1598005380-0559a554b30469b1dfce4c2a23370a37 (Системы солнечного тепло- и хладоснабжения. Р.Р. Авезов, М.А. Барский-Зорин, 1967u), страница 13

Интерферен- 60 01 ционные покрытия, однако„из-за малой толщины и пористости чувствительны к воздействиям окружающей среды и могут быть использованы наиболее эффективно в солнечных трубчатых вакуумированных коллекторах. Дальнейшее усовершенствование интерференционных покрытий, создание пленок, стойких к коррозии, разработка технологии, обеспечивиощей получение беспористых покрытий, а также введение осушаюших веществ в воздушный зазор плоского коллектора позволяют получить покрытия, которые не изменяли бы свои оптические характеристики в условиях длительной эксплуатации.

Увеличения стабильности покрытия удается добиться также в результате использования тонких чередующихся слоев, поры которых резко отличаются по величине, а расположением не перекрывают друг друга. Однако следует заметить, что интерференционные многослойные покрытия, создаваемые путем напыления в вакууме, являются дорогостоящими и создаются, как правило, на поверхностях небольшой площади. Одним из самых подходящих технологических методов получения селективных покрьпнй в широких масштабах является электрохимическое осаждение металлов — процесс, широко применяющийся в промышленности для создания декоративных, защитных и других покрытий. Зтнм методом создаются известные покрытия "черный никель" и "черный хром", обладающие хорошими оптическими характеристиками.

За последние годы в ряде стран освоено промышленное производство поглошающих селектнвных поверхностей для солнечных коллекторов методом электрохимического осаждения. Наиболее известны разработки фирм оХаниуэлл*', "Харшоу кемикл", "Дюпон" [1]. В нашей стране разработана промышленная технология нанесения селективного покрытия "черный хром" на стальные пластины [б]. Покрытия "черный хром" и "черный никель" обладают одинаково высокими оптическими хаРактеРистиками ( са> 0 ч 7' с 0 15).

С технологической точки зрения "черный никель" является более перспективным, поскольку наносится прн сушественно более низких плотностях тока (один-два порядка); кроме того, никелевые электролиты обладают лучшей рассеиваюшей способностью, чем хромовые, что особенно существенно при массовом производстве полноразмерных поглощающихпанелей.

Однако до последнего времени предпочтение отдавалось покрытию "черный хром"', поскольку "черный никель", который обычно высаживаегся из серного электролита с добавлением солей цинка, в условиях эксплуатации солнечного коллектора резко деградирует, его оптические характеристики ухудшаются, что делает это покрытие непригодным для практического использования. Но если для получения покрытия "черный никель" использовать хлористый электролит, не содержа- 3.1„0ппяяские каракмрвсюики покрытия 'черный викятв (по яавныът 15, 81) Материал полложкн 0,94 ... 0,96 0,94 ...

0,95 0,93 ... 0,95 0,93 ... 0,95 0,93 ... 0,95 0,9 ... 0,92 мел л т Нержааеюлтач сталь Ннтколетировыяыя сталь Алюминий Металлиаированное стекло 0,1 ... 0,12 0,08 ... О,1 0,12 ... 0,15 0,15 ... 0,19 0,12 ... 0,14 0,11 ... 0,13 Наряду с применением селекгивных покрытий эффективность работы коллекторов можно повысить с помощью так называемых сотовых структур. Последние изготовляют из стекла или пластмассы и помещают в воздушном зазоре между поглощающей панелью и внутренним стеклом.

Сотовые структуры состоят из ячеек, которые в плане имеют форму круга квадрата, прямоугольника или шестиугольника. В простейшем случае такая структура состоит из отрезков стеклянных труб. При высоте сот Ь около 50 мм и отношении высоты к эквивалентному внутреннему диаметру 1 7771 = 5 ...

10 сотовые структуры эффективно снижают тепловые потери путем конвекции и излучения [20]. В работе [2б] приведены результаты испьпаний двух плоских коллекторов с одинарным остеклением и неселективной поглощающей панелью, различающихся лишь наличием сот в одном из коллекторов.

Соты выполнены из стеклянных труб внутренним диаметром 10 мм, высотой 70 мм и толщиной стенки 0,25 ... 0,3 мм. Результаты опытов по определению мгновенного КПД прн угле падения солнечных лучей на плоскость коллекторов б ... 28о описываются следующими уравнениями (соответственно для сотового и обычного коллекторов): Л= 0,805 — 4,74 ЬТйц й От764-7,07дгйл Существенное влияние на характеристики плоских коллекторов с сотовыми структурами оказывают теплопроводность стенок сот и пропускательная способность сот по отношению к солнечному излучению Оба эти фактора определяются главным образом толщиной стенок сот. В последние годы был выполнен ряд экспериментальных и расчетных исследований влияния толщины стенок, высоты, соотношения 63 щий солей цикла, этот недостаток ликвидируется [5, 8].

