Рис. 87. Проетой водонагрева­тель из черного полнзтиленово- го шланга:

Рве. 88. Пленочньїй водонагрева­тель:

1 — шланг; 2 — водопроводньїй кран; З — душ; 4 — подимерная пленка; В—ящик

/ — черяая пленка; 2 — прозрачная

пленка; 5 —штудер для водьі; 4 — теплоязоляция; 5 — прозрачная плен­ка; 6, 7 — воздуїшшй клапа

н

получить требуемую температуру горячей води. Кольца бухти должньї бить ослабленні, и для уменьшения теп­лових потерь сверху можно натянуть прозрачную поли- мерную пленку, зафиксировав ее на внеоте 15—25 мм от шланга с помощью деревянной рами ' (ящика)_} снизу же под бухту шланга следует подложить металлический лист или фольгу с внеокой отражательной способност^ю илй хотя би окрашенний в белий цвет лист фанери. Лучевоспринимающая поверхность шланга длиной 100 м, внутренним диаметром 16 мм при толщине стенки 2 мм составляет 2 м², а его емкость 0,02 м³. Для того чтобьі нагреть 1 кг води от 15 до 40 °С, требуетея 105 кДж теп­лоти.

В летний период в Подмосковье на 1 м² лучеприем- ной повеірхности в день поступает в ереднем 19,5 МДж солнечной знергии. При КПД 0,3 количество получаемо

йполезной теплоти с площади 2 м² за день составит 15,6X Х0,3-2= 11,7МДж. За день можно получить 110кг водн с температурой 40 °С. Зто зквивалентно 5,5 полной емко­сти шланга. Нагретую воду можно собирать в теплоизо- лированний резервуар, из которого затем вода будет ис- пользоваться для ваннн, душа и т.п. При продолжи- тельности инсоляции 8,5 ч в день среднечасовой расход води равен 13 кг/ч, или 1,8 г/с на їм² площади поглоща- ющей поверхности. Скорость водн равна 0,018 м/с.

Нетрудно изготовить водонагреватель из черной и прозрачной прочной полимерной пленки в виде мешка, дно которого внполнено из черной пленки, верхняя ви­пуклая поверхность — из прозрачной пленки, а между ними находится вода (рис. 88). Заполнение и огіорожнение водонагревателя производится через штуцер соответст­венно утром и вечером. Для уменьшения теплових по- терь водонагреватель может бьіть снабжен теплоизоля- цией снизу и прозрачной изоляцией. Водонагреватель переносной, и его можно использовать дома, на даче, на пляже, в туристских походах и т. п. Для получения го­рячей води достаточно поместить его на солнце, напри­мер иа крьіше автомобиля.

Вьіполним прикидочннй расчет .количества горячей води, которое можно получить за день в южньїх районах стракн. Примем, что в летний период поступление сол­нечной знергии составляет в среднем 21,9 МДж/м² вдень (для условий, Алма-Ати, май — август) и КПД водона­гревателя равен 0,4. Тогда полезное количество теплоти составит Q_n=8,76 МДж/м² в день. При разности тем­ператур горячей и холодной водн А^=45—15=30 ⁵С количество горячей водн, получаемой сім² площади водонагревателя, составит G = Qa/(c_pAt) = 8,76: (4,19X Х:І0г®*.30) = 70 кг в день. Следовательно, емкость водо­нагревателя должна бить равна 70 л, а толщина слоя водн 70 мм.

Без сомнения, описаннне водонагреватели являются весьма примитивннми устройствами, и их зффективность довольно низкая. Значительно зффективнее компактнне водонагреватели, достаточно подробно описаннне в § 8 (см. рис. 25—27). Отличаясь простим устройсгвом и низкой стоимостью, они обладают достаточно високим КПД. Возможнн различньїе модификации указанннх конструкции. В частности, водонагреватель, показанний на рис. 25, может содерясать несколько цилиндрическах

емкостей (до шести — восьми) в едином корпусе. Во- донагреватель, показанньїй на рис. 27, не обязательно должен иметь тепловие трубьі. Вместо них может ис- пользоваться обичньш трубчатий абсорбер типа «труба в листе» и т. п. Верхний и нижний гидравлические кол- лектори абсорбера соединяются трубками с баком-ак- кумулятором горячей водьі, которьій имеет горизонталь­неє расположение и соединен также с баком холодной

Рис. 90. Гелиотеплица е земляной наснпью:

І — остекление; 2 — насьінь; 3 — севериая стена; 4 — канал для воздуха

1 — гелиоводонагреватель с естествен- ной циркуляцней водн; 2 — напорний бак с поплавковим клапаном для под- вода води; З — топливинй водоиагре- Ватель; 4 — потребители горячей води;

5 —холодная вода; 6 — топливо (газ)

2

под-

Рис. 89. Обгединенве гелиоус­тановки и топливного водона- гревателя:

води небольшой емкости. Все зти конструктивние зле- менти обі)Єдиняются в єдиний компактний водонагре- ватель, аналогичннй тому, которнй представлен на рис. 27.

Солнечний водонагреватель может соединяться с обичньїм топливним водонагревателем по схеме, пока- занной на рис. 89.

При разработке и организации производства солнеч* них водонагревательннх установок необходимо учитн- вать рекомендации по повьшению зффективностй кол- лекторов, изложеннне в §5, а также те прогрессивнне технологии, которие описанн в данной главе. >

І

На приу.садебянх и дачних участках солнечние,уста­новки должни найти довольно широкое примененне

.Кроме описанннх вьіше простих водонагревателей мож­но рекомендовать гелиотеплицн, показанньїе на рис. 90— 92, которне нетрудно построить непосредственно на уча- стке. При зтом следует иметь в виду, что зффективность теплици повншается при защите с помощью слоя тепло­изоляции северной стенки, аккумулировании теплотн в грунте и подогреве воздуха или водн в солнечном кол­лекторе. Вода, нагретая в коллекторе, циркулирует в трубопроводах, проложешшх в грунте. Для зтой цели используются пластмассовьіе трубн, не поддающиеся коррозии. Простая конструкция теплицн с пассивньїм ис-

Рис. 91. Гелиотеплица с педпочвенішм галечним ак- кумулятором теплотн:

І — теплица; 2 — аккумулятор теплоти; З — канал для цирку- ляции воздуха; •4 -»- вентилятор

пользованием солнечной знергии показана на рис. 90. Она имеет развитую остекленную поверхность е южной сторони и заснпанную грунтом стенку с северной сторо­ни. Земляная наснпь служит одновременно теплоизоля- цией и аккумулятором теплотн. Для циркуляции возду­ха в наснпи предусмотренн каналн. Днем происходит нагрев зтого слоя земли, а ноч.ью от него теплота отво- дится воздухом, поступающим в теплицу.

В гелиотеплице (рис. 91) с прозрачной южной сто- роной и тешюизолированной северной стеной цел'есооб- разно применять подпочвенннй галечний аккумулятор. Для лучшей циркуляции воздуха следует использовать вентилятор, установленннй в воздуховоде. Для аккуму­лирования теплотн требуется 0,5—0,9 м³ гальки (щебня, камня) на 1 м² площади остекленной южной поверхно- сти.

Потери теплотн гелиотеплицн в ночной период зна- чительнн, и температура воздуха в теплице может упасть ниже допустимого предела в 5 °С. Можно существенно слизить теплопотери путем применения ПОДВИЖНО& теп- лоизолящии. Пример конструктивного исполнения тепли- цн с поворачивающейся шарнирно закрепленной тепло- изоляциоиной панелью показан на рис. 92. В ночное время панель поворачивается и в горизонтальном положений защнщает растения от переохлаждения. Для большего зффекта внутренняя поверхность панели дол-

Рис. 92. Гелиотеплица с подвяжной теплозащитвйг

/ — северная стена; 2—неподвижная теплонзоляция стенки; З— прозрачная наоляция; 4 — клапан Для вентиляции; в — подвижная теплоизояяцни; S-тев- лоизолироваиньїй фундамент; 7 — галечньїй аккумулятор теплоти; 8 — бочки

с водой

жна бьіть окрашена в белнй цвет. В зтой гелиотеплице используются два теплових аккумулятора — галечньїй и водяной. Галька заснпается в продольньїй канал в по­лу, проходящий по всей длине теплицьі. Бочки с водой помещаются на полу У теплоизолированной стеньї. Мож­но также нспользовать канистрьі с парафнном — в зтом случае требуется меньший обьем теплоаккумулирующего материала.. Вместо жесткой теплоизолирующей панели можно использовать горизонтальную штору, движущую- ся с помощью вращающихся опорньїх роликов.

