Общие рекомендации по проектированию гелиосистем.

Солнечные установки отопления и горячего водоснабже­ния зданий входят в состав комбинированных гелиотоп — ливных систем теплоснабжения и обеспечивают частич­ное покрытие годовой тепловой нагрузки. Как правило, мощность резервного (дополнительного) источника теп­лоты — котельной — выбирается такой, чтобы могла быть покрыта вся расчетная тепловая нагрузка отопле­ния, так как в зимние месяцы гелиоустановка имеет низкую производительность. Применение гелиоустановок обеспечивает экономию топлива и снижает загрязнение окружающей среды топливосжигающими установками. Гелиосистемы теплоснабжения рекомендуется применять в основном в южных районах РСФСР, Украины и Казах­

стана, в Закавказье, Молдавии и Средней Азии для се­зонных потребителей, при высокой стоимости топлива, при среднегодовом количестве поступающей солнечной радиации не менее 1000 кВт-ч/м2, при повышенных тре­бованиях к чистоте окружающей среды, например в ку­рортных зонах.

Гелиотопливная система теплоснабжения включает в себя следующее основное оборудование: коллектор сол­нечной энергии, аккумулятор теплоты, теплообменники, насосы или вентиляторы, дополнительный (резервный) источник теплоты (топливный или электрический) и уст­ройства для управления работой системы.

Вследствие нестабильности поступления солнечной энергии системы солнечного отопления должны работать с дублёром — резервным источником теплоты (котельная, теплосеть и т. п.), обеспечивающим 100 % тепловой на­грузки. В то же время солнечные водонагревательные установки сезонного действия могут быть запроектирова­ны без дублера, если не предъявляются жесткие требова­ния по бесперебойному снабжению горячей водой, напри­мер в летних душевых, пансионатах, пионерских лагерях

ит. п. Для систем солнечного отопления приближенный тепловой расчет можно выполнять для одного месяца пе­реходного периода, например для апреля в средней по­лосе или марта в южных районах. При проектировании систем теплоснабжения с исполь­зованием солнечной энергии необходимо исходить из то­го, что экономически целесообразно покрывать за счет солнечной энергии ЛИШЬ определенную ДОЛЮ /год годовой тепловой нагрузки QH, а остальную ее часть, а именно (1—/год)<Зн°д. должен обеспечивать резервный (дополни­тельный) источник энергии. Величина /год зависит от ха­рактеристик гелиосистемы и климатических данных, а также от стоимости системы и топлива, но обычно она не превышает 0,5, а для сезонных установок может дости­гать 0,75 и более (за сезон). Месячная доля солнечной энергии в покрытии тепло­вой нагрузки теплоснабжения или степень замещения топлива определяется как f = Qc/Q" = (<Й — <$)/<£ = 1 — WS.

где Q“ — месячная величина тепловой нагрузки; Q« и Q* — месячные количества теплоты, обеспечиваемые

солнечной установкой и дополнительным источником энергии.

Годовая доля солнечной энергии (степень замещения топлива) в покрытии нагрузки имеет вид

и = £«К£<5-

11

Экономия топлива (кг) за расчетный период В= = Фс/(ФгТ1тг), где QT—теплота сгорания топлива, МДж/кг; т|тг—КПД теплогенератора, равный 0,45—0,6 для индивидуальных установок и 0,6—0,8 для котлов на твердом, жидком и газообразном топливе.

Исходные данные для расчета гелиосистемы включа­ют характеристики географического положения местно­сти — широту ф, долготу / и высоту Н местности над уров­нем моря, климатические данные — среднемесячное днев­ное количество суммарной Е и рассеяной (диффузной) Ер солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, и температуру наружного воздуха Тв, при­нимаемые по «Справочнику по климату СССР».

Кроме того, по данным испытаний или по данным за­вода — изготовителя коллектора солнечной энергии при­нимаются его характеристики — эффективный оптиче­ский КПД т]0 и коэффициент тепловых потерь Кк, а так­же геометрические размеры одного модуля коллектора, число слоев остекления, вид теплоносителя. Для расчета гелиосистемы также необходимо знать среднемесячные суточные значения тепловой нагрузки отопления или иметь данные для их расчета, знать температуры холод­ной 7х. в И горячей 7Y-B воды и суточное потребление го­рячей воды.

