RU207067U1 - solar collector - Google Patents
solar collector Download PDFInfo
- Publication number
- RU207067U1 RU207067U1 RU2021116342U RU2021116342U RU207067U1 RU 207067 U1 RU207067 U1 RU 207067U1 RU 2021116342 U RU2021116342 U RU 2021116342U RU 2021116342 U RU2021116342 U RU 2021116342U RU 207067 U1 RU207067 U1 RU 207067U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- tubes
- housing
- receiving tubes
- front side
- 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
- F24S10/25—Solar heat collectors using working fluids having two or more passages for the same working fluid layered in direction of solar-rays, e.g. having upper circulation channels connected with lower circulation channels
-
- 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)
Abstract
Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к коллекторам со средствами концентрации солнечной энергии, и может быть использована в системах теплоснабжения зданий различного назначения. Солнечный коллектор содержит замкнутый корпус с размещенной в его нижней части теплоизоляцией, на лицевой стороне которой и на внутренней поверхности стенок корпуса расположены отражающие слои, причем на лицевой стороне отражающего слоя, установленного на теплоизоляции, размещены параллельные тепловоспринимающие трубки одинакового диаметра с равным расстоянием между ними и соединенные друг с другом входным и выходным коллекторами для подвода и отвода теплоносителя, при этом над трубками установлен лучепоглощающий лист и выше него выполнен светопрозрачный слой, отличается тем, что тепловоспринимающие трубки направлены по спирали в одной плоскости, причем входной коллектор смещен к краю стенки корпуса, а выходной коллектор расположен в центральной части корпуса. Технический результат выражается в повышении теплофикационных свойств коллектора за счет снижения гидравлических потерь, а также увеличения длины тепловоспринимающих трубок. 3 ил.The utility model relates to solar technology, in particular to collectors with means for concentrating solar energy, and can be used in heat supply systems for buildings for various purposes. The solar collector contains a closed housing with thermal insulation placed in its lower part, on the front side of which and on the inner surface of the housing walls there are reflective layers, and on the front side of the reflective layer installed on the thermal insulation, parallel heat-receiving tubes of the same diameter are placed with an equal distance between them and connected to each other by inlet and outlet collectors for supplying and removing the coolant, while a radiation-absorbing sheet is installed above the tubes and a translucent layer is made above it, differs in that the heat-receiving tubes are directed in a spiral in one plane, and the inlet collector is displaced to the edge of the housing wall, and the outlet manifold is located in the central part of the housing. The technical result is expressed in increasing the heating properties of the collector by reducing hydraulic losses, as well as increasing the length of the heat-receiving tubes. 3 ill.
Description
Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к коллекторам со средствами концентрации солнечной энергии, и может быть использована в системах теплоснабжения зданий различного назначения.The utility model relates to solar technology, in particular to collectors with means for concentrating solar energy, and can be used in heat supply systems for buildings for various purposes.
Известен солнечный коллектор, содержащий замкнутый корпус с размещенной в его нижней части теплоизоляцией, на лицевой стороне которой размещены параллельные тепловоспринимающие трубки одинакового диаметра с равным расстоянием между ними и соединенные друг с другом входным и выходным коллекторами для подвода и отвода теплоносителя, при этом над трубками выполнен светопрозрачный слой (см. патент РФ № 2265162, МПК F24J 2/46, F24J 2/24, опубликован 27.11.2005).There is a known solar collector containing a closed housing with thermal insulation placed in its lower part, on the front side of which there are parallel heat-receiving tubes of the same diameter with an equal distance between them and connected to each other by input and output collectors for supplying and removing the coolant, while above the tubes it is made translucent layer (see RF patent No. 2265162, IPC F24J 2/46, F24J 2/24, published on November 27, 2005).
