Простой солнечный коллектор - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Ну и как работает Ваш СК? Пластиковая черная бутылка должна внутри аккумулировать тепло?
или солнечный свет разогревает черную ПП трубу проходя через полу прозрачную пластиковую черную бутылку?
У меня много таких полупрозрачных затемненных бутылок вот думаю как их использовать...
Будет ли солнечный свет разогревать черную трубу внутри такой полупрозрачной черной бутыли?

 

Здравствуйте.

Информации на форуме по СК много, и частенько противоречивая. Собираюсь сделать коллектор сам, прошу покритиковать варианты.

Основные требования:

1. Недорогой
2. Доступные материалы (медная трубка - не очень доступна здесь)
3. Соотношение себестоимость/эффективность должна быть минимальна. Мне проще сделать 2м2 несложного СК с КПД 40%, чем 1м2 навороченного с КПД 80%. Или потратить время и сделать грубую систему геопозиционирования по азимуту, высота - вручную.
4. СК будет в хорошо утепленном корпусе, думаю о тройном стеклопакете. Хочу заставить его работать зимой, так как хотя морозы за -30С, но солнце ядерное и его много. Задача - поймать световую энергию, преобразовать в тепловую и как можно больше не выпустить наружу, передав теплоносителю

Два рассматриваемых варианта:

1. Тонкая емкость из оцинковки.
Вопрос в пайке - нужно найти пайщика.

2. Из ПП труб.
Заманчиво, так как паяльник уже есть, и недорого станет сам коллектор. Прочитал в этой теме дискуссию о данной конструкции, склоняюсь к несущественной пользе коэффициента теплопроводимости меди в данном случае. Причем, думаю сами ПП трубки не имеет смысла крепить к абсорберу (окрашенная оцинковка), так как все равно основная часть тепла будет передаваться конвекцией.

Вопросы:

1. Что лучше с точки зрения пропускания солнечной энергии - сотовый поликарбонат или стекло? И какое стекло?
2. Какую краску использовать?
3. Играет ли роль масса абсорбера?

 

Стекло.
Высокотемпературную с добавлением сажи (только читал, сам не побывал)
Нет конечно. Имеет место качество примыкания трубы меандра к абсорберу.

 

1. Стекло. Ещё лучше - обезжелезеное стекло (чуть выше прозрачность, но дороже).
Стеклопакет - дело очень неоднозначное и тройное стекло точно не даст выгоды.
Дело в том, что каждое стекло - отражает свет дважды - на границе "воздух-стекло" и на границе "стекло-воздух" (посмотрите на картинки), через два стекла даже при бьющем в упор по нормали солнце потери будут 8%, а под 45 градусов через два стекла до поглотителя мышкины слёзки доедут. А солнце будет бить по нормали только 1 микросекунду в сутки, а остальное время - под косым углом.
Сокращать потери - это хорошо, но сначала нужно хотя бы заиметь, что терять.

Ни один "промышленый" производитель солнечных коллекторов не ставит стеклопакет. Не только по причине цены. Это просто не даёт выигрыша в итоге (а в большинстве случаев - проигрыш).



Поликарбонат ещё хуже.

2. Селективное покрытие даёт большой выигрыш в теплопотерях - больше, чем второе стекло. При этом - без проигрышей. В интернете продаются селективные краски, на этом форуме есть целая огромная тема по самодельным селективным покрытиям. Если хотите иметь тепло зимой, это Ваш выбор. Если нет - любая теплостойкая чёрная краска одинаково хороша (лучше, конечно, если она наносится тонким слоем).

3. Имеет. Чем меньше (при прочих равных) - тем лучше. И масса абсорбера, и масса воды должны быть минимальны (ну, при соблюдении условий теплосъёма, конечно). Это ОЧЕНЬ важно при переменной солнечности или, особенно, зимой. Иначе он будет очень долго бесполезно нагревать себя до рабочей температуры, и на работу останется меньше времени (а после исчезновения солнца он бесполезно остынет). Практический КПД тяжёлых абсорберов гораздо меньшею Вплоть до нуля. Свет-то они поглощают, а вот полезного тепла - нет...

_
З. Ы.
Но тонкая ёмкость из оцинковки будет в любом случае лучше.
Нужно снижать разницу температур абсорбер-вода, потому что это - прямое и резкое снижение теплопотерь и повышение эффективности.

 

Zzzzyll
Спасибо. Поподробней по графикам можно?
На обоих от 0 до 90 градусов угол, так?
Почему на втором резкий рост на 40 градусах? Ведь это означает, что при 50 градусах стекло становится непрозрачным.

Кстати, сейчас есть разные пленки прозрачные, нет среди них замены стеклу по светопроницаемости?

 

Да, подпись форума забила цифры.

Потому что это график "из стекла в воздух". Так и есть: если свет идёт под бОльшим углом, чем угол полного отражения (42 градуса для стекла), то он отражается весь, все 100%.

