Основные публикации по солнечной энергии

Системы типа коллектор — радиатор — тепловой насос

В работах Янагимачи [7, 8] и Блисса [6] описаны создан­ные и введенные в эксплуатацию системы отопления и конди­ционирования. Эти системы содержат коллекторы без покрытий,

которые в дневные часы выполняют функции коллекторов, а в ноч­ные — радиаторов; баки-аккумуляторы с "горячей" и "холодаой" во­дой для отопления и охлаждения здания и тепловые насосы для под­держания заданной разности температур между баками. Подобные системы применялись в ряде домов в районе Токио, а также в-Тук - сонской лаборатории в шт. Аризона. Поскольку эти системы по су­ществу однотипны, здесь будут описаны конструкция и принцип дей­ствия только системы Блисса.

Туксонская лаборатория расположена в местности с климатиче­скими условиями, характеризующимися высокой интенсивностью сол­нечного излучения, малым количеством осадков, жарким летом, мяг­кой зимой и низкими скоростями ветра. Эти исходные данные заложе­ны в основу проекта экспериментальной конструкции, которая пред­ставляла собой одноэтажное лабораторное здание с плоской крышей, наклоненной к югу под углом 7°. В плоскости крыши размещена окра­шенная в темный цвет панель, состоящая из медных трубок, внутри которых циркулирует вода. Эта конструкция выполняла днем функ­цию коллектора солнечного водонагревателя, а ночью — радиато­ра, рассеивая тепловую энергию в безоблачное небо. Аккумулирова­ние тепловой энергии осуществлялось в вертикальном водяной баке, который был разделен в средней части перегородкой на два отсека: верхний — для хранения горячей воды, а нижний — для холодной. С помощью теплового насоса осуществлялась передача тепла из ниж­него отсека бака к верхнему. Змеевик испарителя располагался в нижнем отсеке бака, а змеевик конденсатора — в верхнем.

Схема работы такой системы показана на фиг. 14.3.1. Система может работать в одвом из трех возможных режимов: отопление, ох­лаждение, а также отопление и охлаждение.

1. При работе системы в режиме отопления вода, нагретая в сол­нечном коллекторе, циркулирует через нижний отсек бака. Горячая вода из верхней части бака циркулирует через панель, рассеиваю­щую тепловую энергию в помещении для поддержания требуемой тем­пературы. Тепловой насос включается в работу по мере надобности, обеспечивая передачу тепла из нижнего отсека бака в верхний, что­бы повысить температуру последнего до уровня, соответствующего заданной температуре помещения.

2. При работе системы в режиме охлаждения вода в верхнем от­секе бака охлаждается в процессе ночного излучения тепла коллек­тором-радиатором. Для охлаждения воздуха в помещении используется

1 - наружная панель площадью 151 мг; 2 — тепловой насос мощнос­тью 0,186 кВт: 3 — потолочная панель площадью 123 м2; 4 — бак-ак - иумулятор емкостью 17 м3; 5 — перегородка; 6 — змеевик конденса­тора; 7 - змеевик испарителя; 8 — трехходовые вентили внешней па­нели с приводом от электродвигателя; 9 — трехходовые вентили конту­ра потолочного радиатора с приводом от электродвигателя; 10 — на­сос мощностью 0,2 кВт; И — трехходовой модулирующий вентиль с приводом от электродвигателя.

вода из нижнего отсека бака, температура которого поддерживается на заданном уровне с помощью теплового насоса.

3. При работе системы в режиме отопления и охлаждения весной и осенью вода, нагретая за счет солнечной энергии, накапливается в верхнем отсеке бака, а охлажденная за счет теплового излучения радиатора - в нижнем. Отопление и охлаждение помещения осуще­ствляются путем отбора воды из соответствующих отсеков бака. Тен ловой насос обеспечивает повышение температуры верхнего отсека или понижение температуры нижнего в зависимости от заданного тем­пературного режима помещения.

к,

воздуха в помещении не уменьшается. Поэтому такие системы, в которых тепловая энергия комнатного воздуха отводится при темпе­ратурах, превышающих температуру испарителя, как в обычных воз­душных кондиционерах, можно рекомендовать лишь для районов с су­хим климатом, либо применять отдельную установку для осушения воздуха.