1598005380-0559a554b30469b1dfce4c2a23370a37 (Системы солнечного тепло- и хладоснабжения. Р.Р. Авезов, М.А. Барский-Зорин, 1967u), страница 12

3.2, е). Боковые кромки последних прижаты к трубам, обеспечивая хороший тепловой контакт между пластинами и трубами; Регистры из труб с поперечными (Рис. 3.2, ж) и продольными (Рис. 3.2, з) ребрами. Поглощающая панель должна обладать следую- шими основными свойствами: 57 а) е) Тр7 О ~сГ б) г) О О О -О--0--0- Рве. З.э. кавструкции поглпоывяцих пане~~я коязюнзоро" (щяыречыю ~ а — стандартный панельный отопительный радиатор; б — панель из двух оцинкованных стальных листов — гофрированного и плоского; е — прокатно-сварная алюминиевая панель; г — регистр из труб с прикрещтенным к ним листом; е — регистр из труб с Распирающими металлическими пластинами; ж — регистр нз труб с поперечными ребрами; д — способы соединения металлического листа и трубы; з — регистр из труб с цродольщзми ребрами коррозиоииой стойкостью по отношению к теплоиосителю с целью обеспечения высокого срока службы изделия; небольшой массой; хорошим тепловым контактом между листом и трубами, необходимым для достижения высокой эффективности работы коллектора; технологичностью с целью снижения затрат иа изготовление.

Коиструкции„иэображеииые иа рис. 3.2, далеко ие исчерпывают всего многообразия конструктивных решений основного элемента коллектора, которое свидетельствует лишь о том, что ни одно решение полностью ие удовлетворяет разработчиков. Основные характеристики. Для раскрытия возможностей солнечных коллекторов и путей их усовершенствования целесообразно рассмотреть уравнение баланса энергии для стационарных условий„кототорое определяет теплопроизводительиость коллектора чк в расчете иа единицу площади тепловосприиимающей поверхности как разность поглощенного солнечного излучения и тепловых потерь в окружающую среду: чк у%ой-)ь(гж-г ) (3.1) г е го+ц чуй) (3.2) 59 где ч поверхностная плотность потока суммарной (прямой и диффузной) солнечной радиации в плоскости коллектора; Г- коаффициент эффективности; г1 — оптический Кпд, о практически равный произведению пропускательной способности прозрачной изоляции Г На ПОГЛОщатЕЛЬНуы СПОСОбНОСтЬ гьэ ПОГПОщаЮщсй Панспн В СОЛНЕЧНОМ СПЕКтрЕ; а — ОбщИй коэффициент теплопередачи от коллектора в окружеющую среду; à — средняя температуж ра теплоносителя в коллекторе; à — температура наружного воздуха.

' о Коэффициеит эффективиости у характеризует степень иеравиомерности температурного поля в поперечном сечении панели или, другими словами, эффективность переноса поглощенного солнечного излучения к потоку теплоносителя в трубах. Ои зависит главным образом от конструкции панели. Максимальное его значение, равное 1, достигается в том случае, когда теплопроводиость материала листовой части панели Л вЂ”, термическое сопротивление контакта между листом и трубой й„~б и коэффициеит теплопередачи от стенки трубы к теплоиосителю с При проектировании коллектора для обеспечения его максимальной теплопроводиости необходимо в соответствии с уравнением (3.1) реализовать по возможности большие значения у'и ~ и свести к о минимуму тепловые потери.

В хорошо спроектированном коллекторе коэффициент у' составляет 0,92 ... 0,99; максимальное значение е э да равно 1. (Однако в большинстве практических случаев оптический КПД Фо при одинарном остеклеиии ие превосходит 0,8.) Коэффициент теплопередачи а зависит от скорости ветра, числа прозрачных покрытий, расстояний между ними, а также между внутренним стеклом и панелью, от условий в воздушном промежутке коллектора, степени черноты поглощающей панели в длиииоволновой части спектра.

При отсутствии прозрачной изоляции скорость ветра является определяющим фактором потерь. Однако наличие даже одного покрытия существенно ослабляет вышеуказанную зависимость. Вакуумироваиие зазора приводит к резкому сокрашению коивективиых потерь, а нанесение иа поверхность панели покрытий, имеющих низкую степень черноты в длиниоволиовой части спектра, существенно уменьшает потери излучением. Полезной характеристикой коллектора является максимальная температура г, до которой нагревается поглощающая панель, если от коллектора не отводить теплоты. Это — случай, когда все поглощенное солнечное излучение переходит в тепловые потери.

Бели в уравнении (31)приняточ -бит -г,то Согласно (3.2) при ч - уза вз)мэ, з 20 ос, ~. 0,8 и а 7,5 Взймэ ос) (типичное значение для коллектора с одинарным остеклением иланелью, окрашенной обычной черной краской) значение з составляет 100 С; С учетом (3.2) уравнение (3.1) можно переписать в виде чк-М вЂ” Уа]. (3.3) Важной характеристикой коллектора является его КПП, который определяется как отношение теплопроизводительности к падающему потоку солнечной радиации. Согласно (3. 1) (3.4) 0С Г з - — 11 - алр(- —" П, о 0С Р (3.5) сда Ч - удспьнмй (на единицу площади таппоиоспринимпощай поисрлносси коллектора) раслод заплоноситсля через коллектор; С вЂ” удельная зсплосмкосзь саплоносизсля.

Р Если уравнении (3.1) заменить среднюю температуру теплоноситев и ля на его температуру на входе в коллектор, то у в этом уравнени следует заменить на Уи .' (3.6) чй зд™0 зК (ЬХ Позднее при анализе отечественного и мирового технического уровня солнечных коллекторов будут указаны диапазоны изменения ЗНаЧЕНИй У' 0 И Уаа, ЧаЩЕ ВСЕГО НабЛЮДаЕМЫХ На ПРаКтИКЕ.

Способы повьппения эффективности. В зависимости от конкретного назначения системы солнечного теплоснабжения теплоноситель в коллекторе требуется нагревать до различной рабочей температуры; Зависимость Ц от 0м — зо)/чсум гРафически пРедставлЯет собой пРЯ мую линию, которую рассматривают как тепловую характеристик коллектора. При этом /'4 — отрезок, отсекаемый этой прямой на ос ординат, а.г1- угловой коэффициент прямой. В соответствии с уравне нием(34) КПД изменяетсяотмаксимальногоэначенияу4 притж=з дб нуля при ~,„= з . Параметры у й, и ~~, характеризующие совершенство коллектора, часто используют для сравнения коллекторов между собой.

С этой целью пРименлют также величины гй 4а и Уд 0, где г' так называемый коэффициент отвода теплоты из коллектора, который связан с г"выражением: при этом соответственно изменяется средняя температура поглощающей панели. В системах горячего водоснабжения она составляет около 50 оС. Укаэанный температурный уровень достаточно эффективно обеспечивается применением на тепловоспринимающей поверхности черной краски. Для целей отопления и кондиционирования воздуха в помещениях требуется более высокая температура панели — от 60 до 100 оС.

Эффективность плоского коллектора с черной тепловоспринимающей поверхностью при этом существенно снижается, а при неблагоприятных внешних условиях (низкой температуре окружающего воздуха, малой плотности потока солнечного излучения) такой коллектор вообще не может обеспечить требуемого температурного уровня. При температурах, превышающих 60 оС, в тепловых потерях коллектора заметную долю составляет излучение с его тепловоспринимающей поверхности.

Существенное снижение этой составляющей потерь и,следовательно, повышение эффективности коллектора обеспечивается применением на его тепловоспринимающей поверхности поглощающих покрытий, обладающих селективными оптическими свойствами — поглощатель- НОЙ СПОСОбНОСтЬЮ ОтНОСИтЕЛЬНО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ,0а ) 0,9 И степенью черноты в области длин волн собственного теплового излучения Еь' 0,2. В настоящее время разработаны самые разнообразные типы селективных покрытий и методы их получения, При выборе селективного покрытия необходимо учитывать, что оно должно не только обладать необходимыми оптическими характеристиками, но и сохранять их в условиях эксплуатации солнечного коллектора, т.е.

покрытие должно быть свето-, температуре- и влагостойким. Необходимо также, чтобы технология получения покрытий обеспечивала хорошую воспроизводимость их оптических характеристик при массовом производстве, а метод нанесения позволял создание покрытий на поверхностях большой площади и произвольной формы. Наличие селективного покрытия не должно приводить к существенному удорожанию коллектора в целом. Важной характеристикой селективного покрытия является отношение Х к Е. Наибольшее значение Га/б ~ 20 — УдаетсЯ полУчить с помощью многослойных интерференционных покрытий, создаваемых путем нанесения тонких диэлектрических и металлических пленок в высоком вакууме на предварительно полированную поверхность коллектора. Преимуществом покрытий этого типа является воэможнось точно контролировать толщину пленки в процессе нанесения с помощью фотометрического устройства, встроенного в вакуумную установку, и вследствие этого получение хорошо воспроизводимых от образца к образцу оптических свойств покрытия в целом.