Коллектор солнечной энергии
КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ (К.с.э.) — гелиоприемник, составная часть системы солнечного отопления, предназнач. для улавливания солнечного излучения, преобразования его ш теплоту и нагревания воды, ©оедуха и др. жидкой или газообразной среды. В активных системах солнечного отопления и горячего водоснабжения обычно используются плоские К.с.э., иногда вакуумир. стекл. трубчатые коллекторы, реже — фокусирующие К.с.э., в к-рых плотность потока солнечного излучения повышается благодаря концентрированию с помощью зеркальных отражателей или линз. Плоский К.с.э. состоит из прозрачной изоляции, зачерненной лучепоглощающей поверхности (абсорбера), трубок для теплоносителя, теплоизоляции и корпуса. Солнечная радиация, поглощаемая в К.с.э., нагревает теплоноситель до темп-ры обычно не более 90°С. Для поглощения солнечной радиации К.с.э. должен быть обращен строго на юг. Практически их устанавливают с отклонением 15—20° от оптим. ориентации, что незначит, уменьшает мощность К.с.э. Для круглосуточной макс, облученности угол, равный широте местности, оптимальный. При использовании К.с.э. летом макс, плотность радиации будет при угле наклона, равном широте местности, минус 15°, а оптимальное облучение солнцем зимой — при угле наклона, на 15° большем широты местности.
Прозрачная изоляция представляет собой 1 или 2 слоя стекла или полимерной пленки, размещаемых на расстоянии 30— 50 мм от теплопоглощающей поверхности и между собой. При темп-ре нагреваемого теплоносителя до 30°С могут применяться К.с.э. без прозрачной изоляции. Абсорбер плоского К.с.э, изготовляется из теплопроводного материала (стали, алюминия, каучука, резины). Жидкий теплоноситель нагревается в трубках диаметров 12— 15 мм, припаянных к листу, или в штампов, каналах, располож. ад расстоянии 50—150 мм один от др. Верхние и нижние концы трубок (каналов) соединены гидравлич, коллекторами. В воздушных К.с.э. нагреваемый воздух движется в пространстве между прозрачной изоляцией и лучевоспринимающей металлич. плоской или гофриров. поверхностью либо через пористую насадку. Осн. хар-ка тепловой эффективности К.с.э. — его кпд, равный отношению кол-ва полезной теплоты к кол-ву солнечной энергии, поступающей на поверхность К.с.э. Кпд К.с.э. зависит от его конструкции, климата местности и условий эксплуатации. Повышение тепловой эффективности К.с.э. достигается в результате снижения теплопотерь излучением путем применения селективного поглощающего покрытия абсорбера с высокой способностью поглощать коротковолновое солнечное излучение и низкой излучат, способностью в диапазоне длинноволнового теплового излучения; исключения конвективных теплопотерь посредством вакуумирования пространства между абсорбером и прозрачной изоляцией; применения концентраторов солнечного излучения; использования неск. слоев прозрачной изоляции или ячеистой структуры над абсорбером для снижения конвективных и лучистых теплопотерь. Высокоэффективные К.с.э. — селективные плоские, стекл. трубчатые ва-куумиров. и фокусирующие. В ваку-умиров. стекл. трубчатых К.с.э. вследствие поддержания вакуум» ниже 1,33 Па в пространстве между лучепогло-щающей поверхностью абсорбера и стекл. оболочкой практически исключаются конвективные, а при применении селективных покрытий и лучистые теп-лопотери, благодаря чему возможно нагревание теплоносителя до высокой темп-ры (90—300°С). Еще больший эффект достигается при применении в ваку-умиров. фокусирующем К.с.э. концентратора солнечного излучения, приемника-поглотителя концентриров. излучения и устройства для слежения за движением Солнца. Значит, эффект дает применение в К.с.э. тепловых труб и ячеистых (сотовых) структур из прозрачного материала, устанавливаемых в пространстве между остеклением и лучепоглощающей поверхностью. В К.с.э. с ячеистой структурой можно нагреть теплоноситель до 250 С. К.с.э. с тепловой трубой обеспечивает высокую плотность потока передаваемой теплоты, компактность устройства, передачу теплоты в одном направлении — из зоны испарения в зону конденсации, отсутствие затрат энергии на перекачку среды, передачу теплоты при очень малой разности темп-ры, саморегулируемость.