дома > Поправка и доработка > Сончеви системи за греење. Сончева топлина: снабдување со топла вода и греење. Ефикасно користење на сончевата енергија


Сончеви системи за греење. Сончева топлина: снабдување со топла вода и греење. Ефикасно користење на сончевата енергија




Врз основа на користењето на соларните централи може да се решат проблемите со греење, ладење и снабдување со топла вода на станбени, административни згради, индустриски и земјоделски објекти. Сончевите инсталации ја имаат следнава класификација:

  • по намена: системи за снабдување со топла вода; системи за греење; комбинирани инсталации за снабдување со топлина и ладно;
  • според типот на употребената течност за ладење: течност; воздух;
  • по времетраење на работата: преку целата година; сезонски;
  • Од страна на техничко решениекола: едноколо; двојно коло; повеќе кола.

Најчесто користени течности за ладење во системите соларно греењесе течности (вода, раствор на етилен гликол, органска материја) и воздухот. Секој од нив има одредени предности и недостатоци. Воздухот не замрзнува, не создава големи проблемиповрзани со протекување и корозија на опремата. Сепак, поради малата густина и топлинскиот капацитет на воздухот, големината на воздушните инсталации и потрошувачката на енергија за пумпање на течноста за ладење се повисоки од оние на течните системи. Затоа, повеќето соларни термални системи кои работат претпочитаат течности. За станбени и комунални потреби, главната течност за ладење е водата.

Кога работите со соларни колектори за време на периоди со негативни надворешни температури, потребно е или да се користи антифриз како течност за ладење или некако да се избегне замрзнување на течноста за ладење (на пример, со навремено испуштање вода, нејзино загревање, изолација на сончевиот колектор).

Домовите можат да бидат опремени со соларни инсталации за топла вода преку целата година со резервен извор на топлина рурален тип, катни и станбени згради, санаториуми, болници и други објекти. Сезонските инсталации, како што се, на пример, туш-инсталации за пионерски кампови, пансиони, мобилни инсталации за геолози, градежници, овчари, обично работат во летните и преодните месеци од годината, во периоди со позитивни надворешни температури. Тие можат да имаат резервен извор на топлина или да работат без него, во зависност од видот на објектот и условите за работа.

Цената на соларните инсталации за топла вода може да се движи од 5 до 15% од цената на објектот и зависи од климатските услови, цената на опремата и степенот на нејзиниот развој.

Во соларните инсталации наменети за системи за греење, како течности за ладење се користат и течности и воздух. Во сончевите системи со повеќе кола во различни контуриМоже да се користат различни средства за ладење (на пример, вода во соларното коло, воздух во дистрибутивното коло). Кај нас преовладуваат соларни водни инсталации за снабдување со топлинска енергија.

Површината на сончевите колектори потребна за системите за греење обично е 3-5 пати поголема од површината на колекторите за системи за топла вода, така што стапката на искористеност на овие системи е помала, особено во лето. Трошоците за инсталација за системот за греење може да бидат 15-35% од цената на имотот.

Комбинираните системи може да вклучуваат целогодишни инсталации за греење и снабдување со топла вода, како и инсталации кои работат во топлотна пумпаи топлинска цевка за греење и ладење. Овие системи сè уште не се широко користени во индустријата.

Густината на флуксот на сончевото зрачење што пристигнува на површината на колекторот во голема мера ги одредува топлинското инженерство и техничките и економските показатели на системите за соларно греење.

Густината на флуксот на сончевото зрачење варира во текот на денот и во текот на годината. Ова е еден од карактеристични карактеристикисистеми кои користат сончева енергија и при извршување на специфични инженерски пресметки на соларни инсталации, одлучувачко е прашањето за избор на пресметаната вредност на Е.

Како дизајн дијаграм за соларен систем за греење, земете го дијаграмот претставен на сл. 3.3, што овозможува да се земат предвид работните карактеристики на различни системи. Сончевиот колектор 1 ја претвора енергијата на сончевото зрачење во топлина, која се пренесува во резервоарот за складирање 2 преку разменувачот на топлина 3. Можно е да се лоцира разменувачот на топлина во самиот резервоар за складирање. Циркулацијата на течноста за ладење се обезбедува со пумпа. Загреаната течност за ладење влегува во системите за снабдување со топла вода и греење. Во случај на недоволно или отсутно сончево зрачење, се вклучува резервен извор на топлина за снабдување со топла вода или греење 5.


Сл.3.3. Дијаграм на соларниот систем за греење: 1 - сончеви колектори; 2 - резервоар за батерија топла вода; 3 - разменувач на топлина; 4 - зграда со подно греење; 5 - резервна копија (извор на дополнителна енергија); 6 - пасивен соларен систем; 7 - батерија од камче; 8 - амортизери; 9 - вентилатор; 10 - проток на топол воздух во зградата; 11- снабдување со рециркулиран воздух од зградата

Во системот соларно греењеСончевите колектори од новата генерација „Радуга“ од АЕЦ „Конкурент“ се користеа со подобрени термички карактеристики поради употреба на селективен премаз на панел што апсорбира топлина од од нерѓосувачки челики проѕирен слој изработен од особено издржливо стакло со високи оптички карактеристики.

Системот користи како течност за ладење: вода на позитивни температури или антифриз за време на периодот на загревање (сончево коло), вода (второ коло на подно греење) и воздух (трето коло на воздушно соларно греење).

Како резервен извор се користеше електричен котел.

