Абсорбционный холодильный и теплонасосный агрегат разработан : изготовлен Институтом технической теплофизики АН УССР. Он пре ставляет собой обычный абсорбер-испаритель, соединенный с воздушным десорбером через теплообменник солнечного контура. В качестве абсорбента использован хлористый литий. Расчетная холодопроизво-дительность установки - 120 кВт.

Система солнечного теплоснабжения плавательного бассейна состоит из солнечного контура со змеевиками обогрева ванны, контура циркуляции морской воды, контура утилизации тепла сбросной воды и теплового насоса, в качестве которого использована фреоновая холодильная машина. Сбрасываемая из плавательного бассейна вода, предварительно охлажденная свежей морской водой, поступает в испаритель. Несмотря на предварительное охлаждение температура воды достаточно высока (14 "С). Охлаждая эту воду в испарителе до +4 ... +6 Ос, можно подогревать в конденсаторе водопроводную воду до +37 Ос и направлять ее в душевые бассейна.

Контур водяного утилизатора представляет собой систему полиэтиленовых труб, омываемых сливаемой из бассейна водой. Внутри труб проходит свежая морская вода.

Двухфазный термосифонный утилизатор используют для подогрева приточного воздуха за счет отбора тепла от вытяжного воздуха. В зимний период нагретая за счет солнечной радиации вода насосом 4 подается в одну из групп аккумуляторов, в то время как из другой группы тепло расходуется. Если температура воды достаточна (более 40 ОС), то с помощью насоса она подается в системы отопления и вентиляции, а также в плавательный бассейн и систему горячего водоснабжения через водоподогреватели. Если же температура воды меньше 40 ОС, в работу включается термотрансформаторы. В этом случае насос 23 прокачивает воду через испарители тепловых насосов {см. рис. 2.21, поз. 24 и 25), а с конденсаторов с помощью насоса снимается необходимое тепло. При работе АХСУ в режиме теплового насоса вода потребителей с помощью насоса подается в абсорбер для нагрева. Испаритель в эТо время охлаждается водой из аккумуляторов; образующийся в абсорбере слабый раствор подается на выпаривание в десорбер^ где увлажняет и подогревает наружный воздух, подаваемый затем вентилятором непосредственно в систему вентиляции.

Летом отепленная в системах кондиционирования и охлаждения вода подается насосом в испаритель АХСУ. Теплота абсорбции отводится через градирню. В этом режиме вода в солнечных коллекторах должна нагреваться до-70 ... 80 ос и подаваться в теплообменник для нагрева абсорбента, а увлажненный в воздушном десорбере воздух выбрасывается наружу.

Управление режимами работы и съем показаний КИП осуществляется автоматизированной системой с ЭВМ.

1.Абрамович Б.Г., Гольштейн В.Л. Интенсификация теплообмена излучением с помощью покрытий. — М.: Энергия, 1977. — С. 256.

2.Алоян О. Повышение экономичности солнечно-испарительных установок охлаждения воздуха // Сб. науч. тр. / ТбилЗНИИЭП. - Тбилиси, 1987. -С. 51- 65.

3.Баум И.В. Физико-математическая характеристика селективных систем сбора солнечной энергии. Фокусирующие солнечные коллекторы // Энергоактивные здания. — М.: Стройиздат, 1988. - С. 90-108.

4.Бекман Г., Тилли П. Тепловое аккумулирование энергии. — М.: Мир, 1987.-С. 272.

5.Гелиотехнические установки для отопления и горячего водоснабжения / ЦНТИ Госгражданстроя. - М.: 1982. - 44 с.

6.Заваров А.И., Ферт А.Р. Использование солнечной энергии для тепло- и хладоснабжения гражданских зданий. — Киев: Знание, 1981. — С. 20.

7.Калагиян М.С., Попель О.С., Шпильрайн Э.Э. Экспериментальный жилой дом с системой солнечного теплоснабжения в поселке Мерцеван Армянской ССР // Гелиотехника. -1986. - № 3. - С. 66-71.