Гелиотеплицу можно скомбинировать с другими по- лезньши сооружениями. Надример, внутри теплицьі

можно разместить пруд для разведения риб (рис. 93) или над ней устроить солнечньїй опреснигель.

При строительстве гелиотєплицьі возникает ряд прак- тических вопросов. В частности, важное значение имеют такие вопроси, как вмбор места для строительства теп- лицьі, ее ориентации, угла наклона светопрозрачной по­верхности. Теплицу надо размещать на ровном солнеч- ном месте, не затеняемом зданием или деревьями. Ни- зинньїе места, где часто бьівают туманн и заморозки, не

5

Рис. 93. Гелиотенлица с прудом для разведения риб:

/ — теплица; 2 — пруд; З — строительная конструкция; 4 — фундамент; 5 — вентиляциониьій клапан; 6 — грядки с рассадой

пригодньї для теплиц. Нельзя располагать теплицу в промежутке между двумя домами или между домом и са­раєм, так как там возникает сильний поток воздуха. С северной сторони теплица должна бнть защищена от ветров плотннм забором или високим кустарником.

Устройство фундаменте показано на рис. 94. Наруж- ная поверхность фундамента должна бнть покрита сло­ем теплоизоляции толщиной ЗО—40 мм (пенополисти- рол). Теплоизоляция должна бнть защищена от влаги земли битумннм покрнтием, руберойдом, полимерной пленкой. Если возможно попадание дождевой водн, то перед фундаментом внрнвают ров и заполняют его круп- ной щебенкой, а на дно кладут дренажную трубу — ке- рамическую или пластмассовую — диаметром 50—200 мм.

Влага земли всегда проникает из крупнозернистого слоя в мелкозернистьій, позтому дно теплици следует викла- днвать из крупного щебня. Более надежную защиту от влаги обеспечивает многослойная структура, состоящая из слоев щебня, теплоизоляции и бетона со слоем поли- винилхлоридной пленки для защитьі теплоизоляции от влаги. Особенно хорошая влагозащйта требуется для теплицьі, пристроенной к жилому дому. Кроме описанной

Рис. 94. Фундамент гелиотеплицьі с теплоизоляцией (а) и влагоза-

щитой (б):

І — фундамент; 2 теплоизоляция; 3 — руберонд; 4 — пленка илн металличес- кий лист; 5 — щебень; 6 — дренажная труба; 7 — слой тощего бетона; 8 — плен­ка для влагозащитьі; 9 — пол; 10 — опорная стена

више защитной структури должен бьіть применен также барьер для распространения водяних паров в горизон- тальном направлений.

При изготовлении несущей конструкции и обшивки теплицьі из дерева доски должньї бить предварительно обработанн составом, защищающим от грибка; доски должньї прибиваться так, чтоби вода не проникала через стики (лучше всего, если доски перекрьівают одна дру­гую). Рами окон и дверей, а также вентиляционние от- верстия должньї иметь хорошее уплотнение для предот- вращения неконтролируемой инфильтрации воздуха. Клапани могут изготовляться из металлического листа или из фанери и могут поворачиваться вокруг верти- кальной или гОризонтальной оси, расположенной посере- дине или с краю клапана. Все непрозрачньїе поверхноети теплицьі (северная стена, нижняя часть южной стени,фундамент) для уменьшения теплопотерь должньї бьіть теплоизолировани. В качестве теплоизоляции можно ис- пользовать такие материальї, как минераловатньїе і^атьі, пенопластн — пенополиуретан, ленополистирол, сухие

12 3 2

Рис. 95. Простая перенос­ная гелиосушилка:

І — стенка из фанери; 2 — метал- лическая сетка; З — остекление; 4 — опорньїе ножки

І Рис. 96. Переносная солнечная сушилка:

/ —деревянввй ящик с перфорированньши стенками и днищем; 2 — остекление

опилки и стружка, слрессованная солома и др. Следует помнить, что влажвне материальї теряют свои теплоизо- ляционме свойства, позтому особое значение имеет за- щита теплоизоляции от-попадання влаги.