При проектировании систем солнечного теплоснабже­ния расход теплоносителя и объем аккумулятора теп­лоты выбирают в зависимости от вида теплоносителя в контуре солнечного коллектора (жидкость или воздух) и типа теплового аккумулятора (водяного в жидкостных системах и галечного в воздушных системах).

Так, удельный расход (м3/с) теплоносителя в КСЭ на 1 м2 площади поверхности КСЭ для жидкостных сис­тем равен 0,01—0,02, для воздушных систем 0,005—0,02, а удельный объем (м3/м2) аккумулятора теплоты равен соответственно 0,05—0,15 и 0,15—0,35. Удельная площадь поверхности солнечного коллектора в зависимости от на-

НЗ

значения системы принимается ориентировочно равной: для систем отопления отапливаемого помещения 0,33— 0,5м2/м2; для систем горячего водоснабжения 1— 2 м2/чел; для подогрева воды для открытого плаватель­ного бассейна 0,5—1 м2/м2. Оптимальный угол наклона солнечного коллектора р0пт к горизонту принимается равным: для систем отопления — широте ф+15°; для си­стем горячего водоснабжения круглогодичного дейст­вия— широте ф, сезонного действия — широте ф—15°.

Экономия топлива, которая может быть достигнута в результате эксплуатации солнечной системы теплоснаб­жения, ориентировочно составляет 0,1—0,2 т условного топлива на їм2 площади поверхности солнечного кол­лектора.

В галечном аккумуляторе теплоты рекомендуется ис­пользовать слой частиц высотой (длиной в направлении движения теплоносителя) 1—3 м, диаметр частиц гальки 20—40 мм, аэродинамическое сопротивление аккумулято­ра 25—75 Па, а воздуховодов 0,05—1 Па на 1м длины. Коэффициент теплопотерь трубопроводов и воздуховодов не должен превышать 0,5 Вт/(м2-°С), а аккумулятора теплоты 0,25—0,5 Вт/(м2-*С).

Ниже приведены ориентировочные значения отноше­ния площади А поверхности плоского КСЭ к площади ^4пол пола отапливаемых помещений здания в зависимо­сти от средней температуры наружного воздуха Т„ в зим­ние месяцы (декабрь—январь):

Т °с………………….. …… 10 __ 4 0 2 7

ЛМпол. м2/м2′ . . . 0,5— 0,45— 0,4—0,5 0,32— 0,18—

0,65 0,55 0,48 0,35

При применении КСЭ большой площади в летний пе­риод возникает значительный избыток неиспользуемой солнечной энергии, а это крайне нежелательно. Поэтому лучше принять площадь КСЭ по нижнему пределу, а за­тем уточнить ее значение расчетом.

Теплопроизводительность солнечной установки. Вы­полнение точного теплового расчета солнечной системы теплоснабжения практически представляет большие труд­ности из-за необходимости учета влияния случайных ко­лебаний климатических параметров и сложного характе­ра взаимодействия между элементами системы. Поэтому обычно используются упрощенные методы, которые осно­

ваны на обобщении результатов подробного моделирова1 ния гелиосистем с применением ЭВМ и дают возможность получить долгосрочные характеристики проектируемой системы.

Упрощенный метод теплового расчета солнечной уста­новки отопления и горячего водоснабжения здания позво­ляет определить ее основные параметры — площадь поверхности коллектора солнечной энергии А и объем ак­кумулятора теплоты V, а также найти характеристики энергетической эффективности—годовую долю солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки теплоснабжения и расчетную годовую экономию топлива.

Тепловая мощность (Вт) плоского коллектора солнеч­ной энергии (КСЭ)

«К — * п; — к (гт1 — тв)] = Gop (Гт2 — Тт1),

где А — площадь поверхности КСЭ, м2; /к — плотность потока солнечной радиации, поступающей на поверхность коллектора, Вт/м2; т)’ — эффективный оптический КПД коллектора; Кк — общий коэффициент теплопотерь кол­лектора, Вт/(м2-К); Ттх и Ti2 — температура теплоноси­теля на входе в КСЭ и на выходе из него, °С; Тв — тем­пература наружного воздуха, °С; G — массовый расход теплоносителя в КСЭ, кг/с; ср — удельная изобарная теп­лоемкость теплоносителя, Дж/(кг.°С).

