початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2172903

СОНЯЧНИЙ МОДУЛЬ з концентратом

Ім'я винахідника: Стребков Д.С .; Тверьяновіч Е.В .; Іродіон А.Є .; Кідяшев Ю.К .; Семененко В.Ф .; Ананенков А.Г .; Неелов Ю.В .; Якупов З.Г .; Ісаєва О.М .; Данько Е.М.
Ім'я патентовласника: Стребков Дмитро Семенович; Тверьяновіч Едуард Володимирович
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-й Вишняківська пр-д, 2, ВІЕСХ, ОНТИ і патентування, О.В. Голубєвої
Дата початку дії патенту: 2000.04.07

Винахід відноситься до геліоенергетики, зокрема до сонячних енергетичних модулів з концентраторами для отримання електричної енергії і теплоти. У сонячному модулі з концентратором сонячної енергії, що містить плоске захисне прозоре огородження, нормаль до поверхні якого знаходиться в меридиального площині, і встановлений на захисному прозорому огорожі в фокусі лінійно-фокусирующего циліндричного концентратора приймач випромінювання у вигляді смуги, концентратор виконаний у вигляді несиметричного відбивача, що складається з двох різновеликих частин, розділених площиною симетрії, що проходить через вершину і фокальную вісь відбивача, причому більша частина відбивача виконана у вигляді половини Параболоциліндричні відбивача, а менша частина - у вигляді кругового циліндричного відбивача з радіусом, рівним відстані від фокальної осі до вершини Параболоциліндричні відбивача, фокальна вісь зміщена до однієї зі сторін захисної огорожі паралельно його основи і збігається з краєм смуги приймача випромінювання. Винахід дозволяє підвищити ефективність використання сонячної енергії та знизити вартість одержуваної електроенергії і теплоти, а й створити ефективні геліотехнічні пристрої, вбудовані в фасади і дахи будинків для забезпечення їх електроенергією, теплом, гарячою водою, енергією для приготування їжі і природним сонячним освітленням.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до геліоенергетики, зокрема до сонячних енергетичних модулів з концентраторами для отримання електричної енергії і теплоти.

Відомо пристрій для сонячного енергопостачання, в якому сонячне випромінювання збирається вертикальним прозорим огородженням, виконаним з набору призм, і відбивається на приймач випромінювання, встановлений на нижньому підставі пристрою за допомогою пристрою переотражения, виконаного з двох плоских дзеркальних відбивачів (Donald P. Bellert, США N 4074704, кл. 126-271, 21.02.1978).

Недоліком відомого пристрою є необхідність використання декількох оптичних пристроїв: призменного концентратора і двох дзеркальних відбивачів, що збільшує втрати випромінювання і збільшує його вартість. Іншим недоліком є ​​однобоке висвітлення приймача концентрованим випромінюванням з використанням тільки прямого сонячного випромінювання.

Дифузійна компонента сонячного випромінювання, яка становить від 10 до 100% від сумарної радіації, в відомому пристрої не використовується.

Відомий сонячний фотоелектричний модуль з концентратором сонячної енергії, що містить скоммутірованние і встановлені між двома листами скла двосторонні сонячні елементи, у вигляді смуг, перпендикулярних основи модуля, з тильного боку яких симетрично щодо середини сонячних елементів встановлено два напівциліндричних концентратора, сумарна площа апаратури яких в два рази більше площі сонячних елементів. При установці під кутом до горизонту, рівним широті місцевості і полярної орієнтації осі концентраторів південь-північ. Фотоелектричний модуль працює цілий рік без стеження за сонцем з теоретичним коефіцієнтом концентрації К = 2. Фактичний коефіцієнт концентрації з урахуванням косинусного втрат і втрат на відбиття становить 1,56 (I. Edmonds, Solar Energy Materials. 1990. N 21. P. 173-190).

Недоліком відомого фотоелектричного модуля є низький коефіцієнт концентрації і висока вартість модуля, практично рівна вартості фотоелектричного модуля без концентратора. Іншим недоліком є ​​неможливість використання модуля при іншій, крім полярної, системи орієнтації на Сонце, наприклад в фотоелектричних фасадах будівель і при орієнтації схід-захід.

Ще одним з недоліків відомого пристрою є неможливість використання його в фасадах будівель для отримання теплоти і освітлення будівель природним сонячним випромінюванням.

Завданням винаходу є підвищення ефективності використання сонячної енергії та зниження вартості одержуваної електроенергії і теплоти, а й створення ефективних геліотехнічних пристроїв, вбудованих в фасади і дахи будинків для забезпечення їх електроенергією, теплом, гарячою водою, енергією для приготування їжі і природним сонячним освітленням.

