1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Однако чаще всего эти величины определяют на основании стандартных нспьгганий коллекторов и построения зависимостей„аналогичных рис. 22. Прн некотором значении температуры Т тепловой КПД коллектора оказывается равным О. Эта температура является предельно достижимой для данного типа коллектора. :ь езм яу В схемах солнечного тецлоснабжеиня во избежание замерзаний теплоносителя часто используются двухконтурные схемы с антифризом в первом контуре и промежуточным !. т, теплообменннком. Полезное количество теплоты, отводивем. зт темоеветувмео ееоясм мое от коллектора в первом контуре, равно мосеь теплового КПД еолмечооГо каллемтоео Яаае = РК Б ееаеда — () (Тек Та)]. (10) Для удобства расчетов вводят понятие эффективного коэффициента , отвода теплоты Р , подстановка которого в уравнение (!О) вместо Ра 1 позволяет рассчитывать характеристики коллектора с учетом промежуточного теплообменника.
Вакуумные коллекторы Плоские солнечные коллекторы имеют прн повышенных температурах сравнительно большой полный коэффициент потерь и низкий тепловой КПД. В силу этого обычно их используют в системах, где уровень нагрева теплоносителя ие превышает 50 - 80'С. В том случае, если необходим нагрев до более высоких температур, используют вакуумные коллекторы. В вакуумном коллекторе объем, в котором находится черная поверхность, поглощая солнечное излучение, отделен от окружающей среды вакуумнрованным пространством, что позволяет практически полностью устранить потери теплоты в окружающую среду за счет теплопроводности н конвекцин, Потери на излучение в значительной степени подавляются за счет применения селектнвиого покрытия. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал, теплоноснтель в нем можно нагреть до более высоких температур (1 20 - 150 'С), чем в плоском коллекторе.
На рнс,23 показаны примеры конструктивного выполнения вакуумных коллекторов. 102 Селективные покрытия Эффективность работы гелиоэнергетических установок во многом зависит от оптических свойств поверхности, поглощающей солнечное нзу лученне. Для сведения к минимуму потерь энергии необходимо„чтобы в ви- Л ";Д, димой и ближней инфракрасных обу пастях солнечного спектра коэффициент поглощения этой поверхности был как можно ближе к единице, а в ( области длин волн собственного тепф ~ Д ссади ~ лового излучения поверхности к единице должен стремиться коэффициент отражения.
Таким образом, поверхность должна обладать селективными р свойствами - хорошо поглощать коротковолновое излучение и хорошо Рис. 23. Типы вакуумных коллекторов: У ,руба™аст , , 2 „„, ОтРажатЬ ДЛИННОВОЛНОВОЕ.. активным юнсрытиац, иоаюиююнюл На рис.24 показаны спектры изсолиечное итлучмще; 3- тсиеоваа трубк 4- лучения Солнца и абсолютно черного трубка с селективным аовуепнем; 6- мюоцымюеа елюкип стек'юююи тела в сравнении со спектром отраже- „, ния селективного покрытия "черный 7 -аерущам» спюлнювеа баллом В - кису- Хрпы".
ум По типу механизма, ответствен- ного за избирательность оптических свойств, различают четыре группы Л лл селективных покрытий: 1) у ' с)р собственные; 2) двухслойные, у ко- 1 ° торых верхний слой обладает ура у ' 'лр,, йв большим коэффициентом погло- ~ ~~~ с1В щения в видимой области и малым ув' 'Й " у у~',„;,З в ИК-области, а нижний слой - вы- , сУ соким коэффициентом отражения в ИК-области; 3) с микрорелье- дл, фом, обеспечивающим требуемый Собственной избирательно- ебсолаитю черного тасе нри тсеюервтураю стью оптическихсвойств обладает т-коввФаннек отр аи юлм юн а*юнебольшое число известных мате- аорхююти '"р"ы" хром"с 2 - '~втр нвлучо нна Солнца нрк щк2; 3 - спектр юлучениа вбриалов,например%,СатЯ,Н1С.
„' 1) Наибольшее распространение 4а1б) н Ша.С1а). получили двухслойные селективные покрытия. На поверхность, которой необходимо придать селектив- 103 ные свойства, наносится слой с большим коэффициентом отражения в длннноволновой области спектра, например медь, никель, молибден, серебро, алюминий. Поверх этого слоя наносится слой прозрачной длинно- волновой области, но имеющий высокий коэффициент поглощения в видимой и ближней ИК-областях спектра. Такими свойствами обладают многие окислы. Простейший пример получения двухслойной селективной поверхности - окисление поверхности металла, Двухслойная селективная поверхность возможна также в "обратном" варианте, когда названные выше слои располагаются в обратном порядке: слой, отражающий длннноволновое излучение, - сверху, а слой, поглощающий видимую и ближнюю ИК-области спектра, - снизу.
