Basado en el uso de plantas de energía solar, los problemas de calefacción, refrigeración y suministro de agua caliente para viviendas, edificios administrativos, instalaciones industriales y agrícolas. Las instalaciones solares tienen la siguiente clasificación:

• por finalidad: sistemas de suministro de agua caliente; sistemas de calefacción; instalaciones combinadas para suministro de calor y frío;
• por tipo de refrigerante utilizado: líquido; aire;
• por duración del trabajo: todo el año; estacional;
• Por solución técnica circuitos: circuito único; doble circuito; multicircuito.

Los refrigerantes más utilizados en los sistemas. calefacción solar son líquidos (agua, solución de etilenglicol, materia organica) y aire. Cada uno de ellos tiene ciertas ventajas y desventajas. El aire no se congela, no crea. grandes problemas asociados con fugas y corrosión del equipo. Sin embargo, debido a la baja densidad y capacidad calorífica del aire, el tamaño de las instalaciones de aire y el consumo de energía para bombear refrigerante son mayores que los de los sistemas líquidos. Por lo tanto, en la mayoría de los sistemas solares térmicos en funcionamiento se prefieren los líquidos. Para las necesidades de vivienda y comunales, el principal refrigerante es el agua.

Cuando se operan colectores solares durante períodos con temperaturas exteriores negativas, es necesario usar anticongelante como refrigerante o evitar de alguna manera la congelación del refrigerante (por ejemplo, drenando el agua a tiempo, calentándola, aislando el colector solar).

Las casas rurales, los edificios de varios pisos y de apartamentos, los sanatorios, los hospitales y otras instalaciones pueden equiparse con unidades solares de suministro de agua caliente durante todo el año con una fuente de calor de respaldo. Las instalaciones estacionales, como por ejemplo instalaciones de duchas para campamentos de pioneros, pensiones, instalaciones móviles para geólogos, constructores, pastores, suelen funcionar en el verano y los meses de transición del año, durante los períodos con temperaturas exteriores positivas. Pueden tener una fuente de calor de respaldo o prescindir de ella, según el tipo de objeto y las condiciones de funcionamiento.

El coste de las instalaciones solares de agua caliente puede oscilar entre el 5 y el 15% del coste de la instalación y depende de las condiciones climáticas, el coste del equipo y el grado de su desarrollo.

En las instalaciones solares destinadas a sistemas de calefacción se utilizan como refrigerantes tanto líquidos como aire. En los sistemas solares de circuitos múltiples se pueden utilizar diferentes refrigerantes en diferentes circuitos (por ejemplo, agua en el circuito solar, aire en el circuito de distribución). En nuestro país predominan las instalaciones solares de agua para suministro de calor.

La superficie de los colectores solares necesaria para los sistemas de calefacción suele ser de 3 a 5 veces la superficie de los colectores para los sistemas de agua caliente, por lo que la tasa de utilización de estos sistemas es menor, especialmente en verano. El costo de instalación de un sistema de calefacción puede ser del 15 al 35% del costo de la propiedad.

A sistemas combinados puede incluir instalaciones de calefacción y suministro de agua caliente durante todo el año, así como instalaciones que funcionen en bomba de calor y un tubo de calor para fines de calefacción y refrigeración. Estos sistemas aún no se utilizan ampliamente en la industria.

La densidad de flujo de la radiación solar que llega a la superficie del colector determina en gran medida la ingeniería térmica y los indicadores técnicos y económicos de los sistemas de calefacción solar.

La densidad del flujo de radiación solar varía a lo largo del día y del año. Este es uno de los rasgos característicos en sistemas que utilizan energía solar y al realizar cálculos técnicos específicos de instalaciones solares, la cuestión de elegir el valor calculado de E es decisiva.