Удельная среднемесячная дневная теплопроизводи — тельность коллектора солнечной энергии, МДж/м2 в день:

<1к = Екх(1-аР + ЬР*),

где Ек — среднемесячное дневное количество солнечной энергии, поступающей на 1 м2 площади поверхности КСЭ, МДж/м2 в день.

Метод расчета величины Ек описан в § 16. Коэффи­циенты а и b приведены в табл. 8 для основных типов КСЭ, используемых в солнечных установках теплоснаб­жения. Параметр Р— (Т’ц—-Тв)/Кя, где Кя=Е/Е0 — среднемесячный коэффициент ясности атмосферы, рав­ный отношению среднемесячных количеств солнечной ра­диации, поступающих за день на горизонтальную поверхность на земле и за пределами земной атмосферы.

На теплопроизводительность коллектора солнечной энергии (КСЭ) в данных климатических условиях силь­но влияет температура теплоносителя Тт на входе

Тип КСЭ	%	К	ОХІ0*	6×10»
НПК-1	0,78	8,0	10,7	29,3
НПК-2	0,73	4,6	6,9	12,7
СПК-1	0,75	5,5	7,9	16,4
СПК-2	0,7	3,5	5,6	8,7

Примечание. НПК — неселективный плоский коллектор: СПК — се­лективный плоский коллектор; 1—2 — число слоев остеклении; T)Q—эффектив­ный оптический КПД; К’ — эффективный коэффициент теплопотерь КСЭ, Вт/(м‘.*С).

в КСЭ. Так, при годовом суммарном поступлении сол­нечной энергии на плоскость КСЭ 4060 МДж/м2 (в том числе 1880 МДж/м2 диффузного солнечного излучения) на широте 47° с. ш. годовая теплопроизводительность <?код КСЭ с т)0 =0,73 и /Ск =4,5 Вт/(м2-К) и углом на­клона р=50° изменяется в зависимости от температуры теплоносителя на входе в КСЭ Тч следующим образом:

Гті, °С. ……………………… 10 20 30 40 50 $)

СЯ, МДж/м? — …………….. 2750 2320 1970 1650 1380 1150

Теплопроизводительность солнечной установки, т. е. то количество полезной теплоты, которая поступает к по­требителю за определенный период времени (час, день, месяц, год), меньше теплопроизводительности солнечного коллектора на величину тепловых потерь в трубопро­водах, соединяющих коллектор с тепловым аккумулято­ром, в нем самом, в теплообменниках в контуре коллек­тора и теплового потребителя. Эти теплопотери опреде­ляются тремя величинами—коэффициентом теплопотерь (теплопередачи от теплоносителя к окружающей среде) и площадью поверхности трубопроводов, тепло­вого аккумулятора и т. п., а также разностью температур теплоносителя и окружающей среды (как правило, на­ружного воздуха). На коэффициент теплопотерь сильное влияние оказывают толщина и коэффициент теплопро­водности теплоизоляции. Поэтому для снижения тепло­потерь все нагретые поверхности должны быть тщатель­но теплоизолированы.

В частности, теплопотери трубопроводов рассчитыва­ются по формуле

где Я пот—коэффициент теплопотерь трубопровода, Вт/(м2-дС); Атр — площадь поверхности трубопровода, м2; Г® и Го. о — температура теплоносителя и окружаю­щей среды соответственно, °С.

Солнечные водонагревательные установки за год да­ют 250—350 кВт*ч/м2 полезной энергии в умеренном кли­мате и 600—700 кВт*ч/м2 в жарком климате. •

Приближенный расчет систем солнечного теплоснаб­жения. Для предварительного расчета систем теплоснаб­жения с использованием солнечной энергии можно реко­мендовать графический метод зависимости степени за­мещения (доли солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки) / от безразмерного параметра

0 = Ек A/Q„.

