Consumo ecología Señorial: La mayor parte del año tenemos que gastar dinero en calentar nuestras casas. En tal situación, cualquier ayuda no será superflua. La energía del sol es la más adecuada para estos fines: es absolutamente ecológica y gratuita.

La mayor parte del año tenemos que gastar dinero en calentar nuestros hogares. En tal situación, cualquier ayuda no será superflua. La energía del sol es la más adecuada para estos fines: es absolutamente ecológica y gratuita. Tecnologías modernas permitir el calentamiento solar de una casa privada no solo en las regiones del sur, sino también en el carril central.

Lo que la tecnología moderna tiene para ofrecer

En promedio, 1 m2 de la superficie terrestre recibe 161 watts de energía solar por hora. Por supuesto, en el ecuador esta cifra será muchas veces mayor que en el Ártico. Además, la densidad de la radiación solar depende de la época del año. En la región de Moscú, la intensidad de la radiación solar en diciembre-enero difiere de mayo-julio en más de cinco veces. Sin embargo sistemas modernos tan eficientes que pueden funcionar en casi cualquier lugar del mundo.

El desafío de usar la energía radiación solar con la máxima eficiencia se resuelve de dos formas: calentamiento directo en colectores térmicos y baterías solares fotovoltaicas.

Los paneles solares primero convierten la energía de la luz solar en electricidad y luego la transfieren a través de un sistema especial a los consumidores, como una caldera eléctrica.

Los colectores térmicos que se calientan bajo la acción de la luz solar calientan el refrigerante de los sistemas de calefacción y el suministro de agua caliente.

Hay varios tipos de colectores térmicos, incluyendo abiertos y sistemas cerrados, diseños planos y esféricos, concentradores de colectores hemisféricos y muchas otras opciones.

La energía térmica obtenida de los colectores solares se utiliza para calentar agua caliente o refrigerante del sistema de calefacción.

A pesar del claro avance en el desarrollo de soluciones para la captación, almacenamiento y aprovechamiento de la energía solar, existen ventajas y desventajas.

Eficiencia calefacción solar en nuestras latitudes es bastante bajo, lo que se explica por el número insuficiente de días soleados para el funcionamiento regular del sistema

Pros y contras de usar energía solar

La ventaja más obvia de usar energía solar es su disponibilidad. De hecho, incluso en el clima más sombrío y nublado, la energía solar se puede recolectar y usar.

La segunda ventaja es cero emisiones. De hecho, es la forma de energía más ecológica y natural. Los paneles y colectores solares no producen ruido. En la mayoría de los casos, se instalan en las cubiertas de los edificios, sin ocupar área utilizable Area suburbana.

Las desventajas asociadas con el uso de la energía solar son la inconstancia de la iluminación. Por la noche, no hay nada que recolectar, la situación se ve agravada por el hecho de que el pico de la temporada de calefacción cae en las horas de luz más cortas del año.

Una desventaja significativa de la calefacción basada en el uso de colectores solares es la incapacidad de acumular energía térmica. Solo el tanque de expansión está incluido en el diagrama

Es necesario vigilar la limpieza óptica de los paneles, una ligera contaminación reduce drásticamente la eficiencia.

Además, no se puede decir que la operación de un sistema solar es totalmente gratuita, existen costos fijos por depreciación de equipos, operación de bomba de circulación y electrónica de control.

Colectores solares abiertos

Un colector solar abierto es un sistema de tubos que no está protegido de las influencias externas, por los que circula un refrigerante calentado directamente por el sol. El agua, el gas, el aire y el anticongelante se utilizan como portadores de calor. Los tubos se montan en una placa de soporte en forma de serpentina o se conectan en filas paralelas a la salida.

Los colectores solares de tipo abierto no pueden hacer frente a la calefacción de una casa privada. Debido a la falta de aislamiento, el refrigerante se enfría rápidamente. Se utilizan en verano principalmente para calentar agua en duchas o piscinas.

Los colectores abiertos generalmente no tienen aislamiento. El diseño es muy simple, por lo tanto, tiene un bajo costo y, a menudo, se realiza de forma independiente.

Debido a la falta de aislamiento, prácticamente no ahorran la energía recibida del sol, se caracterizan por una baja eficiencia. Se utilizan principalmente en verano para calentar agua en piscinas o duchas de verano. Se instalan en regiones soleadas y cálidas, con pequeñas diferencias en la temperatura del aire ambiente y agua caliente. Funciona bien solo en climas soleados y tranquilos.

El colector solar más simple con un disipador de calor hecho de una bahía. tubos de polimero, proporcionará el suministro de agua caliente en el país para el riego y las necesidades domésticas

Colectores solares tubulares

Los colectores solares tubulares se ensamblan a partir de tubos separados a través de los cuales corre agua, gas o vapor. Este es uno de los sistemas solares de tipo abierto. Sin embargo, el refrigerante ya está mucho mejor protegido de la negatividad externa. Especialmente en instalaciones de vacío, dispuestas según el principio de los termos.

Cada tubo se conecta al sistema por separado, paralelos entre sí. Si un tubo falla, es fácil reemplazarlo por uno nuevo. Toda la estructura se puede montar directamente sobre la cubierta del edificio, lo que facilita enormemente la instalación.

El colector tubular tiene una estructura modular. El elemento principal es un tubo de vacío, la cantidad de tubos varía de 18 a 30, lo que le permite seleccionar con precisión la potencia del sistema.

Una ventaja significativa de los colectores solares tubulares radica en la forma cilíndrica de los elementos principales, gracias a los cuales la radiación solar se captura durante todo el día sin el uso de costosos sistemas para seguir el movimiento de la luminaria.

Un revestimiento multicapa especial crea una especie de trampa óptica para los rayos del sol. El diagrama muestra parcialmente la pared exterior del matraz de vacío reflejando los rayos en las paredes del matraz interior.

Según el diseño de los tubos, se distinguen los colectores solares de pluma y coaxiales.

El tubo coaxial es un recipiente Diyur o un termo familiar. Están hechos de dos matraces entre los cuales se bombea el aire. La superficie interior de la bombilla interior está recubierta con un revestimiento altamente selectivo que absorbe eficazmente la energía solar.

La energía térmica de la capa selectiva interna se transfiere a un tubo de calor oa un intercambiador de calor interno hecho de placas de aluminio. En esta etapa, se producen pérdidas de calor no deseadas.

El tubo de la pluma es cilindro de vidrio con un absorbedor de plumas insertado en el interior.

Para un buen aislamiento térmico, se bombea aire fuera del tubo. La transferencia de calor desde el absorbedor ocurre sin pérdida, por lo que la eficiencia de los tubos de plumas es mayor.

Según el método de transferencia de calor, existen dos sistemas: de flujo directo y con un tubo de calor (heat pipe).

