1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28478
(51) F24J 2/05 (2006.01)
F24J 2/28 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0727.1
(22) 27.05.2013
(45) 15.05.2014, бюл. №5
(72) Сулейманов Сейдамет Ришадович; Таткеева
Галина Галимзяновна
(73) Сулейманов Сейдамет Ришадович
(56) US №4335709, 1982
(54) ВАКУУМИРОВАННЫЙ КОНТУРНЫЙ
СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР
(57) Изобретение относится к гелиоэнергетике, в
частности к устройствам получения тепла с
помощью энергии солнечного излучения.
Задача изобретения - повышение эффективности
функционирования гелиосистемы теплоснабжения,
заключающееся в разработке новой конструкции
вакуумированного контурного солнечного
коллектора (ВКСК).
Вакуумированный контурный солнечный
коллектор, включающий вакуумную изоляцию,
многослойное селективное теплопринимающее
покрытие, теплопередающую часть и транспортную
жидкость, при этом ВКСК основан на контурной
тепловой трубке, с капиллярным насосом, роль
которого выполняет капиллярно-пористая
структура, вакуумная изоляция представляет собой
две стеклянные трубки разного диаметра, с
вакуумом межу ними, которые спаяны между собой
с обоих концов.
Технический результат изобретения заключается
в повышении эффективности функционирования
гелиосистемы за счет уменьшения количества
ступеней теплопередачи. Также отмечается
снижение стоимости производства ВКСК, за счет
дешевизны используемых элементов конструкции; и
повышение надежности системы теплоснабжения
зданий и сооружений за счет отсутствия
движущихся частей.
(19)KZ(13)A4(11)28478

2. 28478
2
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в
частности к устройствам получения тепла с
помощью энергии солнечного излучения.
Известен трубчатый солнечный коллектор, по
крайней мере, с одной теплопередающей трубкой,
концевые участки которой герметизированы, и
которая содержит на концах зоны испарения и
конденсации. Во время работы, тепло передается от
поглощающего слоя к зоне испарения
теплопередающей трубки, которая внутри содержит
транспортную теплопередающую среду. Далее
транспортная среда конденсируется в зоне
конденсации путем выделением тепла к жидкой
среде, протекающей через трубопровод. В качестве
изоляции выступает вакуум между двумя
спаянными между собой стеклянными колбами.
(Источник: Патент №ЕР 0015017 В1, МПК F24J
2/32, опубликован 29.09.1982 г.)
Недостатками этой установки являются низкий
КПД, т.к. во-первых, теплопоглощающий слой и
теплопередающую трубку соединяет тонкая
радиально-расположенная алюминиевая фольга, а
во-вторых, слишком много потерь на ступенях
теплопередачи; необходимость для работы
устройства, чтобы зона конденсации располагалась
выше зоны испарения теплопередающей трубки;
необходимость для большинства систем
циркуляционного насоса для циркуляции жидкой
среды в трубопроводе, для снятия тепла с
конденсационной зоны теплопередающей трубки.
Прототипом является трубчатый солнечный
коллектор с теплопередающей трубкой с
расположенным внутри фитилем (капиллярной
структурой). Такая конструкция позволяет
произвольно ориентировать трубки в пространстве,
т.к. транспортная теплопередающая жидкость может
перемещаться от зоны конденсации к зоне
испарения по капиллярной структуре против сил
тяжести. Тепло также передается к жидкой среде,
протекающей через трубопровод. В качестве
изоляции также выступает вакуум между двумя
спаянными между собой стеклянными колбами.
(Источник: патент № US 4335709 А, МПК F24J
2/05В, опубликован 22.06.1982 г.)
Недостатками этого устройства являются также
необходимость для большинства систем
циркуляционного насоса для циркуляции жидкой
среды в трубопроводе, для снятия тепла с
конденсационной зоны теплопередающей трубки; а
также низкий КПД, т.к. во-первых,
теплопоглощающий слой и теплопередающую
трубку соединяет тонкая радиально-расположенная
алюминиевая фольга, а во-вторых, слишком много
потерь на ступенях теплопередачи.
Задача изобретения - повышение эффективности
функционирования гелиосистемы теплоснабжения,
заключающееся в разработке новой конструкции
вакуумированного контурного солнечного
коллектора (ВКСК).
Технический результат изобретения заключается
в повышении эффективности функционирования
гелиосистемы за счет уменьшения количества
ступеней теплопередачи. Также отмечается
снижение стоимости производства ВКСК, за счет
дешевизны используемых элементов конструкции; и
повышение надежности системы теплоснабжения
зданий и сооружений за счет отсутствия
движущихся частей.
Вакуумированный контурный солнечный
коллектор, включающий вакуумную изоляцию,
многослойное селективное теплопринимающее
покрытие, теплопередающую часть и транспортную
жидкость, при этом ВКСК основан на контурной
тепловой трубке, с капиллярным насосом, роль
которого выполняет капиллярно-пористая
структура, вакуумная изоляция представляет собой
две стеклянные трубки разного диаметра, с
вакуумом между ними, которые спаяны между
собой с обоих концов.
Вышеуказанное достигается тем, что в ВКСК
вместо термосифона и теплопередающей трубки с
фитилем используется контурная тепловая трубка с
капиллярным насосом-испарителем.
Продольный (б) и поперечный (а) срезы одной
трубки вакуумированного контурного солнечного
коллектора представлены на фигуре 1.
Каждая трубка ВКСК включает две стеклянные
трубки 1, вакуум 2, выполняющий функцию
теплоизоляции, многослойное селективное
теплопоглощающее покрытие 3 и капиллярный
насос-испаритель 4, являющийся капиллярно-
пористой структурой (на фигуре 1 представлен один
из возможных вариантов выполнения капиллярного
насоса 4).
Работа вакуумированного контурного
солнечного коллектора представлена на фигуре 2.
ВКСК работает следующим образом. Солнечное
излучение 1 попадая на теплопоглощающее
покрытие ВКСК 2, разогревает транспортную среду
с низкой температурой кипения, которая испаряется
и по паровому каналу 5 поступает в теплообменник
7, которым может теплоаккумулятор. Далее
конденсируясь, транспортная среда передает тепло
жидкости, являющейся теплоносителем системы
теплоснабжения, и в жидкой фазе по жидкостному
каналу 6 поступает в компенсационную полость,
расположенную под теплоизоляцией 3, и далее в
трубки ВКСК 2. Все соединения расположены под
теплоизоляцией 3.
Такая конструкция ВКСК не требует наличия
управляющих модулей, является, по своей сути,
пассивным элементом, что означает высокую
надежность и долгий срок службы, ввиду отсутствия
движущихся и энергозависимых частей. Сокращено
количество потерь на ступенях теплопередачи, т.к.
количество ступеней сокращено до минимума.
Все это позволяет реализовать надежно
работающий ВКСК, обеспечивающий стабильную
работу отопительных приборов любого типа. При
этом ВКСК остается дешевле аналогов, ввиду
отсутствия дорогостоящих компонентов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вакуумированный контурный солнечный
коллектор, включающий вакуумную изоляцию,

3. 28478
3
многослойное селективное теплопринимающее
покрытие покрытие, теплопередающую часть и
транспортную жидкость, отличающийся тем, что
основан на контурной тепловой трубке, с
капиллярным насосом, который выполняет
капиллярно-пористую структуру, кроме того,
вакуумная изоляция представляет собой две
стеклянные трубки разного диаметра, с вакуумом
между ними, которые спаяны между собой с обоих
концов.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч