Ekológia spotreby Kaštieľ: Väčšinu roka musíme míňať peniaze na vykurovanie našich domovov. V takejto situácii nebude žiadna pomoc zbytočná. Na tieto účely sa najlepšie hodí slnečná energia: je absolútne šetrná k životnému prostrediu a zadarmo.

Väčšinu roka musíme míňať peniaze na vykurovanie našich domovov. V takejto situácii nebude žiadna pomoc zbytočná. Na tieto účely sa najlepšie hodí slnečná energia: je absolútne šetrná k životnému prostrediu a zadarmo. Moderné technológie umožňujú solárne vykurovanie súkromného domu nielen v južných regiónoch, ale aj v strednom pruhu.

Čo ponúka moderná technika

V priemere 1 m2 zemského povrchu dostane 161 wattov slnečnej energie za hodinu. Samozrejme, na rovníku bude toto číslo mnohonásobne vyššie ako v Arktíde. Hustota slnečného žiarenia navyše závisí od ročného obdobia. V moskovskom regióne sa intenzita slnečného žiarenia v decembri až januári líši od mája až júla viac ako päťkrát. Avšak moderné systémy tak efektívne, že môžu pracovať takmer kdekoľvek na zemi.

Výzva využitia energie slnečné žiarenie s maximálnou účinnosťou je riešený dvoma spôsobmi: priamym ohrevom v tepelných kolektoroch a solárnymi fotovoltaickými batériami.

Solárne panely najskôr premieňajú energiu slnečného žiarenia na elektrickú energiu a potom ju prostredníctvom špeciálneho systému prenášajú spotrebiteľom, ako je napríklad elektrický kotol.

Tepelné kolektory, ktoré sa zahrievajú pôsobením slnečného žiarenia, ohrievajú chladivo vykurovacích systémov a zásobovanie teplou vodou.

Existuje niekoľko typov termálnych kolektorov, vrátane otvorených a uzavreté systémy, ploché a guľové konštrukcie, pologuľové rozdeľovacie koncentrátory a mnoho ďalších možností.

Na vykurovanie sa využíva tepelná energia získaná zo slnečných kolektorov horúca voda alebo chladiacej kvapaliny vykurovacieho systému.

Napriek jasnému pokroku vo vývoji riešení na zber, skladovanie a využívanie slnečnej energie existujú výhody aj nevýhody.

Efektívnosť solárne vykurovanie v našich zemepisných šírkach je dosť nízka, čo sa vysvetľuje nedostatočným počtom slnečných dní na bežnú prevádzku systému

Výhody a nevýhody využívania slnečnej energie

Najzrejmejšou výhodou využívania slnečnej energie je jej dostupnosť. V skutočnosti sa dá slnečná energia zbierať a využívať aj v tom najpochmúrnejšom a zamračenom počasí.

Druhým plusom sú nulové emisie. V skutočnosti je to najekologickejšia a najprirodzenejšia forma energie. Solárne panely a kolektory neprodukujú hluk. Vo väčšine prípadov sú inštalované na strechách budov, bez toho, aby zaberali úžitková plocha prímestská oblasť.

Nevýhody spojené s využívaním slnečnej energie sú nestálosť osvetlenia. V noci nie je čo vyberať, situáciu zhoršuje fakt, že vrchol vykurovacej sezóny pripadá na najkratšie denné hodiny v roku.

Významnou nevýhodou vykurovania na báze využitia slnečných kolektorov je nemožnosť akumulácie tepelnej energie. V schéme je zahrnutá iba expanzná nádrž

Je potrebné sledovať optickú čistotu panelov, mierne znečistenie drasticky znižuje účinnosť.

Navyše sa nedá povedať, že prevádzka solárneho systému je úplne zadarmo, sú tam fixné náklady na odpisy zariadení, prevádzku obehového čerpadla a riadiacej elektroniky.

Otvorte slnečné kolektory

Otvorený solárny kolektor je sústava trubíc, ktorá nie je chránená pred vonkajšími vplyvmi, cez ktorú cirkuluje chladivo ohrievané priamo slnkom. Ako nosič tepla sa používa voda, plyn, vzduch, nemrznúca zmes. Rúry sú buď namontované na nosnej doske vo forme hada, alebo pripojené v paralelných radoch k výstupu.

Solárne kolektory otvoreného typu nie sú schopné zvládnuť vykurovanie súkromného domu. V dôsledku nedostatku izolácie sa chladiaca kvapalina rýchlo ochladzuje. Používajú sa v lete najmä na ohrev vody v sprchách alebo bazénoch.

Otvorené kolektory zvyčajne nemajú žiadnu izoláciu. Dizajn je veľmi jednoduchý, preto má nízke náklady a často sa vyrába nezávisle.

Kvôli chýbajúcej izolácii prakticky nešetria prijatú energiu zo slnka, vyznačujú sa nízkou účinnosťou. Používajú sa hlavne v lete na ohrev vody v bazénoch alebo letných sprchách. Inštalujú sa v slnečných a teplých oblastiach s malými rozdielmi v teplote okolitého vzduchu a ohrievanej vody. Funguje dobre len za slnečného, ​​pokojného počasia.

Najjednoduchší solárny kolektor s chladičom vyrobeným zo zálivu polymérové ​​rúrky, zabezpečí dodávku ohriatej vody v krajine na zavlažovanie a domáce potreby

Trubicové slnečné kolektory

Trubicové solárne kolektory sú zostavené zo samostatných trubíc, ktorými preteká voda, plyn alebo para. Ide o jeden zo solárnych systémov otvoreného typu. Chladiaca kvapalina je však už oveľa lepšie chránená pred vonkajšími negatívami. Najmä vo vákuových inštaláciách, usporiadaných podľa princípu termosiek.

Každá trubica je pripojená k systému samostatne, navzájom paralelne. Ak jedna trubica zlyhá, je ľahké ju nahradiť novou. Celú konštrukciu je možné namontovať priamo na strechu budovy, čo značne uľahčuje montáž.

Rúrkový kolektor má modulárnu štruktúru. Hlavným prvkom je vákuová trubica, počet trubíc sa pohybuje od 18 do 30, čo umožňuje presne zvoliť výkon systému

Významné plus trubicových solárnych kolektorov spočíva vo valcovom tvare hlavných prvkov, vďaka čomu je slnečné žiarenie zachytávané po celý deň bez použitia drahých systémov na sledovanie pohybu svietidla.

Špeciálny viacvrstvový náter vytvára akúsi optickú pascu pre slnečné lúče. Diagram čiastočne znázorňuje vonkajšiu stenu vákuovej banky odrážajúcu lúče na steny vnútornej banky

Podľa konštrukcie trubíc sa rozlišujú perové a koaxiálne slnečné kolektory.

Koaxiálna trubica je nádoba Diyur alebo známa termoska. Sú vyrobené z dvoch baniek, medzi ktorými sa odčerpáva vzduch. Vnútorný povrch vnútornej žiarovky je potiahnutý vysoko selektívnym povlakom, ktorý účinne absorbuje slnečnú energiu.

Tepelná energia z vnútornej selektívnej vrstvy sa prenáša do tepelnej trubice alebo vnútorného výmenníka tepla vyrobeného z hliníkových platní. V tejto fáze dochádza k nežiaducim tepelným stratám.

Tuba pera je sklenený valec s pohlcovačom peria vloženým vo vnútri.

Pre dobrú tepelnú izoláciu sa vzduch z rúrky odčerpáva. Prenos tepla z absorbéra prebieha bez strát, takže účinnosť perových trubíc je vyššia.

