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
%___
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.
49 |
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
606 ( х 12 ' 7.280) РИС. 2.18. ВОЗДУШНЫЙ КОЛЛЕКТОР, СОСТАВЛЯЮЩИЙ ЕДИНЫЙ ФОРМООБРАЗУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ С КРЫШЕЙ ЗДАНИЯ 1 — желобы, предотвращающие скопление воды; 2 — стропила; 3 — несущая плита; 4 — полуармированное стекло (3 мм); 5 — тепловое принимающая пластина (алюминий 0,4 мм); 6 — гофрированная пластина для улучшения теплообмена (0,4 мм); 7 - маты из стекловолокна (фолъгированные) для жилых домов (50 мм); 8 — фанерная прокладка для панели навеса (9 мм); 9 — нижняя сторона навеса; 10 — алюминиевый переплет для рам; И — водосток; 12 — щипец |
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
РИС. 2.20. КОНСТРУКЦИЯ УСТРОЙСТВА, ПРЕДОТВРАЩАЮЩЕГО ОБРАТНУЮ ЦИРКУЛЯЦИЮ ВОЗДУХА 1 - металлическая сетка; 2 — алюминиевая клейкая лента; 3 — слой Клейкого вещества; 4 — фторэтиленпропиленовая пленка |
|
|
|
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