Сонячний колектор

Сонячний колектор, що має теплоізоляційний корпус з прозорим покриттям, розташовані в ньому канали з теплоносієм, вхідний і вихідний трубопроводи і відбивні поверхні, розташовані під каналами, який відрізняється тим, що відбивні поверхні виконані у вигляді багатосекційних фоклинів, що мають як мінімум чотири відбивних грані і розташовані під різними кутами нахилу відносно основи корпусу колектора, а канали з теплоносієм розташовані в фокальній площині фоклинів, з'єднані з вхідним і вихідним трубопроводами, над каналами в площині вершин фоклинів встановлені екрани, ширина яких дорівнює еквівалентному діаметру каналу, а форма повторює форму каналу. Винахід відноситься до геліотехніки і може бути використаний в сонячних колекторах з засобами концентрації сонячного випромінювання. Відомий сонячний пристрій для підігріву води [1], в якому конструктивно об'єднані колектор і акумулююча посудина. Пристрій також має безнапірний одноконтурний абсорбер. Абсорберні труби першого ряду з'єднані крізь байпас з абсорберними трубами другого ряду. Сонячний водопідігрівач призначений для підготовки гарячої води у відкритому контурі з використанням гравітаційного принципу циркуляції. Одноконтурний абсорбер розташований в корпусі, який має відбивну дзеркальну задню стінку і прозоре теплоізолююче покриття. Однак відносно малий коефіцієнт теплової віддачі в абсорбері не дозволяє досягнути високої теплової ефективності сонячного колектора. Відомий також колектор сонячної енергії [2], який складається з корпусу з прозорим покриттям, вхідного і вихідного трубопроводів, поглинаючих каналів з теплоносієм і гофрованої відбивної поверхні, розташованої під каналами на задній стіні корпусу. Канали мають прямокутний поперечний переріз, їх великі сторони розташовані паралельно задній стінці корпуса. Гофри відбивної поверхні виконані трикутними. Вершини гофрів розташовані через одну під серединою каналу. Рідина потрапляє в канали і нагрівається за рахунок сонячного випромінювання. Падаючи між каналами, промені, двократно відбиваючись від відбивних поверхонь гофрів також нагрівають рідину крізь нижню частину каналу. Крім того, циркуляція повітря усередині колектора між каналами і порожнинами, які відтворені відбивними поверхнями гофрів, поліпшують коефіцієнт теплообміну установки. Однак і ця конструкція не позбавлена недоліків, які зв'язані з відносно низьким степенем концентрації відбивних променів на поверхню каналів з теплоносієм. Задачею винаходу є удосконалення сонячного колектора шляхом використання багатосекційних фоклинів, що дозволить максимально підвищити концентрацію сонячних променів і тим самим інтенсифікувати нагрівання теплоносія в каналах колектора. Поставлена задача вирішується тим, що в сонячному колекторі, який має теплоізоляційний корпус з прозорим покриттям, розташовані в ньому канали з теплоносієм, вхідний і вихідний трубопроводи і відбивні поверхні розташовані під каналами, новим є те, що відбивні поверхні виконані у вигляді багатосекційних фоклинів, маючих як міні (19) UA (11) 91837 (13) C2 (21) a200702910 (22) 19.03.2007 (24) 10.09.2010 (46) 10.09.2010, Бюл.№ 17, 2010 р. (72) ТРОФИМЕНКО АНАТОЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ОЛЕСЯ ГОНЧАРА (56) DD 285405 A5, 12.12.1990 SU 1474391 A1, 23.04.1989. Бюл.№15 US 6252155 B1, 26.06.2001 RU 2154777 C1, 20.08.2000 RU 2195610 C2, 27.12.2002 RU 2194929 C1, 20.12.2002 US 3915148, 28.10.1975 US 4103673, 01.08.1978 SU 1052798 A, 07.11.1983. Бюл.№41 SU 1322034 A1, 07.07.1987. Бюл.