Зголемувањето на ефикасноста на системите за снабдување со соларна енергија може да се постигне преку употреба на различни методиакумулација на топлинска енергија, рационална комбинација на соларни системи со термални котлари и единици за топлинска пумпа, комбинација на активни и пасивни развојни системи ефективни средстваи методи на автоматска контрола.

Речиси половина од целата произведена енергија се користи за загревање на воздухот. Сонцето сјае и во зима, но неговото зрачење обично се потценува.

Еден декемвриски ден во близина на Цирих, физичарот А. Фишер генерирал пареа; ова беше кога сонцето беше на најниската точка, а температурата на воздухот беше 3 ° C. Еден ден подоцна, сончев колектор со површина од 0,7 м2 загреа 30 л ладна водаод градинарска вода до +60°С.

Сончевата енергија лесно може да се искористи за загревање на воздухот во затворените простории во зима. Во пролет и есен, кога е често сончево, но студено, соларно греењепросториите ќе ви овозможат да не го вклучите главното греење. Ова овозможува да заштедите малку енергија, а со тоа и пари. За куќите кои ретко се користат или за сезонско домување (куќички, бунгалови), греењето со сончева енергија е особено корисно во зима, бидејќи... го елиминира прекумерното ладење на ѕидовите, спречувајќи уништување од кондензација на влага и мувла. На овој начин во голема мера се намалуваат годишните оперативни трошоци.

При загревање на куќи со употреба на сончева топлина, неопходно е да се реши проблемот со топлинска изолација на просториите врз основа на архитектонски и структурни елементи, т.е. додека создавате ефективен системЗа соларно греење треба да се изградат куќи кои имаат добри термоизолациски својства.


Цена на топлина
Помошно греење

Сончевиот придонес за греење на домот
За жал, периодот на прием на топлина од Сонцето не секогаш се совпаѓа во фаза со периодот на појава на топлински оптоварувања.

Најголем дел од енергијата што ја имаме на располагање во текот на летен период, се губи поради недостаток на постојана побарувачка за него (всушност, колекторскиот систем е до одреден степен саморегулирачки систем: кога температурата на медиумот ќе достигне рамнотежна вредност, апсорпцијата на топлина престанува, бидејќи загуби на топлинаод сончевиот колектор стануваат еднакви на воочената топлина).

Количината на корисна топлина што ја апсорбира сончевиот колектор зависи од 7 параметри:

1. дојдовни количини сончева енергија;
2. оптичка загуба во проѕирна изолација;
3. абсорбирачки својства на површината за примање топлина на сончевиот колектор;
4. ефикасноста на пренос на топлина од приемникот на топлина (од површината за примање топлина на сончевиот колектор до течноста, т.е. од вредноста на ефикасноста на топлинскиот приемник);
5. пропустливост на проѕирна топлинска изолација, која го одредува нивото на загуба на топлина;
6. температура на површината што прима топлина на сончевиот колектор, која пак зависи од брзината на течноста за ладење и температурата на течноста за ладење на влезот во сончевиот колектор;
7. надворешна температура на воздухот.

Ефикасноста на сончевиот колектор, т.е. односот на искористената енергија во однос на инцидентната енергија ќе се определи со сите овие параметри. При поволни услови може да достигне 70%, а при неповолни услови може да падне до 30%. Точна вредност на ефикасноста може да се добие во прелиминарна пресметка само со целосно моделирање на однесувањето на системот, земајќи ги предвид сите фактори наведени погоре. Очигледно, таков проблем може да се реши само со помош на компјутер.

Бидејќи густината на флуксот на сончевото зрачење постојано се менува, вкупните количини на зрачење дневно или дури месечно може да се користат за пресметување.

Во табелата 1 покажува како пример:

  • просечни месечни количини на добиено сончево зрачење, измерени на хоризонтална површина;

  • износи пресметани за вертикални ѕидови, свртен кон југ;

  • суми за површини со оптимален аголнавалување 34° (за Кју, во близина на Лондон).

    • Табела 1. Месечни количини на пристигнување на сончево зрачење за Кју (близу Лондон)

    Табелата покажува дека површина со оптимален агол на наклон добива (во просек во текот на 8 зимски месеци) приближно 1,5 пати повеќе енергија од хоризонталната површина. Ако се познати количините на сончевото зрачење што пристигнува на хоризонтална површина, тогаш за да се претворат во наклонета површина тие можат да се помножат со производот од овој коефициент (1,5) и прифатената вредност на ефикасноста на сончевиот колектор еднаква на 40% , т.е.

    1,5*0,4=0,6

    Ова ќе ја даде количината на корисна енергија апсорбирана од наклонетата површина што прима топлина во одреден период.

    За да се одреди ефективниот придонес на сончевата енергија во снабдувањето со греење на зградата, дури и со рачна пресметка, неопходно е да се изготват најмалку месечни биланси на побарувачката и корисната топлина добиена од Сонцето. За јасност, да погледнеме пример.

    Ако ги искористиме горенаведените податоци и земеме во предвид куќа за која стапката на загуба на топлина е 250 W/°C, локацијата има годишен степен дена од 2800 (67200°C*h). а површината на сончевите колектори е, на пример, 40 m2, потоа се добива следната распределба по месеци (види Табела 2).

