Na osnovu korištenja solarnih instalacija rješavaju se problemi grijanja, hlađenja i snabdijevanja toplom vodom stambenih, administrativne zgrade, industrijskih i poljoprivrednih objekata. Solarne elektrane se klasificiraju na sljedeći način:

• po dogovoru: sistemi tople vode; sistemi grijanja; Kombinirane instalacije za opskrbu toplinom i hladnoćom;
• prema vrsti rashladnog sredstva koje se koristi: tečno; zrak;
• po trajanju rada: tokom cijele godine; sezonski;
• on tehničko rješenje sheme: jednokružno; dvostruki krug; multi-loop.

Najčešće korištene rashladne tekućine u sistemima solarno grijanje su tečnosti (voda, rastvor etilen glikola, organska materija) i vazduh. Svaki od njih ima određene prednosti i nedostatke. Vazduh se ne smrzava, ne stvara veliki problemi povezano sa curenjem i korozijom opreme. Međutim, zbog male gustine i toplotnog kapaciteta vazduha, veličine vazdušnih instalacija, potrošnja energije za pumpanje rashladne tečnosti je veća nego kod tečnih sistema. Stoga se u većini operativnih sistema solarnog grijanja preferiraju tekućine. Za stambeno-komunalne potrebe, glavno rashladno sredstvo je voda.

Kada solarni kolektori rade u periodima sa negativnom vanjskom temperaturom, potrebno je ili koristiti antifriz kao rashladno sredstvo ili na neki način izbjeći smrzavanje rashladne tekućine (npr. pravovremenim ispuštanjem vode, zagrijavanjem, izolacijom solarnog kolektora) .

Solarna toplovodna postrojenja cjelogodišnjeg rada sa rezervnim izvorom topline mogu se opremiti kućama seoskog tipa, višekatnicama i stambenim zgradama, sanatorijama, bolnicama i drugim objektima. Sezonske instalacije, kao što su, na primjer, tuš instalacije za pionirske kampove, pansione, mobilne instalacije za geologe, građevinare, pastire, obično rade u ljetnim i prijelaznim mjesecima u godini, u periodima sa pozitivnom vanjskom temperaturom. Mogu ili ne moraju imati rezervni izvor topline, ovisno o vrsti objekta i uvjetima rada.

Troškovi toplovodnih solarnih instalacija mogu biti od 5 do 15% cijene objekta i zavise od klimatskih uvjeta, cijene opreme i stepena njene razvijenosti.

U solarnim sistemima dizajniranim za sisteme grijanja, i tekućine i zrak se koriste kao nosioci topline. U solarnim sistemima s više krugova, različiti nosači topline mogu se koristiti u različitim krugovima (na primjer, voda u solarnom krugu, zrak u distributivnom krugu). U našoj zemlji se pretežno koriste vodene solarne instalacije za opskrbu toplinom.

Površina solarnih kolektora potrebna za sisteme grijanja je obično 3-5 puta veća od površine kolektora za sisteme tople vode, tako da je stopa iskorištenja ovih sistema niža, posebno ljeti. Trošak instalacije za sistem grijanja može biti 15-35% cijene objekta.

To kombinovani sistemi cjelogodišnje instalacije za grijanje i toplu vodu, kao i instalacije koje rade u režimu rada Toplinska pumpa i toplotnu cijev za opskrbu toplinom i hladnoćom. Ovi sistemi još nisu u širokoj upotrebi u industriji.

Gustoća toka sunčevog zračenja koje dolazi na površinu kolektora u velikoj mjeri određuje toplinsku tehniku ​​i tehničko-ekonomske performanse solarnih sistema za opskrbu toplinom.

Gustina toka sunčevog zračenja varira tokom dana i tokom godine. Ovo je jedan od karakteristične karakteristike sistema koji koriste solarnu energiju, a pri izvođenju specifičnih inženjerskih proračuna solarnih instalacija odlučujuće je pitanje izbora izračunate vrijednosti E.

