Тепловой гелиоколлектор
Тепловой гелиоколлектор. Может быть использован в быту для обогрева помещений или на производстве с целью потребления. Гелиоколлектор содержит теплообменник, светотеплопроводящее стекло, при этом коллектор включает двухкамерный стеклопакет с прослойками, теплоизолирующей в одной камере и теплопоглощающей в виде жидкого незамерзающего теплоносителя в другой, в теплоноситель помещен теплообменник, выполненный в виде оребренных цилиндров, расположенных шахматном порядке на плите из теплопоглащающего материала, являющейся одной из наружных поверхностей стеклопакета. Оребренные цилиндры увеличивают теплопоглощающую поверхность теплообменника, их расположение в шахматном порядке увеличивает путь прохождения теплоносителя, создает дополнительное гидравлическое сопротивление течению жидкости, что увеличивает теплопередачу от плиты из теплопоглощающего материала к жидкому теплоносителю и уменьшает его объем и, как следствие, инерционность теплообменника. Размещение теплообменника внутри стеклопакета позволяет обеспечить его надежную теплоизоляцию и круглогодичную эксплуатацию. Технический результат, который может быть достигнут заявляемым коллектором, состоит в возможности использования для изготовления коллектора существующих производств стеклопакетов без переналадки оборудования, а также в увеличении площади теплопоглощающей поверхности и повышении гидравлического сопротивления потоку теплоносителя, позволяющих дополнительно нагреть теплоноситель.
Полезная модель относится к теплоэнергетике, предназначена для преобразования солнечной энергии в тепловую и может быть использована в быту для обогрева помещений или на производстве с целью потребления.
Принцип работы тепловых коллекторов основан на том, что лучистую энергию солнца они преобразуют в тепловую путем нагрева теплоносителя, протекающего через коллектор. Могут применяться как в одноконтурных, так и в двухконтурных системах с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя. Гелиоколлекторы освоены в производстве и как, правило, представляют собой поглощающие панели, содержащие теплообменник, светопроводящее стекло, теплоизоляцию. Основной конструктивный элемент коллектора - теплообменник, который непосредственно влияет на КПД коллектора.
Известен гелиоколлектор «Радуга-М», выпускаемый НПП «Конкурент» /1/. Теплообменник известного коллектора - поглощающая панель, выполненная из двух листов нержавеющей стали толщиной 0,3 и 0,5 мм. Наружная поверхность панели имеет селективное покрытие, увеличивающее теплопроводность коллектора. Известный коллектор имеет теплоизоляцию нижнюю и боковую. Нижняя состоит из двух слоев - базальтовое волокно, обернутое отражающей алюминиевой фольгой и плита из жесткого пенолиуретана.
Как видно из описания известного коллектора, конструкция содержащегося в нем теплообменника, состоящего из металлических листов, является простой в изготовлении, но в силу неразвитости теплообменной поверхности теряет большое количество тепла. КПД такого коллектора не может быть большим, для его увеличения используют селективное покрытие и сложную систему теплоизоляции.
Наиболее близким к заявляемому решению является тепловой коллектор (Заявка №95114648/06, публ. 1997 г.) /2/.
Известный коллектор содержит теплообменник, светотеплопроводящее стекло, термостойкую теплоизоляцию. При этом, светотеплопроводящее стекло выполнено не только проводящим свет, но и концентрирующим солнечные лучи. Конструкция концентрирующего стекла выполнена из стекол с определенными техническими характеристиками по фокусному расстоянию, ширине линзы, полупроводниковой прозрачной теплоизоляцией, между стеклами выполнена вакуумная прослойка.
Таким образом, в техническим решении известного коллектора светотеплопроводящее стекло не влияет на величину теплопоглощения коллектора.
Подбор характеристик стекла и выполнение вакуумной прослойки под цели коллектора усложняют технологию его изготовления, что при серийном производстве коллекторов не являются экономически выгодным.
Задача настоящего технического решения состоит в создании коллектора с увеличенным теплопоглощением, конструкция которого не требует сложной технологии его изготовления.
Для решения поставленной задачи тепловой гелиоколлектор содержит теплообменник, светотеплопроводящее стекло, при этом коллектор включает двухкамерный стеклопакет с прослойками, теплоизолирующей в одной камере и теплопоглощающей в виде жидкого теплоносителя в другой, в теплоноситель помещен теплообменник, выполненный в виде оребренных цилиндров, расположенных шахматном порядке на плите из теплопоглощающего материала, являющейся одной из наружных поверхностей стеклопакета.
Использование стандартных стеклопакетов в качестве светотеплопроводящего стекла упрощает технологию изготовления коллектора.
Оребренные цилиндры увеличивают теплопоглощаюшую поверхность теплообменника, их расположение в шахматном порядке увеличивает путь прохождения теплоносителя, создает дополнительное гидравлическое сопротивление течению жидкости, что увеличивает теплопередачу от плиты из теплопоглощающего материала к жидкому теплоносителю, уменьшает его объем и, как следствие, инерционность теплообменника. Размещение теплообменника внутри стеклопакета позволяет обеспечить его надежную теплоизоляцию и круглогодичную эксплуатацию.
Технический результат, который может быть достигнут заявляемым коллектором, состоит в возможности использования для изготовления коллектора существующих производств стеклопакетов без переналадки оборудования, а также в увеличении площади теплопоглощающей поверхности и повышении гидравлического сопротивления потоку теплоносителя, позволяющих дополнительно нагреть теплоноситель.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 изображен коллектор в разрезе, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 - то же, вид сбоку.
Гелиоколлектор заключен в корпус 1, внутри корпуса размещен стеклопакет, состоящий из камер 2 и 3, при этом камера 3 заполнена жидким незамерзающим теплоносителем 4, в качестве которого могут быть использованы глицерин, тосол и др.
Поверхность 5 камеры предпочтительно выполнить в виде плиты из теплозащитного пластика и покрыть изоляционным слоем 6.
В камеру 3 помещен теплообменник в виде оребренных цилиндров 7, расположенных шахматном порядке на плите 5. Кроме того, коллектор оснащен патрубком 8 для ввода теплоносителя в камеру 3 и патрубком 9 для выхода нагретого теплоносителя. Теплоизоляция боковых сторон корпуса периметру и с внутренней стороны выполнена с помощью любых существующих теплозащитных материалов (пенопласт, пеноизол, роквол, и т.д.).
Гелиоколлектор в качестве теплонагревательного устройства подсоединяют в систему теплоснабжения помещения. Солнечные лучи проникают через стекла пакета и нагревают теплоноситель 4, достигают плиты 5 коллектора и нагревают ее. В результате, температура плиты 5, оребренных цилиндров 7 и теплоносителя 4 повышается, и за счет естественной конвекции либо принудительной циркуляции происходит движение жидкости по контуру и через патрубок 9 отдается в теплоотдающее устройство, например, радиатор.
Разность температур между теплоносителем и наружным воздухом достигает значительных величин. В зимний солнечный день при температуре воздуха -20°С, температура теплоносителя достигает 50°С, то есть разность температур составит 70°С.
Тепловой гелиоколлектор, содержащий теплообменник, светотеплопроводящее стекло, отличающийся тем, что гелиоколлектор включает двухкамерный стеклопакет с прослойками, теплоизолирующей в одной камере и теплопоглощающей в виде жидкого теплоносителя, в другой, в теплоноситель помещен теплообменник, выполненный в виде оребренных цилиндров, расположенных в шахматном порядке на плите из теплопоглощающего материала, являющейся одной из наружных поверхностей стеклопакета.