Podľa spôsobu prenosu tepla existujú dva systémy: priamoprúdový a s tepelnou trubicou (heat pipe).

Termoskúmavka je utesnená nádoba s prchavou kvapalinou.

Vo vnútri termorúrky je prchavá kvapalina, ktorá absorbuje teplo z vnútornej steny banky alebo z absorbéra peria. Pôsobením teploty kvapalina vrie a stúpa vo forme pár. Po odovzdaní tepla vykurovaniu alebo chladiacej kvapaline horúcej vody para kondenzuje na kvapalinu a steká dole.

Voda pri nízkom tlaku sa často používa ako prchavá kvapalina.

Systém s priamym prietokom používa rúrku v tvare U, cez ktorú cirkuluje voda alebo chladivo vykurovacieho systému.

Jedna polovica trubice v tvare U je určená pre studenú chladiacu kvapalinu, druhá berie ohriatu. Pri zahrievaní sa chladiaca kvapalina rozširuje a vstupuje do zásobníka, čím zabezpečuje prirodzenú cirkuláciu. Rovnako ako u termotrubkových systémov musí byť minimálny uhol sklonu aspoň 20°.

Systémy s priamym prietokom sú efektívnejšie, pretože okamžite ohrievajú chladiacu kvapalinu.

Ak sa plánuje použitie solárnych kolektorových systémov po celý rok, potom sa do nich čerpajú špeciálne nemrznúce zmesi.

Výhody a nevýhody trubicových kolektorov

Použitie trubicových solárnych kolektorov má množstvo výhod a nevýhod. Konštrukcia trubicového solárneho kolektora pozostáva z identické prvky ktoré sa dajú pomerne ľahko vymeniť.

výhody:

• nízke tepelné straty;
• schopnosť pracovať pri teplotách do -30⁰С;
• efektívny výkon v celom rozsahu denného svetla;
• dobrý výkon v oblastiach s miernym a studeným podnebím;
• nízky vietor, odôvodnený schopnosťou rúrkových systémov prechádzať cez ne vzduchové hmoty;
• výrobná kapacita vysoká teplota chladiaca kvapalina.

Štrukturálne má rúrková štruktúra obmedzený povrch otvoru. Má nasledujúce nevýhody:

• nie je schopný samočistenia od snehu, ľadu, mrazu;
• vysoká cena.

Napriek pôvodne vysokým nákladom sa rúrkové kolektory splatia rýchlejšie. Majú dlhú životnosť.

Ploché uzavreté slnečné kolektory

Plochý kolektor pozostáva z hliníkového rámu, špeciálnej absorbčnej vrstvy - absorbéra, priehľadného náteru, potrubia a ohrievača.

Ako absorbér je použitý čierny plech z medi, ktorý sa vyznačuje ideálnou tepelnou vodivosťou pre vytváranie solárnych systémov. Keď absorbér absorbuje slnečnú energiu, absorbovaná slnečná energia sa prenáša na nosič tepla, ktorý cirkuluje cez systém rúrok susediacich s absorbérom.

S vonkajšia strana uzavretý panel chránené transparentný náter. Je vyrobený z anti-šokového tvrdeného skla so šírkou pásma 0,4-1,8 mikrónu. Tento rozsah zodpovedá maximálnemu slnečnému žiareniu. Protinárazové sklo je dobrou ochranou proti krupobitiu. Na zadnej strane je celý panel bezpečne izolovaný.

Ploché solárne kolektory sa vyznačujú maximálnym výkonom a jednoduchým dizajnom. Ich účinnosť sa zvyšuje vďaka použitiu absorbéra. Sú schopné zachytiť difúzne aj priame slnečné žiarenie.

Zoznam výhod uzavretých plochých panelov zahŕňa:

• jednoduchosť dizajnu;
• dobrý výkon v teplých klimatických oblastiach;
• možnosť inštalácie v akomkoľvek uhle, ak existujú zariadenia na zmenu uhla sklonu;
• schopnosť samočistenia od snehu a mrazu;
• nízka cena.

Ploché solárne kolektory sú výhodné najmä vtedy, ak je ich použitie plánované už v štádiu projektovania. Životnosť kvalitných výrobkov je 50 rokov.

Medzi nevýhody patrí:

• vysoké tepelné straty;
• veľká váha;
• vysoký vietor, keď sú panely umiestnené pod uhlom k horizontu;
• obmedzenia výkonu pri poklese teploty o viac ako 40 °C.

Rozsah použitia uzavretých kolektorov je oveľa širší ako pri solárnych inštaláciách otvoreného typu. V lete sú schopné plne uspokojiť potrebu teplej vody. V chladných dňoch, ktoré počas vykurovacieho obdobia nezahŕňajú verejné služby, môžu pracovať namiesto plynových a elektrických ohrievačov.

Porovnanie charakteristík slnečných kolektorov

Najdôležitejším ukazovateľom solárneho kolektora je účinnosť. Užitočný výkon solárnych kolektorov rôznych prevedení závisí od teplotného rozdielu. Ploché kolektory sú zároveň oveľa lacnejšie ako rúrkové.

Hodnoty účinnosti závisia od kvality výroby solárneho kolektora. Účelom grafu je ukázať účinnosť použitia rôznych systémov v závislosti od rozdielu teplôt.

Pri výbere solárneho kolektora by ste mali venovať pozornosť niekoľkým parametrom zobrazujúcim účinnosť a výkon zariadenia.

Pre solárne kolektory je niekoľko dôležitých vlastností:

• adsorpčný koeficient - ukazuje pomer absorbovanej energie k celkovej;
• emisný faktor - vyjadruje pomer prenesenej energie k absorbovanej;
• celková plocha a plocha otvoru;
• efektívnosť.

oblasť otvoru je pracovisko slnečný kolektor. Plochý kolektor má maximálnu plochu otvoru. Plocha otvoru sa rovná ploche absorbéra.

Spôsoby pripojenia k vykurovaciemu systému

Keďže solárne zariadenia nedokážu zabezpečiť stabilnú a nepretržitú dodávku energie, je potrebný systém, ktorý je odolný voči týmto nedostatkom.

Pre stredné Rusko nemôžu solárne zariadenia zaručiť stabilnú dodávku energie, preto sa používajú ako doplnkový systém. Integrácia do existujúceho systému vykurovania a prípravy teplej vody je odlišná pre solárny kolektor a solárnu batériu.

Schéma zapojenia tepelného kolektora

V závislosti od účelu použitia kolektora tepla rôznych systémov spojenia. Môže existovať niekoľko možností:

1. Letná možnosť dodávky teplej vody
2. Zimná možnosť vykurovania a zásobovania teplou vodou

Letná verzia je najjednoduchšia a zaobíde sa aj bez obehového čerpadla, využíva prirodzenú cirkuláciu vody.

Voda sa ohrieva v solárnom kolektore a vďaka tepelnej rozťažnosti vstupuje do zásobníka alebo kotla. V tomto prípade dochádza k prirodzenej cirkulácii: studená voda je nasávaná do miesta horúcej vody zo zásobníka.

V zime pri mínusových teplotách nie je možný priamy ohrev vody. Špeciálna nemrznúca zmes cirkuluje cez uzavretý okruh a zabezpečuje prenos tepla z kolektora do výmenníka tepla v nádrži

Ako každý systém založený na prirodzený obeh nefunguje veľmi efektívne, čo si vyžaduje dodržiavanie potrebných svahov. Navyše zásobník musí byť vyšší ako solárny kolektor.

