Рис. 79. Солнечные коллекторы — ограждение балкона

монтаж КСЭ, следует соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить остекление.

На рис. 81 показан пример расположения солнечного коллектора на крыше Жилого дома. Обращает на себя внимание рациональное архитектурное решение, обеспечивающее хорошее эстетическое восприятие гелиосистемы.

Крыша доллша выдерживать вес гелиоустановки. Для уменьшения локальной нагрузки под ножки опорной конструкции подкладывают настил или швеллеры. При

Рис. 80. Варианты размещения солнечного коллектора на крыше:

гт7и^°^^^^^™^ кровлей; б - на южной стене с отражательной поверхно-йяп^^Г^ чердаке с остекленной крышей; г-на опорной конструкции и на оалконе, /-коллектор: 2 - бак-аккумулятор; 3 - отражательная поверхность; 4 — остекленная крыша; 5 —ограждение балкона

необходимости несущая способность крыши должна быть усилена. Гелиоустановка должна быть надежно закреплена с помощью проволочных растяжек, анкерных болтов (заделанных в бетонное основание), чтобы она могла выдерживать ветровую нагрузку. Размещать гелиоустановку следует ближе к коньку в центре крыши. Все отверстия для труб должны быть тщательно уплотнены, чтобы в дом не попадала влага.

Рис. 81. Жилой дом о солнечными коллекторами иа крыше

Современная тенденция состоит в разработке коллекторов- с малой удельной массой и хорошими оптико-теплотехническими характеристиками. При этом легко осуществляется их монтаж. Примером может служить коллектор МЕГА, разработанный совместно Швецией и Канадой. Особенностью коллектора является применение сворачиваемого в рулон абсорбера, представляющего собой медную трубку с алюминиевым ребром с селективным покрытием. Он может иметь большие длину (до 100 м) и поверхность (до 250 м2). На место монтажа солнечной установки абсорбер поставляется в виде рулона, а там он «разматывается» и монтируется в корпусе. Технология монтажа демонстрируется на рис. 82. Вначале {J) анкерными болтами закрепляют опорную конструкцию и подкладывают резиновую надувную подушку под корпус коллектора. Затем на закрепленный в корпусе слой тепловой изоляции укладывагбт разматываемые по-

яосы абсорбера, которые предварительно «раздувают», j^a этом же этапе (2) производят механическое соединение медных трубок абсорбера с гидравлическими коллекторами. После этого с помощью сжатого воздуха лМПа) раздувают все трубки абсорбера до их полного размера в поперечном сечении (5). На следующем этапе {4) устанавливают остекление, прн этом используют листы размером 1,2X1,2 м. Накачивают (5). резиновые ка» меры, поднимающие коллектор до такого положения, которое соответствует оптимальному углу наклона для данной местности. Устанавливают постоянную опорную конструкцию и убирают надувные подушки (6).

Описанная прогрессивная технология обеспечивает высокую производительность труда монтажников — трое рабочих за день могут собрать 125 м^ коллектора, имеющего длину 50 м. Единичный модуль размером 2,бХ Х3,2 м поступает с завода в собранном виде (кроме абсорбера и остекления), имеет массу 50 кг, поэтому его легко устанавливать двум рабочим.

Эти коллекторы имеют следующие преимущества: малую удельную массу, отнесенную к 1 м^ площади поверхности коллектора; отличные оптико-теплотехнические характеристики: эффективный оптический КПД, которьлй равен 0,746, коэффициент теплопотерь 3,68 Вт/(м2-К), высокую надежность. В этой конструкции исключается 75—80 % наружных соединений труб, благодаря чему снижаются теплопотери и исключаются затраты на монтаж, тепло- и гидроизоляцию трубопроводов. При температуре теплоносителя до 60 °С можно использовать небольшое количество теплоизоляционного материала, а при более высокой температуре требуется система подавления конвекции воздуха в зазоре между лучепоглощающей поверхностью и остеклением коллектора. Стой* мость коллектора ниже, чем коллекторов стандартных конструкций, и соответственно меньше срок окупаемости. Еще одной особенностью этого коллектора является использование легковесной опорной конструкции.