Kao projektnu šemu solarnog sistema za snabdevanje toplotom, razmotrite šemu prikazanu na slici 3.3, koja omogućava da se uzmu u obzir karakteristike rada različitih sistema. solarni kolektor 1 energiju sunčevog zračenja pretvara u toplinu, koja se preko izmjenjivača topline 3 prenosi u akumulacijski spremnik 2. Izmjenjivač topline može biti smješten u samom spremniku. Cirkulacija rashladne tečnosti je obezbeđena pumpom. Zagrijana rashladna tekućina ulazi u sistem tople vode i grijanja. U slučaju nedostatka ili odsustva sunčevog zračenja, u rad se uključuje rezervni izvor toplote za snabdevanje toplom vodom ili grejanje 5.

Sl.3.3. Šema solarnog sistema grijanja: 1 - solarni kolektori; 2 - rezervoar za skladištenje vruća voda; 3 - izmjenjivač topline; 4 - zgrada sa podnim grijanjem; 5 - dupler (izvor dodatne energije); 6 - pasivni solarni sistem; 7 - šljunčana baterija; 8 - kapci; 9 - ventilator; 10 - protok topli vazduh u zgradu; 11- dovod recirkulisanog vazduha iz zgrade

U sistemu solarnog grijanja korišteni su solarni kolektori nove generacije "Rainbow" NPP "Competitor" sa poboljšanim termičkim performansama zbog upotrebe selektivnog premaza na panelu koji apsorbira toplinu od od nerđajućeg čelika i prozirni premaz od ekstra jakog stakla sa visokim optičkim karakteristikama.

Sistem koristi kao rashladno sredstvo: vodu na pozitivnim temperaturama ili antifriz period grijanja(solarni krug), vodu (drugi krug podnog grijanja) i zrak (treći zračni krug solarnog grijanja).

Kao rezervni izvor korišten je električni kotao.

Povećanje efikasnosti solarnih sistema za napajanje može se postići upotrebom razne metode skladištenje toplotne energije, racionalna kombinacija solarnih sistema sa termo kotlovima i instalacijama toplotnih pumpi, kombinacija aktivnih i pasivnih razvojnih sistema efektivna sredstva i metode automatskog upravljanja.

Opis:

Od posebnog značaja u projektovanju olimpijskih objekata u Sočiju je korišćenje ekološki prihvatljivih obnovljivih izvora energije i, pre svega, energije sunčevog zračenja. U tom smislu, iskustvo u razvoju i implementaciji pasiva solarni sistemi opskrba toplinom u stambenim i javne zgrade u provinciji Liaoning (Kina), budući da su geografski položaj i klimatski uslovi ovog dela Kine uporedivi sa onima u Sočiju.

Iskustvo Narodne Republike Kine

Zhao Jinling, cand. tech. sci., Politehnički univerzitet Dalian (PRC), pripravnik na Odsjeku za industrijske toplotne i energetske sisteme,

A. Ya. Shelginsky, doktor tehničkih nauka. nauka, prof., nauc. Šef, MPEI (TU), Moskva

Od posebnog značaja u projektovanju olimpijskih objekata u Sočiju je korišćenje ekološki prihvatljivih obnovljivih izvora energije i, pre svega, energije sunčevog zračenja. U tom smislu, interesantno će biti iskustvo razvoja i implementacije pasivnih solarnih sistema grijanja u stambenim i javnim zgradama u provinciji Liaoning (Kina), budući da su geografski položaj i klimatski uslovi ovog dijela Kine uporedivi sa onima u Sočiju. .

Upotreba obnovljivih izvora energije (OIE) za sisteme snabdevanja toplotom je aktuelna i veoma obećavajuća, uz kompetentan pristup ovaj problem, budući da tradicionalni izvori energije (nafta, plin, itd.) nisu neograničeni. S tim u vezi, mnoge zemlje, uključujući Kinu, prelaze na korištenje ekološki prihvatljivih obnovljivih izvora energije, od kojih je jedan toplina sunčevog zračenja.

Mogućnost efektivna upotreba toplina sunčevog zračenja u Kini Narodna Republika zavisi od regiona, budući da su klimatski uslovi u različitim dijelovima zemlje su veoma različite: od umjereno kontinentalne (zapadne i sjeverne) s toplim ljetima i oštrim zimama, suptropskih u centralnim dijelovima zemlje do tropskih monsunskih južna obala i ostrva, određuje se geografskim položajem teritorije na kojoj se objekat nalazi (tabela).