Aby voda zostala horúca čo najdlhšie, musí byť nádrž starostlivo izolovaná.

Ak chcete skutočne dosiahnuť čo najefektívnejšiu prevádzku solárneho kolektora, schéma zapojenia sa skomplikuje.

Cez solárny kolektorový systém cirkuluje nemrznúca chladiaca kvapalina. nútený obeh poskytuje čerpadlo pod kontrolou regulátora.

Regulátor riadi činnosť obehového čerpadla na základe údajov minimálne dvoch teplotných snímačov. Prvý snímač meria teplotu v zásobná nádrž, druhý - na prívodnom potrubí horúcej chladiacej kvapaliny solárneho kolektora. Akonáhle teplota v nádrži prekročí teplotu chladiacej kvapaliny, regulátor v kolektore vypne obehové čerpadlo a zastaví cirkuláciu chladiacej kvapaliny cez systém.

Na druhej strane, keď teplota v zásobníku klesne pod nastavenú hodnotu, zapne sa vykurovací kotol.

Schéma zapojenia solárnej batérie

Bolo by lákavé použiť podobnú schému pripojenia solárnej batérie k elektrickej sieti, ako je implementovaná v prípade solárneho kolektora, ktorý akumuluje energiu prijatú počas dňa. Bohužiaľ, pre napájací systém súkromného domu je veľmi nákladné vytvoriť batériu s dostatočnou kapacitou. Preto je schéma zapojenia nasledovná.

Pri poklese výkonu elektrického prúdu zo solárnej batérie jednotka ATS (automatické zapnutie rezervy) zabezpečuje pripojenie spotrebičov k spoločnej elektrickej sieti.

Zo solárnych panelov ide nabíjanie do regulátora nabíjania, ktorý vykonáva niekoľko funkcií: zabezpečuje neustále dobíjanie batérií a stabilizuje napätie. Ďalej elektriny vstupuje do striedača, kde sa jednosmerný prúd 12V alebo 24V premení na striedavý jednofázový prúd 220V.

Bohužiaľ, naše rozvodné siete nie sú prispôsobené na príjem energie, môžu pracovať iba v jednom smere od zdroja k spotrebiteľovi. Z tohto dôvodu nebudete môcť vyrobenú elektrinu predať alebo aspoň roztočiť elektromer opačným smerom.

Použitie solárnych panelov je výhodné v tom, že poskytujú viac univerzálny pohľad energie, no zároveň sa nedá porovnať v účinnosti so solárnymi kolektormi. Tie však na rozdiel od solárnych fotovoltaických batérií nemajú schopnosť uchovávať energiu.

Ako vypočítať požadovaný výkon kolektora

Pri výpočte potrebnej kapacity solárneho kolektora sa veľmi často mýlia výpočty na základe prichádzajúcej slnečnej energie v najchladnejších mesiacoch roka.

Faktom je, že v zostávajúcich mesiacoch roka sa bude celý systém neustále prehrievať. Teplota chladiacej kvapaliny v lete na výstupe zo solárneho kolektora môže dosiahnuť 200°C pri ohreve parou alebo plynom, 120°C nemrznúcej zmesi, 150°C vody. Ak chladiaca kvapalina vrie, čiastočne sa odparí. V dôsledku toho bude musieť byť vymenený.

• zabezpečenie dodávky teplej vody nie viac ako 70%;
• zabezpečenie vykurovacieho systému nie viac ako 30%.

Zvyšok potrebného tepla by mala vyrobiť norma vykurovacie zariadenia. Napriek tomu sa s takýmito ukazovateľmi ušetrí v priemere asi 40% ročne na vykurovanie a dodávku teplej vody.

Výkon generovaný jednorúrkovým vákuovým systémom sa líši podľa geografickej polohy. Ukazovateľ slnečnej energie dopadajúcej za rok na 1 m2 pôdy sa nazýva insolácia. Keď poznáte dĺžku a priemer trubice, môžete vypočítať otvor - efektívnu absorpčnú plochu. Na výpočet výkonu jednej trubice za rok zostáva použiť koeficienty absorpcie a emisie.

Príklad výpočtu:

Štandardná dĺžka rúry je 1800 mm, efektívna dĺžka je 1600 mm. Priemer 58 mm. Clona je zatienená oblasť vytvorená trubicou. Oblasť tieňového obdĺžnika teda bude:

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

Účinnosť stredovej trubice je 80%, slnečné žiarenie pre Moskvu je asi 1170 kWh/m2 za rok. Jedna trubica teda vyjde ročne:

W \u003d 0,0928 * 1170 * 0,8 \u003d 86,86 kW * h

Treba poznamenať, že ide o veľmi približný výpočet. Množstvo vyrobenej energie závisí od orientácie inštalácie, uhla, priemernej ročnej teploty atď. publikovaný

systémy solárne vykurovanie

4.1. Klasifikácia a hlavné prvky solárnych systémov

Solárne vykurovacie systémy sú systémy, ktoré využívajú slnečné žiarenie ako zdroj tepelnej energie. Ich charakteristickým rozdielom od ostatných nízkoteplotných vykurovacích systémov je použitie špeciálneho prvku – solárneho prijímača, určeného na zachytávanie slnečného žiarenia a jeho premenu na tepelnú energiu.

Podľa spôsobu využitia slnečného žiarenia sa solárne nízkoteplotné vykurovacie systémy delia na pasívne a aktívne.

Solárne vykurovacie systémy sa nazývajú pasívne, pri ktorých samotná budova alebo jej jednotlivé ploty (budova kolektora, kolektorová stena, strecha kolektora a pod.) slúžia ako prvok, ktorý prijíma slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo (obr. 4.1.1 )) .

Ryža. 4.1.1 Pasívny nízkoteplotný solárny systém „kolektorová stena“: 1 – slnečné lúče; 2 – priesvitná clona; 3 - vzduchová klapka; 4 - ohriaty vzduch; 5 - chladený vzduch z miestnosti; 6 - vlastné dlhovlnné tepelné žiarenie stenového poľa; 7 - povrch steny prijímajúci čierne lúče; 8 - žalúzie.

Solárne nízkoteplotné vykurovacie systémy sa nazývajú aktívne, v ktorých je solárny prijímač samostatné samostatné zariadenie, ktoré nesúvisí s budovou. Aktívne solárne systémy možno ďalej rozdeliť:

podľa účelu (prívod teplej vody, kúrenie, kombinované systémy na účely zásobovania teplom a chladom);

podľa typu chladiacej kvapaliny (kvapalina - voda, nemrznúcej zmesi a vzduchu);

podľa dĺžky práce (celoročne, sezónne);

podľa technického riešenia režimov (jedno-, dvoj-, multi-slučka).

Vzduch je široko používaný chladiacej kvapaliny, ktorá nezamrzne cez celý rozsah prevádzkových parametrov. Keď sa použije ako nosič tepla, je možné kombinovať vykurovacie systémy s ventilačným systémom. Avšak, vzduch je nosičom tepla s nízkou tepelnou kapacitou, ktorá vedie k zvýšeniu spotreby kovu pre inštaláciu Systémy pre ohrev vzduchu v porovnaní s vodných systémov.

Voda je tepelne náročných a široko dostupné chladiacej kvapaliny. Avšak, pri teplotách pod 0 ° C, je nutné pridať nemrznúcej kvapaliny. Okrem toho je potrebné vziať do úvahy, že voda nasýtená kyslíkom spôsobuje koróziu potrubia a zariadení. Ale spotreba kovu vo vodných solárnych systémov je oveľa nižšia, čo do značnej miery prispieva k ich širšiemu využitiu.

