18 / 98
16
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
9/2008
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕМА НОМЕРА
Солнечные коллекторы можно широ
ко использовать в системах горячего
водоснабжения и отопления предприя
тий пищевой промышленности и обще
ственного питания. Применение сол
нечных водонагревательных установок
в этих целях позволяет экономить 40–
50 % тепловой энергии в сравнении с
традиционными источниками.
Новые материалы
для солнечных коллекторов
А.М. Амадзиев, М.М. Дибирова, М.Г. Дибиров, Д.С. Джаруллаев
Филиал Объединенного института высоких температур РАН, Дагестанский государственный технический
университет, г. Махачкала
Современные солнечные водонагре
вательные установки на базе широко
распространенных металло стеклянных
плоских коллекторов наряду с достаточ
ной тепловой эффективностью имеют
ряд недостатков: высокая металлоем
кость, большой удельный вес коллекто
ров (до 25 кг/м
2
), высокая стоимость,
подверженность воздействию атмос
ферных факторов, таких, как крупный
град и сильные снегопады.
Поэтому поиск и использование но
вых современных полимерных матери
алов для изготовления основного эле
мента солнечной водонагревательной
установки – солнечного коллектора –
является актуальной задачей, решение
которой позволит удешевить установку
и одновременно повысить ее надеж
ность.
В филиале Объединенного института
высоких температур РАН (г. Махачка
ла) совместно с ДГТУ создан солнеч
ный коллектор, в котором использован
полимерный материал – ячеистый, или
сотовый поликарбонат. Он представля
ет собой светопропускающие полые
панели, полученные методом экстру
зии из гранул поликарбоната. Про
мышленно выпускаемый сотовый по
ликарбонат имеет такие оптико меха
нические характеристики, которые де
лают его привлекательным для приме
нения в солнечной энергетике, в част
ности, при изготовлении солнечных
коллекторов.
Сотовый поликарбонат может быть
использован в солнечных коллекторах,
как «остекляющий» и как поглощаю
щий (тепловоспринимающий) эле
мент. В первом случае наряду с меха
нической прочностью преимуществен
ное значение имеет прозрачность по
ликарбоната, его устойчивость к раз
рушающему воздействию ультрафио
летового спектра солнечной радиации
и низкая пропускаемость инфракрас
ного излучения поглощающего элемен
та [2].
По данным [1] производителя сото
вого поликарбоната POLYGAL, ударо
прочность характеризуется как сверх
высокая (например, бомбардировка
деревянными шариками диаметром
20 мм со скоростью 80 км/ч (20 м/с)
при температуре 0
0
С в течение 30 мин,
не приводит к разрушению поликарбо
ната). Коэффициент пропускания со
тового поликарбоната толщиной
4 мм составляет 0,82 (для сравнения,
у стекла – 0,85). Защита от ультрафи
олетового спектра солнечной радиа
ции осуществляется введением в про
цессе производства УФ стабилизато
ра непосредственно в материал (за
щитный эффект гарантируется на 10
лет эксплуатации). Коэффициент
пропускания поликарбоната по отно
шению к инфракрасному излучению
составляет 0,01 (у стекла – 0,02). Фи
зические характеристики поликарбо
ната также способствуют использова
нию последнего в солнечных коллек
торах. Удельная масса сотового поли
карбоната в зависимости от толщины:
800 г/м
2
– для 4 мм, 1700 г/м
2
– для
10 мм.
Коэффициент теплопередачи сото
вого поликарбоната толщиной 10 мм
почти в 2 раза меньше, чем у стекла
толщиной 4 мм (3 и 5,8 Вт/(м
2
•град)
соответственно). Поликарбонат не те
ряет свойств в температурном диапа
зоне от – 40 до +120
0
С, что соответ
ствует теплотехническим условиям
эксплуатации солнечных коллекто
ров.
Коллектор конструкции ФОИВТ
представляет собой пакет из двух лис
тов сотового поликарбоната и листа
пенополистирола (рис. 1). Толщина
обоих листов поликарбоната – 10 мм,
полистирола 3 – 40 мм. Верхний лист
1
поликарбоната имеет коэффициент
пропускания 0,80. Нижний лист
2
, яв
ляющийся поглощающим элементом,
сделан из темного или прозрачного по
ликарбоната. Во втором случае его
верхний слой покрывается черным ла
ком. Лист
2
с торцов (относительно
ячеек) плотно закрывается подающе
принимающими патрубками
4
, кото
рые распределяют (и собирают) жид
кость по каналам элемента. Весь пакет
вместе с защитным листом
6
из метал
ла или пластика укладывается в раму
5
из тонколистового профилированного
металла.
Рис. 1. Схема солнечного коллектора
Рис. 2. Экспериментальная установка
для испытания солнечных коллекторов:
1 – термостат с точностью
регулирования температуры 0,50
0
С
и уровня жидкости 0,5 см;
2 – прибор для измерения и записи
температур; 3 – насос для
постоянного поддержания уровня
жидкости в термостате; 4 – испытуемый коллектор;
5 – емкость для воды; 6 – кран игольчатый,
регулировочный; 7 – расходомер; 8 – датчик уровня
воды; Т
0
; Т
1
; Т
2
– термопары для измерения температур
наружного воздуха на входе в коллектор и на выходе
соответственно.
Электронная Научная С льскоХозяйственная Библиотека