1598005380-0559a554b30469b1dfce4c2a23370a37 (Системы солнечного тепло- и хладоснабжения. Р.Р. Авезов, М.А. Барский-Зорин, 1967u), страница 6

Поэтому в настоящее время практическое использование солнечной энергии идет в основном в направлении получения низкопотенциального тепла, которое может быть применено для тепло- и хладоснабжения зданий и некоторых технологических процессов (термообработка сборного железобетона, сушка кормов и фруктов, пастеризации соков и т.п.). Основу классификации систем, использующих солнечную энергию для выработки тепла или холода, составляют следующие признаки: назначение — системы горячего водоснабжения, отопления, хладо.

снабжения; комбинированные — системы теплоснабжения (отопление и горячее водоснабжение)„теплохладоснабжения (отопление, горячее водоснабжение и хладоснабжение); время работы в течение года — сезонные и круглогодичные; степень охвата потребителей — индивидуальные, групповые, централизованные; Солнечный коллектор (гелиоколлектор) — основной элемент любой установки, в котором солнечное излучение преобразуется в тепловую энергию. Это может осуществляться либо в специальных устройствах, либо непосредственно конструкциями здания.

В последнем случае солнечная установка называется пассивной. Любое здание, имеющее световые проемы, может рассматриваться как пассивная система использования солнечной энергии для отопления. Солнечное излуче- ние, проникающее через проемы, поглощается внутренними ограждаю- щими конструкциями и, преобразуясь в тепло, аккумулируется в них и передается воздуху в помещении. Снижая в зто время теплоотдачу отопительных систем, можно получить значительную зкономию топли- ва без особых затрат.

На практике это реализуется в виде пофасадного автоматического регулирования теплопередачи систем отопления. Все солнечные коллекторы имеют общую деталь — поверхностный нли объемный поглотитель тепла, которое может отводиться из кол- лектора или аккумулироваться в нем. Коллекторы первого типа называют проточными, второго типа — с тепловым аккумулятором. По виду теплоносителя коллекторы делятся на жидкостные, часто называемые солнечными водонагревателями„и воздушные; по дости- гаемой температуре - низкотемпературные (до 100 С), среднетемпера- турные (до 200 оС) и высокотемпературные (до 3500 оС), Температура нагрева теплоносителя прямо пропорциональна интенсивности падающей на накопитель солнечной энергии и обратно пропорциональна тепловым потерям в окружающую среду.

Потери можно уменьшить, используя светопрозрачные покрытия н тепловую изоляцию для поглотителя в вакуумированные стеклянные трубки. 25 70 1 а) Рис. 23. Когпнилор оперенью тина 1 — лоток; 2 — фартук лотка; 3 — спим здания Неплоизолялия); 4 — остеклению ,3- поглошающее покрытие; б — цюрубок для подачи воды рнс. 22. даман коллюстора 'Солярис 1 — алюминиевый фартук; 2 — резиновая пластина; 3 и резиновая проклацкж 4— стекло; 3 — медная труба гг = 12,5 мм~ 6— волнистый алюмиииевыи лист, 7 изоляция из стекловолокна; 3 — кровля; 3 — обрещетка; 10 — стропила; 11 — стекло; 12 — иелоб коллектора 27 26 ряс. 2.1.

Солнееные коюинаоры с ыиоумуниргыыизиа тсигы а — щгастмзгсовый коплетор КАП-1; б -коплюгтор КА-120 Однако и при таких решениях не удается нагреть теплоноситель до температуры более 120 ... 150 оС. Для увеличения интенсивности поступающей солнечной энергии применяют концентраторы различных типов. Солнечные коллекторы, работающие без концентраторов, часто называют плоскими.

Ниже рассмотрены основные конструкции таких коллекторов. Низкотемпературный жидкостный коллектор с аккумулированием тепла простейшей конструкции представляет собой плоскую ванну, заполненную водой и закрытую стеклом. Летом в ясную погоду он обеспечивает нагрев 50 ... 100 л/м2 воды до температуры 40 ... 60 ОС, Солнечные коллекторы-аккумуляторы КАП-1 из поливинилхлоридной пленки выпускаются в Болгарии (рис. 2.1, д).

Они предназначены для горячего водоснабжения индивидуальных потребителей. Габарит коллектора 1,8х0,95хО,З м, объем 100 л, масса 5 кг, рабочее давление 0,5 м вод. ст. Коллектор-аккумулятор КА-120 (рис. 2.1, б) снабжен светопрозрачным покрытием и тепловой изоляцией. Поглошающий и аккумулирующий элементы изготовлены из стальных труб диаметром, 120 мм. Габарит коллектора 2х1,1х0,2 м, объем 120 л, масса 130 кг. Коллекторы с аккумулированием тепла, несмотря на простоту конструкции, обладают существенными недостатками — нужная температура воды достигается после полудня.

