1598005534-31c332f555b61fac29b21288ea9f69ab (811232), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2.16. КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ 7с — коэффициент эффективности коллектора А, В, С вЂ” плоские солнечные коллекторы: А — пластина окрашена е черный ивет 2 полуармироеанное стекло; В— пластина с селекгиено-поглошающей пленкой е полуармироеанное стекло; С— пластина с селекгиено-поглощающей пленкой е фгорэтиленпропиленоеая пленка е проэраэчное стекло; (Э и Š— еакуумироеанные трубчатые коллекгорыг Р расчеты сделаны с учетом излучения, посгупаюшего но плошадь всего коллектора; Š— расчеты сделаны с учетом излучения, поступаюшего только на геплоеосприниыаюшую поверхность; ((т- средняя температура теплоносителя, оС; ( температура внешней среды, С; 1- платность потока иэлученигь клоду(ы2. ч) ' о-. о Высококачественный солнечный коллектор имеет высокие значения Г и(тд) и низкие значения У~.
Для увеличения та используют стеклянные покрытия с высоким коэффициентом пропускания т и увеличивают коэффициент поглощения солнечного излучения и тепловоспринимающей панелью. Обычно применяют стеклянные полуармированные покрытия, у которых коэффициент пропускания по отношению к прямым солнечным лучам составляет 0,87, а толщина покрытия — 3 2 мм. Д выс окачественных плоских коллекторов применяют прозрачг ок ное стекло с малым содержанием железа, коэффициент йропускания которого достигает 0,91. Иногда используют пленочные покрытия на основе фторсодержащих полимеров, у которых коэффициент пропускания тоже очень высокий.
Комбинируя эти два вида материалов, создают надежное покрытие с коэффициентом пропускания 0,9. Чтобы уменьшить Уу, обычно улучшают теплоизоляционные качества всего коллектора: используют покрытия из двух слоев кой стекла, оснащают поверхность селективно.поглощающей и , увеличивают толщину изоляции днища металлического корпуса и т.д. Из рис. 2.15 видно, что при использовании селективно-поглощающей пленки потери тепла излучением от тепловоспринимающей плиты гораздо меньше, чем в случае, когда ее поверхность окрашена черной краской, поэтому коэффициент полезного действия становится значительно выше. Однако здесь имеется опасность, что если коэффициент поглощения а селективнопоглощающей пленки будет ниже, чем у черной краски, то КПД селективного коллектора станет меньше чем черного. И зображенные на рис.
2.16 прямые показывают значения г КПД коллекторов в определенное время суток, вычисленные на пото основе американских расчетных методик для периода, ко к солнечного излучения является стаоильным и угол его а, когда степе н падения близок к прямому.
Поскольку уг является в неко торои ни величинои переменной, зависящей, например, от температуры тепловоспринимающей пластины(, рассматриваемые зависимости не всегда представляют собой прямые линии, а точка пересечения линии КПД с осью абсцисс соответствует максимальной температуре тепловоспринимающей пластины. тины аксимальная температура тепловоспринимаю(цей и с- ла- ((ртах) ((та)еТ~Н + Га з.
Эта величина имеет важное значение при определении необходимых пределов термостойкости теплоизоляционных материалов коллекторов и при расчетах надежности их устройства. На рис. 2.16 представлены также данные, характеризующие Два вакуумированных трубчатых коллектора. Кривой Е обозна- В гораздо большей степени зависит от скорости ветра, чем от температу ы астины. (Примеч. ред.) а р чен коэффициент полезного действия, вычисленный по отноше- нию к потоку излучения, поступающего за день на тепловоспри- нимаюшую пластину коллектора.
Кривой Р отмечен коэффи- циент полезного действия, который был определен с учетом по. тока излучения, поступающего за день на суммарную (или полную) плошадь коллектора, как в случае плоского коллек- тора. В каталогах фирм-изготовителей коллекторов в основном указаны характеристики плоских коллекторов. Однако при ' сравнении качеств коллекторов следует учитывать особенности условий их использования: температуру нагревания, цену от- дельных узлов конструкций, стоимость монтажа и занимаемое пространство. Различают несколько видов КПД: КПД коллектора за полный день, выражающий отношение суммарной дневной выработки тепла к приходу солнечного излучения за день; КПД всей систе- мы, включая теплопотери коллекторных труб, и др.