№25 3 мум чотири відбивні грані і розташовані під різними кутами нахилу відносно основи корпусу колектора, а канали з теплоносієм розташовані в фокальній площині фоклинів, з'єднані з вхідним і вихідним трубопроводами, над каналами в площині вершин фоклинів встановлені екрани, ширина яких дорівнює еквівалентному діаметру каналу, а форма повторює форму каналу. Таке виконання відбивної поверхні дозволяє отримати степінь концентрації сонячного випромінювання, який дорівнює 4-5 відповідно до кута нахилу відбивних граней [3]. Тоді щільність сонячного теплового потоку, яка падає на поверхню каналів, також зростає у 4-5 разів. Це приводить до підвищення температури стінки каналу, в якому рухається теплоносій (рідина або газ). Температура теплоносія в каналі також зростатиме при однакових умовах руху теплоносія в прототипі і в заявленому винаході. Таким чином, відбувається інтенсифікація підігріву теплоносія в сонячному колекторі, тобто зростає теплова ефективність колектора. Для зменшення теплових втрат каналів з теплоносієм в навколишнє середовище через прозоре покриття над ними встановлені екрани, які зменшують променеву складову теплового потоку у 2 рази. На Фіг.1 зображено загальний вид конструктивної схеми; на Фіг.2 - переріз сонячного колектора. Сонячний колектор містить теплоізольований корпус 1, прозоре покриття 2, багатосекційні фоклини 3, які мають як мінімум чотири відбивні грані, розташовані під різними кутами нахилу до основи корпусу колектора. Канали 4 з теплоносієм розташовані в фокальній площині багатосекційних фоклинів 3 і з'єднані з вхідним 7 і вихідним 8 трубопроводами, теплозахисні екрани 5, які встановлені в площині вершин фоклинів 6 над каналами 4 і мають форму, яка повторює форму каналу. Колектор працює таким чином. Теплоносій потрапляє до вхідного трубопроводу 7, розділяється по каналам 4 і нагрівається 91837 4 за рахунок сонячного випромінювання, рухаючись вздовж каналів. Далі теплоносій після каналів 4 збирається у вихідному трубопроводі 8 і залишає колектор. Падаючі промені між каналами 4, відбиваються від граней багатосекційних фоклинів 3 на канали 4 і також нагрівають бокову і нижню поверхні каналів. Циркуляція повітря усередині фоклина між відбивними поверхнями 3 і стінками каналів 4 поліпшує коефіцієнт конвективного теплообміну. Встановлені екрани 5 в площині вершин фоклинів 6 зменшують теплові втрати каналів 4 в навколишній простір, у той же час екрани 5 нагріваються від прямих сонячних променів і віддають частину тепла каналам 4. Кожна відбивна грань фоклина 3 концентрує сонячне випромінювання на визначену частину каналу 4 з теплоносієм по всій його довжині. Розташування каналів 4 в фокальній площині фоклина 3 дозволяє максимально використати концентрацію сонячних променів і таким чином найбільш ефективно нагрівати теплоносій. Такий сонячний колектор дозволяє підвищити щільність сонячного випромінювання приблизно в 4-5 разів і таким чином інтенсифікувати нагрівання теплоносія в каналах сонячного колектора. Найбільша ефективність запропонованого колектора може бути досягнута при використанні систем, які орієнтують основу корпусу перпендикулярно падаючим променям. Такий сонячний колектор дозволяє підвищити щільність сонячного випромінювання приблизно в 4-5 разів і таким чином інтенсифікувати нагрівання теплоносія в каналах сонячного колектора. Джерела інформації: 1. Патент №285405 Германія, МРК F24J2/42 надр. 12.12.90. БИР №50. 2. А.С. №1474391 СССР, МПК F24J2/10 надр.7.05.86. БИР №17 (прототип). 3. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Л. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. - Л.: Наука. 1989. 5 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 91837 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601