Sezónne teplej vody solárne systémy sú zvyčajne jednookruhový a pracujú v letných a prechodných mesiacoch, počas obdobia s pozitívnym teplote mimo. Môžu mať dodatočný zdroj tepla alebo zaobísť bez neho, v závislosti od účelu obsluhovaného objektu a prevádzkových podmienkach.

Solárne systémy pre vykurovanie budov sú zvyčajne dvojokruhový alebo, najčastejšie, multi-obvod, a rôzne tepelné nosiče môžu byť použité pre rôzne obvody (napríklad, vodné roztoky nemrznúcej kvapaliny v solárnom okruhu, voda v medziľahlých obvodov, a vzduch v okruhu spotrebičov).

Kombinované celoročné solárne systémy na účely tepla a chladu dodanie budov sú multi-obvod a zahŕňa dodatočný zdroj tepla vo forme tradičné zdroje tepla beží o ekologické palivo alebo tepelným transformátora.

Schéma solárneho zariadenia je znázornený na obrázku 4.1.2. To zahŕňa tri cirkulačných okruhov:

prvý obvod, ktorý sa skladá zo solárnych kolektorov 1, obehové čerpadlo 8 a kvapalina tepelného výmenníka 3;

druhý obvod, skladajúci sa zo zásobníka 2, obehové čerpadlo 8 a tepelný výmenník 3;

tretí obvod, skladajúci sa zo zásobníka 2, obehové čerpadlo 8, vo vode vzduchový výmenník (vykurovacie teleso) 5.

Ryža. 4.1.2. Schéma solárneho vykurovacieho systému: 1 - solárny kolektor; 2 - skladovacia nádrž; 3 - výmenník tepla; 4 - budova; 5 - ohrievač; 6 - preštudovanie vykurovacieho systému; 7 - záložný systém zásobovania teplou vodou; 8 - obehové čerpadlo; 9 - ventilátor.

Solárny vykurovací systém funguje nasledovne. Chladivo (nemrznúca zmes) okruhu prijímajúceho teplo, ktoré sa ohrieva v solárnych kolektoroch 1, vstupuje do výmenníka 3 tepla, kde sa teplo nemrznúcej zmesi prenáša do vody cirkulujúcej v prstencovom priestore výmenníka 3 tepla pôsobením čerpadla 8 sekundárneho okruhu. Ohriata voda vstupuje do zásobníka 2. Zo zásobníka je voda odoberaná čerpadlom teplej vody 8, privádzaná v prípade potreby na požadovanú teplotu v zdvojovači 7 a vstupuje do systému zásobovania teplou vodou objektu. Zásobník je napájaný z vodovodu.

Na vykurovanie je voda z akumulačnej nádrže 2 privádzaná čerpadlom tretieho okruhu 8 do ohrievača 5, cez ktorý je vzduch pomocou ventilátora 9 vedený a po zahriatí vstupuje do budovy 4. absencia slnečného žiarenia alebo nedostatok tepelnej energie generovanej solárnymi kolektormi, práca sa zapne 6.

Voľba a rozmiestnenie prvkov solárneho vykurovacieho systému je v každom prípade určené klimatickými faktormi, účelom objektu, režimom spotreby tepla a ekonomickými ukazovateľmi.

4.2. Koncentračné solárne prijímače

Koncentračné solárne prijímače sú guľové alebo parabolické zrkadlá (obr. 4.2.1), vyrobené z lešteného kovu, v ohnisku ktorých je umiestnený prvok prijímajúci teplo (solárny kotol), cez ktorý cirkuluje chladivo. Ako nosič tepla sa používa voda alebo nemrznúce kvapaliny. Pri použití vody ako nosiča tepla v noci a v chladnom období je potrebné systém vyprázdniť, aby nedošlo k jeho zamrznutiu.

Na zabezpečenie vysokej účinnosti procesu zachytávania a premeny slnečného žiarenia musí byť koncentračný solárny prijímač neustále nasmerovaný striktne na Slnko. Na tento účel je solárny prijímač vybavený sledovacím systémom vrátane snímača smeru slnka, elektronickou jednotkou premeny signálu, elektromotorom s prevodovkou na otáčanie konštrukcie solárneho prijímača v dvoch rovinách.

Ryža. 4.2.1. Koncentračné solárne prijímače: a - parabolický koncentrátor; b – parabolický žľabový koncentrátor; 1 - slnečné lúče; 2 - prvok prijímajúci teplo (slnečný kolektor); 3 - zrkadlo; 4 – mechanizmus pohonu sledovacieho systému; 5 - potrubia privádzajúce a odvádzajúce chladiacu kvapalinu.

Výhodou systémov s koncentračnými solárnymi prijímačmi je schopnosť vytvárať teplo pri relatívne vysokej teplote (až 100 °C) a dokonca aj paru. Nevýhody zahŕňajú vysoké náklady na výstavbu; potreba neustáleho čistenia reflexných plôch od prachu; pracovať iba počas denného svetla, a preto sú potrebné veľké batérie; vysoká spotreba energie na pohon sledovacieho systému pre priebeh Slnka, úmerná vyrobenej energii. Tieto nedostatky prekážajú široké uplatnenie aktívne nízkoteplotné solárne vykurovacie systémy s koncentračnými solárnymi prijímačmi. Pre solárne nízkoteplotné vykurovacie systémy sa v poslednej dobe najčastejšie využívajú ploché solárne prijímače.

4.3. Ploché slnečné kolektory

Plochý solárny kolektor - zariadenie s plochým pohlcujúcim panelom a plochou priehľadnou izoláciou na pohlcovanie energie slnečného žiarenia a jej premenu na teplo.

Ploché solárne kolektory (obr. 4.3.1) sa skladajú zo skleneného alebo plastového krytu (jednoduchý, dvojitý, trojitý), teplo pohlcujúceho panelu natretého čiernou farbou na strane proti slnku, izolácie na zadnej strane a krytu (kov, plast , sklo, drevo).

Ryža. 4.3.1. Plochý solárny kolektor: 1 - slnečné lúče; 2 - zasklenie; 3 - telo; 4 - povrch prijímajúci teplo; 5 - tepelná izolácia; 6 - tmel; 7 - vlastné dlhovlnné žiarenie platne prijímajúcej teplo.

Ako panel prijímajúci teplo môžete použiť akýkoľvek kovový alebo plastový plech s kanálikmi pre chladiacu kvapalinu. Panely prijímajúce teplo sú vyrobené z hliníka alebo ocele dvoch typov: plechové a lisované panely (rúrka v plechu). Plastové panely kvôli krehkosti a rýchlemu starnutiu pri pôsobení slnečného žiarenia, ako aj kvôli nízkej tepelnej vodivosti, nie sú široko používané.

Pôsobením slnečného žiarenia sa teplo-prijímacie panely ohrievajú na teploty 70-80°C, ktoré prevyšujú teplotu okolia, čo vedie k zvýšeniu konvekčného prestupu tepla panelu v životné prostredie a svoje vlastné vyžarovanie do neba. Pre dosiahnutie vyšších teplôt chladiacej kvapaliny je povrch platne pokrytý spektrálne selektívnymi vrstvami, ktoré aktívne pohlcujú krátkovlnné žiarenie zo slnka a redukujú vlastné tepelné žiarenie v dlhovlnnej časti spektra. Takéto štruktúry na báze „čierneho niklu“, „čierneho chrómu“, oxidu medi na hliníku, oxidu medi na medi a iných sú drahé (ich cena je často úmerná nákladom na samotný panel prijímajúci teplo). Ďalším spôsobom, ako zlepšiť výkon plochých kolektorov, je vytvoriť vákuum medzi panelom pohlcujúcim teplo a priehľadnou izoláciou na zníženie tepelných strát (slnečné kolektory štvrtej generácie).