U provinciji Liaoning intenzitet sunčevog zračenja je od 5.000 do 5.850 MJ/m2 godišnje (u Sočiju - oko 5.000 MJ/m2 godišnje), što omogućava aktivno korišćenje sistema grejanja i hlađenja zgrada na osnovu korišćenja energije sunčevog zračenja. Takvi sistemi koji pretvaraju toplinu sunčevog zračenja i vanjskog zraka mogu se podijeliti na aktivne i pasivne.

Upotreba pasivnog solarnog grijanja (PSST). prirodna cirkulacija zagrejanog vazduha (slika 1), odnosno gravitacionih sila.

U aktivnim solarnim sistemima grijanja (slika 2) koriste se dodatni izvori energije za osiguranje njegovog rada (na primjer, električna energija). Toplina sunčevog zračenja ulazi u solarne kolektore, gdje se djelimično akumulira i prenosi na međunosač toplote, koji se pumpama transportuje i distribuira po prostorijama.

Mogući su sistemi sa nultom potrošnjom toplote i hladnoće, gde se odgovarajući parametri unutrašnjeg vazduha obezbeđuju bez dodatnih troškova energije zbog:

• neophodna toplinska izolacija;
• izbor građevinski materijali zgrade sa odgovarajućim svojstvima toplote i hlađenja;
• upotreba u sistemu dodatnih akumulatora toplote i hladnoće odgovarajućih karakteristika.

Na sl. Na slici 3 prikazana je poboljšana šema rada pasivnog sistema za snabdevanje toplotom zgrade sa elementima (zavese, ventili) koji omogućavaju precizniju kontrolu temperature vazduha u zatvorenom prostoru. Na južnoj strani objekta postavljen je tzv. Trombe zid koji se sastoji od masivnog zida (beton, cigla ili kamen) i staklene pregrade postavljene na maloj udaljenosti od zida sa vani. Vanjska površina masivnog zida je farbana tamne boje. Masivni zid i zrak između staklene pregrade i masivnog zida zagrijavaju se kroz staklenu pregradu. Zagrijani masivni zid zbog zračenja i konvektivni prenos toplote prenosi akumuliranu toplinu u prostoriju. Dakle, ovaj dizajn kombinira funkcije kolektora i akumulatora topline.

Vazduh u međusloju između staklene pregrade i zida koristi se kao rashladno sredstvo za dovod toplote u prostoriju tokom hladnog vremena i po sunčanom danu. Kako bi se spriječio prijenos topline na okruženje tokom hladnog vremena noću i viška toplote u sunčanim danima toplog perioda, koriste se zavese koje značajno smanjuju razmenu toplote između masivnog zida i spoljašnje sredine.

Zavese se izrađuju od netkani materijali sa srebrnom završnom obradom. Da bi se osigurala potrebna cirkulacija zraka, koriste se zračni ventili koji se nalaze u gornjem i donji delovi masivni zid. Automatska kontrola rad zračnih ventila omogućava održavanje potrebnih dotoka ili odliva topline u opsluživanoj prostoriji.

Sistem pasivnog solarnog grijanja radi na sljedeći način:

1. U hladnom periodu (grijanje):

• sunčan dan - zavjesa je podignuta, ventili otvoreni(Sl. 3a). To dovodi do zagrijavanja masivnog zida kroz staklenu pregradu i zagrijavanja zraka u međusloju između staklena pregrada i zid. Toplota ulazi u prostoriju iz zagrijanog zida i zraka zagrijanog u sloju, kruži kroz sloj i prostoriju pod utjecajem gravitacijskih sila uzrokovanih razlikom gustoće zraka na različitim temperaturama (prirodna cirkulacija);
• noć, veče ili oblačan dan - zavjesa je spuštena, ventili su zatvoreni (slika 3b). Odvodi toplote tokom spoljašnje okruženje značajno su smanjene. Temperatura u prostoriji se održava primanjem toplote od masivnog zida, koji je akumulirao ovu toplotu od sunčevog zračenja;

2. U toplom periodu (hlađenje):

• sunčan dan - zavjesa je spuštena, donji ventili otvoreni, gornji zatvoreni (slika 3c). Zavjesa štiti grijanje masivnog zida od sunčevog zračenja. vanjski zrak ulazi u prostoriju sa zasjenjene strane kuće i izlazi kroz sloj između staklene pregrade i zida u okolinu;
• noć, veče ili oblačan dan - zavjesa je podignuta, donji ventili su otvoreni, gornji zatvoreni (slika 3d). Vanjski zrak ulazi u prostoriju sa suprotne strane kuće i izlazi u okolinu kroz sloj između staklene pregrade i masivnog zida. Zid se hladi kao rezultat konvektivne razmene toplote sa vazduhom koji prolazi kroz međusloj i usled odliva toplote zračenjem u okolinu. Ohlađeni zid tokom dana podržava ono što je potrebno temperaturni režim u sobi.

Za proračun pasivnih solarnih sistema grijanja zgrada razvijeni su matematički modeli nestacionarnog prijenosa topline tokom prirodne konvekcije kako bi se prostorima obezbijedili potrebni temperaturni uslovi u zavisnosti od termofizičkih svojstava omotača zgrade, dnevnih promjena sunčevog zračenja i temperature vanjskog zraka. .

Kako bi se utvrdila pouzdanost i precizirali dobiveni rezultati, na Politehničkom univerzitetu Dalian razvijen je, proizveden i proučavan eksperimentalni model stambene zgrade smještene u Dalianu s pasivnim solarnim sustavima grijanja. Zid Trombe se nalazi samo na južnoj fasadi, sa automatskim vazdušnim ventilima i zavesama (sl. 3, fotografija).

Tokom eksperimenta koristili smo:

• mala meteorološka stanica;
• uređaji za mjerenje intenziteta sunčevog zračenja;
• anemograf RHAT-301 za određivanje brzine vazduha u prostoriji;
• termometar TR72-S i termoparovi za mjerenje sobne temperature.

Eksperimentalna istraživanja su provedena u toplim, prijelaznim i hladni periodi godine pod različitim meteorološkim uslovima.

Algoritam za rješavanje problema prikazan je na slici 1. 4.

Rezultati eksperimenta potvrdili su pouzdanost dobijenih izračunatih relacija i omogućili korekciju pojedinačnih zavisnosti uzimajući u obzir specifične granične uslove.

Trenutno u provinciji Liaoning postoji mnogo stambenih zgrada i škola koje koriste pasivne solarne sisteme grijanja.

Analiza pasivnih solarnih sistema za grijanje pokazuje da su oni prilično perspektivni u određenim područjima. klimatskim regionima u poređenju sa drugim sistemima iz sledećih razloga:

• jeftinost;
• jednostavnost održavanja;
• pouzdanost.

Nedostaci sistema pasivnog solarnog grijanja uključuju činjenicu da se parametri unutrašnjeg zraka mogu razlikovati od potrebnih (proračunatih) kada se vanjska temperatura zraka promijeni izvan granica uzetih u proračunima.

Za postizanje dobrog efekta uštede energije u sistemima snabdijevanja toplotom i hladnoćom zgrada sa preciznijim održavanjem temperaturnih uslova u navedenim granicama, preporučljivo je kombinovati pasivne i aktivne solarne sisteme snabdevanja toplotom i hladnoćom.

U tom smislu potrebna su daljnja teorijske studije i istraživanja. eksperimentalni rad na fizičkim modelima, uzimajući u obzir prethodno dobijene rezultate.

Književnost

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Simulacija dinamičkih termičkih performansi poboljšane pasivne solarne kuće sa trombe zidom ISES Solar word Congress, 2007, Peking Kina, Vols 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Studija o dinamičkom termičkom odzivu sistema pasivnog solarnog grijanja. Časopis Harbin Institute of Technology (Nova serija). 2007 Vol. 14:352–355.

MINISTARSTVO ENERGIJA I ELEKTRIFIKACIJA SSSR

GLAVNI NAUČNO-TEHNIČKI ODJEL
ENERGIJA I ELEKTRIFIKACIJA

METODOLOŠKA UPUTSTVA
ZA PRORAČUN I PROJEKTIRANJE
SOLARNI SISTEMI GRIJANJA

RD 34.20.115-89

USLUGA NAJBOLJEG ISKUSTVA ZA "SOYUZTEKHENERGO"

Moskva 1990

RAZVIJEN Državni orden Crvene zastave rada Instituta za istraživanje energetike. G.M. Krzhizhanovsky

PERFORMERS M.N. EGAI, O.M. Koršunov, A.S. Leonovich, V.V. NUSHTAIKIN, V.K. RYBALKO, B.V. Tarnizhevsky, V.G. BULYCHEV

ODOBREN Glavni naučno-tehnički odjel za energetiku i elektrifikaciju 07.12.89

Šef V.I. GORY

Datum isteka je postavljen

od 01.01.90

do 01.01.92

pravi Smjernice utvrditi proceduru za izvođenje proračuna i sadržati preporuke za projektovanje sistema solarne toplote za stambene, javne i industrijske zgrade i strukture.