В этом случае верхний слой для видимой части спектра должен быть прозрачен (например йпОь 1пзОз). Селективность поверхности может быть обеспечена за счет чисто геометрических факторов: неровности поверхности должны быть больше длины волны света в видимой и ближней ИК- областях спектра и меньше длины волны, соответствующей собственному излучению поверхности.
Такая поверхность для первой из указанных областей спектра будет черной, а для второй - зеркальной. Селективными свойствами обладают поверхности с дендритной илн пористой структурой при соответствующих размерах дендритных игл нли пор, Интерференционные селектнвные поверхности образованы, несколькими перемежающимися слоями металла и диэлектрика, в которых коротковолновое излучение гасится за счет интерференции, а длинноволновое - свободно отражается.
Системы солнечного теплоснабжения. Нагретый в коллекторе теплоноситель может быть использован в системах отопления, горячего водоснабжения и для технических нужд. На рис.25 показаны примеры систем солнечного горячего водоснабжения. Схема рис. 25, а работает по принципу термоснфона. Бак с водой в этом случае располагается выше коллектора. Нагретая вода поступает в верхнюю часть бака, а ее место занимает холодная вода из его нижней части. Системы горячего водоснабжения с использованием термосифонного эффекта являются простыми (нет насоса и системы регулирования) и потому получили наиболее широкое распространение. В схеме рис.
25,б предусмотрена принудительная циркуляция воды в контуре с помощью насоса. Насос включается автоматически, как только разность температур в верхней части коллектора и в нижней части бака достигает заданного значения. Бак в этой схеме может располагаться ниже коллекторов. Если система рассчитана на работу в условиях отрицательных температур, используют двухконтурную схему с антифризом и первом контуре. Рпс. ЗЗ.
Схема солнечного горячего аодосиабмения, 1 - коллеатом 3 - бвк-аккумулятор; 3 - нромеиуточныа тмиоабмеаник; 4 дублнруаг. непа источник тепла; б - горячая вода к потребателв; б - система автоматичссаииг регулирования. Передача теплоты от антифриза к воде может осуществляться либо в аккумуляторном баке (рнс. 25,в), либо в отдельном промежуточном теплообменнике (рис.
25,г). Как правило, в системах горячего водоснабжения предусматривается вспомогательный источник теплоты (электрический или тоцливный), который либо встраивается в аккумуляторный бак, либо устанавливается на линии, идущей к нагрузке. В принципе система теплоснабжения может быть спроектирована таким образом, чтобы полностью удовлетворять потребности в теплоте за счет Солнца.
Однако экономически такой вариант, как правило, оказывается неоправданным, так как в летний период дорогостоящее гелиооборудование оказывается сильно недогруженньпи, На основе детального математического моделирования установлена корреляция между долгосрочными характеристиками системы и безразмерными параметрами. Эта корреляция положена в основу так называемого Г- метода расчета„позволяющего оценить долю Г общей тепловой нагрузки, которую целесообразно возложить на солнечную систему теплоснабжения.
В Г-методе коэффициент замещения Г связывается с двумя безразмерными комплексами: Ра' — Я Х и ВД) —" (1 Оа —. Гс) гг Ра (чне е месячные тепловые потери коллектора при темп.100'С Х— полная месячная тепловая нагрузка энергия, поглощаемая коллектором в течение месаца У— полная месячная тепловая нагрузка Зависимость между Г и Х,Ъ' для системы с жидкостным теплоносителем аппроксимируется уравнением Г = 1,029х - 0,065Х - 0,245У' + 0,0018Хз+ 0,0215'Р, справедливым для 0<Х<18 и 0<У<3. Вместимость водяных аккумуляторов в системах отопления с жидкостным теплоносителем составляет обычно от 50 до 100 л в расчете на 1мз площади коллектора.
В 1'-методе вместимость аккумулятора соответствует стандартной величине 75 л воды на 1мз коллектора. В системах с воздушным теплоносителем зависимость между Г и Х,У - аппроксируется уравнением: Г = 1,04ОУ - 0,065Х - 0,159Уз + 0,001187Хл - 0,0095Уз, справедливым для 0<Х<18 и 0< л'<3. Стандартная вместимость галечного теплового аккумулятора при этом соответствует 0,25м' на 1мл площади коллектора, а стандартный расход воздуха через коллектор равен 10-лмЧс на 1м' площади коллектора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
