Дом 1999-05, страница 22
Вокруг дома Идея использования солнечной энергии для обогрева жилья и получения горячей воды для других хозяйственных нужд далеко не нова. За рубежом уже десятилетиями существуют фирмы, поставляющие на потребительский рынок высокоэффективное оборудование для гелиоустановок бытового назначения. По данным печати только в Европе потребление солнечной энергии по сравнению с 1987 годом возросло более чем в 10 раз. Обусловлено это не только, и даже не столько тем, что энергия эта, дескать, дармовая, а в гораздо большей степени отношением граждан к охране окружающей среды, поскольку уж солнечная-то энергия является действительно экологически чистой. В недавнем прошлом промышленностью выпускалось подобное оборудование и у нас, но в основном нам приходилось довольствоваться описаниями многочисленных бытовых гелиоустановок, реально изготовленных некоторыми умельцами и вполне доступных для изготовления другими. Сложилась некая классическая схема таких установок (рис. 1), в обязательном порядке содержащих коллектор (поглотитель солнечной энергии) и термоаккумулятор (накопитель тепла), со единённые в контур трубопроводами. В качестве теплоносителя чаще всего предлагается вода, для заполнения и слива которой система должна иметь соответствующие устройства. Они могут быть разными в зависимости от того, какая используется система: расходная (потребляется горячая вода) или безрасходная (замкнутый 1 контур отопления). *, Возникает вопрос: почему же, если всё так ясно и просто, солнечные установки не наблюдаются на каждом доме, ведь энергия при этом, как говорится, достаётся даром? Попробуем разобраться с этим вопросом. Возможных конкретных воплощений гелиоустановок много: есть компактные отопительные системы (рис. 2), есть даже автономные мини-установки (рис. 3), кто-то предлагает контур на водопроводных трубах, а кто рекомендует использовать (для коллекторов, в частности) тонкостенные стальные или медные трубы (и в этом есть резон). Одних только коллекторов существует великое множество — от простейших с применением шланга (поз. 1, 2, 3 на рис. 4) до изготовленных с использованием сложнейших технологий (поз. 7, 8). Но сложились и решения, буквально кочующие из описания в описание. Больше всего это относится к самым сложным узлам — коллекторам. Традиционно — это плоский ящик с остеклённой верхней гранью. В нём находится нагреватель теплоносителя: чаще всего трубчатый — либо змеевик, либо подводящий и отводящий патрубки, соединённые системой параллельных трубок (рис. 2). Внутренняя поверхность ящика, как правило, зачернена, а боковые стенки и днище — теплоизоли-рованны. Рассмотрим назначение всех элементов конструкции. Ящик — это корпус, без которого узла вроде бы и нет. Стекло закрывает внутреннюю полость корпуса от атмосферных влияний и пропускает в коллектор лучистую энергию, ради поглощения которой всё и делается. А можно ли без стекла? В принципе можно, но что станет с конструкцией, если её будет заливать дождевая вода? Кроме того, стекло выполняет ещё одну роль: оно снижает потери тепла коллектором за счёт охлаждения его наружным воздухом (вспомним парник). Чёрное покрытие внутри ящика служит для повышения поглоща-тельной способности коллектора — увеличения «усвоения» пришедшей на данную площадь лучистой энергии. Теплоизоляция снижает теплопотери с незастеклённой части корпуса коллектора. И увеличение поглощатель-ной способности, и снижение теплопотерь коллектора повышают его «равновесную» температуру. Что это такое? Поскольку на освещенную солнцем поверхность падает поток лучистой Бачок-регулятор энергии*, часть которой этой поверхностью поглощается, температура её должна расти. Вопрос: до какого значения? Если бы энергия только поглощалась, то до бесконечности. Однако этого не происходит потому, что идёт не только поглощение энергии, но и её сброс. В нашем случае энергия тратится частично с пользой — греется вода, а частично бесполезно рассеивается в окружающую среду (теплопотери). Сброс тепла с поверхности тем больше, чем выше её температура. Если поглощение энергии больше, чем её сброс, температура поверхности растёт. Но тогда растёт и сброс — до тех пор, пока не сравняется с поглощением при температуре, которая и называется «равновесной». Попросту говоря, это та темпера- * Чаще всего в литературе упоминается цифра 800 Вт/м2. На самом деле она зависит от многих факторов: географической широты местности, высоты солнца над горизонтом (времени суток), ориентации освещенной поверхности на солнце, состояния атмосферы. Рис.1. Типичная конструкционная схема установки: 1 — днище корпуса коллектора; 2 — рама корпуса коллектора; 3 — теплоизолятор; 4 — трубчатый коллектор; 5 — зачернённая поверхность; 6 — стекло; 7 — штапики 22 «Дом» 5'99, 22 |