Недостаток этого технического решения состоит в неэффективном использовании солнечной энергии в периоды низкой интенсивности рассеянной солнечной радиации. Отсутствие отражающего слоя внутри корпуса, а также относительно низкая теплопроизводительность из-за прямолинейной формы тепловоспринимающих трубок и возможных потерь через светопрозрачный слой и в выходном коллекторе влекут за собой недостаточный нагрев теплоносителя в солнечном коллекторе.The disadvantage of this technical solution is the ineffective use of solar energy during periods of low intensity of scattered solar radiation. The absence of a reflective layer inside the housing, as well as a relatively low heat output due to the rectilinear shape of the heat-receiving tubes and possible losses through the translucent layer and in the output collector, entail insufficient heating of the coolant in the solar collector.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят солнечный коллектор, содержащий замкнутый корпус с размещенной в его нижней части теплоизоляцией, на лицевой стороне которой и на внутренней поверхности стенок корпуса расположены отражающие слои, причем на лицевой стороне отражающего слоя, установленного на теплоизоляции, размещены параллельные тепловоспринимающие трубки одинакового диаметра с равным расстоянием между ними и соединенные друг с другом входным и выходным коллекторами для подвода и отвода теплоносителя, при этом над трубками установлен лучепоглощающий лист и выше него выполнен светопрозрачный слой (см. патент РФ № 112364, МПК F24J 2/24, опубликован 01.10.2012).As the closest analogue (prototype), a solar collector is adopted, containing a closed housing with thermal insulation located in its lower part, on the front side of which and on the inner surface of the housing walls there are reflective layers, and on the front side of the reflective layer installed on the thermal insulation, parallel heat-receptive tubes of the same diameter with equal distance between them and connected to each other by inlet and outlet collectors for supplying and removing the coolant, while a radiation-absorbing sheet is installed above the tubes and a translucent layer is made above it (see RF patent No. 112364, IPC F24J 2/24, published on 01.10.2012).
Недостатками прототипа являются достаточно малая лучеплоглощательная поверхность тепловоспринимающих трубок из-за их меньшей длины и более низкого процента заполнения рабочей площади корпуса тепловоспринимающими трубками и повышенное гидравлическое сопротивление тепловоспринимающих трубок из-за их изгиба.The disadvantages of the prototype are the rather small radiation-absorbing surface of the heat-receptive tubes due to their shorter length and lower percentage of filling the working area of the body with heat-receptive tubes and the increased hydraulic resistance of the heat-receptive tubes due to their bending.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка плоского солнечного коллектора с минимальным гидравлическим сопротивлением и максимальным путем движения теплоносителя.The task to be solved by the utility model is the development of a flat solar collector with a minimum hydraulic resistance and a maximum path of movement of the coolant.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении теплофикационных свойств коллектора за счет снижения гидравлических потерь, а также увеличения длины тепловоспринимающих трубок.The technical result achieved when solving the problem is expressed in increasing the heating properties of the collector by reducing hydraulic losses, as well as increasing the length of the heat-receiving tubes.
Поставленная задача решается тем, что солнечный коллектор, содержащий замкнутый корпус с размещенной в его нижней части теплоизоляцией, на лицевой стороне которой и на внутренней поверхности стенок корпуса расположены отражающие слои, причем на лицевой стороне отражающего слоя, установленного на теплоизоляции, размещены параллельные тепловоспринимающие трубки одинакового диаметра с равным расстоянием между ними и соединенные друг с другом входным и выходным коллекторами для подвода и отвода теплоносителя, при этом над трубками установлен лучепоглощающий лист и выше него выполнен светопрозрачный слой, отличается тем, что тепловоспринимающие трубки направлены по спирали в одной плоскости, причем входной коллектор смещен к краю стенки корпуса, а выходной коллектор расположен в центральной части корпуса.The problem is solved by the fact that a solar collector containing a closed housing with thermal insulation located in its lower part, on the front side of which and on the inner surface of the housing walls are reflective layers, and on the front side of the reflective layer installed on the thermal insulation, parallel heat-receiving tubes of the same diameter with an equal distance between them and connected to each other by the input and output collectors for supplying and removing the coolant, while a radiation-absorbing sheet is installed above the tubes and a translucent layer is made above it, differs in that the heat-receiving tubes are directed in a spiral in one plane, and the input the manifold is offset to the edge of the housing wall, and the outlet manifold is located in the center of the housing.
Сопоставительный (сравнительный) анализ существенных признаков аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».Comparative (comparative) analysis of the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the "novelty" criterion.
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the distinctive features of the claims solve the following functional problems.