Como diagrama de diseño para un sistema de calefacción solar, considere el diagrama presentado en la Fig. 3.3, que permite tener en cuenta las características operativas de varios sistemas. Colector solar 1 convierte la energía de la radiación solar en calor, que se transfiere al tanque de almacenamiento 2 a través del intercambiador de calor 3. Es posible ubicar el intercambiador de calor en el propio tanque de almacenamiento. La circulación del refrigerante se realiza mediante una bomba. El refrigerante calentado ingresa a los sistemas de calefacción y suministro de agua caliente. En caso de radiación solar insuficiente o nula, se conecta una fuente de calor auxiliar para el suministro de agua caliente o calefacción 5.

Fig.3.3. Diagrama del sistema de calefacción solar: 1 - colectores solares; 2 - tanque de batería agua caliente; 3 - intercambiador de calor; 4 - edificio con calefacción por suelo radiante; 5 - respaldo (fuente de energía adicional); 6 - sistema solar pasivo; 7 - batería de guijarros; 8 - amortiguadores; 9 - ventilador; 10 - flujo aire caliente al edificio; 11- suministro de aire recirculado desde el edificio

En el sistema de calefacción solar se utilizan colectores solares "Raduga" de nueva generación de la central nuclear "Konkurent" con características térmicas mejoradas gracias al uso de un revestimiento selectivo en un panel absorbente de calor hecho de acero inoxidable y un revestimiento translúcido hecho de vidrio especialmente duradero con altas características ópticas.

El sistema utiliza agua como refrigerante a temperaturas positivas o anticongelante a temperaturas positivas. temporada de calefacción(circuito solar), agua (segundo circuito de calefacción por suelo radiante) y aire (tercer circuito de calefacción solar de aire).

Como fuente de respaldo se utilizó una caldera eléctrica.

Se puede aumentar la eficiencia de los sistemas de suministro solar mediante el uso de varios metodos acumulación de energía térmica, combinación racional de sistemas solares con salas de calderas térmicas y unidades de bomba de calor, combinación de sistemas de desarrollo activo y pasivo medios efectivos y métodos de control automático.

Descripción:

De particular importancia a la hora de diseñar las sedes olímpicas de Sochi es el uso de fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente y, en primer lugar, la energía de la radiación solar. En este sentido, la experiencia de desarrollar e implementar sistemas pasivos sistemas solares suministro de calefacción en viviendas y edificios publicos en la provincia de Liaoning (China), ya que la situación geográfica y las condiciones climáticas de esta parte de China son comparables a las de Sochi.

Experiencia de la República Popular China

Zhao Jinling, Doctorado. tecnología. Ciencias, Universidad Politécnica de Dalian (PRC), pasante en el Departamento de Sistemas de Energía Térmica Industrial,

A. Ya., Doctor en Ciencias Técnicas ciencias, prof., científico.

Jefe, MPEI (TU), Moscú

De particular importancia a la hora de diseñar las sedes olímpicas de Sochi es el uso de fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente y, en primer lugar, la energía de la radiación solar. En este sentido, será de interés la experiencia en el desarrollo e implementación de sistemas pasivos de calefacción solar en edificios residenciales y públicos en la provincia de Liaoning (China), ya que la ubicación geográfica y las condiciones climáticas de esta parte de China son comparables a características similares de Sochi. El uso de fuentes de energía renovables (FER) para sistemas de suministro de calor es relevante y muy prometedor en la actualidad, sujeto a un enfoque competente para este problema

, porque las fuentes de energía tradicionales (petróleo, gas, etc.) no son ilimitadas. En este sentido, muchos países, incluida China, están optando por el uso de fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente, una de las cuales es el calor de la radiación solar. Oportunidad uso efectivo Calor de la radiación solar en China. República popular Depende de la región, ya que las condiciones climáticas en diferentes partes Los países son muy diferentes: desde continental templado (oeste y norte) con veranos calurosos e inviernos duros, subtropical en las regiones centrales del país hasta monzón tropical en costa sur

París (Francia), Moscú (Rusia)

