Сонячний колектор

Реферат: UA 83717 U UA 83717 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до геліотехніки, конкретно до сонячних колекторів, і може бути використана для нагрівання води в системах гарячого водопостачання та в системах сонячного опалення. Відомий сонячний колектор (патент України на корисну модель №20492 від 23.08.2006 р., МПК F24J 2/04, опубл. 15.01.2007 р.), що містить захисне світлопрозоре покриття, теплоізоляційний шар та розташований між ними поглинач сонячної енергії, канали якого з'єднані з трубопроводами для підведення і відведення теплоносія. Захисне покриття виконане з плити прозорого стільникового полікарбонату, поглинач сонячної енергії виконаний з плити чорного стільникового поліпропілену, а теплоізоляція - з плити білого стільникового поліпропілену. Плити розташовані на деякій відстані одна від одної так, що утворюють прошарки повітря одна між одною і з'єднані в одному корпусі. Але відомий сонячний колектор має високий рівень зворотних теплових втрат та, внаслідок цього, низьку ефективність, а досить велика кількість збірних деталей підвищує вартість сонячного колектора. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до пристрою, що заявляється, є сонячний колектор (патент України на корисну модель №55948 від 20.07.2010 p., МПК F24J 2/04, опубл. 27.12.2010 p.), що містить захисне світлопрозоре покриття, теплоізоляційний шар та розташований між ними поглинач сонячної енергії, канали якого з'єднані з підвідною та відвідною трубками для теплоносія, захисне світлопрозоре покриття та поглинач сонячної енергії виконані зі стільникового полікарбонату, стільники якого утворюють канали для циркуляції теплоносія у поглиначі сонячної енергії. У відомому сонячному колекторі захисне світлопрозоре покриття, поглинач сонячної енергії та теплоізоляційний шар виконані з світлопрозорої тришарової плити стільникового полікарбонату. Зовнішні шари виконують функції світлопрозорого покриття і теплової ізоляції, а внутрішній шар - поглинача сонячної енергії, з'єднаний з трубопроводами для підведення і відведення теплоносія - рідини чорного кольору. Недоліками відомого технічного рішення є високий рівень зворотних теплових втрат за рахунок вторинного випромінювання нагрітого теплоносія у інфрачервоному діапазоні та конвекції теплової енергії з внутрішнього шару - поглинача сонячної енергії у двох напрямках через шари, які виконують функції світлопрозорого покриття і теплоізоляційну. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення сонячного колектора, в якому нові елементи, нове їх виконання та використання нових матеріалів дозволяє знизити рівень зворотних теплових втрат і завдяки цьому підвищити коефіцієнт корисної дії та ефективність, а також покращити зручність при експлуатації сонячного колектора та одночасно знизити собівартість виробу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому сонячному колекторі, що містить захисне світлопрозоре покриття, теплоізоляційний шар та розташований між ними поглинач сонячної енергії, канали якого з'єднані з підвідною та відвідною трубками для теплоносія, захисне світлопрозоре покриття та поглинач сонячної енергії виконані з стільникового полікарбонату, стільники якого утворюють канали для циркуляції теплоносія у поглиначі сонячної енергії, новим, згідно з технічним рішенням, що заявляється, є те, що захисне світлопрозоре покриття виконане з одношарового стільникового полікарбонату, торці якого герметизовані, поглинач сонячної енергії виконаний з одношарового стільникового полікарбонату та має на одній зі сторін низькоемісійне покриття, між ними розміщена дистанційна прямокутна рамка у вигляді замкненого порожнистого профілю з перерізом у вигляді пласкої геометричної фігури - прямокутника, кріплення поглинача сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках герметизовані, при цьому підвідна та відвідна трубки для теплоносія виконані з стільникового полікарбонату, мають прямокутний переріз та оснащені формуючими ребрами, теплоізоляційний шар має додаткове світловідбиваюче покриття. Новим є також те, що теплоізоляційний шар виконаний з пінопласту. Новим є також те, що вільний простір між захисним світлопрозорим покриттям та поглиначем сонячної енергії виконаний газонаповненим. Новим є також те, що як теплоносій використана темна рідина. Новим є також те, що торці захисного світлопрозорого покриття герметизовані низькомолекулярним силіконовим каучуком або заварені. Новим є також те, що кріплення поглиначасонячної енергії у підвідній та відвідній трубках герметизоване низькомолекулярним силіконовим каучуком. Новим є також те, що дистанційна прямокутна рамка виконана з металу або пластмаси. 