Skúsenosti s prevádzkou solárnych zariadení založených na solárnych kolektoroch odhalili množstvo významných nedostatkov takýchto systémov. V prvom rade ide o vysoké náklady na zberateľov. Zvyšovanie efektívnosti ich práce v dôsledku selektívnych náterov, zvyšovanie priehľadnosti zasklenia, evakuácia, ako aj zariadenie chladiaceho systému sa ukázali ako ekonomicky nerentabilné. Významnou nevýhodou je potreba častého čistenia skla od prachu, čo prakticky vylučuje použitie kolektora v priemyselných priestoroch. Pri dlhodobej prevádzke slnečných kolektorov, najmä v zimných podmienkach, dochádza k ich častým poruchám v dôsledku nerovnomerného rozťahovania osvetlených a tmavých plôch skiel v dôsledku porušenia celistvosti zasklenia. Existuje tiež veľké percento porúch kolektora počas prepravy a inštalácie. Významnou nevýhodou systémov s kolektormi je aj nerovnomerné zaťaženie počas roka a dňa. Skúsenosti z prevádzky kolektorov v podmienkach Európy a európskej časti Ruska s vysokým podielom difúzneho žiarenia (až 50 %) ukázali nemožnosť vytvorenia celoročného autonómneho systému zásobovania teplou vodou a vykurovania. Všetky solárne systémy so solárnymi kolektormi v stredných zemepisných šírkach vyžadujú inštaláciu veľkých zásobníkov a zaradenie dodatočného zdroja energie do systému, čo znižuje ekonomický efekt ich využívania. V tomto smere je najúčelnejšie ich použitie v priestoroch s vysokou priemernou intenzitou slnečného žiarenia (nie nižšou ako 300 W/m2).

Potenciálne možnosti využitia slnečnej energie na Ukrajine

Na území Ukrajiny je energia slnečného žiarenia na jeden priemerný ročný svetelný deň v priemere 4 kW ∙ hodina na 1 m 2 (v r. letné dni- do 6 - 6,5 kW ∙ hod.), t.j. asi 1,5 tisíc kW ∙ hod za rok za každý meter štvorcový. Je to približne rovnaké ako v strednej Európe, kde je využívanie slnečnej energie najrozšírenejšie.

Okrem priaznivých klimatických podmienok na Ukrajine pôsobí vysokokvalifikovaný vedecký personál v oblasti využívania solárnej energie. Po návrate prof. Bojko B.T. z UNESCO, kde viedol medzinárodný program UNESCO o využití slnečnej energie (1973-1979), začal intenzívnu vedeckú a organizačnú činnosť na Charkovskom polytechnickom inštitúte (dnes Národná technická univerzita - KhPI) o vývoji novej vedeckej a vzdelávacej oblasti vedy o materiáloch pre solárnu energiu. Už v roku 1983 sa v zmysle nariadenia Ministerstva vysokého školstva ZSSR N 885 zo dňa 13. júla 1983 na Charkovskom polytechnickom inštitúte po prvýkrát v praxi vysokoškolského vzdelávania v ZSSR začala príprava fyzikov s profiláciou. v oblasti vedy o materiáloch pre solárnu energiu v rámci špecializácie „Fyzika kovov“. To položilo základ pre vytvorenie v roku 1988 absolventského odboru „Veda o fyzikálnych materiáloch pre elektroniku a solárnu energiu“ (FMEG). Katedra FMEG v spolupráci s Výskumným ústavom prístrojovej techniky (Charkov) v rámci vesmírneho programu Ukrajiny sa podieľala na vytvorení účinných kremíkových solárnych článkov. trinásť - 14 % pre ukrajinské kozmické lode.

Od roku 1994 sa Katedra FMEG s podporou Univerzity v Stuttgarte a Európskeho spoločenstva, ako aj Technickej univerzity v Zurichu a Švajčiarskej národnej vedeckej spoločnosti aktívne podieľa na vedeckom výskume vývoja filmových solárnych článkov. .

Popis:

Mimoriadny význam pri projektovaní olympijských zariadení v Soči má využitie obnoviteľných zdrojov energie šetrných k životnému prostrediu a predovšetkým energie slnečného žiarenia. V tomto smere skúsenosti s vývojom a implementáciou pasívne solárne systémy vykurovanie v obytných a verejných budovách v provincii Liaoning (Čína), keďže geografická poloha a klimatické podmienky tejto časti Číny sú porovnateľné so Soči.

Skúsenosti z Čínskej ľudovej republiky

Zhao Jinling, kand. tech. Sci., Dalian Polytechnic University (PRC), stážista na Katedre priemyselných tepelných a energetických systémov,

A. Ya, Shelginsky, doktor tech. vedy, prof., vedecký. Vedúci, MPEI (TU), Moskva

Mimoriadny význam pri projektovaní olympijských zariadení v Soči má využitie obnoviteľných zdrojov energie šetrných k životnému prostrediu a predovšetkým energie slnečného žiarenia. V tejto súvislosti budú zaujímavé skúsenosti s vývojom a implementáciou pasívnych solárnych vykurovacích systémov v obytných a verejných budovách v provincii Liaoning (Čína), keďže geografická poloha a klimatické podmienky tejto časti Číny sú porovnateľné so Soči. .

Využitie obnoviteľných zdrojov energie (OZE) pre systémy zásobovania teplom je v súčasnosti pri kompetentnom prístupe relevantné a veľmi perspektívne táto záležitosť, keďže tradičné zdroje energie (ropa, plyn atď.) nie sú neobmedzené. V tejto súvislosti mnohé krajiny vrátane Číny prechádzajú na využívanie obnoviteľných zdrojov energie šetrných k životnému prostrediu, jedným z nich je teplo slnečného žiarenia.

Možnosť efektívneho využitia tepla slnečného žiarenia v Čínskej ľudovej republike závisí od regiónu, keďže klimatické podmienky v r. rôzne časti krajiny sú veľmi odlišné: od mierneho kontinentálneho (západ a sever) s horúcimi letami a drsnými zimami, subtropického v centrálnych oblastiach krajiny až po tropický monzún na južnom pobreží a ostrovoch, je určený geografickou polohou územia, kde sa objekt nachádza sa nachádza (tabuľka).

V provincii Liaoning je intenzita slnečného žiarenia od 5 000 do 5 850 MJ/m2 za rok (v Soči - cca 5 000 MJ/m2 za rok), čo umožňuje aktívne využívanie vykurovacích a chladiacich systémov pre budovy na základe využitia energie slnečného žiarenia. Takéto systémy, ktoré premieňajú teplo slnečného žiarenia a vonkajšieho vzduchu, môžeme rozdeliť na aktívne a pasívne.

Pasívne solárne vykurovacie systémy (PSTS) využívajú prirodzenú cirkuláciu ohriateho vzduchu (obr. 1), teda gravitačné sily.

V aktívnych vykurovacích systémov solárnych (viď obr. 2), ďalšie zdroje energie sa používajú na zabezpečenie jeho prevádzky (napríklad, elektrina). Teplo slnečného žiarenia vstupuje do solárnych kolektorov, kde je čiastočne nahromadené a prevedené na medziľahlé teplonosného materiálu, ktorý je prepravovaný čerpadlami a distribuované v celom areáli.