El termotubo es un recipiente sellado con un líquido volátil.

Dentro del termotubo hay un líquido volátil que toma calor de la pared interna del matraz o del absorbedor de plumas. Bajo la acción de la temperatura, el líquido hierve y asciende en forma de vapor. Después de que el calor se cede al refrigerante de calefacción o agua caliente, el vapor se condensa en un líquido y fluye hacia abajo.

El agua a baja presión se usa a menudo como un líquido volátil.

Un sistema de flujo directo utiliza un tubo en forma de U a través del cual circula agua o un refrigerante del sistema de calefacción.

La mitad del tubo en forma de U está diseñada para refrigerante frío, la segunda toma el caliente. Cuando se calienta, el refrigerante se expande y entra al tanque de almacenamiento, proporcionando circulación natural. Al igual que con los sistemas de termotubos, el ángulo mínimo de inclinación debe ser de al menos 20⁰.

Los sistemas de flujo directo son más eficientes porque calientan inmediatamente el refrigerante.

Si se planea usar sistemas de colectores solares todo el año, luego se les bombean anticongelantes especiales.

Pros y contras de los colectores tubulares

El uso de colectores solares tubulares tiene una serie de ventajas y desventajas. El diseño de un colector solar tubular consiste en elementos idénticos que son relativamente fáciles de reemplazar.

ventajas:

• baja pérdida de calor;
• capacidad de trabajar a temperaturas de hasta -30⁰С;
• rendimiento eficiente en todo Horas del dia;
• buen comportamiento en zonas de clima templado y frío;
• viento bajo, justificado por la capacidad de los sistemas tubulares para pasar masas de aire a través de ellos;
• capacidad de producción alta temperatura refrigerante

Estructuralmente, la estructura tubular tiene una superficie de apertura limitada. Tiene las siguientes desventajas:

• no es capaz de autolimpiarse de nieve, hielo, escarcha;
• precio alto.

A pesar del alto costo inicial, los colectores tubulares se amortizan más rápido. Tienen una larga vida útil.

Colectores solares planos cerrados

El colector plano consta de un marco de aluminio, una capa absorbente especial: un absorbente, un revestimiento transparente, una tubería y un calentador.

Como absorbente, se utiliza una lámina de cobre ennegrecida, que se caracteriza por una conductividad térmica ideal para crear sistemas solares. Cuando la energía solar es absorbida por el absorbedor, la energía solar recibida por este se transfiere al portador de calor que circula a través del sistema de tubos adyacente al absorbedor.

Con lado exterior panel cerrado protegido revestimiento transparente. Está hecho de vidrio templado antichoque con un ancho de banda de 0,4-1,8 micras. Este rango representa la máxima radiación solar. El vidrio antichoque es una buena protección contra el granizo. En la parte trasera, todo el panel está aislado de forma segura.

Los colectores solares de placa plana se caracterizan por un rendimiento máximo y un diseño simple. Su eficiencia aumenta debido al uso de un absorbedor. Son capaces de captar la radiación solar directa y difusa.

La lista de ventajas de los paneles planos cerrados incluye:

• simplicidad de diseño;
• buen desempeño en regiones de clima cálido;
• la capacidad de instalar en cualquier ángulo si hay dispositivos para cambiar el ángulo de inclinación;
• la capacidad de autolimpiarse de la nieve y las heladas;
• precio bajo

Los colectores solares de placa plana son especialmente ventajosos si su uso se planifica en la etapa de diseño. La vida útil de los productos de calidad es de 50 años.

Las desventajas incluyen:

• altas pérdidas de calor;
• gran peso;
• mucho viento cuando los paneles están ubicados en ángulo con el horizonte;
• limitaciones en el rendimiento a caídas de temperatura de más de 40 ° C.

El ámbito de aplicación de los colectores cerrados es mucho más amplio que el de las instalaciones solares de tipo abierto. En verano, son capaces de satisfacer plenamente la necesidad de agua caliente. En los días frescos que no están incluidos en los servicios públicos durante el período de calefacción, pueden funcionar en lugar de los calentadores de gas y eléctricos.

Comparación de características de colectores solares

El indicador más importante de un colector solar es la eficiencia. El rendimiento útil de los colectores solares de diferentes diseños depende de la diferencia de temperatura. Al mismo tiempo, los colectores de placa plana son mucho más baratos que los tubulares.

Los valores de eficiencia dependen de la calidad de fabricación del colector solar. El propósito del gráfico es mostrar la eficiencia de usar diferentes sistemas dependiendo de la diferencia de temperatura.

Al elegir un colector solar, debe prestar atención a una serie de parámetros que muestran la eficiencia y la potencia del dispositivo.

Hay varias características importantes para los colectores solares:

• coeficiente de adsorción: muestra la relación entre la energía absorbida y el total;
• factor de emisión - muestra la relación entre la energía transferida y la absorbida;
• área total y de apertura;
• eficiencia.

el área de apertura es área de trabajo Batería solar. Un colector plano tiene un área de apertura máxima. El área de apertura es igual al área del absorbedor.

Formas de conectarse al sistema de calefacción.

Dado que los dispositivos que funcionan con energía solar no pueden proporcionar un suministro de energía estable y continuo, se necesita un sistema que sea resistente a estas deficiencias.

Para el centro de Rusia, los dispositivos solares no pueden garantizar un suministro estable de energía, por lo que se utilizan como sistema adicional. La integración en un sistema de calefacción y agua caliente existente es diferente para un colector solar y una batería solar.

Diagrama de conexión del colector de calor

Dependiendo del propósito de usar el colector de calor, diferentes sistemas conexiones Puede haber varias opciones:

1. Opción de verano para el suministro de agua caliente.
2. Opción de invierno para suministro de calefacción y agua caliente

La versión de verano es la más sencilla y puede prescindir incluso de bomba de circulación, aprovechando la circulación natural del agua.

El agua se calienta en el colector solar y debido a la expansión térmica ingresa al tanque de almacenamiento o caldera. En este caso, se produce una circulación natural: el agua fría se aspira al lugar del agua caliente del tanque.

En invierno, a temperaturas negativas, no es posible calentar agua directamente. Un anticongelante especial circula a través de un circuito cerrado, asegurando la transferencia de calor del colector al intercambiador de calor en el tanque

Como cualquier sistema basado en circulación natural no funciona de manera muy eficiente, lo que requiere el cumplimiento de las pendientes necesarias. Además, el tanque de almacenamiento debe ser más alto que el colector solar.

Para que el agua permanezca caliente el mayor tiempo posible, el tanque debe estar cuidadosamente aislado.

Si realmente desea lograr la operación más eficiente del colector solar, el diagrama de cableado se volverá más complicado.

Un refrigerante que no se congela circula a través del sistema de colector solar. circulacion forzada proporciona una bomba bajo el control del controlador.