Зазначена задача вирішується тим, що в сонячному модулі з концентратором сонячної енергії, що містить плоске захисне прозоре огородження, нормаль до поверхні якого знаходиться в меридианальной площині, і встановлений на захисному прозорому огорожі в фокусі лінійно-фокусирующего циліндричного концентратора приймач випромінювання у вигляді смуги, концентратор виконаний у вигляді несиметричного відбивача, що складається з двох різновеликих частин, розділених площиною симетрії, що проходить через вершину і фокальную вісь відбивача, причому більша частина відбивача виконана у вигляді половини Параболоциліндричні відбивача, а менша частина - у вигляді кругового циліндричного відбивача з радіусом, рівним відстані від фокальної осі до вершини Параболоциліндричні відбивача, фокальна вісь зміщена, до однієї зі сторін захисної огорожі, паралельно його основи, і збігається з краєм смуги приймача випромінювання, а кут нахилу площини симетрії Параболоциліндричні відбивача до горизонтальної поверхні дорівнює = 114 ° - _ш - , Якщо фокальна вісь і приймач в північній півкулі зміщені до південної сторони несиметричного відбивача, і дорівнює = 114 ° - _ш, якщо фокальна вісь і приймач в північній півкулі зміщені на північну сторону Параболоциліндричні відбивача, де _ш - широта місцевості в місці установки сонячного модуля, a - Апертурний кут Параболоциліндричні відбивача.

В одному з варіантів конструкції сонячного модуля з концентратором краю захисного прозорого огородження, паралельно його основи, збігаються з краями несиметричного відбивача, а другий край смуги приймача випромінювання збігається з краєм кругового циліндричного відбивача.

Для зниження обсягу сонячного модуля з концентратором і температури приймача на захисному прозорому огорожі встановлено паралельно його основи з зазором між собою безліч скоммутірованних між собою паралельних смуг приймачів з скоммутірованних сонячних елементів з двостороннім чутливістю, зазор між смугами багато більше ширини смуг, однаково орієнтовані краю у кожної пари сусідніх смуг є краями несиметричних відбивачів, фокальні осі яких паралельні основи захисної огорожі та збігаються з двома іншими однаково орієнтованими краями у кожної пари сусідніх смуг приймачів.

Для використання сонячного модуля з концентратором на відкритому повітрі площина симетрії Параболоциліндричні концентратора встановлена ​​під кутом до горизонтальної поверхні, рівним

₁ = 114 ° - _ш -8 ° · n,

де n - число повних місяців до 22 червня на дату використання модуля, а приймач встановлений горизонтально з північного боку Параболоциліндричні відбивача таким чином, що принаймні одна зі сторін підстави приймача встановлена ​​в площині захисної огорожі відбивача і збігається з фокальній віссю Параболоциліндричні відбивача, а три інші сторони підстави приймача з'єднані з краями сторін кругового циліндричного відбивача, розташованих на північ від фокальної осі, за допомогою дзеркальних шторок, що допускають обертання сонячного модуля навколо фокальної осі на 8 ^o один раз на місяць при збереженні горизонтального положення приймача, а приймач містить з боку кругового циліндричного відбивача на нижньому підставі покриття, що поглинає сонячне випромінювання.

Для отримання електроенергії в якості приймача, сонячного модуля з концентратором встановлений модуль з скоммутірованних сонячних елементів.

Для отримання гарячої води приймач сонячного модуля з концентратором виконаний у вигляді теплоізольованої бака-акумулятора, забезпеченого термостійким склопакетом з боку кругового циліндричного відбивача.

Для комбінованого отримання електроенергії і теплоти в якості покриття бака-акумулятора, що поглинає сонячне випромінювання, встановлена ​​смуга з скоммутірованних сонячних елементів.

Для високотемпературної обробки і приготування їжі приймач виконаний у вигляді ємності, яка встановлена ​​на склопакеті з термостійкого скла в теплоизолированном ящику з теплоотражающими стінками і верхньою кришкою.

Для енергопостачання будівлі захисне прозоре огородження сонячного модуля з концентратором встановлено на південному фасаді будівлі в міжвіконному просторі у вигляді навісного козирка, площина якого нахилена до площини фасаду під кутом = _ш -2 -24 °.

Для освітлення, гарячого водопостачання, електропостачання, опалення будівлі та приготування їжі північна частина модуля і кругового циліндричного відбивача від його краю до його фокусної осі розташована всередині будівлі з боку південного фасаду.