Smjernice su namijenjene projektantima i inženjerima koji se bave razvojem sistema solarnog grijanja i tople vode.

. OPĆE ODREDBE

gdje je f - udio ukupnog prosječnog godišnjeg toplotnog opterećenja solarne energije;

gdje je F - SC površina, m 2 .

gdje je H prosječno godišnje ukupno sunčevo zračenje na horizontalnoj površini, kW h/m 2 ; nalazi se iz aplikacije;

a, b - parametri određeni iz jednačine () i ()

gdje je r - karakteristika toplotnoizolacijskih svojstava omotača zgrade pri fiksnoj vrijednosti opterećenja PTV-a, je omjer dnevnog grijanja na vanjskoj temperaturi od 0 °C prema dnevnom opterećenju PTV-a. Više r , što je veći udeo toplotnog opterećenja u odnosu na udeo opterećenja PTV-a, a projektovanje zgrade je manje savršeno u pogledu toplotnih gubitaka; r = 0 se prihvata samo u proračunu PTV sistemi. Karakteristika je određena formulom

gdje je λ specifični toplinski gubitak zgrade, W / (m 3 ° C);

m - broj sati u danu;

k - učestalost izmjene zraka ventilacije, 1/dan;

ρ in - gustina vazduha na 0 °S, kg/m3;

f - omjer zamjene, otprilike uzet od 0,2 do 0,4.

Vrijednosti λ , k , V , t in , s utvrđeno tokom projektovanja STS-a.

Vrijednosti koeficijenta α za solarne kolektore II i III vrste

Vrijednosti koeficijenta β za solarne kolektore II i III vrste

Vrijednosti koeficijenata a i bsu sa stola. .

Vrijednosti koeficijenata a i b ovisno o vrsti solarnog kolektora

gdje je q i - specifična godišnja toplinska snaga PTV u vrijednostima f različit od 0,5;

∆q - promjena godišnje specifične toplinske snage PTV-a, %.

Promjena vrijednosti specifične godišnje toplinske energije∆q od godišnjeg priliva sunčevog zračenja na horizontalnu površinu H i koeficijent f

Dodatak 2

Toplinske karakteristike solarnih kolektora

Dodatak 3

Specifikacije solarnih kolektora

Dodatak 4

Tehničke karakteristike protočnih izmenjivača toplote tipa TT

Aneks 5

Godišnji dolazak ukupnog sunčevog zračenja na horizontalnu površinu (H), kW h/m 2

Bilješke e. Nosači toplote na bazi kalijum karbonata imaju sledeće sastave (maseni udio):

Recept 1 Recept 2

Kalijum karbonat, 1,5-vodeni 51,6 42,9

Natrijum fosfat, 12-voda 4,3 3,57

Natrijum silikat, 9-vodeni 2,6 2,16

Natrijum tetraborat, 10-vodeni 2,0 1,66

Fluorescoin 0,01 0,01

Voda do 100 do 100

U prosjeku tokom cijele godine, ovisno o klimatskim uvjetima i geografskoj širini, tok sunčevog zračenja na površinu zemlje kreće se od 100 do 250 W/m 2, dostižući vršne vrijednosti u podne uz vedro nebo, u gotovo svakom (bez obzira na geografska širina) mjesto, oko 1000 W/m2. U uslovima srednja traka Rusija sunčevo zračenje"donosi" na površinu zemlje energiju ekvivalentnu oko 100-150 kg referentno gorivo po m2 godišnje.

