Применение солнечной энергии

СОЛНЕЧНЫЕ ВОДОНАГРЕВАТЕЛИ ДЛЯ БЫТОВЫХ ЦЕЛЕЙ

Существуют, наверное, сотни различных конструкций солнечных водонагревателей; все они частично удов­летворяют потребности в горячей воде. Большая часть конструкций имеет некоторые общие для всех элементы, к которым относятся:

пластина коллектора;

теплоизоляция днища и боковых стенок пластины;

одно или два покрытия из стекла или прозрачной пластмассы с фронтальной стороны коллектора;

корпус;

система аккумулирования горячей воды, которая мо­жет представлять собой отдельный бак-аккумулятор.

В Англии важные работы в этой области были про­ведены Хейвудом в период с 1947 по 1955 г.; разработан­ные им конструктивные решения легли в основу созда­ния в последующие годы многочисленных типов систем солнечного нагрева [7, 8].

Корпус, покрытия и теплоизоляция. Корпус и стек­лянные или пластмассовые покрытия защищают пласти­ну коллектора от непогоды. Для размещения пластины коллектора и покрытий можно приспособить любую ко­робку, по форме похожую на обычный плоский ящик. Довольно часто корпус изготавливают из армированной стекловолокном пластмассы, но можно использовать де­рево или листовой металл. Поперечные сечения корпусов различного типа показаны на рис. 8.3.

Одинарное остекление пропускает около 90% падаю­щей солнечной радиации, но задерживает почти всю лу­чистую энергию, испускаемую поглощающей поверхио-

стью, поскольку стекло непрозрачно для длинноволново­го излучения. Применение двойного остекления еще больше снижает количество радиации, достигающей по­глощающей пластины, но если температура 'пластины более чем на 35°С превышает температуру окружающе­го воздуха, то второе покрытие повышает эффективность работы коллектора, поскольку снижает тепловые потери or наружного покрытия в окружающую среду. Кроме того, второй слой прозрачной изоляции защищает в зим­нее время пластину от промерзания, когда температура ночыо падает ниже нуля. В связи с ростом затрат и трудностей установки второго покрытия в простых кол­лекторных системах рекомендуется использовать оди-

нарное остекление, тем более что в условиях Великобри­тании второе покрытие дает сравнительно небольшое улучшение работы коллектора.

Вместо стекла возможно использование и полупро­зрачной пластмассы, если она подвергнута специальной обработке и способна выдерживать погодные воздейст­вия. В США в некоторых серийно выпускаемых коллек­торах применяется тедлар типа 400 BG 20 TR, который заменил устойчивый к атмосферным воздействиям май - лар фирмы «Дюпон». Этот тонкий пленочный материал поддается тепловой сварке или склеивается. Как в Ве­ликобритании [9], так и в. США [10] успешно применя­лись полупрозрачные пластмассовые листы, армирован­ные стекловолокном. С таким материалом легче обра - 170

щаться, чем со стеклом, особенно при работе на открытой крыше, где нужно быть очень осторожным, чтобы не разбить стекло. Расстояние между двумя покрытиями или, при одинарном остеклении, между покрытием и по­глощающей пластиной должно составлять 15—25 мм. Точное значение этой величины не имеет существенного значения [11]. С целью удешевления прозрачное покры­тие можно изготавливать из несколько более худшего стекла толщиной 4 мм, которое применяется в теплич­ном садоводстве, хотя это и приводит к относительно не­большому уменьшению общей эффективности работы системы. Недостатком применения пластмассовых ма­териалов, даже специально приспособленных к работе в атмосферных условиях, является их ограниченный срок службы. При установке покрытия в корпусе и гермети­зации стыков следует избегать таких решений, при кото­рых по краям корпуса будет скапливаться вода. В неко­торых конструкциях это не учитывалось, в результате чего у нижней кромки покрытия почти всегда застаива­лась грязная вода. Для теплоизоляции днища и боковых стенок коллектора можно использовать различные выпу­скаемые промышленностью материалы, которые могут выдерживать максимальные температуры, превышающие 100°С — такие температуры весьма вероятны в нерабо­тающем коллекторе в жаркий солнечный день. Вполне удовлетворительной теплоизоляцией является стеклово­локно или минеральная вата. Следует избегать примене­ния полистирола, поскольку он плавится, находясь в кон­такте с горячей пластиной коллектора. Минимальную толщину теплоизоляции рекомендуется принимать рав­ной 50 мм на теневой стороне и 25 мм на боковых стен­ках, хотя во втором случае теплоизоляция не столь важ­на и может не предусматриваться совсем.