    Табела 2. Пресметка на ефективниот придонес на сончевата енергија

    Месец°C*h/месецКоличина на зрачење на хоризонтална површина, kW*h/m2Корисна топлина по единица колекторска површина (D*0,6), kW*h/m2Вкупна корисна топлина (E*40 m2), kW*hСончев придонес, kW*h/m2
    АБВДЕФГ
    јануари10560 2640 18,3 11 440 440
    февруари9600 2400 30,9 18,5 740 740
    март9120 2280 60,6 36,4 1456 1456
    април6840 1710 111 67,2 2688 1710
    мај4728 1182 123,2 73,9 2956 1182
    јуни - - 150,4 90,2 3608 -
    јули- - 140,4 84,2 3368 -
    август- - 125,7 75,4 3016 -
    септември3096 774 85,9 51,6 2064 774
    октомври5352 1388 47,6 28,6 1144 1144
    ноември8064 2016 23,7 14,2 568 568
    декември9840 2410 14,4 8,6 344 344
    Збир67200 16800 933 559,8 22392 8358

    Цена на топлина
    Откако ја пресметавме количината на топлина што ја дава Сонцето, неопходно е да се прикаже во парична смисла.

    Цената на произведената топлина зависи од:

  • цена на гориво;

  • калориска вредност на горивото;

  • целокупната ефикасност на системот.

    • Добиените оперативни трошоци потоа може да се споредат со капиталните трошоци на соларниот систем за греење.

    Во согласност со ова, ако претпоставиме дека во примерот дискутиран погоре, се користи соларен систем за греење наместо традиционален систем за греење кој троши, на пример, гасно гориво и произведува топлина по цена од 1,67 рубли/kWh, тогаш по ред за да се одредат добиените годишни заштеди, потребни се 8358 kWh обезбедени од сончевата енергија (според пресметките во Табела 2 за колекторска површина од 40 m2), помножете се со 1,67 рубли/kWh, што дава

    8358*1,67 = 13957,86 рубли.

    Помошно греење
    Едно од прашањата што најчесто ги поставуваат луѓето кои сакаат да ја разберат употребата на сончевата енергија за греење (или други цели) е: „Што правиш кога сонцето не сјае?“ Откако го разбраа концептот на складирање енергија, тие го поставуваат следното прашање: „Што да се прави кога нема повеќе топлинска енергија во батеријата? Прашањето е легитимно, а потребата за вишок, често конвенционален систем е главен камен на сопнување за широко распространето усвојување на сончевата енергија како алтернатива на постоечките извори на енергија.

    Ако капацитетот на соларниот систем за греење не е доволен за да ја одржува зградата низ период на студено, облачно време, тогаш последиците, дури и само еднаш во текот на зимата, можат да бидат доволно сериозни за да бараат обезбедување на конвенционална целосна големина. систем за греење како резервна копија. Повеќето згради кои се загреваат со соларна енергија бараат целосен редундантен систем. Во денешно време, во повеќето области, сончевата енергија треба да се смета како средство за намалување на потрошувачката на традиционалните форми на енергија, а не како целосна замена за нив.

    Конвенционалните грејачи се соодветни резервни копии, но има многу други алтернативи, на пример:

    Камини;
    - печки на дрва;
    - грејачи на дрва.

    Меѓутоа, да претпоставиме дека сакаме да направиме соларен систем за греење доволно голем за да обезбедиме топлина во просторијата во најнеповолни услови. Бидејќи комбинацијата од многу студени денови и долги периоди на облачно време ретко се случува, дополнителната големина на системот за соларна енергија (колектор и батерија) потребна за овие случаи ќе биде прескапа за релативно мала заштеда на гориво. Дополнително, системот ќе работи со помала моќност од номиналната моќност поголемиот дел од времето.

    Сончевиот термички систем дизајниран да снабдува 50% од грејното оптоварување може да обезбеди доволно топлина само за 1 ден на многу студено време. При удвојување на големината сончев системкуќата ќе биде обезбедена со топлина 2 ладни облачни дена. За периоди подолги од 2 дена, последователното зголемување на големината ќе биде исто толку неоправдано како и претходното. Дополнително, ќе има периоди на умерено време кога нема да има потреба од второ покачување.

    Сега, ако ја зголемите површината на колекторите на системот за греење за уште 1,5 пати за да издржите 3 студени и облачни денови, тогаш теоретски ќе биде доволно да обезбедите 1/2 од целокупните потреби на куќата во текот на зимата. Но, се разбира, во пракса тоа можеби не е случај, бидејќи понекогаш има 4 (или повеќе) дена по ред на студено облачно време. За да го земеме предвид овој 4-ти ден, ќе ни треба соларен систем за греење, кој теоретски може да собере 2 пати повеќе топлинаотколку што е потребно за зградата во грејна сезона. Јасно е дека студените и облачните периоди можат да бидат подолги од очекуваното во дизајнот на сончевиот термички систем. Колку е поголем колекторот, толку помалку интензивно се користи секој дополнителен прираст на неговата големина, толку помалку енергија се заштедува по единица површина на колекторот и толку е помал повратот на инвестицијата по дополнителна единица површина.

    Сепак, направени се храбри обиди да се складира доволно сончева топлинска енергија за да се покрие целата побарувачка за греење и да се елиминира помошниот систем за греење. Со редок исклучок на системи како што е соларната куќа на Г. Хеј, долгорочното складирање на топлина е можеби единствената алтернатива на помошниот систем. Г. Томасон се приближи до 100% сончево греење во неговиот прв дом во Вашингтон; само 5% од грејното оптоварување беше покриено со стандарден грејач на течно гориво.

    Ако помошниот систем покрива само мал процент од вкупниот товар, тогаш има смисла да се користи електрично греење, и покрај фактот што бара производство на значителна количина на енергија во електраната, која потоа се претвора во топлина за греење. (електраната троши 10500...13700 kJ за производство на 1 kWh топлинска енергија во зградата). Во повеќето случаи, електричниот грејач ќе биде поевтин од масло или печка на гас, а релативно малата количина на електрична енергија потребна за загревање на зградата може да ја оправда неговата употреба. Дополнително, електричниот грејач е уред кој бара помалку материјал поради релативно малата количина на материјал (во споредба со грејачот) што се користи за производство на електрични калеми.