Matematičko modeliranje najjednostavnije solarne instalacije za grijanje vode, izvedeno u Institutu visoke temperature Ruska akademija Nauke koje koriste moderne softverske alate i tipične vremenske podatke pokazale su to u stvarnosti klimatskim uslovima centralnoj zoni Rusije, preporučljivo je koristiti sezonski stan solarni bojleri radi od marta do septembra. Za instalaciju sa odnosom površine solarnog kolektora i zapremine rezervoara od 2 m 2 /100 l, verovatnoća dnevnog zagrevanja vode tokom ovog perioda na temperaturu od najmanje 37 °C je 50-90%, do temperatura od najmanje 45°C - 30-70%, do temperature od najmanje 55°C - 20-60%. Maksimalne vrijednosti vjerovatnoće odnose se na ljetne mjesece.

"Vaša solarna kuća" razvija, dovršava i isporučuje i sa pasivnom i sa aktivnom cirkulacijom rashladne tečnosti. Opis ovih sistema možete pronaći u odgovarajućim odjeljcima naše web stranice. Narudžba i kupovina se vrši putem.

Vrlo često se postavlja pitanje da li je moguće koristiti solarne instalacije za grijanje u Rusiji. O tome je napisan poseban članak - “Solarna podrška za grijanje”

Nastavi čitati

1. Solarni kolektori.

Solarni kolektor je glavni element instalacije, u kojem se energija sunčevog zračenja pretvara u drugi oblik. korisna energija. Za razliku od konvencionalnih izmjenjivača topline, kod kojih postoji intenzivan prijenos topline iz jedne tekućine u drugu, a zračenje je neznatno, u solarnom kolektoru energija se prenosi na tekućinu iz udaljenog izvora energije zračenja. Bez koncentracije sunčeve zrake gustina protoka upadnog zračenja je u najboljem slučaju -1100 W/m 2 i iznosi varijabla. Talasne dužine su u rasponu od 0,3 - 3,0 µm. Oni su mnogo manji od intrinzičnih talasnih dužina većine apsorbujućih površina. Stoga je proučavanje solarnih kolektora povezano s jedinstvenim problemima prijenosa topline pri niskim i promjenjivim gustoćama toka energije i relativno velikom ulogom zračenja.

Solarni kolektori se mogu koristiti sa i bez koncentracije sunčevog zračenja. U ravnim kolektorima, površina koja prima sunčevo zračenje je i površina koja apsorbuje zračenje. Fokusirajući kolektori, koji obično imaju konkavne reflektore, koncentrišu zračenje koje upada na cijelu njihovu površinu na izmjenjivač topline s manjom površinom, čime se povećava gustina protoka energije.

1.1. Ravni solarni kolektori. Ravni solarni kolektor je izmjenjivač topline dizajniran za zagrijavanje tekućine ili plina zbog energije sunčevog zračenja.

Plosnati kolektori se mogu koristiti za zagrijavanje rashladne tekućine na umjerene temperature, t ≈ 100 o C. Njihove prednosti uključuju mogućnost korištenja direktnog i raspršenog sunčevog zračenja; ne zahtijevaju praćenje sunca i ne trebaju svakodnevno održavanje. Strukturno su jednostavniji od sistema koji se sastoji od koncentrirajućih reflektora, upijajućih površina i mehanizama za praćenje. Obim solarnih kolektora - sistemi grijanja stambenih i industrijske zgrade, sisteme klimatizacije, tople vode, kao i elektrane sa radnim fluidom niskog ključanja, obično radi po Rankineovom ciklusu.

Glavni elementi tipičnog ravnog solarnog kolektora (slika 1) su: "crna" površina koja upija sunčevo zračenje i prenosi svoju energiju na rashladno sredstvo (obično tečno); premazi koji su transparentni u odnosu na sunčevo zračenje, koji se nalaze iznad apsorbirajuće površine, koji smanjuju konvektivne i radijacijske gubitke u atmosferu; toplinska izolacija stražnje i krajnje površine kolektora radi smanjenja gubitaka zbog toplinske provodljivosti.

Fig.1. dijagram strujnog kola ravni solarni kolektor.

a) 1 - prozirni premazi; 2 - izolacija; 3 - cijev sa rashladnom tečnošću; 4 - upijajuća površina;

b) 1. površina koja apsorbuje sunčevo zračenje, 2-kanala rashladne tečnosti, 3-staklo (??), 4-telo,

5- toplotna izolacija.

Sl.2 Solarni kolektor limenog tipa.

