит, де плити встановлені ярусами й об'єднані між собою каркасом. Недоліком відомого сонячного колектора є значні товщина і вага, а отже і вартість. Він також має потребу в корпусі для монтажу всіх складових деталей і необхідності повітряного зазору для придушення витрат. Задача винаходу - зменшення товщини сонячного колектора, зниження його ваги і вартості і можливість монтажу сонячного колектора без корпусної частини. Це досягається таким рішенням, у якому прозоре покриття і теплоізоляція виконані з єдиної полімерної плити стільникової багатоканальної структури, причому, з верхньої, сонячної сторони колектора, полімерна плита розташована щодо абсорбера з необхідним повітряним зазором, а з нижньої сторони впритул прилягає до листа оребрення трубного регістру. На Фіг.1 представлений плоский сонячний метало-полімерний колектор, абсорбер (1) якого виконаний із трубного регістру (2), закріпленого в трубах гідравлічного колектора (3). Трубний регістр лежить на листі оребрення (4). Оребрення повинно щільно прилягати до трубок абсорбера для виключення істотного термічного опору. Полімерна плита стільникової багатоканальної структури (5) у верхній частині сонячного колектора з боку прихожої сонячної енергії виконує функцію прозорого покриття і розташована на визначеній відстані від поверхні абсорбера за допомогою прокладок (9). Канали плити (6) заповнені повітрям. Це сприяє придушенню витрат тепла і перешкоджає розвитку конвективних і радіаційних витрат. У нижній частині сонячного колектора полімерна плита стільникової многоканально!' структури (5) впритул прилягає до поверхні абсорбера і, завдяки повітрю в каналах (6), вона відіграє роль теплоізолятора. Так як канали плити (6) замкнуті, то наявність у них повітря дійсно сприяє зниженню конвективних і радіаційних утрат, оскільки лінії току виявляються плоскими і замкнутими. Полімерна плита (5) разом з бічною стінкою з полімерного матеріалу (7) служить корпусною частиною сонячного колектора. Кріпильна гайка (8) забезпечує збір колектора. На Фіг.2 представлений вид абсорбера в зборі. Трубки трубного регістра (2) комутируються трубою гідравлічного колектора (3). Лист (4) служить ребренням, і з'єднання цього листа з трубками (2) повинне забезпечуватися технологією, що мінімізує термічний опір на границі ребро-труба. У залежності від використовуваних матеріалів це може бути пайка чи теплопровідний клей. На Фіг.3, 4 представлені елементи корпусної частини плоского сонячного колектора. Багатоканальна полімерна плита (5) згинається по діаметру гідравлічного колектора (3) або більшому діаметру в залежності від розрахункової величини повітряного зазору і бічні стінки (7) (Фіг.4) забезпечують необхідну герметизацію корпусу. На Фіг.5 представлений плоский сонячний метало-полімерний колектор у зборі з рівнобіжним розташуванням каналів полімерної плити до розташуванню труб (2) сонячного колектора. Трубки (2), які лежать на листі оребрення (4), зв'язані з гідравлічними колекторами (3), при цьому розташування виходів труб гідравлічного колектора може бути різним з урахуванням прийнятого принципу комутації сонячного колектора в складі геліосистеми. Рівнобіжне розташування каналів полімерної плити до розташуванню труб сонячного колектора застосовується при порівняно невеликій поверхні, оскільки таке розташування підвищує сукупність потоку сонячної енергії до труб сонячного колектора. На Фіг.6 представлений плоский сонячний метало-полімерний колектор у зборі з перпендикулярним розташуванням каналів полімерної плити до розташуванню труб сонячного колектора. Абсорбер (1) виконаний з трубного регістру (2), закріпленого в трубах гідравлічного колектора (3). Трубки регістру (2) лежать на листі оребрення (4) і розташовані перпендикулярно каналам полімерної плити (5); 10 - вихідний гідравлічний колектор. Перпендикулярне розташування каналів полімерної плити до розташування труб сонячного колектора застосовується при великій поверхні сонячного колектора для підвищення жорсткості конструкції сонячного колектора в цілому. Подальше поліпшення характеристик може досягатися вакуумуванням каналів, але при цьому істотно зростає і вартість колектора у виді підвищених вимог герметичності каналів. Вакуумування каналів полімерної плити стільникової багатоканальної структури (5) дозволить значно знизити витрати тепла, оскільки вакуумування перешкоджає розвитку конвективних і радіаційних утрат, а в нижній частині сонячного колектора вакуумована плита багатоканальної структури придбає високі властивості теплоізоляції. Пропонований метало-полімерний сонячний колектор може ефективно працювати як по п.1, так і по п.2 і при переході до п.2 його ефективність істотно зростає, але і значно зростає вартість сонячного колектора. Вакуумування каналів полімерної плити забезпечує рішення відразу двох питань: ефективної прозорої ізоляції у верхній частині сонячного колектора і теплоізоляції в нижній її частині. У верхній частині канали зорієнтовані на потік сонячної енергії і представляють своєрідну пастку: вони повинні максимально пропускати потік сонячної енергії до труб абсорбера і разом з повітряним зазором придушувати втрати енергії від абсорбера за рахунок механізмів конвекції і радіації. У нижній частині не має потоку сонячної енергії, і канали відіграють роль тільки придушення теплових утрат, тому повітряний зазор тут не потрібний. Принцип роботи плоского метало-полімерного сонячного колектора показаний на Фіг.5, 6. Сонячна енергія проходить полімерну плиту (5), розміщену із сонячної сторони колектора, повітряний зазор і попадає на труби сонячного колектора (2) і лист оребрення (4). Теплоносій подається в труби абсорбера (теплоприймача) (1) через вхідний гідравлічний колектор (3), далі надходить у систему трубного регістра (2), де нагрівається від сонячної енергії і надходить у вихідний колектор (10), відкіля надходить споживачу. Даний винахід дозволяє зменшити товщину сонячного колектора, знизити його вагу і вартість.