1598005349-cbdd2b750b348f5994382c5962e09db2 (Индивидуальные солнечные установки [автор неизвестен]u), страница 7

Отражатель может быть выполнен в виде фоклина (в), может составлять часть оболочки (г) или находиться в виде полос на боковых стенках вакуумированных труб, используемых в качестве прозрачной изоляции (д). В конструкции, показанной 40 на рис. 17, д, лучепоглощающая поверхность расположена под вакуумированными трубами и надежно соединена с трубками для нагреваемой жидкости, помещенными в теплоизоляцию. Обычно модуль коллектора включает ряд (до 10) стеклянных вакуумированных труб, присоединенных к общей трубе, по которой движется нагреваемая жидкость. Как правило, модуль помещается в теплоизолнрованный корпус.

В конструктивном отношении слабым местом является узел соединения стеклянных 'н металлических деталей, имеющих различные коэффи. циенты линейного расширения прн нагревании. Итак, для повышения эффективности вакуумироваииых коллекторов используются селективные покрытия, отражатели и т, д, На внутреннюю поверхность верхней части стеклянной оболочки наносят покрытие, например из диоксида индия, обладающее хорошей отражательной способностью для теплового (инфракрасного) излучения и не влияющее на коэффициент пропускания коротковолнового солнечного излучения.

На лучепоглощающую поверхность абсорбера наносят селективное покрытие ""с 17, Понеречное сечевые ввкуумнроввнных стеклявныт трубча- тых коллекторов; / — етеклнвиаа оболочка; у — трубка лли ватреваемой жилкоетм; и — лучеио тхощвжщаи оаверхыавты н — отражатель; б — теилоыаолнкнв 41 6. АККУМУЛЯТОРЫ ТЕПЛОТЫ е, еу е, У Х )Т )У У Б ТЕПАИ Х ХТХХ иесяпм а) д !Е ~б со 0 Ч рреия дня,ч д) 43 с большой величиной отношения сс,/е„например из чер. ного хрома, благодаря чему снижаются оптические потери КСЭ и потери теплоты путем излучения и повышается КПД. Нижняя поверхность стеклянной оболочки может быть выполнена зеркальной. Отражающая поверхность может быть размещена под стеклянной оболочкой на небольшом расстоянии от нее.

Это способствует повышению КПД солнечного коллектора благодаря использованию рассеянного излучения, Рис. 18. Обший вид аакууипроваииого стеклянного трубчатого кол- лектора: . У вЂ” аакуумяроваавея стеклянная оболонка; У вЂ” труба дла ватреааемоа жнд. костя; а — соеднненяе металла со стеклом В качестве теплоносителя используются различные среды, в частности вода, растворы органических веществ, силиконовое масло. Температура нагрева теплоносителя достигает 90 †300 'С. Коллекторы с прозрачной сотовой ячеистой структурой. В обычных плоских КСЭ практически невозможно получить температуру, превышающую температуру наружного воздуха более чем на 100'С, из-за высоких потерь теплоты при повышенных температурах. Одним пз эффективных методов снижения потерь теплоты в КСЭ является применение прозрачной сотовой структуры, располагаемой между остеклением и лучевоспринимающей поверхностью абсорбера н обеспечивающей подавление конвективного и частично лучистого теплообмепа.

По своей конструкции структура напоминает пчелиные соты и состоит из продолговатых ячеек круглого, пря- моугольного нли шестиугольного сечения, изготовленных из стекла или пластмассы. В КСЭ с прозрачной ячеистой структурой, предназначенной для подавления конвекции воздуха, можно нагреть теплоноснтель до 250'С. Материал для ячеек должен иметь небольшую толщину (0,5 мм), низкий коэффициент теплопроводности и низкую удельную теплоемкость. Диаметр ячеек не должен превышать 5 мм, а отношение их высоты к диаметру должно быть в пределах 15. Кроме того, материал ячеек должен выдерживать достаточно высокие рабочие температуры.

. Необходимость аккумулирования теплоты в гелносистемах обусловлена несоответствием во времени и по количественным показателям поступления солнечной радиации и теплопотребления. Поток солнечной энергии изменяется в течение суток от нуля в ночное время до максимального значения в солнечный полдень (рис. 19, а), Рис. 19. Годовой (а) и суточный Еб) код поступлеиия солнечной аверкии (Е) и тепловой иагруаки Я), отопления и горячего водо- снабжения Поскольку тепловая нагрузка отопления максимальна в декабре — январе, а поступление солнечной энергии в этот период минимально (рис. 19, а), для обеспечения теплопотребления я) необходимо улавливать солнечной энергии (Е) больше, чем требуется в данный момент (Е1), а ее избыток (Еу) накапливать в аккумуляторе теплоты.

Запас энергии в аккумуляторе может быть рассчитан н н на несколько часов или суток при краткосрочном аккумулировании и на несколько месяцев — при сезонном аккумулировании. Следует отметить, что применение сезонных аккумуляторов пока экономически нецелесообразно. В целом нсе применение аккумулятора теплоты повышает эффективность гелиосистемы и наде>кипеть теплоснабхсения. Низкотсмпературные системы аккумулирования теплоты охватывают диапазон температур от 30 до 100'С и используются в системах воздушного (30'С) и водяного (30 — 90'С) отопления и горячего водоснабжения (45 — 60'С).