В іншому варіанті енергопостачання будівлі сонячний модуль з концентратором встановлений на даху будівлі таким чином, що площину орієнтованого на південь прозорого огородження нахилена до горизонтальної площини під кутом = 114 ° - _ш -2 і приймач зміщений до північній частині відбивача, якщо кут нахилу осі симетрії Параболоциліндричні відбивача менше 90 ^o і = 114 ° - _ш -3 , якщо дорівнює або більше 90 ^o, сонячний модуль з концентраторами встановлений і на північному схилі даху, якщо 90 ° і площину прозорого огородження нахилена до площини підстави даху під кутом = 114 ° - _ш - , При цьому на південному схилі даху приймач зміщений до південної сторони Параболоциліндричні відбивача, а приймач на північному схилі даху зміщений до північній частині Параболоциліндричні відбивача.

Для природного освітлення і сонячного опалення будівлі з північного боку сонячний модуль з концентратором встановлений таким чином, що фокальна вісь орієнтованого на південь Параболоциліндричні відбивача розташована на рівні даху паралельно площині північного фасаду, кут нахилу ската даху до горизонтальної площини менше , Площина симетрії Параболоциліндричні відбивача становить з площиною фасаду кут = _ш + -24 °, верхня частина Параболоциліндричні відбивача до його фокусної осі розташована над будівлею, а приймач виконаний у вигляді теплоізольованого склопакета і суміщений з вікном будівлі на північному фасаді за допомогою порожнистої оптичного світловода з дзеркальними стінками.

Для електропостачання і гарячого водопостачання будівлі при вертикальному розташуванні захисного покриття сонячний модуль з концентратором виконаний у вигляді південного вертикального фасаду будівлі, приймач і фокальна вісь розташовані в нижній частині несиметричного Параболоциліндричні відбивача, кут нахилу площини симетрії Параболоциліндричні відбивача до горизонтальної площини дорівнює = 114 ° - _ш - .

Для забезпечення безперервної роботи сонячний модуль з концентратором встановлений стаціонарно в північній півкулі з 22 лютого по 22 жовтня, а апертурний кут Параболоциліндричні відбивача дорівнює 31 ^o.

Для забезпечення цілорічної роботи сонячного модуля з концентратором апертурний кут Параболоциліндричні відбивача 24 °, а сонячний модуль забезпечений пристроєм зміни кута нахилу до горизонтальної площини на 24 ^o два рази в рік 22 березня і 22 вересня.

Для забезпечення безперервної роботи сонячного модуля з концентратором протягом року в режимі максимальної концентрації, ширина A смуги приймача, ширина B фокальній області Параболоциліндричні концентратора пов'язані співвідношенням A = K · B, де K = 1,4-1,6, а сонячний модуль має пристрій зміни кута нахилу до горизонтальної площини на 1,8 ^o один раз в тиждень.

Для забезпечення безперервної роботи сонячного модуля протягом року без стеження з зовнішньої сторони захисного прозорого огородження встановлено з зазором паралельно йому додаткове захисне прозоре огородження, в зазорі між двома огорожами встановлені керовані дистанційно горизонтальні жалюзі з фацетом, які мають з двох сторін дзеркальне покриття, а ширина фацет в 3-4 рази перевищує відстань між фацетом.

Суть винаходу пояснюється фіг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

На фіг. 1 представлений загальний вигляд сонячного модуля з концентратором і приймачем в вигляді водонагрівача і модуля для горизонтального розташування.

На фіг. 2 - сонячний модуль з концентратором і приймачем з сонячних елементів у вигляді модуля з сонячних елементів для сонячного фасаду будівлі.

На фіг. 3 - сонячний модуль з концентратором для опалення та освітлення будівлі, встановлений у вигляді козирка на південному фасаді.

На фіг. 4 - сонячний модуль з концентратором для опалення та освітлення північного фасаду.

На фіг. 5 - сонячний модуль з концентратором для приготування їжі і високотемпературної обробки з періодичним стеженням за Сонцем.

На фіг. 6 - сонячний модуль, що складається з безлічі концентраторів і приймачів, у вигляді смуг з скоммутірованних сонячних елементів, встановлених на даху будівлі.

На фіг. 7 - сонячний модуль, що складається з безлічі концентраторів і приймачів з сонячних елементів, встановлених на південному фасаді будівлі.

На фіг. 8 - сонячний модуль, що складається з безлічі концентраторів і приймачів, і з жалюзі.