El controlador controla el funcionamiento de la bomba de circulación en función de las lecturas de al menos dos sensores de temperatura. El primer sensor mide la temperatura en tanque de almacenamiento, el segundo, en la tubería de suministro de refrigerante caliente del colector solar. Tan pronto como la temperatura en el tanque excede la temperatura del refrigerante, el controlador en el colector apaga la bomba de circulación, deteniendo la circulación del refrigerante a través del sistema.

A su vez, cuando la temperatura en el acumulador desciende por debajo del valor configurado, la caldera de calefacción se enciende.

Diagrama de conexión de la batería solar

Sería tentador aplicar un esquema similar para conectar una batería solar a la red eléctrica, como se implementa en el caso de un colector solar, acumulando la energía recibida durante el día. Desafortunadamente, para el sistema de suministro de energía de una casa privada, es muy costoso crear un paquete de baterías de suficiente capacidad. Por lo tanto, el diagrama de conexión es el siguiente.

Con una disminución en la potencia de la corriente eléctrica de la batería solar, la unidad ATS (encendido automático de la reserva) proporciona la conexión de los consumidores a la red eléctrica común.

Desde los paneles solares, la carga va al controlador de carga, que realiza varias funciones: proporciona una recarga constante de las baterías y estabiliza el voltaje. Más lejos electricidad ingresa al inversor, donde la corriente continua de 12V o 24V se convierte en corriente alterna monofásica de 220V.

Por desgracia, nuestras redes eléctricas no están adaptadas para recibir energía, solo pueden funcionar en una dirección desde la fuente hasta el consumidor. Por este motivo, no podrás vender la electricidad producida o al menos hacer que el contador gire en sentido contrario.

El uso de paneles solares es beneficioso porque proporcionan más vista universal energía, pero al mismo tiempo no se puede comparar en eficiencia con los colectores solares. Sin embargo, estos últimos no tienen la capacidad de almacenar energía, a diferencia de las baterías solares fotovoltaicas.

Cómo calcular la potencia de colector necesaria

A la hora de calcular la potencia necesaria de un captador solar, muy a menudo se equivoca al realizar cálculos basados ​​en la energía solar entrante en los meses más fríos del año.

El hecho es que en los meses restantes del año, todo el sistema se sobrecalentará constantemente. La temperatura del refrigerante en verano a la salida del colector solar puede llegar a 200°C cuando se calienta con vapor o gas, 120°C anticongelante, 150°C agua. Si el refrigerante hierve, se evaporará parcialmente. Como resultado, tendrá que ser reemplazado.

• provisión de suministro de agua caliente no más del 70%;
• provisión del sistema de calefacción no más del 30%.

El resto del calor requerido debe ser generado por el estándar. equipo de calefacción. Sin embargo, con tales indicadores, se ahorra un promedio de alrededor del 40% por año en calefacción y suministro de agua caliente.

La energía generada por un sistema de vacío de un solo tubo varía según la ubicación geográfica. El indicador de energía solar que cae por año en 1 m2 de terreno se llama insolación. Conociendo la longitud y el diámetro del tubo, puede calcular la apertura, el área de absorción efectiva. Queda por aplicar los coeficientes de absorción y emisión para calcular la potencia de un tubo al año.

Ejemplo de cálculo:

La longitud estándar del tubo es de 1800 mm, la longitud efectiva es de 1600 mm. Diámetro 58 mm. La apertura es el área sombreada creada por el tubo. Así, el área del rectángulo de sombra será:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2

La eficiencia del tubo central es del 80%, la insolación solar para Moscú es de aproximadamente 1170 kWh/m2 por año. Por lo tanto, un tubo funcionará por año:

W \u003d 0.0928 * 1170 * 0.8 \u003d 86.86 kW * h

Cabe señalar que este es un cálculo muy aproximado. La cantidad de energía generada depende de la orientación de la instalación, ángulo, temperatura media anual, etc. publicado

Sistemas calefacción solar

4.1. Clasificación y elementos principales de los sistemas solares.

Los sistemas de calefacción solar son sistemas que utilizan la radiación solar como fuente de energía térmica. Su diferencia característica con otros sistemas de calefacción de baja temperatura es el uso de un elemento especial: un receptor solar, diseñado para capturar la radiación solar y convertirla en energía térmica.

De acuerdo con el método de uso de la radiación solar, los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se dividen en pasivos y activos.

Se denominan sistemas solares térmicos pasivos, en los que el propio edificio o sus vallas individuales (edificio colector, muro colector, techo colector, etc.) sirven como elemento que recibe la radiación solar y la convierte en calor (Fig. 4.1.1) .

Arroz. 4.1.1 Sistema de calefacción solar pasivo de baja temperatura "pared colectora": 1 - rayos de sol; 2 – pantalla translúcida; 3 - amortiguador de aire; 4 - aire caliente; 5 - aire enfriado de la habitación; 6 - propia radiación térmica de onda larga de la matriz de pared; 7 - superficie receptora de rayos negros de la pared; 8 - persianas.

Los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se denominan activos, en los que el receptor solar es un dispositivo separado e independiente que no está relacionado con el edificio. Los sistemas solares activos se pueden subdividir:

por finalidad (suministro de agua caliente, calefacción, sistemas combinados a los efectos del suministro de calor y frío);

por tipo de refrigerante utilizado (líquido - agua, anticongelante y aire);

por duración del trabajo (todo el año, estacional);

de acuerdo con la solución técnica de los esquemas (uno, dos, múltiples bucles).

El aire es un refrigerante ampliamente utilizado que no se congela en toda la gama de parámetros operativos. Cuando se usa como portador de calor, es posible combinar sistemas de calefacción con un sistema de ventilación. Sin embargo, el aire es un portador de calor de baja capacidad calorífica, lo que conduce a un aumento en el consumo de metal para la instalación de sistemas de calefacción por aire en comparación con los sistemas de agua.

El agua es un refrigerante intensivo en calor y ampliamente disponible. Sin embargo, a temperaturas inferiores a 0°C es necesario añadir líquidos anticongelantes. Además, hay que tener en cuenta que el agua saturada de oxígeno provoca la corrosión de tuberías y aparatos. Pero el consumo de metal en los sistemas solares de agua es mucho menor, lo que contribuye en gran medida a su aplicación más amplia.

Los sistemas solares de agua caliente estacional suelen ser de un solo circuito y funcionan en verano y en los meses de transición, durante los períodos con una temperatura exterior positiva. Pueden tener una fuente de calor adicional o prescindir de ella, según el propósito del objeto reparado y las condiciones de operación.

Los sistemas solares para calentar edificios suelen ser de doble circuito o, con mayor frecuencia, de varios circuitos, y se pueden usar diferentes portadores de calor para diferentes circuitos (por ejemplo, soluciones acuosas de líquidos anticongelantes en un circuito solar, agua en circuitos intermedios y aire). en un circuito de consumo).