Располагать гелиотеплицу надо так, чтобьі конек ее

крмши совиадал c осью восток — запад. Угол наклона южяой светопрозрачной поверхности внбирают с таким расчетом, чтобн обеспечить максимальнеє количество уяоаяенной солнечной знергии в данной местности. Так, для ередней полосьі оптимальним являетея наклон в 50— 60°. Угол наклона крьіши должен бнть равнмм 20—35°, чтобн хорошо удалялись осадки и грязь. Толщина теп-

Вид езади

Рис. 97. Секщюнньш солнечиьш опреснитеяь (дистиллятор)

Рис. 98. Пленочннй солнечньїй ояреснитеяьі

і — полимарная пленка; 2 — труба; 3 — сгроигелммя конструіщ*я; 4 — гидро- изолированньїй лоток; о — теалокзоляция; S — желоб для дистиллята; 7 — мор­еная вода; « — водяно# nap;Sкоядеиеат

лоизоляции северной стенн внбирается в пределах 150— 250 мм в зависимости от козффициента теплопроводнос- ти используемого материала. Остекленная поверхность в ночвое время может иметь теплоизоляцию толщиной 20—50 мм. При зтом козффициент теплопотерь через ос­текление может уменьшиться от 6,8 Вт/(м²-°С) при од- ном слое стекла толщиной 3—4 м до 0,75 Вт/(м²-°С) при одном слое стекла и пенополистирольной теплоизоляции толщиной 50 мм. Для теплоизоляции можно использовать легкие пенопластовьіе мати толщиной 50 мм нз зкстру- дированного полистирола, закрепляемне магнатами на стекле.

Можно также использовать рулонний еластичний теплоизоляционннй материал толщиной ЗО мм. Чтобн не образовнвался конденсат на холодной поверхности стек­ла (за теплоизоляцией), перед теплоизоляцией надо ус­тановить защиту (из полимерной пленки) от водяних паров. В теплицах больших размеров в ночное время ис- пользуются шторн из полимерной пленки с напнленннм отражательннм (алюминиевьш) покрнтием. Благодаря зто му теплопотери снижаются на 40—60 %. При исноль- зовании наружной теплоизоляции на остеклении конден- сация водяних паров на стекле не происходит, во между теплоизоляцией (жесткие пенопластовне панели или гибкие мати) и остеклением не должно бнть движения воздуха, а сама теплоизоляция должна бнть защищена от воздействия осадков. Жесткие теплоизоляционние панели днем откиднваются и отражают допблннтельное количество солнечной знергии на светопрозрачнне по­верхности теплицн.

Фундамент должен доставать до уровня постоянной температури грунта, а его теплоизоляция должна покри­вать всю ту поверхность фундаменте, которая может на- ходиться в области отрицательннх температур. Обнчно глубина фундамента составляет 80—120 см.

В огородничестве и садоводстве следует больше ис­пользовать грунт, защищенннй 1—2 слоями полимерной пленки. Зто сокращает сроки созревания на 2—3 недели. При внращивании клубники хороший зффект дает йс- пользованне черной полимерной пленки, укладнваемой на землю под кустики клубники. При зтом подавляется рост сорняков, ускоряется рост клубники и предот$ра- щается загрязнение ягод землей. Использование отра- жательннх подстилающих цветвнх (красннй цвет для томатов, бельїй для картофеля) поверхностей способст- вует более бистрому созреванию плодов и клубней. Так же благотворно влияет отраженньш солнечньїй свет на садовне культури.

Для подогрева води для плавательного бассейна и других сезонних потребителей рекомендуется использо­вать неостекленние пластмассовьіе (полипропиленовьіе} коллекторн в металлической раме (из алюминия или оцинкованного железа) на легкой металлической опор- ной конструкции.

