Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ И ИХ УСТРОЙСТВО

В конструкции бытовых солнечных систем коллектор являет­ся важнейшим рабочим элементом, поскольку он выполняет функцию улавливания солнечного излучения и превращения его в тепловую энергию. Солнечные коллекторы бывают различ­ных типов. Наиболее распространенными модификациями кол­лекторов, используемых в системах теплохладоснабжения и го­рячего водоснабжения, являются плоские и вакуумированные трубчатые коллекторы.

Плоский солнечный коллектор по своему устройству и дейст­вию представляет собой самостоятельный элемент, независи­мый от здания, на котором его устанавливают. В настоящее время чаще всего используют плоские коллекторы, у которых продольные и поперечные размеры составляют примерно 2x1 м, а толщина - около 10 см; такие коллекторы производят на за­водах.

На поверхности плоского солнечного коллектора находится светопрозрачное покрытие, сделанное, как правило, из стекла, под которым имеется полое пространство; ниже расположена теплопоглощающая панель (коллекторная пластина с трубами). Вся эта конструкция помещена в металлический ящик, нижняя часть которого оснащена теплоизоляционным материалом (рис. 2.1).

Стеклянное покрытие обычно выполняют из полуармирован­ного стекла толщиной 3,2 мм; оно обладает термостойкостью по отношению к горячему воздуху, а также имеет достаточную прочность и способно противостоять ветровым нагрузкам, выпа­дающим осадкам и другим внешним воздействиям. Такое стек­ло имеет хороший коэффициент пропускания солнечных лучей, не зависящий от длительности использования стекла.

Теплоприемные панели делают из различных материалов. Панель состоит из труб, по которым циркулирует теплоноситель, и пластины, которая передает теплоносителю поглощенное сол­нечное излучение. На изготовление теплоприемных панелей идут такие материалы, как алюминий, медь, нержавеющая сталь и стали различных марок, а также полиэтилен и др. Иногда трубы изготовляют из меди, а - пластины из алюминия; используют также сварные конструкции из двух листов нержа­веющей стали со сформированными в них каналами. При этом коллекторная пластина образует с трубами единой целое. Рас­пространены также панели, в которых медные трубы приварены к медным пластинам, поверхность которых подвергнута спе­циальной обработке: окрашена в черный цвет или оснащена се - лективно-поглощающими пленками. В качестве теплоизоля­
ционных материалов обычно применяют стекловату, фольгиро - ванную алюминием; иногда используют асбест.

Корпус коллектора изготовляют из четырех видов материа­лов: алюминия, меди, пластмасс, армированных стекловолок­ном, и нержавеющей стали.

Основу конструкции вакуумированного трубчатого коллекто­ра (рис. 2.2) составляет теплоприемник, оснащенный селектив - но-поглощающей пленкой и вмонтированный в стеклянную вакуумированную трубу. С помощью вакуумной теплоизоляции уменьшаются конвективные потери тепла, а благодаря селек­тивной пленке становятся значительно меньше и потери тепла за счет излучения, поэтому коллектор отличается высокими теплотехническими качествами.

Преимущество вакуумированного коллектора в том, что с его помощью удается достичь нагрева теплоносителя до температур более 100"С. Угол наклона коллекторной тепловоспринимаю - щей поверхности можно произвольно менять, устанавливая коллектор как в вертикальном, так и в горизонтальном положе­ниях. Однако по сравнению с плоским коллектором вакуумиро - ванный стоит дорого и его наиболее целесообразно использовать для высокотемпературного нагрева в системах теплохладоснаб - жения.

Кроме названных модификаций существует коллектор типа тепловой трубы. В этом коллекторе тепловоспринимающей по­верхностью служит гофрированная пластина, прикрепленная к трубе. Если соединить несколько таких пластин с трубами, то получится плоский коллектор из тепловых труб. Если эту КОНСТ­РУКЦИЮ поместить в вакуумированную стеклянную трубу и подсоединить к гидравлическому коллектору, это устройство в Целом и будет представлять собой вакуумированный трубчатый коллектор типа тепловой трубы. Все рассмотренные коллекторы в качестве теплоносителя используют воду, но есть коллекторы, где теплоносителем служит воздух, - воздушные коллекторы (см. разд. 2.5).

9

РИС. 2.2. КОНСТРУКЦИЯ ВАКУ - УМИРОВАННОГО ТРУБЧАТОГО КОЛЛЕКТОРА

А — однослойное остекление (фир­мы "Санъе", "Сяпу", "Филипс"): 1 — теплоприемник; 2 - стеклянный ии- линдр; 3 - вакуум; б — двухслойное остекление (фирма "Ниттококи", GE01): 1 - коллекторная трубка для подачи воды; 2 — стеклянная труба с двойными стенками; 3 — вакуум; 4 — селективная пленка; 5 — теплопри - емная труба

РИС. 2.3. КОНСТРУКЦИЯ СОЛ­НЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА ТИПА ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ 1 - гидравлический коллектор; 2 — циркулирующая вода (теплоноси­тель); 3 - рабочий пар; 4 — конден­сат; 5 - часть тепловой трубы; 6 - рабочая жидкость