ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

Основная масса выпускаемых в мире плоских солнеч­ных коллекторов производится из цветных металлов; в качестве прозрачного покрытия используется стекло - тя­желый и хрупкий материал. Использование ударопрочных стекол значительно удорожает производство солнечных коллекторов. Поэтому системы с такими коллекторами до­статочно дороги. Основной идеей исследования является изучение возможности применения в конструкции солнеч­ных коллекторов полимерных материалов [25, 26]. Этот вопрос давно изучается рядом мировых исследовательских центров и фирм-производителей [26, 27].

Первым шагом по созданию нового коллектора явилась разработка металлополимерного солнечного коллектора, в котором в качестве абсорбера был использован традицион­ный регистр медных труб, а вместо стекла в качестве про­зрачного покрытия - плита сотового поликарбоната. Сле­дующим шагом было создание полностью полимерного солнечного коллектора. В нем использована плита сотово­го поликарбоната: в качестве прозрачного покрытия - тол­щиной 4 мм, в качестве абсорбера - толщиной 8 мм.

Был проведен анализ полимерных материалов, которые могут быть использованы в конструкции солнечных кол­лекторов. Самым перспективным материалом является по­ликарбонат, как и свидетельствуют авторы работ [26, 27].

Плита сотового поликарбоната представляет собой два параллельных листа с поперечными перегородками в цель­ной единой структуре. Температурный диапазон эксплуа­тации для поликарбоната от -40 °С до +120 °С, что позволяет использовать его в наружных конструкциях. Максималь­ное термическое расширение (при АТ = 80 °С) составляет 0,25 мм/м. Светопропускающая способность полимерных материалов имеет большое значение при их выборе для ис­пользования в качестве прозрачного покрытия солнечных коллекторов. Панели из поликарбоната имеют светопро­пускание 70-82 % в зависимости от их толщины. Панели толщиной 4 мм с наибольшим светопропусканием были выбраны в качестве прозрачного покрытия.

При длительном воздействии солнечного излучения важное значение имеет устойчивость материала к уль­трафиолетовому излучению. Современные панели из по­ликарбоната производятся со специальным покрытием, предотвращающим попадание ультрафиолетового излуче­ния внутрь панели. Ультрафиолетовые лучи ( < 390 нм), являющиеся наиболее разрушительными, практически не проходят через панель. Пропускание лучей в крайней ча­сти инфракрасной зоны спектра ( > 5000 нм) минимально, вследствие чего тепло, излучаемое абсорбером, остается внутри солнечного коллектора («эффект теплицы»).

Поликарбонат устойчив ко многим химическим веще­ствам, включая минеральные кислоты высокой концен­трации, многим органическим кислотам, нейтральным и кислым растворам солей, многим жирам, парафинам, на­сыщенным алифатам и циклоалифатам, кроме метилового спирта. Поликарбонат разрушается водным или спирто­вым раствором щелочей, аммиаком или его растворами и аминами. Степень чувствительности к воздействию хими­калий зависит от таких факторов, как концентрация, тем­пература, продолжительность контакта с поверхностью панели, давление, а также напряжений в панели.

Сотовые панели из поликарбоната отличаются высо­кими механическими характеристиками, такими как твердость и стойкость к ударным воздействиям при дли­тельном применении на открытом воздухе. Панели из по­ликарбоната прошли несколько международных тестов: в США - ASTM Е822 - 87, в Швейцарии - успешный тест ЕМРА согласно SIA Norm 280 (1977). Испытания по мето­ду Гарднера - методу определения стойкости к ударам па­дающих предметов (Gardner Falling Dart Impact Test) - по­казали, что сотовые поликарбонатные панели обладают высокой степенью поглощения энергии по сравнению с другими материалами. Это свойство гарантирует высокую стойкость к воздействию града и падающих предметов. На­ружная поверхность панели покрыта слоем, защищающим от ультрафиолетового излучения. Этот слой поглощает ультрафиолетовую часть солнечного спектра и обеспечи­вает постоянство механических и оптических свойств в течение многих лет. Испытания на открытом воздухе, про­водившиеся в течение семи лет в США в штатах Аризона и Флорида, а также в Германии и Израиле, показали вы­сокую ударную стойкость и сохранность исходных оптиче­ских свойств.

