С целью повышения эффективности гелиоустановок предложена система (рис. 2.24) с многоступенчатыми гелиоколлекторами, изготовленными из разнородных материалов [34]. Первая ступень (3) последовательно соединенных коллекторов — это элемент с неселективной поверхностью, теплоизоляцией и одинарным остеклением. Вторая ступень (2) состоит из таких же элементов с двойным остеклением.
Рис. 2.24. Схема трехступенчатой гелиоустановки:
1,2 — элементы двухслойных селективного и неселективного плоских коллекторов; 3 — элемент неселективного однослойного плоского коллектора; 4 — насосы; 5 — циркуляционные трубопроводы; 6 — бак-аккумулятор теплоты; 7— перфорированные перегородки; 8 — трехступенчатый бак-аккумулятор теплоты
Третья ступень (7) состоит из элементов с селективной поверхностью, теплоизоляцией и двойным остеклением.
Предложенная гелиоустановка имеет ряд недостатков: большая стоимость составных элементов гелиоколлектора; значительные затраты на привод нескольких насосов; сложная конструкция бака-аккумулятора и ненадежная система регулирования расхода в каждом циркуляционном контуре.
Гелиоустановка гравитационного типа (рис. 2.25), состоящая из многоступенчатых коллекторов, выполненных из разнородных материалов, лишена большинства указанных выше недостатков [3]. В ней процесс подогрева происходит за счет однократного протекания теплоносителя через ступени гелиоколлектора, работающие при различных температурах, но практически с одинаковой эффективностью.
Первая ступень гелиоколлектора изготовлена из наиболее простых и дешевых элементов (типа НПК), позволяющих подогревать воду до температуры 35...40 °C.
Рис. 2.25. Гелиоустановка гравитационного типа с многоступенчатым гелиоколлектором из разнородных элементов:
1 — расходный бак холодной воды; 2 — поплавковый регулятор уровня; 3, 4,5 — первая, вторая и третья ступени гелиоколлектора; 6 — регулирующий вентиль; 7 — регулятор температуры; 8 — емкость постоянного уровня; 9 — бак- аккумулятор
Вторая ступень коллектора представляет собой элемент НПК-1, имеющий одинарное остекление и теплоизоляцию. В этой ступени вода подогревается до 50...55 °C.
Третья ступень состоит из элемента НПК-2 и, следовательно, имеет двойное остекление и теплоизоляцию. Это позволяет подогреть воду до температуры 60...65 °C.
Для регулирования температуры горячей воды, поступающей в бак-аккумулятор 9, используется регулирующий вентиль 6 и регулятор температуры 7.
Технико-экономический эффект этой гелиоустановки достигается последовательным соединением ступеней гелиоколлектора, обеспечивающим безнасосное перетекание воды из расходного бака холодной воды в бак-аккумулятор.
Автор работы [3] разработал варианты компоновки гелиоустановки гравитационного типа (с многоступенчатым гелиоколлекторами) с котельными, а также с ветроэнергетическими установками. Такие варианты гелиоустановок гравитационного типа следует рекомендовать для автономного водо- и энергоснабжения сельскохозяйственных объектов различного назначения.
Для автоматического регулирования температуры теплоносителя и теплового режима гелиоустановки разработана система автоматизации «Логика-И» [3].
Структурная схема установки приведена на рис. 2.26. В системе регулирования предусмотрено последовательное корректирующее устройство. Для этого между блоком автоматики 8 и регулирующим органом 7 включено звено задержки 9.
Рис. 2.26. Функциональная схема автоматики гравитационной гелиоустановки:
1 — расходный бак; 2 — гелиоколлектор; 3 — регулирующий вентиль; 4 — бак-аккумулятор теплоты; 5 — фоторезистор; 6 — терморезистор; 7 — регулирующий орган; 8 — блок автоматики; 9 — звено задержки