8.Селиванов Н.П., Спиров В.Н. Гидротермальные коллекторы энергоактивных зданий // Энергоактивные здания. — М.: Стройиздат, 1988. — С. 338—347,

9.Смирнов СИ., Сигалов Ю.М., Мышко Ю.Л. Результаты испытаний солнечной водонагреватель ной установки в условиях средней полосы СССР // Гелиотехника. —1980. -№5.-С. 70-77.

10. Ушакова А.Д. Солнечные водонагревательные установки в сельском хозяйстве. Использование солнечной энергии. — Ашхабад: Ылым,-1985. — С. 48—62.

П. Ферт А.Р., Хаванский В.М., Уголков B.C. Установка для охлаждения приточного воздуха с использованием солнечной энергии // Вентиляция и кондиционирование воздуха промышленных и сельскохозяйственных зданий. — Рига, 1981. — С. 127—133.

12.Шадиев С, Киргизбаев Д.А., Камипов О.С. К оптимизации генератора-абсорбера солнечного фруктохранилища // Гелиотехника. —1986. — № 5. — С. 65—68.

13.Щетинина Н.А., Жадан С.З., Петренко В.А. Экспериментальное исследование гепио-эжекторной фреоновой холодильной машины // Гелиотехника. —1987. — № 3. — С. 66—69.

Глава 3. КОНСТРУКЦИИ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОЮВ 3.1. плоский КОЛЛЕКТОР

Особенности конструкции. Большинство плоских солнечных коллекторов состоит из четырех основных элементов (рис. 3.1):

Поглощающей панели с каналами для теплоносителя, на поверхность которой нанесено покрытие, обеспечивающее поглощение не менее 90 % падающего солнечного излучения;

прозрачной изоляции, состоящей, как правило, из одного или двух слоев остекления;

тепловой изоляции, снижающей потери теплоты в окружающую среду через днище коллектора и его боковые грани;

корпуса, где расположены поглощающая панель и тепловая изоляция и который сверху закрыт прозрачной изоляцией.

В коллекторе падающее солнечное излучение преобразуется в теплоту, отводимую потоком теплоносителя (вода, антифриз, воздух и др.), протекающим по каналам поглощающей панели. Прозрачная изоляция снижает конвективные и лучистые потери теплоты от поглощающей панели в атмосферу, вследствие чего возрастает теплопроиз-водительность коллектора. Как известно, большинство прозрачных сред, в том числе стекло, пропускают лучи селективно, т.е. их пропус-кательная способность зависит от длины волны падающего излучения. Обычное оконное стекло в зависимости от содержания в нем железа пропускает до 85 ... 87 % солнечного излучения, но практически непрозрачно для собственного теплового излучения панели. Переход от одинарного остекления к двойному приводит к уменьшению тепловых потерь через прозрачную изоляцию, но одновременно уменьшается и плотность потока излучения, падающего на поглощающую панель.

Плоские коллекторы используют в коммунально-бытовой сфере для горячего водоснабжения и отопления жилых и общественных зданий, в сельскохозяйственном производстве при переработке и хранении продукции, в промышленности (текстильной, кожевенной, пищевой и др.) - в технологических процессах, требующих невысоких (до 100 "С) температур. За рубежом плоские солнечные коллекторы широко применяют также для подогрева воды в открытых плавательных бассейнах в летнее время. В этом случае необходимо весьма небольшое (всего на несколько градусов) повышение температуры. Поэтому поглощающая панель, как правило, из пластмассы или резины, используется без остекления, теплоизоляции и корпуса.

Рве. 3.1. Плоский оопшчвый коллекпф

1 - корпус; 2 - прозрачная изоляция; 3 - каналы для теплоносителя; 4 — поглощающая панель; 5 - тепловая изоляция

Типичными конструкциями поглощающих панелей коллекторов являются следующие:

стандартный панельный отопительный радиатор (рис. 3.2, о). В СССР коллекторы на базе такого радиатора из стали 08кп выпускает Братский завод отопительного оборудования;

панель, состоящая из двух оцинкованных стальных листов - гофрированного и плоского, которая широко используется во всем мире (рис. 3.2, б);

прокатно-сварная алюминиевая панель (рис. 3.2, в). В СССР коллекторы с такой панелью из алюминия АД-1 выпускает Бакинский завод по обработке цветных металлов и сплавов Минцветмета СССР;

