Чтение онлайн

Мгновенный КПД можно определить по формуле:

Параметры, влияющие на КПД солнечного коллектора:

– интенсивность солнечной энергии;

– температура наружного воздуха;

– конструктивные характеристики солнечного коллектора;

– свойства поверхности абсорбера – материал и толщина листа, – толщина,

– коэффициент теплопроводности тепловой изоляции,

– шаг труб;

– рабочие параметры всей гелиосистемы (расход теплоносителя и его температура на входе).

При сравнении различных материалов, используемых для изготовления абсорбера, – меди, алюминия, стали, пластмассы – установлено, что с увеличением произведения толщины листа на его коэффициент теплопроводности, значение КПД коллектора возрастает.

Расстояние между трубками в плоском абсорбере обычно меняется от 50 до 150 миллиметров, при этом, его КПД меняется от 0,989 до 0,948 если он выполнен из меди, от 0,88 до 0,934, для алюминия и 0.984 до 0,819 для стали. Уменьшение диаметра трубок снижает эффективность на 2–4 %.

Расстояние между трубками в плоском абсорбере обычно меняется от 50 до 150 миллиметров, при этом, его КПД меняется от 0,989 до 0,948 если он выполнен из меди, от 0,88 до 0,934, для алюминия и 0.984 до 0,819 для стали. Уменьшение диаметра трубок снижает эффективность на 2–4 %.

Очень большую роль в эффективности работы плоских солнечных коллекторов играют атмосферные факторы, так при уменьшении температуры окружающего воздуха с 25 до 10°С, КПД падает примерно на 25 %. При появлении облачности – в два раза, допустим интенсивность солнечного излучения упала с 1000 до 500 Вт/м^2, тогда коллектор площадью один квадратный метр произведет примерно в 4 раза меньше тепловой энергии, чем в первом случае. Чем ниже температура входящего теплоносителя, тем выше КПД. Увеличение расхода теплоносителя влечет увеличение КПД до определенной величины и потом остается неизменным.

Таблица 1 Свойства селективных покрытий

Важным фактором также является качество селективной поверхности абсорбера. У лучших, показатель их эффективности составляет 0,96, в то время, как простая черная краска имеет данный показатель на уровне 0,5.

На рис.11 показаны зависимости мгновенного КПД закрытого плоского солнечного коллектора с высокоселективной поверхностью абсорбера от интенсивности солнечного потока (1000, 800, 500, 300 Вт/м^2, разности температур теплоносителя и окружающего воздуха, при наилучших показателях оптического КПД (0,82) и углу падения солнечных лучей перпендикулярно поверхности при коэффициенте потерь, равным 7 Вт/ м^2°С.

Для обеспечения простого и быстрого гидравлического подключения, например, гелиоколлектор Logasol SKN3.0, рис. 12, оснащен патрубками для шлангов.

Рис.11 График сравнения тепловой эффективности разных солнечных коллекторов при солнечном излучении мощностью 600 Вт/м^2: 1 – вакуумный коллектор (трубчатого типа); 2 – плоский солнечный коллектор (селективное покрытие); 3 – солнечный коллектор открытого типа

Рис.12 Гелиоколлектор SKN3.0-S–вертикальный, SKN3.0-w- горизонтальный

Гелиоколлекторы монтируются без применения специального инструмента с помощью ленточных пружинных хомутов, рассчитанных вместе с гелио коллекторами на температуру до +170°С и давление до 6 бар. Основные технические данные плоских гелиоколлекторов Logasol SKN3.0 представлены в таблице 2. Инертный газ, находящийся между абсорбером и стеклом, предотвращает тепловые потери. Благодаря герметичной конструкции покрытие абсорбера дополнительно защищено от таких внешних атмосферных воздействий как воздух, пыль или вредные вещества. Благодаря этому достигается продолжительный срок службы коллектора с высокой тепло производительностью. Изготовление абсорбера в форме двойного меандра позволяет осуществлять одностороннее подключение до 5 коллекторов в ряд. При больших размерах гелио коллекторного поля требуется чередование сторон подключения, чтобы обеспечить равномерное распределение потока жидкости-теплоносителя.