1 UA 83717 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Новим є також те, що дистанційна прямокутна рамка у вигляді замкненого порожнистого профілю виконана з внутрішньою перфорацією та містить у порожнинах перфорації вологопоглинаючий матеріал. Новим є також те, що сонячний колектор додатково містить захисний клапан, встановлений на вході підвідної трубки. Новим є також те, що сонячний колектор додатково містить бокові стінки, днище та елементи, що скріплюють їх, з утворенням зовнішнього корпусу. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак пристрою і технічним результатом, що досягається, полягає в тому, що нове конструктивне виконання сонячного колектора, а саме те що: захисне світлопрозоре покриття виконане з одношарового стільникового полікарбонату, торці якого герметизовані; поглинач сонячної енергії виконаний з одношарового стільникового полікарбонату та має на одній зі сторін низькоемісійне покриття; між ними розміщена дистанційна прямокутна рамка у вигляді замкненого порожнистого профілю з перерізом у вигляді пласкої геометричної фігури - прямокутника; кріплення поглинача сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках герметизоване; при цьому підвідна та відвідна трубки для теплоносія виконані зі стільникового полікарбонату, мають прямокутний переріз та споряджені формуючими ребрами; теплоізоляційний шар має додаткове світловідбиваюче покриття, у сукупності з відомими ознаками корисної моделі дозволяє знизити рівень зворотних теплових втрат і завдяки цьому підвищити коефіцієнт корисної дії та ефективність, а також покращити зручність при експлуатації сонячного колектора та одночасно знизити собівартість виробу. Те, що: теплоізоляційний шар виконаний з пінопласту; вільний простір між захисним світлопрозорим покриттям та поглиначем сонячної енергії виконаний газонаповненим; як теплоносій використана темна рідина; торці захисного світлопрозорого покриття герметизовані низькомолекулярним силіконовим каучуком або заварені; кріплення поглинача сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках герметизоване низькомолекулярним силіконовим каучуком; дистанційна прямокутна рамка виконана з металу або пластмаси; дистанційна прямокутна рамка у вигляді замкненого порожнистого профілю виконана з внутрішньою перфорацією та містить у порожнинах перфорації вологопоглинаючий матеріал; сонячний колектор додатково містить захисний клапан, встановлений на вході підвідної трубки; сонячний колектор додатково містить бокові стінки, днище та елементи, що скріплюють їх, з утворенням зовнішнього корпусу, додатково дозволяє знизити рівень зворотних теплових втрат і завдяки цьому додатково підвищити коефіцієнт корисної дії та ефективність, а також покращити зручність при експлуатації сонячного колектора та одночасно знизити собівартість виробу. Суть технічного рішення пояснюється кресленням, де: - на фіг. 1 зображений сонячний колектор - вигляд зверху з виривом; - на фіг. 2 - сонячний колектор, розріз по А-А; - на фіг. 3 - сонячний колектор, розріз по В-В. Сонячний колектор містить захисне світлопрозоре покриття 1, теплоізоляційний шар 2 та розташований між ними поглинач 3 сонячної енергії, канали 4 якого з'єднані з підвідною та відвідною трубками 5, 6, відповідно, для теплоносія. Захисне світлопрозоре покриття 1 та поглинач 3 сонячної енергії виконані зі стільникового полікарбонату, стільники якого утворюють канали 4 для циркуляції теплоносія у поглиначі 3 сонячної енергії. Захисне світлопрозоре покриття 1 виконане з одношарового стільникового полікарбонату, торці 7, 8 якого герметизовані. Поглинач 3 сонячної енергії виконаний з одношарового стільникового полікарбонату та має на одній зі сторін низькоемісійне покриття 9. Низькоемісійне покриття 9, що є тонким шаром металу, забезпечує відбиття інфрачервоного випромінювання від поглинача 3 сонячної енергії. Низькоемісійне покриття 9 може бути нанесене вакуумним розпиленням плівкоутворюючих матеріалів, як то енергозберігаюча плівка або енергозберігаюча краска. Між світлопрозорим покриттям 1 та поглиначем 3 сонячної енергії розміщена дистанційна прямокутна рамка 10 у вигляді замкненого порожнистого профілю з перерізом у вигляді пласкої геометричної фігури - прямокутника з внутрішньою перфорацією. Кріплення поглинача 3 2 UA 83717 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках 5, 6 герметизоване, при цьому підвідна та відвідна трубки 5, 6 для теплоносія виконані зі стільникового полікарбонату, мають прямокутний переріз та оснащені формуючими ребрами 11. Теплоізоляційний шар 2 виконаний з пінопласту (пінополістиролу, пінополіуретану, карбамідно-формальдегідного пінопласту) та має світловідбиваюче покриття 12 - металеву фольгу, світловідбиваючу плівку або світловідбиваючу фарбу. Вільний простір між захисним світлопрозорим покриттям 1 та поглиначем 3 сонячної енергії виконаний газонаповненим. Як теплоносій у поглиначі 3 сонячної енергії використовується темна рідина - антифриз темного кольору(суміш етиленгліколю, пропіленгліколю, гліцерину, одноатомних спиртів з водою) або просто вода з барвником. Торці 7, 8 захисного світлопрозорого покриття 1 герметизовані низькомолекулярним силіконовим каучуком або заварені. Кріплення поглинача 3 сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках 5, 6 герметизовані низькомолекулярним силіконовим каучуком. Дистанційна прямокутна рамка 10 виконана у вигляді замкненого порожнистого профілю з металу, як то сталі, алюмінію або алюмінієвого сплаву, або пластмаси (полікарбонату, поліпропілену, теплостійкого ПВХ), або комбінації метала та пластмаси. При цьому дистанційна прямокутна рамка 10 має профіль з перерізом у вигляді пласкої геометричної фігури прямокутника з внутрішньою перфорацією, та містить у порожнинах 13 перфорації вологопоглинаючий матеріал. Як вологопоглинаючий матеріал може бути використаний силікагель або активний оксид алюмінію, або кристалічні алюмосилікати - цеоліти, синтетичні цеоліти - молекулярні сита, або активні вугілля та глини. На бокові сторони дистанційної прямокутної рамки 10 нанесено щонайменше один шар клейкої стрічки. Між поглиначем 3 сонячної енергії та підвідною трубкою 5 встановлений захисний клапан 14. Сонячний колектор додатково містить бокові стінки 15, днище 16 та елементи 17, що скріплюють їх, з утворенням зовнішнього роз'ємного корпусу. Пристрій, що заявляється, працює таким чином. Поглинач 3 сонячної енергії заповнюється теплоносієм з максимальним теплопоглинанням рідиною темного кольору. Підвідна та відвідна трубки 5, 6 приєднуються за допомогою теплоізольованих трубопроводів до теплообмінника у водонагрівному баку. При цьому утворюється замкнутий контур, який заповнений теплоносієм. Сонячні промені проникають через світлопрозоре захисне покриття 1 до каналів 4 поглинача 3 сонячної енергії і нагрівають теплоносій. Нагрітий теплоносій з відвідної трубки 6 подають до теплообмінника у водонагрівному баку (не показаний), де він охолоджується та віддає енергію воді, яка нагрівається. Охолоджений теплоносій через трубопровід знов попадає через захисний клапан 14 та підвідну трубку 5 до поглинача 3 сонячної енергії колектора. Циркуляція теплоносія забезпечується за рахунок термосифонного ефекту або примусово циркуляційним насосом. У разі перегріву сонячного колектора при недостатньому відборі гарячої води з баку спрацьовує захисний клапан 14, встановлений на вході до підвідної трубки 5, та теплоносій зливається до накопичувальної ємності. При цьому сонячні промені відбиваються від світловідбиваючого покриття 12 на теплоізоляційному шарі 2, та перегрів сонячного колектора не відбувається. Низькоемісійне покриття 9 з однієї із сторін поглинача 3 сонячної енергії та світловідбиваюче покриття 12, яким оздоблений теплоізоляційний шар 2, створюють теплову пастку, яка зменшує рівень зворотних теплових втрат нагрітого теплоносія у вигляді теплового випромінювання. Вільний простір між захисним світлопрозорим покриттям 1 та поглиначем 3 сонячної енергії, утворений дистанційною прямокутною рамкою 10, виконаний газонаповненим (аргоном, ксеноном, криптоном, вуглецевим газом або їх сумішшю), що також зменшує рівень зворотних теплових втрат. Те, що торці 7, 8 захисного світлопрозорого покриття 1, яке виконане з одношарового стільникового полікарбонату, герметизовані, а також те, що кріплення поглинача 3 сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках 5, 6 герметизоване низькомолекулярним силіконовим каучуком, також зменшує рівень зворотних теплових втрат бо забезпечує додаткову теплоізоляцію. Те, що теплоізоляційний шар 2, виконаний з пінопласту, має додаткове світловідбиваюче покриття 12, забезпечує теплоізоляцію з іншого боку поглинача 3 сонячної енергії та також зменшує рівень зворотних теплових втрат. Те, що дистанційна прямокутна рамка 10 виконана з внутрішньою перфорацією, де у порожнинах 13 перфорації міститься вологопоглинаючий матеріал, перешкоджає утворенню 3 UA 83717 U 5 10 конденсату між світлопрозорим покриттям 1 та поглиначем 3 сонячної енергії, та також зменшує рівень зворотних теплових втрат. Те, що підвідна та відвідна трубки 5, 6 для теплоносія мають прямокутний переріз та споряджені формуючими ребрами 11, також зменшує рівень зворотних теплових втрат. Виконання сонячного колектора з боковими стінками 15, днищем 16 та елементами 17, що скріплюють їх з утворенням зовнішнього герметичного корпусу, також зменшує рівень зворотних теплових втрат. Заявлена конструкція сонячного колектора зменшує рівень зворотних теплових втрат і завдяки цьому дозволяє підвищити коефіцієнт корисної дії та ефективність, а також покращує зручність при експлуатації сонячного колектора та одночасно знижує собівартість виробу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 45 1. Сонячний колектор, що містить захисне світлопрозоре покриття, теплоізоляційний шар та розташований між ними поглинач сонячної енергії, канали якого з'єднані з підвідною та відвідною трубками для теплоносія, захисне світлопрозоре покриття та поглинач сонячної енергії виконані зі стільникового полікарбонату, стільники якого утворюють канали для циркуляції теплоносія у поглиначі сонячної енергії, який відрізняється тим, що захисне світлопрозоре покриття виконане з одношарового стільникового полікарбонату, торці якого герметизовані, поглинач сонячної енергії виконаний з одношарового стільникового полікарбонату та має на одній зі сторін низькоемісійне покриття, між ними розміщена дистанційна прямокутна рамка у вигляді замкненого порожнистого профілю з перерізом у вигляді пласкої геометричної фігури - прямокутника, кріплення поглинача сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках герметизовані, при цьому підвідна та відвідна трубки для теплоносія виконані з стільникового полікарбонату, мають прямокутний переріз та оснащені формуючими ребрами, теплоізоляційний шар має додаткове світловідбиваюче покриття. 2. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що теплоізоляційний шар виконаний з пінопласту. 3. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що вільний простір між захисним світлопрозорим покриттям та поглиначем сонячної енергії виконаний газонаповненим. 4. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що як теплоносій використана темна рідина. 5. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що торці захисного світлопрозорого покриття герметизовані низькомолекулярним силіконовим каучуком або заварені. 6. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що кріплення поглинача сонячної енергії у підвідній та відвідній трубках герметизовані низькомолекулярним силіконовим каучуком. 7. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що дистанційна прямокутна рамка виконана з металу або пластмаси. 8. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що дистанційна прямокутна рамка у вигляді замкненого порожнистого профілю виконана з внутрішньою перфорацією та містить у порожнинах перфорації вологопоглинаючий матеріал. 9. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить захисний клапан, встановлений на вході підвідної трубки. 10. Сонячний колектор за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить бокові стінки, днище та елементи, що скріплюють їх, з утворенням зовнішнього корпусу. 4 UA 83717 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5