регистр из труб с металлическим листом. Способы крепления листа показаны на рис. 3.2, г, д;

регистр из труб с распирающими металлическими пластинами (рис. 3.2, е). Боковые кромки последних прижаты к трубам, обеспечивая хороший тепловой контакт между пластинами и трубами;

регистры из труб с поперечными (рис. 3.2, ж) и продольными (рис. 3.2, з) ребрами. Поглощающая панель должна обладать следующими основными свойствами:

6)

е)

в)

Рве. 3.2. Конструкции поглощажпцих панелей коллекторов (попс>ечное сечение)

а — стандартный панельный отопительный радиатор; б - панель из двух оцинкованных стальных листов — гофрированного и плоского; в — прокатно-сварная алюминиевая панель; г — регистр из труб с прикрехшенным к ним листом; е — регистр из труб с распирающими металлическими пластинами; ж — регистр нз труб с поперечными ребрами; д — способы соединения металлического листа и трубы; з — регистр из труб с продольными ребрами

коррозионной стойкостью по отношению к теплоносителю с целью обеспечения высокого срока службы изделия; небольшой массой;

хорошим тепловым контактом между листом и трубами, необходимым для достижения высокой эффективности работы коллектора;

технологичностью с целью снижения затрат на изготовление.

Конструкции, изображенные на рис. 3.2, далеко не исчерпывают всего многообразия конструктивных решений основного элемента коллектора, которое свидетельавует лишь о том, что ни одно решение полностью не удовлетворяет разработчиков.

Основные характеристики. Для раскрытия возможностей солнечных коллекторов и путей их усовершенствования целесообразно рассмотреть уравнение баланса энергии для стационарных условий, кототорое определяет теплопроизводительность коллектора в расчете на единицу площади тепловоспринимающей поверхности как разность поглощенного солнечного излучения и тепловых потерь в окружающую среду:

Чк=/1о5-Д(«ж-д.(3-1)

где 3 поверхностная ппотность потока суммарной (прямой и диффузной) солнечной радиации в плоскости коллектора; /- коэффициент эффективности; /^^ - оптический КПД, практически равный произведению пропускательной способности прозрачной изоляции на поглощательную способность погпощающей панели в солнечном спектре; /с — общий коэффициент теплопередачи от коллектора в окружающую среду; ty^ — средняя температура теплоносителя в коллекторе; — температура наружного воздуха.

Коэффициент эффективности /характеризует степень неравномерности температурного поля в поперечном сечении панели или, другими словами, эффективность переноса поглощенного солнечного излучения к потоку теплоносителя в трубах. Он зависит главным образом от конструкции панели. Максимальное его значение, равное I, достигается в том случае, когда теплопроводность материала листовой части панели Л - оо , термическое сопротивление контакта между листом и трубой О и коэффициент теплопередачи от стенки трубы к теплоносителю ^-^о^.

При проектировании коллектора для обеспечения его максимальной теплопроводности необходимо в соответавии с уравнением (3.1) реализовать по возможности большие значения /и и свести к минимуму тепловые потери. В хорошо спроектированном коллекторе коэффициент / составляет 0,92 ... 0,99; максимальное значение /г. о- Ts ot-s равно 1. (Однако в большинстве практических случаев оптический КПД при одинарном остеклении не превосходит 0,8.) Коэффициент теплопередачи к зависит от скорости ветра, числа прозрачных покрытий, расстояний между ними, а также между внутренним стеклом и панелью, от условий в воздушном промежутке коллектора, степени черноты поглощающей панели в длинноволновой части спектра. При отсутствии прозрачной изоляции скорость ветра является определяющим фактором потерь. Однако наличие даже одного покрытия существенно ослабляет вышеуказанную зависимость. Вакуумирование зазора приводит к резкому сокращению конвективных потерь, а нанесение на поверхность панели покрытий, имеющих низкую степень черноты в длинноволновой части спектра, существенно уменьшает потери излучением.

Полезной характеристикой коллектора является максимальная температура , до которой нагревается поглощающая панель, если от коллектора не отводить теплоты. Это - случай, когда все поглощенное солнечное излучение переходит в тепловые потери. Если в уравнении (3.1) принято " и ж " то -

■o + Clo^/fc).

(3.2)

59