Щирокое применение должньї получить солнечнне сушилки, которьіе нетрудно изготовить самим. В § 13 опиоанн конструкции достаточно простих пленочньїх су- шилок (см. рис. 54 и 58). Рассмотрим еще некоторие кон­струкции переносних сушилок, которие могут бить ис- пользованьї для различньїх сельхозпродуктов. Сушилка. показанная на рис. 95, представляет собой деревянньій ящик (из фанери или тонких досок) с двумя боковьщи стенками и днищем из металлической сетки. Верхня? кришка может сниматься и имеет прозрачное покрнтие. Сушилка снабжена четнрьмя опорними стойками. Внут- ренняя поверхность ящика окрашена в черний цвет. Це- лесообразно также использовать полностью деревянний ящик с отверстиями для воздуха, а также перфориро- ванное днище с остеклением (рис. 96). Для сушки сена можно использовать сушилку, показанную на рис. 54 При зтом воздухонагреватель следует располагать с южной сторони сарая, а саму камеру для сушки сена лучше помещать внутри сарая или амбара.

Можно изготовить также простой солнечннй дистил- лятор для обессоливация минерализовайной или опрес- нення морской води, пбказанний на рис. 97. В качестве материала для зтого опреснителя можно использовать пенопласт (полистирол и т. п.). Ук-азаннне размерн од­ного модуля — чисто ориентировочнне, число параллель- но соединенних аппаратов может бить любим. В каче­стве прозрачной изоляции следует использовать поли- мериую пленку. Простой пленочньш опреснитель морской (минерализоцанной) води показан на рис. 98. Прозрач- ная пленка, натягиваемая горизонтальной трубой и за- крепленная на стенках, пропускает солнечное излучение, которое поглощается зачерненньїм дном, от которого на- гревается тонкий слой морской води. Вода испаряется, и пари конден сир у ются на пленке в виде капель, стека- юідих по поверхности пленки в приемньїй желоб, откуда по трубке дистиллят отводится в сборную емкость. Снизу дистиллятор имеет слой теплоизоляции. Исходная вода периодически подпитьівается.

20. МОНТАЖ И ЗКСПЛУАТАЦИЯ СОЛНЕЧНЬЇХ УСТАНОВОК

При монтаже и установке гелиосистем теплоснабже­ния рекомендуетея следующая последовательность вьі- полнения работ.

І. Изготовление, монтаж и установка жидкостной гелиосистеми теплоснабжения.

Установка водяного аккумулятора теплотн включает следующие зтапьі:

строительство основания, фундамента или опорной конструкции — при вьіполнении бетонних работ на залив- ке фундамента здания;

установку бака-аккумулятора; монтаж обвязочньїх трубопроводов; заполнение системи водой и проведение испнтаний на плотность;

монтаж тепловой изоляции.

, Установка коллектора солнечной знергии включает в себя:

изготовление и установку опорной конструкции — пои изготовлении каркаса, рамьі, стропил и других строи- тельньїх злементов крьіши дома;

монтаж опорной конструкции и установку солнечного коллектора на крьіше;

монтаж соединительньїх трубопроводов; испнтание контура солнечного коллектора на плот­ность;

проведение теплоизоляционннх работ на трубопро­водах.

Установка теплообменников и дополнительного ис- точника знергии включает следующие зтапн: монтаж трубопроводов, насосов и арматури; испнтание трубопроводов на плотность; проведение теплоизоляционннх работ на трубопро­водах;

установку дополнительного источника знергии. Монтаж установки горячего водоснабжения включает следующие зтапн:

монтаж теплообменника и трубонроводов для пред* варительного подогрева води; испьітание на плотность; проведение теплоизоляционних работ; монтаж баков-аккумуляторов.

Установка приборов и датчиков системи управлення состоит из:

установки датчиков и приборов управлення и регу* лирования по месту;

монтажа щита управлення с приборами.

2. Изготовление, монтаж и установка воздушннх гелиосистем теплоснабжения.

Установка галечного аккумулятора теплоти включа- ет зтапьі:

изготовление основання и опорной конструкции; изготовление бункера (контейнера) — до установки криши над помещением или перекрнтия над подвалом, в котором устанавливается аккумулятор;

заполнение бункера твердими частицами гальки, гра- нита и т. п.;

монтаж воздуховодов; проведение изоляцяонньїх работ.