Признаки «тепловоспринимающие трубки направлены по спирали в одной плоскости» позволяют увеличить длину тепловоспринимающих трубок и, как следствие, путь движения теплоносителя, а отсутствие углов у спирали приводит к снижению гидравлических потерь.The signs "heat-receiving tubes are directed in a spiral in one plane" allow to increase the length of heat-receiving tubes and, as a consequence, the path of movement of the coolant, and the absence of angles at the spiral leads to a decrease in hydraulic losses.
Признаки «входной коллектор смещен к краю стенки корпуса, а выходной коллектор расположен в центральной части корпуса» позволяют закрутить спираль внутрь при более плотном заполнении рабочей площади корпуса тепловоспринимающими трубками.The signs "the inlet manifold is displaced to the edge of the housing wall, and the outlet manifold is located in the central part of the housing" allow the spiral to be twisted inward when the working area of the housing is more densely filled with heat-receiving tubes.
На фиг. 1 изображен общий вид солнечного коллектора.FIG. 1 shows a general view of a solar collector.
На фиг. 2 показан поперечный разрез солнечного коллектора.FIG. 2 shows a cross-section of a solar collector.
На фиг. 3 изображен вид солнечного коллектора сзади.FIG. 3 is a rear view of the solar collector.
На чертежах показаны корпус 1, теплоизоляция 2, стенки 3 корпуса 1, отражающие слои 4 и 5, первая 6, вторая 7 и третья 8 тепловоспринимающие трубки, входной 9 и выходной 10 коллекторы, лучепоглощающий лист 11 и светопрозрачный слой 12.The drawings show the housing 1, the
Корпус 1 может быть выполнен например из металла с антикоррозийным покрытием, причем торцы корпуса 1 защищены уголком, приваренным к металлическому листу, и в его нижней части размещена теплоизоляция 2 из пожаробезопасного материала, на лицевой стороне которой и на внутренней поверхности стенок 3 корпуса 1 расположены отражающие слои 4 и 5 соответственно, выполненные например из фольги.The body 1 can be made, for example, of metal with an anti-corrosion coating, and the ends of the body 1 are protected by an angle welded to the metal sheet, and in its lower part there is a
Первая 6, вторая 7 и третья 8 тепловоспринимающие трубки выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, меди и имеют одинаковый диаметр.The first 6, the second 7 and the third 8 heat-sensing tubes are made of a material with a high coefficient of thermal conductivity, for example, copper and have the same diameter.
Тепловоспринимающие трубки 6-8 установлены на лицевой стороне отражающего слоя 4 (размещенного на теплоизоляции 2) параллельно друг другу, с равным расстоянием между ними и направлены по спирали в одной плоскости.Heat-sensing tubes 6-8 are installed on the front side of the reflective layer 4 (located on the thermal insulation 2) parallel to each other, with an equal distance between them and directed along a spiral in the same plane.
Тепловоспринимающие трубки 6-8 соединены друг с другом входным 9 и выходным 10 коллекторами для подвода и отвода теплоносителя, в качестве которого используют незамерзающую жидкость, например, пропиленгликоль или этиленгликоль.Heat-sensing tubes 6-8 are connected to each other by
При этом входной коллектор 9 смещен к краю стенки 3 корпуса 1, а выходной коллектор 10 расположен в центральной части корпуса 1.In this case, the
Над тепловоспринимающими трубками 6-8 установлен лучепоглощающий лист 11, выполненный, например, в виде стального листа, покрытого черной эмалью.Above the heat-absorbing tubes 6-8, a radiation-absorbing
Над лучепоглощающим листом 11 выполнен светопрозрачный слой 12, который выполнен, например из поликарбоната и служит прозрачной изоляцией.Above the radiation-absorbing
Заявляемое устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
Теплоноситель подают от внешнего источника (на чертежах не показан) во входной коллектор 9 и далее в тепловоспринимающие трубки 6-8.The heat carrier is supplied from an external source (not shown in the drawings) to the
Поток солнечного излучения падает на светопрозрачный слой 12, который обладает высокой пропускной способностью по отношению к падающему потоку солнечного излучения и практически полностью поглощает собственное тепловое излучение солнечного коллектора, и далее на лучепоглощающий лист 11, который позволяет минимизировать потери теплоты, возникающие за счет конвективного и радиационного теплообмена между солнечным коллектором и окружающей средой.The solar radiation flux falls on the
В процессе принудительной циркуляции теплоносителя по тепловоспринимающим трубкам 6-8, он взаимодействует с прошедшим через светопрозрачный слой 12 и лучепоглощающий лист 11 потоком солнечного излучения, в результате чего нагревается и выводится из корпуса 1 через выходной коллектор 10.In the process of forced circulation of the coolant through the heat-sensing tubes 6-8, it interacts with the flow of solar radiation that has passed through the
Основной формулой для проведения гидравлического расчета тепловоспринимающих трубок методом гидравлических характеристик сопротивления является:The main formula for the hydraulic calculation of heat-receiving tubes by the method of hydraulic resistance characteristics is:
где - потеря давления на гидравлическом участке, Па;where - pressure loss in the hydraulic section, Pa;
- характеристика сопротивления участка, Па/(кг/ч)2; - characteristic of the resistance of the section, Pa / (kg / h) 2 ;
- часовой расход теплоносителя, кг/ч. - hourly flow rate of the coolant, kg / h.