Systémy s nulovú spotrebu tepla a chladu sú možné, ak zodpovedajúce parametre vnútorného ovzdušia sú poskytované bez ďalších nákladov na energiu v dôsledku:

• tepelnú izoláciu;
• výber konštrukčné materiály budovy s príslušnou tepla a chladu skladovacími vlastnosťami;
• použitie v systéme dodatočných tepelných a studených akumulátorov s vhodnými vlastnosťami.

Na obr. 3 znázorňuje vylepšenú schému prevádzky pasívneho systému zásobovania teplom budovy s prvkami (záclony, ventily), ktoré umožňujú presnejšie riadenie teploty vzduchu. Na južnej strane budovy, tzv Trombeho stena je nainštalovaný, ktorý sa skladá z masívnej steny (betón, tehla alebo kameň) a sklenenou stenou inštalovaného v krátkej vzdialenosti od steny s vonku. Vonkajší povrch masívnej steny natreté tmavá farba. Masívne steny a vzduch medzi sklenenou stenou a masívne stenou sa zahrieva cez sklenenou stenou. Vyhrievaný masívne Prenáša steny akumulované teplo do miestnosti v dôsledku žiarenia a konvekčné prenos tepla. Preto tento návrh spája funkcie kolektora a tepelného akumulátora.

Vzduch v medzivrstve medzi sklenenou stenou a stenou sa používa ako chladiace médium pre dodávku tepla do miestnosti v chladnom období a za slnečného dňa. Závesy sa používajú na zabránenie tepelných odliv do životného prostredia v chladnom období v noci a nadmerných tepelných ziskov na slnečných dní počas teplého obdobia, čo výrazne znížilo prenos tepla medzi masívnou stenou a vonkajším prostredím.

Závesy sú vyrobené z netkaných materiálov so strieborným povlakom. Pre zaistenie potrebnej cirkulácie vzduchu, vzduchové ventily sa používajú, ktoré sú umiestnené v hornej a dolnej časti masívnej steny. Automatická regulácia Prevádzka vzduchových ventilov umožňuje zachovanie potrebné teplo príliv alebo odliv tepla v slúžil miestnosti.

Pasívny solárny systém pracuje nasledujúcim spôsobom:

1. Počas chladného obdobia (ohrievanie):

• slnečný deň - záves je zdvihnutý, ventily sú otvorené (obr. 3a). To vedie k ohrevu masívnej steny cez sklenenú priečku a ohrevu vzduchu v medzivrstve medzi sklenenou priečkou a stenou. Teplo vstupuje do miestnosti z vyhrievanej steny a vzduch ohriaty vo vrstve, cirkuluje cez vrstvu a miestnosť pod vplyvom gravitačných síl spôsobených rozdielom hustôt vzduchu pri rôznych teplotách (prirodzená cirkulácia);
• noc, večer alebo zamračený deň - záves je spustený, ventily sú zatvorené (obr. 3b). Počas vonkajšie prostredie sú výrazne znížené. Teplota v miestnosti je udržiavaná príjmom tepla z masívnej steny, ktorá toto teplo akumulovala zo slnečného žiarenia;

2. V teplom období (chladenie):

• slnečný deň - záves je spustený, spodné ventily sú otvorené, horné zatvorené (obr. 3c). Záves chráni vyhrievanie masívnej steny pred slnečným žiarením. vonkajší vzduch vstupuje do miestnosti zo zatienenej strany domu a vystupuje cez vrstvu medzi sklenenou priečkou a stenou do prostredia;
• noc, večer alebo zamračený deň - záves je zdvihnutý, spodné ventily sú otvorené, horné sú zatvorené (obr. 3d). Vonkajší vzduch vstupuje do miestnosti z opačná strana doma a vystupuje do prostredia cez vrstvu medzi sklenenou priečkou a masívnou stenou. K ochladzovaniu steny dochádza v dôsledku konvekčnej výmeny tepla so vzduchom prechádzajúcim cez medzivrstvu a v dôsledku odvádzania tepla sálaním do okolia. Ochladzovaná stena cez deň udržuje požadovanú teplotu v miestnosti.

Na výpočet pasívnych solárnych vykurovacích systémov budov boli vyvinuté matematické modely nestacionárneho prenosu tepla pri prirodzenej konvekcii, aby sa priestorom zabezpečili potrebné teplotné podmienky v závislosti od termofyzikálnych vlastností obvodových plášťov budov, denných zmien slnečného žiarenia a teploty vonkajšieho vzduchu. .

Na určenie spoľahlivosti a spresnenie získaných výsledkov vyvinula, vyrobila a skúmala Polytechnická univerzita v Dalian experimentálny model obytný dom v Daliane s pasívnymi solárnymi vykurovacími systémami. Trombeho stena je umiestnená len na južnej fasáde, s automat vzduchové ventily a závesy (obr. 3, foto).

Počas experimentu sme použili:

• malá meteorologická stanica;
• prístroje na meranie intenzity slnečného žiarenia;
• anemograf RHAT-301 na určenie rýchlosti vzduchu v miestnosti;
• teplomer TR72-S a termočlánky na meranie izbovej teploty.

Experimentálne štúdie boli realizované v teplých, prechodných a studených obdobiach roka za rôznych meteorologických podmienok.

Algoritmus riešenia problému je znázornený na obr. 4.

Výsledky experimentu potvrdili spoľahlivosť získaných vypočítaných vzťahov a umožnili korigovať jednotlivé závislosti s prihliadnutím na konkrétne okrajové podmienky.

V súčasnosti je v provincii Liaoning veľa obytných budov a škôl, ktoré využívajú pasívne solárne vykurovacie systémy.

Analýza pasívnych solárnych vykurovacích systémov ukazuje, že sú v určitých klimatických oblastiach celkom sľubné v porovnaní s inými systémami z nasledujúcich dôvodov:

• lacnosť;
• jednoduchosť údržby;
• spoľahlivosť.

Medzi nevýhody pasívnych solárnych vykurovacích systémov patrí skutočnosť, že parametre vnútorného vzduchu sa môžu líšiť od požadovaných (vypočítaných) pri zmene vonkajšej teploty mimo limitov braných vo výpočtoch.

Na dosiahnutie dobra energeticky úsporný efekt v systémoch zásobovania teplom a chladom budov s presnejším udržiavaním teplotných pomerov v stanovených medziach je vhodné kombinovať využitie pasívnych a aktívnych solárnych systémov zásobovania teplom a chladom.

V tomto smere ďalšie teoretické štúdie a experimentálne práce na fyzické modely berúc do úvahy skôr získané výsledky.

Literatúra

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Dynamická simulácia tepelného výkonu vylepšeného pasívneho solárneho domu s trombovou stenou ISES Solar word Congress, 2007, Peking Čína, zväzok 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Štúdia o dynamickej tepelnej odozve pasívnych solárnych vykurovacích systémov. Journal of Harbin Institute of Technology (nová séria). 2007 Vol. 14:352–355.

Hlavným prvkom systémov aktívneho zásobovania teplom je slnečný kolektor (SC).V modern nízkoteplotné systémy systémy zásobovania teplom (do 100 °C), používané na premenu slnečnej energie na nekvalitné teplo na zásobovanie teplou vodou, vykurovanie a iné tepelné procesy, využívajú takzvaný plochý kolektor, čo je solárny absorbér, cez ktorý cirkuluje chladivo ; konštrukcia je zo zadnej strany tepelne izolovaná a spredu zasklená.

