Основные публикации по солнечной энергии

ПЛОСКИЕ КОЛЛЕКТОРЫ

Солнечный коллектор является основным элементом установки, в которой энергия излучения Солнца преобразуется в другую форму полезной энергии. В отличие от обычных теплообменников, в которых происходит интенсивная передача тепла от одной жидкости к другой, а излучение несущественно, в солнечном коллекторе перенос энергии к жидкости осуществляется от удаленного источника лучистой энер­гии. Без концентрации солнечных лучей плотность потока падающего излучения составляет в лучшем случае -1100 Вт/м2 и является пере­менной величиной. Длины волн заключены в интервале 0,3 — 3,0 мкм. Они значительно меньше величин длин волн собственного излуче­ния большинства поверхностей, поглощающих излучение. Таким обра­зом, исследование солнечных коллекторов связано с уникальными проблемами теплообмена при низких и переменных плотностях потока энергии и относительно большой роли излучения.

Солнечные коллекторы могут применяться как с концентрацией, так и без концентрации солнечного излучения. В плоских коллекторах поверхность, воспринимающая солнечное излучение, является одно­временно поверхностью, поглощающей излучение. Фокусирующие кол­лекторы, обычно имеющие вогнутые отражатели, концентрируют падаю­щее на всю их поверхность излучение на теплообменник с меньшей площадью поверхности, увеличивая тем самым плотность потока энер­гии. В этой главе рассматриваются только плоские коллекторы, фо­кусирующие коллекторы будут рассмотрены в следующей главе.

Плоские коллекторы могут применяться для нагрева теплоноси­теля до умеренных температур, не превышающих температуру окружаю­щей среды более чем на 100°С. К их преимуществам следует отнес­ти возможность использования как прямой, так и рассеянной солнеч­ной радиации; они не требуют слежения за солнцем и не нуждаются в повседневном обслуживании. В конструктивном отношении они проще, чем система, состоящая из концентрирующих отражателей, погло­щающих поверхностей и механизмов слежения. В настоящее время плоские коллекторы используются главным образом в системах го*

рячего водоснабжения, хотя в принципе их можно также применять и для систем отопления и кондиционирования зданий.

Поскольку плоские коллекторы применяются довольно широко, их тепловые характеристики рассмотрены здесь достаточно подроб­но. Это позволит читателю ясно представить себе функции элементов коллектора. Расчеты многих конструкций, представляющих практиче­ский интерес, приведены в относительно простом виде. Тех читателей, которые хорошо знакомы с принципами работы коллектора, мы отсы­лаем к разд. 7.13; в котором кратко изложены вопросы, рассмотрен­ные в предыдущих разделах.

Вопросы стоимости коллекторов здесь не рассматриваются. Стои­мость энергии, получаемой от солнечного коллектора, зависит от тепловых характеристик системы, себестоимости и срока службы от­дельных узлов. Эти вопросы рассматриваются в следующих главах на конкретных примерах.