На фіг. 1 сонячний модуль з концентратором містить захисне прозоре огородження 1, вектор нормалі до поверхні огорожі знаходиться в меридиального площині. Лінійно-фокусує концентратор виконаний у вигляді несиметричного циліндричного відбивача 2, що складається з Параболоциліндричні відбивача 3 і кругового циліндричного відбивача 4, розділених площиною симетрії 5, що проходять через вершину 6 і фокальную вісь F Параболоциліндричні відбивача 3. Радіус R кругового циліндричного відбивача 4 дорівнює відстані f від фокальній осі F до вершини 6 Параболоциліндричні відбивача 3. Фокальна вісь F збігається з краєм приймача випромінювання 7, який складається з теплоізольованого бака-акумулятора 8, що містить склопакет 9 з термостійкого скла і сонячний фотоелектричний модуль 10 з скоммутірованних сонячних елементів, які закріплені на поверхні бака Акумулятор 8 з боку кругового циліндричного відбивача 4.

Кут нахилу площині симетрії 5 Параболоциліндричні відбивача 3 до горизонтальної поверхні 11 становить = 114 ° - _ш, де _ш - - широта місцевості в місці установки.

На фіг. 2 - сонячний модуль містить несиметричний відбивач 2, встановлений на південному фасаді будівлі 12. Прозоре захисне огородження 1 встановлено паралельно фасаду будівлі 12 і містить в якості приймача модуль 10 з скоммутірованних сонячних елементів з двосторонньої робочої поверхнею. Кут нахилу площині симетрії 5 Параболоциліндричні відбивача 3 до горизонтальної поверхні 11 дорівнює = 114 ° - _ш - , де - Апертурний кут Параболоциліндричні відбивача.

На фіг. 3 - захисне прозоре огородження 1 сонячного модуля встановлено на південному фасаді будівлі 12 в вигляді навісного козирка 13, площина якого нахилена до площини фасаду під кутом = _ш -2 -24 °. Північна частина модуля містить кругової циліндричний відбивач 4 і склопакет 9, встановлені усередині будівлі. Частина несиметричного відбивача 2 всередині будівлі 12 має теплову ізоляцію 14. На додаток до склопакету 9, який служить для освітлення та опалення будівлі, в якості приймача можуть бути встановлені сонячний модуль 10, водонагрівач 8 або сонячна кухня.

На фіг. 4 сонячний модуль з концентратором встановлений з північного боку будівлі 12 для опалення та освітлення будівлі. Фокальна вісь F орієнтованого на південь Параболоциліндричні відбивача 3 розташована на рівні даху 15 паралельно площині північного фасаду будівлі 12. Кут нахилу ската даху 15 до горизонтальної площини 11 менше кута нахилу площині симетрії 5 Параболоциліндричні відбивача до горизонтальної поверхні < ° - _ш - . Площина симетрії 5 складає з площиною фасаду кут = _ш + -24 °. Параболоциліндричні відбивач 3 до його фокусної осі F розташований над будівлею 12, а приймач виконаний у вигляді теплоізольованого склопакета 9 і суміщений з вікном 16 будівлі 12.

На фіг. 5 - сонячний модуль з концентратором з сонячної кухнею 17 забезпечений пристроєм 18 для зміни кута нахилу до горизонтальної площини 11 на 24 ^o два рази в рік, 22 березня (положення 1) і 22 вересня (положення 2). Поворот модуля здійснюється навколо фокальної осі F, при цьому частина несиметричного відбивача, розташована під приймачем 17, не змінюється, так як ця частина виконана у вигляді кругового циліндричного концентратора 4. Пристрій 18 може бути використано для повороту модуля раз в тиждень на 1,8 ^o або один раз на місяць на кут ~ 8 ^o. При спостереженні один раз в тиждень ширина A приймача 17 може бути зроблена менше радіуса R кругового циліндричного відбивача до величини, рівної A = KB, де B - ширина фокальної області, а K = 1,4-1,6.

На фіг. 6 - сонячний модуль складається з множин несиметричних відбивачів 2 і приймачів у вигляді смуг 10 скоммутірованних сонячних елементів з двосторонньої робочої поверхнею, встановлених на даху 15 будівлі 12. Площина орієнтованого на південь захисного прозорого огородження нахилена до горизонтальної площини 11 під кутом = 114 ° - _ш -2 . кут нахилу осі симетрії 5 Параболоциліндричні відбивача 2 дорівнює = 114 ° - _ш менше 90 ^o при _ш> 24 °, тому смуги 10 приймачів зміщені до північній частині захисного прозорого огородження 1.