Система аккумулирования теплоты, как правило, содержит резервуар, теплоаккумулирующий материи,т, с помощью которого осуществляется накопление и хранение тепловой энергии, теплообменные устройства для подвода и отвода теплоты при зарядке и разрядке аккумулятора и тепловую изоляцию. Аккумуляторы можно классифицировать по характеру физико-химических процессов, протекающих в теплоаккумулирующих материалах (ТАМ)1 аккумуляторы емкостного типа, в которых используется теплоемкость нагреваемого (охлаждаемого) аккумулирующего материала без изменения его агрегатного состояния (природный камень, галька, вода, водные растворы солей и др.); аккумуляторы фазового перехода вещества, в которых используется теплота плавления (затвердевания) вещества; аккумуляторы энергии, основанные на выделении и поглощении теплоты при обратимых химических н фотохимических реакциях.

В аккумуляторах первой группы происходят последовательно или одновременно процессы нагревания и охлаждения теплоаккумулирующего материала либо непосредственно за счет солнечной энергии, либо через теплообменник Этот способ аккумулирования тепловой, энергии наиболее широко распространен.

Основным не достатком аккумуляторов этого типа является их боль шая масса и как следствие этого в потребность в боль шнх площадях и строительных объемах в расчете н 1ГДж аккумулнруемой теплоты. Сравнение различных теплоаккумулирующих матери алов приведено в табл, 4. Требования к теплоаккумулирующим материалам высокая теплоемкость и эитальппя фазового переход Та блмпа 4.

Сравнение некоторых теплоаикумулврующих материалов Глауборова соль !дакагядрпт сульфата натрия) Грпият. гальки Характиристика ТАМ вода Парафии Плотность, кг/мв Теплоемкость, кДж/!кг К) Ковффнпиеит теплопРоводностн, ВтДм.К) Масса ТАМ для аккумулирования ! ГДж теплоты прв 37=20 К, кг Относительная масса ТАМ оо отношению к массе волы, кг/кг Объем ТАМ для аккуму.чироваиия 1 ГДж теплоты прп ЬТ=20 К, ия Относительный объем ТАМ по отношению к объему воды, мв/мь 1000 4,2 1600 0,84 1330ж 3,26ж 1460' 1,92т 786т 2 89т 0,45 0,6 1 714ж' 0 498т 1,85' 11 900 59 500 ЗЗ00 0,28 0,32 11,9 49,6ж 2,26 4,77 4,2 0,19 0,4 примеч а в и я: 1.

Обовиачсиия степени спедущщиог т — твердое сос. тояиия; ж — жидков состояиие; ' — с учотам обьсма пустот — 29 Уь. 2. Томперагура я теологи плавления: парафии — М'С в 299 ядж/иг) гла уварова соль — 32 С и 291 кдж)пг, где гп — масса. теплоаккумулирующего вещества, кг; при достаточно высокой теплопроводности; высокая плот. ность материала и его химическая стабильность; безо- пасность и нетоксичност!и низкая стоимость. Система аккумулирования тепловой энергии характе- ризуется следующими параметрами: теплоаккумулирую- щей способностью или удельной энергоемкостью, ГДж/мв! диапазоном рабочих температур, 'С; скоростью подвода и отвода теплоты при зарядке и разрядке акку- мулятора кДж(с Аккумуляторы теплоты емкостного типа (рис. 20)— наиболее широко распространенные устройства для ак- 'кумулирования тепловой энергии.

Теплоаккумулирующую способность или количество теплоты (кДж), которое может быть накоплено в аккумуляторе теплоты емкост- ного'типа, определяют по формуле Я = тС (Т,— Т,), г нг а1 С вЂ” удельная изобарная теплоемкость вещества, кДж/ ((кг К); Тг и Ту — средние значения начальной и конечной температур теплоаккумулирующего вещества, 'С.

Наиболее эффективный теплоаккумулирующий материал в жидкостных солнечных системах теплоснабжения — это вода, Для сезонного аккумулирования теплоты перспективно использование подземных водоемов, грунта, скальной породы и других природных образований. Рис. М. Аккумуляторы теплоты емкоетного типа — водяной (и) н галечный (б); У вЂ” тенлообменинк; У вЂ” холодная вода: а — горячая вода; 4 — теилоизолнро.

ванный бак (бункер)1 й †сл гальки; б †решет; У, б — подвод [отвогн воздуха В крупномасштабных системах аккумулирования теплоты достаточно успешно используют железобетонные и стальные резервуары вместимостью до !00 тыс. и', . в которых горячая вода, обладающая значительной теплоемкостью [4,!9 кДж/(кг 'С)), может сохранять при температуре 80 — 95'С до 8 тыс. ГДят теплоты. Они дос-1 таточно просты в эксплуатации, но требуют больших кал питаловложений.

Целесообразно их пспользование совместно с тепловыми насосами, в этом случае их тепло- аккумулирующая способность может удвоиться за счет более глубокого (до 5'С) охлаждения воды в резервуаре. Положительный опыт в сезонном аккумулировании теплоты накоплен в Швеции, где успешно эксплуатнрус йгугся крупные гелнотеплонасосные системы теплоснабже. ния целых поселков.

Однако для индивидуального потребления наибольший интерес представляют аккумуляторы теплоты для небольших солнечных установок горячего водоснабжения и отопления. На рис. 21 показаны примеры конструктивного исполнения баков аккумуляторов вместимостью 200 — 500 л, применяемые в водонагревательных установках с есте- Рис. 2К Баки — аккумуляторы горячей воды: а — бак с подводом холодной водм снизу и внутренними перегородками; б бак с поплавковым клапаном для подвода холодной воды; а — бак с полводом теплоты из 1<СЭ через теплообмешшк; з — секпноннроваияый бап с злектронагревателем; ! — теплоизалировапяый корпус; у — перегородка; 3 — подвод холодной воды; 4 — отвод горячей воды; а — йоплавкоаый ктапап; 6 — опускнаа труба; 7 — теилаобменннк; Л вЂ” алектрснагреватель; у — теплообмеиник ственной н принудительной циркуляцией.