Модуль солнечной энергетической установки

Модули солнечных энергетических установок (СЭУ) применяются в гелиотехнике в составе систем солнечного теплоснабжения для крепления и оптимального позиционирования в пространстве плоских солнечных коллекторов (СК), непосредственно преобразующих солнечную энергию в тепловую. Модуль содержит три СК, установленных на ферме-опоре из металлического уголка, состоящей из двух горизонтальных, лежащих в плоскости, наклоненной к горизонту под оптимальным рабочим углом СК, стрингеров, соединенных по краям и посередине тремя стержнями, верхние концы которых опираются на концы вертикальных стоек. Нижние концы стоек соединены с нижними концами стержней тремя стяжками, кроме того, нижние концы стоек соединены между собой двумя распорками. Конструкция модуля одновременно с надежным позиционированием СК в пространстве обеспечивает: удобство монтажа установки, в том числе в полевых условиях при мобильном использовании СЭУ; удобство погрузочно-разгрузочных работ и транспортирование модуля с использованием минимальных объемов транспортных средств; удовлетворительную технологичность и стоимость. Этот технический результат достигается за счет того, что: в состав модуля входит три СК; каждый стрингер опоры состоит из трех одинаковых составных частей; крайние стержни опоры состоят из двух одинаковых составных частей; длина стоек опоры равна длине составных частей стрингеров; все детали опоры соединены друг с другом разъемными соединениями (стандартными винтовыми парами) и могут быть перекомпонованы в транспортировочный блок в виде прямоугольного параллелепипеда (ПД), в котором в качестве малых ребер используются составные части боковых стержней опоры, в качестве больших ребер используются составные части стрингеров и стойки опоры, в качестве ужесточающих ПД подкосов на гранях параллелепипеда закреплены стяжки, распорки и центральный стержень опоры, при этом СК установлены и закреплены в блоке вертикально и симметрично опираются на горизонтальные полки малых ребер ПД. Таким образом: существенно уменьшаются физические объемы транспортирования СЭУ; специальная, входящая в состав установки, тара-укупорка, обеспечивающая транспортирование и защиту хрупких стеклянных деталей СК, исключается из состава СЭУ; улучшаются условия и производительность монтажа модуля за счет использования более легких и малогабаритных разъемных деталей опоры; обеспечивается снижение общей стоимости СЭУ за счет исключения специальной упаковки СК, уменьшения транспортных расходов, повышения производительности и уменьшения стоимости монтажа установки. Практическое осуществление заявляемой модели достигается обычными методами разметки и резки металлических уголков и их сверления с последующей сборкой при помощи стандартных винтовых пар.

Модули солнечных энергетических установок (СЭУ) применяются в составе систем солнечного теплоснабжения для постоянного крепления плоских солнечных коллекторов (СК), преобразующих солнечную энергию в тепловую, на опоре, обеспечивающей их ориентацию в заданном направлении (преимущественно южном) под оптимальным углом к горизонту.

Известны модули СЭУ с солнечными коллекторами и опорой в виде фермы из металлического уголка, обеспечивающей крепление и заданное положение СК в пространстве (см. например, «Солнечные коллекторы Гелиостар. Проектирование, монтаж, оборудование». Жиар. Термосоляр, 1997, приложение 15, стр. 63).

Данная конструкция изготовлена из металлического уголка, содержит два, лежащих в плоскости, наклоненной к горизонту под оптимальным рабочим углом СК, горизонтальных стрингера, соединенных между собой по краям и посередине наклонными стержнями, верхние концы которых опираются на вертикальные стойки; нижние концы стоек связаны с нижними концами стержней при помощи стяжек, кроме того нижние концы стоек соединены друг с другом распорками, совпадает, таким образом, с заявляемой моделью по основным; признакам и поэтому принимается за прототип.

Модуль одновременно с надежным позиционированием СК в пространстве должен обеспечить следующий технический результат:

- удобство монтажа установки, в том числе в полевых условиях и на крышах высоких домов;

- удобное транспортирование модуля с использованием минимальных объемов транспортных средств;

- иметь удовлетворительную технологичность и стоимость. Получение в достаточной мере от прототипа требуемых технических характеристик препятствуют следующие обстоятельства:

- монтаж тяжелой, громоздкой опоры неудобен, требует специальных подъемных средств, большого монтажного пространства и особых мер безопасности;

- транспортирование модуля с крупногабаритной опорой от завода-изготовителя к месту использования, а также эксплуатационные перевозки в случае использования СЭУ в полевых условиях -в геологических партиях, на летних пастбищах, на передвижных объектах и т.д. - требует для громоздкой опоры большого объема транспортных средств и специальной, входящей в состав СЭУ тары-упаковки для транспортирования СК, обеспечивающей защиту хрупких стеклянных элементов СК при их транспортировании и хранении.

Все это, вместе взятое, снижает эксплуатационные возможности и технологичность модуля и повышает его стоимость.

Заявляемая модель обеспечивает получение требуемого технического результата, сущность заявляемой модели определяется следующей совокупностью признаков:

- все детали заявляемой опоры соединены друг с другом разъемными соединениями (винтовыми парами), что позволяет полностью разобрать опору и вести ее монтаж, постепенно соединяя относительно легкие и малогабаритные детали, которые не требуют специальных подъемных средств, большого монтажного пространства и повышенных мер безопасности;

- разбивка каждого стрингера на части, число которых равно числу СК (три) и разбивка боковых стержней на две части при длине стоек, равной длине составных частей, обеспечивают оптимальную перекомпоновку опоры в транспортировочный блок модуля в виде прямоугольного параллелепипеда (ПД), в котором в качестве малых ребер используются составные части боковых стержней, в качестве больших ребер используются составные часты стрингеров и стойки, в качестве ужесточающих ПД подкосов используются закрепленные по одной на каждой грани ПД стяжки, распорки и центральный стержень при этом СК установлены и закреплены в блоке вертикально и симметрично опираются на горизонтальные полки малых нижних ребер ПД.

Таким образом, модуль, переведенный в положение для транспортирования, обеспечивает компактную перевозку с минимальным объемом транспортных средств, специальная дорогостоящая упаковка СК исключается из состава СЭУ, это повышает эксплуатационные качества и удобство транспортирования модуля, снижая при этом стоимость СЭУ.

Технический результат заявляемой модели направлен на повышение удобства монтажа и транспортирования модуля, снижение стоимости СЭУ, частью которой он является и выражается:

- при монтаже модуля - в облегчении работы за счет использования относительно легких и малогабаритных разъемных деталей опоры на малом монтажном пространстве;

- при транспортировании модуля - в уменьшении объемов транспортирования, улучшении условий погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования, особенно при мобильной эксплуатации СЭУ, за счет трансформирования громоздкой опоры в прочный компактных транспортировочный блок;

- при производстве и реализации СЭУ - в удешевлении за счет исключения из ее состава дорогостоящей упаковки СК, снижения транспортных расходов, повышения производительности и снижения себестоимости монтажа.

Проведенные в реальных условиях эксплуатационные, монтажные, транспортировочные и погрузочно-разгрузочные испытания заявляемого модуля показали, что он уверенно обеспечивает получение требуемого технического результата.

На чертеже, иллюстрирующем описание полезной подели изображены:

- на фиг.1 показан модуль в рабочем положении, где три СК 1 закреплены на горизонтальных стрингерах 2 опоры, лежащих в плоскости, наклоненной к горизонту под рабочим углом СК. Стрингеры связаны по краям и посередине стержнями 3, верхние концы которых опираются на вертикальные стойки 4, нижние концы стоек соединены с нижними концами стержней при помощи горизонтальных стяжек 5, кроме того нижние концы стоек связаны между собой распорками 6, при этом каждый стрингер состоит из трех одинаковых составных частей 7, крайние стержни состоят из двух одинаковы составных частей 8, все детали опоры соединены разъемными соединениями -винтовыми парами 9. Модуль допускает полную подетальную разборку опоры.

- На фиг.2 показан модуль в транспортировочном положении, где детали опоры перекомпонованы в транспортировочный блок модуля в виде жесткого прямоугольного параллелепипеда, у которого малыми ребрами 1 являются составные части стержней опоры, большими ребрами 2 и 3 являются составные части стрингеров и стойки, в качестве закрепленных на каждой грани ПД ужесточающих его подкосов использованы стяжки, распорки и центральный стержень опоры. СК 5 установлены и закреплены в блоке вертикально и симметрично опираются на горизонтальные полки малых нижних ребер (Вид. А).

Объем транспортировочного блока в несколько раз меньше суммарного объема прототипа и специальной тары для отдельной упаковки и перевозки СК, которая при заявляемом модуле вообще исключается из состава СЭУ. Это уменьшает объем транспортирования СЭУ, улучшает условия погрузочно-разгрузочных работ и монтажа модуля на месте эксплуатации и снижает общую стоимость СЭУ за счет исключения специальной тары-упаковки для - СК, снижения транспортных расходов, повышения производительности и снижения себестоимости монтажа установки.

Практическое осуществление заявляемой модели достигается обычными методами разметки и резки металлических уголков, их сверления и последующей сборки при помощи стандартных винтовых пар.

Модуль солнечной энергетической установки (модуль), содержащий плоские солнечные коллекторы (СК) и опору для них в виде фермы из металлического уголка, состоящую из двух горизонтальных стрингеров, лежащих в плоскости, наклоненной к горизонту под рабочим углом СК, трех параллельных друг другу стержней, соединяющих стрингеры по краям и посередине, трех вертикальных стоек, соединенных с верхними концами стержней, трех горизонтальных стяжек, соединяющих нижние концы стержней с вертикальными стойками, двух распорок, соединяющих нижние концы стоек, отличающийся тем, что в нем в состав модуля входит три СК, каждый стрингер состоит из трех одинаковых составных частей, крайние стержни состоят из двух одинаковых составных частей, длина стоек равна длине составных частей стрингеров, детали опоры соединены друг с другом разъемными соединениями (винтовыми парами), детали опоры могут быть перекомпонованы в транспортировочный блок модуля в виде прямоугольного параллелепипеда (ПД), в котором в качестве малых ребер используются составные части боковых стержней, в качестве больших ребер используются составные части стрингеров и стойки, в качестве ужесточающих ПД подкосов используются закрепленные по одному подкосу на каждой грани ПД стяжки, распорки и Центральный стержень при этом СК установлены и закреплены в блоке вертикально и симметрично опираются на горизонтальные полки малых нижних ребер ПД.