Los sistemas solares combinados durante todo el año para el suministro de calor y frío de los edificios son de circuitos múltiples e incluyen una fuente adicional de calor en forma de un generador de calor tradicional que funciona con combustible orgánico o un transformador de calor.

En la Figura 4.1.2 se muestra un diagrama esquemático de un sistema de calefacción solar. Incluye tres circuitos de circulación:

el primer circuito, compuesto por colectores solares 1, bomba de circulación 8 e intercambiador de calor líquido 3;

el segundo circuito, que consta de un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8 y un intercambiador de calor 3;

el tercer circuito, que consta de un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8, un intercambiador de calor agua-aire (calentador) 5.

Arroz. 4.1.2. Diagrama esquemático del sistema de calefacción solar: 1 - colector solar; 2 - tanque de almacenamiento; 3 - intercambiador de calor; 4 - edificio; 5 - calentador; 6 - suplente del sistema de calefacción; 7 - sistema de respaldo de suministro de agua caliente; 8 - bomba de circulación; 9 - ventilador.

El sistema de calefacción solar funciona de la siguiente manera. El refrigerante (anticongelante) del circuito receptor de calor, que se calienta en los colectores solares 1, ingresa al intercambiador de calor 3, donde el calor del anticongelante se transfiere al agua que circula en el espacio anular del intercambiador de calor 3 bajo la acción de la bomba 8 del circuito secundario. El agua calentada ingresa al tanque de almacenamiento 2. La bomba de suministro de agua caliente 8 toma agua del tanque de almacenamiento, la lleva, si es necesario, a la temperatura requerida en el duplicador 7 y entra al sistema de suministro de agua caliente del edificio. El tanque de almacenamiento se alimenta del suministro de agua.

Para calentar, la bomba del tercer circuito 8 suministra agua desde el tanque de almacenamiento 2 al calentador 5, a través del cual pasa aire con la ayuda de un ventilador 9 y, una vez calentado, ingresa al edificio 4. En el ausencia de radiación solar o falta de energía térmica generada por los colectores solares, el trabajo se enciende en respaldo 6.

La elección y el diseño de los elementos del sistema de calefacción solar en cada caso están determinados por factores climáticos, el propósito del objeto, el modo de consumo de calor y los indicadores económicos.

4.2. Receptores solares de concentración

Los receptores solares de concentración son espejos esféricos o parabólicos (Fig. 4.2.1), fabricados en metal pulido, en cuyo foco se coloca un elemento receptor de calor (caldera solar), por el que circula el refrigerante. El agua o los líquidos que no se congelan se utilizan como portadores de calor. Cuando se utilice agua como portador de calor durante la noche y durante el período frío, se debe vaciar el sistema para evitar que se congele.

Para garantizar la alta eficiencia del proceso de captura y conversión de la radiación solar, el receptor solar de concentración debe estar constantemente dirigido estrictamente al Sol. Para ello, el receptor solar está equipado con un sistema de seguimiento, que incluye un sensor de dirección del sol, una unidad de conversión de señal electrónica, un motor eléctrico con una caja de cambios para rotar la estructura del receptor solar en dos planos.

Arroz. 4.2.1. Receptores solares de concentración: a - concentrador parabólico; b – concentrador cilindroparabólico; 1 - rayos de sol; 2 - elemento receptor de calor (colector solar); 3 - espejo; 4 – mecanismo de accionamiento del sistema de seguimiento; 5 - tuberías de suministro y descarga del refrigerante.

La ventaja de los sistemas con receptores solares de concentración es la capacidad de generar calor a una temperatura relativamente alta (hasta 100 °C) e incluso vapor. Las desventajas incluyen el alto costo de construcción; la necesidad de una limpieza constante de las superficies reflectantes del polvo; trabajar solo durante el día y, por lo tanto, la necesidad de baterías grandes; alto consumo de energía para el accionamiento del sistema de seguimiento del curso del Sol, acorde con la energía generada. Estas deficiencias dificultan aplicación amplia Sistemas activos de calefacción solar de baja temperatura con receptores solares de concentración. Recientemente, los receptores solares planos se utilizan con mayor frecuencia para sistemas de calefacción solar de baja temperatura.

4.3. Colectores solares planos

Colector solar de placa plana: dispositivo con un panel absorbente de configuración plana y un aislamiento plano transparente para absorber la energía de la radiación solar y convertirla en calor.

Los colectores solares de placa plana (fig. 4.3.1) consisten en una cubierta de vidrio o plástico (simple, doble, triple), un panel absorbente de calor pintado de negro en el lado que mira hacia el sol, aislamiento en la parte posterior y una carcasa (metal, plástico , vidrio, madera).

Arroz. 4.3.1. Colector solar plano: 1 - rayos solares; 2 - acristalamiento; 3 - cuerpo; 4 - superficie receptora de calor; 5 - aislamiento térmico; 6 - sellador; 7 - propia radiación de onda larga de la placa receptora de calor.

Como panel receptor de calor, puede usar cualquier lámina de metal o plástico con canales para el refrigerante. Los paneles termorreceptores son de aluminio o acero de dos tipos: sheet-pipe y panel estampado (pipe in sheet). Los paneles de plástico, debido a su fragilidad y rápido envejecimiento bajo la acción de la luz solar, así como a su baja conductividad térmica, no son muy utilizados.

Bajo la acción de la radiación solar, los paneles receptores de calor se calientan a temperaturas de 70-80 ° C, que superan la temperatura ambiente, lo que conduce a un aumento en la transferencia de calor por convección del panel en medioambiente y su propia radiación al cielo. Para lograr temperaturas de refrigerante más altas, la superficie de la placa se cubre con capas espectralmente selectivas que absorben activamente la radiación de onda corta del sol y reducen su propia radiación térmica en la parte de onda larga del espectro. Tales estructuras basadas en "níquel negro", "cromo negro", óxido de cobre sobre aluminio, óxido de cobre sobre cobre y otros son costosas (su costo a menudo es proporcional al costo del panel receptor de calor). Otra forma de mejorar el rendimiento de los colectores de placa plana es crear un vacío entre el panel absorbente de calor y el aislamiento transparente para reducir la pérdida de calor (colectores solares de cuarta generación).

