ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ВОЗДУШНОГО КОЛЛЕКТОРА

В предыдущих разделах рассматривались солнечные коллекторы, в которых в качестве теплоносителя используется вода, но, как уже говорилось, существуют типы коллекторов, где теплоносителем является воздух. В настоящее время в Японии встречается чрезвычайно мало солнечных домов с коллекторами такого типа, но в США они нашли довольно широкое применение.

Можно сказать, что основное преимущество воздушных солнечных коллекторов состоит в том, что они обладают способностью работать при низких температурах и не требуют использования антифриза. По сравнению с Японией многие города США расположены в более северных районах, и температура в зимний период ниже 20°С там считается обычной. Если в качестве теплоносителя применяется воздух, а не вода, то как бы ни понижалась температура, это не вызовет замерзания теплоносителя. В коллекторе с водяным теплоносителем при понижении температуры ниже 0°С вода замерзает, и при этом, как известно, расширяется столь значительно, что разрушает коллекторные трубы. Следовательно, по сравнению с водяными коллекторами, которые требуют принятия специальных мер против замерзания теплоносителей, воздушные коллекторы имеют явное преимущество. К тому же при использовании воздуха в трубах не появляются ржавчины, и создается впечатление, что проблемы коррозии в этом случае не существует.

РИС. 2.17. КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

РИС. 2.17. КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

а - коллектор с тепловоспринимающей пластиной; б - тепловоспринимающая поверхность ячеистого типа; в - наиболее распространенный тип коллектора, в котором струя воздуха проходит по тыльной стороне пластины; 1 - стекло; 2 - слой черной краски; 3 - тепловоспринимающая пластина; 4 - теплоизоляционный материал; 5 - корпус; 6 - сетка, окрашенная в черный цвет, либо металлическая вата; 7 - пластина; 8 - тепловоспринимающая гофрированная пластина

Однако недостаток воздушного коллектора заключается в том, что если кроме отопления требуется обеспечить систему горячего водоснабжения, необходимо включить в схему водовоздушные теплообменники, а при этом требуется более высокая температура коллектора и уменьшается его КПД.

В системе отопления необходимо в качестве аккумулятора тепла иметь под землей емкость, заполненную гравием, а для отвода тепла от коллектора нужно установить трубопроводы и вентиляторы. При этом в трубах возникает сильное сопротивление проходящему воздуху, поэтому требуются вентиляторы большей мощности. Такие вентиляторы аналогичны циркуляционным насосам в контуре с водяным коллектором, но в воздухонагревательной схеме необходимо обеспечить мощность в 3-5 раз большую, чем в водонагревательной, что требует дополнительных расходов. При подсчете стоимости такой системы эти расходы имеют существенное значение, и вопрос о снижении необходимой мощности вентилятора является важной проблемой.

Можно предположить, что в будущем при конструировании солнечных домов большое внимание будут уделять созданию систем с пассивным использованием солнечного тепла.

В системах с воздушными коллекторами привлекает внимание и низкая стоимость их эксплуатации. Применение воздухонагревательных систем соответствует также и климатическим Условиям Японии, поэтому, если будут продолжены разработки гелиосистем, направленные на дальнейшую экономию энергии, то такие коллекторы, вероятно, получат широкое применение.