Диссертация (Процессы тепломассопереноса и гидравлические режимы в плоском солнечном коллекторе с меандрообразными тепловоспринимающими трубками для систем отопления), страница 5

Внекоторыхсолнечныхвоздухонагревателяхкпоглощающейпластинеприсоединены вентиляторы, которые увеличивают турбулентность воздуха иулучшают теплопередачу.Достоинства установок данного типа.Воздушные солнечные коллекторы просты и дешевы в изготовлении и вэксплуатации.Данноеустройствоработаетпризначительноменьшихтемпературах, чем традиционные жидкостные солнечные коллекторы. Втрадиционных системах для начала работы гелиосистемы температура наколлекторе должна превышать 40-50 ºС, для воздушной гелиосистемы достаточно25-30 ºС. Вследствие тепловые потери значительно меньше и эффективностьсистемы повышается. В воздушных солнечных коллекторах отсутствуетопасность протечек и замерзания теплоносителя, что исключает необходимостьтеплообменника. При надлежащем уходе качественный коллектор можетпрослужить 10-20 лет, а управление им весьма несложно.Недостатки установок данного типа.Воздушные коллекторы обладают невысоким КПД.

Теплоёмкость воздухазначительно меньше теплоёмкости воды и этиленгликоля, поэтому у такойсистемы нет возможности накапливания нагретого теплоносителя. Как ужеупоминалось ранее, данный солнечный коллектор можно использовать только всистемах вентиляции и воздушного отопления, поэтому в зимнее время егоэффективность снижается.1.6 Солнечная стена Тромба (Рисунок 1.10 [48]) представляет собоймассивную бетонную конструкцию со стороны южного фасада здания, закрытуюснаружи стеклом и выкрашенную в черный цвет или покрытую селективнопоглощающей фольгой.Собранное в течение дня наружной поверхностью стены солнечное тепло снекоторым запаздыванием передается в ночные часы в помещение. Эта266  констррукция быыла разрааботана французскфким профеессором ТТромбом и названа егоименемм.ООбычнотеплопрроводностть стеныы Тромбба не ообеспечиввает нужжнойтеплоппередачи,, и чтобыы передатьь внутрь помещенипия тепло нагретогоо воздухаа, егопрогонняют черрез специиальные отверстиия в нижжней и верхней частяхчсттены,исполььзуя дляя этого как естеественнуюю конвеккцию, таак и приинудителььнуюциркулляцию вооздуха с помощьюю вентиляяторов.

О том какк правилььно сооруудитьданнуюю консттрукцию можно прочитатть в гллаве 14 пособия Бена ЛюсаЛ«Пассиивный соолнечный дом: Стрроительныые правилла» [49].Рисуннок 1.10 - Принципп работы стенысТроомбаДДостоинсства консструкциии данного типа.ООбладаетт преимууществамии воздушшных соллнечных коллектооров. Дааннаятехноллогия поозволяет совместтить арххитектурнно-планирровочные решениия свозможжностью полученния теплаа. Стена Тромба придаетт зданиюю красивыый иэстетиический вид.вТакаяя технолоогия наибболее эфффективна в странаах с мягкким итеплымм климаттом.27  Недостатки конструкции данного типа.Стена Тромба это весьма дорогая технология. Использование вентилятораповышает энергозатраты на отопление дома.

С точки зрения накопления тепловойэнергии она менее эффективна, чем комнатные теплицы или дополнительныеоконные проемы для увеличения поступления солнечного излучения. Более того,использование южного фасада здания в домах, имеющих весьма небольшиеплощади, лишено смысла и из-за возрастания затрат.1.7 Солнечное коллекторное устройство с регулируемыми подъемнымижалюзи, более известное как Венецианские жалюзи (Рисунок 1.11 [50]) —коллекторноеустройство,представляющеесобойподъемныерешетки,расположенные между переплетами окна.В верхней и нижней частях окна устроена соответствующая изоляция ипредусмотрены по 2 задвижки с фильтрами для притока и по 2 задвижки длявыхода воздуха. Окно функционирует как кондиционер на основе солнечнойэнергии и обладает хорошей звукоизоляционной способностью.Поскольку в окне такого типа значительно снижена теплопередача посравнению с обычным, температура на поверхности внутреннего стекла малоотличается от температуры поверхности стен и воздуха в помещении, чтоспособствует созданию благоприятного микроклимата.

Кроме того, через окно впомещение подается только отфильтрованный воздух. За счет увеличениятолщины жалюзи путем заполнения их изоляцией можно уменьшить поступлениетепла летом и потери тепла зимой.Для более эффективной работы такого коллектора пластины окрашиваются– одна сторона имеет матовой черный цвет, вторая делается серебристо-белой.Если повернуть пластины темной стороной к солнцу, они будут лучшепритягивать свет, при этом светлая сторона будет отражать тепловую энергию,идущую из помещения обратно в него.

И наоборот, разворачивая пластиныдругой стороной, можно уменьшить нагрев комнаты.Описанная конструкция может широко применяться для ленточногоостекления зданий.288  РРисунок1.11 - СолнечноСое коллекторное устройсттво с реегулируеммыми; 3 подъеммными жалюзи:ж1 - жалююзи подъеемного тиипа; 2 - черное покрытиеппосереебренное покрытиие; 4 - к тепловомму аккумулятору или в северную частьчзданияя; 5 - тееплый вооздух в помещенние; 6 - стекло или пластмассы; 7 прохлаадный воздух из помещенипия; 8 - от тепловогото аккумуллятора илли из севернойчасти здания.ДДостоинсства консструкциии данного типа.ББлагодаряя своей конструкцкции венеццианские жалюзижмможно использоватть нетолькоо в каччестве источникаиа тепла, но и в качесстве отрражателя дляпредоттвращенииянежеелательныыхтепллопоступллений.ККрометоготдааннаятехноллогия оббъединяетт в себе устроййство длля созданния миккроклиматта впомещщениях и окно со шторами,ш, что не влечетвизмменения ввнешнегоо вида здаания.Венецианские жалюзижн требуюнеют использования дополниительногоо вентиляттора,что умменьшает энергозаттраты на воздушноое отоплеение.ННедостаттки консттрукции данногодтипа.тВВенецианнские жаллюзи не могут служить в качестве полной альтернаттивылюбойй другой системе отоплениоия, т.к.

онни не поззволяют пполучить достаточчногоколичеества теплла. Даннаая техноллогия наибболее эфффективна в летнее время, лиибо встранаах с тепллым климматом. Даанный тиип гелиоуустановкии обладаеет такимии женедосттатками, какк и все воздушныые солнеччные колллекторы.29  2. Солнечные концентраторы (Рисунок 1.12 [51], [52]) представляютсобой систему зеркал, которые концентрируют солнечные лучи на ёмкости степлоносителем или трубопроводе, тем самым нагревая теплоноситель вплоть до700 оС. Как правило такие установки используют в качестве термоэлектрическихустановок, которые работают за счет термодинамического преобразованиясолнечной энергии в электрическую и использования циклов тепловыхдвигателей, термоэлектрического и термоэмиссионного процессов.Рисунок 1.12 - Солнечные концентраторы башенного и параболоцилиндрическоготипа (слева направо)Достоинства установок данного типа.Данные концентраторы обладают высоким проектным КПД и способныотопить целые поселки и небольшие районы городов.

При помощи системыпозиционирования отражателей можно значительно повысить эффективностьсолнечных концентраторов.Недостатки установок данного типа.Главными недостатками солнечных концентраторов являются их высокаястоимость и большая занимаемая площадь. Кроме того компьютерная системапозиционирования отражателей потребляет слишком много электрическойэнергии.Вывод: Как уже упоминалось ранее солнечные концентраторы оченьэффективны,новесьманерентабельны,особенноеслирассматриватьиндивидуальные жилые здания или отдельно стоящий многоквартирный дом.30  Кроме того в зимнее время такие гелиоустановки будет крайне тяжелообслуживать.

Также не стоит забывать о том, что зимой одновременно сбольшими теплопоступлениями в данных установках будут происходить ибольшие теплопотери. Поэтому, если и стоит использовать концентраторы вкачестве источника тепла, то только в регионах с теплым климатом.Если рассматривать более простые солнечные коллекторы, то самымудобным и простым вариантом будут являться воздушные солнечные коллекторыи их разновидности (стена Тромба, венецианские жалюзи). Однако, как ужеупоминалось ранее, данные гелиоустановки малоэффективны в зимнее время.Самыми эффективными коллекторами являются жидкостные вакуумныесолнечные коллекторы с тепловыми трубками.

У них самый высокий КПД средипростых гелиоустановок и они могут работать в любую погоду и в любое времягода, однако при этом такие солнечные коллекторы имеют высокую стоимость. Внекоторых случаях это даже снижает их рентабельность. Данную проблемупытаются решить китайские производители, они предлагаю такие устройства посравнительно небольшой цене. Однако на практике доказано, что вакуумныетрубки этих устройств не выдерживают суровых зимних условий и простонапросто лопаются. Поэтому данные трубки приходится часто менять. Кроме тогоне стоит забывать, что такие коллекторы необходимо постоянно очищать от снегаи льда, что создает дополнительные неудобства.Ввиду вышеуказанных причин самым ходовым типом гелиоустановок вРоссии является плоский жидкостный солнечный коллектор.