En la provincia de Liaoning, la intensidad de la radiación solar oscila entre 5.000 y 5.850 MJ/m2 al año (en Sochi, alrededor de 5.000 MJ/m2 al año), lo que permite utilizar activamente sistemas de calefacción y refrigeración de edificios basados ​​en el uso de energía de la radiación solar. Estos sistemas que convierten el calor de la radiación solar y del aire exterior se pueden dividir en activos y pasivos. Uso de sistemas solares térmicos pasivos (PSTS) circulación natural

Los sistemas solares térmicos activos (Fig. 2) utilizan fuentes de energía adicionales para garantizar su funcionamiento (por ejemplo, electricidad). El calor de la radiación solar ingresa a los colectores solares, donde se acumula parcialmente y se transfiere a un refrigerante intermedio, que es transportado y distribuido por el local mediante bombas.

Son posibles sistemas con consumo nulo de calor y frío, donde se proporcionan los parámetros de aire interior adecuados sin consumo energético adicional debido a:

• aislamiento térmico necesario;
• elección materiales de construcción edificios con propiedades apropiadas de almacenamiento de calor y frío;
• Uso de acumuladores de calor y frío adicionales con características adecuadas en el sistema.

En la figura. La Figura 3 muestra un diagrama mejorado del funcionamiento de un sistema de calefacción pasiva para un edificio con elementos (cortinas, válvulas) que permiten una regulación más precisa de la temperatura del aire en el interior de la habitación. En el lado sur del edificio se instala el llamado muro Trombe, que consta de un muro macizo (hormigón, ladrillo o piedra) y una mampara de vidrio instalada a poca distancia de la pared con afuera. La superficie exterior de la enorme pared está pintada en color oscuro. A través de la mampara de cristal se calienta la pared maciza y el aire situado entre la mampara de cristal y la pared maciza. Pared masiva calentada debido a la radiación y intercambio de calor convectivo transfiere el calor acumulado a la habitación. Así, este diseño combina las funciones de un colector y un acumulador de calor.

El aire situado en la capa entre la mampara de cristal y la pared se utiliza como refrigerante para suministrar calor a la habitación durante las épocas frías y los días soleados. Para evitar la pérdida de calor en ambiente durante el período frío por la noche y el exceso de afluencia de calor en los días soleados del período cálido, se utilizan cortinas, que reducen significativamente el intercambio de calor entre la pared sólida y el ambiente externo.

Las cortinas están hechas de no tejidos con revestimiento de plata. Para garantizar la circulación de aire necesaria, se utilizan válvulas de aire, que se encuentran en la parte superior y partes inferiores pared masiva. control automático El funcionamiento de las válvulas de aire le permite mantener las entradas o salidas de calor necesarias en la habitación atendida.

Un sistema de calefacción solar pasiva funciona de la siguiente manera:

1. Durante las épocas frías (calefacción):

• día soleado: se levanta el telón, las válvulas están abiertas(Figura 3a). Esto conduce al calentamiento de la pared maciza a través de la mampara de vidrio y al calentamiento del aire situado en la capa intermedia. partición de vidrio
• y una pared. El calor ingresa a la habitación desde la pared calentada y el aire calentado en la capa intermedia, circulando a través de la capa intermedia y la habitación bajo la influencia de fuerzas gravitacionales causadas por la diferencia en las densidades del aire a diferentes temperaturas (circulación natural); noche, tarde o día nublado: se baja el telón y se cierran las válvulas (Fig. 3b). El calor sale hacia

ambiente externo

• se reducen significativamente. La temperatura de la habitación se mantiene gracias al flujo de calor de la enorme pared, que ha acumulado este calor debido a la radiación solar; 2. Durante el período cálido (enfriamiento):
• día soleado: se baja el telón, las válvulas inferiores están abiertas y las superiores están cerradas (Fig. 3c). La cortina protege la enorme pared del calor provocado por la radiación solar. aire exterior entra a la habitación desde el lado sombreado de la casa y sale a través de la capa entre la mampara de vidrio y la pared hacia el ambiente;

noche, tarde o día nublado: se levanta el telón, las válvulas inferiores están abiertas y las superiores están cerradas (Fig. 3d). El aire exterior entra a la habitación desde el lado opuesto de la casa y sale al ambiente a través de la capa entre la mampara de vidrio y la pared sólida. La pared se enfría como resultado del intercambio de calor por convección con el aire que atraviesa la capa y debido a la salida de calor por radiación al medio ambiente. La pared enfriada durante el día mantiene lo necesario.

régimen de temperatura

dentro.