Величины Ек (поступление солнечной энергии на по­верхность КСЭ) и QH (тепловая нагрузка) относятся к расчетному периоду:.для систем горячего водоснабже­ния круглогодичного или сезонного действия —1 год или летний сезон, а для систем отопления — каждый месяц отопительного периода. Зависимости / от 0 представлены на рис. 69, а и б для систем солнечного отопления н го­рячего водоснабжения. При построении зависимостей приняты следующие допущения: 1) в качестве базового варианта принят плоский КСЭ с двухслойным остекле­нием т]о =0,73 и Кк =4,6 Вт/(м2-К), а Кк/цо— =6,3 Вт/(м2*К) с оптимальным углом наклона КСЭ р к горизонту и южной ориентацией; 2) удельный объем водяного аккумулятора теплоты равен 0,05 м3/м2. В слу­чае применения КСЭ, имеющих другое значение отноше­ния Kk/tJo. необходимо внести соответствующие поправ­ки в результат расчета.

Рекомендуется принимать следующие ориентировоч­ные значения коэффициента пересчета количества сол­нечной энергии с горизонтальной плоскости на поверх­ность КСЭ с оптимальным углом наклона 0 к горизонту: # = 1,4 для гелиосистем отопления (р=<р-|-150); # = 1,05 ДЛЯ сезонных систем горячего водоснабжения (р = ф—

—15°) и jR=1,1 для систем круглогодичного действия

(р=ф).

Для-гелиосистем отопления пользоваться графиком на рис. 69, б следует только на месячной основе. С по­мощью этих зависимостей можно определить годовое

Рис. 69. График для приближенного расчета активных систем горя­чего водоснабжения (а) и отопления (б)

значение /год при заданной площади поверхности КСЭ А, или наоборот — площадь поверхности КСЭ А, обеспечи­вающую заданное значение /год.

Последовательность решения первой задачи: для рас­четного периода (год, сезон, месяц) определяются зна­чения Q„ и Ек, рассчитывается параметр 0 и графически определяется /. Затем рассчитываются годовые (месяч­ные) количества энергии, даваемой солнечной установ­кой и дополнительным источником энергии:

Qc = fQat Qa = О /) Qa‘

Обратная задача — определение площади поверхно­сти КСЭ, требуемой для обеспечения заданной доли /, — также может быть решена с помощью этого весьма при­ближенного метода:

A = 0Qn/EK.

Пример 8. Рассчитать солнечную водонагревательную уста­новку круглогодичного действия в г. Кишиневе (<р=47® с. ш.). Суточ­ное потребление горячей воды Vr.,=5 м3/день, температура горячей воды 45 °С, а холодной 15 °С. Годовая доля солнечной энергии в по­крытии тепловой нагрузки /=0,5. Найти площадь поверхности КСЭ А, объем аккумулятора V и годовую экономию топлива В при Чтг=0,б. Годовая тепловая нагрузка

Qr=^r. BPCp(/,B-W =

= 365-5-103-4,19 (45 — 10) = 268 ГДж.

По табл. П1 находим годовой приход солнечной энергии на го­ризонтальную поверхность: £=4,72 ГДж/мг. Коэффициент пересчета солнечной радиации £=1,1, и, следовательно, годовой поток солнеч­ной энергии на плоскость КСЭ £*=££=5,2 ГДж/м*. По рис. 69, а находим 0=0,843.

Площадь поверхности КСЭ А =0,843-268 : 5,2—43,5 м*. Объем водяного аккумулятора теплоты Г=0,07А=3,05 м*. Годовая эконо­мия топлива с теплотой сгорания QT=29,33 МДж/кг

B^fQj(QTtiTr) = 0,5-268000:(29,33-0,6) =7615 кг.

Номограмма для определения площади поверхности солнечного коллектора А и объема бака-аккумулятора V установки горячою водоснабжения показана на рис. 70. Исходными данными для рас­чета служат: число жителей N, норма суточного расхода горячей воды а (л/чел), степень замещения тепловой нагрузки горячего водо­снабжения / (среднегодовое значение —от 0,3 до 0,7 и сезонное — 1 для установок, эксплуатируемых с апреля по сентябрь или с мая но август включительно) и годовое количество поступающей солнечной энергии £ (кВт-ч/м2). В’установке используется стандартный сол­нечный коллектор с двухслойным остеклением, имеющий оптималь­ный угол наклона к горизонту (на 10° меньше широты местности) и южную ориентацию. По номограмме в соответствии со стрелками определяются площадь коллектора А и объем бака-аккумулятора горячей воды V.

