Солнечные водонагревательные установки
Могут быть переносными, передвижными и стационарными. Представляют собой некоторый открытый или закрытый резервуар с водой, поглощающий СИ, за счет чего вода нагревается и используется для тех или иных нужд человека. Наиболее распространены плоские приемники СИ, так как они позволяют эффективно использовать все составляющие СИ на Земле (прямое, диффузное и отраженное СИ). Самые простые нагреватели воды включают в себя весь объем воды, которую требуется нагревать (см. рис. 4.1
А, б, в, г, д). Более сложные нагреватели предназначены для нагревания за определенное время только некоторого объема воды, которая затем может накапливаться в специальном резервуаре, что повышает эффективность работы подобной СЭУ в целом (см. ниже п.4.5). На рис. 4.1 а) показан самый простейший нагреватель воды в виде открытого резервуара на поверхности Земли, например, пластиковый бассейн с водой на садовом участке. Часть воды здесь испаряется, что требуется восполнять. Значительная часть накопленного тепла уходит в Землю.
На рис. 4.1 б показан открытый резервуар с водой, поднятый на некоторую высоту и, тем самым, изолированный от непосредственного контакта с Землей, что существенно уменьшает неизбежное для случая на рис. 4.1 а тепловые потери. Например, обычная бочка с водой на крыше душевой кабины на садовом участке. Аналогичный эффект можно получить и при использовании изолирующего материала.
На рис. 4.1 б показан закрытый плоский резервуар с водой с черной резиновой или пластиковой поглощающей поверхностью. Здесь нет потерь воды на испарение. За счет черной поверхности поглощается значительно большая часть СИ по сравнению с обычной водой, где коэффициент поглощения тепла намного ниже. Если рассмотренный на рис.4.1 в резервуар изолировать от Земли (стеклоткань, пенополистирол, древесная стружка и т. д.) или поднять над Землей даже на небольшую высоту (душевая кабина на садовом участке) то это позволяет почти в два раза уменьшить неизбежные тепловые потери (см. рис.4.1 г).
Представленные на рис.4.1 в и г схемы простейших нагревателей воды предполагают их расположение как открытое для ветрового воздействия, что может существенно повысить тепловые потери, особенно, в ветреную погоду.
В связи с этим размещение подобных нагревателей в некоторой закрытой конструкции со светопропускающей поверхностью (см. рис. 4.1 д) позволяет значительно уменьшить указанные выше ветровые потери тепла. Наличие простой стеклянной крышки почти в четыре раза повышает сопротивление теплопотерям между нагретой водой и окружающей средой.
По сути дела приНциП работы нагревателя, представленного на рис.4.1 д) основан на эффект закрытого "черного ящика", нагреваемого СИ. Аналог его - закрытый салон легкового автомобиля без кондиционера летом, нагреваемого через стекла СИ. В целом в подобных простейших нагревателях воды удается достигать температуры до 40°^500 С, что вполне комфортно для бытовых условий и достижимо за весьма небольшой промежуток времени. В частности для варианта нагревателя, представленного на рис. 4.1 г реализовать следующий реальный вариант для садового участка.
На крыше душевой кабины располагается прямоугольный черный резиновый резервуар емкостью 100 л (1м х 1м х 1м) с тоЛщиНой стенок 5 мм
(сделан из резиновой автомобильной камеры). Летний день с температурой
0 2 воздуха 20 С при ^=750 Вт/м и скорости ветра 5 м/с.
Изоляиия/ .. х'Л
Черная резина Изоляция' Изоляция
Б) в) г) д)
Рисунок 4.1 Солнечные водонагревательные установки коммунальнобытового назначения: а) открытый резервуар на поверхности Земли; б) открытый резервуар поднятый над Землей; в) черный резервуар на крыше здания; г) черный резервуар изолированный от контакта с Землей или крышей; д) черный резервуар в контейнере со стеклянной крышкой
В этом случае примерно за 4 ч вода в резервуаре может нагреться более чем до 30° С, что очень комфортно для бытовых условий.
