RU2604119C2 - Solar heat collector - Google Patents
Solar heat collector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604119C2 RU2604119C2 RU2015106253/06A RU2015106253A RU2604119C2 RU 2604119 C2 RU2604119 C2 RU 2604119C2 RU 2015106253/06 A RU2015106253/06 A RU 2015106253/06A RU 2015106253 A RU2015106253 A RU 2015106253A RU 2604119 C2 RU2604119 C2 RU 2604119C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall panel
- solar
- pipes
- heated
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/77—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным тепловым коллекторам, используемым в теплоснабжении зданий и сооружений.The invention relates to solar engineering, in particular to solar thermal collectors used in the heat supply of buildings and structures.
Известен солнечный тепловой коллектор (патент 21722904, МКИ F24J, 2001) в виде стеновой панели со светопрозрачным покрытием, внутри которой размещены поглощающие трубы. Тепловой коллектор сообщен с выносным емкостным баком-аккумулятором. Устройство дополнительно снабжено тепловым насосом.Known solar thermal collector (patent 21722904, MKI F24J, 2001) in the form of a wall panel with a translucent coating, inside which absorbing pipes are placed. The heat collector is in communication with a remote capacitive storage tank. The device is additionally equipped with a heat pump.
При утилизации солнечной энергии в такой конструкции коллектора невозможно достичь достаточно высокой температуры теплоносителя, так как массивность стеновой панели при ее значительной аккумулирующей способности требует продолжительного облучения для получения необходимого теплового режима. Размещение поглощающих труб внутри стеновой панели без участков, расположенных на облучаемой поверхности, снижает температуру теплоносителя на выходе из коллектора. Поэтому в данном случае применение теплового насоса является необходимым условием повышения температурного потенциала утилизированной теплоты для последующего потребления.When utilizing solar energy in such a collector design, it is impossible to achieve a sufficiently high coolant temperature, since the massiveness of the wall panel with its significant storage capacity requires prolonged exposure to obtain the necessary thermal regime. Placing the absorbing pipes inside the wall panel without sections located on the irradiated surface reduces the temperature of the coolant at the outlet of the collector. Therefore, in this case, the use of a heat pump is a necessary condition for increasing the temperature potential of the utilized heat for subsequent consumption.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является солнечный тепловой коллектор (патент 2320938, МКИ F24J 2/06, 3/08, 2/24, 2008), содержащий под светопрозрачным покрытием гофрированную панель из светопрозрачных параболических отражателей с жидкостными линзами, расположенными соосно с поглощающими трубами. Поглощающие трубы имеют поглощающие пластины, под которыми размещена тепловая изоляция. В устройстве предусмотрены распределительная и сборная трубы для теплоносителя, а также пластинчатые отражатели.The closest technical solution for the totality of features is a solar thermal collector (patent 2320938, MKI F24J 2/06, 3/08, 2/24, 2008), which contains a corrugated panel made of translucent parabolic reflectors with liquid lenses coaxially with absorbing under a translucent coating pipes. The absorption pipes have absorption plates under which thermal insulation is placed. The device provides for distribution and collection pipes for the coolant, as well as plate reflectors.
Солнечный тепловой коллектор позволяет утилизировать энергию при достаточной облученности поглощающих пластин и труб. При низкой интенсивности солнечной радиации, характерной для холодного периода года, получить теплоноситель с требуемой температурой для дальнейшего использования в системе теплоснабжения здания без дополнительного нагревания не представляется возможным. Получаемое в этом случае низкопотенциальное тепло может быть направлено потребителям при предварительном повышении параметров теплоносителя традиционными источниками энергии.The solar thermal collector allows you to utilize energy with sufficient exposure to absorbing plates and pipes. At a low intensity of solar radiation, characteristic of the cold season, it is not possible to obtain a coolant with the required temperature for further use in the building heat supply system without additional heating. Received in this case, low-grade heat can be sent to consumers with a preliminary increase in the parameters of the coolant by traditional energy sources.
