ГК-1 - анализ зависимости характеристик от конструктивного исполнения.
- Для всех расчетов приняты следующие исходные условия:
- - Мощность солнечного излучения, Вт/м2 - 1000
- в т.ч.: УФ - 100
- видимое - 450
- ИККВ - 450.
- - Коеф. поглощения селективного покрытия - 0.9/0.05
- неселективного - 0.9
- - Температура окружающего воздуха, °С - +20, 0
- - Скорость ветра, м/с - 3
- - Общая толщина теплоизоляции, мм - 100
- - Толщина ребер жесткости, мм - 0.4
- - Шаг ребер жесткости, мм - 10.
В начале анализа характеристик ГК необходимо четко очертить понятие оптимизации теплотехнических характеристик. Под этим понимается достижение максимального значения полезной мощности при заданном температурном режиме. Не может быть гелиоактивной теплоизоляции, обеспечивающей максимальные значения при всех режимах. На схеме показана зависимости полезной мощности от температуры абсорбера для ГК, оптимизированных для различных режимов (крестиками обозначены температуры, для которых проводилась оптимизация).
Как показано на схеме, при максимальной температуре наибольшую полезную мощность обеспечивает ГК, оптимизированный для этой температуры. Но при более низких температурах его полезная мощность ниже других вариантов. И наоборот: оптимизированный при наиболее низкой температуре ГК имеет самый крутой уклон характеристики, за счет чего при высоких температурах его полезная мощность наиболее низка. Приведенный пример показывает, что завышение температуры оптимизации может занизить эффективность ГК при рабочих температурах.
На следующем рисунке приведены расчетные характеристики ГК исп. 1 с селективным покрытием. В каждой паре кривых верхня соответствует температуре воздуха 20 градусов, нижняя - 0 градусов.
Как показано на рисунке, полезная мощность снижается как при увеличении толщины оболочек, так и при увеличении их количества. Поэтому теплоизолирущая панель должна иметь две оболочки и толщина их должна быть минимальной (по критериям градоустойчивости и прочности при ветровых нагрузках). В рассмотренных вариантах ГК температура воздуха и температура абсорбера влияют на полезую мощность весьма незначительно.
Далее на рисунке показаны зависимости расчетных характеристик ГК-1 с неселективным покрытием от их конструктивного исполнения.
Как показано в приведенных примерах, при минимальной температуре абсорбера наибольшая полезная мощность достигается при использовании 1-камерных панелей с минимальной толщиной оболочек (0.5 мм). Увеличение толщины оболочек оказывает более сильное влияние на полезную мощность, чем количество камер. При максимальной температуре абсорбера увеличение количества камер приводит к существенному росту полезной мощности. Толщина оболочек в таком режиме влияет на полезную мощность незначительно.
Изменение температуры воздуха в рассматриваемом диапазоне может значительно снизить эффективность работы таких ГК. Однако значение полезной мощности при этом может составлять около 300 Вт/м2.
Таким образом ГК с неселективным покрытием уступают образцам с селективным покрытием при минимальной температуре абсорбера на 15-20%. При максимальной температуре значения этого показателя могут отличаться в 2 и более раз.
ГК исп. 1 с неселективным покрытием отличается конструктивной простотой и низкой материалоемкостью. Такой ГК используется при рассмотрении дальнейших вариантов в качестве базы для сравнения.
Очевидно, что при нагреве, например, воды для бассейнов, когда температура нагретой воды близка с температурой воздуха (летний режим), теплоизоляция водонагревателей излишня. Она становится нужной при снижении температуры воздуха. Вот в этом режиме ГК с неселективным покрытием вполне заслуживают внимания - этот вопрос переходит в область экономики и я воздержусь от категорических суждений.