Хитрость в том, что "косой" свет сначала идёт в стекло, преломляется и идёт в стекле под углом заметно ближе к нормали (1/1.5), и вот под таким углом падает на вторую границу (где снова меняет угол). Поэтому лист стекла что-то пропускает даже под большими углами... Но потери на отражение на малых углах всё равно очень большие.

Есть, масса. Почти любая тонкая плёнка лучше по прозрачности - лавсан (ПЭТФ), полиэтилен, полипропилен, акрилаты, что угодно.

Но использовать их не стОит: пластики под солнцем очень недолговечны (собссно, поэтому мы ещё пользуем стекло). Пластики убивает свет, температура, активный кислород - всё это будет в наличии в большом количестве.
Самый долгоживущий пластик - фторопласт-4, он же тефлон (но он дорогой и мутноватый).
Самый лучший по совокупности из пластиков (стоимость, живучесть, прозрачность) - поликарбонат. Но он всё-таки хуже стекла и менее живуч (10 лет и коллектор будет заметно мутным).

Стекло достаточно дёшево, довольно прозрачно и почти вечно... если без кирпичей...
Короче, в общем зачёте рулит стекло. Безальтернативно.

 

Самодельные селективные покрытия
полагаю речь об этой теме.

Явление внутреннего отражения. На самом деле в рамках рассматриваемого аспекта это явление не играет никакой роли. Попадая в стекло свет преломляется (уменьшается угол к нормали), на выходе преломляется снова (угол прошедшего луча равен углу падающего для плоского стекла).

Вот решил посчитать чисто по формулам Френеля пропускание пачки стекол. Взял тупо коэффициент преломления 1,5, посчитал по выведенным мной ранее формулам коэффициент отражения в зависимости от угла и вперед (дальше только чуть теории вероятностей и математики).
Результат:

Все не так уж и плохо Вплоть до 60град пакет довольно прозрачен безо всяких матовых/просветляющих покрытий.

Может и ошибаюсь где... Хотя да, точно ошибаюсь. В расчете принял падение на все границы неполяризованного света. Это неверно. Только на первую границу можно считать таковым.

 

Беда в том, что ещё рассеяный свет режется сильно. А он добавляет 10-30% даже при открытом солнце.

 

А какая разница-то?
в диапазоне от -60 до +60 где-то 85% энергии... Т. е. условно 85% рассеянного излучения будут учавствовать в нагреве коллектора с непросветленными границами.

Восходы/закаты режутся - да, согласен. А рассеянный как раз через пакет нормально проникает, что в принципе и так понятно просто по тому как работают окна.

Плюсик в сторону воздушных коллекторов

 

Не могу понять особой неэффективности тяжелых абсорберов. Они же просто выполняют функцию теплового маховика.
Допустим у нас два СК с абсорбером 1 кг и 10 кг. В начале солнечного дня второй медленней разогревается, но со временем набирает ту же рабочую температуру, что и первый. Когда солнце заходит за тучку, первый оперативно понижает температуру теплоносителя, а второй инертно отдает запасенное тепло. В конце светового дня второй отдает тепло дольше. Неэффективная потеря на небольшой разнице температур происходит только в самом конце, и я не вижу ее критичности.

 

Когда зимним утром коллектора с -20 градусов стартовать будут, тогда увидите критичность.

Равно как и с пластиковыми трубами.

 

И вот всё это тепло до рабочей температуры будет потеряно.

Куда можно отдать запасёное тепло при температуре -10С (а это - тепло, на улице-то - 20С), если в баке у Вас 50С?
На улицу.

Если лето, день длинный и на 100% ясный, то да. А если зима и, что куда чаще, в течение дня солнце несколько раз появляется-исчезает и/или не на полную мощь жарит (лёгкая дымка или пыль), то критичность появляется.
Зимой коллекторы остывают быстрее, чем греются.

 

недорогую систему позиционирования сделать будет проблемно, учитывая вес и парусность 2 метрового солнечного коллектора. А не факт что 2 метров хватит если хотите и зимой использовать. Приходилось видеть рекламные щиты, в ветер -погнувшие неслабые стальные конструкции или вырвавшие их с корнем с фундаментом в пару тон.

 

Zzzzyll
Теперь понял про рабочую температуру, спасибо. Навскидку - 9 кг металла для нагрева на 50С потребуют лишний 1 КВт/ч. Это ощутимо, конечно.

Unogroup
Я не говорю о системах позиционирования от спутниковых тарелок с одной точкой опоры. Естественно, должна быть жесткая масштабируемая металлоконструкция, с раздельным (для упрощения) регулированием по высоте и азимуту солнца. Не думаю, что это будет дорого.
Сравнение с щитом (18 м2), стоящим вертикально (СК наклонен) на высоте (там ветер сильней) на многометровом рычаге несколько некорректно.

По поводу бака из оцинковки: кто-нибудь клепал его заклепками (через 3-5 см) с предварительными силикониванием швов? Остаются углы-разрезы - их холодной сваркой. Реально или потечет?

 

Вот здесь можете посмотреть:

Бюджетный коллектор