Задачей нового технического решения является расширение сезона эксплуатации устройства до круглогодичного за счет повышения эффективности утилизации солнечной энергии посредством рационального совмещения пассивного и активного способов преобразования излучения.The objective of the new technical solution is to expand the operating season of the device to year-round by increasing the efficiency of utilization of solar energy through the rational combination of passive and active methods of radiation conversion.
Эта задача решается тем, что в солнечном тепловом коллекторе, содержащем под светопрозрачным покрытием гофрированную панель из светопрозрачных параболических отражателей с жидкостными линзами, поглощающие пластины с поглощающими трубами, сообщенными и расположенными соосно с жидкостными линзами, распределительную и сборную трубы, тепловую изоляцию и пластинчатые отражатели, согласно изобретению закрепление поглощающих пластин и труб происходит на стеновой панели, которая в верхней части имеет структурную решетку с насыпным аккумулирующим материалом и размещенными в нем распределительной и сборной трубами и в нижней части содержит перепускные отверстия, за аккумулирующим материалом и возвышаясь над ним расположены пластинчатые отражатели, а тепловая изоляция установлена с зазором от стеновой панели на облицовочной панели, имеющей входные и выходные отверстия с клапанами.This problem is solved in that in a solar thermal collector containing a corrugated panel of translucent parabolic reflectors with liquid lenses under a translucent coating, absorbing plates with absorbing pipes in communication and aligned with the liquid lenses, distribution and collection pipes, thermal insulation and plate reflectors, according to the invention, the fastening of the absorbing plates and pipes occurs on the wall panel, which in the upper part has a structural lattice with a bulk accumulator iruyuschim pictures and placed therein a distribution and collection pipe and the bottom part comprises bypass holes for accumulating pictures and rising above them lamellar reflectors, and thermal insulation installed with a gap from the wall panel to wall panel having inlet and outlet valves.
Предлагаемая конструкция солнечного теплового коллектора позволяет повысить степень утилизации солнечной радиации и направить высокотемпературный теплоноситель при интенсивном излучении, характерном для теплого периода года, в системы горячего водоснабжения. При ограниченных ресурсах солнечной энергии в холодный период года происходит повышение температуры стеновой панели и насыпного аккумулирующего материала под воздействием рассеянного излучения и последующее нагревание от их поверхностей циркулирующего воздуха. Поступление теплого воздуха в помещения обеспечит их пассивное отопление, что позволит увеличить продолжительность эксплуатации устройства до круглогодичной.The proposed design of the solar thermal collector allows to increase the degree of utilization of solar radiation and to direct the high-temperature coolant with intense radiation characteristic of the warm period of the year to hot water supply systems. With limited solar energy resources during the cold season, the temperature of the wall panel and bulk storage material increases under the influence of scattered radiation and subsequent heating of the circulating air from their surfaces. The receipt of warm air in the premises will provide their passive heating, which will increase the duration of operation of the device to year-round.
На фиг. 1 показан разрез солнечного теплового коллектора.In FIG. 1 shows a section through a solar thermal collector.
На фиг. 2 - фрагмент разреза вида сверху.In FIG. 2 is a fragment of a section view from above.