La experiencia de operar instalaciones solares basadas en colectores solares ha revelado una serie de inconvenientes significativos de dichos sistemas. En primer lugar, este es el alto costo de los coleccionistas. El aumento de la eficiencia de su trabajo debido a los recubrimientos selectivos, el aumento de la transparencia del acristalamiento, la evacuación y el dispositivo del sistema de enfriamiento resultan económicamente no rentables. Una desventaja significativa es la necesidad de limpiar el vidrio con frecuencia del polvo, lo que prácticamente excluye el uso de un colector en áreas industriales. Durante la operación a largo plazo de los colectores solares, especialmente en condiciones invernales, a menudo fallan debido a la expansión desigual de las áreas iluminadas y oscuras del vidrio debido a la violación de la integridad del acristalamiento. También hay un gran porcentaje de fallas en el colector durante el transporte y la instalación. Una desventaja significativa de los sistemas con colectores es también la carga desigual durante el año y el día. La experiencia de operación de colectores en las condiciones de Europa y la parte europea de Rusia con una alta proporción de radiación difusa (hasta 50%) mostró la imposibilidad de crear un sistema autónomo de suministro de agua caliente y calefacción durante todo el año. Todos los sistemas solares con colectores solares en latitudes medias requieren la instalación de grandes tanques de almacenamiento y la inclusión de una fuente de energía adicional en el sistema, lo que reduce el efecto económico de su uso. En este sentido, es más conveniente usarlos en áreas con una alta intensidad media de radiación solar (no inferior a 300 W/m2).

Oportunidades potenciales para el uso de la energía solar en Ucrania

En el territorio de Ucrania, la energía de la radiación solar para un día de luz anual promedio es en promedio de 4 kW ∙ hora por 1 m 2 (en días de verano- hasta 6 - 6,5 kW ∙ hora), es decir, alrededor de 1,5 mil kW ∙ hora por año para cada metro cuadrado. Esto es casi lo mismo que en Europa central, donde el uso de la energía solar está más extendido.

Además de las condiciones climáticas favorables en Ucrania, hay personal científico altamente calificado en el campo del uso de la energía solar. Tras el regreso del Prof. Boyko B.T. de la UNESCO, donde dirigió el programa internacional de la UNESCO sobre el uso de la energía solar (1973-1979), comenzó una intensa actividad científica y organizativa en el Instituto Politécnico de Kharkov (ahora la Universidad Técnica Nacional - KhPI) sobre el desarrollo de una nueva dirección científica y educativa de la ciencia de los materiales para la energía solar. Ya en 1983, de acuerdo con la orden del Ministerio de Educación Superior de la URSS N 885 del 13 de julio de 1983, en el Instituto Politécnico de Kharkov, por primera vez en la práctica de la educación superior en la URSS, la formación de físicos con perfiles. en el campo de la ciencia de los materiales para la energía solar en el marco de la especialidad “Física de los Metales”. Esto sentó las bases para la creación en 1988 del departamento de posgrado “Ciencia Física de Materiales para Electrónica y Energía Solar” (FMEG). El Departamento de FMEG en colaboración con el Instituto de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Instrumentos (Kharkiv) en el marco del programa espacial de Ucrania participó en la creación de células solares de silicio con eficiencia. trece - 14% para naves espaciales ucranianas.

Desde 1994, el Departamento FMEG, con el apoyo de la Universidad de Stuttgart y la Comunidad Europea, así como la Universidad Tecnológica de Zúrich y la Sociedad Científica Nacional Suiza, ha estado activamente involucrado en la investigación científica sobre el desarrollo de células solares de película.

Descripción:

De particular importancia en el diseño de las instalaciones olímpicas en Sochi es el uso de fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente y, sobre todo, la energía de la radiación solar. En este sentido, la experiencia de desarrollar e implementar pasivos sistemas solares calefacción en edificios residenciales y públicos en la provincia de Liaoning (China), ya que la ubicación geográfica y las condiciones climáticas de esta parte de China son comparables a las de Sochi.

Experiencia de la República Popular China

zhaojinling, cand. tecnología Sci., Universidad Politécnica de Dalian (PRC), Pasante en el Departamento de Sistemas Industriales de Calor y Energía,

A. Ya. Shelginsky, doctor en tecnología. ciencias, prof., científico. Jefe, MPEI (TU), Moscú

De particular importancia en el diseño de las instalaciones olímpicas en Sochi es el uso de fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente y, sobre todo, la energía de la radiación solar. En este sentido, será de interés la experiencia de desarrollar e implementar sistemas de calefacción solar pasiva en edificios residenciales y públicos en la provincia de Liaoning (China), ya que la ubicación geográfica y las condiciones climáticas de esta parte de China son comparables a las de Sochi. .

El uso de fuentes de energía renovables (FER) para los sistemas de suministro de calor es relevante y muy prometedor en la actualidad, sujeto a un enfoque competente para este problema, ya que las fuentes de energía tradicionales (petróleo, gas, etc.) no son ilimitadas. En este sentido, muchos países, incluida China, están cambiando al uso de fuentes de energía renovables amigables con el medio ambiente, una de las cuales es el calor de la radiación solar.

La posibilidad de aprovechamiento eficiente del calor de la radiación solar en la República Popular China depende de la región, ya que las condiciones climáticas en partes diferentes Los países son muy diferentes: desde templado continental (oeste y norte) con veranos calurosos e inviernos rigurosos, subtropical en las regiones centrales del país hasta tropical monzónico en la costa sur e islas, está determinado por la ubicación geográfica del territorio donde se encuentra el objeto. se encuentra (mesa).

En la provincia de Liaoning, la intensidad de la radiación solar es de 5.000 a 5.850 MJ/m2 por año (en Sochi - alrededor de 5.000 MJ/m2 por año), lo que permite el uso activo de sistemas de calefacción y refrigeración para edificios basados ​​en el uso de la energía de la radiación solar. Dichos sistemas que convierten el calor de la radiación solar y el aire exterior se pueden dividir en activos y pasivos.

Los sistemas de calefacción solar pasivos (PSTS) utilizan la circulación natural del aire caliente (Fig. 1), es decir, las fuerzas gravitatorias.

En los sistemas de calefacción solar activos (Fig. 2), se utilizan fuentes de energía adicionales para garantizar su funcionamiento (por ejemplo, electricidad). El calor de la radiación solar ingresa a los colectores solares, donde se acumula parcialmente y se transfiere a un transportador de calor intermedio, que es transportado por bombas y distribuido por todo el recinto.

Son posibles sistemas con consumo cero de calor y frío, donde se proporcionan los correspondientes parámetros de aire interior sin costes energéticos adicionales debido a:

• aislamiento térmico necesario;
• elección materiales de construcción edificios con propiedades apropiadas de almacenamiento de calor y frío;
• uso en el sistema de acumuladores adicionales de calor y frío con las características adecuadas.