На фіг. 7 - сонячний модуль складається з безлічі несиметричних відбивачів 2 і приймачів 10 з скоммутірованних сонячних елементів з двосторонньої робочої поверхнею, встановлених на захисному прозорому огорожі 1 на південному фасаді будівлі 12. Приймач 10 зміщений до нижньої здебільшого не симетричного відбивача 2, а кут = 114 ° - _ш - .

На фіг. 8 - в сонячному модулі з концентратором з зовнішньої сторони захисного прозорого огородження 1 встановлено паралельно йому додаткове захисне прозоре огородження 19, в зазорі між двома огорожами 1 і 19 встановлені керовані дистанційно горизонтальні жалюзі 17 з фацетом 18 з дзеркальним покриттям. Ширина фацет l в 3-4 рази перевищує відстань між фацетом d. Над приймачами 10 фацети 18 не встановлюють. У разі вертикального розташування модуля у вигляді сонячного фасаду (фіг. 2) жалюзі встановлюють всередині прозорого огородження 1 і в цьому випадку додаткове прозоре огородження 16 не використовується.

Приклади конкретного виконання сонячного модуля з концентратором

Приклад 1. Сонячний модуль з концентратором для нагріву води має захисне прозоре огородження 1 шириною H = 2,05 см. Краї несиметричного відбивача 2 збігаються з краями захисної огорожі. Несиметричний відбивач 2 складається з полупараболоціліндріческого відбивача 3 з апертурним кутом = 31 ° з шириною по захисному огорожі 1 158 см і фокусною відстанню 42,5 см і кругового циліндричного відбивача 4 радіусом R = 42,5 см і шириною по захисному огорожі 1 42,5 см. Осьова лінія кругового циліндричного відбивача 4 збігається з фокальній лінією F полупараболоціліндріческого відбивача 3. Захисне огородження встановлено горизонтально під кутом до горизонтальної площини 11 = -2 . Кут нахилу площині симетрії 5 полупараболіческого відбивача 3 дорівнює = 114 ° - _ш. Для широти м Москви _ш = 56 °, = 58 °, = 31 °, = -3 °. Знак мінус означає, що захисну огорожу 1 нахилене на південь під кутом до горизонту 3 ^o. Приймаємо ширину водонагрівача, рівній ширині R захисної огорожі, від фокальної осі F до краю кругового циліндричного відбивача 4. У цьому випадку максимально можливий коефіцієнт концентрації сонячного модуля K = H / R cos . де - Кут між нормаллю n до поверхні захисної огорожі 1 і площиною симетрії 5 Параболоциліндричні відбивача 3 = 90 ° -2 .

При H = 205 см, R = 42,5 см = 31 °, = 28 °, cos = 0,9. Коефіцієнт концентрації K = 4,36 в 2,18 рази перевищує коефіцієнт концентрації відомого модуля з круговими циліндричними відбивачами. Беручи довжину L сонячного модуля і водонагрівача 1,5 м, отримаємо пікову теплову потужність при освітленості 1000 Вт / м ² P _теплий = HLcos 1 кВт / м ² = 2,77 кВт.

Приклад 2. Сонячний модуль з концентратором для електропостачання містить захисне прозоре огородження 1 шириною 86 см, під яким розташовані полупараболоціліндріческій відбивач 3 шириною по захисному огорожі 73,75 см з апертурним кутом = 24 ° і кругової циліндричний відбивач 4 з радіусом 12,25 см і шириною по захисному огорожі 12,25 см. На захисному прозорому огорожі 1 з боку кругового циліндричного відбивача 4 встановлені 18 скоммутірованних сонячних елементів 10 розміром 125х62,5 мм загальною довжиною 135 см .

Сонячні елементи 10 мають двосторонню робочу поверхню і герметизовані з одного боку шаром скла захисного прозорого огородження 1, а з іншого боку смугою скла розміром 13,5х135 см, приклеєного до захисного прозорого огородження 1. У порівнянні з відомим модулем, де сонячні елементи закріплені між двома листами скла по всій площі захисної огорожі, у пропонованій конструкції модуля витрата скла знижений на 30%.

Довжина несиметричного відбивача 2L = 160 см вибирається з умови забезпечення роботи модуля при косих променях.

Кут нахилу площині симетрії 5 Параболоциліндричні відбивача 3 до горизонтальної поверхні для широти Москви _ш = 56 ° = 114 ° - _ш = 58 °.

