СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР – ПАНЕЛЬ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к области теплотехники, использующей солнечное излучение для отопления зданий и сооружений.

Известна стеновая панель здания [1], относящаяся к гелиотехнике, позволяет повысить аккумулирующую способность и обеспечить автономное регулирование теплового режима здания, может быть использована в системах теплоснабжения. Стеновая панель здания включает наружную стенку, выполненную из светопрозрачного материала, заполненную фазопереходным теплоаккумулирующим материалом.

 Недостатками фазопереходных аккумуляторов тепла являются необходимость герметичной конструкции панели с большой массой вещества (водного раствора соли), и химическая нестабильность раствора. Реализация такой панели экономически нецелесообразна из-за дороговизны панели и её эксплуатации.

В качестве наиболее близкого аналога выбран солнечный коллектор [2], использующийся в теплотехнике, преобразующий солнечную энергию. Данное техническое решение используется как элемент кровли крыши, состоящий из корпуса и тепловоспринимающего элемента - металлического листа с развитой поверхностью, или в виде гофр, или в виде ребер, или игольчатых выступов с одной стороны, обращенной к теплоносителю, или с обеих сторон. На корпусе имеются крепления для соединения коллекторов между собой и для прикрепления их к каркасу крыши. Согласно описанию солнечного коллектора [2], солнечное излучение падает на почерненную поверхность металлического листа, вследствие чего нагревается, тепло передается на обратную сторону листа и воспринимается теплоносителем. После достижения теплоносителем определенной температуры, что можно обеспечить регулированием подачи теплоносителя, теплоноситель поступает к потребителю или в накопительную емкость.

Недостатком изобретения является незначительная экономия энергии за счет обтекания теплоносителя с одной (обратной) стороны металлического листа. При этом имеют место большие тепловые потери из-за конвекции воздуха, находящей в тепловом контакте с верхней стороны металлического листа, особенно в ветреную погоду, в холодный зимний период.

Задачей изобретения является увеличение полезной тепловой энергии солнечного коллектора. Изобретение осуществлено с помощью макета с площадью 1 м² из недорогих и доступных материалов: металлического листа, светопрозрачного верхнего покрытия и теплоизоляционного материала снизу. Макет солнечного коллектора-панели имеет простую надежную конструкцию, которая подтверждается её эксплуатацией в реальных условиях в течении 5 лет.  Изобретение, пояснено прилагаемым графическим изображением.

Схематическое устройство солнечного коллектора-панели для отопления зданий и сооружений показано на Фиг.1, где использованы следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - светопрозрачное покрытие, 3 -тепловоспринимающий элемент, 4 - теплоизоляция, 5 и 6 - приспособления для входа и выхода теплоносителя. Солнечный коллектор – панель для отопления зданий, сооружений (см. Фиг.1) представляет собой корпус 1, который имеет светопрозрачное  покрытие 2 с одной стороны, теплоизоляцию 4 с другой стороны, препятствующей потерям тепла в окружающую среду, между которыми установлен тепловоспринимающий элемент 3 с развитой поверхностью в виде  или гофр, или ребер, или игольчатых выступов с одной стороны,  или с обоих сторон, с матовой поверхностью, как можно более черного цвета, как минимум на стороне, куда падают солнечные лучи, или с обоих сторон, корпус 1 имеет приспособления 5 для входа и 6 для выхода теплоносителя, тепловоспринимающий элемент 3 соединяется с корпусом 1 способами и материалами, обеспечивающими герметичное соединение, например клеевым соединением, корпус 1 заполняется теплоносителем, который обтекает тепловоспринимающий элемент 3 с двух сторон.

Устройство работает следующим образом. В установленные на каркас крыши (или стены) и закрепленные креплением между собой и к каркасу крыши (или стены) коллекторы подается теплоноситель, через приспособления 5, тепловоспринимающий элемент 3, на который падают солнечные лучи, нагревается ими (черная поверхность солнечными лучами может нагреваться до 100^oС и более), тепло передается всему объему элемента 3, часть аккумулируется и часть воспринимается теплоносителем. После достижения теплоносителем определенной температуры, что можно обеспечить регулированием подачи теплоносителя, теплоноситель поступает к потребителю или в накопительную емкость. 

Технический эффект достигается за счет уменьшения тепловых потерь коллектора отводом тепла от верхней стороны металлического листа теплоносителем и его полезного использования. За счет создания каналов для теплоносителя сверху и снизу металлического листа, увеличения площади теплообмена в 2 раза обеспечивается повышение теплоотдачи теплоносителю также в 2 раза. Каналы создают обтекающие слои теплоносителя с переменной температурой между металлическим листом и теплоизоляторами с двух сторон, что обеспечивает уменьшение тепловых потерь коллектора благодаря уменьшению разницы температуры наружи и внутри коллектора. При этом температура теплоносителя минимальна (около 15...20°С) на входе и достигает максимума (более 100°С) только в небольшой зоне на выходе из коллектора. Повышение температуры теплоносителя до 100°С и выше, обеспечивает увеличение полезного тепла коллектора в 2...3 раза.

Перечень фигур чертежей и иных материалов:

Фиг.1. Схематическое устройство солнечного коллектора-панели