Vo vysokoteplotných systémoch zásobovania teplom (nad 100 °C) sa používajú vysokoteplotné slnečné kolektory. V súčasnosti je z nich najúčinnejší koncentračný slnečný kolektor Luza, čo je parabolický žľab s čiernou trubicou v strede, na ktorom sa sústreďuje slnečné žiarenie. Takéto kolektory sú veľmi účinné v prípadoch, keď je potrebné vytvárať teplotné podmienky nad 100 °C pre priemysel alebo výrobu pary v elektroenergetike. Používajú sa v niektorých solárnych tepelných elektrárňach v Kalifornii; pre severnú Európu nie sú dostatočne účinné, keďže nedokážu využiť rozptýlené slnečné žiarenie.

Svetová skúsenosť. V Austrálii spotrebuje tekutiny s teplotou pod 100 °C asi 20 % celkovej spotrebovanej energie. Zistilo sa, že s cieľom zabezpečiť teplá voda 80% vidiek obytné budovy 1 osoba potrebuje 2 ... 3 m2 plochy solárneho kolektora a nádrž na vodu s objemom 100 ... 150 litrov. Veľmi žiadané sú inštalácie s rozlohou 25 m2 a bojlerom na 1000 ... 1500 litrov, ktoré poskytujú teplú vodu 12 ľuďom.

V Spojenom kráľovstve obyvatelia vidieckych oblastí uspokojujú svoje potreby tepelnej energie zo 40 – 50 % využívaním slnečného žiarenia.

V Nemecku sa na výskumnej stanici pri Düsseldorfe testovalo aktívne solárne zariadenie na ohrev vody (plocha kolektora 65 m2), ktoré umožňuje získať v priemere 60 % ročne. požadované teplo a v lete 80 ... 90%. V Nemecku sa môže 4-členná rodina plne zabezpečiť teplom, ak je k dispozícii energetická strecha s rozlohou 6 ... 9 m2.

Najširšie termálna energia Slnko sa používa na vykurovanie skleníkov a vytváranie umelej klímy v nich; vo Švajčiarsku vyskúšali viaceré spôsoby využitia solárnej energie v tomto smere.

V Nemecku (Hannover) na Inštitúte technológie, záhradníctva a poľnohospodárstva sa pomocou tónovanej kvapaliny skúma možnosť využitia solárnych kolektorov umiestnených vedľa skleníka alebo zabudovaných do jeho konštrukcie, ako aj samotných skleníkov ako solárnych kolektorov. ktorý prechádza dvojitým povlakom skleníka a ohrieva slnečné žiarenie Výsledky výskumu ukázali, že v klimatické podmienky V Nemecku celoročné vykurovanie len solárnou energiou úplne neuspokojuje potrebu tepla. Moderné slnečné kolektory v Nemecku dokážu uspokojiť potreby poľnohospodárstva v teplá voda v lete o 90%, v zime o 29...30% a v prechodnom období - o 55...60%.

Aktívne solárne vykurovacie systémy najčastejšie v Izraeli, Španielsku, na ostrove Taiwan, v Mexiku a Kanade. Len v Austrálii má viac ako 400 000 domácností solárne ohrievače vody. V Izraeli je viac ako 70 % všetkých rodinných domov (asi 900 000) vybavených solárnymi ohrievačmi vody so solárnymi kolektormi s celkovou plochou 2,5 milióna m2, čo poskytuje príležitosť na ročnú úsporu paliva približne 0,5 milióna toe.

Štrukturálne zlepšenie plochého SC prebieha v dvoch smeroch:

• hľadanie nových nekovových konštrukčných materiálov;
• zlepšenie opto-tepelných charakteristík najkritickejšej zostavy absorbér-priesvitný prvok.

Vykurovacie systémy sa delia nasledovne: pasívne (pozri kap. 5); aktívne, ktoré väčšinou využívajú kvapalinové solárne kolektory a zásobníky; kombinované.

V zahraničí sú široko používané systémy ohrevu vzduchu, kde sa ako batérie používajú stavebné konštrukcie alebo špeciálna kamenná výplň pod ňou. U nás v tomto smere pracuje Fyzikotechnický ústav Akadémie vied Uzbek SSR a TbilZNIIEP, no výsledky práce sú zjavne nedostatočné a nevznikli dobre nastavené riešenia, hoci vzduchové systémy teoreticky účinnejšie ako tekuté, v ktorých je vlastný vykurovací systém tvorený nízkoteplotným panelovým sálavým alebo vysokoteplotným s klasickými vykurovacími zariadeniami. V našej krajine budovy s kvapalinovými systémami vyvinuli IVTAN, FTI AN UzSSR, TashZNIIEP, TbilZNIIEP, KievZNIIEP a iní a v niektorých prípadoch postavený.

Veľké množstvo informácií o aktívnych solárnych vykurovacích systémoch je uvedené v knihe vydanej v roku 1980. Nasleduje popis vyvinutý KievZNIIEP, postavený a testovaný dva individuálne obytné budovy s autonómnymi solárnymi systémami zásobovania teplom: s nízkoteplotným panelovo-sálavým vykurovacím systémom (obytný dom v obci Kolesnoye, Odeský kraj) a s tepelným čerpadlom (obytný dom v obci Bucuria, Moldavská SSR).

Pri vývoji solárneho vykurovacieho systému pre obytný dom v obci. Kolesnoe sa v architektonickej a stavebnej časti domu vykonalo niekoľko zmien (projekt UkrNIIPgrazhdanselskstroy), ktorých cieľom bolo prispôsobiť ho požiadavkám solárneho vykurovania: bolo použité efektívne murivo s izoláciou vonkajších stien a trojitým zasklením. okenné otvory; vykurovacie špirály sú kombinované s medziposchodia; na umiestnenie zariadenia je k dispozícii suterén; uskutočnené dodatočná izolácia podkrovie a rekuperácia tepla odvádzaného vzduchu.

Architektonicky a dispozične je dom riešený na dvoch úrovniach. Na prízemí sa nachádza priečelie, spoločenská miestnosť, spálňa, kuchyňa, kúpeľňa a špajza a v druhej - dvoch izbách a kúpeľni je k dispozícii elektrický sporák na varenie. Zariadenie solárneho vykurovacieho systému (okrem kolektorov) je umiestnené v suteréne; elektrické ohrievače vody slúžia ako základná štúdia systému, ktorá umožňuje realizovať jediný energetický príkon do budovy a zlepšiť komfortné vlastnosti bývania.

Solárny vykurovací systém obytných budov (Obr. 4.1) zložený Od tri okruhy: cirkulácia prijímajúca teplo a okruhy vykurovania a teplej vody. Prvým z nich sú solárne ohrievače vody, výmenník tepla akumulačnej nádrže, obehové čerpadlo a výmenník tepla typu trubka v potrubí, aby systém v lete fungoval v režime prirodzenej cirkulácie. Zariadenie je prepojené systémom potrubí s armatúrami, prístrojovým vybavením a automatizačnými zariadeniami. Dvojdielny špirálový výmenník tepla s plochou 4,6 m2 pre teplonosné médium cirkulačného okruhu a jednodielny výmenník tepla s plochou 1,2 m2 pre systém zásobovania teplou vodou sú namontované v akumulačná nádrž s objemom 16 m3. Tepelná kapacita zásobníka s teplotou vody +45 °C zabezpečuje trojdňovú potrebu tepla pre bytový dom. Pod hrebeňom strechy domu je umiestnený rúrkový výmenník tepla s plochou 1,25 m2.