Кут нахилу площини захисної огорожі 1 до горизонтальної поверхні становить

= 114 ° - _ш -2 = 114 ° -56 ° -48 ° = 11 °.

Це означає, що південний край захисної огорожі 1 буде вище північного і нейтраль n площині огорожі буде перебувати в меридианальной площині зі зрушенням на північ від нормалі до землі на 11 ^o.

Максимальний коефіцієнт концентрації

K = H / Rcos (90 ° -2 ) = 86 / 125cos42 ° = 5,44.

Пікова електрична потужність модуля при ККД 12% складе

P _ел = 0,86 м · 1,35 м · 1000 Вт / м ² · 0,12 · cos 42 ^o = 109 Вт.

Приклад 3. Сонячний модуль з концентратором встановлений вертикально на південному фасаді будівлі 12. Захисне прозоре огородження має ширину 2,5 м, на якій розміщені в 10 рядів несиметричні відбивачі шириною H = 24 см. Кожен несиметричний відбивач складається з полупараболоціліндріческого відбивача з апертурним кутом 31 ^o і розташованого під ним кругового циліндричного відбивача радіусом R = 5,0 см. Фокальна вісь F кожного Параболоциліндричні відбивача паралельна основі фасаду і розташована на захисному огородженні на відстані 19 см від верхнього краю Параболоциліндричні відбивача. Сонячні елементи розміром 50х100 мм з двосторонньою робочою поверхнею розташовані на захисному огородженні між фокальній віссю і нижнім краєм кругового циліндричного концентратора.

Вісь симетрії Параболоциліндричні відбивача нахилена до горизонтальної площини під кутом

= 114 ° - _ш - .

для Москви _ш = 56 °

= 114 ° -56 ° -31 ° = 27 °.

Максимальний коефіцієнт концентрації

К = H / R cos 27 ^o = 24/5 cos 27 ^o = 4,28.

Довжина захисного прозорого огородження становить 200 мм. Кількість сонячних елементів в одному ряду 18, загальна кількість сонячних елементів в модулі дорівнює 180 і ці сонячні елементи скоммутіровани послідовно по 36 елементів в п'ять паралельних електричних ланцюгів.

Нахил прозорого огородження до горизонтальної площини становить = 114 ° - _ш + = 89 °.

Для забезпечення кута нахилу захисного прозорого огородження 90 ^o при широті місцевості 56 ^o апертурний кут Параболоциліндричні відбивача необхідно вибрати = 32 °

Максимальна електрична потужність модуля при освітленості 1 кВт / м ² і ККД 12%

P _ел = 2,40 · 1,80 · 1 кВт / м ² · 0,12 · cos 27 ^o = 0,460 кВт.

Модуль встановлений на фасаді таким чином, що дотична до верхньої частини полупараболоціліндріческого відбивача має кут нахилу до горизонтальної площини 58 ^o, що відповідає висоті сонця над горизонтом опівдні 22.06. Сонячний модуль з апертурним кутом = 31 ° працює в стаціонарному режимі без стеження за сонцем з 22.02 до 22.10, що в умовах вище 56 ^o північної широти дає можливість використовувати від 85 до 100% річного надходження сонячної енергії.

Приклад 4. Сонячний модуль з концентратором містить безліч несиметричних відбивачів 2, встановлених на захисному прозорому огорожі 1 рядів, паралельних основи, таким чином, що фокальні осі F і приймачів 10 у вигляді смуг з скоммутірованних сонячних елементів зміщені до північній частині несиметричних відбивачів 2. Параболоциліндричні відбивачі 3 мають апертурний кут = 31 °. Розміри несиметричних відбивачів в модулі обрані такі ж, як в прикладі 3. Площина симетрії 5 Параболоциліндричні відбивачів 3 нахилена до горизонтальної площини 11 під кутом = 20 °. Площина захисного прозорого огородження 1 нахилена до горизонтальної поверхні 11 під кутом 42 ^o.

Модуль встановлений на широті Москви _ш = 56 °. Над захисним прозорим огородженням 1 встановлено додаткове прозоре огородження 19 з зазором 40 мм, між огорожами 1 і 16 встановлені похилі горизонтальні жалюзі 17 з дзеркальними фацетом 18. Ширина фацет 18 l дорівнює 35 мм, а відстань між фацетом d = 10 мм. Фацети встановлені під кутом 19 ^o до потоку сонячного випромінювання і відбитий промінь становить з падаючим випромінюванням кут 38 ^o.

