Типы солнечных коллекторов и принципы их действия.
Солнечный коллектор - установка для прямого преобразования энергии Солнца в тепловую энергию.
Типы солнечных коллекторов.
Плоский коллектор - самый распространенный вид солнечных коллекторов, используемых в бытовых водонагревательных и отопительных системах. Этот коллектор представляет собой теплоизолированную остекленную панель, в которую помещена пластина поглотителя. Пластина поглотителя изготовлена из металла, хорошо проводящего тепло (чаще всего меди или алюминия). Чаще всего используют медь, т.к. она лучше проводит тепло и меньше подвержена коррозии, чем алюминий. Пластина поглотителя обработана специальным высокоселективным покрытием, которое лучше удерживает поглощенный солнечный свет. Это покрытие состоит из очень прочного тонкого слоя аморфного полупроводника, нанесенного на металлическое основание, и отличается высокой поглощающей способностью в видимой области спектра и низким коэффициентом излучения в длинноволновой инфракрасной области. Благодаря остеклению (в плоских коллекторах обычно используется матовое, пропускающее только свет, стекло с низким содержанием железа) снижаются потери тепла. Дно и боковые стенки коллектора покрывают теплоизолирующим материалом, что еще больше сокращает тепловые потери.
Прямоточный вакуумированный трубчатый солнечный коллектор
В каждую вакуумированную трубку встроен медный поглотитель с гелиотитановым покрытием, гарантирующим высокий уровень поглощения солнечной энергии и малую эмиссию теплового излучения. Вакуумированное пространство позволяет практически полностью устранить теплопотери. На поглотителе установлен коаксиальный трубчатый прямоточный теплообменник, выходящий в коллектор. Протекающий через него теплоноситель забирает тепло от поглотителя. К преимуществам этой системы можно отнести непосредственную передачу тепла воде, что позволяет сократить теплопотери. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал, теплоноситель в нем можно нагреть до температур 120-160°С.
|
|
|
30°С (коллекторы со стеклянными тепловыми трубками) или даже до -45°С (коллекторы с металлическими тепловыми трубками).
2. Принцип действия плоского солнечного коллектора.
Солнечный свет проходит через остекление и попадает на поглощающую пластину, которая нагревается, превращая солнечную радиацию в тепловую энергию. Это тепло передается теплоносителю - воде или антифризу, циркулирующему через солнечный коллектор. Теплоноситель нагревается и отдает затем тепловую энергию через теплообменник воде в емкостном водонагревателе. В нем горячая вода находится до момента ее использования. Также в емкостном водонагревателе можно установить электрическую вставку, чтобы в случае понижения температуры ниже установленной (например, из-за продолжительной пасмурной погоды) она догревала воду до заданной температуры.
Отдельную трубку можно заменить в случае необходимости, коллектор при этом продолжает функционировать. Процедура замены трубок очень проста, при этом нет необходимости сливать незамерзающую жидкость из контура тепообменника.
|
|
|
Солнечное теплоснабжение (СТО как направление использования солнечной является наиболее освоенным. В основе таких систем лежит использование устройств, преобразующих солнечную радиацию в теплоту. Главным элементом этих устройств является плоский солнечный коллектор, поглощающий солнечные лучи с преобразованием их в тепловую энергию.
В большинстве случаев применяется окраска поверхностей коллектора черной матовой краской или покрытие металлических поверхностей гальваническим способом. Установки СТС используются для горячего водоснабжения, отопления и кондиционирования воздуха в жилых, общественных, санаторно-курортных зданиях, подогрева воды в плавательных бассейнах и в различных процессах промышленного и сельскохозяйственного производства. Различают:
|
|
|
«активные» установки СТС, в которых используют коллекторы с циркуляцией теплоносителя;
«пассивные» системы отопления зданий, в которых строительные конструкции используют как тепловоспринимающие элементы.
Опыт эксплуатации этих установок показывает следующее:
в системах солнечного горячего водоснабжения (СГВС) замещается около 40 - 60% годового расхода топлива в зависимости от района расположения установок;
в системах солнечного отопления и СГВС замещается 20 - 50% топлива;
«пассивные» системы отопления зданий позволяют снижать энергопотребление домов до 40%, а в отдельных случаях — до 70%.
Простейшая и наиболее дешевая система солнечного горячего водоснабжения основана на термосифонном принципе. Система состоит из солнечного коллектора и расположенного выше него бака-аккумулятора горячей воды. Плотность воды, нагретой в коллекторе, меньше, чем плотность более холодной воды в нижней части бака-аккумулятора, в результате чего в контуре возникает циркуляция. Когда бак-аккумлятор не может быть расположен выше коллектора (например, в больших системах), тогда циркуляция воды осуществляется насосом.
|
|
|
можно сооружать к существующим котельным и вновь проектируемым. Мощность солнечных приставок может составлять 5 - 30% от мощности котельных, в среднем порядке 15%.
Солнечные коллекторы нужно ориентировать по возможности строго на юг. Однако, без существенного падения производительности можно отклониться от южного направления на 30 градусов. Для фотоэлектрических панелей можно без существенного ухудшения отклоняться до 45 градусов. Превышение этих рекомендуемых цифр сильно ухудшить эффективность системы солнечного тепло или электроснабжения.
Варианты монтажа установки:
Наклонный (на крышу с любым углом наклона ската);
Горизонтальный (на плоскую крышу);
Свободностоящий (солнечный коллектор с опорной конструкцией)
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 883; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!