Вакуумированные стеклянные трубчатые коллекторы

Известно, что поддержание вакуума ниже 1,33 Па в пространстве между лучепоглощающей поверхностью абсорбера и прозрачной оболочкой наряду с одновременным применением селективных покрытий на поверхности абсорбера существенно повышает эффективность КСЭ 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.

Возможны различные варианты конструктивного выполнения вакуумированных стеклянных трубчатых коллекторов (ВСТК). Некоторые из них показаны на рис. 17 (в разрезе) и 18. Внутри стеклянной оболочки 1 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), может 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. 17, д, лучепоглощающая поверхность расположена под вакуумированными трубами и надежно соединена с трубками для нагреваемой жидкости, помещенными в теплоизоляцию. Обычно модуль 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.

Итак, для повышения эффективности вакуумированных коллекторов используются селективные покрытия, отражатели и т.д. 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 солнечного излучения. На лучепоглощающую поверхность абсорбера наносят селективное покрытие с большой величиной отношения αс/εт, например из черного хрома, благодаря чему снижаются оптические потери КСЭ 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. 17. Поперечное сечение вакуумированных стеклянных трубчатых коллекторов

Рис. 17. Поперечное сечение вакуумированных стеклянных трубчатых коллекторов

1 - стеклянная оболочка; 2 - трубка для нагреваемой жидкости; 3 - лучепоглощающая поверхность; 4 - отражатель; 5 - теплоизоляция

Рис. 18. Общий вид вакуумированного стеклянного трубчатого коллектора

Рис. 18. 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 °С.