ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эффективность солнечных коллекторов и методы ее повышения из "Индивидуальные солнечные установки " Величину Qк можно определить по расходу теплоносителя т, кг/с, его удельной теплоемкости Ср, Вт-ч/ /(кг-°С), и разности температур теплоносителя на выходе Т2 и входе Г] КСЭ, т.е. Qк=m p T2 Tl). [c.30] Приведенная выше формула дает мгновенное значение КПД КСЭ, которое может быть принято средним для данного часа суток. Но поскольку интенсивность потока солнечной энергии /к в течение дня изменяется от нуля перед восходом и после захода Солнца до максимума в солнечный полдень, также сильно изменяется и КПД КСЭ. [c.31] Отсюда следует, что среднедневное значение КПД будет значительно ниже, чем его максимальное значение в полдень. [c.31] При сравнении различных материалов, используемых для изготовления абсорбера, — меди, алюминия, стали, пластмассы — установлено, что с увеличением произведения толщины листа o на его коэффициент теплопроводности К значение КПД коллектора возрастает. Так, при толщине лучепоглощающего листа в 1 мм из меди, алюминия, стали или пластмассы [ и=390 205 45 и 0,6Вт/(м-°С) соответственно] КПД КСЭ составляет 52 50 48 и 22 %. [c.31] В табл. 3 приведены значения коэффициента эффективности оребрения металлического листа лучевоспринимающей поверхности плоского КСЭ в зависимости от материала ребра, его толщины и шага трубок для теплоносителя (обычно в пределах 50—150 мм). [c.31] При возрастании интенсивности инсоляции с 300 до 1000 Вт/м КПД коллектора увеличивается с 32 до 59 %, а при увеличении температуры наружного воздуха с 10 до 30 °С КПД возрастает с 41 до 55 %. [c.32] Очевидно, что в холодный период года КПД обычного плоского КСЭ весьма низок. [c.32] Большое влияние на КПД КСЭ оказывает температура теплоносителя на входе в колектор чем она ниже, тем ниже тепловые потери КСЭ и выше его КПД. При увеличении расхода теплоносителя КПД КСЭ возрастает до определенного предела, а затем остается постоянным, так что существует оптимальный диапазон значений расхода теплоносителя. КПД КСЭ сильно увеличивается при применении абсорбера с селективным покрытием, характеризуемым большим отношением поглощательной с и излучательной ет способностей. При однослойном остеклении изменение степени селективности абсорбера с/вт с 1 до 12 приводит к увеличению КПД КСЭ с 45 до 60 %. [c.32] Оптический КПД определяется произведением коэффициента пропускания солнечного излучения прозрачной изоляцией т (для 1—3-слойного остекления т=0,6 0,95) и коэффициента его поглощения абсорбером сс (а= = 0,85-ь 0,98) и не зависит от /к и разности температур ДГ коллектора Гк и наружного воздуха Гв. Тепловые потери снижают полезную энергию коллектора и возрастают с увеличением разности температур АТ. Диапазон типичных значений коэффициента теплопотерь Кк= = 1,24-10 Вт/(м2-°С). [c.34] Из рис. 13 видно, что при 1/==Д7 //к 0,013 м -°С/Вт плоский коллектор без остекления имеет наибольший КПД, в диапазоне значений у до 0,045 м -°С/Вт коллектор с однослойным остеклением более эффективен, чем коллектор с двумя слоями стекла, при г/ 0,025 м -°С/Вт самым эффективным является вакуумированный коллектор. Для плавательных бассейнов, работающих летом при высоких значениях температуры воздуха Гв и интенсивности солнечного излучения в плоскости коллектора /к, у мало из-за малой разности температур А7, и наиболее целесообразно использовать дешевые плоские коллекторы без остекления (в частности, пластмассовые). Область/ (г/ 0,03 м2-°С/Вт) соответствует применению солнечных коллекторов для обогрева плавательных бассейнов, Б (у=0,03- 0,08 м -°С/Вт) — для горячего водоснабжения и В (у 0,08 м2-°С/Вт) — для отопления. [c.34] За рубежом во многих странах организовано массовое промышленное производство коллекторов солнечной энергии. Первое место в мире по количеству установленных КСЭ занимают США, где общая площадь коллекторов составляет (по данным 1988 г.) 10 млн. м, второе место—Япония (8млн. м КСЭ), далее следуют Израиль — 1,75 млн. м, Австралия — 1,2 млн. м . На одного жителя приходится в Израиле 0,45, в Австралии — 0,08, в США, Греции и Швейдарии — 0,05 м площади КСЭ. [c.35] В результате применения указанных методов снижаются тепловые потери коллектора и повышается его КПД. [c.36] Селективные поверхности для КСЭ. Наиболее эффективный способ повышения КПД плоских коллекторов солнечной энергии связан с применением селективно-поглощающих покрытий. Второй способ состоит в изменении оптических свойств прозрачной изоляции с целью увеличения ее отражательной способности рт по отношению к тепловому излучению абсорбера и пропуска-тельной способности Тс для солнечного излучения. [c.37] Селективные покрытия для лучепоглощающей поверхности солнечного коллектора должны обладать высоким коэффициентом поглощения ас коротковолнового солнечного излучения (короче 2 мкм), низкой излучательной способностью 8т В инфракрасной области (длиннее 2 мкм), стабильной величиной степени селективности с/бт, способностью выдерживать кратковременный перегрев поверхности, хорошей коррозионной стойкостью, быть совместимыми с материалом основы и иметь низкую стоимость. Для идеальной селективно-поглоща-щающей поверхности ас=1 и 8т==0, а для идеальной прозрачной изоляции Тс=1 и рт—1. [c.37] Увеличение с влияет на эффективность КСЭ в большей степени, чем аналогичное уменьшение вт. Однако получить высокое значение ас нелегко. Для черной краски ас не превышает 0,95, такое же значение имеет и вт. Селективные покрытия, как правило, представляют собой тонкопленочные фильтры, и при увеличении ас за счет утолщения пленок одновременно возрастает Ст. Самый распространенный тип селективных покрытий — это тонкие пленки на металлической основе, поглощающие видимый свет и пропускающие инфракрасное излучение (ИК). Сюда, в частности, относятся покрытия из черного никеля и черного хрома, наносимые электрохимическим способом на подложку из никеля, цинка, олова или меди. Применяются и другие способы нанесения покрытий этого типа. Селективные краски получают из прозрачных в ИК-области полупроводников в виде мелкого порошка с большой порозностью для снижения эффективного коэффициента отражения поверхности. [c.37] Наилучшие результаты получены с черным хромом на алюминиевой фольге (ас=0,964 и ет ==0,023) и с черным никелем на блестящей никелевой подложке (ас=0,96 и ет==0,11). [c.38] В настоящее время достигнуты значения степени селективности, т.е. ас/8т=10- -20. При степени селективности 20—40 равновесная температура лучепоглощающей поверхности коллектора (без ее охлаждения теплоносителем) достигает 350—600 °С. На остекление может быть нанесено антиотражательное покрытие из диоксида индия. На полированную поверхность металлического листа, обладающую высокой отражательной способностью и, следовательно, низким значением ет, можно нанести слой сажи, при этом коэффициент поглощения ас солнечного излучения возрастет до 0,96. [c.38] Способы нанесения покрытий постоянно совершенствуются. [c.39] Для плоских солнечных коллекторов лучше всего подходят селективные черные поглощающие краски. [c.39] Вернуться к основной статье