En la fig. 3 muestra un esquema mejorado de funcionamiento del sistema de suministro de calor pasivo del edificio con elementos (cortinas, válvulas) que permiten un control más preciso de la temperatura del aire interior. En el lado sur del edificio, se instala el llamado muro Trombe, que consiste en un muro macizo (de hormigón, ladrillo o piedra) y una mampara de vidrio instalada a poca distancia del muro con fuera. La superficie exterior de la pared masiva está pintada en color oscuro. La pared maciza y el aire entre la mampara de cristal y la pared maciza se calientan a través de la mampara de cristal. Una pared masiva calentada transfiere el calor acumulado a la habitación debido a la transferencia de calor por radiación y convección. Por lo tanto, este diseño combina las funciones de un colector y un acumulador de calor.

El aire en la capa intermedia entre la partición de vidrio y la pared se usa como refrigerante para suministrar calor a la habitación durante el período de tiempo frío y en un día soleado. Las cortinas se utilizan para evitar la salida de calor al ambiente durante el período frío de la noche y las ganancias excesivas de calor en los días soleados durante el período cálido, lo que reduce significativamente la transferencia de calor entre el muro macizo y el ambiente externo.

Las cortinas están hechas de materiales no tejidos con un revestimiento plateado. Para garantizar la circulación de aire necesaria, se utilizan válvulas de aire, que se encuentran en las partes superior e inferior de la pared maciza. Control automático El funcionamiento de las válvulas de aire permite mantener las entradas o salidas de calor necesarias en la habitación servida.

El sistema de calefacción solar pasiva funciona de la siguiente manera:

1. Durante el período de tiempo frío (calefacción):

• día soleado: la cortina está levantada, las válvulas están abiertas (Fig. 3a). Esto conduce al calentamiento de la pared maciza a través del tabique de vidrio y al calentamiento del aire en la capa intermedia entre el tabique de vidrio y la pared. El calor ingresa a la habitación desde una pared calentada y el aire calentado en la capa, circulando a través de la capa y la habitación bajo la influencia de las fuerzas gravitatorias causadas por la diferencia en las densidades del aire a diferentes temperaturas (circulación natural);
• noche, tarde o día nublado: la cortina está bajada, las válvulas están cerradas (Fig. 3b). Disipadores de calor durante ambiente externo se reducen significativamente. La temperatura en la habitación se mantiene por la recepción de calor de una pared maciza, que ha acumulado este calor de la radiación solar;

2. En el período de tiempo cálido (enfriamiento):

• día soleado: la cortina se baja, las válvulas inferiores están abiertas, las superiores están cerradas (Fig. 3c). La cortina protege el calentamiento de la pared maciza de la radiación solar. aire exterior ingresa a la habitación desde el lado sombreado de la casa y sale a través de la capa entre el tabique de vidrio y la pared hacia el medio ambiente;
• noche, tarde o día nublado: la cortina se levanta, las válvulas inferiores están abiertas, las superiores están cerradas (Fig. 3d). El aire exterior entra en la habitación desde lado opuesto en casa y sale al medio ambiente a través de una capa entre la mampara de vidrio y la pared maciza. La pared se enfría como resultado del intercambio de calor por convección con el aire que pasa a través de la capa intermedia y debido a la salida de calor por radiación al medio ambiente. La pared enfriada durante el día mantiene la temperatura requerida en la habitación.

Para calcular los sistemas de calefacción solar pasiva para edificios, se han desarrollado modelos matemáticos de transferencia de calor no estacionaria durante la convección natural para proporcionar a los locales las condiciones de temperatura necesarias en función de las propiedades termofísicas de las envolventes de los edificios, los cambios diarios en la radiación solar y la temperatura del aire exterior. .

Para determinar la confiabilidad y refinar los resultados obtenidos, la Universidad Politécnica de Dalian desarrolló, fabricó e investigó modelo experimental edificio residencial ubicado en Dalian con sistemas de calefacción solar pasiva. El muro Trombe se coloca únicamente en la fachada sur, con automático válvulas de aire y cortinas (Fig. 3, foto).

Durante el experimento, utilizamos:

• pequeña estación meteorológica;
• dispositivos para medir la intensidad de la radiación solar;
• anemógrafo RHAT-301 para determinar la velocidad del aire en la habitación;
• termómetro TR72-S y termopares para medir la temperatura ambiente.

Los estudios experimentales se llevaron a cabo en períodos cálidos, de transición y fríos del año bajo diversas condiciones meteorológicas.

El algoritmo para resolver el problema se presenta en la Fig. 1. 4.

Los resultados del experimento confirmaron la fiabilidad de las relaciones calculadas obtenidas y permitieron corregir las dependencias individuales teniendo en cuenta las condiciones de contorno específicas.

En la actualidad, hay muchos edificios residenciales y escuelas en la provincia de Liaoning que utilizan sistemas de calefacción solar pasivos.

Un análisis de los sistemas de calefacción solar pasiva muestra que son bastante prometedores en ciertas regiones climáticas en comparación con otros sistemas por las siguientes razones:

• baratura;
• facilidad de mantenimiento;
• fiabilidad.

Las desventajas de los sistemas de calefacción solar pasivos incluyen el hecho de que los parámetros del aire interior pueden diferir de los requeridos (calculados) cuando la temperatura del aire exterior cambia fuera de los límites tomados en los cálculos.

para lograr el bien efecto de ahorro de energía en los sistemas de suministro de calor y frío de edificios con un mantenimiento más preciso de las condiciones de temperatura dentro de los límites especificados, es recomendable combinar el uso de sistemas solares pasivos y activos de suministro de calor y frío.

En este sentido, nuevos estudios teóricos y trabajos experimentales sobre modelos físicos teniendo en cuenta los resultados obtenidos previamente.

Literatura

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Simulación de rendimiento térmico dinámico de una casa solar pasiva mejorada con pared trombe ISES Solar word Congress, 2007, Beijing China, Vols 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Estudio sobre la respuesta térmica dinámica de los sistemas de calefacción solar pasivos. Revista del Instituto de Tecnología de Harbin (nueva serie). 2007 vol. 14:352–355.

El elemento principal de los sistemas activos de suministro de calor es un colector solar (CS). sistemas de baja temperatura Los sistemas de suministro de calor (hasta 100 °C), utilizados para convertir la energía solar en calor de baja calidad para el suministro de agua caliente, calefacción y otros procesos térmicos, utilizan el llamado colector plano, que es un absorbedor solar a través del cual circula el refrigerante. ; la estructura está aislada térmicamente por la parte trasera y acristalada por la parte delantera.

