Трубчатый вакуумный солнечный коллектор наиболее пригоден для круглогодичного отопления дома даже в условиях рассеянной облачности.
Эффективность
Поддержание вакуума ниже 1,33 Па в пространстве между лучепоглощающей поверхностью абсорбера и светопрозрачным покрытием солнечного коллектора наряду с применением селективных покрытий на поверхности абсорбера существенно повышает эффективность солнечного коллектора благодаря почти полному исключению тепловых потерь путём теплопроводности и конвекции, с одной стороны, а также повышению поглощательной способности и снижению потерь теплоты путём излучения, с другой.
Конструктивное решение вакуумного солнечного коллектора
Возможны различные варианты конструктивного выполнения вакуумных стеклянных трубчатых солнечных коллекторов. Некоторые из них показаны на рисунках.
Внутри стеклянной оболочки из высококачественного боросиликатного стекла диаметром 100–150 мм помещаются: трубка для теплоносителя, лучепоглощающая поверхность, отражатель. Трубка может иметь U-образную форму (а и в) или представляет собой тепловую трубу (б и г).
Внутреннее пространство оболочки вакуумировано. Отражатель может быть выполнен в виде фоклина (в), составлять часть оболочки (г) или находиться в виде полос на боковых стенках вакуумированных труб, используемых в качестве прозрачной изоляции (д).
Поперечное сечение вакуумных стеклянных трубчатых коллекторов:
1 — стеклянная оболочка; 2 — трубка для нагреваемой жидкости; 3 — лучепоглощающая поверхность; 4 — отражатель; 5 — теплоизоляция
В конструкции, показанной на рисунке (д) лучепоглощающая поверхность расположена под вакуумированными трубами и надёжно соединена с трубками для нагреваемой жидкости, помещёнными в теплоизоляцию.
Обычно модуль солнечного коллектора включает ряд (до 10) стеклянных вакуумированных труб, присоединённых к общей трубе, по которой движется нагреваемая жидкость. Как правило, модуль помещается в теплоизолированный корпус.
В конструктивном отношении слабым местом является узел соединения стеклянных и металлических деталей, имеющих различные коэффициенты линейного расширения при нагревании.
Для повышения эффективности вакуумных солнечных коллекторов используются селективные покрытия, отражатели и т.п.
На внутреннюю поверхность верхней части стеклянной оболочки наносят покрытие, например из диоксида индия, обладающее хорошей отражательной способностью для теплового (инфракрасного) излучения и не влияющее на коэффициент пропускания коротковолнового излучения.
На лучепоглощающую поверхность абсорбера наносят селективное покрытие, например из чёрного хрома, благодаря чему снижаются оптические потери солнечного коллектора и потери теплоты путём излучения и повышается КПД.
Нижняя поверхность стеклянной оболочки может быть выполнена зеркальной. Отражающая поверхность может быть размещена под стеклянной оболочкой на небольшом расстоянии от неё. Это способствует повышению КПД солнечного коллектора благодаря использованию рассеянного излучения.
Узлы вакуумного стеклянного трубчатого коллектора:
1 — вакуумированная стеклянная оболочка; 2 — труба для нагреваемой жидкости; 3 — соединение металла со стеклом
В качестве теплоносителя используются различные среды, в частности вода, растворы органических веществ, силиконовое масло. Температура нагрева теплоносителя достигает 90–300°C.
Комментарии