Монтаж и установка солнечного коллектора, системи подогрева води, всломогательного оборудования и при­боров внполняются в той же последовательности, что и для жидкостньїх гелиосистем.

При монтаже трубопроводов необходимо внполняїь следующие правила:

для уменьшения теплових потерь и гидравлического сопротивления длина основних трубопроводов и ответв- лений должна бьіть минимально возможной, а ответвле- ния должньї иметь одинаковий диаметр, чтобьі обеспе- чивалось равномерное раенределение теплоносителя меж­ду отдельннми модулями коллектора;

следует использовать минимальное количество сое- динительних деталей, арматури и т. п.; колена и поворо­ти трубопроводов необходимо изготовлять с помощью гибочного станка;

для предотвращения контактной коррозии при уста- новке арматури из медннх сплавов на стальних трубо­проводах необходимо использовать соединительнне еле­менти из дизлектрических материалов;

на длинннх прямих участках трубопроводов должньїбнть предусмотренн компенсатори температурних уд- линений и соответствующие опори;

в самих верхних точках системи должни бить уста- новленн воздушники и должен бнть предусмотрен слив жидкости из нижних точек системи.

При использовании в контуре коллектора антифриза должен бнть предусмотрен расширительннй бак, емкость которого составляет приблизительно 1—2 % емкости контура, включай сам коллектор.

20. НЕКОТОРГЕ ВОПРОСЬІ ЗКСПЛУАТАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНЬЇХ УСТАНОВОК

1. В каких районах можно использовать солнечньїе установки?

Практически в любом районе. Сезоннне установки горячего водоснабжения можно использовать в разлйч- ннх местах, но чем больше широта местности, тем коро- че период использования установки в год, а следователь- но, хуже показатель зкономической зффективности. Сол- нечнне установки отопления лучше всего подходят для районов с продолжительннм отопительннм периодом, на с достаточно внсокой интенсивностью солнечной радиа- ции и умеренной температурой наружного воздуха в отопнтельннй иериод.

2. Каков срок службьі солнечньїх установок?

Зто зависит от многих факторов, в том числе от ка- чества изготовления и монтажа установки, включая пра­вильний вьібор материалов для изготовления солнечннх коллекторов, аккумуляторов теплотн, трубопроводов, качества уплотнений и т. п. Важное значение имеет вн- бор теплоносителя и применение соответствующих анти- коррозионних добавок, соблюдение требуемнх скоростей потока в трубах, предотвращение попадання кислорода воздуха, вьізнвающего коррозию. Срок служби также зависит от предотвращения замерзання теплоносителя в трубопроводах и других злементах оборудования, поц,- верженннх воздействию наружного юздуха. Некоторне материалн, в частности полимернне пленки, бнстро ста- реют под действием ультрафиолетового излучения. Ос- новной злемент гелиоуетановки — солнечньїй коллек- тор — обьічно рассчитан на 15—20 лет работн при усло- вии правильного монтажа и зксплуатадии. Баки-аккуму- ляторн закритого типа должньї иметь катодную защиту от коррозии и могут зксплуатироваться в течение 20 лет. Аккумулятори теплоти, работающие в условиях атмос­ферного давлення и изготовленннеизпластиков, армиро- ванннх стекловолокном, могут служить длительное вре- мя при соблюдении правил зксплуатадии. До сих пор зксплуатируются солнечнне дома, построеннне ЗО и бо- лее лет назад.

Срок служби водонагревателей с естественной цирку- ляцией теплоносителя и компактних водонагревателей составляет 10—15 лет. При внсоком солесодержании води и вообще ее низком качестве срок служби коллектора мо­жет бить весьма непродолжительним из-за возможних повреждений, особенно в местах соединений- и уплотне- ний. Прозрачнне пластмасси и полимерние пленки ста* реют по истечении 7—10 лет.

3. Какие преимущества дает совмещение солнечньїх коллекторов с крьішей дома?

Уменьшается общая стоимость дома и инящіерного оборудования. При качественном монтаже установки зксплуатационние качества криши не ухудшаются,