По сравнению с другими остеклениями той же толщи­ны тепловые потери через сотовые панели из поликарбона­та значительно ниже, тепловая изоляция намного лучше, что определяет экономию топлива и энергии.

На рис. 1.6 представлена схема вариантов традицион­ного плоского солнечного коллектора [27].

К числу принципиальных преимуществ таких коллек­торов по сравнению с коллекторами других типов относит­ся их способность улавливать как прямую (лучистую), так и рассеянную солнечную энергию и, как следствие этого, возможность стационарной установки солнечного коллек­тора без необходимости в сложных системах слежения за солнцем. Абсорбер 1 плоского солнечного коллектора, как правило, изготавливается из материала с высокой тепло­проводностью, из металлов (стали, алюминия, меди). Для

image019

image020

Рис. 1.6.

Расчетная схема солнечных коллекторов различных модификаций:

а - традиционный солнечный коллектор с металлическим абсорбером (те­плоприемником); б - полимерный солнечный коллектор; в - металлопо­лимерный солнечный коллектор; 1 - плита абсорбера; 2 - первое прозрач­ное покрытие поглощающей панели (от абсорбера); 3 - второе прозрачное покрытие поглощающей панели; 8п, 8а - толщиы прозрачного покрытия и плиты абсорбера, 8Ь2 и 62.3 - толщины воздушных зазоров, 62, 63 - толщина листов прозрачного покрытия поглощающей панели; 8и - толщина теплои­золяции; «+»и«-»- верхняя и нижняя стороны элемента панели низких рабочих температур его можно также изготовить из пластмассы или резины. Прозрачная изоляция 2 пред­ставляет собой один или два слоя стекла или полимерной пленки. В случае низкой температуры нагрева теплоноси-
теля (до ЗО °С) коллектор может вовсе не иметь прозрач­ной изоляции. Корпус солнечного коллектора может быть изготовлен из оцинкованного железа, алюминия, дерева, пластика. В качестве тепловой изоляции могут применять­ся различные материалы: минеральная вата, пенополиу­ретан и т. п. Низкотемпературные проточные коллекторы имеют поверхностный поглотитель и конструктивно мо­гут выполняться как с открытым потоком теплоносителя, так и с панелью или трубами, внутри которых движется теплоноситель.

image021

Величина удельного теплового потока q', падающего на 1 м2 наклонной поверхности солнечного коллектора за 1 ч, определяется по формуле [27]:

где Is и ID - интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации.

Особую группу составляют гелиоустановки гравитаци­онного типа с многоступенчатыми гелиоколлекторами [3].

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ГЕЛИОУСТАНОВОК

На основании результатов исследований автора Крас­нодарской лабораторией энергосбережения и нетрадици­онных источников энергии АКХ были разработаны Реко­мендации по проектированию гелиоустановок котельных и ЦТП. В данной работе были исследованы следующие во­просы: анализ …

СОЛНЕЧНО-ТОПЛИВНЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ

Для солнечных водонагревательных установок соотно­шение параметров при отсутствии теплового дублёра выра­жается уравнением: О Л 0,278 10-3АЕ/ лг =ОгсрУ2-Ь), i-n vi - интенсивность суммарной солнечной радиации в плоскости сол­нечных коллекторов за …

ГЕЛИОУСТАНОВКИ БОЛЬШОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

В 1989 г. по проекту автора в Краснодаре была построе­на и эксплуатируется до настоящего времени гелиоуста­новка издательства «Советская Кубань» с площадью сол­нечных коллекторов 260 м2. Солнечные коллекторы (432 шт.) размещены …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.