Пример 9. Определить площадь поверхности солнечного кол­лектора и объем бака-аккумулятора для солнечной водонагреватель­ной установки для семьи из 5 чел. в районе с годовым приходом сол­нечной энергии £=1370 кВт-ч/м2. Степень замещения /=»1 за пери­од май — август, а норма расхода горячей воды на 1 чел. 75 л/день.

По номограмме получаем площадь поверхности коллектора <4 = —7,2 м2 и объем бака-аккумулятора Г=510 л. ч

ft ц2 Рне. 70. Номограмма для ю расчета солнечных водона — w гревятельных установок. Го­довое поступление солнеч­ной анергии на горизонталь­ную поверхность (кВт-ч/м2):

Экономическую оценку (руб/ГДж) целесообразности применение системы солнечного теплоснабжения можно дать путем сравнения стоимости 1 ГДж тепловой энергии, отпущенной солнечной Се в топ­ливной С, системами теплоснабжения. Должно выполняться условие Сс<Ст, и Со определяется по формуле

‘ Сс = (£яДс+Сэ)/^,

где Ке — капитальные затраты на систему солнечного теплоснабже­ния, руб.; Са — годовые эксплуатационные затраты (электроэнергия, ремонт в обслуживание, зарплата), руб/год; Qj4* — годовая тепло­вая нагрузка, ГДж; Еш — коэффициент эффективности капитальных вложений. Капитальные затраты (руб.) на гелиосистему теплоснаб­жения

Ас—(С« Ч~ С0б) А Сак V,

где Ск — удельная стоимость коллектора солнечной энергии, руб/м2; С«к —удельная стоимость аккумулятора теплоты, руб/м[2]; К—объ­ем аккумулятора теплоты, м*; Сев — стоимость вспомогательного оборудования, трубопроводов, регулирующей арматуры, системы КИП и Ант. п., отнесенная к 1 м* площади КСЭ, руб/м*; А — пло­щадь поверхности КСЭ, м1.

Ориентировочная сметная стоимость строительства гелиосистемы /Сс^АудА, где *уЯ= 15<Н-250 руб. на 1 м! площади поверхности КСЭ.

Годовой экономический эффект от использования солнечной энергии
где С-, — стоимость 1 ГДж тепловой энергии от традиционного ис­точника теплоснабжения, руб.

Срок окупаемости гелиоустановки определяется отношением капиталовложений к годовому экономическому эффекту: Тт<=

«/СсА^год-

Следует иметь в виду, что наряду с экономней топлива при ис­пользовании солнечной энергии важное значение имеют также такие аспекты, как уменьшение загрязнения окружающей среды, сохране­ние топливных ресурсов, улучшение социальных условий.

Расчет галечного аккумулятора теплоты. В системах солнечного отопления с воздушным коллектором исполь­зуется галечный аккумулятор теплоты. Он также исполь­зуется в пассивных системах отопления здания с при­строенной к южному фасаду гелиотеплицей (зимним са­дом, оранжереей). Рассмотрим метод расчета галечного аккумулятора — теплоты для второго случая и заметим, что этот метод расчета одинаков для обеих систем. В слу­чае пассивной системы с гелиотеплицей основное коли­чество уловленной солнечной энергии аккумулируется в самой теплице, и не более Vs всей получаемой за день полезной солнечной энергии должно аккумулироваться в галечном аккумуляторе теплоты. При большем коли­честве аккумулируемой теплоты требуется увеличение расхода воздуха, а это может привести :к нежелательным колебаниям температуры в гелиотеплице.