Существенно повышает КПД коллектора наряду с применением селективных покрытий также использование прозрачной гофрированной вставки между однослойным остеклением и селективным абсорбером и отражательной пленки (фольги) над слоем теплоизоляции (рис, 83). Вставка предназначена для снижения конвективных теплопотерь и изготовлена из фторированного

полимера (пленка толщиной 0,025 мм), имеющего про-пускательную способность 0,98. Абсорбер изготовлен из нержавеющей стали и имеет селективное покрытие. Эффективный оптический КПД коллектора равен 0,79, а коэффициент теплопотерь 3,3 Вт/(м2-К).

Солнечные коллекторы из полимерных материалов. Дешевые высокоэффективные и надежные плоские солнечные коллекторы могут быть изготовлены с широким

/\ЛАЛААА/ ч -о—о—о—о—J

Рис. 83. Высокоэффективный солнечный коллектор о низкими конвективными теплопотерями:

/ — прозрачная гофрированная вставка: 2 — остекление; 3 — абсорбер; 4 — отражательная пленка; 5 — теплоизолирован» ный корпус

Рис. 84. Складывающийся жидкостный коллектор бодьшой длины:

J — абсорбер; 2 — отражатель; 3 — цолнмерная пленка; ^ — теплоизоляция; 5 —наружная полимерная пленка; — автопокрышка

использованием тонких полимерных пленок и пенопластов. Масса КСЭ может быть доведена до 2,5 кг на 1 м^ лучепоглощающей поверхности.

Конструкция КСЭ содержит всего четыре элемента: абсорбер с селективным покрытием, алюминиевую штампованную раму, пенопластовую теплоизоляцию и внешнюю оболочку из полимерной пленки, приклеенной к раме.

Один и тот же элемент выполняет несколько функции. Пленка, служащая прозрачной изоляцией, одновременно обеспечивает подавление конвекции воздуха. Нижняя пленка защищает коллектор от воздействия внешней среды. Обе эти пленки работают на растяжение. В то же время пенопласт, служащий тепловой изоляцией, работает на сжатие.

При рациональном выборе полимерных материалов обеспечивается такая конструкция КСЭ, которая отличается высокой эффективностью и хорошими прочностны-

ми характеристиками при малой массе. КСЭ способен

выдерживать силу ветра в 5 м/с и более.

Полимерная пленка предварительно термически деформируется, благодаря чему она образует элементы, работающие на растяжение. В сочетании с жесткой пенопластовой теплоизоляцией образуется конструкция КСЭ, подобная конструкции предварительно напряженного крыла самолета.:

Селективная поглощательная способность абсорбера зависит от толщины пленки. По сравнению со стеклом полимерная пленка лучше пропускает солнечное излучение.

Совершенствование конструкции КСЭ позволит повысить его КПД при сравнительно невысокой равновесной температуре, благодаря чему тепловое напряжение .материалов абсорбера уменьшится и значительно снизится стоимость при широком выборе полимеров.

На рис. 84 показана конструкция дешевого жидкостного КСЭ, который может применяться в гелиосистемах горячего водоснабжения, отопления, опреснения морской воды и т. п. Коллектор содержит абсорбер с каналами для теплоносителя, отражатель, два слоя полимерной пленки с сеткой между ними, теплоизоляцию, защищенную полимерной пленкой. Под коллектор подкладывают старые автопокрышки. Коллектор имеет малую массу, его длина может достигать 50 и 100 м. Он может поставляться в рулонах. На месте рулон разворачивают и готовый коллектор устанавливают на отведенной площадке. Стоимость коллектора весьма низкая, кроме того, он прост в эксплуатации, КПД его может достигать 75 %. При длине секции КСЭ 100 м и расходе воды Зл/стем-пература воды повышается на 40 °С при плотности поглощенного потока солнечной радиации 500 Вт/м^, а падение давления составляет всего 5 кПа на 100 м длины.

Дешевые воздушные коллекторы могут быть изготовлены на месте. В частности, часть крыши здания или его стены может быть использована как абсорбер (металлический лист), сверху защищенный стеклом, а снизу омываемый потоком воздуха. Другой вариант воздушного солнечного коллектора можно самим изготовить, используя недорогие и доступные материалы. Корпус коллектора изготовляется из фанеры или тонких досок, на дно ящика укладывается слой теплоизоляции толщиной 50—75 мм (минеральная вата или пенопласт), сверху на