Солнечный тепловой коллектор состоит из стеновой панели 1, на которой закреплены поглощающие пластины 2 и поглощающие трубы 3. В верхней части 4 стеновой панели 1, которая может быть выполнена железобетонной, расположена структурная решетка 5, заполненная аккумулирующим насыпным материалом 6. Стеновая панель 1 может быть выполнена полностью из насыпного аккумулирующего материала 6, заключенного в структурную решетку 5. В качестве насыпного материала 6 может быть использован гравий, так как аккумулирующая способность одного кубического метра превышает ту же удельную величину для бетонов в 2 раза. В насыпной материал 6 погружены распределительная 7 и сборная 8 трубы, к которым подключены поглощающие трубы 3. Стеновая панель имеет наружные ограждение в виде светопрозрачного покрытия 9. Под светопрозрачным покрытием 9 размещена гофрированная панель 10, состоящая из светопрозрачных параболических отражателей 11 и жидкостных линз 12. Поглощающие трубы 3 установлены соосно с жидкостными линзами 12 на стеновой панели 1, а также сообщены с ними в ее верхней 4 и нижней 13 частях. За аккумулирующим материалом 6 в его теневой зоне 14 расположены, в том числе и возвышаясь над ним, пластинчатые отражатели 15. Тепловая изоляция 16 закреплена с зазором 17 от стеновой панели 1 на облицовочной панели 18, в нижней части 19 которой выполнены входные отверстия 20, а в верхней 21 - выходные 22 для воздуха. Во входных 20 и выходных 22 отверстиях расположены клапаны 23. В нижней части стеновой панели 13 выполнены перепускные отверстия 24 для воздуха.The solar thermal collector consists of a
Солнечный тепловой коллектор работает следующим образом.Solar thermal collector operates as follows.
По распределительной трубе 7 теплоноситель подается в поглощающие трубы 3, которые погружены в насыпном материале 6 и направлены к жидкостным линзам 12 гофрированной панели 10. Теплоноситель поступает в жидкостные линзы 12, где нагревается за счет воздействия солнечной радиации, прошедшей через светопрозрачное покрытие 9 и многократно отраженной от поверхности светопрозрачных параболических отражателей 11 для концентрирования излучения. После протекания по жидкостным линзам 12 гофрированной панели 10 теплоноситель поступает в короткие горизонтальные участки поглощающих труб 3, переходящие в нижней части 13 стеновой панели 1 в вертикальное положение. Размещение на стеновой панели 1 поглощающих пластин 2 с трубами 3 соосно жидкостным линзам 12 способствует концентрации излучения посредством параболических отражателей 11 в зоны их расположения, что повышает энергооблученность и тем самым увеличивает температуру теплоносителя. При достижении в верхней части 4 насыпного аккумулирующего материала 6 теплоноситель направляется по поглощающим трубам 3 в его слой к расположенной в нем сборной трубе 8, а затем к потребителю.Through the
Прошедшее сквозь светопрозрачное покрытие 9, гофрированную панель 10 и не поглощенное теплоносителем в жидкостных линзах 12 солнечное излучение преобразуется в тепловую энергию в стеновой панели 1 и насыпном аккумулирующем материале 6. В холодный период года, когда температура стеновой панели 1 и насыпного аккумулирующего материала 6 под воздействием солнечной радиации превышает температуру внутреннего воздуха помещений, клапаны 23 во входных 20 и выходных 22 отверстиях облицовочной панели 18 открыты. Воздух проходит через входные отверстия 20, а затем через перепускные отверстия 24 поступает в зазор между гофрированной 10 и стеновой 1 панелями. Контактируя с облучаемой поверхностью стеновой панели 1, воздух нагревается и поднимается вверх, где проходит через слой аккумулирующего материала 6, на который дополнительно посредством пластинчатых отражателей 15 направляется излучение. После прогревания в насыпном аккумулирующем материале 6, теплый воздух через выходные отверстия 22 поступает в помещения. Если температура стеновой панели 1 и насыпного аккумулирующего материала 6 в холодный период года ниже температуры внутреннего воздуха помещений, то клапаны 23 полностью перекрывают сечение входных 20 и выходных 22 отверстий, а тепловая изоляция 16 на облицовочной панели 18 существенно снижает теплопотери в окружающую среду.The solar radiation transmitted through the