    Бидејќи ефикасноста на сончевиот колектор значително се зголемува ако се работи со него ниски температури, тогаш системот за греење треба да биде дизајниран да користи што е можно пониски температури - дури и на 24...27°C. Една од придобивките на системот за топол воздух на Thomason е тоа што тој продолжува да извлекува корисна топлина од батеријата на температури блиску до собна температура.

    Во нова градба системи за греењеможе да се очекува да користи пониски температури, на пример со издолжување на радијаторите со ребра со топла вода, зголемување на големината на панелите за зрачење или зголемување на волуменот на воздухот на пониска температура. Дизајнерите најчесто се одлучуваат за загревање на просторијата со топол воздух или користење на зголемени панели со зрачење. Во системот греење на воздухотНајдобро е да се користи зачуваната топлина на ниска температура. Грејните панели со зрачење имаат долго време на задоцнување (помеѓу вклучувањето на системот и загревањето на воздушниот простор) и обично бараат повисоки работни температури на течноста за ладење од системите за топол воздух. Затоа, топлината од уредот за складирање не се користи целосно при пониски температури, кои се прифатливи за системи со топол воздух, а вкупната ефикасност на таквиот систем е помала. Преголемата големина на системот на панели со зрачење за да се постигнат резултати слични на воздухот може да предизвика значителни дополнителни трошоци.

    За да се подобри севкупно Ефикасност на системот(соларно греење и помошен редундантен систем) и во исто време намалување на вкупните трошоци со елиминирање на застојот компоненти, многу дизајнери избраа да ги интегрираат сончевиот колектор и батеријата со помошниот систем. Вообичаени се: составни елементи, Како:

    Навивачи;
    - пумпи;
    - разменувачи на топлина;
    - контроли;
    - цевки;
    - воздушни канали.

    Сликите во статијата Системско инженерство покажуваат различни шемитакви системи.

    Замка при дизајнирање на интерфејси меѓу системите е зголемувањето на контролите и подвижните делови, што ја зголемува веројатноста за механички дефекти. Искушението да се зголеми ефикасноста за 1...2% со додавање на друг уред на спојот на системите е речиси неодоливо и можеби е најчеста причина за откажување на системот за соларно греење. Вообичаено, помошниот грејач не треба да го загрева просторот за складирање на сончевата топлинска енергија. Ако тоа се случи, фазата на собирање на сончевата топлина ќе биде помалку ефикасна, бидејќи овој процес речиси секогаш ќе се случува на повисоки температури. високи температуриО. Во други системи, намалувањето на температурата на батеријата со користење на топлина од зградата ја зголемува вкупната ефикасност на системот.

    Причините за другите недостатоци на оваа шема се објаснуваат со големата загуба на топлина од батеријата поради нејзините постојано високи температури. Во системи каде што помошната опрема не ја загрева батеријата, таа ќе изгуби значително помалку топлина кога нема сонце неколку дена. Дури и во вака дизајнираните системи, загубата на топлина од контејнерот изнесува 5...20% од вкупната топлина што ја апсорбира соларниот систем за греење. Со батерија што се загрева со помошна опрема, загубата на топлина ќе биде значително поголема и може да се оправда само ако контејнерот за батерија се наоѓа во загреана област на зградата.

    За што се користат термалните сончеви колектори? Каде можат да се користат - области на примена, опции за апликација, добрите и лошите страни на колекторите, спецификации, ефикасност. Дали е можно да го направите тоа сами и колку е тоа оправдано? Шеми и изгледи за апликација.

    Цел

    Колекционер и соларна батеријадва различни уреди. Батеријата користи конверзија на сончевата енергија во електрична енергија, која се складира во батерии и се користи за домашни потреби. Соларните колектори, како топлинска пумпа, се дизајнирани да собираат и акумулираат еколошка енергија од Сонцето, чија конверзија се користи за загревање на вода или греење. Соларните панели станаа широко користени на индустриско ниво. термоелектрани, претворајќи ја топлината во електрична енергија.

    Уред

    Колекционерите се состојат од три главни дела:

    • панели;
    • предна камера;
    • резервоар.

    Панелите се претставени како тубуларен радијатор, сместен во кутија со надворешен ѕидод стакло. Тие мора да бидат поставени на кое било добро осветлено место. Течноста влегува во радијаторот на панелот, кој потоа се загрева и се преместува во предната комора, каде ладната вода се заменува со топла вода, што создава постојан динамичен притисок во системот. Во овој случај, ладна течност влегува во радијаторот, а топла течност влегува во резервоарот за складирање.

    Стандардните панели лесно се прилагодуваат на какви било услови. Користејќи специјални профили за монтирање, тие можат да се инсталираат паралелно едни со други по ред во неограничен број. Дупките се дупчат во алуминиумските профили за монтирање и се прицврстени на панелите одоздола со завртки или навртки. По завршувањето на работата, сончевите абсорбери, заедно со профилите за монтирање, формираат единствена цврста структура.

    Сончевиот систем за греење е поделен на две групи: воздушно ладење и течно ладење. Колекторите го фаќаат и апсорбираат зрачењето и, претворајќи го во топлинска енергија, го пренесуваат во елемент за складирање, од кој топлината се дистрибуира низ просторијата. Било кој од системите може да се дополни со помошна опрема (циркулациона пумпа, сензори за притисок, сигурносни вентили).