Таблица 2 Основные технические данные плоских гелиоколлекторов Logasol SKN3.0

Конструкция абсорбера в форме сдвоенного меандра способствует увеличению мощности коллекторов, обеспечивая турбулентное движение теплоносителя на всех участках. Также, за счет параллельного соединения двух меандров (змеевиков) в гелиоколлекторе достигается низкий уровень потерь давления. Сборный трубопровод обратного потока расположен в нижней части гелиоколлектора. Поэтому в периоды стагнации горячий теплоноситель может быстрее пройти через гелиоколлектор.

Гелиоустановке необходима защита от замерзания. Для этого применяют на выбор антифризы Solarfluid L и Туосог LS. Теплоноситель Solarfluid L – это готовая для применения смесь 50% полипропилен-гликоля и 50% воды. Бесцветная смесь не приносит вреда продуктам питания и подвергается биологическому распаду. Теплоноситель Solarfluid L защищает гелиоустановку от замерзания и коррозии. В установках с гелио коллекторами Logasol SКNЗ.0 и SКN4.0 теплоноситель Solarfluid L обеспечивает надежную эксплуатацию при температурах от 37 °С до +170 °С. Гелиоустановке необходима защита от замерзания. Для этого применяют на выбор антифризы Solarfluid L и Туосог LS. Теплоноситель Solarfluid L – это готовая для применения смесь 50% полипропилен-гликоля и 50% воды. Бесцветная смесь не приносит вреда продуктам питания и подвергается биологическому распаду. Теплоноситель Solarfluid L защищает гелиоустановку от замерзания и коррозии. В установках с гелио коллекторами Logasol SКNЗ.0 и SКN4.0 теплоноситель Solarfluid L обеспечивает надежную эксплуатацию при температурах от 37 °С до +170 °С.

Теплоноситель Туосог LS – это смесь 43% полипропилен-гликоля и 57% воды. Смесь красного/розового цвета не наносит вреда продуктам питания и поддается биологическому распаду, гарантирует надежную эксплуатацию при температурах от – 28 °С до +170 °С.

Теплоносители на основе водных растворов полипропилен гликоля подвержены старению во время эксплуатации гелиоустановок. При длительных термических перегрузках (>200 °С) возникает характерный резкий горелый запах. Вследствие образования твердых частиц как продуктов распада пропилен гликоля или ингибиторов, которые уже не могут раствориться в воде, теплоноситель приобретает почти черный цвет. Существенными факторами влияния являются высокие температуры, давление и длительность нагрузки. На эти факторы ощутимо влияет геометрия абсорбера. Расположение присоединительных трубок на коллекторе оказывает влияние на стагнационные характеристики гелио коллектора и, тем самым, и на старение теплоносителя. Поэтому следует избегать длинных наклонных (с подъемом) участков прямого и обратного трубопроводов у коллекторного поля, так как в период стагнации теплоноситель из этих линий попадает в гелио коллектор и увеличивает объем пара. Старению дополнительно способствует кислород и загрязнения, например, медная или стальная окалина. Для контроля теплоносителя на монтажной площадке следует определять показатель рН и содержание антифриза.

Преимущества, закрытых плоских трубчатых коллекторов.

1.Высокая эффективность работы летом. При правильном выборе направления ориентации на солнце имеют значительно более высокую эффективность, чем открытые солнечные коллекторы – КПД более 50%.

Перепад температур между коллектором и атмосферным воздухом может достигать 20–60°С.

2.Хорошее соотношение цена – эффективность при эксплуатации систем только в летний период времени.

3. Способность самоочищаться от снега и инея. Данная способность определяется не конструкцией самого плоского солнечного коллектора. Снег оседает на поверхность и иней образуется на ней и у плоского и у другого любого коллектора в ночные часы или при полной облачности. У систем ГВС и отопления с использованием плоских трубчатых коллекторов есть возможность принудительно подогреть теплоноситель в трубках, и он нагреет абсорбер, который, в свою очередь, нагреет стекло солнечного коллектора. Снег и иней, находящийся на поверхности коллектора, растают.