Объем галечного аккумулятора теплоты равен произ­ведению площади поперечного сечения, /ак аккумулятора на его длину I в направлении движения потока воздуха: VaiK—faJ■ Скорость воздуха (м/с), отнесенная к полно­му сечению аккумулятора, определяется по формуле

w = m/fafax),

где т — массовый расход воздуха, кг/с; р— плотность воздуха при температуре на входе в аккумулятор, кг/м*; fax -—площадь поперечного сечения аккумулятора, м2.

Объемная теплоемкость, Дж/ (м3»°С), галечного ак­кумулятора равна

Сак = С* Рт (1 “ ®)>

где сТ — удельная теплоемкость твердых частиц (галь­ки), Дж/(кг-°С); рт — плотность твердых частиц, кг/м3; е — порозность слоя частиц.

На рис. 71 показана зависимость между основными характеристиками галечного аккумулятора: диаметром. частиц d (мм), скоростью потока воздуха W (м/с), удельным гидравлическим сопротивлением Лр/l (кПа/м) и длиной (высотой) аккумулятора V (м), которая тре­буется для использования 95 % начальной разности тем­ператур при теплообмене между воздухом и частицами. Обычно достаточно высоты слоя в 500 мм для осущест­вления этого теплообмена при диаметре частиц не более 50 мм.

Важными характеристиками являются разность тем­ператур воздуха АТВ на входе и выходе аккумулятора

и изменение температуры твердых частиц (гальки) при подводе и отводе теплоты АГт, которое принимается рав­ным 0,5 Д7В. Обычно ДГв=7-ь10 °С, и тогда АТт=3,5~ ~~5ЬС.

Процедура расчета галечного аккумулятора теплоты включает следующие стадии:

1) определение количества полезной солнечной энер­гии (Вт-ч/день), уловленной примыкающей к дому’ге­лиотеплицей за день, как суммы соответствующих вели-

18

ЧИП для каждого часа дня: Quon~ 2 Qil

і=6

2) выполнение предварительного расчета аккумуля­тора. Принимается определенная доля полезной энергии, которая может быть аккумулирована за день: Ki =0,254- 4-0,3$.’ Тогда количество энергии (Вт-ч/день), аккуму­лируемой за день, равно QaK=KiQnoa — Среднюю мощ­ность теплового потока (Вт) при зарядке аккумулятора можно определить по формуле

Qaap ~ QaK^>

где п — число часов, в течение которых теплота посту­пает в аккумулятор, ч.

. величину п можно определить на основании часовых значений плотности потока солнечной радиации. Это бу­дет то число часов, в течение которых плотность потока поступающей солнечной радиации отличается от макси­мального за день значения не более чем на 25 %.

Объемный расход воздуха (м3/с), поступающего в аккумулятор теплоты, равен

V* = Овар/ОбООДГ. С.),

где Св—удельная объемная теплоемкость воздуха, Вт-ч/(м3-°С). Требуемый объем аккумулятора тепло­ты, м3:

^аи “ QanKiKC&tt Д? т)*

где Кі — коэффициент, учитывающий число дней, на ко­торые запасается энергия в аккумуляторе. Обычно /Сг= == 1,5-7-2,б;

3) определение высоты (длины) / и площади попе­речного сечения /ак аккумулятора. По величине Va* на­ходим значения I и /ак, исходя из условия, что он должен поместиться в предназначенном для него пространстве. Затем определяем скорость потока воздуха и выбираем диаметр твердых частиц (гальки), а также Ориентиро­вочно принимаем допустимое гидравлическое сопротив­ление аккумулятора. По графику на рис. 71 определяем удельные потери давления в слое Др/1 и затем рассчиты­ваем общее сопротивление, кПа:

ДРсл =

По этому графику также определяем то значение высоты (длины) слоя У, которое требуется для эффективного осуществления теплообмена в слое, т. е. для использова­ния 95 % исходной разности температур воздуха и час­тиц. Если принятое ранее значение / меньше, чем I’, то необходимо повторить расчет с новым значением /. Рас­считываем потери давления в подводящем Др„ и отводя­щем Дрот воздуховодах и определяем сопротивление ак­кумулятора теплоты В целом: А/7ак = А/?сл+Д/>п+Д/?аї. Местные сопротивления можно учесть с помощью экви­валентной длины: /э = 4,5дПОв, где ППов— число поворо­тов воздуховода.

