Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Солнечные термические установки используются для получения горячей воды и обогрева помещений. Принцип их работы относитель­но прост. Попадающее на коллектор солнечное излучение нагревает находящуюся в коллекторе жидкость (смесь из воды и антифриза). С помощью циркуляционного насоса подогретая жидкость по замкнутой системе поступает в накопитель. Через теплообменник солнечное теп­ло от жидкости в коллекторе передается воде. Охлажденная жидкость снова поступает в коллектор. Узел управления выравнивает температу­ру в коллекторе и накопителе и следит за тем, чтобы циркуляционный насос работал только в том случае, когда коллектор теплее накопителя. Обычный отопительный котел обеспечивает при необходимости недо­стающее количество тепла для подогрева воды и обогрева помещения.

Существует много разновидностей солнечных тепловых коллекто­ров, предназначенных для применения в различных областях (рис. 21).

Вакуумно-трубчатые коллекторы различного вида

Рис. 21. Различные виды коллекторов в разрезе

Коллекторы без стеклянного покрытия, поглотитель солнеч­ного излучения [Dietrich, D., 2004] Самый простой коллектор со­стоит из поглотителя черного цвета. светопроницаемое покрытие, теплоизоляция и корпус коллектора отсутствуют, поглотители такого вида используются преимущественно для подогрева воды в бассейнах в летний период, т. к. разница температур между абсорбером и внеш­ней средой несущественна. Наиболее часто их изготавливают из син­тетических материалов (EPDM — Этилен-Пропилен-Диен-Мономер, РР — Полипропилен), что делает их производство более выгодным по сравнению с металлическими поглотителями. За счет их стойкости к такому химикату, как хлор, вода из бассейна может непосредственно использоваться в качестве теплоносителя. За исключением некоторых моделей пластмассовые поглотители существуют в виде трубчатого либо плоского абсорбера.

Накопительный коллектор. Накопительный коллектор — это от­носительно новая разработка. Коллектор был так назван благодаря встроенному накопителю тепла — резервуару из нержавеющей стали. в зимние месяцы, когда солнцем поставляется недостаточное количество солнечной энергии, происходят большие потери тепла, поэтому най­ти технически подходящее решение было непросто. проблему потери тепла удалось, наконец-то, устранить за счет так называемой прозрач­ной теплоизоляции, помещенной под стеклянное покрытие коллектора. задняя стенка коллектора также имеет хорошую теплоизоляцию. реф­лекторы отражают падающий на накопитель тепла свет (рис. 22).

из-за отсутствия внешнего накопителя тепла конструкция системы с накопительным коллектором дешевая и простая. вес коллектора пло­щадью 2 м2 с накопителем объемом в 160 л не позволяет установить его на крыше, и потери тепла в нем при плохой погоде выше, чем в накопи­теле с хорошей теплоизоляцией, расположенном в подвале.

Плоские коллекторы. на сегодняшний день плоский коллектор является самым распространенным. он состоит из поглотителя, про­зрачного покрытия и корпуса коллектора. поглотитель, расположен­ный внутри коллектора, преобразовывает солнечное излучение в тепло и отдает его теплоносителю. задняя стенка коллектора имеет хорошую теплоизоляцию, передняя сторона — стеклянное покрытие. Стекло уменьшает потери излучения и препятствует утечке тепла в окружаю­щую среду, как при парниковом эффекте (рис. 23).

корпус коллектора может быть изготовлен из пластмассы, жести либо дерева. Теплоизоляцию задней стенки коллектора должен обе­спечивать термостойкий материал с хорошей теплоизоляцией. так как температура в коллекторе может достичь 200 °С (если тепло в хозяй-

стве не используется), все компоненты системы также должны быть термостойкими.

с одной стороны, стеклянное покрытие передней стенки коллек­тора должно как можно лучше пропускать солнечные лучи, с другой стороны, удерживать тепло поглотителя, как в парнике. Материал, из которого изготовлено покрытие коллектора, должен обладать следую­щими свойствами:

• высокая светопроницаемость на протяжении всей эксплуата­ции коллектора;

• низкая степень отражения солнечных лучей;

• защита от охлаждения ветром либо через конвекцию;

• защита от влажности;

• стабильность при механическом воздействии.

в качестве покрытия передней стенки коллектора в большинстве случаев используется термически обработанное стекло с низким содер­жанием железа.

