Существует достаточно много конструкций воздушных и жидкостных солнечных коллекторов, различающихся способом монтажа, КПД и стоимостью.
Здесь представлены различные конструктивные решения коллекторов для различных климатических условий и способов монтажа.
Солнечный коллектор с двумя стеклянными покрытиями и медным теплоприемником типа труба в листе:
1 — поток воды в следующий солнечный коллектор; 2 — поток воды из предыдущего солнечного коллектора; 3 — два стеклянных покрытия; 4 — медный теплоприемник с верхней поверхностью, окрашенной в черный цвет; 5 — паяное соединение; 6 — стропила размером 50Х200 мм с расстоянием между центрами 610 мм; 7 — медные трубы; 8 — алюминиевая накладка, закрывающая заполненный мастикой промежуток между солнечными коллекторами; 9 — медная пластина толщиной 0,5 мм; 10 — стекло толщиной до 5 мм; 11 — стекло толщиной 3,2 мм; 12 — окрашено в черный цвет; 13 — зазор; 14 — пайка; 15 — медная труба диаметром 12,5 мм; 16 — алюминиевая фольга; 17 — крепежные накладки; 18 — изоляция (110 мм); 19 — стропила размером 50Х200 мм с расстоянием между центрами 610 мм; 20 — пространство, вентилирующееся летом для охлаждения потока; 21 — изоляционная плита
Существуют три схемы расположения труб:
- под пластиной;
- над пластиной;
- составляющие одно целое с пластиной.
Конфигурация солнечного коллектора типа труба в листе:
Остин Уиллер исследовал эффект теплопроводности соединений и сделал вывод, что стальные трубы не уступают медным, если соединение между трубой и пластиной имеет хорошую теплопроводность. Теплопроводность соединений может находиться в пределах от 1,7 кВт/(м*°K) для надежно припаянной трубы, до 5,5 кВт/(м*°K) для плохо закрепленной или ненадежно припаянной трубы.
Штампованные пластины с трубными профилями являются наилучшим вариантом по своим характеристикам, но они требуют оборудования для массового производства, чтобы получить экономический эффект. Система Солярис Гарри Томасона, в которой вода стекает по поверхности волнистого листа из алюминия или оцинкованной стали, не сталкивается со многими проблемами замерзания, которые связаны с солнечными коллекторами трубчатого типа.
Детали солнечного коллектора Солярис Гарри Томасона:
Два варианта теплоприемника типа труба в листе. В обоих солнечных коллекторах тыльная сторона теплоприемной пластины изолирована пенополиуретаном.
Прототип дешевого плоского солнечного коллектора:
Солнечный коллектор, являющийся сам по себе конструктивным элементом. Он может заменить собой любой элемент типовой крыши, в том числе стропила, утеплитель и кровлю. Теплоприемник состоит из двух сваренных друг с другом листов металла; высокое давление в трубах требует высококачественного сварного шва.
Солнечный коллектор в сборе:
Один из первых промышленно выпускаемых солнечных коллекторов для отопления зданий в США был спроектирован в 1973 г. Эвереттом Барбером (Гилфорд, Коннектикут).
Первые варианты коллекторов Барбера были применены в нескольких домах. Так называемый встроенный модуль был предназначен для установки между стропилами, заменяя собой утеплитель, обрешетку и кровлю.
На смену этой модели пришел наружно монтируемый модуль, который размещается на обычной крыше, обеспечивая жесткость здания и необходимую защиту от проникновения воды.
Солнечный коллектор, устанавливаемый вместо участка крыши; конструкция фирмы Сануоркс корпорейшн:
Детали: модуль, смонтированный вместо участка крыши; конструкция фирмы Сануоркс корпорейшн:
Барбер считает, что проверенные и испытанные материалы дают наилучшие долговременные результаты и, следовательно, лучшую долговременную окупаемость.
Трубы для теплоносителя и пластина теплоприемника, к которой они припаяны, полностью выполнены из меди. Этот вариант обеспечивает долгий срок службы по сравнению с любым другим материалом, имеющимся в настоящее время для теплоприемника такого типа.
На медный лист наносится селективный слой, а поверх устанавливается стеклянное покрытие. Все устройство помещается в контейнер из листового металла.
Независимые испытания, проведенные НАСА и другими организациями, показывают, что этот коллектор имеет очень хорошие рабочие характеристики в широком диапазоне температур.
Фирма ППДжи индастриз выпустила дешевый солнечный коллектор, правда, не очень высокого качества. В этой конструкции для пластины теплоприемника был применен алюминий.
Прототип солнечного коллектора фирмы ППДжи индастриз:
Прототип солнечного коллектора фирмы ППДжи индастриз с необязательным тыльным защитным кожухом:
Панель ППДжи индастриз имеет очевидные преимущества. Вместо труб, прикрепленных к листу, алюминиевый теплоприемник имеет уже отформованные в нем трубы (технология Ролл-Бонд). Поверхность теплоприемника покрыта черной матовой краской, а не селективным слоем, имеет два покрытия из закаленного изолирующего стекла Геркулит К фирмы ППДжи индастриз.
Эти узлы выпускаются в разных вариантах: с изоляцией или кожухом с тыльной стороны теплоприемника или же без них. Сейчас в основном производстве фирма ППДжи индастриз все же переключилась на выпуск медных теплоприемников.
Отличительной чертой солнечного коллектора, разработанного фирмой Сан-Эрс, инк. является то, что, горизонтальная труба встроена в коллектор.
Конструкция солнечного коллектора фирмы Сан-Эрс Констракшн Ко.:
Солнечный коллектор Соларсан был разработан Уильямом Эдмондсоном, редактором ежемесячного информационного бюллетеня по солнечной энергии Солар энерджи дайджест.
Хотя коллектор был задуман как солнечный водонагреватель, его легко можно приспособить к системе отопления здания. Действительно, поскольку им предполагалось заменить часть крыши, разумнее построить этот солнечный коллектор размером во всю крышу, используя его как для отопления, так и для приготовления горячей воды.
Так как стоимость нескольких компонентов можно сравнить с крышей, реальная стоимость материалов коллектора может быть сравнительно невелика.
Солнечный водонагреватель Соларсан Уильяма Эдмундсона:
Комментарии