|
Техническое решение относится к области гелиотехники и может быть использовано в системах электрообеспечения, горячего водоснабжения и обогрева жилых домов, и промышленных сооружений. Известен комбинированный фототермический модуль [www.ive.orq.ua/kombinovanui modyl.htm]. Установка одновременно преобразует широкий спектр электромагнитного солнечного излучения в тепловую и электрическую энергию. Модуль включает устройство для принудительной циркуляции теплоносителя для охлаждения полупроводниковых кремниевых элементов. К недостаткам устройства относится необходимость дополнительных площадей для установки модуля, потому что размещение солнечного коллектора на конструкции сооружений создает на них дополнительную массовую нагрузку; лишние затраты материалов для изготовления корпуса модуля и необходимость установки больших теплоаккумулирующих ёмкостей; высокая трудоемкость изготовления, обусловленная наличием большого количества сварочных либо спаянных соединений вдоль всего контакта труб с пластиной. Известен тепловой гелиопрофиль [Патент РФ RU2258874]. Эта разработка является наиболее близкой по технической сущности и представляет собой солнечный коллектор, содержащий теплопоглощающую панель листотрубной конструкции, образованную из отдельных параллельных элементов, состоящих из трубы с теплоносителем, соединенной с теплопоглощающей поверхностью элемента. Отдельный параллельный элемент теплопоглощающей панели выполнен в виде продленного изделия, имеющего в поперечном разрезе вид сформировавшегося цельного замкнутого контура, образующую трубу для теплоносителя и пустоту, заполненную теплоаккумулирующим веществом. При этом его внешняя поверхность, на которую падает солнечное излучение, является теплопоглощающей поверхностью и на ней с двух продольных сторон выполнены внешние продольные ребра, площади которых параллельны площади теплопоглощающей панели и расположены на расстоянии друг от друга, что обеспечивает наличие зазора между ребрами. Основным недостатком этой конструкции является недостаточная эффективность преобразования солнечной энергии обусловленная производством только тепловой энергии; невозможность обеспечения потребителей электрической энергией; небольшой общий КПД установки из-за невозможности преобразования широкого спектра электромагнитного солнечного излучения. В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать фототермопреобразователь солнечной энергии путем обеспечения комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Поставленная задача решается тем, что фототермопреобразователь солнечной энергии, включающий подставку, жестко соединенную с каналами, скрепленными с теплопоглощающим покрытием, поверх которого размещено защитное прозрачное покрытие, согласно полезной модели, дополнительно содержит солнечные элементы, общая площадь которых составляет 1/2 -1/3 часть поверхности теплопоглощающего покрытия. Фототермопреобразователь солнечной энергии содержит (Фиг. 1) П - образную подставку 1, жестко соединенную с каналом для теплоносителя 2, теплопоглощающую поверхность 3, расположенную параллельно подставке 1 и жестко соединенную с каналом для теплоносителя 2, солнечные элементы 4, расположенные на поглощающей поверхности 3, прозрачное защитное покрытие 5, расположенное поверх солнечных элементов 4. Канал 2 оснащен входными и выходными патрубками (Фиг. 2). Солнечные элементы расположены над входными патрубками. Пространство, образованное теплопоглощающим покрытием и подставкой, представляет собой канал для воздуха. 6,7 -выходные электрические контакты солнечных элементов. Устройство работает таким образом. Солнечные элементы 4 преобразуют световое излучение в электрическую энергию, отбор которой осуществляется через контакты 7. Под действием солнечного излучения теплопоглощающая поверхность нагревается 3, за счет теплообмена нагревается воздух в канале 6 и теплоноситель в канале 2, которые выходят через выходные патрубки. Подставку 1 изготавливают из алюминиевого сплава, в середине устройства находятся два канала для воздуха и жидкости, непосредственно на внешней поверхности находятся фотоэлектрические элементы 3. Рабочая поверхность, на которую падает солнечное излучение, является теплопоглощающей и одновременно преобразует широкий спектр электромагнитного солнечного излучения в тепловую и электрическую энергию. Пример реализации. Непосредственно на металлической подставке специальной композитной теплопроводной пастой были наклеены монокремниевые фотоэлектрические элементы, которые выпускаются серийно разными предприятиями. При этом поглощающая поверхность профиля и теплопроводная паста имеют высокое оммическое сопротивление, которое мешает электрическим потерям на тыльных контактах фотоэлементов. Всего на 1 м2 корпуса профиля размещено 108 солнечных элементов, которые образуют 3 солнечные батареи по 36 элементов в каждой. В средине устройства находятся два канала для воздуха и жидкости. Солнечные элементы находятся в нижней части, где теплоноситель имеет самую низкую температуру (Фиг. 2) и составляют 1/2-1/3 часть теплопоглощающей поверхности. За счет циркуляции теплоносителя происходит отвод тепла от фотоэлементов, что улучшает их работу. Вся конструкция сверху имеет защитное прозрачное покрытие или стекло. Поверхность устройства может быть смонтирована на крышах домов или в других местах. Монтажная длина может доходить до 7 м. Поверхность объекта может иметь как прямоугольную, так и кривоугольную форму сторон. При увеличении площади солнечных элементов коэффициент полезного действия устройства уменьшается. 36 солнечных элементов составляют фотоэлектрические модули (Фиг. 3), при этом отдельный солнечный элемент рассчитан на напряжение до 0,6 В и ток до 3,5 А. Соответственно напряжение холостого хода всего модуля, собранного из последовательно соединенных фотоэлектрических элементов, будет около 22 В, а ток короткого замыкания 3,5 А. Эти значения отвечают значению солнечной осветлённости 1000 Вт/м2. Рабочее напряжение и рабочий ток модуля (напряжение и ток в точке максимальной мощности вольтамперной характеристики) отвечают значениям 17В и ЗА. Таким способом при нормальных условиях освещённость: 1000Вт/м2, атмосферная масса (AM) 1,5, температура 25°С, исходящая мощность одного фотоэлектрического модуля составляет до 50Вт. Всего на каждом квадратном метре внизу может быть размещено 3 модуля. За счет циркуляции теплоносителя происходит охлаждение солнечных элементов, что улучшает их рабочие характеристики и увеличивает КПД, который может падать при нагревании фотоэлементов. В результате увеличивается общий КПД солнечной установки за счет фотоэлектрического производства электроэнергии. Одновременно улучшается работа полупроводниковых солнечных элементов, за счет охлаждения их постоянно циркулирующим в системе теплоносителем. Устройство обеспечивает комбинированное производство тепловой и электрической энергии.
Фототермопреобразователь солнечной энергии, включающий подставку, жестко соединенную с каналами, скрепленными с теплопоглощающим покрытием, поверх которого размещено защитное прозрачное покрытие, отличающийся тем, что дополнительно содержит солнечные элементы, общая площадь которых составляет 1/2-1/3 части поверхности теплопоглощающего покрытия.
РИСУНКИ
| 