Образцы с покрытием, полученным этим способом, успешно выдержали испыта- ния во влажной камере при повышенных температурах (до 200 оС), сохранив свои оптические характеристики (табл. 3.1). Зд. Харакзе)лывки кощиасгоров с сотовой щруктурой (но ленным [22В 7гт У лгГз; Высота Магарилл ла кг/(м2 с) ( Г(г)п)зксп, % ( 2г(Ь/ Ъ, мм сот , чну)зксп Толщина стенок сот 6, мм 2,1 3,7 1,2 20 4Г7 БГГ Огг 7п, 'С 1,0 Стекло 0,0124 "Пи рокс" 0,0372 0,0618 50 0,0124 0,0372 0,0618 0,0124 0,0372 0,0618 33,1 42,1 42,5 30,7 41,6 47,7 29,9 40,6 40,7 0,991 0,915 0,973 1,01 1,01 1,04 0,943 0,9 0,843 р„с.3.3. Сравнение Пдд солввчвых коилааоров риылвв исто типа а — сслсктивная поглолыылыя поверхность ( за з = 0,96, е = 0,16) и вакуум; б - сотовая структура из стекла ( 3' = 0,1 мм, Ьгтэ~ = 5, Ь = 50 мм); с — сшовал структура из поликарбоната ( и 0,1 мм, Егззг = 5, В 50 мм)1 г(— салсктивная нагл ощиощзя повархностьг в — вакуум; /- плосщщ коллсктор Поликар- 0,0124 39,5 1,15 болат 0,0372 44,4 1,08 50 0,0618 53,5 1,12 0,0124 47,4 1,22 0,0372 58,9 1,29 0,0618 61,2 1,31 5,0 0,52 5,0 0„11 ПримачаниагПоглощыощая панель обоих коллскторов (с сотами и баз них) выполнсна из зачерненного медного листа толщиной 0,3 мм с припаянными к нему медными трубками диаметром 12,7/11,1 мм.

Расстоянис между трубами — 105 мм; остскланис коллсктора — одинарноа; боковые и тьгльныс стороны таплоизолированы слоем стскловаты толщиной 25 и 50 мм соотвстстаснно. размеров ь/гг„и материала элементов сотовой структуры на эффективность работы коллекторов (22, 21, 27, 11). Результаты опытов по определению среднедневного КПД коллекторов с сотами ( 0,~л) и беэ них ( Сб/) (22) показали, что применение сотовой структуры дает эффект при толщине стенок сот 0,5 мм и менее. Прн 6= 0,1! мм КПД коллектора повышается на 31 %. Что касается материала сот, то коэффициент поглощения солнечного излучения у поликарбоната в б раз больше, а его теплопроводность в 4 раза меньше, чем у стекла марки *'Пирекс'*.

Это приводит к тому, что потери энергии вследствие поглощения солнечного излучения стенками сот из поликарбоната будут больше, а потери теплопроводностью меньше, чем у сотовой структуры из стекла. На рис. 3.3, заимствованном из работы (22), приведены результаты ' расчетов среднедневного КПД солнечных коллекторов различного типа. Из рисунка видно, что у. коллекторов с сотовой структурой КПД меньше, чем у вакуумированного коллектора с селективной поглощающей поверхностью, но больше, чем у коллекторов всех других типов. Авторы работы (7) предложили заполнять пространство между поглощающей поверхностью и прозрачным покрытием инертным газом с целью снижения конвективных потерь тепла в окружающую среду.

Расчеты показали, что наибольшее приращение КПД имеет место при заполнении коллектора ксеноном. Однако для практического исполь- зования следует рекомендовать аргон, поскольку его стоимость значительно ниже стоимости других инертных газов. При средней рабочей температуре поглощающей панели бб оС и одинарном остеклении заполнение коллектора аргоном позволяет повысить КПД на 4 ... 8 %, что дает воэможность уменьшить необходимую площадь коллектора в среднем на 12 %. При стоимости коллектора 50 руб/м2 экономия удельных затрат составит около б руб/м2. Однако в связи с трудностями длительного сохранения инертного газа в объеме коллектора этот способ не нашел практического применения.

Анализ отечественного и мирового технического уровня плоских солнечных коллекторов. Системы и установки солнечного теплоснабжения, главным образом горячего водоснабжения, находят в СССР определенное применение. С 1984 г. освоено серийное производство плоских солнечных коллекторов на Братском заводе отопительного оборудования (БЗОО). Помимо этого солнечные коллекторы производит ППО "Спецгелиотепломонтажчррузглавмонтажспецстроя и в небольших количествах — некоторые другие предприятия и организации. Всего к началу 1988 г.

в стране было изготовлено около 80 тыс. м2 солнечных коллекторов. На некоторых предприятиях с 1987 г. осуществляется производство солнечных водонагревателей для продажи населению через розничную торговую сеть в качестве товаров народного потребления. В 1988 г. на Бак акинском заводе по обработке цветных металлов и сплавов Минцветмета СССР начат выпуск солнечных коллекторов на основе проектно- сварных панелей из алюминиевых сплавов. Таким образом, существует тенденция увеличения производства солнечных коллекторов в СССР и соответственно будет возрастать объем использования солнечной энергии для целей теплоснабжения. За рубежом заметное практическое применение получили индивидуальные (для одной семьи) установки для нагрева воды на бытовые нужды.