Солнечный тепловой коллектор “Демитан”

(51)724 2/14,24 2/54 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Пак Михаил Иванович Пак Ин Михайлович Ем Татьяна Михайловна(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский институт энергетики и связи(54) СОЛНЕЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ КОЛЛЕКТОР ДЕМИТАН(57) Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к конструкциям солнечных коллекторов, используемых в системах теплохладоснабжения и ориентируемым на солнце гелиоустановкам. Уменьшение начальной стоимости, снижение ветровой нагрузки и ее влияния на работу системы ориентации на солнце, уменьшение момента силы термопривода, повышение КПД, возможность изменения мощности и параметров теплоносителя достигается тем, что в солнечном тепловом коллекторе,включающем установленный на валу с возможностью поворота параболический концентратор и воспринимающий излучение термопривод, имеющий экран и кинематическую связь для поворота концентратора, согласно изобретению, коллектор содержит,по крайней мере, одну секцию, состоящую из ци линдрического прозрачного корпуса, параболического концентратора, балансировочного противовеса и трубчатого теплообменника, служащего одновременно и валом поворота концентратора, прозрачный корпус секции коллектора состоит из двух коаксиально расположенных цилиндрических оболочек с ребрами жесткости в образованном ими кольцевом канале для предотвращения циркуляции воздуха по окружности канала и изготовленных из пластмассы,термопривод содержит пакеты экранов и выполнен в виде теплоизолированного цилиндра с поршнем и расположенного под ними двухсекционного бачка,заполненного низкокипящей жидкостью и снабженного каналами для подвода паров жидкости в цилиндр и слива конденсата, поверхность бачка под пакетами экранов снабжена светопоглощающим покрытием, а пакеты экранов над секциями бачка установлены с наклоном и направлены навстречу друг другу, кинематическая связь термопривода состоит из штока поршня теплоизолированного цилиндра, соединенного с передаточным зубчатым штоком, имеющим сцепление с шестеренкой, закрепленной соосно на трубчатом теплообменнике, на которой жестко укреплены параболический концентратор и балансировочный противовес. 10952 Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к конструкциям солнечных коллекторов, используемых в системах теплохладоснабжения и ориентируемым на солнце гелиоустановкам. Известен солнечный тепловой коллектор (а. с. СССР 1386815, кл. 24 2/02, 1988), содержащий,по крайней мере, одну секцию, имеющую поглощающую оболочку, образующую рабочий канал,подключенный к отводящему трубопроводу, и прозрачную наружную оболочку, образующую с поглощающей теплообменную полость, подключенную к подающему трубопроводу. Недостатком известного солнечного коллектора является то, что для использования его в системах горячего водоснабжения или в абсорбционных холодильных установках необходимо дополнительно устанавливать воздухо-водяные теплообменные аппараты, при этом снижается общий коэффициент полезного действия (КПД) и возникают трудности обеспечения необходимых параметров воды. Известна гелиоустановка, выбранная в качестве прототипа (а. с. СССР 1612184, кл. 24 2/38,1990), содержащая ориентируемый на солнце объект, установленный на валу с возможностью поворота, и воспринимающий излучение термопривод,имеющий экран и кинематическую связь для поворота объекта, причем центр тяжести последнего смещен относительно вала. Однако известная гелиоустановка вызывает значительную ветровую нагрузку, требует большой величины момента сил для поворота объекта в целом,обладает высокой начальной стоимостью. Технический результат изобретения - снижение ветровой нагрузки и ее влияния на работу системы ориентации на солнце, уменьшение момента силы термопривода для поворота системы слежения за солнцем, повышения КПД солнечного коллектора,возможность изменения мощности гелиоустановки и параметров теплоносителя на выходе за счет изменения схемы включения отдельных коллекторов в гелиоустановке. Это достигается тем, что в солнечном тепловом коллекторе, включающем установленный на валу с возможностью поворота параболический концентратор и воспринимающий излучение термопривод,имеющий экран и кинематическую связь для поворота концентратора, согласно изобретению коллектор содержит, по крайней мере, одну секцию, состоящую из цилиндрического прозрачного корпуса,параболического концентратора, балансировочного противовеса и трубчатого теплообменника, служащего одновременно и валом поворота концентратора, прозрачный корпус секции коллектора состоит из двух коаксиально расположенных цилиндрических оболочек с ребрами жесткости в образованном ими кольцевом канале для предотвращения циркуляции воздуха по окружности канала и изготовленных из пластмассы, термопривод содержит пакеты экранов и выполнен в виде теплоизолированного цилиндра с поршнем и расположенного под ними двухсекцион 2 ного бачка, заполненного низкокипящей жидкостью и снабженного каналами для подвода паров жидкости в цилиндр и слива конденсата, поверхность бачка под пакетами экранов снабжена светопоглощающим покрытием, а пакеты экранов над секциями бачка установлены с наклоном и направлены навстречу друг другу, кинематическая связь термопривода состоит из штока поршня теплоизолированного цилиндра, соединенного с передаточным зубчатым штоком, имеющим сцепление с шестеренкой, закрепленной соосно на трубчатом теплообменнике, на которой жестко укреплены параболический концентратор и балансировочный противовес. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 представлен общий вид коллектора, вид сверху, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 разрез Б-Б, на фиг. 4 - вид сбоку, на фиг. 5 - кинематическая связь термопривода. Солнечный коллектор (фиг. 1) состоит из нескольких одинаковых секций 1, соединенных параллельно входным 2 и выходным 3 водяными патрубками. Для компенсации температурного расширения секции выходной патрубок 3 соединен с рамой 4 с помощью подпружиненных компенсаторов 5. Рама коллектора соединена с платформой 6 с помощью шарниров 7. Входной и выходной патрубки снабжены резьбовыми заглушками 8. К этим местам с помощью гибких шлангов присоединяются вход и выход воды и в случае необходимости циркуляционный насос, а также параллельно или последовательно другие коллекторы. Циркуляционный насос, приборы автоматики могут быть установлены в приборном отсеке коллектора 9. Зенитальный угол наклона коллектора устанавливается периодически при помощи телескопической штанги 10 (фиг. 2), которая шарнирно соединена с рамой и платформой коллектора. Секция коллектора состоит (фиг. 1) из двух соосных цилиндрических прозрачных для солнечных лучей оболочек 11, образующих кольцевой канал,который разделен на ряд секций ребрами жесткости 12. Корпус секции снабжен верхней и нижней крышками 13, и он неподвижен относительно трубчатого теплообменника 14. Воздушная прослойка между оболочками корпуса обеспечивает эффективную теплоизоляцию теплообменника. Наружная поверхность теплообменника имеет специальные насечки, и на нее нанесено светопоглощающее покрытие для полного поглощения падающего солнечного излучения от параболического концентратора 15. Теплообменник также нагревается за счет продольной конвекции воздуха внутри корпуса. В верхней и нижней частях секции расположены пластмассовые муфты 16, которые посажены на теплообменник через подшипники. К этим муфтам жестко прикрепляется параболический концентратор с ребрами продольной и поперечной жесткости 17. Внутренняя поверхность концентратора имеет нанесенное на нее металлизированное покрытие. Одна из муфт секции,например нижняя, снабжается зубчатой шестеренкой 10952 18, жестко укрепленной к муфте. В корпусе секции имеются направляющие пластмассовые втулки 19,через которые пропущен передаточный зубчатый шток 20, обеспечивающий сцепление с шестеренкой,поворот или фиксацию положения концентратора. Передаточный шток присоединяется к штоку поршня термопривода и передаточному штоку других секций при помощи резьбовых втулок 21. К муфте также жестко укреплен балансировочный противовес 22 для того, чтобы центр тяжести системы муфта-концентратор-противовес совпадал с осью теплообменника. Термопривод состоит из теплоизолированного цилиндра 23 (фиг. 5), поршня со штоком 24, двухсекционного бачка 25, заполненного низкокипящей жидкостью, пакетов неподвижных экранов 26. Экраны в пакетах могут иметь одинаковый или разный угол наклона относительно верхней поверхности бачка. Общий наклон экранов в левом и правом пакетах направлен навстречу друг к другу. Поверхность бачка под пакетами экранов снабжена светопоглощающим покрытием, и каждая секция бачка имеет каналы 27, соединяющие эти секции с соответствующими половинами цилиндра. Шток поршня соединен с передаточным зубчатым штоком первой секции коллектора. Солнечный коллектор работает следующим образом. Первоначально система заполняется водой и устанавливается зенитальный угол, соответствующий данному периоду года. Слежение за азимутальным перемещением солнца осуществляется термоприводом. Первоначально концентратор находится в нижнем (ночном) положении. После восхода солнца солнечные лучи проходят через правый пакет экранов и нагревают секцию бачка. При этом пары жидкости создают давление в правой половине цилиндра и поршень перемещается влево. Вслед за поршнем концентратор поворачивается к солнцу. По мере перемещения солнца к зениту экраны затеняют солнце, и концентратор перемещается в нижнее положение. После полудня солнечные лучи попадают на поверхность левой секции бачка и поршень движется вправо, а концентратор займет определенное положение в левом полукруге корпуса секции. В качестве телескопической штанги может использоваться штанга с ручной периодической установкой зенитального угла ориентации плоскости коллектора, или телескопическая штанга, полость которой заполнена низкокипящей жидкостью с системой регулирования направления солнечных лучей на штангу и их поглощения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Солнечный тепловой коллектор, включающий установленный на валу с возможностью поворота параболический концентратор и воспринимающий излучение термопривод, имеющий экран и кинематическую связь для поворота концентратора, отличающийся тем, что коллектор содержит, по крайней мере, одну секцию, состоящую из цилиндрического прозрачного корпуса, параболического концентратора, балансировочного противовеса и трубчатого теплообменника, служащего одновременно и валом поворота концентратора, прозрачный корпус секции коллектора состоит из двух коаксиально расположенных цилиндрических оболочек с ребрами жесткости в образованном ими кольцевом канале для предотвращения циркуляции воздуха по окружности канала и изготовленных из пластмассы, термопривод содержит пакеты экранов и выполнен в виде теплоизолированного цилиндра с поршнем и расположенного под ними двухсекционного бачка, заполненного низкокипящей жидкостью и снабженного каналами для подвода паров жидкости в цилиндр и слива конденсата, поверхность бачка под пакетами экранов снабжена светопоглощающим покрытием, а пакеты экранов над секциями бачка установлены с наклоном и направлены навстречу друг другу, кинематическая связь термопривода состоит из штока поршня теплоизолированного цилиндра, соединенного с передаточным зубчатым штоком, имеющим сцепление с шестеренкой, закрепленной соосно на трубчатом теплообменнике, на которой жестко укреплены параболический концентратор и балансировочный противовес.