Сонячний колектор

1. Сонячний колектор, який містить вхідний (6) і вихідний (7) патрубки для теплоносія, складений теплоізольований знизу рамний корпус з променепоглинальною поверхнею, а також зі світлопрозорою та тепловідвідною (10) панелями, який відрізняється тим, що світлопрозоре покриття (9) та тепловідвідна панель (10) виготовлені з листів стільникового полікарбонату, які з'єднані по всій площині стику сажонаповненою клейкою сумішшю, C2 2 (19) 1 3 течія теплоносія, а світлопрозоре покриття утворене двома шарами нерозрізаного рукава полімерної плівки з внутрішнім каркасом і натяжним пристроєм. Основним недоліком колектора відкритого типу є відносно високі тепловтрати внаслідок тепломасообміну між теплоносієм і світлопрозорим покриттям. Крім того, слід зазначити малий термін служби полімерної плівки (не більш одного сезону) за рахунок природного старіння (деструкції) від дії сонячної радіації, вітру і атмосферних опадів. Таким чином, не дивлячись на простоту, дешевизну матеріалів і високу ремонтну здатність вказаної конструкції, її практичне використання має обмежений характер. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення конструкції основних вузлів сонячного колектора з використанням сучасних, високоміцних і довговічних полімерних матеріалів, що забезпечить високі теплотехнічні характеристики колектора, спрощення технології виготовлення, монтаж та ремонт, і за рахунок цього збільшить надійність, економічну ефективність та довговічність сонячного колектора. Разом це дозволяє домогтися окупності витрат на створення та обслуговування сонячного колектора в межах одногодвох експлуатаційних сезонів. Поставлена задача вирішується тим, що у сонячному колекторі розміщено вхідний і вихідний патрубки для теплоносія, складений теплоізольований знизу рамний корпус з променепоглинальною поверхнею, а також зі світлопрозорою і тепловідвідною панелями, згідно з винаходом світлопрозоре покриття і тепловідвідна панель виготовлені з листів стільникового полікарбонату, які з'єднані по всій площині стику клейкою сумішшю, що містить сажу та створює променепоглинальну поверхню, а по всьому периметру бічні канали і торцеві ділянки цілісних листів заглушені самотвердіючою речовиною на основі епоксидної смоли, цементу тощо на глибину не менше ніж ширина кутика верхньої фіксуючої рамки складеного корпусу, при цьому у тепловідвідній панелі і листі-підкладці навпроти роздавального і збірного герметичних карманів для вхідного і вихідного патрубків виконані прорізи для забезпечення проходу теплоносія через стільникові канали тепловідвідної панелі. Крім того, для створення потоку теплоносія з поперемінним напрямком руху від вхідного до вихідного патрубків у роздавальному і збірному герметичних карманах виконані непроникні для теплоносія перегородки, навпроти яких в прорізах тепловідвідної панелі збережені прямий і зворотний стільникові канали з отворами в протилежних бічних стінках. Ще однією відмінністю є те, що довжина карманів є не більше величини поперечного розміру крайнього прорізу для прямого або зворотного потоку теплоносія. Використання стільникового полікарбонату, як основного конструктивного матеріалу, обумовлене його високими фізико-технічними характеристиками, які задовольняють практично всі технологічні і експлуатаційні вимоги сонячного колектора [3]. 93941 4 До таких характеристик належать: - світлопрозорість, що досягає 80 %; - висока ударна міцність (у 200 разів міцніше за скло); - довговічність (проведені випробування на 25 умовних роках експлуатації пройшли без зниження міцності характеристик і зміни кольору); - термостійкість в межах від -20 до +140 °С; - широка номенклатура типорозмірів стільникових листів. По здатності до склеювання полікарбонат належить до легкосклеюваної групи і не вимагає складної підготовки поверхонь [4]. В синтетичні термореактивні клеї на основі епоксидних, поліефірних т. п. смол для надання клейовій композиції необхідних технологічних властивостей (кольори і здатності створювати рівномірну товщину клейового шару) можуть вводитися відповідні розчинники та інертні наповнювачі. З'єднання по всій площині стику стільникових листів світлопрозорого покриття та тепловідвідної панелі за допомогою клейкої суміші, що містить сажу, дозволяє створити жорсткий, нероз'ємний пакет з ефективною проміжною променепоглинальною поверхнею. При цьому за рахунок омивання теплоносієм практично всієї площини променепоглинальної поверхні, при незначній (менше 0,5мм) товщині стінок стільникових каналів, до мінімуму зводиться перепад температури між вказаною поверхнею і теплоносієм. Створення жорсткого контуру по периметру стільникових листів, за допомогою заповнення бічних каналів і торцевих ділянок самотвердіючою речовиною або установки на герметику профільованих вставок, дає можливість за рахунок обтискання пакета верхньою фіксуючою рамкою зі стрічковим ущільнювачем надійно забезпечити герметичність внутрішнього гідравлічного тракту теплоносія від вхідного до вихідного патрубків. Полікарбонат легко ріжеться та обробляється звичайним інструментом, що дозволяє без складного і дорогого технологічного оснащення провести попереднє оброблення стандартних листів полікарбонату, а також виконати отвори в тепловідвідній панелі для проходу теплоносія через стільникові канали. На фіг. 1 зображено сонячний колектор (вид зверху): на фіг. 2 - те саме (розріз А-А на фіг. 1); на фіг. 3 - те саме (розріз Б-Б на фіг. 1), в тому числі згідно з п. 2 формули винаходу. Сонячний колектор містить складений рамний корпус у вигляді нижньої рами 1 з поздовжніми і поперечними елементами з кутикового профілю і верхньої фіксуючої рамки 2 з алюмінієвого профілю. На нижній рамі зверху розташований тонкий металевий лист-підкладка 3 з антикорозійним покриттям, в якому виконані роздавальний 4 і збірний 5 герметичні кармани для вхідного 6 і вихідного 7 патрубків. Знизу складений корпус закритий теплоізоляцією 8 з базальтової вати або листів пінофолу. У світлопрозорому покритті 9 і тепловідвідній панелі 10, виконаних з цільних листів стільникового полікарбонату, бічні канали 11 і торцеві ділянки 12 заглушені самотвердіючою речовиною на осно 5 ві епоксидної смоли (цементу) або профільованими вставками на герметику. В тепловідвідній панелі 10 над роздавальним 4 і збірним 5 карманами виконані прорізи 13 для забезпечення проходу теплоносія через стільникові канали. Між собою світлопрозоре покриття 9 і тепловідвідна панель 10 по всій площині стику з'єднані клейкою сумішшю, що містить сажу, яка утворює променепоглинальну поверхню 14. Утворений в такий спосіб цілісний пакет з цих двох листів стільникового полікарбонату разом із стрічковим ущільнювачем 15 кріпиться на нижній рамі 1 за допомогою фіксуючої рамки 2 і болтових з'єднань 16. Для створення потоку теплоносія з поперемінним напрямом руху (позначеного стрілками 17 на фіг. 1) всередині роздавального і збірного карманів встановлюються непроникні перегородки 18, а в бічних стінках, зв'язаних із ними стільникових каналах, виконані отвори 19. Виготовлення окремих вузлів і складання колектора здійснюється таким чином. Проводять розкрій та порізку стандартних листів стільникового полікарбонату (розмір останніх 2,16,0 м) на окремі пластини (1,052,0 м) для світлопрозорого покриття 9 і теплові дві даної панелі 10. В останній виконують верхні і нижні прорізи 13 для організації проходу теплоносія через стільникові канали. По всьому периметру бічні канали і торцеві ділянки обох пластин стільникового полікарбонату для надання необхідної жорсткості і герметичності заповнюють самотвердіючою речовиною. При цьому для торцевих ділянок 12 можна використовувати профільовані вставки з твердого полімеру, посаджені із застосуванням герметику або клею. Далі по всій площині стику пластини світлопрозорого покриття 9 і тепловідвідної панелі 10 з'єднуються за допомогою клейкої суміші, що містить сажу [3], створюючи нероз'ємний пакет з проміжною променепоглинальною поверхнею 14. Роздавальний 4 і збірний 5 кармани герметично з'єднані з листом-підкладкою 3 за допомогою паяння, зварювання або фланцевого з'єднання. При необхідності лист-підкладка може вироблятися з полімерного або композиційного матеріалів. Після установки на нижній рамі 1 листапідкладки 3 з герметичними карманами на неї разом зі стрічковим ущільнювачем 15 укладається 93941 6 нероз'ємний пакет з листів стільникового полікарбонату, який кріпиться по всьому периметру до нижньої рами 1 через верхню фіксуючу рамку 2 і болтове з'єднання 16. При цьому поряд з ущільненням 15 при складанні колектора може бути використаний термостійкий герметик або клей. Останньою операцією складання колектора є установка і кріплення теплоізоляції 8 із захисним покриттям. Сонячний колектор працює таким чином. Теплоносій (вода) через вхідний патрубок 6 подається в роздавальний карман 4, заповнює її і завдяки отвору 13 потрапляє в стільникові канали тепловідвідної панелі 10. Потік сонячної енергії проходить через світлопрозоре покриття 9 і поглинається променепоглинальною поверхнею 14. Тепло, отримане від сонячного потоку, нагріває теплоносій (воду), що проходить через стільникові канали тепловідвідної панелі 10. Підігріта вода потрапляє в збірний герметичний карман 5 та через вихідний патрубок 7 в бак-накопичувач або безпосередньо до споживача. Рух теплоносія при установці в герметичних карманах 4, 5 непроникних перегородок 18 представлено на фіг. 1 стрілками 17. У такій конструкції найбільш раціональним буде горизонтальна орієнтація стільникових каналів. Використання запропонованого сонячного колектора при високих теплотехнічних характеристиках і низькій вартості матеріалів, що застосовуються, дозволяє спростити технологію виготовлення основних вузлів, їх монтажу і профілактичного ремонту. При цьому істотно підвищується надійність і довговічність сонячних колекторів при зниженні експлуатаційних витрат. Винахід може бути реалізований в умовах промислового виробництва з використанням стандартного обладнання, доступних матеріалів і технологій. Література: 1. Патент Российской Федерации, RU № 2134846 С1, кл. F24J2/04, 2/24, 1998 (Бюл. № 23, 1999). 2. Патент України, UA № 5916 U кл. 7 F24J2/04, 2/22 (Бюл. № 3, 2005). 3. htth://polikarbonatvs.com.ua/materials/sotoviy/. 4. Справочник по сварке и склеиванию пластмасс /Под общ. ред. А.Н. Шестопала. - К.: Техника, 1986. - 192 с. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 93941 8 Підписне Тираж 23 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