В формулах приняты обозначения: (.7с — теплопроизводитель (или выработка тепла), ккал/ч; (в средйяя за день плотность потока излучения, поступающего на тепловоспринимаюшую пластину коллектора, ккал/(мх ч); Р'- коэффициент эффективности теплопРиемной пластины; Вс— . мгноввенный коэффициент полезного действия; гр — температу- ра тепловоспринимающей пластины, оС; га — внешняя темпера- тура, оС; Ас — площадь тепловоспринимающей пластины, м2; (/7 — суммарный(или общий) коэффициент теплопотерь коллектора, ккал/(мх.ч.оС);(та)е- произведение коэффициентов пропускания стекла и поглощейия поверхности плиты; ась( — КПД за полный день; гье — средняя температура собираемого тепла (теплоносиеля) С гьегпйх — максимальная температура теплоносителя, ос, 2.5.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ВОЗДУШНОГО КОЛЛЕКТОРА В предыдущих разделах рассматривались солнечные кол лекторы, в которых в качестве теплоносителя используетс вода, но, как уже говорилось, существуют типы коллекторов, гд теплоносителем является воздух. В настоящее время в Япони встречается чрезвычайно мало солнечных домов с коллектора ми такого типа, но в США они нашли довольно широкое приме нение. Можно сказать, что основное преимущество воздушных сол нечных коллекторов состоит в том, что они обладают способ ностью работать при низких температурах и не требуют исполь зования антифриза. По сравнению с Японией многие город США расположены в более северных районах, и температура зимний период ниже 20оС там считается обычной. Если в каче стве теплоносителя применяется воздух, а не вода, то как бы н понижалась температура, это не вызовет замерзания теплоноси теля.
В коллекторе с водяным теплоносителем при понижени температуры ниже ОоС вода замерзает, и при этом, как известно, расширяется столь значительно, цто разрушает коллекторные трубы. Следовательно, по сравнению с водяными коллекторами, которые требуют принятия специальных мер против замерзания теплоносителей, воздушные кол- 4 лекторы имеют явное преимуществ эо, К тому же при использовании воздуха в трубах не появляются ржавчины, и создается впечатле- 1 ние, что проблемы коррозии в 6 этом случае не существует. Однако недостаток воздушного 7 коллектора заключается в том, что если кроме отопления требу. 6 ется обеспечить систему горячего водоснабжения, необходимо включить в схему водовоздушные теплообменники, а при этом требу- 1 ется более высокая температура коллектора и уменьшается его 43- а КПД.
'аь з В системе отопления необходит мо в качестве аккумулятора тепла 4 иметь под землей емкость, за. полненную гравием, а для отвода тепла от коллектора нужно установить трубопроводы и вентиляторы. При этом в трубах возникает сильное сопротивление проходящему воздуху, поэтому требуются вентиляторы большей мощности. Такие вентиляторы аналогичны циркуляционным насосам в контуре с водяным коллектором, но в воздухонагревательной схеме необходимо обеспечить мощность в 5-5 раз большую, чем в водонагревательной, что требует дополнительных расходов.
При подсчете стоимости такой системы эти расходы имеют существенное значение, и вопрос о снижении необходимой мощности вентиля. тора является важной проблемой. Мо ожно предположить, что в будущем при конструировании си солнечных домов большое внимание будут уделять созданию истем с пассивным использованием солнечного тепла. В системах с воздушными коллекторами привлекает внима- наг ние и низкая стоимость их эксплуатации. Применение воздухо- Услов ревательных систем соответствует также и климатическим овиям Японии, поэтому, если будут продолжены разработки РИС. 2Д7.
КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ а — коллектор с тепловосприни. моющей пластиной; б — тепло- воспринимающая поверхность ячеистого типа; в — наиболее распространенный тип коллектора, в котором струя воздуха прокодит по тыльной стороне пластины; 1 — стекло; 2 — слой черной краски; 3 — тепловоспринимоющая плас~ина; 4 — теплоизоляиионный материал; 5- корпус; б — сетка, окрашенная в черный цвет, либо металлическая вата; 7 — пластина; б — тепловоспринимающая гофрированная пластина 4 21 Э Еге 1 е Тх тгеа) 4$ зо и 44 з 46 50 51 Рис. 2З8. ВОздушный кОллектОР, состАВляюший единый ФОРмООБРАзуюший элемент с кРышей здАния 1 — желобы, предотвращающие скопление воды; 2 — стропила; 3 — несущая плита; 4- полуармированное стекло 13 мы)1 5 — тепловоспринимающая пластина ~алюминий 0,4 мм)1 б — гофрированная пластина для улучшения теплообмена 10,4 мм); 9 — маты из стекловолокна (фолъгированные) для жилых домов Г50 мм); 8 — фанерная прокладка для панели навеса <9 мм); 9 - ншкняя сторона навеса; 10 — алюминиевый переплет для рамс Ы вЂ” водостокт 12 — щипец гелиосистем, направленные на дальнейшую экономию энергии то такие коллекторы, вероятно, получат широкое применение.
Наиболее простая конструкция воздушного коллектора, котором воздух циркулирует между тепловоспринимающе пластиной и стеклом, представлена на рис. 2.17, й. Недостато этого типа коллекторов состоит в том, что при повышении тем пературы теплоносителя КПД коллектора резко падает. Коллектор, представленный на рис. 2.17, б, обладает высоким КПД, однако существует опасность загрязнения ячеек сетки так что на практике его используют редко. РИС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