• Para calcular sistemas de calefacción solar pasiva para edificios, se han desarrollado modelos matemáticos de transferencia de calor no estacionaria durante la convección natural para proporcionar a las habitaciones las condiciones de temperatura necesarias en función de las propiedades termofísicas de las estructuras de cerramiento, los cambios diarios en la radiación solar y la temperatura del aire exterior.
• Para determinar la fiabilidad y aclarar los resultados obtenidos, se desarrolló, fabricó y estudió en la Universidad Politécnica de Dalian un modelo experimental de un edificio residencial ubicado en Dalian con sistemas de calefacción solar pasiva. El muro Trombe se coloca únicamente en la fachada sur, con válvulas de aire automáticas y cortinas (Fig. 3, foto).
• anemógrafo RHAT-301 para determinar la velocidad del aire interior;
• Termómetro TR72-S y termopares para medir la temperatura ambiente.

Se llevaron a cabo estudios experimentales en climas cálidos, de transición y periodos frios años bajo diferentes condiciones meteorológicas.

El algoritmo para resolver el problema se presenta en la Fig. 4.

Los resultados experimentales confirmaron la confiabilidad de las relaciones calculadas obtenidas y permitieron corregir las dependencias individuales teniendo en cuenta condiciones límite específicas.

Actualmente, hay muchos edificios residenciales y escuelas en la provincia de Liaoning que utilizan sistemas pasivos de calefacción solar.

Un análisis de los sistemas pasivos de suministro de calor solar muestra que son bastante prometedores en determinadas áreas. regiones climáticas en comparación con otros sistemas por las siguientes razones:

• baratura;
• facilidad de mantenimiento;
• fiabilidad.

Las desventajas de los sistemas de calefacción solar pasiva incluyen el hecho de que los parámetros del aire interior pueden diferir de los requeridos (calculados) cuando la temperatura del aire exterior cambia más allá de los límites aceptados en los cálculos.

Para lograr un buen efecto de ahorro de energía en los sistemas de calefacción y refrigeración de edificios con un mantenimiento más preciso de las condiciones de temperatura dentro de límites especificados, es aconsejable combinar el uso de sistemas de calefacción y refrigeración solares pasivos y activos.

En este sentido, más investigaciones teóricas y trabajo experimental sobre modelos físicos teniendo en cuenta los resultados obtenidos previamente.

Literatura

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Simulación dinámica del rendimiento térmico de una casa solar pasiva mejorada con pared trombe ISES Solar Word Congress, 2007, Beijing China, Vols 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Estudio sobre la respuesta térmica dinámica de los sistemas de calefacción solar pasiva. Revista del Instituto de Tecnología de Harbin (nueva serie). 2007. vol. 14: 352–355.

MINISTERIO ENERGÍA Y ELECTRIFICACIÓN URSS

DEPARTAMENTO CIENTÍFICO Y TÉCNICO PRINCIPAL
ENERGÍA Y ELECTRIFICACIÓN

INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS
PARA CÁLCULO Y DISEÑO
SISTEMAS DE CALEFACCIÓN SOLAR

RD 34.20.115-89

SERVICIO DE EXCELENCIA PARA SOYUZTEKHENERGO

Moscú 1990

DESARROLLADO Orden Estatal de la Bandera Roja del Trabajo Instituto de Investigación Energética que lleva el nombre. GM Krzhizhanovsky

ARTISTAS MINNESOTA. EGAI, O.M. KORSHUNOV, A.S. LEONÓVICH, V.V. NUSHTAYKIN, V.K. RYBALKO, B.V. TARNIZHEVSKY, V.G. BULYCHEV

APROBADO Dirección General Científica y Técnica de Energía y Electrificación 07/12/89

Jefe V.I. SANGRIENTO

Se establece el período de validez.

desde el 01.01.90

hasta el 01/01/92

Real Pautas establecer el procedimiento para realizar cálculos y contener recomendaciones para el diseño de sistemas de calefacción solar para uso residencial, público y naves industriales y estructuras.