1 - gornji hidraulični razvodnik; 2 - donji hidraulični razvodnik; 3 - n cijevi koje se nalaze na udaljenosti W jedna od druge; 4 - list (upijajuća ploča); 5- priključak; 6 - cijev (ne u mjerilu);

7 - izolacija.

1.2. Efikasnost kolektora. Efikasnost kolektora je određena njegovom optičkom i toplotnom efikasnošću. Optička efikasnost ηo pokazuje koji dio sunčevog zračenja koje je dospjelo do staklene površine kolektora apsorbira apsorbirajuća crna površina i uzima u obzir gubitke energije povezane s razlikom od jedinice propustljivosti stakla i koeficijenta apsorpcije apsorpcije površine. Za razdjelnik sa jednostrukim staklom

gdje je (τα) n proizvod propusnosti stakla τ i koeficijenta apsorpcije α koji apsorbira površinsko zračenje na normalan pad sunčeve zrake.

U slučaju da se upadni ugao zraka razlikuje od direktnog, uvodi se faktor korekcije k, uzimajući u obzir povećanje gubitaka refleksije od stakla i površine koja apsorbuje sunčevo zračenje. Na sl. 3 prikazuje grafikone k = f(1/ cos 0 - 1) za kolektore sa jednostrukim i dvostrukim staklom. Optička efikasnost uzimajući u obzir upadni ugao zraka koji se razlikuje od direktnog,

Rice. 3. Faktor korekcije, koji uzima u obzir refleksiju sunčeve svjetlosti od površine stakla i crne upijajuće površine.

Pored ovih gubitaka u kolektoru bilo kojeg dizajna, postoje gubici toplote u okolinu Q znoja, koji se uzimaju u obzir termičkom efikasnošću, koja jednak je omjeru količina korisne toplote koja se uklanja iz kolektora za određeno vrijeme, na količinu energije zračenja koja joj dolazi sa Sunca za isto vrijeme:

gdje je Ω površina otvora kolektora; I - gustina toka sunčevog zračenja.

Optički i termička efikasnost kolekcionari su povezani

Gubitak toplote karakteriziraju ukupni faktor gubitka U

gdje je T a temperatura crne površine koja apsorbira sunčevo zračenje; T o - temperatura okoline.

Vrijednost U se može smatrati konstantnom sa dovoljnom preciznošću za proračune. U ovom slučaju, zamjena Q pot u formulu za termička efikasnost dovodi do jednačine

Toplinska efikasnost kolektora se takođe može zapisati kao prosečna temperatura rashladne tečnosti koja prolazi kroz njega:

gdje je T t \u003d (T u + T out) / 2 - prosječna temperatura rashladna tečnost; F" - parametar koji se obično naziva "efikasnost kolektora" i karakterizira efikasnost prijenosa topline sa površine koja apsorbira sunčevo zračenje na rashladnu tekućinu; ovisi o dizajnu kolektora i gotovo je neovisan o drugim faktorima; tipične vrijednosti ​​parametra F"≈: 0,8- 0,9 - za ravne kolektore vazduha; 0,9-0,95 - za ravne kolektore tečnosti; 0,95-1,0 - za vakuumske kolektore.

1.3. vakum kolektori. U slučaju kada je potrebno zagrijavanje na više temperature, koriste se vakuumski kolektori. Kod vakuumskog kolektora zapremina u kojoj se nalazi crna površina koja apsorbuje sunčevo zračenje odvojena je od okoline vakuumskim prostorom, što omogućava značajno smanjenje gubitaka toplote u okolinu usled provođenja toplote i konvekcije. Gubitak zračenja je u velikoj mjeri potisnut upotrebom selektivnog premaza. As ukupni koeficijent gubici u vakuumskom kolektoru su mali, rashladna tečnost u njemu se može zagrijati na više temperature (120-150°C) nego u ravni kolektor. Na sl. 9.10 prikazuje primjere dizajna vakuumskih kolektora.

Rice. 4. Vrste vakuumskih kolektora.

1 - cijev sa rashladnom tečnošću; 2 - ploča sa selektivnim premazom koji apsorbira sunčevo zračenje; 3 toplotna cijev; 4 element za uklanjanje topline; 5 staklena cijev sa selektivnim premazom; b - unutrašnja cijev za dovod rashladnog sredstva; 7 vanjska staklena boca; 8 vakuum