Сонячний модуль може працювати без фацет при кутах падіння сонячного випромінювання 11 - 20 ^o, що відповідає роботі сонячного модуля на широті 56 ^o з 15 листопада по 1 лютого.

В діапазоні кутів нахилу сонячного випромінювання до горизонту 11 ^o -58 ^o жалюзі 17 забезпечують фокусування сонячного випромінювання в фокальній області полупараболоціліндріческого відбивача 3, що дозволяє збільшити коефіцієнт концентрації, зменшити апертурний кут концентратора, розміри приймача випромінювання і знизити його вартість.

Сонячний модуль з концентратором працює наступним чином.

Сумарне сонячне випромінювання в межах апертурного кута надходить на поверхні, що відбивають Параболоциліндричні і кругового циліндричного відбивача і фокусується на приймачі. Перевідбиттів випромінювання, що використовується приймачем, підсумовується з випромінюванням, що надходять безпосередньо на другу поверхню приймача. Виконання модуля у вигляді складеного концентратора з двох поверхонь, що відбивають Параболоциліндричні і кругового циліндричного концентратора дозволяє збільшити питому потужність приймача і концентрацію більш ніж в 2 рази в порівнянні з концентратором на основі кругового циліндричного відбивача і використовувати сонячний модуль для енергопостачання і освітлення будівель і створення автономних енергетичних установок .

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Сонячний модуль з концентратором, що містить плоске захисне прозоре огородження, нормаль до поверхні якого знаходиться в меридіональної площині, і встановлений на захисному прозорому огорожі в фокусі лінійно-фокусирующего циліндричного концентратора приймач випромінювання у вигляді смуги, що відрізняється тим, що концентратор виконаний у вигляді несиметричного відбивача, що складається з двох різновеликих частин, розділених площиною симетрії, що проходить через вершини і фокальную вісь відбивача, причому більша частина відбивача виконана у вигляді половини Параболоциліндричні відбивача, а менша частина у вигляді кругового циліндричного відбивача з радіусом, рівним відстані від фокальної осі до вершини Параболоциліндричні відбивача, фокальна вісь зміщена до однієї зі сторін захисної огорожі паралельно його основи і збігається з краєм смуги приймача випромінювання, а кут нахилу площини симетрії Параболоциліндричні відбивача до горизонтальної поверхні дорівнює

= 114 ° - _ш - ,

якщо фокальна вісь і приймач в північній півкулі зміщені до південної сторони несиметричного відбивача, і дорівнює

= 114 ° - _ш,

якщо фокальна вісь і приймач в північній півкулі зміщені на північну сторону несиметричного відбивача, де _ш - широта місцевості в місці установки комбінованого сонячного модуля;

- Апертурний кут Параболоциліндричні відбивача.

2. Сонячний модуль з концентратором по п.1, що відрізняється тим, що краю захисного прозорого огородження, паралельні його основи, збігаються з краями несиметричного відбивача, а другий край смуги приймача випромінювання збігається з краєм кругового циліндричного відбивача.

3. Сонячний модуль з концентратором по п.1, що відрізняється тим, що на захисному огородженні встановлено паралельно його основи з зазором між собою безліч скоммутірованних між собою паралельних смуг приймачів з скоммутірованних сонячних елементів з двостороннім чутливістю, зазор між смугами багато більше ширини смуг, однаково орієнтовані краю у кожної пари сусідніх смуг є краями несиметричних відбивачів, фокальні осі яких паралельні основи захисної огорожі та збігаються з двома іншими однаково орієнтованими краями у кожної пари сусідніх смуг приймачів.

4. Сонячний модуль з концентратором по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що площина симетрії Параболоциліндричні концентратора встановлена ​​під кутом до горизонтальної поверхні, рівним

₁ = 114 ° - _ш -8 ° · n,

де n - число повних місяців до 22 червня на дату використання модуля,

а приймач встановлений горизонтально з північного боку Параболоциліндричні відбивача таким чином, що принаймні одна зі сторін підстави приймача встановлена ​​в площині захисної огорожі відбивача і збігається з фокальній віссю Параболоциліндричні відбивача, а три інші сторони підстави приймача з'єднані з краями сторін кругового циліндричного відбивача, розташованих на північ від фокальної осі, за допомогою дзеркальних шторок, що допускають обертання сонячного модуля навколо фокальної осі на 8 ^o один раз на місяць при збереженні горизонтального положення приймача, а приймач містить з боку кругового циліндричного відбивача на нижньому підставі покриття, що поглинає сонячне випромінювання.