Конструкция солнечного теплового коллектора позволяет при интенсивной солнечной радиации нагреть жидкий теплоноситель до требуемой температуры для потребителя. В отопительный период при ограниченных ресурсах солнечного излучения происходит его преобразование в тепловую энергию стеновой панели и насыпного аккумулирующего материала, за счет которой осуществляется нагревание воздуха, впоследствии направляемого в отапливаемые помещения. Данный способ пассивной утилизации позволяет использовать солнечную радиацию при низких показателях ее интенсивности, характерных для холодного периода года, что в конечном итоге приводит к повышению эффективности улавливания излучения и расширению сезона эксплуатации предложенного устройства до круглогодичного.The design of the solar thermal collector allows for intense solar radiation to heat the liquid coolant to the desired temperature for the consumer. During the heating period, with limited resources of solar radiation, it is converted into thermal energy of the wall panel and bulk accumulating material, due to which the air is heated, which is subsequently sent to the heated rooms. This method of passive disposal allows the use of solar radiation at low rates of its intensity characteristic of the cold season, which ultimately leads to an increase in the efficiency of radiation capture and the extension of the operating season of the proposed device to year-round.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106253/06A RU2604119C2 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Solar heat collector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106253/06A RU2604119C2 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Solar heat collector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015106253A RU2015106253A (en) | 2016-09-10 |
RU2604119C2 true RU2604119C2 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=56889412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015106253/06A RU2604119C2 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Solar heat collector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2604119C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4350143A (en) * | 1974-10-09 | 1982-09-21 | Nikolaus Laing | Solar power station having groups of solar collectors |
RU2011933C1 (en) * | 1991-12-06 | 1994-04-30 | Ставропольский политехнический институт | Building heating system solar panel |
RU2223451C2 (en) * | 2002-03-06 | 2004-02-10 | Дагестанский государственный университет | Wall panel of building |
RU2320938C1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет-ГОУ ВПО ВГАСУ- | Heat pipe solar collector |
-
2015
- 2015-02-24 RU RU2015106253/06A patent/RU2604119C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4350143A (en) * | 1974-10-09 | 1982-09-21 | Nikolaus Laing | Solar power station having groups of solar collectors |
RU2011933C1 (en) * | 1991-12-06 | 1994-04-30 | Ставропольский политехнический институт | Building heating system solar panel |
RU2223451C2 (en) * | 2002-03-06 | 2004-02-10 | Дагестанский государственный университет | Wall panel of building |
RU2320938C1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет-ГОУ ВПО ВГАСУ- | Heat pipe solar collector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015106253A (en) | 2016-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hashim et al. | Case study on solar water heating for flat plate collector | |
CN101761150A (en) | High-efficiency solar phase-change heat-accumulation heat-collection wall system | |
CN102155818B (en) | Low-temperature floor radiation heating and refrigerating system device | |
CN104613531B (en) | Separate heat pipe panel solar indoor heating system | |
CN107044678A (en) | The buried direct Radiant Floor Heating System of gravity assisted heat pipe | |
RU2604119C2 (en) | Solar heat collector | |
CN202293013U (en) | Solar hot water maintenance system of cement products | |
KR200389779Y1 (en) | The Heating Plant using Solar Hot Water | |
CN204494846U (en) | A kind of solar thermal collector | |
CN205481505U (en) | Building roof heat sink | |
Lu et al. | Analysis of the heat collection performance of a capillary solar heat collection wall structure | |
RU76946U1 (en) | BUILDING "ECODOM-2" | |
Micangeli et al. | Alternative energy: Solar thermal energy | |
KR101051760B1 (en) | Heating plant using solar hot water | |
CN105135712A (en) | Solar photovoltaic power generation and photothermal heating integrated system | |
CN204202015U (en) | A kind of Floor Heating System with Air Source Heat Pump | |
CN107152793A (en) | A kind of solar energy collector in high efficiency | |
CN203824112U (en) | Micropore black hole type solar heat collecting device | |
CN203940506U (en) | The superconduction of heat pump carbon silicon nanometer water is heating system cryogenically | |
CN103868244A (en) | Liquid pipe type vacuum pipe solar heat collector capable of being compatible with phase change heat accumulation function | |
KR20120133278A (en) | a hotwater supply device of the solar energy | |
RU2460949C1 (en) | Heat and cold supply system | |
CN201935428U (en) | Energy storage device by utilizing soils | |
CN208587981U (en) | A kind of capillary geothermal heating system | |
CN100402944C (en) | Roof type oscillation flow heat pipe solar energy water heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170225 |