Этот феномен можно очень просто объяснить: зарубежные коллекторы по цене 3-4 тыс. евро рассчитаны на небедных европейцев. Те несколько тысяч евро за коллектор составляют одну месячную зарплату и не очень ощутимы для бюджета семьи. Поэтому жаль говорить о массовом использовании таких коллекторов в Украине.

Но во всем мире распространяются современные недорогие коллекторы, эффективность которых почти не отличается от производственных. Они разрабатываются в разных странах высококвалифицированными инженерами. Поэтому их цена и время окупаемости минимальны. Второй отличительной чертой являются упрощенные технологии их изготовления на простом оборудовании. Непосредственно от сборщика коллектора необходима аккуратность в работе. Точные и высокотехнологичные операции отсутствуют.

В данной статье предпринята попытка исследовать характеристики солнечного самодельного сетчатого коллектора с помощью простого оборудования. Хотя при отсутствии точных инструментов (анемометра, регистратора солнечного излучения, тепловизора) можно дать лишь приблизительную оценку работы коллектора.

Конструкция и изготовление коллектора, основные этапы

Воздушный солнечный коллектор состоит из деревянной рамы с фанерным днищем. В днище просверлены два нижние круглые отверстия для забора воздуха, а вверху - два прямоугольных отверстия для отвода горячего воздуха из коллектора (рис. 1). Снизу днище устлано изоляционным материалом с теплоотображательными свойствами (рис. 2, 3). Абсорбером коллектора является черная металлическая сетка, которая и накапливает тепло. Холодный воздух подается через два вентилятора, встроенных в круглые отверстия внизу днища (рис. 2). Воздух, двигаясь, ударяется в дефлектор (рис.5-7), который и формирует воздушный поток, направляя его вдоль сетки.

После монтажа абсорбера (рис. 4, 5, 8) к коллектору крепится прозрачный лист поликарбоната. Затем готовое изделие крепят к стене здания.

Испытание коллектора

Испытание коллектора состоялось 30 декабря 2012 г. в ясную солнечную погоду. Температура воздуха на улице составляла -6°С.

Количество солнечных часов в месте проведения испытаний (с. Берлин, Бродовского р-на, Львовской обл.) достигает семи, а угол наклона Солнца над горизонтом в полдень - 16,7 ° (табл.1). Это наименьшее количество солнечных часов в году и самый низкий угол наклона Солнца над горизонтом. Поэтому проведение испытаний в декабре имеет большое значение с точки зрения анализа возможностей коллектора при минимальном количестве солнечной энергии.

В табл.2 представлены усредненные значения солнечной энергии, попадающей на 1 м² вертикальной поверхности в течение декабрьского дня (1,38 кВт • час). Солнечных часов в декабре не так много, к тому же не каждый день является солнечным. То есть среднестатистическая тепловая энергия, которая падает на 1 м² вертикальной стены дома в декабре, составляет 1,38 • 3 = 42,78 кВт • час. Конечно, оптимальным является угол наклона 65° (1,47 кВт • ч), но на стену коллектор повесить проще.

Сама процедура испытания выглядела следующим образом: воздух через два вентилятора подавался в нижнюю часть коллектора, нагревался Солнцем и абсорбером и возвращался в помещение. На рис. 11 изображены начальная и конечная кривые выходной энергии коллектора, измеренные с 5-ти минутным интервалом.

На рис.12 изображена температурная кривая, полученная во временном интервале 9:36 - 12:48 час.

ВЫВОДЫ

1. Максимальная температура на коллекторе в полдень составляла +32,5°С. Это означает, что режим работы вентиляторов был избран правильно. При высокой температуре эффективность коллектора могла бы уменьшиться.
2. Применение двух вентиляторов вместо одного выровняло воздушный поток и возможно, привело к повышению эффективности коллектора.
3. Трапециевидная поверхность дефлектора обеспечила направление воздушного потока вдоль сетки абсорбера.
4. Суммарная выходная тепловая энергия коллектора в течении целого солнечного дня составляла 6 кВт•час.
5. Проведенные исследования являются неполными. На следующий день максимальная температура на выходе коллектора составляла 35°С, а через день - 28°С.
6. Скорость воздушного потока принимали согласно паспортных данных (95-105) м³/час, а не измеряли анемометром. Поэтому ускорение подогретого воздушного потока и его уменьшение за счет местных сопротивлений было отвергнуто.
7. Согласно нашим предположениям, эффективность коллектора составляет не менее 50%. Для определения настоящей эффективности коллектора запланировано проведение месячного цикла измерений с использованием микропроцессорной системы с цифровыми датчиками температуры.
8. Температура помещения росла довольно медленно. Это связано с тем, что к эксперименту помещение было достаточно холодным (+12°С). Поэтому в процессе испытаний стены, пол и потолок активно усваивали тепло из воздуха.

Юрий ДУДИКЕВИЧ
тел.: (097) 246-23-56
e-mail: jurijdudykevych@ukr.net