Використання плівкових площинних геліоколекторів
Енергію сонячної радіації застосовують в сільськогосподарському виробництві для опалення або охолодження виробничих споруд (приміщень для утримання тварин і птиці, для зберігання сільськогосподарської продукції у сховищах, для споруд закритого ґрунту), гарячого водопостачання, опріснення води, сушіння зерна, трав на сіно та фруктів. Застосування сонячної енергії зводиться в основному до отримання низькопотенційної теплоти повітряних або рідинних теплоносіїв які використовують безпосередньо або за допомогою тепло та масообмінних пристроїв в теплоенергетичних технологіях і установках.
Геліоустановки (геліоустаткування). Призначення цих установок та комплектів обладнання – сприймання енергії сонячної радіації, перетворення її в теплову енергію, збереження отриманої теплоти певний період часу та транспортування до користувача. Геліотехнічна система в загальному вигляді складається із сонячного колектора (з рідинним або повітряним теплоносієм), який сприймає енергію сонячної радіації (пряму і розсіяну) теплоприймачем – адсорбером) і передає отриману теплоту потоку теплоносія.
Оскільки надходження сонячної радіації до радіаційного теплоприймача не співпадає в часі із графіком теплоспоживання, виникає потреба збереження отриманої теплоти на певний час – тобто використання теплового акумулятора. Теплоакумулятор може бути виконано у вигляді бака або іншої ємності заповненої речовиною здатною акумулювати теплоту, за рахунок власної теплоємності, теплоти фазових перетворень. В практиці використовують найбільш прості і дешеві водяні акумулюючи ємності – баки акумулятори рідинних теплоносіїв та гравійні насадки ємностей для проходу повітря – гравійні теплоакумулятори.
Для передачі теплоти від одного теплоносія (наприклад антифризу) до іншого (води) застосовують теплообмінні пристрої – теплообмінники: кожухотрубні, трубно-пластикові, типу «труба в трубі», повітряно-повітряні, «рідинно-рідинні» та інші.
Необхідним елементом геліотехнічної системи, є дублююче джерело теплоти, призначення якого забезпечення споживача теплотою у випадку недостатньої або відсутності сонячної радіації. Це може бути електричний або газовий бойлер, та будь який водонагрівач на традиційних джерелах енергії.
Крім основних елементів сонячні системи теплопостачання містять насоси, вентилятори, трубопроводи, вентилі та заслінки.
Для підвищення теплового потенціалу теплоносіїв нагрітих в сонячних колекторах використовують теплові насоси. Їх використання можливо також для охолодження (кондиціювання) повітря в приміщеннях та сховищах сільськогосподарської продукції. Наприклад парокомпресорна установка взимку в режимі холодильної машини.
Системи сонячного холодопостачання можуть бути ефективними, так як графік надходження сонячної радіації співпадає з графіком необхідності споживання холоду, як для кондиціювання повітря у виробничих приміщеннях так і при холодильному зберіганні продукції.
Абсорбційне кондиціювання (охолодження) засноване на поглинанні холодоагентів розчинами абсорбентів, можливо реалізувати, за рахунок сонячної енергії, якщо її достатньо для здійснення основного етапу процесу – регенерації робочої речовини.
Використання сонячної енергії в установках для отримання холоду відбувається в двох напрямках: використання абсорбційних холодильних машин в яких джерелом теплоти є сонячний теплогенератор – водяний (рідинний) геліоколектор; використання сонячного регенератора робочої речовини – нахилена поверхня абсорбера вздовж якої стікає водно-сольовий розчин (теплота сонячної радіації сприйнята абсорбером витрачається на випаровування води із розчину в повітряне середовище до встановлення номінальної його концентрації. Крім геліогенератора абсорбенту, геліохолодильна установка містить теплообмінник «труба в трубі», абсорбер – випарник камеру адіабатичного охолодження (контактна камера типу «градирні»).
Найчастіше в системах сонячного теплопостачання застосовуються: рідинні (вода, розчин етиленгліколю, органічні речовини) теплоносії та повітря. Повітря не створює значних проблем при негативних температурах, але за низької густини і теплоємності повітря, розміри установок, витрати потужності на переміщення більші ніж у рідинних системах. Тому геліоповітряні системи використовують в більшості для теплопостачання технологічних об’єктів – установок для сушіння. При роботі сонячних колекторів в періоди з негативною температурою атмосферного повітря в якості теплоносія використовують антифриз.
Досить ефективним в системах сонячного тепло-холодопостачання можуть бути площинні сонячні колектори багатофункціонального призначення, наприклад, для нагріву води і повітря або одночасного нагріву води і регенерації абсорбенту в холодильних машинах абсорбційного типу.
Схематична будова (конструкція) сонячного колектора двоцільового призначення з котлом типу «лист» або «подушка» наведено на рис. 1.
Рисунок 1 – Принципова схема сонячного колектора двоцільового призначення вода-повітря
Колектор цього типу може бути виконаний із полімерної плівки (рис. 2). Нагріта в сонячному колекторі вода може використовуватися для цілей гарячого водопостачання, або акумулюватися в тепло-акумуляторі, як резервне джерело теплопостачання.
Рисунок 2 – Загальний вигляд геліотеплоакумулюючого нагрівача повітря:
1 – плівковий поглинач з теплоакумулюючою речовиною;
2 – світлопрозоре накриття; 3 – вентилятор