    Принцип на работа

    ВО дење топлинско зрачењесе пренесува на течноста за ладење (вода или антифриз) што циркулира низ колекторот. Загреаната течност за ладење ја пренесува енергијата во резервоарот за бојлер, кој се наоѓа над него и собира вода за снабдување со топла вода. Во едноставната верзија, водата циркулира природно поради разликата во густината на топла и ладна вода во колото, а се користи специјална пумпа за да се осигура дека циркулацијата не запира. Циркулациона пумпадизајниран за активно пумпање течност низ структурата.


    Во покомплицирана верзија, колекторот е вклучен во посебно коло исполнето со вода или антифриз. Пумпата им помага да почнат да циркулираат, пренесувајќи ја складираната сончева енергија во термички изолиран резервоар за складирање, кој ви овозможува да складирате топлина и да ја вратите кога е потребно. Доколку нема доволно енергија, електричната или грејач на гас, автоматски се вклучува и ја одржува потребната температура.

    Видови

    Оние кои сакаат да имаат соларен систем за греење во својот дом, прво треба да се одлучат за најмногу соодветен типколекционер

    Рамен тип на колектор

    Претставен во форма на затворена кутија калено стакло, и има посебен слој кој ја апсорбира сончевата топлина. Овој слој е поврзан со цевки низ кои циркулира течноста за ладење. Колку повеќе енергија добива, толку е поголема неговата ефикасност. Намалувањето на загубите на топлина во самиот панел и обезбедувањето на најголема апсорпција на топлина на плочите на апсорберот овозможува максимално собирање енергија. Во отсуство на стагнација, рамните колектори можат да ја загреат водата до 200 °C. Наменети се за загревање на вода во базени, домашни потреби и загревање на куќата.

    Вакуумски тип колектор

    Се состои од стаклени батерии (низа шупливи цевки). Надворешната батерија има проѕирна површина, а внатрешната батерија е покриена со посебен слој кој го задржува зрачењето. Вакуумскиот слој помеѓу внатрешните и надворешните батерии помага да се заштеди околу 90% од апсорбираната енергија. Топлинските проводници се специјални цевки. Кога панелот се загрева, течноста што се наоѓа на дното на батеријата се претвора во пареа, која се крева и ја пренесува топлината до колекторот. Овој тип на систем има поголема ефикасност во споредба со колекторите рамен тип, бидејќи може да се користи при ниски температури и услови на слаба осветленост. Вакуумската соларна батерија ви овозможува да ја загреете температурата на течноста за ладење до 300 °C, користејќи повеќеслојна стаклена обвивка и создавајќи вакуум во колекторите.

    Топлотна пумпа

    Сончевите термални системи најефикасно работат со уред како што е топлинска пумпа. Дизајниран да собира енергија од околината, без оглед на временските условии може да се инсталира во внатрешноста на куќата. Изворот на енергија овде може да биде вода, воздух или почва. Топлинската пумпа може да работи само со соларни колектори доколку има доволно соларна енергија. При користење на комбинирана топлинска пумпа и сончев колекторски систем, типот на колектор не е важен, туку најмногу соодветна опцијаќе има соларна вакуумска батерија.

    Што е подобро

    Сончев систем за греење може да се инсталира на секаков вид покрив. Колектори со рамна плоча се сметаат за потрајни и посигурни, за разлика од вакумските колектори, чиј дизајн е покршлив. Меѓутоа, ако рамен колектор е оштетен, целиот систем за апсорпција ќе треба да се замени, додека за вакумски колектор треба да се замени само оштетената батерија.


    Ефикасноста на вакуумскиот колектор е многу повисока од онаа на рамниот колектор. Тие можат да се користат во зима и да произведуваат повеќе енергија во облачно време. Топлинската пумпа стана доста распространета, и покрај високата цена. Стапката на производство на енергија на вакуумските колектори зависи од големината на цевките. Нормално, димензиите на цевките треба да бидат со дијаметар од 58 mm со должина од 1,2-2,1 метри. Прилично е тешко да го инсталирате колекторот сами. Сепак, имајќи одредени знаења, како и следење детални инструкцииинсталацијата и изборот на локацијата на системот наведена при купувањето на опремата значително ќе ја поедностави задачата и ќе помогне да се внесе сончевото греење во куќата.


    МИНИСТЕРСТВО ЕНЕРГИЈА И ЕЛЕКТРИФИКАЦИЈАСССР

    ГЛАВЕН НАУЧНО-ТЕХНИЧКИ ОДДЕЛЕНИЕ
    ЕНЕРГИЈА И ЕЛЕКТРИФИКАЦИЈА

    МЕТОДОЛОШКИ УПАТСТВА
    ЗА ПРЕСМЕТКА И ДИЗАЈН
    СОЛАРНИ СИСТЕМИ ЗА ГРЕЕЊЕ

    RD 34.20.115-89

    УСЛУГА НА ИСКЛУЧЕНИ ЗА SOYUZTEKHENERGO

    Москва 1990 година

    РАЗВИЕН Државен орден на Црвеното знаме на трудот Научно-истражувачки институт за енергетика именуван по. Г.М. Кржижановски

    ИЗВЕТУВАЧИ М.Н. ЕГАИ, О.М. КОРШУНОВ, А.С. ЛЕОНОВИЧ, В.В. НУШТАЈКИН, В.К. РИБАЛКО, Б.В. ТАРНИЖЕВСКИ, В.Г. БУЛИЧЕВ

    ОДОБРЕНО Главна научно-техничка дирекција за енергетика и електрификација 12.07.89

    Раководител В.И. ГОРИ

    Периодот на важност е поставен

    од 01.01.90 г

    до 01.01.92

    Реално Насокивоспостави постапка за извршување на пресметки и содржи препораки за проектирање на соларни системи за греење за станбени, јавни и индустриски објектии структури.