Приведенная длина воздуховода 1т=1+1э.

Площадь солнечного коллектора для плавательного бассейна. Площадь коллектора (м2) солнечной энергии для подогрева воды в плавательном бассейне можно оп­ределить по формуле А=кАъ, где /г=0,4ч-0,6 для закры­того бассейна, fc=0,6-M для открытого летнего бассей­на; А б — площадь поверхности воды в бассейне.

При проектировании гелиосистем для подогрева воды в плавательном бассейне могут быть использованы два типа коллекторов — пластмассовые без остекления и теп­ловой изоляции и металлические с однослойным остек­лением и тепловой изоляцией. Типичные значения коэф­фициентов теплопотерь лежат в пределах 20— 40 Вт/(м2-°С) для КСЭ первого типа и 6—10 Вт/ (м2-°С) для КСЭ второго типа.

Коэффициент поглощения солнечной энергии для пластмассового КСЭ^ равен 0,9—0,95, а эффективный ко­эффициент поглощения для КСЭ с однослойным остек­лением — 0,76—0,82. Пластмассовые КСЭ практически не подвергаются коррозии, но они не выдерживают воз­действия ультрафиолетового излучения в течение дли­тельного периода. Даже если их изготовляют из пласт­масс, стабилизированных по отношению к воздействию ультрафиолетового излучения, срок их службы не превы­шает 10 лет. Металлические коллекторы могут служить более длительный срок (до 20 лет) при условии приня­тия мер по их противокоррозийной защите, в первую очередь путем правильного выбора материалов и поддер­жания pH теплоносителя в соответствующих пределах.

Площадь поверхности солнечного коллектора, необ­ходимая для подогрева воды в открытом плавательном бассейне в летний период, в зависимости от типа коллек­тора ориентировочно может быть принята равной 50— 100 % площади водной поверхности бассейна. Более точно площадь поверхности КСЭ можно определить ис­ходя из теплопотребления бассейна Q<s, КПД КСЭ т]к, количества поступающей солнечной энергии Ек и доли солнечной энергии f в покрытии тепловой нагрузки: А = = Qe//(гік^нЛ^), где Qc — тепловая нагрузка за расчет­ный период, определяемая тепловыми потерями бассей­на, МДж; f — средняя доля солнечной энергии в обеспе­чении тепловой нагрузки; т]к — средний КПД КСЭ; £* — плотность потока солнечной энергии на плоскость КСЭ, МДж/м2 в день; N — число дней в расчетном периоде.

При применении прозрачного полимерного покрытия тепловые потери плавательного бассейна за каждый час использования покрытия уменьшаются: на 80 % — поте-

Рис. 72. Номограмма для расчета солнечной установки для плава­тельного бассейна с покрытием (А) и без покрытия (Б)’, годовое поступление солнечной энергии (кВт-ч/м2 в год):

1 — 1490; 2 — 1370; S— 1230; 4 — 1150; 5— 1030; 6-920

ри вследствие испарения воды, на 40 % — конвективные потери, а потери теплоты за счет излучения уменьшают­ся мало. Если же используются непрозрачные покрытия (пенопласт), то существенно уменьшаются все виды теплопотерь бассейна.

На рис. 72 показана номограмма для определения площади поверхности солнечного коллектора для откры­того плавательного бассейна с применением теплоизоли­рующего покрытия (Л) и без него (Б) в районах с различ­ным годовым количеством солнечной энергии, поступаю­щей на горизонтальную поверхность.

Пример расчета. Для бассейна площадью 40 м2 в районе с годовым поступлением солнечной энергии 1230кВт-ч/м2 требуемая площадь поверхности коллек­тора равна 17,3 м2 в случае применения покрытия для теплоизоляции поверхности бассейна в те периоды, когда им не пользуются (ночью, в пасмурную погоду), и 55 м3 в случае, когда покрытие не применяется. В качестве солнечного коллектора используется плоский КСЭ с од­нослойным остеклением, имеющий угол наклона к гори­зонту на 10° меньше широты местности, КСЭ ориентиро­ван на юг.

Глава шестая

ИЗГОТОВЛЕНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК