Серед відгуків, які надходять на конкурс «Мала механізація», що проводиться редакцією спільно з ЦС ВОІР, зустрічається чимало листів з проханням, опублікувати конструкції побутових установок, що використовують енергію вітру та сонця.
Інтерес до цих пристроїв зрозумілий. Він викликаний життєвою необхідністю в таких допоміжних механізмах для індивідуальних господарств сільських жителів, в городніх і садових товариствах, літніх заміських будиночках. Ми вже знайомили читачів з деякими саморобками: згадаємо статті про сонячний автомат-водокачку « Насос підключений до сонця » («М-К» № 3 за 1976 рік), про оригінальний водопідйомник з вітросиловою установкою « Нескінченний водопідйомник » («М-К» № 5 за 12 « Геліодомік » («М-К» № 9 за 1986 рік). Сподіваємося, приплив таких матеріалів зростатиме у відповідь на запрошення редакції самодіяльним конструкторам — учасникам конкурсу «Мала механізація» включитися в розробку подібних установок або розповісти про вже створені і використовувані нашими читачами різні пристрої, зроблені своїми руками на базі енергії вітру та сонця.
Про наростаючу увагу до цієї проблеми не лише з боку окремих ентузіастів технічної творчості говорять і рядки директивних документів останніх років, і факт проведення в нашій країні першої міжнародної виставки «Енергоресурси-87», що відбулася у селищі Прошян Вірменської РСР. В ній брали участь підприємства та організації Болгарії, Угорщини, Фінляндії, Греції, Японії. Показово, що фірми — учасниці виставки представили переважно установки для більш економного використання чи утилізації традиційних видів енергії (електрика, газ, тверде паливо). Тільки грецька компанія «Фірогеніс» показала свій геліоколектор для підігріву води.
Зауважимо, до речі, що і на Центральній виставці-ярмарку НТТМ-87, на жаль, не було показано жодної вітроустановки чи геліообігрівача. Є ще один доказ того, що перед самодіяльними конструкторами відкрито неосяжне поле для творчості в галузі створення пристроїв з використанням нетрадиційних джерел енергії.
Пропонуємо до уваги читачів опис двох конструкцій, схеми яких можуть бути взяті за основу власних проектів сонячних обігрівачів. Перша розроблена у науково-виробничому об’єднанні Армсільгоспмеханізація, друга, як ми вже згадували, — встановлення грецької компанії « Фірогеніс ».
Основою геліоповітрянагрівача служить колектор сонячної енергії – трубчаста конструкція, в якій енергія сонячної радіації перетворюється на теплову енергію повітряного потоку, що циркулює всередині труб.
У вітчизняних і зарубіжних геліоустановках, що вже використовуються, діють сонячні колектори в різних конструктивних висловленнях. Вони відрізняються між собою типом обігрівачів, їх кількістю в установці та матеріалом покриттів. Обігрівачі, тобто носії тепла, можуть бути твердими, рідкими та комбінованими. З перших найбільш відомі конструкції, що складаються з пластинчастих, трубчастих, змійникових, циліндричних або комірчастих елементів.
Як рідкий обігрівач в промислових установках використовують розведений розчин солі, відпрацьоване масло, що має чорний колір, або іншу чорну рідину.
Крім того, є обігрівачі з ртуті, абсорбуючого матеріалу, волокнистого матеріалу та газоподібного потоку, в якому зважені чорні тверді частинки.
До особливого класу відносяться сонячні колектори, в яких обігрівачі теплові труби. Останні являють собою замкнутий випарно-конденсаційний пристрій, де переміщення рідини або пари відбувається без спеціальних пристроїв. Для ізоляції від впливу атмосферних опадів чи холодного повітря такі установки мають прозорі покриття – одинарні, подвійні чи потрійні.
Як захисне покриття застосовуються різні прозорі плівки, термічні та звичайні скла, паралельно приплавлені вакуумовані скляні трубки, збільшувальні скла, призми – будь-які прозорі матеріали будь-яких форм.
Існуючі повітропідігрівачі, що використовують сонячну енергію, експлуатуються, як правило, для обігріву приміщень, підігріву повітря в теплицях, отримання гарячого повітря в сушильних апаратах.
1 – днище корпусу, 2 – шар ізоляції (пінопласт), 3 – теплова трубка, 4 – плоске ребро, 5 – захисне скло, 6 – кронштейн-основа, 7 – вхідний патрубок повітроводу, 8 – теплообмінник, 9 – кільцеві ребра, 10 – вихідний.
Основою геліоповітрянагрівача служить колектор сонячної енергії, який може мати різне конструктивне виконання. Головною характеристикою при зіставленні різних колекторів є їхня теплова ефективність. А вона змінюється залежно від багатьох факторів: робочої температури, швидкості протікання теплоносія, інтенсивності сонячної радіації, швидкості вітру, нахилу колектора, нарешті температури навколишнього повітря.
Порівняльний аналіз використовуваних в країні і за кордоном колекторів показав, що вони мають ряд недоліків конструктивного характеру: металомістки, займають великі площі і, що найголовніше, мають низький коефіцієнт корисної дії.
Ідеальний колектор повинен перетворювати все сонячне випромінювання, що падає на нього. Це може бути досягнуто, наприклад, рахунок зменшення конвективних втрат і втрат теплопровідності. Найважливішу роль відіграють і властивості поверхні, що поглинає: у неї коефіцієнт поглинання в сонячному спектрі повинен наближатися до одиниці. Неабияке значення має і прозорість захисного покриття, так як промені повинні досягати поглинаючої поверхні з мінімальними втратами.
Ці вимоги необхідно враховувати і за самодіяльного конструювання сонячних колекторів на базі теплових труб. Прикладом такого доступного рішення установки може послужити геліонагрівач (рис. 1), розроблений в НУО Армсільгоспмеханізація спільно з Вірменським відділенням ВНДІТ. Одна з його переваг у тому, що він складається з блоків-модулів, що дозволяють отримувати установки як невеликого розміру, так і підвищеної продуктивності за рахунок паралельного з’єднання кількох таких блоків у багатоланковий геліоповітронагрівач.
У модуль колектора (рис. 2) входять такі основні частини та вузли: алюмінієвий прямокутний корпус площею 2 м 2 (в ньому розміщено вісім теплових труб), світлопрозора захисна огорожа зі скла, теплообмінник та теплоізоляція.
Теплові труби у зоні нагрівання сонячними променями забезпечені плоскими ребрами, а зоні конденсації чи тепловіддачі — кільцевими. Як теплоносій використовується фреон, проте схема придатна і для варіанту із заповненням водою. Теплопоглинальна поверхня колектора (зона нагрівання) покрита чорною матовою фарбою. Принцип роботи геліоповітрянагрівального колектора наступний: сонячна радіація, проходячи через світлопрозору огорожу, сприймається теплопоглинальною поверхнею чорних труб з ребрами і викликає всередині їх нагрівання і випаровування теплоносія (фреону), який, піднімаючись нагору, в тепло тепловіддачі, тут потоку повітря. Рідина, що утворюється при конденсації (або охолодилася), під дією гравітації повертається в зону нагрівання, і процес теплопередачі повторюється.
Температуру потоку нагрітого повітря, що виходить, можна змінювати регулюючи витрату його через теплообмінник: повільне продування дає тепліший потік, швидке — менше нагрітий.
До складу багатоланкової геліовоздухонагревательной установки входять колекторні перетворювачі, сполучні повітроводи, електровентилятор, пульт управління з датчиками температури та витрати повітря, а також підставки, що забезпечують їх установку під оптимальним кутом для умов даної місцевості.
З. ОВСЕП’ЯН, старший науковий співробітник лабораторії механізації НУО Армсільгоспмеханізація