Сонячний теплофотоелектричний колектор

Реферат: Сонячний теплофотоелектричний колектор містить скло, корпус, у якому розміщені фотоелементи, систему охолодження фотоелементів, вхідний патрубок, вихідний патрубок. Об'єм корпусу поділений повітронепроникною теплоізоляційною перегородкою на дві частини з різним температурним режимом, яка дозволяє зменшити теплообмін між двома частинами колектора, на низькотемпературній теплосприймаючій пластині якого розміщені фотоелементи для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію. Інша знаходиться під прямим сонячним випромінюванням. UA 100541 U (12) UA 100541 U UA 100541 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі енергетики, а саме до сонячної енергії, і може бути використана для одночасного отримання теплової та електричної енергії. Найближчим аналогом корисної моделі є гібридний сонячний PVT колектор Renevita Volther PVT [1]. Через те, що робоча поверхня повністю покрита фотоелементами, не допускається нагрівання теплоносія (води) в установці більше ніж до 50 tH, відповідно потрібно обов'язкове його догрівання, якщо теплоносій буде перегріватися більше цього значення, то тоді втрачається доцільність такої системи, фотоелементи будуть значно втрачати свій ККД. Відсутність системи, яка запобігає перегріву, призводить до зниження надійності роботи установки, при надмірному сонячному випромінюванні, при відсутності відбору тепла споживачем значно знизять свою ефективність та навіть можуть бути пошкоджені фотоелементи. Відсутність повітряного прошарку між захисним склом та фотоелементами знижує тепловий опір прозорої частини колектора на 70 %, що значно збільшує втрати теплової енергії в навколишнє середовище, особливо при низькій температурі зовнішнього повітря. Задачею корисної моделі є створення установки, яка дозволить ефективніше використовувати сонячні фотоелементи, не допускаючи їх перегріву, і відповідно експлуатувати їх з максимальним ККД та терміном дії, а також підігрівати теплоносій до заданої температури, який потім можна буде використовувати на потреби теплопостачання. Поставлена задача вирішується створенням сонячного плоского колектора, розділеного теплоізоляційною перегородкою на дві частини, – низькотемпературну і високотемпературну. Кожна з частин має теплоізоляційне покриття та вкрита захисним склом. Через теплоізолюючу перегородку прокладено трубопровід, який сполучає обидві частини сонячного колектора. На низькотемпературній частині, по всій теплообмінній поверхні, прикріплено фотоелементи, з'єднані між собою послідовно та паралельно для отримання заданих значень напруги та сили струму. Холодна вода подається в низькотемпературну частину сонячного колектора, де охолоджує розміщені на ньому фотоелементи, підтримуючи оптимальну для їхньої роботи температуру, в межах 35-45 °C. Такий температурний режим дозволяє максимально ефективно використовувати потенціал фотоелементів. Потім підігріта вода, проходячи через патрубок, прокладений в теплоізоляційній стінці, потрапляє в верхню частину установки, де догрівається, проходячи другу частину колектора. В результаті на виході отримуємо теплоносій з достатнім потенціалом для подальшого використання у теплопостачанні. Між двома частинами установки є відгалуджуючий патрубок, який служить для підключення додаткового обладнання, яке буде гарантувати надійну роботу фотоелементів, захищаючи їх від перегріву, в режимі стагнації установки. Суть запропонованої корисної моделі полягає в тому, що об'єм корпусу поділений повітронепроникною теплоізоляційною перегородкою (6) на дві частини з різним температурним режимом, яка дозволяє зменшити теплообмін між двома частинами колектора, на низькотемпературній теплосприймаючій пластині (5) якого розміщені фотоелементи (7) для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію, а інша знаходиться під прямим сонячним випромінюванням, що дозволяє ефективно охолоджувати фотоелементи та експлуатувати їх постійно при низьких температурах і отримувати при цьому теплову енергію. Теплова ізоляція виконана з двох шарів, причому внутрішній шар має тепловідбиваюче (напр. алюмінієве) покриття (3). Між низькотемпературною та високотемпературною частинами теплофотоелектричного колектора встановлено патрубок (11) для відбору теплоносія в режимі стагнації. Між захисним склом і фотоелементами є простір для повітряного прошарку товщиною 20 мм. Суть також пояснюється кресленнями, де: - на фіг. 1 зображений сонячний теплофотоелектричний колектор - фронтальний вид; - на фіг. 2 - сонячний теплофотоелектричний колектор, розріз по А-А. Сонячний теплофотоелектричний колектор містить корпус 2, в якому розташовано теплоізолюючий матеріал 3, на всій поверхні якого розміщується шар теплоізоляції зі світловідбиваючим (напр. алюмінієвим) покриттям 8. Шари теплоізоляції 3 та 8 зменшують тепловтрати панелі у навколишнє середовище, що дозволяє підвищити її ефективність. Над поверхнею теплоізоляційного матеріалу розміщено трубчастий теплообмінник 4, до якого прикріплено верхню та нижню теплосприймаючі пластини 5. Між пластинами встановлена перегородка з теплоізоляційного і повітронепроникного матеріалу 6, яка розділяє внутрішній об'єм на дві частини: низькотемпературну та високотемпературну, зменшуючи теплообмін між цими частинами. На низькотемпературній (нижній) теплосприймаючій пластині 5 розміщені фотоелементи 7. Зверху конструкцію вкрито захисним склом 1. 1 UA 100541 U 5 10 15 20 25 Холодна вода потрапляє через патрубок 10 у низькотемпературну частину теплообмінника 4 сонячного колектора, охолоджує фотоелементи 7 і підігрівається, потім надходить у високотемпературну частину колектора, де догрівається і виходить з панелі через патрубок 9. Фотоелементи 7, закріплені на поверхні теплосприймаючої пластини низькотемпературної (нижньої) частини колектора, примусово охолоджуються рідиною, яка протікає по трубчастому теплообміннику 4, що дозволяє експлуатувати їх в оптимальних температурних умовах та зменшити температурні деформації, тим самим збільшити ККД фотоелементів та термін їх експлуатації. Патрубок 11 розміщений між двома частинами установки, з фотоелементами та без них, для того щоб забезпечити утилізацію надлишкової теплоти в режимі стагнації. Пристрій, що заявляється, працює наступним чином. Сонячне випромінювання, пройшовши через захисне скло 1, потрапляє на фотоелементи 7 та теплосприймаючу пластину 5 колектора, яка не вкрита фотоелементами. Фотоелементи перетворюють сонячне випромінювання в електричну енергію і нагріваються, передаючи тепло пластині 5 і трубчастому теплообміннику 4, по якому циркулює охолоджуюча рідина. Пройшовши низькотемпературну частину колектора, за теплоізолюючу перегородку, вода догрівається у високотемпературній частині колектора, яка отримала пряме сонячне випромінювання і працює як звичайний плоский колектор. Рідина надходить в колектор через вхідний патрубок 10 з температурою t1 і виходить через патрубок 9 з температурою t2. Підігріта до температури t2 вода може бути використана в системі гарячого водопостачання або на інші потреби. В режимі стагнації охолоджуюча рідина відбирається через патрубок 11, охолоджується та подається знову через патрубок 10. Заявлена конструкція сонячного фотоелектричного колектора підвищує ККД сонячних фотоелементів та збільшує їх термін експлуатації завдяки зниженню їх температури до оптимального рівня, а також дозволяє використовувати теплову енергію, яка утворюється при роботі фотоелементів. Джерела інформації: 1. Volther PVT [Електронний ресурс] - Режим доступу: - renevita.com.ua. 30 35 40 45 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Сонячний теплофотоелектричний колектор, що містить скло (1), корпус (2), у якому розміщені фотоелементи (7), систему охолодження фотоелементів (4), вхідний патрубок (10), вихідний патрубок (9), який відрізняється тим, що об'єм корпусу поділений повітронепроникною теплоізоляційною перегородкою (6) на дві частини з різним температурним режимом, яка дозволяє зменшити теплообмін між двома частинами колектора, на низькотемпературній теплосприймаючій пластині (5) якого розміщені фотоелементи (7) для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію, а інша знаходиться під прямим сонячним випромінюванням, що дозволяє ефективно охолоджувати фотоелементи та експлуатувати їх постійно при низьких температурах і отримувати при цьому теплову енергію. 2. Сонячний теплофотоелектричний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що теплова ізоляція виконана з двох шарів, причому внутрішній шар має світловідбиваюче (напр. алюмінієве) покриття (3). 3. Сонячний теплофотоелектричний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що між низькотемпературною та високотемпературною частинами теплофотоелектричного колектора встановлено патрубок (11) для відбору теплоносія в режимі стагнації. 4. Сонячний теплофотоелектричний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що між захисним склом і фотоелементами є простір для повітряного прошарку товщиною 20 мм. 5. Сонячний теплофотоелектричний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що теплосприймаюча пластина (5) верхньої частини колектора не вкрита фотоелементами (7). 2 UA 100541 U 3 UA 100541 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4