КОЛЛЕКТОРЫ ДРУГИХ типов
Как наиболее распространенный тип коллекторов солнечного тепла плоский коллектор является предметом многих исследований Однако из-за ограничений, которые накладывает его конструкция на массовое производство, в предстоящие годы могут получить распространение другие типы коллекторов. Одни коллекторы являются вариантами плоского коллектора, в то время как другие, например, концентрирующие коллекторы, относятся к совершенно другим категориям.
Один из вариантов сам по себе плоский, но не имеет теплоприемной «пластины» в традиционном смысле, предназначенной для поглощения солнечного тепла. Солнечный бассейн, показанный на рис. 5.77, представляет собой водоем, часто глубиной в несколько метров, который поглощает и аккумулирует тепло солнечной радиации круглый год. Требуемый размер зависит от климата, типа здания и конструкции системы, но его объем (в кубических метрах) должен соответствовать площади (в квадратных метрах) отапливаемого помещения. Концепции, аналогичные этой, рассматриваются в разделе о долговременном аккумулировании тепла.
Основной путь улучшения рабочих характеристик коллектора заключается в создании условий, позволяющих увеличить количество энергии солнечного излучения, поступающего на коллектор. Модифицированный плоский коллектор, разработанный Джеральдом Фадбелом, концентрирует солнечную энергию при помощи, как он называет, отражающей пирамидальной оптики. В результате, как показано на рис. 5.78, можно уменьшить необходимые размеры обычно дорогостоящей пластины теплоприемника. В основании пирамиды устроена крышка с плоским зеркалом на петлях, которую можно закрывать во время облачной погоды. В солнечную погоду наклон крышки можно регулировать, чтобы получить максимальное отражение через раскрытый зев на поверхность поглотителя. Можно достигнуть концентрации, в два —четыре раза превышающей обычную плотность солнечной радиации. Хотя конструкция и корпус меньшего по размерам теплоприемника могут оказаться дороже, но, пожалуй, одним из преимуществ такой конструкции является потенциальная возможность устранения проблемы замерзания
|
Рис, 5.77. Коллектор «солнечный бассейн»; представлен в августе 1974 г. на конференции Международного общества по солнечной энергии, Форт-Коллинз, шт. Колорадо i[12] /—тонкий слой пресной воды; 2 —сток соленой воды; 3 —верхняя перегородка; 4 — впуск пресной воды; 5 —впуск концентрированной соленой воды; 6 — изолирующий слой; 7 — рециркуляционная вода из дома; 8 — нижняя перегородка; 9 — зона конвекция; 10 — поступление горячей воды в дом; р — зачерненное дно ' |
|
Рис. 5.78. Пирамидальная оптическая система 1 — лучи полуденного солнца; 2 — угол верхней грани пирамиды к горизонтали 35°: 3 — угол крыши к горизонтали 27,5°; 4 — поверхность коллектора размером 0,6X2,5 м; 5 — потолочные балки; 6 — угол панели, оптимизированный для 21 января |
коллекторов водяного типа е помощью закрывающейся шарнирной панели, когда солнца нет; это может снизить стоимость коллектора и системы. Кроме того, можно получить более высокие температуры теплоносителя без уменьшения КПД коллектора. На рис. 5.79 и 5.80 представлены фотографии системы, установленной на доме изобретателя; откидная панель показана в открытом и закрытом положениях.
|
Рис. 5.79. Здание с пирамидальной Рис. 5.80. Здание с пирамидальной оптической системой; панель показа - оптической системой; панель показана в открытом положении на в закрытом положении |
|
Рис 5 82 Схема размещения вакуум пых солнечных коллекторов на стене и плоской крыше а — горизонтальное размещение (на крь* ше) б — вертикальное размещение (на стене) I — вакуумные стеклянные ЦИЛИН дры 2 — трубы с теплоносителем (пита ющие и обратные) 3 — отражающая по верхность |
Другой вид концентрирующего коллектора был изобретен Роландом Уинстоном (рис 5 81) Его составные параболические желоба концентрируют солнечный свет на сравнительно небольшую часть всей поверхности теплоприемника Увеличение плотности солнечной радиации не только повышает КПД, но при этом уменьшается поверхность теплоприемника, что особенно важно, если, например, теплоприемник состоит из дорогостоящих фотоэлементов, предназначенных для прямого преобразования сол нечной энергии в электрическую
Джеймс Эйблинг [33] составил классификацию солнечных коллекторов по их способности концентрировать солнечную радиацию Его данные, представленные в таблице, включают диа пазон рабочих температур и КПД коллектора Хотя коллекторы со средним и высоким уровнем концентрации обеспечивают весь ма высокие температуры (до 650° С) при сравнительно высоком КПД (до 75%), главной причиной их неприемлемости в настоя щее время для отопления или охлаждения помещений является их высокая стоимость и сложность, привносимая ими в систему отопления или охлаждения
|
Табл и ц а Классификация солнечных коллекторов [33]
* Процент солнечной энергии попадающей в плоскость установки н преобразуемой в тепло в рабочей среде |
Фирма «Оуэнс-Иллинойс» разработала вакуумные стеклянные цилиндры диаметром 100 мм для массового производства в количествах, сравнимых с производством трубок для люминесцентного освещения На рис 5 82 показано размещение цилиндров на плоской поверхности (вертикальное и горизонтальное) При достаточном расстоянии между ними во избежание затенения их можно поворачивать, чтобы обеспечить оптимальный угол наклона Іакая универсальность во многом способствует повышению совместимости солнечных коллекторов с конструктивным решением здания