    Насоките се наменети за дизајнери и инженери вклучени во развојот на системи за соларно греење и снабдување со топла вода.

    . ОПШТИ ОДРЕДБИ

    каде што ѓ - учество од вкупното просечно годишно топлинско оптоварување обезбедено од сончевата енергија;

    каде што Ф - површина на Кометал, м2.

    каде што H е просечно годишно вкупно сончево зрачење на хоризонтална површина, kW h/m2 ; лоциран од апликацијата;

    а, б - параметри утврдени од равенката () и ()

    каде р - карактеристики на термоизолационите својства на обвивката на зградата при фиксна вредност на оптоварувањето на топла вода, е односот на дневното грејно оптоварување на надворешна температура на воздухот од 0 °C до дневното оптоварување на топла вода. Повеќер , колку е поголем уделот на оптоварувањето за греење во споредба со уделот на оптоварувањето со топла вода и толку е помалку совршен дизајнот на зградата во однос на загубите на топлина;р = 0 се зема предвид само Системи за топла вода. Карактеристиката се одредува со формулата

    каде λ е специфична загуба на топлина на зградата, W/(m 3 °C);

    м - број на часови во еден ден;

    к - стапка на размена на вентилационен воздух, 1/ден;

    ρ во - густина на воздухот на 0 °C, kg/m3;

    ѓ - стапка на замена, приближно земена од 0,2 до 0,4.

    Вредности на λ, k, V, t in, s утврдени при дизајнирање на SST.

    Вредности на коефициент α за соларни колекториТипови II и III

    Вредности на коефициентите

    α 1

    α 2

    α 3

    α 4

    α 5

    α 6

    α 7

    α 8

    α 9

    607,0

    80,0

    1340,0

    437,5

    22,5

    1900,0

    1125,0

    25,0

    298,0

    148,5

    61,5

    150,0

    1112,0

    337,5

    700,0

    1725,0

    775,0

    Вредности на β коефициент за соларни колекториТипови II и III

    Вредности на коефициентите

    β 1

    β 2

    β 3

    β 4

    β 5

    β 6

    β 7

    β 8

    β 9

    1,177

    0,496

    0,140

    0,995

    3,350

    5,05

    1,400

    1,062

    0,434

    0,158

    2,465

    2,958

    1,088

    3,550

    4,475

    1,775

    Вредности на коефициентите a и bсе од табелата. .

    Вредностите на коефициентите a иб во зависност од типот на соларниот колектор

    Вредности на коефициентите

    0,75

    0,80

    каде што чи - специфична годишна топлинска моќност на SGVS по вредности f, различен од 0,5;

    Δq - промена на годишната специфична топлинска моќност на SGVS, %.

    Промена на годишната специфична топлинска моќностΔq од годишниот внес на сончево зрачење на хоризонтална површина H и коефициентот f

    . ПРЕПОРАКИ ЗА ПРОЕКТИРАЊЕ НА СОЛАРНИ СИСТЕМИ ЗА ГРЕЕЊЕ

    каде З с - специфични намалени трошоци по единица произведена топлинска енергија SST, руб./GJ;

    Zb - специфични намалени трошоци по единица топлинска енергија генерирана од основната инсталација, руб./GJ.

    каде што C в - намалени трошоци за SST и резервна копија, руб./година;

    каде k c - капитални трошоци за SST, руб.;

    k во - капитални трошоци за резервна копија, руб.;

    E n - стандарден коефициент на компаративна ефикасност на капиталните инвестиции (0,1);

    E s е учеството на оперативните трошоци од капиталните трошоци за SST;

    Е во - учеството на оперативните трошоци од капиталните трошоци на резервната;

    C е трошок за единица топлинска енергија генерирана од резервната, руб./GJ;

    Н г - количината на топлинска енергија генерирана од резервната во текот на годината, GJ;

    k e - ефект од намалување на загадувањето на животната средина, триење;

    k n - социјален ефект од заштеда на платите на персоналот што го сервисира резервната, тријте.

    Специфичните намалени трошоци се одредуваат со формулата

    каде што C b - намалени трошоци за основна инсталација, руб./година;

    Дефиниција на поимот

    соларен колектор

    Уред за зафаќање на сончевото зрачење и негово претворање во топлинска и други видови енергија

    Часовно (дневно, месечно, итн.) излезно греење

    Количината на топлинска енергија отстранета од колекторот по час (ден, месец, итн.) на работа

    Рамен соларен колектор

    Сончев колектор што не се фокусира со впивачки елемент со рамна конфигурација (како што е „цевка во лист“, само од цевки итн.) и рамна проѕирна изолација

    Површина што прима топлина

    Површината на апсорбирачкиот елемент осветлена од сонцето во услови на нормална инциденца на зраци

    Коефициент на загуба на топлина преку проѕирна изолација (долу, странични ѕидови на колекторот)

    Проток на топлина во околината преку проѕирна изолација (долу, странични ѕидови на колекторот), по единица површина на површината што прима топлина, со разлика во просечните температури на впивачкиот елемент и надворешниот воздух од 1 ° C

    Специфичен проток на течноста за ладење во рамен сончев колектор

    Проток на течноста за ладење во колекторот по единица површина на површината што прима топлина

    Фактор на ефикасност

    Вредност што ја карактеризира ефикасноста на преносот на топлина од површината на впивачкиот елемент до течноста за ладење и еднаква на односот на вистинската излезна топлина со излезната топлина, под услов сите термички отпорипреносот на топлина од површината на впивачкиот елемент до течноста за ладење е нула

