Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ВОЗДУШНОГО КОЛЛЕКТОРА

В предыдущих разделах рассматривались солнечные кол­лекторы, в которых в качестве теплоносителя используется вода, но, как уже говорилось, существуют типы коллекторов, где теплоносителем является воздух. В настоящее время в Японии встречается чрезвычайно мало солнечных домов с коллектора­ми такого типа, но в США они нашли довольно широкое приме­нение.

Можно сказать, что основное преимущество воздушных сол­нечных коллекторов состоит в том, что они обладают способ­ностью работать при низких температурах и не требуют исполь­зования антифриза. По сравнению с Японией многие города США расположены в более северных районах, и температура е зимний период ниже 20°С там считается обычной. Если в каче стве теплоносителя применяется воздух, а не вода, то как бы ни понижалась температура, это не вызовет замерзания теплоноси теля. В коллекторе с водяным теплоносителем при понижении температуры ниже 0°С вода замерзает, и при этом, как известно,

Расширяется столь значительно, ^то разрушает коллекторные трубы. Следовательно, по сравне­нию с водяными коллекторами, которые требуют принятия спе­циальных мер против замерзания теплоносителей, воздушные кол­лекторы имеют явное преимущест­во. К тому же при использовании воздуха в трубах не появляются ржавчины, и создается впечатле­ние, что проблемы коррозии в этом случае не существует.

Однако недостаток воздушного коллектора заключается в том, что если кроме отопления требу­ется обеспечить систему горячего водоснабжения, необходимо

Включить в схему водовоздушные теплообменники, а при этом требу­ется более высокая температура коллектора и уменьшается его КПД.

В системе отопления необходи­мо в качестве аккумулятора тепла иметь под землей емкость, за­полненную 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 3-5 раз большую, чем в водонагре - вательной, что требует дополни­тельных расходов. При подсчете стоимости такой системы эти расходы имеют существенное значение, и вопрос о снижении необходимой мощности вентиля-

X X

4aaaaaa/VVVVV\AAAA 8

%___

МММ»:

РИС. 2.17. КОНСТРУКЦИИ ВОЗ­ДУШНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ а — коллектор с тепловосприни­мающей пластиной; б — тепло- воспринимающая поверхность ячеистого типа; в - наиболее распространенный тип коллек­тора, в котором струя воздуха проходит по тыльной стороне пластины; 1 - стекло; 2 - слой черной краски; 3 - тепловоспри- нимающая пластина; 4 - тепло­изоляционный материал; 5 — корпус; 6 - сетка, окрашенная в черный цвет, либо металличес­кая вата; 7 - пластина; 8 - теп - ловоспринимающая гофриро­ванная пластина

Тора является важной проблемой. Можно предположить, что в будущем при конструировании солнечных домов большое внимание будут уделять созданию систем с пассивным использованием солнечного тепла.

В системах с воздушными коллекторами привлекает внима­ние и низкая стоимость их эксплуатации. Применение воздухо­нагревательных систем соответствует также и климатическим Условиям Японии, поэтому, если будут продолжены разработки

4—219

Гелиосистем, направленные на дальнейшую экономию энергии то такие коллекторы, вероятно, получат широкое применение.

Наиболее простая конструкция воздушного коллектора, котором воздух циркулирует между тепловоспринимающей пластиной и стеклом, представлена на рис. 2.17, а. Недостаток этого типа коллекторов состоит в том, что при повышении ТЄМ' 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. і

РИС. 2.19. КОНСТРУКЦИЯ ВОЗДУШНО-; ГО КОЛЛЕКТОРА (ФИРМА "СОЛА-і ЛОН") J

1 — покрытие из армированного стекла}

2 — тепловоспринимающая пластина с се-і лективной пленкой; 3 — выход нагретого воздуха; 4 — теплоизоляционный мате­риал; 5 — циркуляция воздуха; 6 — вход, холодного воздуха

Воздушный коллектор типа в (рис. 2.17) получил наиболее широкое распространение. Струя воздуха проходит по тыльной стороне тепловоспринимающей пластины; иногда с одной сторо­ны делают гофрированную пластину, за счет чего улучшается теплообмен и повышается КПД коллектора.

В Японии в лаборатории Тосиба и Танака (автора книги) ве­дутся научно-исследовательские разработки по созданию воз­душного коллектора, составляющего единый формообразующий элемент с крышей здания (рис. 2.18).

На рис. 2.19 представлен широко применяемый в США воз­душный коллектор, изготовляемый фирмой "Солалон" (главное отделение фирмы - штат Колорадо). Соединение панели и тру­бопроводов в коллекторе выполнено чрезвычайно просто.

Простейший способ изготовления устройства, предотвращаю­щего обратную циркуляцию воздуха. При проектировании систе­мы отопления с использованием воздушных коллекторов наи­большее осложнение вызывает отсутствие дешевого устройства для переключения направления циркуляции воздуха и для предотвращения обратной циркуляции.

Для предотвращения обратной циркуляции холодного возду - . ха в ночное время, а также для переключения коллекторных труб и трубопровода вспомогательного энергоисточника можно вручную смастерить соответствующее приспособление типа заслонки. На рис. 2.20 показано одно из таких приспособлений, представленное в американском журнале "Солар Эйдж", кото­рый освещает проблемы использования солнечной энергии.

Для изготовления такого приспособления прежде всего надо подготовить металлическую ячеистую сетку, соответствующую Диаметру трубы, алюминиевую клейкую ленту и фторэтиленпро- пиленовую пленку. Такие изделия продаются как вспомогатель­ное оборудование для высококачественных коллекторов. Затем вокруг металлической сетки, соответствующей размеру трубы, наклеить алюминиевую липкую ленту, а вверху к ней тщательно прикрепить верхний конец фторполимерной пленки и закрепить ®е той же лентой. По сравнению с другими видами пленок фтор - полимерная довольно дорогая, но отличается термостойкостью, надежностью и прочностью. К тому же у нее самая высокая Плотность и она больше всего подходит для изготовления по­добных приспособлений. .

Т