Las directrices están destinadas a diseñadores e ingenieros implicados en el desarrollo de sistemas de calefacción solar y suministro de agua caliente.

. DISPOSICIONES GENERALES

donde f - proporción de la carga térmica anual media total proporcionada por la energía solar;

donde F - superficie del SC, m2.

donde H es la radiación solar total anual promedio sobre una superficie horizontal, kW·h/m2 ; ubicado desde la aplicación;

a, b - parámetros determinados a partir de la ecuación () y ()

donde r - las características de las propiedades de aislamiento térmico de la envolvente del edificio para un valor fijo de la carga de ACS, es la relación entre la carga de calefacción diaria a una temperatura del aire exterior de 0 °C y la carga diaria de ACS. Cuanto más r , mayor es la proporción de la carga de calefacción en comparación con la proporción de la carga de ACS y menos perfecto es el diseño del edificio en términos de pérdidas de calor; r = 0 sólo se tiene en cuenta Sistemas de ACS. La característica está determinada por la fórmula.

donde λ es la pérdida de calor específica del edificio, W/(m 3 °C);

metro - número de horas del día;

k - tasa de intercambio de aire de ventilación, 1/día;

ρ en - densidad del aire a 0 °C, kg/m3;

F - tasa de reemplazo, tomada aproximadamente de 0,2 a 0,4.

Valores de λ, k, V, t in, s establecidos al diseñar la SST.

Valores del coeficiente α para colectores solares Tipos II y III

Valores del coeficiente β para colectores solares. Tipos II y III

Valores de los coeficientes a y bson de la mesa. .

Los valores de los coeficientes a y b dependiendo del tipo de colector solar

donde q yo - producción de calor específica anual de SGVS en valores f, diferente de 0,5;

Δq - variación de la producción calorífica específica anual de SGVS, %.

Cambio en la producción de calor específica anualΔq procedente de la captación anual de radiación solar sobre una superficie horizontal H y coeficiente f

Apéndice 2

Características térmicas de los colectores solares.

Apéndice 3

Características técnicas de los colectores solares.

Apéndice 4

Características técnicas de los intercambiadores de calor de flujo tipo TT.

Apéndice 5

Llegada anual de radiación solar total sobre una superficie horizontal (N), kW h/m 2

Notas e. Los refrigerantes a base de carbonato de potasio tienen las siguientes composiciones (fracción de masa):

Receta 1 Receta 2

Carbonato de potasio, 1,5-agua 51,6 42,9

Fosfato de sodio, 12-hidrato 4,3 3,57

Silicato de sodio, 9-hidrato 2,6 2,16

Tetraborato de sodio, 10-hidrato 2,0 1,66

Fluoreszoína 0,01 0,01

Agua Hasta 100 Hasta 100

En promedio anual, dependiendo de las condiciones climáticas y la latitud de la zona, el flujo de radiación solar sobre la superficie terrestre oscila entre 100 y 250 W/m2, alcanzando valores máximos al mediodía con cielo despejado, en casi cualquier lugar. (independientemente de la latitud), unos 1.000 W/m2. en condiciones zona media Rusia radiación solar“trae” a la superficie de la tierra energía equivalente a aproximadamente 100-150 kg combustible estándar por m2 por año.

