Дешёвый солнечный коллектор-концентратор с вращающимся рефлектором
Low-cost solar collector concentrator with rotated reflector
ЧАСТЬ 3

Содержание статьи:
Микроэкономика и бесплатная солнечная энергия летом.
Принцип работы простого солнечного коллектора-концентратора
с вращающимся рефлектором.
Детали конструкции простого солярного теплового коллектора-концентратора.

Детали конструкции простого солярного теплового коллектора-концентратора

Большие поверхности отражателя могут испытывать значительные ветровые нагрузки. Для уменьшения давления ветра можно использовать проверенный способ - сделать в поверхности отверстия.

Рисунок 3.
Уменьшение парусности и нагрузки осадков на рефлектор солнечного коллектора.

На рисунке:
1 - неподвижный цилиндрический приёмник солнечного излучения
2.1-2.3 - полотна алюминиевого рефлектора (алюминиевая фольга, например, на ткани), образующие рефлектор, вращающийся вокруг оси цилиндрического приёмника солнечного излучения.
Жёлтым показано прямое и диффузное отражение прямого солнечного света

Кстати, мягкая плёнка слегка колеблется даже при слабом ветре и самоочищается от инея и снежной пыли.

Приёмник-преобразователь излучения солнца в тепло нет смысла делать в виде ёмкости для теплоносителя, так как нагретую воду дешевле сохранять не на крыше, а в более подходящем месте, а если в качестве теплоносителя используется антифриз, то такая ёмкость (диаметр 0,4 метра, длина 2 метра) поглотит 250 литров не-дешёвого антифриза (полтора бареля!).

Поэтому целесообразно цилиндр-теплоприёмник сделать полым, наполняя его теплоносителем только между стенками коаксиальных цилинров.

Рисунок 4.
Коаксиальная конструкция объёмного приёмника солнечного излучения.

На рисунке:
1 - коаксиальные трубы-цилиндры, между которыми протекает теплоноситель.
2 - стенка, внутренняя прозрачная теплоизолирующая поверхность: например, натянутая полиэтиленовая или поливинилхлоридная (ПВХ) плёнка.
3 - стенка, наружная прозрачная теплоизолирующая поверхность, также возможна плёнка.
Между цилинром-светоприёмником и прозрачными стенками - воздух. Для уменьшения конвекционного охлаждения воздушные прослойки не должны быть толще 2-3 сантиметров, а ещё лучше 1,5 см, как в оконных стеклопакетах.

Рисунок 5.
Коаксиальная конструкция объёмного приёмника солнечного излучения.
Вид с торца.

Изготовление ёмкости, показанной на рисунках 4 и 5, довольно сложно. Гораздо проще изготовить объёмный преобразователь солнечного света в тепло из свитой в спираль зачернённой трубки, почти виток к витку. Представляется возможным сделать такую спираль из медной трубки, но еще проще и дешевле - из полиэтилен-алюминиевой трубки для отопительных систем (B-Pipe). Длина трубы диаметром 20 мм для изготовления объёмного преобразователя вышеуказанных размеров составит около 125 метров, при цене трубки 1,25 евро за погонный метр - стоимость преобразователя будет 156 евро.

Рисунок 6.
Конструкция объёмного приёмника солнечного излучения с использованием спирали из трубы.

На рисунке:
1 - спираль из трубы, по которыми протекает теплоноситель.
2 - стенка, внутренняя прозрачная теплоизолирующая поверхность: например, натянутая полиэтиленовая или поливинилхлоридная (ПВХ) плёнка.
3 - стенка, наружная прозрачная теплоизолирующая поверхность, также возможна плёнка.

Интересным свойством спиральной конструкции будет поглощение света при многократном отражении от витков, причём как с внешней стороны, так и с внутренней.

Теплопроводности стенок полиэтилен-алюминиевой трубы длиной 125 метров должно быть достаточно для передачи тепла с поверхности трубы к теплоносителю. Но гидравлическое сопротивление будет весьма значительным, поэтому есть смысл сделать многозаходную спираль - пустить 4-5 трубок параллельно.

Проблемой является старение полиэтилена под воздействием солнечного света, но эта проблема решается напылением устойчивой к свету непрозрачной краски, например чёрной ремонтной нитрокраски в аэрозольной упаковке для автомобилей. Если распылять краску с расстояния больше, чем предписано в инструкции по использованию, то поверхность получается матовой, хорошо поглощающей свет. Первый слой краски должен быть нанесён с нормального расстояния, последующие - с большего.

Впрочем, объемный преобразователь можно изготовить и из прямых круглых или прямоугольных труб, расположив их по окружности.

Описанная в настоящей статье конструкция дешёвого и простого солнечного коллектора-концентратора со слежением за солнцем была изготовлена в виде модели в 2007 году. Так как нас интересует использование солнечной энергии для отопления дома зимой, то действующий самодельный образец дешёвого солнечного коллектора-концентратора изготовлен не будет, по крайней мере в ближайшее время - у нас нет бассейна, который весной и осенью нужно подогревать. (См. статью Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома).

2008

постоянный интернет-адрес этой статьи, часть 1
"Дешёвый солнечный коллектор-концентратор с вращающимся рефлектором"
http://camru.org/articles/lowcost_solar_collector_concentrator_with_rotated_reflector.html

ЧАСТЬ 3
"Детали конструкции простого солярного теплового коллектора-концентратора"
http://camru.org/articles/lowcost_solar_collector_concentrator_with_rotated_reflector_details.html