<<
>>

1.1. Классификация солнечных коллекторов

В настоящее время наиболее распространенным способом использования солнечной энергии является её преобразование в низкопотенциальное тепло с использованием активных систем солнечного теплоснабжения, основным элементом которых является солнечный коллектор.

В отличие от обычных теплообменников в солнечном коллекторе перенос энергии к жидкости осуществляется от удаленного источника лучистой энергии. Без концентрации солнечных лучей плотность суммарного потока падающего излучения составляет в лучшем случае 1100 Вт/м2 и является переменной во времени величиной. Приходящее на СК солнечное излучение практически полностью сосредоточено в диапазоне длин волн 0,3 - 3 мкм. Таким образом, исследование солнечных коллекторов связано с проблемами теплообмена при низких и переменных плотностях потока энергии и относительно большой роли излучения.

Одним из критериев классификации СК является рабочий диапазон температуры теплоносителя. Различают низкотемпературные СК, в которых температура теплоносителя не превышает 100 - 110°С, и высокотемпературные СК, оснащёнными фокусирующими элементами, благодаря которым возможно достижение температуры 2000 - 3000°С.

Существует несколько подходов к конструированию солнечного коллектора.

Плоский жидкостный СК

Наиболее распространенным конструктивным исполнением СК является плоский жидкостный солнечный коллектор [6, 7, 8].

Плоский солнечный коллектор представляет собой ящик в форме прямоугольного параллелепипеда с теплоизолированными тыльной и

боковыми сторонами. Внутри него помещена тепловоспринимающая металлическая или пластиковая панель, являющаяся теплообменником. Рабочую поверхность панели окрашивают в темный цвет или наносят селективное покрытие, снижающее радиационные тепловые потери коллектора. Сверху ящик закрывают стеклом или прозрачным, стойким к солнечному ультрафиолету пластиком. Солнечные лучи проходят сквозь стекло или другое светопрозрачное покрытие и, попадая на поверхность панели, разогревают циркулирующий в каналах теплоноситель, направляемый затем в аккумуляционный бак.

1

Рис.

1.1. Принципиальная схема плоского солнечного коллектора

1- остекление; 2- поглощающая панель; 3- труба с теплоносителем; 4- теплоизоляция задней и боковых стенок

В плоских коллекторах поверхность, воспринимающая солнечное излучение, одновременно является поверхностью, это излучение поглощающей. Плоские коллекторы могут применяться для нагрева теплоносителя до умеренных температур, не превышающих температуру окружающей среды более чем на 100°С. К их преимуществам следует отнести возможность использования как прямой, так и рассеянной солнечной радиации; они не требуют слежения за солнцем и не нуждаются в повседневном обслуживании.

Трубчатые вакуумированные СК

Возможным подходом к проблеме снижения тепловых потерь при температурах 80 - 150°С является применение вакуумированного коллектора. Особенностью данного СК является то, что конвективные

потери тепла ограничиваются за счёт помещения поглощающей панели в вакуумированное пространство внутри стеклянной трубы. Используются два типа вакуумированных труб: трубы, в которых абсорбер размещён непосредственно в вакууме и трубы, конструкция которых основана на принципе сосуда Дюара [б, 7].

Фокусирующие коллекторы

Фокусирующие коллекторы, обычно имеющие вогнутые отражатели, концентрируют падающее на их поверхность излучение на теплообменник с меньшей площадью поверхность, увеличивая тем самым плотность потока солнечной энергии.

Имеются различные средства увеличения плотности потока радиации на приёмнике. Они могут быть классифицированы как линзы и отражатели по типам компоновки и ориентации систем, по степени концентрации радиации, которую они могут обеспечить, по конструктивным материалам или по назначению. Важной характеристикой является коэффициент концентрации, характеризующийся отношением площади апертуры концентратора к площади приёмника, поглощающего излучение.

Воздушные СК

В этих СК энергия, поглощенная абсорбером передаётся в виде тепловой энергии протекающему через коллектор потоку воздуха. Наиболее распространенными воздушными коллекторами являются плоские и цилиндрические коллекторы. Воздухонагреватели имеют три преимущества, заслуживающие особого внимания:

воздух не замерзает;

последствия утечки воздуха значительно менее серьёзны, чем последствия утечки воды;

проблемы коррозии в системах разнородных металлов и аккумуляторах практически отсутствуют [б].

Однако физические свойства воздуха в данном случае менее благоприятны, чем воды. Его плотность и теплоёмкость существенно ниже, чем у жидкостей. А сечения каналов в воздушных системах гораздо больше, чем у жидкостных трубопроводов [9].

<< | >>
Источник: Сулейманов Муси Жамалуттинович. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКСОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы. Москва - 2007. 2007

Еще по теме 1.1. Классификация солнечных коллекторов:

  1. 1.1. Классификация солнечных коллекторов
  2. 1.2. Сравнение показателей плоских солнечных коллекторов различных производителей
  3. 1.3. Методы тепловых испытаний солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок
  4. 1.3.1. Квазистационарные методы испытаний солнечных коллекторов
  5. 1.3.5. Методы тепловых испытаний солнечных водонагревательных установок
  6. Широкое внедрение солнечных коллекторов в народное хозяйство сдерживается их дороговизной и трудоемкостью монтажа, что связано, главным образом, с использованием в них цветных металлов и большим весом самих установок [59, 60]. Применение в конструкциях солнечных коллекторов и установок различных видов пластмасс и композиционных материалов на их основе может позволить преодолеть эти трудности. Однако проблема осложнена тем, что критерии подбора пластиков не разработаны, а необходимые результат
  7. 2.3. Результаты разработки солнечных коллекторов из современных полимерных материалов
  8. Глава 3. РАЗРАБОТКА СТЕНДА ДЛЯ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПЛОСКИХ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И СОЛНЕЧНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
  9. Отсутствие в России стендов для тепловых испытаний солнечных коллекторов и водонагревательных установок и необходимость реализации поставленных в диссертации задач потребовали создания экспериментального теплогидравлического стенда и оснащения его приборами, позволяющими при испытаниях СК и СВУ проводить измерения их теплотехнических параметров.
  10. 3.2. Стенд "Атон" для тепловых испытаний плоских солнечных коллекторов
  11. 3.4. Стенд для контроля герметичности солнечных коллекторов
  12. 3.5. Использование стенда "Атон" для испытаний солнечных водонагревательных установок
  13. Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И СОЛНЕЧНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
  14. Натурные испытания солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок были проведены на разработанном испытательном теплогидравлическом стенде "Атон". Одновременно отрабатывались методики испытаний.
  15. 4.1. Исследование теплотехнических характеристик солнечных коллекторов
  16. 4.2.2. Порядок проведения, обработка и анализ результатов испытаний солнечной водонагревательной установки