Трубопроводы и теплообменники для солнечных установок

Расход воды в солнечных установках может изменяться от 30 до 100 л/ч на 1 м2 лучепоглощающей поверхности КСЭ, точнее, 30 - 40 л/ч для водонагревателей с естественной циркуляцией воды, 40 - 60 л/ч для установок отопления и горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией, 70 - 100 л/ч для установок, используемых в плавательных бассейнах. При использовании антифриза, теплоемкость которого на 20 % ниже, чем воды, расход должен быть больше на 20 %. Скорость теплоносителя в трубопроводах должна быть равной 0,5 — 1 м/с. Диаметр трубопроводов можно определить по полезной мощности коллектора. Так, при КПД коллектора 0,5, плотности потока солнечной энергии 800 Вт/м2 и разности температур воды в КСЭ 10 °С расход теплоносителя равен 0,5∙800/(1,16∙10) = 41,3 кг/(м2∙ч). При площади поверхности КСЭ 20 м2 и скорости воды 1 м/с площадь поперечного сечения трубопровода составит 41,3∙20/(1∙3600∙103) = 2,29∙10-4 м2 и его диаметр будет равен . Скорость воды в водонагревателях с естественной циркуляцией равна 0,05 - 0,1 м/с. Тогда при площади КСЭ 10 м2, удельном расходе воды 30 л/(м2∙ч) и скорости 0,1 м/с диаметр труб составит 32,6 мм.

Скорость воздуха в воздуховодах принимается до 3 м/с. Удельная объемная теплоемкость воздуха в 3500 раз меньше, чем воды, и соответственно объемный расход воздуха в КСЭ составит 50 - 300 м3/ч на 1 м2 площади поверхности КСЭ. Диаметр воздуховодов в 30 раз больше диаметра трубопроводов для воды.

Теплопотери от трубопроводов существенно уменьшаются при применении теплоизоляции. Так, при диаметре трубы 20 и 48 мм без теплоизоляции теплопотери при разности температур воды и наружного воздуха 40 °С составляют 27 и 57 Вт на 1 м длины трубы, а при применении теплоизоляции с коэффициентом теплопроводности 0,035 Вт/(м∙К) и толщине 40 мм - 5,2 и 7,7 Вт соответственно.