Вакуумированный трубчатый коллектор

Вакуумированный трубчатый коллектор

Поддержание вакуума ниже 1,33 Па в пространстве между лучепоглощающей поверхностью абсорбера и светопрозрачным покрытием солнечного коллектора наряду с применением селективных покрытий на поверхности абсорбера существенно повышает эффективность солнечного коллектора благодаря почти полному исключению тепловых потерь путем теплопроводности и конвекции, с одной стороны, а также повышению поглощательной способности и снижению потерь теплоты путем излучения, с другой.


Рис. 1. Поперечное сечение вакуумированных стеклянных трубчатых коллекторов:
1 - стеклянная оболочка; 2 - трубка для нагреваемой жидкости; 3 - лучепоглощающая поверхность; 4 - отражатель; 5 - теплоизоляция.

Возможны различные варианты конструктивного выполнения вакуумированных стеклянных трубчатых солнечных коллекторов. Некоторые из них показаны на рис. 1 (в разрезе) и 2. Внутри стеклянной оболочки из высококачественного боросиликатного стекла диаметром 100...150 мм помещаются трубка для теплоносителя, лучепоглощающая поверхность, отражатель. Трубка может иметь U- образную форму (а и в) или представляет собой тепловую трубу (б и г). Внутреннее пространство оболочки вакуумировано. Отражатель может быть выполнен в виде фоклина (в), составлять часть оболочки (г) или находиться в виде полос на боковых стенках вакуумированных труб, используемых в качестве прозрачной изоляции (д). В конструкции, показанной на рис. 1, д, лучепоглощающая поверхность расположена под вакуумированными трубами и надежно соединена с трубками для нагреваемой жидкости, помещенными в теплоизоляцию. Обычно модуль солнечного коллектора включает ряд (до 10) стеклянных вакуумированных труб, присоединенных к общей трубе, по которой движется нагреваемая жидкость. Как правило, модуль помещается в теплоизолированный корпус. В конструктивном отношении слабым местом является узел соединения стеклянных и металлических деталей, имеющих различные коэффициенты линейного расширения при нагревании.

Для повышения эффективности вакуумированных солнечных коллекторов используются селективные покрытия, отражатели и т.п. На внутреннюю поверхность верхней части стеклянной оболочки наносят покрытие, например из диоксида индия, обладающее хорошей отражательной способностью для теплового (инфракрасного) излучения и не влияющее на коэффициент пропускания коротковолнового излучения. На лучепоглощающую поверхность абсорбера наносят селективное покрытие, например из черного хрома, благодаря чему снижаются оптические потери солнечного коллектора и потери теплоты путем излучения и повышается КПД. Нижняя поверхность стеклянной оболочки может быть выполнена зеркальной. Отражающая поверхность может быть размещена под стеклянной оболочкой на небольшом расстоянии от нее. Это способствует повышению КПД солнечного коллектора благодаря использованию рассеянного излучения.



Рис. 2. Общий вид вакуумированного стеклянного трубчатого коллектора:
1 - вакуумированная стеклянная оболочка; 2 - труба для нагреваемой жидкости; 3 - соединение металла со стеклом.
В качестве теплоносителя используются различные среды, в частности вода, растворы органических веществ, силиконовое масло. Температура нагрева теплоносителя достигает 90...300°C.