En los sistemas de suministro de calor de alta temperatura (por encima de 100 °C), se utilizan colectores solares de alta temperatura. Actualmente, el más eficiente de ellos es el colector solar de concentración Luza, que es un cilindro parabólico con un tubo negro en el centro, sobre el que se concentra la radiación solar. Dichos colectores son muy efectivos en los casos en que es necesario crear condiciones de temperatura superiores a 100 °C para la industria o la producción de vapor en la industria de la energía eléctrica. Se utilizan en algunas plantas termosolares de California; para el norte de Europa, no son lo suficientemente efectivos, ya que no pueden utilizar la radiación solar dispersa.

experiencia mundial. En Australia, poner líquidos por debajo de los 100 °C consume alrededor del 20 % de la energía total consumida. Se ha encontrado que para asegurar agua tibia 80% rural edificios residenciales 1 persona necesita 2 ... 3 m2 de superficie de colector solar y un tanque de agua con una capacidad de 100 ... 150 litros. Las instalaciones con un área de 25 m2 y una caldera de agua para 1000 ... 1500 litros tienen una gran demanda, proporcionando agua caliente a 12 personas.

En el Reino Unido, los residentes de las zonas rurales satisfacen sus necesidades de energía térmica en un 40-50 % mediante el uso de la radiación solar.

En Alemania, en una estación de investigación cerca de Düsseldorf, se probó una instalación solar activa de calentamiento de agua (área de colector 65 m2), que permite recibir un promedio de 60% por año calor requerido, y en verano 80... 90%. En Alemania, una familia de 4 personas puede autoabastecerse completamente de calor si hay un techo de energía con un área de 6 ... 9 m2.

Más ampliamente energía térmica El sol se utiliza para calentar los invernaderos y crear en ellos un clima artificial; En Suiza se han probado varias formas de utilizar la energía solar en esta dirección.

En Alemania (Hannover) en el Instituto de Tecnología, Horticultura y Agricultura se está investigando la posibilidad de utilizar colectores solares colocados junto al invernadero o integrados en su estructura, así como los propios invernaderos como colector solar, utilizando un líquido teñido que atraviesa la doble capa del invernadero y calienta la radiación solar Los resultados de la investigación demostraron que en condiciones climáticas En Alemania, la calefacción que utiliza solo energía solar durante todo el año no satisface completamente la demanda de calor. Los colectores solares modernos en Alemania pueden satisfacer las necesidades de la agricultura en agua tibia en verano en un 90%, en invierno en un 29...30% y en el período de transición - en un 55...60%.

solar activa sistemas de calefacción más común en Israel, España, la isla de Taiwán, México y Canadá. Solo en Australia, más de 400 000 hogares tienen calentadores de agua solares. En Israel, más del 70% de todas las casas unifamiliares (alrededor de 900.000) están equipadas con calentadores solares de agua con colectores solares con área total 2,5 millones de m2, lo que brinda una oportunidad de ahorro anual de combustible de alrededor de 0,5 millones de tep.

La mejora estructural del SC plano se produce en dos direcciones:

• búsqueda de nuevos materiales estructurales no metálicos;
• mejora de las características opto-térmicas del conjunto absorbente-elemento translúcido más crítico.

Los sistemas de calefacción se dividen de la siguiente manera: pasivos (ver Capítulo 5); activos, que en su mayoría utilizan colectores solares líquidos y tanques de almacenamiento; conjunto.

En el extranjero, los sistemas de calefacción por aire son ampliamente utilizados, donde las estructuras de construcción o el relleno especial de piedra debajo se utilizan como baterías. En nuestro país, el Instituto Fisicotécnico de la Academia de Ciencias de la RSS de Uzbekistán y TbilZNIIEP están trabajando en esta dirección, pero los resultados del trabajo son claramente insuficientes y no se han creado soluciones bien ajustadas, aunque sistemas de aire teóricamente más efectivos que los líquidos, en los que el sistema de calefacción real es de panel-radiante de baja temperatura o de alta temperatura con dispositivos de calefacción convencionales. En nuestro país, los edificios con sistemas líquidos fueron desarrollados por IVTAN, FTI AN UzSSR, TashZNIIEP, TbilZNIIEP, KievZNIIEP y otros y en algunos casos erigida.

En un libro publicado en 1980 se proporciona una gran cantidad de información sobre los sistemas activos de calefacción solar. A continuación se describe el KievZNIIEP desarrollado, construido y probado en dos edificios residenciales con sistemas autónomos de suministro de calor solar: con un sistema de calefacción radiante de paneles de baja temperatura (un edificio residencial en el pueblo de Kolesnoye, región de Odessa) y con una bomba de calor (un edificio residencial en el pueblo de Bucuria, RSS de Moldavia).

Al desarrollar un sistema de calefacción solar para un edificio residencial en el pueblo. Kolesnoe, se realizaron una serie de cambios en la parte arquitectónica y constructiva de la casa (proyecto de UkrNIIPgrazhdanselskstroy), destinados a adaptarla a los requisitos de la calefacción solar: se utilizaron mampostería eficiente con aislamiento para las paredes exteriores y triple acristalamiento. aberturas de ventanas; Los serpentines de calefacción se combinan con pisos intermedios; se proporciona un sótano para colocar equipos; llevado a cabo aislamiento adicionalático y recuperación de calor del aire de extracción.

En términos de arquitectura y diseño, la casa está hecha en dos niveles. En la planta baja hay un frente, sala común, dormitorio, cocina, baño y despensas, y en el segundo - dos dormitorios y un baño, se proporciona una cocina eléctrica para cocinar. El equipo del sistema de calefacción solar (excepto colectores) se encuentra en el sótano; Los termos eléctricos sirven como suplente del sistema, lo que permite realizar un único aporte energético al edificio y mejorar las calidades de confort de la vivienda.

Sistema de calefacción solar para edificios residenciales (Figura 4.1) compuesto Desde tres circuitos: circulación receptora de calor y Circuitos de calefacción y agua caliente. El primero de ellos incluye calentadores de agua solares, un serpentín intercambiador de calor de tanque de almacenamiento, una bomba de circulación y un intercambiador de calor tubo en tubo para que el sistema funcione en modo de circulación natural en verano. El equipo está conectado por un sistema de tuberías con accesorios, instrumentación y dispositivos de automatización. Un intercambiador de calor de batería de dos secciones con una superficie de 4,6 m2 para el portador de calor del circuito de circulación y un intercambiador de calor de una sola sección con una superficie de 1,2 m2 para el sistema de suministro de agua caliente están montados en un Tanque de almacenamiento con una capacidad de 16 m3. La capacidad calorífica del depósito con una temperatura del agua de +45 °C proporciona una demanda de calor de tres días para un edificio residencial. Debajo de la cumbrera del techo de la casa se encuentra un intercambiador de calor del tipo tubo en tubo con una superficie de 1,25 m2.