Vykurovací okruh sa skladá z dvoch sériovo zapojených sekcií: panelovej sálavej sekcie s prietokovými vykurovacími panelmi, ktoré zabezpečujú prevádzku systému v základnom režime s rozdielom teplôt vody 45 ... 35 ° C, a vertikálnej jedno- potrubný úsek s konvektormi typu "Comfort", ktoré poskytujú špičkové zaťaženie systému vykurovanie s rozdielom teplôt vody 75 ... 70 ° C. Zvitky rúrok vykurovacích panelov sú zapustené do omietkovej dokončovacej vrstvy kruhových dutých panelov strop. Pod oknami sú inštalované konvektory. Cirkulácia vo vykurovacom systéme je stimulujúca. Špičkový ohrev vody je realizovaný prietokovým elektrickým ohrievačom vody EPV-2 s výkonom 10 kW; Slúži aj ako podklad pre vykurovací systém.

Okruh teplej vody obsahuje výmenník tepla zabudovaný v zásobníku a druhý prietokový elektrický ohrievač vody ako uzatvárací a záložný systém.

Počas vykurovacie obdobie teplo z kolektorov sa prenáša chladivom (45% vodný roztok etylénglykolu) do vody v akumulačnej nádrži, ktorá je čerpaná do výmenníkov vykurovací panel a potom sa vráti späť do skladovacej nádrže.

Požadovanú teplotu vzduchu v dome udržuje automatický regulátor PPT-2 zapínaním a vypínaním elektrického ohrievača vody v konvektorovej časti vykurovacieho systému.

V letnom období systém zabezpečuje zásobovanie teplou vodou z výmenníka tepla typu "potrubie v potrubí" s prirodzenou cirkuláciou chladiva v tepelnom okruhu. Prechod na stimulačný obeh sa vykonáva pomocou elektronického diferenciálneho regulátora РРТ-2.

Solárny vykurovací systém štvorizbového bytového domu v obci. Bucuria z Moldavskej SSR bola navrhnutá Inštitútom Moldgiprograzhdanselstroy pod vedeckým vedením KievZNIIEP.

dom - podkrovný typ. Na prízemí sa nachádza spoločenská miestnosť, kuchyňa, práčovňa, viacúčelová miestnosť, a na druhej - tri spálne. AT prízemie sa nachádza garáž, pivnica je zároveň miestnosťou na vybavenie solárneho vykurovacieho systému. S domom je blokovaná hospodárska budova, ktorej súčasťou je letná kuchyňa, sprcha, kôlňa, inventár a dielňa.

Autonómny solárny vykurovací systém (obr. 4.2) je kombinovaná jednotka solárneho tepelného čerpadla určená pre potreby vykurovania (vypočítaná tepelná strata domu je 11 kW) a dodávky teplej vody počas celého roka. Nedostatok solárneho tepla a tepla z kompresora inštalácie tepelného čerpadla pokrýva elektrický ohrev. Systém pozostáva zo štyroch okruhov: cirkulačný okruh prijímajúci teplo, okruhy inštalácie tepelného čerpadla, vykurovanie a zásobovanie teplou vodou.

Vybavenie teplovodného okruhu zahŕňa solárne kolektory, výmenník tepla "potrubie" a zásobník s objemom 16 m3 so zabudovaným výmenníkom tepla o ploche 6 m2. Slnečné kolektory od KyivZNIIEP s dvojvrstvovým zasklením s celkovou plochou 70 m2 sú umiestnené v ráme na južnom svahu strechy domu pod uhlom 55° k horizontu. 45 bola použitá ako chladiaca kvapalina. % vodný roztok etylénglykol. Výmenník tepla je umiestnený pod hrebeňom strechy a ostatné zariadenia sú umiestnené v suteréne domu.

Ako jednotka tepelného čerpadla sa používa kompresor-kondenzátor. chladiaca jednotka AK1-9 s tepelným výkonom 11,5 kW a príkonom 4,5 kW. Pracovným činidlom inštalácie tepelného čerpadla je freón-12. Kompresor - piestový bez tesnenia, kondenzátor a výparník - rúrkový s vodným chladením.

Súčasťou výbavy vykurovacieho okruhu je obehové čerpadlo, vykurovacie zariadenia typ "Comfort" prietokový elektrický ohrievač vody EPV-2 ako zatvárač dverí a podhľad. Vo výbave teplovodného okruhu je kapacitný (0,4 m3) ohrievač vody typu STD s plochou výmenníka 0,47 m2 a koncový elektrický ohrievač BAS-10/M 4-04 s výkonom 1 kW. Obehové čerpadlá všetky obvody - typ TsVTs, bezupchávkové, vertikálne, nízkohlučné, bezzákladové.

Systém funguje nasledovne. Chladivo prenáša teplo z kolektorov do vody v akumulačnej nádrži a do freónu vo výparníku tepelné čerpadlo. Parný freón po stlačení v kompresore kondenzuje v kondenzátore, pričom ohrieva vodu vo vykurovacom systéme a voda z vodovodu v systéme teplej vody.

Pri absencii slnečného žiarenia a spotrebovaní tepla uloženého v zásobníku je jednotka tepelného čerpadla vypnutá a dodávka tepla do domu je realizovaná výhradne z elektrických ohrievačov vody (elektrických bojlerov). V zime je jednotka tepelného čerpadla v prevádzke len pri určitej úrovni negatívnych vonkajších teplôt (nie nižšej ako -7 °C), aby sa zabránilo zamrznutiu vody v zásobníku. V lete je systém zásobovania horúcou vodou zásobovaný teplom hlavne s prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny cez výmenník tepla typu "potrubie v potrubí". V dôsledku implementácie rôznych režimov prevádzky umožňuje kombinovaná inštalácia solárneho tepelného čerpadla úsporu tepla cca 40 GJ/rok (výsledky prevádzky týchto zariadení sú uvedené v kapitole 8).

Kombinácia solárnej energie a tepelné čerpadlá sa odráža aj v strojárskych zariadení vyvinutého TsNIIEP

Projekt zásobovania teplom za hotelový komplex "Privetlivy Bereg" v Gelendžik (Viď obr. 4.3).

Základom zariadenia solárneho tepelného čerpadla je: ploché solárne kolektory s celkovou plochou 690 m2 a tri sériovo vyrábaných chladiace stroje MKT 220-2-0 prevádzkový režim tepelného čerpadla. Odhadovaná ročná výroba tepla je cca 21.000 GJ, vrátane 1,470 GJ z solárne elektrárne.

Morská voda slúži ako zdroj tepla low-grade pre tepelné čerpadlá. Pre zaistenie proti korózii bez a rozsah prevádzku bez vykurovacích plôch kolektorov, potrubí a kondenzátorov, ktoré sú naplnené zmäkčené a odvzdušnená voda z vykurovacieho siete. V porovnaní s tradičná schéma teplo dodávky z kotolne príťažlivosti netradičných zdrojov tepla -

Slnko a morskej vody, vám umožní ušetriť asi 500 ton konvenčných jednotiek. paliva / rok.

Ďalším charakteristickým príkladom využitia nových zdrojov energie je projekt zásobovania teplom jedného panského sídla s pomocou

Solárne zariadenie tepelného čerpadla. Projekt poskytuje pre celoročné plné uspokojenie potrieb vykurovanie a prípravu teplej vody panské sídlo manzardovou typu s obytnou plochou 55 m2. Pôda slúži ako zdroj nízkopotenciálneho tepla pre tepelné čerpadlo. Odhadovaný ekonomický efekt zo zavedenia systému je najmenej 300 rubľov. za apartmán v porovnaní s tradičným možnosť dodávok tepla z prístrojov na tuhé palivá.