Так как тепловоспринимающие трубки 6-8 выходят из одного входного коллектора 9, а приходят в другой выходной коллектор 10, можно сделать вывод, что потери давления на участках первой 6 (), второй 7 () и третьей 8 () тепловоспринимающих трубок между собой равны .Since heat-receiving tubes 6-8 leave one
(2) (2)
Характеристику сопротивления соответствующего участка трубопровода вычисляем по формуле:The resistance characteristic of the corresponding section of the pipeline is calculated by the formula:
где - коэффициент, равный для тепловоспринимающей трубки диаметром 10 мм, кг/ч2;where - coefficient equal to for a heat-receiving tube with a diameter of 10 mm, kg / h 2 ;
- длина гидравлического участка трубопровода, м; - length of the hydraulic section of the pipeline, m;
- отношение коэффициента сопротивления внутренней поверхности трубопровода к диаметру; - the ratio of the resistance coefficient of the inner surface of the pipeline to the diameter;
- сумма коэффициентов местных сопротивлений на гидравлическом участке трубопровода. - the sum of the coefficients of local resistance in the hydraulic section of the pipeline.
Задавшись расходом в первой 6 тепловоспринимающей трубке (), появляется возможность рассчитать расходы теплоносителя в остальных тепловоспринимающих трубках 7 и 8 по формуле:Given the flow rate in the first 6 heat-receiving tube ( ), it becomes possible to calculate the flow rates of the coolant in the remaining heat-receiving tubes 7 and 8 according to the formula:
Отсюда общий расход в солнечном коллекторе будет равен:Hence, the total consumption in the solar collector will be equal to:
(5) (5)
Был проведен сравнительный анализ конструктивных характеристик заявляемого солнечного коллектора с прототипом.Was carried out a comparative analysis of the design characteristics of the proposed solar collector with the prototype.
При этом материалы элементов, диаметр тепловоспринимающих трубок, и площадь поверхности корпуса были принятыми одинаковыми, результаты приведены в таблице 1.In this case, the materials of the elements, the diameter of the heat-sensing tubes, and the surface area of the body were taken to be the same, the results are shown in Table 1.