Низкотемпературные проточные коллекторы имеют поверхностный поглотитель и конструктивно могут быть выполнены как с открытым Потоком теплоносителя, так и с панелью или трубами„внутри которых проходит теплоноситель. Одной из первых конструкций коллекторов открытого типа (с откпытым потоком теплоносителя) является коллектор "Солярис" Томасона (рис. 2.2). В этом коллекторе вода, подаваемая по трубопроводу с отверстиями, стекает по поверхности волнистого листа из алюминия или оцинкованной стали в сборный желоб. Коллектор защищен стеклом.

Вся конструкция опирается на стропила южного ската кровли. Вертикальный коллектор открытого типа (рис. 2.3) состоит из горизонтально расположенных лотков. Система таких лотков, укрепленных на вертикальных ребрах, установлена с наружной стороны утепленной стены. С внешней стороны система лотков закрыта остеклением. Наружные стенки лотков зачернены, а сами лотки заполнены водой. Подачу воды осуществляют через верхний лоток, забор — через нижний водосборный лоток [8).

Общий недостаток коллекторов открытого типа — высокие теплопотери вследствие тепломассообмена между теплоносителем и свето- а! рис. 2.4. Типы потлоипелай проточлык коллекичлвь а -' панельный иа пиве~массы; б — штампосвар ной панельный с каналами; е — штампосвар. иой панельный' г — трубчатый; д — листотрубный; е — трубчатый с поглощающими встав. ками; ж — трубчатый с пролольшами ребрюаи проэрачи м остеклением.

Однако у них есть и существенное преимущество — они не подвержены замерзанию. Лучшие теплотехнические показатели имеют жидкостные проточные коллекторы с поглотителями в виде плоской панели с каналами. Выполняют такие панели из металла (штампоснарнысиз сталей, прокатке-сварные из алюминия), пластмасс или ламинированных тканей (рис.

2.4, а, б, в). Несколько уступают панельным поглотители из ряда параллельных труб либо труб с плавниковыми ребрами (рис. 2.4, г). Большое распространение получили поглотители из листа с находящимися в тепловом контакте с ним трубами (рис. 2.4, б, е, ж). Для таких конструкций поглотителей особо важное значение имеет теплопроводность соединений. Так, для надежно припаянных труб она составляет 1,5 ... 1,7 кВт)(м2 ° град), а для плохо закреплеиныхб ... 10 Вт!(м~ град). Можно существенно увеличить эффективность солнечного коллектора, применяя селективные покрытия, обеспечивающие высокую поглощающую способность по отношению к солнечному излучению и низкую собственную излучателъную способность.

Такое возможно благодаря тому, что поглощение и излучение происходят в далеких друг от друга областях спектра — поглощение в коротковолновой (ультрафиолетовой, видимой и высокотемпературной инфракрасной) зоне, а излучение — в длинноволновой (низкотемпературной инфракрасной). Нанося на поглощающую поверхность ряд тонких слоев диэлектрика, металлов или их окислов, можно обеспечить высокий коэффициент поглощения солнечной радиации А при низкой степени черноты покрытия е . Особенно эффективно применение селективных покрытий в вакуумированных коллекторах„в которых обеспечивается надежная изоляция от влаги н, следовательно, долговечность селективных покрытий, Разработаны технологические процессы, позволяющие изготавливать фольгу или пленку с селективными свойствами, которые затем приклеивают на поверхность коллектора.

Влияние селективности на эффективность коллектора заметно при отношении к/ Е = 7 ... 20. Наибольшее распространение получили покрытия типа "черный никель" и "черный хром", наносимые электрохимическим способом, у которых отношением! Е = 9 ... 12. Дальнейшее повышение эффективности коллектора достигается при прочих равных условиях в реэультате применения селективных покрытий остекления. Стекло, покрытое двуокисью олова, несколько хуже пропускает солнечные лучи в области спектра0,3 ... 2,5 мкм,но зато почти полностью отражает длинноволновые лучи, снижая теплопотери коллектора (1). В СССР освоен выпуск ряда проточных жидкостных коллекторов.

водонагревателей (габте 2.!). Солнечный коллектор, выпускаемый Братским заводом отопительного оборудования (рис. 2.5, а), имеет поглотитель из стали с параллельными каналами и четырьмя штуцерами, что позволяет монтировать его в любом положении.

Корпус выполнен также из стали. Для светопрозрачной изоляции применено оконное стекло толщиной 3 ... 4 мм с малым содержанием окиси железа. Для зашиты от атмосферных осадков стекло уплотнено герленом. Конструкция крепления стекла позволяет заменять его, а также восстанавливать окраску поверхности поглотнтеля без демонтажа коллектора. В последнее время завод осваивает селективное покрытие поглотителя типа "черный никель", наносимое гальваническим способом.

2й 29 Г-У Рис. 2,5. Хпипрукции отеаественвмх коллекторов а — Братского завода отопительного оборудования; б — ППО "Спецгелиотепломонми'; ив ФТИ АН Узбекской ССР; г — Бакинского занода по обработке цветимх металлов и сплавов; 1 — остекление;  — герметик; 3 — поглощмсщая панель; 4 — теплоизоляция;  — корпус; б — днище; у - труба;  — вставка Солнечные коллекторы, выпускаемые ППО нСпецгелиотепломонтаж" Грузинской ССР (рис.