El circuito de calefacción consta de dos secciones conectadas en serie: panel radiante con paneles de calefacción en línea que aseguran el funcionamiento del sistema en el modo básico con una diferencia de temperatura del agua de 45 ... 35 ° C, y monotubo vertical con convectores de tipo "Confort" que proporcionan calefacción a las cargas pico del sistema con una diferencia de temperatura del agua de 75 ... 70 °C. Las bobinas de tuberías de los paneles de calefacción están incrustadas en la capa de acabado de yeso de los paneles huecos redondos. techo. Los convectores se instalan debajo de las ventanas. La circulación en el sistema de calefacción es de incentivo. El calentamiento máximo de agua se lleva a cabo mediante un calentador de agua eléctrico EPV-2 con una potencia de 10 kW; También sirve como suplente del sistema de calefacción.

El circuito de agua caliente incluye un intercambiador de calor integrado en el acumulador, y un segundo termo eléctrico instantáneo como sistema de cierre y apoyo.

Durante periodo de calentamiento el calor de los colectores es transferido por el refrigerante (solución acuosa de etilenglicol al 45%) al agua del tanque de almacenamiento, que es bombeada a los serpentines panel de calefacción y luego regresa al tanque de almacenamiento.

El regulador automático PRT-2 mantiene la temperatura del aire requerida en la casa al encender y apagar el calentador de agua eléctrico en la sección de convección del sistema de calefacción.

En verano, el sistema cubre las necesidades de suministro de agua caliente mediante un intercambiador de calor del tipo "tubo en tubo" con circulación natural del refrigerante en el circuito receptor de calor. La transición a la circulación de incentivos se lleva a cabo con la ayuda de un regulador diferencial electrónico РРТ-2.

El sistema de calefacción solar de un edificio residencial de cuatro habitaciones en el pueblo. Bucuria de la República Socialista Soviética de Moldavia fue diseñada por el Instituto Moldgiprograzhdanselstroy bajo la dirección científica de KievZNIIEP.

Casa - tipo ático. En la planta baja hay una sala común, cocina, lavadero, lavadero, y en el segundo - tres dormitorios. EN planta baja se encuentra un garaje, una bodega también es una sala para equipos de un sistema de calefacción solar. Una dependencia está bloqueada con la casa, que incluye cocina de verano, ducha, galpón, inventario y taller.

Sistema autónomo de calefacción solar (Fig. 4.2) es una unidad combinada de bomba de calor solar diseñada para satisfacer las necesidades de calefacción (la pérdida de calor calculada de la casa es de 11 kW) y suministro de agua caliente durante todo el año. La falta de calor solar y del compresor de la instalación de bomba de calor se cubre con calefacción eléctrica. El sistema consta de cuatro circuitos: un circuito de circulación receptora de calor, circuitos de una instalación de bomba de calor, calefacción y suministro de agua caliente.

El equipo del circuito receptor de calor incluye colectores solares, un intercambiador de calor "tubo en tubo" y un tanque de almacenamiento con una capacidad de 16 m3 con un intercambiador incorporado con una superficie de 6 m2. Los colectores solares diseñados por KyivZNIIEP con acristalamiento de doble capa con un área total de 70 m2 se colocan en un marco en la pendiente sur del techo de la casa en un ángulo de 55° con respecto al horizonte. 45 se utilizó como refrigerante. % solución de agua etilenglicol. El intercambiador de calor está ubicado debajo de la cumbrera del techo, y el resto del equipo está ubicado en el sótano de la casa.

Se utiliza un compresor-condensador como unidad de bomba de calor. unidad de refrigeración AK1-9 con una potencia calorífica de 11,5 kW y un consumo de energía de 4,5 kW. El agente de trabajo de la instalación de la bomba de calor es el freón-12. Compresor - pistón sin sello, condensador y evaporador - carcasa y tubos con refrigeración por agua.

El equipo del circuito de calefacción incluye una bomba de circulación, aparatos de calefacción Calentador de agua eléctrico continuo tipo "Confort" EPV-2 como cierrapuertas y suplente. El equipamiento del circuito de suministro de agua caliente incluye un calentador de agua capacitivo (0,4 m3) del tipo STD con una superficie de intercambio de 0,47 m2 y un calentador eléctrico final BAS-10/M 4-04 con una potencia de 1 kW. Bombas de circulación todos los circuitos: tipo TsVT, sin glándulas, verticales, de bajo ruido, sin cimientos.

El sistema funciona de la siguiente manera. El refrigerante transfiere calor de los colectores al agua en el tanque de almacenamiento y al freón en el evaporador. bomba de calor. El vapor de freón después de la compresión en el compresor se condensa en el condensador, mientras calienta el agua en el sistema de calefacción y agua del grifo en el sistema de agua caliente.

En ausencia de radiación solar y consumiéndose el calor almacenado en el acumulador, se apaga el grupo bomba de calor y el suministro de calor a la vivienda se realiza íntegramente desde termos eléctricos (calderas eléctricas). En invierno, la unidad de bomba de calor funciona solo a un cierto nivel de temperatura exterior negativa (no inferior a -7 °C) para evitar la congelación del agua en el acumulador. En verano, el sistema de suministro de agua caliente se alimenta de calor principalmente con la circulación natural del refrigerante a través de un intercambiador de calor de tipo "tubería en tubería". Como resultado de la implementación de varios modos de funcionamiento, una instalación combinada de bomba de calor solar permite un ahorro de calor de unos 40 GJ/año (los resultados del funcionamiento de estas instalaciones se muestran en el Capítulo 8).

La combinación de energía solar y bombas de calor también se reflejó en los equipos de ingeniería desarrollados por TsNIIEP

Proyecto de suministro de calor para el complejo hotelero "Privetlivy Bereg" en Gelendzhik (Figura 4.3).

La base de la instalación de la bomba de calor solar es: colectores solares planos con una superficie total de 690 m2 y tres producidos en serie máquinas de refrigeración MKT 220-2-0 funcionando en modo bomba de calor. La generación de calor anual estimada es de unos 21.000 GJ, incluidos 1.470 GJ de la planta solar.

El agua de mar sirve como fuente de calor de bajo grado para las bombas de calor. Para garantizar un funcionamiento sin corrosión y sin incrustaciones de las superficies de calentamiento de colectores, tuberías y condensadores, se llenan con agua blanda y desgasificada de la red de calefacción. Comparado con esquema tradicional suministro de calor desde la sala de calderas atracción de fuentes de calor no tradicionales -

Sol y agua de mar, permite ahorrar unas 500 toneladas de unidades convencionales. combustible/año.

Otro ejemplo característico del uso de nuevas fuentes de energía es el proyecto de suministro de calor de una casa solariega con la ayuda de

Instalación de bomba de calor solar. El proyecto prevé la plena satisfacción durante todo el año de las necesidades de calefacción y suministro de agua caliente de una casa señorial tipo mansarda con una superficie habitable de 55 m2. El suelo sirve como fuente de calor de bajo potencial para la bomba de calor. El efecto económico estimado de la introducción del sistema es de al menos 300 rublos. por apartamento en comparación con la opción tradicional de suministro de calor a partir de un aparato de combustible sólido.