Modelización matemática de la instalación más sencilla de calentamiento solar de agua realizada en el Instituto altas temperaturas Academia Rusa Las ciencias que utilizan software moderno y datos de un año meteorológico típico demostraron que en realidad condiciones climáticas en Rusia central es recomendable utilizar pisos de temporada calentadores de agua solares operando de marzo a septiembre. Para una instalación con una relación entre el área del colector solar y el volumen del tanque de almacenamiento de 2 m 2 /100 l, la probabilidad de calentamiento diario del agua durante este período a una temperatura de al menos 37 ° C es del 50-90%. , hasta una temperatura de al menos 45 ° C - 30-70%, hasta una temperatura de al menos 55 ° C - 20-60%. Los valores máximos de probabilidad se aplican a los meses de verano.

“Tu Casa Solar” desarrolla, monta y suministra sistemas con circulación de refrigerante tanto pasiva como activa. Puede encontrar una descripción de estos sistemas en las secciones correspondientes de nuestro sitio web. Los pedidos y compras se realizan a través de.

A menudo se plantea la pregunta de si es posible utilizar sistemas de calefacción solar para calentar en las condiciones rusas. Sobre este tema se ha escrito un artículo aparte: "Apoyo a la calefacción solar".

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1. Colectores solares.

El colector solar es el elemento principal de la instalación en el que la energía de la radiación solar se convierte en otra forma. energía útil. A diferencia de los intercambiadores de calor convencionales, en los que se produce una intensa transferencia de calor de un fluido a otro y la radiación es insignificante, en un colector solar la transferencia de energía al fluido se realiza desde una fuente remota de energía radiante. Sin concentración rayos de sol La densidad del flujo de radiación incidente es, en el mejor de los casos, -1100 W/m2 y es variable. Las longitudes de onda están en el rango de 0,3 a 3,0 micrones. Son significativamente más pequeñas que las longitudes de onda de la radiación intrínseca de la mayoría de las superficies que absorben radiación. Por lo tanto, la investigación sobre colectores solares presenta desafíos únicos en materia de transferencia de calor con densidades de flujo de energía bajas y variables y un papel relativamente importante para la radiación.

Los colectores solares se pueden utilizar tanto con radiación solar concentrada como sin ella. En los colectores planos, la superficie que recibe la radiación solar es también la superficie que absorbe la radiación. Los colectores de enfoque, que suelen tener reflectores cóncavos, concentran la radiación incidente en toda su superficie en un intercambiador de calor con una superficie más pequeña, aumentando así la densidad del flujo de energía.

1.1. Colectores solares planos. Un colector solar de placa plana es un intercambiador de calor diseñado para calentar un líquido o gas utilizando energía de radiación solar.

Los colectores de placa plana se pueden utilizar para calentar el refrigerante a temperaturas moderadas, t ≈ 100 o C. Sus ventajas incluyen la posibilidad de utilizar radiación solar tanto directa como difusa; no requieren seguimiento solar y no requieren mantenimiento de rutina. Estructuralmente, son más simples que un sistema compuesto por reflectores concentradores, superficies absorbentes y mecanismos de seguimiento. El ámbito de aplicación de los colectores solares son los sistemas de calefacción para viviendas y naves industriales, sistemas de aire acondicionado, suministro de agua caliente, así como plantas de energía con un fluido de trabajo de bajo punto de ebullición, que normalmente funciona según el ciclo Rankine.

Los elementos principales de un colector solar de placa plana típico (Fig. 1) son: una superficie “negra” que absorbe radiación solar y transfiere su energía al refrigerante (generalmente líquido); recubrimientos transparentes a la radiación solar ubicados sobre la superficie absorbente, que reducen las pérdidas por convección y radiación a la atmósfera; Aislamiento térmico de las superficies de retorno y extremo del colector para reducir las pérdidas por conductividad térmica.

Fig.1. Diagrama esquemático Colector solar plano.

A) 1 - revestimientos transparentes; 2 - aislamiento; 3 - tubo con refrigerante; 4 - superficie absorbente;

b) 1.superficie que absorbe la radiación solar, 2-canales de refrigeración, 3-vidrio(??), 4-cuerpo,

5- aislamiento térmico.

Fig.2 Colector solar de tipo lámina-tubo.

1 - colector hidráulico superior; 2 - colector hidráulico inferior; 3 - n tuberías ubicadas a una distancia W entre sí; 4 - hoja (placa absorbente); 5- conexión; 6 - tubería (no a escala);

7 - aislamiento.

1.2. Eficiencia del colector. La eficiencia de un colector está determinada por su eficiencia óptica y térmica. La eficiencia óptica η o muestra qué parte de la radiación solar que llega a la superficie del acristalamiento del colector es absorbida por la superficie negra absorbente, y tiene en cuenta las pérdidas de energía asociadas con la diferencia entre la transmitancia del vidrio y el coeficiente de absorción de la superficie absorbente respecto de la unidad. . Para colectores con acristalamiento monocapa

donde (τα) n es el producto de la transmitancia del vidrio τ y el coeficiente de absorción α que absorbe la radiación de la superficie en caída normal rayos de sol.

Si el ángulo de incidencia de los rayos difiere del directo, se introduce un factor de corrección k, teniendo en cuenta el aumento de las pérdidas por reflexión del vidrio y las superficies que absorben la radiación solar. En la figura. La Figura 3 muestra las gráficas k = f(1/ cos 0 - 1) para colectores con acristalamiento monocapa y bicapa. Eficiencia óptica teniendo en cuenta el ángulo de incidencia de los rayos distintos de los directos,

Arroz. 3. factor de corrección, teniendo en cuenta el reflejo de la luz solar en la superficie del vidrio y la superficie absorbente negra.

Además de estas pérdidas, en un colector de cualquier diseño existen pérdidas de calor al ambiente Q sudor, que son tenidas en cuenta por la eficiencia térmica, que igual a la proporción cantidad de calor útil extraído del colector por cierto tiempo, a la cantidad de energía de radiación que le llega del Sol durante el mismo tiempo:

donde Ω es el área de apertura del colector; I es la densidad de flujo de radiación solar.

Óptica y eficiencia térmica Los coleccionistas están relacionados por relación.

Pérdida de calor caracterizado por el coeficiente de pérdida total U

donde T a es la temperatura de la superficie negra que absorbe la radiación solar; T sobre - temperatura ambiente.

El valor de U puede considerarse constante con suficiente precisión para los cálculos. En este caso, sustituyendo Qpot en la fórmula para eficiencia térmica conduce a la ecuación

La eficiencia térmica de un colector también se puede escribir en términos de la temperatura promedio del refrigerante que fluye a través de él:

donde T t = (T entrada + T salida) /2 - temperatura promedio refrigerante; F" es un parámetro habitualmente denominado “eficiencia del colector” y que caracteriza la eficiencia de la transferencia de calor desde la superficie que absorbe la radiación solar al refrigerante; depende del diseño del colector y es casi independiente de otros factores; valores típicos del parámetro F"≈: 0,8- 0,9 - para colectores de aire planos; 0,9-0,95 - para colectores de líquido planos; 0,95-1,0 - para colectores de vacío.

1.3. Colectores de vacío. En los casos en que se requiere calentamiento a temperaturas más altas, se utilizan colectores de vacío. En un colector de vacío, el volumen que contiene la superficie negra que absorbe la radiación solar está separado del ambiente por un espacio evacuado, lo que puede reducir significativamente la pérdida de calor al ambiente debido a la conductividad térmica y la convección. Las pérdidas por radiación se suprimen en gran medida mediante la aplicación de un recubrimiento selectivo. Porque coeficiente completo Las pérdidas en el colector de vacío son pequeñas, el refrigerante que contiene se puede calentar a temperaturas más altas (120-150 °C) que en colector plano. En la figura. La Figura 9.10 muestra ejemplos del diseño de colectores de vacío.

Arroz. 4. Tipos de colectores de vacío.

1 - tubo con refrigerante; 2 - placa con revestimiento selectivo que absorbe la radiación solar; 3 tubo de calor; 4 elementos de eliminación de calor; 5 tubo de vidrio con recubrimiento selectivo; b - tubo interior para suministro de refrigerante; 7 recipiente exterior de vidrio; 8 vacío