видимое излучение без препятствий проникает сквозь стекло, так как в видимой области стекло имеет высокий коэффициент пропуска­ния. поглотитель черного цвета преобразовывает видимое излучение в тепло, в результате чего он сильно нагревается. Ири этом возникают потери тепла при инфракрасном излучении, которое исходит от любого нагретого тела в соответствии с его температурой. Только малая часть инфракрасного излучения покидает коллектор, т. к. стеклянное покры­тие коллектора препятствует этому (рис. 24).

Для изготовления поглотителя тепла используется преимуществен­но медь, сталь либо алюминий, причем существуют различные моде­ли поглотителей. Попадая на поглотитель тепла, солнечное излучение поглощается и лишь частично отражается. таким образом, возникает тепло, которое передается во встроенные в металлическую пластину трубы, по которым течет теплоноситель. теплоноситель поглощает
тепло и передает его в накопительный резервуар. Основной акцент де­лается на том, чтобы поглотитель имел высокую способность погло­щать свет и низкую способность излучать тепло в окружающую среду. это достигается с помощью селективного покрытия, способствующего преобразованию коротковолнового солнечного излучения в тепло и снижающего длинноволновое излучение. селективное покрытие изго­тавливается из черного хрома либо черного никеля (рис. 25).

Вакуумные коллекторы [Dietrich, B., 2004]. Функционирование вакуумных коллекторов основывается на принципе минимизации теп­ловых потерь за счет создания вакуумного пространства между погло­тителем и стеклянным покрытием. Используя также и селективное по­крытие поглотителя, сокращающее потери теплового излучения, коэф­фициент тепловых потерь можно снизить до 1,5 вт/ (м2к). различают вакуумно-трубчатые и вакуумные плоские коллекторы. в вакуумно­трубчатых коллекторах поглотитель встроен в вакуумную стеклянную трубку. в коллекторном модуле друг около друга расположено от 6 до 30 вакуумных труб (диаметр 6,5-10 см). В изолированной коробке сте­клянные трубки подключаются к тепловой системе. Перенос тепла в трубах осуществляется либо посредством протекания теплоносителя через поглотитель, либо по принципу Heatpipe (тепловая труба). В первом случае жидкость-теплоноситель протекает через тепловые кол­лекторы каждой отдельной вакуумной трубки. В модели коллектора, изображенной на рис. 26, используется коаксиальная двойная трубка, в которой теплоноситель втекает в поглотитель по внутренней, а выте­кает по внешней трубке. Специальное резьбовое соединение позволяет поворачивать вакуумные трубки вместе с поглотителем вокруг своей оси. Тем самым поверхность поглотителя удается установить таким об­разом, чтобы она отклонялась от плоскости коллектора. Это является преимуществом в том случае, если установка плоскости коллектора не­посредственно в сторону солнца невозможна.

ния, при котором конденсатор непосредственно погружают в теплоноситель. преиму­щества «сухого соединения» заключаются в том, что нет необходимости в гидроизоля­ции между тепловой трубой и цепью солнечной циркуля­ции, а также возможна замена каждой отдельной трубки в рабочем режиме коллектора.

Форма стеклянных труб обе­спечивает сопротивление си­лам, возникающим в вакуум­ном пространстве внутри них.

Высокой производительности вакуумных коллекторов про­тивопоставляется их высокая стоимость. Поэтому перед тем как его приобрести, сто­ит взвесить все «за» и «против» и решить, в пользу какого коллектора можно сделать выбор.

Еще один вид вакуумных коллекторов — вакуумные плоские коллек­торы. Между корпусом коллектора с прозрачным стеклянным покрытием

находится вакуум. Распорка между стеклом и задней стенкой коллектора обеспечивает устойчивость к внешнему атмосферному давлению.

Воздушные коллекторы [Dietrich, B., 2004] использование воз­духа в качестве теплоносителя в коллекторах имеет свое преимуще­ство, а именно: это позволяет напрямую сушить, например, сельскохо­зяйственные продукты или отапливать помещения. кроме этого, при создании такой гелиоустановки возникает значительно меньше проб­лем, т. к. неполная герметичность не ставит под угрозу функциониро­вание коллектора, а также не существует опасности замерзания жидко­го теплоносителя. учитывая теплоемкость воздуха, которая в 3 400 раз меньше теплоемкости воды, требуется относительно большой объем циркулирующего воздуха, соответственно большое поперечное сече­ние трубы и мощность привода вентиляторов. Для улучшения тепло­передачи обратная сторона поглотителя оснащена ребристыми тепло­выми дефлекторами (рис. 28).

Комментарии запрещены.