    Степен на површинска црнила

    Однос на интензитетот на површинското зрачење со интензитетот на зрачење на црното тело на иста температура

    Пренос на застаклување

    Уделот на сончевото (инфрацрвено, видливо) зрачење кое се спушта на површината на проѕирната изолација што се пренесува со транспарентна изолација

    Проучи

    Традиционален извор на топлинска енергија кој обезбедува делумно или целосно покривање на топлинското оптоварување и работи во комбинација со соларен систем за греење

    Сончев термички систем

    Систем кој покрива товари за греење и топла вода користејќи сончева енергија

    Додаток 2

    Термички карактеристики на соларни колектори

    Тип на колектор

    Вкупен коефициент на загуба на топлина U L, W/(m 2 °C)

    Капацитет на апсорпција на површината што прима топлина α

    0,95

    0,90

    0,95

    Степенот на емисивност на површината за апсорпција во опсегот на работни температури на колекторот ε

    0,95

    0,10

    0,95

    Пропустливост на застаклување τ стр

    0,87

    0,87

    0,72

    Фактор на ефикасностФ Р

    0,91

    0,93

    0,95

    Максимална температуратечноста за ладење, °C

    Забелешка јас - едностаклен неселективен колектор; II - едностаклен селективен колектор; III - неселективен колектор со двојно стакло.

    Додаток 3

    Технички карактеристики на соларни колектори

    Производител

    Братск за греење опрема

    Spetsgelioteplomontazh GSSR

    КиевЗНИИЕП

    Фабрика за соларна опрема во Бухара

    Должина, мм

    1530

    1000 - 3000

    1624

    1100

    Ширина, мм

    1008

    Висина, мм

    70 - 100

    Тежина, кг

    50,5

    30 - 50

    Површина за прием на топлина, m

    0,6 - 1,5

    0,62

    Работен притисок, MPa

    0,2 - 0,6

    Додаток 4

    Технички карактеристики на проточни разменувачи на топлина тип ТТ

    Надворешен/внатрешен дијаметар, mm

    Областа на проток

    Грејна површина на еден дел, m 2

    Должина на делот, mm

    Тежина на еден дел, кг

    внатрешна цевка, cm 2

    прстенест канал, cm 2

    внатрешна цевка

    надворешна цевка

    ТТ 1-25/38-10/10

    25/20

    38/32

    3,14

    1,13

    1500

    ТТ 2-25/38-10/10

    25/20

    38/32

    6,28

    6,26

    1500

    Додаток 5

    Годишно пристигнување на вкупното сончево зрачење на хоризонтална површина (N), kW h/m 2

    Азербејџан ССР

    Баку

    1378

    Кировобад

    1426

    Мингачевир

    1426

    Ерменска ССР

    Ереван

    1701

    Ленинакан

    1681

    Севан

    1732

    Нахчиван

    1783

    Грузиска ССР

    Телави

    1498

    Тбилиси

    1396

    Цхакаја

    1365

    Казахстанска ССР

    Алмати

    1447

    Гурјев

    1569

    Форт Шевченко

    1437

    Џезказган

    1508

    Ак-Кум

    1773

    Аралско Море

    1630

    Бирса-Келмес

    1569

    Кустанај

    1212

    Семипалатинск

    1437

    Џанибек

    1304

    Колмиково

    1406

    Киргистанската ССР

    Фрунзе

    1538

    Тиен Шан

    1915

    РСФСР

    Регионот Алтај

    Благовешченка

    1284

    Астраханска област

    Астрахан

    1365

    Волгоградска област

    Волгоград

    1314

    Регионот Воронеж

    Воронеж

    1039

    Камена степа

    1111

    Краснодарскиот регион

    Сочи

    1365

    Регионот Кујбишев

    Куибишев

    1172

    Курск регион

    Курск

    1029

    Молдавска ССР

    Кишинев

    1304

    Регионот Оренбург

    Бузулук

    1162

    Ростовска област

    Цимлјанск

    1284

    Џинот

    1314

    Саратовскиот регион

    Ершов

    1263

    Саратов

    1233

    Ставрополската област

    Есентуки

    1294

    Узбекистански ССР

    Самарканд

    1661

    Тамдибулак

    1752

    Тахнаташ

    1681

    Ташкент

    1559

    Термез

    1844

    Фергана

    1671

    Чурук

    1610

    Таџикистанска ССР

    Душанбе

    1752

    Туркменска ССР

    Ак-Мола

    1834

    Ашгабат

    1722

    Хасан-Кули

    1783

    Кара-Богаз-Гол

    1671

    Чарџоу

    1885

    Украинска ССР

    Херсонската област

    Керсон

    1335

    Асканија Нова

    1335

    Регионот Суми

    Конотоп

    1080

    Регионот Полтава

    Полтава

    1100

    Волински регион

    Ковел

    1070

    Регионот Доњецк

    Доњецк

    1233

    Закарпатски регион

    Берегово

    1202

    Регионот Киев

    Киев

    1141

    Кировоградска област

    Знаменка

    1161

    Кримската област

    Евпаторија

    1386

    Карадаг

    1426

    Регионот Одеса

    30,8

    39,2

    49,8

    61,7

    70,8

    75,3

    73,6

    66,2

    55,1

    43,6

    33,6

    28,7

    28,8

    37,2

    47,8

    59,7

    68,8

    73,3

    71,6

    64,2

    53,1

    41,6

    31,6

    26,7

    26,8

    35,2

    45,8

    57,7

    66,8

    71,3

    69,6

    62,2

    51,1

    39,6

    29,6

    24,7

    24,8

    33,2

    43,8

    55,7

    64,8

    69,3

    67,5

    60,2

    49,1

    37,6

    27,6

    22,7

    22,8

    31,2

    41,8

    53,7

    62,8

    67,3

    65,6

    58,2

    47,1

    35,6

    25,6

    20,7

    20,8

    29,2

    39,8

    51,7

    60,8

    65,3

    63,6

    56,2

    45,1

    33,6

    23,6

    18,7

    18,8

    27,2

    37,8

    49,7

    58,8

    63,3

    61,6

    54,2

    43,1

    31,6

    21,6

    16,7

    16,8

    25,2

    35,8

    47,7

    56,8

    61,3

    Точка на вриење, °C

    106,0

    110,0

    107,5

    105,0

    113,0

    Вискозитет, 10 -3 Pa s:

    на температура од 5 °C

    5,15

    6,38

    на температура од 20 °C

    7,65

    на температура од -40 °C

    7,75

    35,3

    28,45

    Густина, kg/m 3

    1077

    1483 - 1490

    Топлински капацитет kJ/(m 3 °C):

    на температура од 5 °C

    3900

    3524

    на температура од 20 °C

    3340

    3486

    Корозивност

    Силен

    Просечна

    Слаби

    Слаби

    Силен

    Токсичност

    бр

    Просечна

    бр

    Слаби

    бр

    Белешки д. Средствата за ладење базирани на калиум карбонат ги имаат следните состави (масовна фракција):

    Рецепт 1 Рецепт 2

    Калиум карбонат, 1,5-вода 51,6 42,9

    Натриум фосфат, 12-хидрат 4,3 3,57

    Натриум силикат, 9-хидрат 2,6 2,16

    Натриум тетраборат, 10-хидрат 2,0 1,66

    Флуорезоин 0,01 0,01

    Вода до 100 до 100

    Главниот елемент на активните системи за снабдување со топлина е соларниот колектор (СЦ). системи со ниска температураснабдување со топлина (до 100 °C), што се користи за претворање на сончевата енергија во топлина со низок степен за снабдување со топла вода, греење и други термички процеси, користете го таканаречениот рамен колектор, кој е сончев апсорбер низ кој циркулира течноста за ладење; Структурата е термички изолирана одзади и застаклена на предната страна.

    Во системи за снабдување со топлина со висока температура (над 100 °C), се користат сончеви колектори со висока температура. Во моментов, најефикасен од нив се смета за концентрирачкиот сончев колектор Луза, кој е параболично корито со црна цевка во центарот, на кое е концентрирано сончевото зрачење. Таквите колектори се многу ефикасни во случаи кога е неопходно да се создадат температурни условинад 100 °C за индустрија или производство на пареа во електроенергетската индустрија. Тие се користат во некои соларни термални постројки во Калифорнија; за северна Европа тие не се доволно ефикасни, бидејќи не можат да користат дифузно сончево зрачење.

    Светско искуство. Во Австралија, течностите под 100°C трошат приближно 20% од вкупната потрошувачка на енергија. Утврдено е дека за да се обезбеди топла вода 80% рурални станбени зградиза 1 лице потребни се 2...3 м2 соларна колекторска површина и резервоар за вода со капацитет од 100...150 литри. Инсталации со површина од 25 м2 и котел за вода од 1000...1500 литри, кои обезбедуваат топла вода за 12 лица, се многу барани.

    Во ОК, жителите на руралните средини задоволуваат 40...50% од потребите за топлинска енергија преку употреба на сончево зрачење.

    Во Германија, активна сончева енергија беше тестирана на истражувачка станица во близина на Дизелдорф. инсталација за греење на вода(колекторска површина 65 м2), овозможувајќи да се добиваат во просек 60% годишно потребната топлина, а во лето 80...90%. Во германски услови, семејство од 4 лица може целосно да си обезбеди топлинска енергија доколку има енергетски покрив со површина од 6...9 м2.

    Топлинската енергија на сонцето најмногу се користи за загревање оранжерии и создавање вештачка клима во нив; Во Швајцарија се тестирани неколку методи за користење на сончевата енергија во оваа насока.

    Во Германија (Хановер) на Институтот за технологија, хортикултура и Земјоделствосе истражува можноста за користење соларни колектори поставени до стаклена градина или вградени во неговата структура, како и самите оранжерии како соларен колектор со помош на затемната течност помината низ двојната покривка на стаклена градина и загреана. сончево зрачењеРезултатите од истражувањето покажаа дека во климатски условиВо Германија, греењето со користење само на сончева енергија во текот на целата година не ги задоволува целосно потребите за греење. Современите сончеви колектори во германски услови можат да ги задоволат потребите на земјоделството за топла вода во лето со 90%, во зима со 29...30% и во преодниот период - со 55...60%.

    Активните соларни системи за греење се најзастапени во Израел, Шпанија, Тајван, Мексико и Канада. Само во Австралија, повеќе од 400.000 домови имаат соларни бојлери. Во Израел, повеќе од 70% од сите куќи за едно семејство (околу 900.000) се опремени соларни бојлериСо соларни колекторисо вкупна површина од 2,5 милиони м2, што дава можност за годишна заштеда на гориво од околу 0,5 милиони пети.

    Конструктивното подобрување на рамните SC се случува во две насоки:

    • потрага по нови неметални структурни материјали;
    • подобрување на оптичко-термичките карактеристики на најважниот склоп на абсорбер-проѕирен елемент.