Таблица 1Table 1
Сравнительный анализ конструктивных характеристикComparative analysis of design characteristics
ед. измеренияStructural characteristic,
units measurements
На основе данных таблицы 1 можно сделать вывод, что заявляемое устройство отличается:Based on the data in Table 1, it can be concluded that the claimed device is different:
1. увеличенной длиной тепловоспринимающих трубок (более чем в 2 раза);1.increased length of heat-receiving tubes (more than 2 times);
2. большей площадью, занятой тепловоспринимающими трубками (более чем в 2 раза);2. a larger area occupied by heat-receiving tubes (more than 2 times);
3. большей лучепоглощающей поверхностью тепловоспринимающих трубок;3. a larger radiation-absorbing surface of heat-receiving tubes;
4. более плотным заполнением рабочей площади корпуса указанными тепловоспринимающими трубками.4. more dense filling of the working area of the body with the indicated heat-receiving tubes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021116342U RU207067U1 (en) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | solar collector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021116342U RU207067U1 (en) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | solar collector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU207067U1 true RU207067U1 (en) | 2021-10-11 |
Family
ID=78286716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021116342U RU207067U1 (en) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | solar collector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU207067U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220329U1 (en) * | 2023-06-13 | 2023-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Flat-plate solar collector with thermoelectric generator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4267826A (en) * | 1978-06-20 | 1981-05-19 | Dale C. Miller | Solar collector for heating and cooling |
SU1416745A1 (en) * | 1985-11-10 | 1988-08-15 | Ю.М.Бел ев | Power plant |
SU1620786A1 (en) * | 1989-02-24 | 1991-01-15 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Measuring device for meter of group delay time |
SU1627788A1 (en) * | 1989-02-10 | 1991-02-15 | Пушкинское высшее военное инженерное строительное училище | Solar-heat collector |
FR2816397A1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-05-10 | Maurice Villibord | Solar water heating collector, uses de-ionized water circulating in copper tube wound in spiral and housed in flat box with translucent top and reflective side walls |
RU112364U1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | SOLAR COLLECTOR |
-
2021
- 2021-06-07 RU RU2021116342U patent/RU207067U1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4267826A (en) * | 1978-06-20 | 1981-05-19 | Dale C. Miller | Solar collector for heating and cooling |
SU1416745A1 (en) * | 1985-11-10 | 1988-08-15 | Ю.М.Бел ев | Power plant |
SU1627788A1 (en) * | 1989-02-10 | 1991-02-15 | Пушкинское высшее военное инженерное строительное училище | Solar-heat collector |
SU1620786A1 (en) * | 1989-02-24 | 1991-01-15 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Measuring device for meter of group delay time |
FR2816397A1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-05-10 | Maurice Villibord | Solar water heating collector, uses de-ionized water circulating in copper tube wound in spiral and housed in flat box with translucent top and reflective side walls |
RU112364U1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | SOLAR COLLECTOR |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220329U1 (en) * | 2023-06-13 | 2023-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Flat-plate solar collector with thermoelectric generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103256724B (en) | A kind of solar concentrating collector and method for designing thereof | |
Saravanan et al. | Experimental studies on heat transfer and friction factor characteristics of twist inserted V-trough thermosyphon solar water heating system | |
Chen et al. | Heat transfer enhancement for U-pipe evacuated tube solar absorber by high-emissivity coating on metal fin | |
CN110513892A (en) | Semi-circular heat collection tube with fins and large opening high concentration ratio trough type light collection heat collection system | |
Kumar et al. | A review of performance improvements in design features of liquid flat-plate solar collector | |
RU207067U1 (en) | solar collector | |
Odilzhanovich | Possibilities of increasing the efficiency of the heat receiver of ics from metal shavings | |
CN102519151B (en) | Plate type heat absorber for tower type solar thermal power generation | |
CN210801629U (en) | Semicircular heat collecting tube with fins and large-opening high-condensing-ratio groove type condensing and heat collecting system | |
RU112364U1 (en) | SOLAR COLLECTOR | |
CN102563928B (en) | Solar water heater with small elbows | |
Mohamad et al. | Cavity receiver designs for parabolic trough collector | |
CN109028606B (en) | A variable flow path metal wire-rock thermal storage solar collector | |
CN213090156U (en) | Balcony integrated embedded solar water heater | |
CN207585105U (en) | Solar water heater plate core | |
RU134300U1 (en) | VACUUM TUBE OF THE SOLAR COLLECTOR | |
CN215062357U (en) | Circulating thermal-arrest heating equipment | |
CN100402945C (en) | A sunshade type oscillating flow heat pipe solar water heater | |
US20210310699A1 (en) | Solar energy collection system with symmetric wavy absorber pipe | |
CN201935423U (en) | Single-side photic solar gas-liquid two-phase plate-type collector | |
WO2012034462A1 (en) | Solar water heater | |
CN102425860A (en) | Large capacity solar water heater | |
Alam et al. | Thermo‐Hydraulic Performance of Solar Air Heater | |
RU176786U1 (en) | Solar air heater | |
RU148079U1 (en) | HEATER UNIT |