Оглавление

ОСОБЕННОСТИ КОЛЛЕКТОРА

Эффективная поверхность из поглощающего волокна

Наиболее важными характеристиками материала для солнечного поглотителя с воздушным охлаждением являются черный цвет и очень большая площадь поверхности. Один материал с такими свойствами – фильтрующий материал для печей толщиной 1 мм (из стекла или полиэфирного волокна), окрашенного в черный цвет жаропрочной краской. Запах «Нового коллектора» (затвердевший силикон пахнет как уксус), и запах от жаропрочной краски выветрится через день или два. Черный полиэстеровый войлок - более подходящий материал. Он имеет тонкие волокна, более высокую удельную поверхность, и не нуждается в покраске.

Фильтрующий материал для печей и полиэстеровый войлок предоставляют полную площадь поверхности для воздушного потока, которая более в 50 раз фронтальной. Это на порядок выше, чем площадь поверхности обычных металлических поглотителей, будь то ребристый, рифленый, волнистый или сетчатый. Поскольку материал при помощи площади поверхности передает тепло вполне легко при протекании воздуха через нее, основа из поглощающего волокна работает при сравнительно низких температурах, приблизительно 140-160°F (60 - 71 градусов цельсия).

Долговечность

Я использовал и стекловолокно, и полиэфирное волокно фильтрующего материала для печей в качестве поглотителя для солнечного коллектора в течение 18 лет, не наблюдая значительной деградации материала. Не происходит большой дегазации от полиэфирного солнечного поглотителя, в отличие от полиэфирного коврового покрытия в солнечной комнате. Необходимо соблюдать активные меры предосторожности, «Предостерегающее замечание», указанные в конце этой инструкции.

Турбулентный теплообмен

Поглотитель установлен в коллекторе по небольшой диагонали так, что воздух должен пройти через него, чтобы достичь выходного канала. Солнце светит на волокна, которые нагреваются. Когда воздух проходит через поглощающую основу, он вступает в тесный контакт с волокнами. Поток становится турбулентным, потому что течёт мимо цилиндрических элементов, производящих "Вихревые воронки"- области вращения, которые периодически утончаются и проходят вдоль потока. Эта турбулентность нарушает и уменьшает толщину "пограничного слоя" воздуха, который естественно придерживается и эффективно изолирует волокна. Теплопередача в воздухе значительно увеличивается.

Низкая стоимость.

Линейная геометрия волокна обеспечивает виртуальное утроение площади поверхности теплообмена, доступной в пределах проводимости длины пути одного диаметра волокна (conduction path length of one fiber diameter). Неметаллический материал используется без снижения производительности, потому что длина пути утроенной области чрезвычайно коротка. Это значительно позволяет экономить средства.

Легкий вес

Коллектор с жидкостным охлаждением, который имеет легкий вес, не может использовать данный тип поглотителя. Малый вес поглотителя производит каскадное размещение веса (cascade of weight) и экономию расходов на поддержку структуры коллектора.

Сокращенный путь теплообмена

Когда масса основы из поглощающего волокна разделена и распределена, выгода двойная: упор на внутренние пути теплопередачи уменьшается, а длина пути (от освещенной солнцем стороны волокна до смежной затененной стороны) сокращается.

Освещенное солнцем волокно может передавать свое тепло через любой из двух механизмов:
Во-первых, основа из поглощающего волокна (filament matrix absorber) может использовать "наизнанку" наружную поверхность теплообменника. Некоторая часть тепла перейдет непосредственно на сторону, на которой она произведена, то есть без внутренней проводимости;
Во-вторых, оставшееся тепло располагается по диаметру волокна вдали от утроенной площади поверхности в любом направлении вдоль волокна.

Отражающие полости

Поглотитель крепится к монтажным планкам в коллекторе с отражающими фольгированными внутренними поверхностями, образуя "отражающую полость". Внутренняя фольгированная лицевая поверхность коллектора остается отражающей, не окрашенной в черный цвет, так что черные волокна могут все поглощать. Любой солнечный свет, который проходит через поглотитель с лицевой стороны, отражен внутренними поверхностями назад к поглотителю для другого прохода, эффективно удваивая способность отражать свет поглотителя, не добавляя сопротивление воздушному потоку.

Низкая рабочая температура.

Высокая площадь поверхности поглотителя и турбулентное течение производят очень низкую рабочую температуру, которая уменьшает потери тепла от вторичного излучения и проводимости, и приводит непосредственно к высокой производительности.

Модель коллектор была протестирована с использованием процедуры ASHRAE 93-77, в энергетическом Учебном центре Университета Западного Мичигана (больше не работает). Результат: больше чем 72%-ая максимальная производительность. Это был самый высокий КПД воздушного коллектора, который они когда-либо тестировали. Это способствовало улучшению всех жидких коллекторов, но ни один с ним не сравнился. Я не знаю ни о каком другом не концентрирующем воздушном коллекторе, включающим Conserval's SolarWall, с более высоким КПД.

На главную