5. Сонячний модуль з концентратором по пп.1, 2, 4, який відрізняється тим, що в якості приймача встановлений модуль з скоммутірованних сонячних елементів.

6. Сонячний модуль з концентратором по пп.1, 2, 4, який відрізняється тим, що приймач виконаний у вигляді теплоізольованої бака-акумулятора, забезпеченого термостійким склопакетом з боку кругового циліндричного відбивача.

7. Сонячний модуль з концентратором по пп.1, 2, 4, 6, який відрізняється тим, що в якості покриття приймача у вигляді бака-акумулятора, що поглинає сонячне випромінювання, встановлена ​​смуга скоммутірованних сонячних елементів.

8. Сонячний модуль по пп.1, 2, 4, який відрізняється тим, що приймач виконаний у вигляді ємності для високотемпературної обробки і приготування їжі, яка встановлена ​​на склопакеті з термостійкого скла в теплоизолированном ящику з теплоотражающими стінками і верхньою кришкою.

9. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-8, що відрізняється тим, що захисну огорожу встановлено на південному фасаді будівлі в міжвіконному просторі у вигляді навісного козирка, площина якого нахилена до площини фасаду під кутом.

= _ш -2 -24 °.

10. Сонячний модуль з концентратором по пп.1, 2, 4 - 9, який відрізняється тим, що північна частина модуля і кругового циліндричного відбивача від його краю до його фокусної осі розташована всередині будівлі з боку південного фасаду.

11. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-8, що відрізняється тим, що модуль встановлений на південному схилі даху будівлі, площину орієнтованого на південь прозорого огородження нахилена до горизонтальної площини під кутом = 114 ° - _ш -2 і приймач зміщений до північній частині відбивача, якщо кут нахилу осі симетрії Параболоциліндричні відбивача менше 90 ^o, і = 114 ° - _ш -3 , якщо 90 °, сонячний модуль з концентраторами встановлений і на північному схилі даху, якщо дорівнює або більше 90 ^o і площину прозорого огородження нахилена до площини підстави даху під кутом = 114 ° - _ш - , При цьому на південному схилі даху приймач зміщений до південної сторони Параболоциліндричні відбивача, а приймач на північному схилі даху зміщений до північній частині Параболоциліндричні відбивача.

12. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-8, що відрізняється тим, що фокальна вісь орієнтованого на південь Параболоциліндричні відбивача розташована на рівні даху паралельно площині північного фасаду, кут нахилу ската даху до горизонтальної площини менше , А площину симетрії Параболоциліндричні відбивача становить з площиною фасаду кут = _ш + -24 °, верхня частина Параболоциліндричні відбивача до його фокусної осі розташована над будівлею, а приймач виконаний у вигляді теплоізольованого склопакета і з'єднаний вікном будівлі на північному фасаді за допомогою порожнистої оптичного світловода з дзеркальними стінками.

13. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-3, що відрізняється тим, що захисне прозоре огородження виконано у вигляді південного вертикального фасаду будівлі, приймач і фокальна вісь розташовані в нижній частині несиметричного Параболоциліндричні відбивача, а кут нахилу площини симетрії Параболоциліндричні відбивача до горизонтальної площини дорівнює = 114 ° - _ш - .

14. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-13, що відрізняється тим, що модуль встановлений стаціонарно в північній півкулі з 22 лютого по 22 жовтня, а апертурний кут несиметричного Параболоциліндричні відбивача дорівнює 31 ^o.

15. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-3, 5-13, який відрізняється тим, що апертурний кут Параболоциліндричні відбивача дорівнює 24 ^o, а сонячний модуль забезпечений пристроєм зміни кута нахилу до горизонтальної площини на 24 ^o два рази в рік 22 березня і 22 вересня.

16. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-3, 5-13, який відрізняється тим, що ширина А смуги приймача і ширина В фокальній області несиметричного циліндричного концентратора пов'язані співвідношенням А = К х В, де К = 1,2 - 1, 6, а сонячний модуль забезпечений пристроєм зміни кута нахилу до горизонтальної площини на 1,8 ^o один раз в тиждень.

17. Сонячний модуль з концентратором по пп.1-3, 5-13, який відрізняється тим, що з зовнішнього боку захисного прозорого огородження встановлено з зазором паралельно йому додаткове захисне прозоре огородження, в зазорі між двома огорожами встановлені керовані дистанційно горизонтальні жалюзі з фацетом, які мають з двох сторін дзеркальне покриття, а ширина фацет в 3-4 рази перевищує відстань між фацетом.

Версія для друку
Дата публікації 24.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів