Солнечные коллекторы тепловые насосы: Страница не найдена — Альтернативное отопление

alexxlab
17.08.1973
Комментарии: 0

Содержание

ГВС на базе солнечных коллекторов и тепловых насосов | C.O.K. archive | 2013

Рис. 1. Схема установки плоского солнечного коллектора Sun-Time-Solar

Рис. 2. Суточный график нагрева воды в водонагревателе с ТН SWh2-300N без подключения СК

Рис. 3. Суточный график нагрева воды в водонагревателе с тепловым насосом SWh2-300N с подключением трех СК

Нагревать воду только с помощью солнечных коллекторов (СК) возможно лишь днем, причем солнечным. В весеннееосенний период и летние пасмурные дни, когда требуется большой объем горячей воды, а солнечного тепла недостаточно, эффективнее использовать в гелиосистемах тепловые насосы (ТН), которые позволяют нагревать воду даже в ночное время. Так появляется сбалансированность в ГВС при минимальных затратах на электроэнергию.

Объем бака (баков) накопителя при таком совмещении уменьшается в четыре раза. Подобную компоновку целесообразно применять для жилых объектов и аграрно-промышленных комплексов. При большом объеме потребности в ГВС, установки монтируются по модульной системе.

Это позволяет снизить риск сбоев в ГВС, обеспечивает свободный доступ для контроля и обслуживания, а также существенно сокращает потребление электроэнергии.

Не будет необходимости в дополнительных вспомогательных помещениях для больших бойлеров, которые монтируются как большие сварные неразборные конструкции. В последнее время наиболее широкое распространение и применение получают ТН типа «воздух–вода». Данный выбор обусловлен относительно низкой ценой, простотой монтажа (отсутствует необходимость бурения скважин), высокой степенью эксплуатационной надежности и доступности этих систем.

Одной из таких установок с тепловым насосом является модель SWh2-300N, которая представляет собой водонагреватель, состоящий из бака из нержавеющей стали на 300 л, в верхней части которого располагается тепловой насос. Потребляя всего 0,44 кВт⋅ч, этот водонагреватель с тепловым насосом нагревает 300 л горячей воды до 60 °C примерно за 9–10 ч работы от первоначального уровня (10–15 °C). Теплотворная способность установки с тепловым насосом составляет 1,6 кВт⋅ч.

В баке имеется опция подключения солнечных коллекторов.

Примерный расчет потребления ГВС

В летний солнечный день три солнечных коллектора нагреют 300 л горячей воды до не менее чем +60 °C за полный световой день. Расход электроэнергии при этом составит примерно 40 Вт × 8 часов работы (насосная группа и блок управления гелиосистемой), то есть 0,32 кВт⋅ч. Вечером бо ´льшая часть горячей воды (примерно 200 л) может быть израсходована.

В течение ночи вода будет нагреваться с помощью теплового насоса встроенного в бойлер (бак-накопитель) и утром в водонагревателе будет горячая вода. Используя в гелиосистеме бак накопитель (водонагреватель с ТН) объемом 300 л, на выходе получаем горячую воду +60 °C в объеме не менее 500 л в сутки. Потребляемая мощность водонагревателя с тепловым насосом составляет 0,44 кВт⋅ч.

Тепловая энергия, вырабатываемая ТН, составляет 1,6 кВт⋅ч. Чтобы нагреть литр воды на 1 °C, необходимо затратить 1,16 Вт электроэнергии. Таким образом, подсчитаем ее расход, который был бы необходим для нагрева воды от +20 °C на входе до +60 °C на выходе: 200 л × 1,16 Вт × (60 °C – 20 °C) = = 9,28 кВт⋅ч. Время, затраченное на нагрев воды в водонагревателе с использованием ТН составит 9,28/1,6 = 5,8 ч.

Расход электроэнергии водонагревателем с ТН для нагрева воды в объеме 200 л составит: 5,8 ч × 0,44 Вт = 2,55 кВт⋅ч в сутки. Суммарные затраты на электроэнергию для нагрева 500 л до +60 °C составят: 0,32 кВт⋅ч + 2,55 кВт⋅ч = 2,872 кВт⋅ч. Затраты электрической энергии на нагрев 500 л воды обычным способом (с помощью элементарных ТЭНов) составят 23,2 кВт⋅ч, а экономия электроэнергии 23,2 – 2,872 = 20,328 кВт⋅ч в сутки.

Экономия от внедрения подсчитывается в зависимости от установленных региональных тарифов на электричество. Рассмотрим еще один из вариантов работы суточного цикла водонагревателя с ТН, с подключением СК в летний период. Температура воды в подводящей магистрали (подпитка) +10 °C.

Начало работы: утро

Предположим, что в 6:00 температура воды в бойлере равна +60 °C. С 6:00 до 8:00 водоразбор составляет примерно 100 л горячей воды. Одновременно с расходом горячей воды +60 °C происходит заполнение бойлера холодной водой (подпитка) с температурой +10 °C. При этом тепловой насос начинает работать при понижении температуры в бойлере до +50 °C. Время начала работы будет зависеть от скорости водоразбора.

Замещение литра горячей воды с t = +60 °C холодной с t = +10 °C понижает температуру в бойлере V = 300 л на 0,166 °C. Соответственно, чтобы тепловой насос начал работать необходимо израсходовать 60 л горячей воды: V = (t1 – t2)/0,166 = (60 – 50)/0,166 = 60 л. При условии равномерного расхода, вода начнет нагреваться через час в 7:00. Последующий час вода будет расходоваться и нагреваться, время нагрева сократится. В реальности, процесс расхода и нагрева воды будет выглядеть так:

Первый час работы — расход 60 л горячей воды без включения ТН и понижение температуры с +60 °C до +50 °C. Дальнейший водоразбор с 7:00 до 8:00 составит 40 л, температура в бойлере в 7:00 будет t = +50 °C. Это приведет к понижению температуры в бойлере на 5,33 °C. Но работа теплового насоса в течении часа повысит ее на 4,59 °C. Таким образом, получается, что при водоразборе горячей воды 40 л/ч и одновременной работе теплового насоса температура в бойлере понизится на 0,74 °C для 300 л воды.
Нагрев воды теплового насоса составляет (1600/1,16)/300 л = 4,59 °C за час работы ТН.

Понижение температуры в бойлере за второй час водоразбора составит 5,33 – 4,59 = 0,74 °C, и к окончанию водоразбора (в 8:00) температура воды t в бойлере будет составлять 49,26 °C (или 49 °C, если округлить).
Время нагрева от 49 до 60 °C составит: 11 × 300 × 1,16/1600 = 2,39 ч.

Полдень

Водоразбор составит примерно 60 л горячей воды при t = +60 °C с 12:00 до 14:00. Это приведет к падению температуры в бойлере на 8,3 °C: 60 × 0,166 = 10 °C или t = 60 – 10 = 50 °C. Время нагрева до 60 °C составит 10 × 300 × 1,16/1600 = 2,17 ч. Тепловой насос включится в работу в 14:00, время работы — 2,1 часа, окончание работы в 16:10.

Вечернее время

Начало водоразбора — 19:00, а окончание его — 24:00. Общее время расхода воды — 200 л за пять часов, или примерно 200/5 = 40 л/ч. Для включения данного теплового насоса необходимо израсходовать 60 л воды.

Через 1,5 часа ТН начнет работу в 20:30. Температура в бойлере в это время +50 °C. На основании предыдущих расчетов, при условии работы ТН и одновременном расходе воды за 3,5 часа последующего водоразбора, температура воды в бойлере понизится на 3,5 × 0,74 = 2,59 °C и будет составлять 47,4 °C (или округляя 47 °C).

Время на полный нагрев воды до +60 °C после окончания водоразбора сократится и составит 13 × 300 × 1,16/1600 = 2,83 ч. Окончание нагрева — в 4:50. Встроенный дополнительный теплообменник (змеевик) для СК в водонагревателе соединяется магистральными трубопроводами с солнечными панелями. За счет того, что вода может дополнительно нагреваться солнечными коллекторами, время нагрева сокращается.

Занимаемая площадь водонагревателем минимальна. Необходимость во втором бойлере отсутствует. Тепловая энергия, полученная от одного коллектором Sun-Time-Solar в летний солнечный день в Подмосковье, составляет примерно 2 кВт. Установив три коллектора, можно нагреть за световой день на воду в объеме 300 л примерно на +20 °C.

Работа коллекторов начинается около 9:30 и заканчивается примерно в 18:30.

Краткие выводы

Совместное использование водонагревателя с тепловым насосом и солнечных коллекторов позволяют получить большее количество горячей воды в полдень и вечером. Такие проекты можно успешно реализовать на многоэтажных домах, больших объектах и в агропромышленном секторе. Отметим, что при этом: сокращается время нагрева воды ночью; уменьшается расход электроэнергии за счет использования СК; сокращается площадь размещения оборудования; объем бака накопителя уменьшается до четырех раз; сокращаются теплопотери; сокращается количество солнечных коллекторов в гелиоустановке.

Солнечные коллекторы для тепловых насосов

Самый эффективный вид поддержки отопления – это возможность использовать солнечную энергию вместе с существующим отоплением.

Компактная система для дополнения существующих систем отопления, состоящая из бака-теплоносителя теплового насоса со встроенным тепловым насосом и вакуумных плоских солнечных коллекторов Thermo|Solar TS400.

Как это работает?

Обычно солнечные коллекторы стараются обеспечить достаточно тепла для обогрева теплового аккумулятора, и, таким образом, тепло будет доступно для отопления или горячей воды. Однако, если теплый пол или обогрев теплового аккумулятора невозможно из-за недостаточного солнечного излучения, солнечная энергия сохраняется в баке теплоносителя теплового насоса. Из этого бака теплового насоса компактный тепловой насос принимает низкие температуры и повышает их до желаемого уровня нагрева. Днем система Duo нагревает теплоаккумулятор, от которого тепло получает тепло даже ночью. При необходимости имеющееся отопительное оборудование обеспечивает дополнительную энергию для обогрева здания или приготовления горячей воды. В этом случае солнечная энергия, производимая системой Duo, служит опорой для основного отопления, сокращая отопительный сезон и экономя на расходах на отопление.

Можно комбинировать с существующими системами отопления

Энергия в резервуаре теплопередачи теплового насоса

Служит компактным тепловым насосом в качестве так называемой температуры источника, потому что единственная задача теплового насоса – поднять текущую температуру до более высокого уровня с помощью электричества. Чем выше температура в резервуаре теплопередачи, тем меньше времени приходится работать тепловому насосу, чтобы поднять ее до желаемого уровня.

Обогрев

Есть замкнутый контур с теплыми полами или радиаторами, через которые тепло, выделяемое в помещение, отводится. Современные дома обычно строятся с низкотемпературным отоплением. Требуется температура от прибл. От 22 ° до 35 ° для создания приятного климата в помещении. Чем ниже температура, необходимая для системы отопления, тем больше прямая выгода от солнечной энергии!

Преимущества

Легкая интеграция в существующие системы отопления;
Фактическое удвоение выработки солнечной энергии;
Использование ранее непригодной солнечной энергии с температурой от -5° до 20°;
Улучшает поддержку солнечной энергии для радиаторного отопления;
Быстрая и простая установка;
Компактный и усовершенствованный дизайн Самые низкие затраты на обслуживание;
Полное использование солнечной энергии.

Система регенерации контура солнечного теплового насоса

Предназначена для приготовления горячей воды и рекуперации тепла в грунтовых коллекторах тепловых насосов – горизонтальных грунтовых коллекторах, корзинах и вертикальных датчиках.

Ваш тепловой насос потребляет все больше и больше электроэнергии?
Ваш тепловой насос даже не работает при слишком низких температурах теплопередачи?
Есть ли в вашем саду неровная растительность?
Нужно ли обновлять газон каждую весну?
Растения в вашем саду растут хуже или позже ваших соседей?

Описание

Солнечные коллекторы, как только поступает солнечная энергия, нагревают аккумулятор тепла или восстанавливают температуру в нижнем контуре теплового насоса. Сначала нагревается теплоаккумулятор. Несмотря на низкую температуру теплоносителя теплового насоса, всегда проверяется возможность нагрева горячей воды. Регенерация происходит независимо от температуры теплоносителя теплового насоса, даже при недопустимо низких температурах для других коллекторов, поскольку в плоских вакуумных солнечных коллекторах Thermo|Solar TS400 невозможна конденсация. Таким образом, солнечная энергетическая система работает с минимальным излучением и, следовательно, дает гораздо более высокую отдачу. Благодаря грамотно подобранной гидравлике и настройке тепловые насосы заказчика не требуют вмешательства.

Система одинаково хорошо работает с тепловыми насосами разных производителей.

После определенного периода использования

Датчики цепи заземления тепловых насосов «исчерпаны», потому что поступающая энергия составляет лишь около 1/100 возвращаемой энергии. Его необходимо регулярно «наполнять», обновлять, иначе можно ожидать, что со временем придется пробурить новую скважину на определенном расстоянии от старого зонда. Горизонтальные грунтовые коллекторы и компактные грунтовые коллекторы – корзины регулярно промерзают и оттаивают с большой задержкой только летом. Холодный теплоноситель увеличивает эксплуатационные расходы и увеличивает количество часов работы теплового насоса.

У нас есть решение этих проблем!

Система регенерации контура солнечного теплового насоса:

Легко интегрируется в существующие системы тепловых насосов. Монтаж возможен в течение 2 рабочих дней;
Благодаря плоским вакуумным солнечным коллекторам TS400;
система эффективно работает даже в сложных погодных условиях.

Чем холоднее погода, тем лучше!

Чем холоднее погода, тем меньше энергии вам понадобится для обогрева. Это кажется противоречивым. Однако зимой при температуре наружного воздуха ниже -10 градусов С из-за низкой влажности днем часто бывает небольшое количество облаков. Это означает, что, несмотря на такие низкие температуры, солнце светит ясное небо весь день. В это время мощные вакуумные плоские солнечные коллекторы TS400 работают очень хорошо и могут производить больше энергии, чем необходимо для обогрева вашего дома. Таким образом, избыточное тепло можно хранить в аккумуляторе тепла и использовать в ночное время.

Тепловые насосы

Как известно, закон сохранения энергии никто не отменял. Поэтому заявление некоторых продавцов о КПД, превышающем 100% можно смело называть обманом. А как же тепловой насос, спросите Вы? В нем же получается на 1 кВт затраченной энергии получается до 5 кВт тепловой! Тоесть, КПД равен 500%!!! Чудеса? На самом деле, в случае теплового насоса, закон сохранения энергии работает как нельзя лучше. Дело в том, что тепловой насос не вырабатывает эти лишние 400%, а производит перенос тепла от одного тела к другому. На этот перенос затрачивается энергия, которая преобразуется в тепло и суммируется с перенесенной.

В настоящее время предлагают большое количество альтернативных систем отопления. Одной из них, тепловым насосам, посвящен данный сайт. Однако, было бы не честно, не остановиться на иных системах. Некоторые из них являются достаточно экзотическими, но вполне работоспособными. Иные заявлены продавцами, как панацея от энергетического кризяса, но на самом деле являются обыкновенными шарлатанскими поделками. Для того, чтобы отделить зерна от плевел, предлагаем эту подборку статей.

Вихревой теплогенератор.
Вихревой индукционный нагреватель.
Пленочные нагреватели.
Тепловой насос Октопус.
Солнечный коллектор.
Тепловой насос “Зубадан”.
Отопление от газового балллона.
Ветрогенераторы.

Вихревой теплогенератор состоит из двигателя и кавитатора. В кавитатор подается вода (или другая жидкость). Двигатель раскручивает механизм кавитатора, в котором происходит процесс кавитации (схлопывания пузырьков). За счет этого, происходит нагрев жидкости, подаваемой в кавитатор. Подводимая электроэнергия расходуется на следующие цели: 1- нагрев воды, 2 – преодоление силы трения в двигателе и кавитаторе, 3- излучение звуковых колебаний (шум). Разработчики и производители утверждают, что принцип действия основан “на использовании возобновляемой энергии”. При этом, не понятно, откуда эта энергия берется. Тем не менее, не происходит никакого дополнительного излучения. Соответственно, можно предположить, что вся энергия, подводимая к теплогенератору, тратится на нагрев воды.

Таким образом, можно говорить о КПД, близком к 100%. Но не более…
Но перейдем от теории к практике.

На заре развития «вихревых теплогенераторов» предпринимались попытки проведения независимой экспертизы. Так, известная модель ЮСМАР изобретателя Ю.С.Потапова из Молдовы тестировалась американской компанией Earth Tech International (г.Остин, штат Техас), специализирующейся на экспериментальной верификации новых направлений в современной физике. В 1995 г. были проведены пять серий экспериментов по измерению соотношения между генерируемой тепловой и потребляемой электрической энергией. Заметим, что все многочисленные модификации испытуемого устройства, предназначенные для разных серий экспериментов, лично согласовывались с Ю.С.Потаповым в ходе визита одного из сотрудников компании в Молдову. Подробнейшее описание конструкции испытуемого теплогенератора с вихревой трубой, режимные параметры, методики проведения измерений и результаты приводятся на сайте компании www. earthtech.org/experiments/.

Для привода водяного насоса использовался электродвигатель с КПД=85%, тепловые потери которого на нагрев окружающего воздуха не принимались при расчете теплопроизводительности «вихревого теплогенератора». Отметим, что не измерялись и тепловые потери на нагрев окружающего воздуха, что, безусловно, несколько снижало получаемый КПД теплогенератора.

Результаты исследований, проведенных при варьировании основных режимных параметров (давление, расход теплоносителя, начальная температура воды и др.) в широком диапазоне продемонстрировали, что эффективность теплогенератора изменяется в диапазоне от 33 до 81%, что сильно не «дотягивает» до 300%, заявленных изобретателем перед проведением экспериментов.

Хотя по “тепловому вихрегенератору” расскажу…
Были некоторые примеры значительной экономии денежных средств на отопление в переходные периоды нашей экономики, когда деньги предприятий начинали считать. Сразу скажу, что с связано это с гримасами экономики, а совсем не с теплотехникой.

Скажем, некоторое предприятие желает отапливать свои помещения. Ну холодно им видите ли.
По некоторым причинам, ясно каким, не может вложиться в Газовую трубу, строить свою котельную на угле, мазуте – не хватает масштабов, а центральное отопление отсутствует или далеко.
Остается электричество, но при получении разрешения на использование электроэнергии в термальных целях устанавливали предприятию тариф, превышающий в несколько раз обычный.
Такие были раньше правила, и не только в России, но в Украине, Молдове и др. государствах, которые отпочковались от нас.
Вот тут приходил на помощь г-н Потапов и подобные.
Покупали чудо-устройство, тариф на электроэнергию для электродвигателей оставался обычный, тепловой КПД естественно никак больше сотни быть не мог, а вот в денежном отношении КПД был и 200 и 300, смотря во сколько раз сэкономили на тарифе.
Применяя ТН можно было достичь еще большей экономии, но для тех времен и вихретеплогенератора с эффективностью якобы 1,2-1,5 вполне было достаточно.
Ведь еще больший заявляемый КПД мог только повредить и отпугнуть покупателей, ведь квоты на электроснабжение выделялись по потребляемой мощности, а давал генератор тепла столько-же, если не меньше, в связи с потерями по cos Ф.
По теплопотерям помещений в 30-40% погрешности еще как-то можно было уложиться, списать на колебания погоды.
Сейчас это ушло в прошлое, но тема вихрегенераторов по инерции продолжает всплывать, и ведь находятся дураки, которые покупают, клюнув на информацию с фотками и адресами, что ряд уважаемых предприятий в свое время использовали их у себя и экономили большую кучу денег.
Только всей подоплеки им никто не рассказывает.

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) представляет собой некую разновидность индукционной плиты. Он состоит из катушки, магнитопровода и теплообменника. Переменный ток, протекающий по катушке, образует переменное магнитное поле. Если в это поле поместить токопроводящий материал, то он будет разогреваться. Основное преимущество ВИН в том, что температура индуктора не превышает 140град. С. Кроме того, переменное магнитное поле противодействует образованию накипи. В отличии от вихревого теплогенератора, принцип действия ВИН вписывается в законы физики. КПД вихревого индукционного нагревателя близок к 100%, что дает ему право на применение в системах отопления и иных системах нагрева жидкостей.
Однако, что нам обещают продавцы вихревых индукционных нагревателей? А вот здесь начинаются чудеса. Обещают экономию до 50% по сравнению с обычными ТЭНами. Тоесть, либо КПД ТЭНа равен 50%, либо КПД ВИНа равен 200%. Попробуем разобраться. Ваш покорный слуга не поленился и позвонил в несколько компаний продающих вихревые индукционные нагреватели. Самый главный вопрос, который был задан – какое преимущество я получу, заплатив достаточно большие деньги за этот прибор? Вот какие ответы я получил:

У нас очень много продаж и все довольны
Фантастическая надежность и долговечность
Экономия до 50% по сравнению с ТЭНами
Отсутствие шума

Ну, с первым и вторым утверждениями можно поспорить. По поводу шума – ТЭНы тоже не шумят. А, вот, с экономией – это интересно. Оказывается (по утверждению продавцов), образование накипи на ТЭНе снижает его КПД. Соответствено, экономичность ВИНа обусловлена постоянным КПД по сравнению с ТЭНами. Но позвольте, каким образом накипь снижает КПД ТЭНов? Вспомним про закон сохранения энергии. Допустим, подвели мы к ТЭНу 1кВт электрической мощности. Соответственно, мы должны получить 1кВт тепловой энергии. Если тепла получаем меньше, то оставшаяся энергия должна выделяться в каком-то ином виде. Что-0то я не припомню, чтобы ТЭНы в воде светились или выделяли, скажем, электромагнитные волны. Несомненно, накипь снижает теплоотдачу ТЭНа, но это никак не влияет на его КПД. При снижении теплоотдачи, повышается температура самого ТЭНа, а, следовательно, повышается его электрическое сопротивление. При повышении электрического сопротивления, понижается мощность, потребляемая этим ТЭНом.
На самом деле, изменение температуры и потребляемой мощности настолько незначительны, что рядовой пользователь этого даже не заметит. Закипит чайник через минуту или через минуту и 5 секунд – имеет ли это значение? При этом, количество электроэнергии, необходимой для подогрева чайника с водой, останется неизменным. Однако, продавцы ВИНов пытаются перевернуть ситуацию с ног на голову и говорят о снижении КПД.

Таким образом, ВИН может быть альтернативой ТЭНам, но никакого выигрыша в экономии он не даст. Чудес на не бывает 🙂 А что касается “фантастической надежности”, за те деньги, которые стоит ВИН, можно купить несколько электрических котлов и устроить резервирование. Надежность будет в несколько раз выше.

Пленочные электронагреватели являются разновидностью электрических нагревателей. Конструктивно они выполнены в виде пленки, на которую нанесен электропроводящий слой. Основным достоинством пленочных электронагревателей является большая площадь нагреваемой поверхности. В связи с этим, максимальная температура любой точки нагревателя не может быть более 100 град.С. Это замечательное свойство ПЛЭНов позволяет использовать их в качестве элементов основного отопления. Наиболее предпочтительным является применение ПЛЭНов в конструкции теплого пола. Если Вы остановились на электрической системе оотопления, то использование ПЛЭНов – это, наверно, одно из самых разумных решений.

Однако, в рекламе пленочным электронагревателям очень часто приписывают поистине фантастические свойства. Основное – это экономия электроэнергии. Насколько это верно? Давайте вспомним фундаментальный закон сохранения энергии. Сколько энергии подведенор к нагревателю, столько же и должно выделится. И не имеет значения, какой это нагреватель – КПД будет один и тот же. Так откуда же берется экономия? Здесь есть два источника. Первый – это изворотливость маркетологов, пытающихся выдавать желаемое за действительное. Второй – это иные условия эксплуатации. Остановимся на этом подробнее:

Сравним две системы отопления – теплый пол и обычные радиаторы отопления. В качестве радиатора отопления может выступать либо электрический конвектор, либо жидкостная система отопления, в которой источникам тепла будет служить электрический котел. В первом случае источником тепла является весь пол, что позволяет достичь равномерного прогрева помещения. Во втором случае, источником является небольшой, но достаточно высокотемпературный объект, устанавливаемый чаще всего у окна. В таком варианте, комната прогревается неравномерно. Самая теплая точка будет над батареей, а самая холодная – внизу стены, противоположной окну. Более того, температура в районе потолка будет ощутимо выше температуры около пола. Чтобы достичь необходимого комфорта, мы вынуждены повышать температуру в помещении. В результате, внизу мы получим комфортную температуру, а в районе потолка будет жарко. Таким образом, средняя температура в помещении с радиаторами отопления получится выше, чем в помещении с теплыми полами.
А, как известно, чем выше разница температур помещения и улицы, тем выше затраты на отопление. Таким образом, система с теплыми полами будет экономичнее системы с радиаторами отопления. Как показывает практика – процентов на 20-30.

А почему именно ПЛЭН? Можно же в бетонную стяжку вмонтировать трубы и гонять по ним горячую воду! Если мы эту воду будем нагревать электрическим ТЭНом, то КПД системы с ПЛЭНом и трубами будет одинаков.

Таким образом, мы приходим к выводу, что система отопления пленочными электронагревателями имеет полное право на жизнь. Более того, использование теплых полов с ПЛЭНами позволяет получить некоторую экономию. Однако, прежде чем решиться на установку, нужно убедиться в возможностях имеющейся электросети.

В заключении, хочется предостеречь читателя от установки пленочных электронагревателей на потолок. Если не стоит задачи подогревать помещение этажом выше (теплый воздух поднимается вверх), то смысла в такой установке нет никакого. Да, будет некоторое инфракрасное излучение от потолка, которое будет подогревать предметы в помещении, но оно будет достаточно слабым и убывать пропорционально квадрату расстояния от потолка. Самое неприятное – это стоять под таким потолком. Ногам будет холодно, а голову будет припекать. И, естественно, инфракрасная составляющая при такой установке, будет существенно ниже конвективной, поэтому подогревать Вы будете, в основном, помещение расположенное этажом выше.

Солнечные коллекторы и тепловые насосы

Дом
Блог
Возобновляемые системы горячего водоснабжения: солнечные коллекторы и тепловые насосы

Нагрев воды представляет собой значительный расход энергии в зданиях, особенно в жилом секторе. Многие коммерческие здания, такие как рестораны, отели и медицинские учреждения, также используют много горячей воды. Двумя традиционными методами нагрева воды были сжигание и электрическое сопротивление, но солнечные коллекторы и тепловые насосы представляют собой более экологичную альтернативу.

Отопление сжиганием имеет низкие эксплуатационные расходы, но ископаемое топливо сжигается в момент использования. Помимо негативного воздействия на окружающую среду, пламенное отопление снижает качество воздуха в городских условиях. С другой стороны, электрические нагреватели сопротивления не производят прямых выбросов, но их эксплуатационные расходы очень высоки. Кроме того, если местная сеть использует ископаемое топливо в качестве основного источника энергии, резистивный нагрев просто перемещает выбросы из зданий на электростанции.

Сократите свои счета за электроэнергию и газ с помощью возобновляемой системы горячего водоснабжения.

Солнечные коллекторы используют бесплатный ресурс, который сам достигает точки использования – солнечный свет. При установке солнечных коллекторов на крышах или других высоких местах затраты на откачку невелики. Тепловые насосы косвенно используют солнечную энергию, так как они нагревают воду, собирая тепловую энергию из наружного воздуха. Тепловые насосы работают от электричества, как нагреватели сопротивления, но потребление энергии снижается на 50% и более.

По данным городского экологического совета Нью-Йорка, на горячую воду приходится 10% общего потребления энергии в зданиях. В частности, для многоквартирных домов горячая вода составляет 19% потребления энергии. Возобновляемые методы отопления могут снизить воздействие этих зданий на окружающую среду, а также снизить их счета за электроэнергию.

Солнечные коллекторы и тепловые насосы: сравнение их экономии

Солнечные коллекторы и тепловые насосы обеспечивают экономию энергии, но они различаются способами достижения этой экономии.

Солнечные коллекторы подвергаются прямому воздействию солнечных лучей. Они используют раствор антифриза или другой жидкий теплоноситель для сбора тепловой энергии, а затем теплообменник используется для нагрева воды без смешивания. В тропических регионах с жарким климатом солнечные коллекторы могут быть спроектированы для непосредственного нагрева воды без промежуточной жидкости.
Воздушные тепловые насосы собирают тепловую энергию из наружного воздуха, , что означает, что они могут работать ночью и им не нужен прямой солнечный свет. На самом деле, тепловые насосы могут собирать энергию из наружного воздуха даже зимой. Однако они становятся менее эффективными, когда температура воздуха падает, и им приходится использовать цикл оттаивания для удаления льда с наружных блоков.

Солнечные коллекторы не могут производить горячую воду круглосуточно и без выходных, так как они зависят от солнечного света, как и солнечные панели. С другой стороны, тепловой насос может использовать тепловую энергию наружного воздуха в любое время. Эти две технологии не исключают друг друга, и их можно использовать вместе для достижения большей экономии. Солнечный коллектор максимизирует бесплатное нагревание воды солнечным светом, в то время как тепловой насос удовлетворяет потребности в горячей воде, которые не могут быть покрыты солнечным коллектором.

Водонагреватели с тепловым насосом могут обеспечить синергию с местными системами возобновляемой генерации. В зависимости от типа и эффективности тепловой насос производит от 2 до 6 киловатт-часов тепла на каждый киловатт-час потребляемой электроэнергии. Это означает, что 100 кВтч энергии от солнечных батарей или ветряных турбин могут быть преобразованы в 200-600 кВтч нагрева воды.

Тепловые насосы также могут использоваться в качестве систем хранения энергии, когда есть избыточное производство из возобновляемых источников. Они могут преобразовывать избыточную электроэнергию в тепловую энергию, хранящуюся в воде, а изолированный резервуар накапливает горячую воду для последующего использования.

Использование солнечных коллекторов и тепловых насосов в Нью-Йорке

В городе Нью-Йорке местные законы 92 и 94 требуют устойчивых кровельных систем на всех новых крышах и существующих пристройках площадью не менее 200 квадратных футов. Только солнечные панели и зеленые крыши считаются «устойчивыми кровельными системами» в соответствии с законодательством, но области, покрытые солнечными коллекторами, освобождены от этого требования. Другими словами, солнечные коллекторы могут быть использованы для уменьшения площади крыши, покрываемой LL9. 2 и LL94. При выборе между солнечными коллекторами или фотогальваническими панелями лучше всего обратиться в консалтинговую фирму по энергетике, чтобы проанализировать затраты и экономию каждого варианта.

Площади крыши, используемые для механического оборудования, также освобождаются от требований LL92 и 94, включая наружные блоки тепловых насосов. Здание может сочетать в себе солнечные панели, солнечные коллекторы и тепловые насосы для экономии энергии, и это не противоречит требованиям LL92 и 94.

Воздушные тепловые насосы — отличный вариант для потребителей электроэнергии, у которых нет места на крыше для солнечных батарей или солнечных коллекторов. Их наружные блоки можно монтировать на стены, как и конденсаторы мини-сплит-кондиционеров. Тепловые насосы также являются отличным вариантом, когда доступное пространство покрыто тенями, так как им не нужны прямые солнечные лучи. С другой стороны, солнечные панели и солнечные коллекторы становятся непроизводительными, когда они закрыты тенями.

Теги Тепловой насос источника воздуха тепловой носос возобновляемое отопление солнечная горячая вода солнечный коллектор

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛУГИ

–

Присоединяйтесь к более чем 15 000 коллегам-архитекторам и подрядчикам

Получайте советы экспертов по инженерным вопросам прямо на свой почтовый ящик. Подпишитесь на блог инженеров Нью-Йорка ниже.

Тепловой насос с использованием солнечного коллектора с фотоэлектрическими модулями на поверхности | Дж. Сол. Энергия инж.

Пропустить пункт назначения навигации

Научно-исследовательские работы

Садасуке Ито,

Накацу Миура,

Джин Ци Ван,

Мивако Нисикава

Информация об авторе и статье

Дж. Сол. Энергия Eng . Май 1997 г., 119(2): 147-151 (5 страниц)

https://doi.org/10.1115/1.2887894

Опубликовано в Интернете: 1 мая 1997 г.

История статьи

Получено:

1 июня 1995 г.

Пересмотрено:

1 октября 1996 г.

Онлайн:

14 февраля 2008 г. Просмотры

Делиться

Иконка Цитировать Цитировать

Разрешения

Поиск по сайту

Citation

Ито С. , Миура Н., Ван Дж. К. и Нисикава М. (1 мая 1997 г.). «Тепловой насос с использованием солнечного коллектора с фотоэлектрическими модулями на поверхности». КАК Я. Дж. Сол. Энергия Eng . май 1997 г.; 119(2): 147–151. https://doi.org/10.1115/1.2887894

Скачать файл цитаты:

Рис (Зотеро)
Менеджер ссылок
EasyBib
Подставки для книг
Менделей
Бумаги
КонецПримечание
РефВоркс
Бибтекс
Процит
Медларс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

Известно, что чем выше температура испарения, тем выше КПД теплового насоса для горячего водоснабжения. Плоские солнечные коллекторы, которые были изолированы с обратной стороны и соединены с гибкими фотоэлектрическими модулями типа поликристаллического кремния на верхних поверхностях, использовались в системе теплового насоса в качестве испарителя для увеличения коэффициента полезного действия и выработки электроэнергии. Общая площадь коллекторов составила 3,24 м 9 .0203 2 и фотоэлектрические модули покрыли 76 процентов площади. Характеристики фотогальванического массива и тепловые характеристики теплового насоса были изучены экспериментально. Результаты показали, что коэффициент полезного действия (КПД) теплового насоса до шести может быть получен при температуре воды на входе в конденсатор 40°C в дневное время в зимний период. Пиковая вырабатываемая электрическая мощность составила 120 Вт. Было обнаружено, что фотоэлектрические модули на коллекторах не оказывали заметного влияния на производительность теплового насоса. Когда солнечного излучения было мало, КПД теплового насоса становился равным двум, что было очень низким. Этот недостаток был устранен за счет использования испарителя с высоким коэффициентом конвективной теплоотдачи, расположенного параллельно пластинчатым коллекторам.

Раздел выпуска:

Исследовательские статьи

Темы:

Тепловые насосы, Солнечные коллекторы, Конденсаторы (паровая установка), конвекция, Производство электроэнергии, Электричество (физика), Испарение, Плоские пластины, Горячая вода, Кремний, Солнечные батареи, Солнечная радиация, Температура, Температура воды

Чартер, У. В. С., и Тейлор, И. Е., 1976 г., «Некоторые рабочие характеристики солнечного теплового насоса», Proceedings of I.I.R. Conference , Мельбурн, Австралия, с. 641.

Сервантес, Дж. Г., Торрес, Э., и Бальтазар, Дж. К., 1991, «Испытание производительности солнечного теплового насоса», Труды ISES Solar World Congress , Денвер, Колорадо, с. 1649.

Хино, Т., 1989, «Последние достижения в системе тепловых насосов Sol-Air», Материалы Всемирного конгресса ISES по солнечной энергии , Кобе, Япония, с. 1691.

Ито, С., и Миура, Н., 1991, «Сравнение систем тепловых насосов с использованием различных типов солнечных коллекторов прямого расширения», Протоколы ISES Solar World Congress , Денвер, Колорадо. , п. 1655.

Ито С., Миура Н. и Ван Дж. К., 1993 г., «Системы тепловых насосов с использованием солнечных коллекторов прямого испарения», Материалы Первой международной конференции по новым энергетическим системам и преобразованиям . Йокогама, Япония, с. 429.

Iwanaga, S., et al., 1985, «Солнечное водонагревание с использованием теплового насоса с коллектором прямого испарения», Proceedings of Int. Симп. Тепловое применение солнечной энергии , Хаконе, Япония, с. 53.

Мацуки К. и др., 1985 г., «Экспериментальное исследование системы солнечного теплового насоса», Труды 20-й конференции Intesoc Energy Convers Eng. Conf ., Майами, Флорида.

Нисикава М., Соне Т. и Ито С., 19 лет93, «Тепловой насос, использующий солнечные гибридные панели в качестве испарителя», Материалы ISES Solar World Congress , Будапешт, Венгрия, Vol. 4, с. 461.

Sutphin, S.E., 1994, Тепловые насосы: установка и поиск и устранение неисправностей , Fairmount Press, США.

10.

Shinobu

Matsuki

, and

Yoshikawa

1987

, “

Прототип системы солнечного теплового насоса прямого испарения

”,

ASHRAE Trans.

, Том.

, часть 1, с.

615

11.

Strub, F., 1982, «Исследование и эксперимент нового типа испарителя в тепловом насосе с солнечным двигателем», Sol World Forum , Vol. 1, с. 397.

Этот контент доступен только в формате PDF.

В настоящее время у вас нет доступа к этому содержимому.

25,00 $

Покупка

Товар добавлен в корзину.

Проверить Продолжить просмотр Закрыть модальный режим

Комбинация тепловых насосов и отопления с помощью солнечных панелей (2022)

Интеграция тепловых насосов и солнечной энергии

Сегодня, с ростом популярности и доступности возобновляемых источников энергии, вопрос обеспечения надлежащего отопления дома, который является энергетическим и в то же время затратным, Эффективность уже не так озадачивает, как это было несколько десятилетий назад. Все больше и больше людей придерживаются позиции экологической устойчивости и обращаются к тепловым насосам и солнечным батареям как к средствам обеспечения тепла для своих домов.

Коэффициенты энергоэффективности тепловых насосов и солнечных панелей в сочетании с их экологичностью делают их идеальным выбором для тех, кто беспокоится о влиянии, которое они оказывают на окружающую среду, и при этом хочет получить максимальную отдачу от своих первоначальных инвестиций. Тепловые насосы — отличное решение для отопления с низким уровнем выбросов углерода, но для их работы требуется электричество, поэтому в сочетании с солнечными панелями ваш дом достигнет нуля. Чтобы максимально использовать источники энергии, которые в определенной степени доступны в бесконечном количестве, предпочтение отдается сочетанию приборов, генерирующих солнечную энергию, и тепловых столбов наземных источников.

Преимущества сочетания солнечной панели и теплового насоса

Объединив два различных источника энергии для целей отопления, вы получите отличное соотношение цены и качества, которое он/она тратит на обогрев помещения, в то время как это обеспечит превосходное, по сравнению с традиционными системами центрального отопления, соотношение цены и качества. Такая комбинированная система позволит:

Обеспечить полноценное отопление зимой.
Обеспечьте кондиционирование воздуха в летнее время с меньшим потреблением энергии.
Обеспечьте определенную степень гибкости с точки зрения того, как вырабатывается тепло, при этом на производительность геотермального теплового насоса не будут влиять внешние погодные условия.
Летом геотермальный тепловой насос отбрасывал избыток тепла, производимого солнечными коллекторами, и сохранял часть его на зиму.

Коэффициент полезного действия комбинированной системы отопления

В дополнение к тому, что было сказано до сих пор, следует отметить, что насос максимальный выход эффективности приходится на период с октября по декабрь, а самый низкий показатель эффективности регистрируется на период с февраля по апрель.

В то время как для солнечных тепловых нагревателей самый высокий коэффициент полезного действия (в холодное время года) ограничен периодом февраля-марта, а самый низкий – между ноябрем и декабрем. Таким образом, эти две разные системы отопления весьма продуктивно дополняют друг друга. Использование солнечных панелей повышает тепловую эффективность геотермального теплового насоса и наоборот, гарантируя, что потребители получат наибольшую выгоду от этих симбиотических отношений.

Единственным существенным недостатком такой комбинированной системы являются ее высокие затраты на установку, что может значительно ограничить ваш бюджет. Причина высоких первоначальных затрат связана с тем, что геотермальный тепловой насос требует бурения скважин в почве на глубине 50-115 метров и прокладки тепловых коллекторов трубчатого типа под землей, чтобы функционировать. Таким образом, затраты на установку геотермального теплового насоса более или менее равны стоимости оборудования теплового насоса, что является важным фактором при принятии решения при поиске системы отопления дома.

Тем не менее, первоначальные высокие затраты компенсируются выплатами , которые получают при эксплуатации и обслуживании геотермального теплового насоса. Стоит также отметить, что общие затраты на комбинированную систему отопления будут аналогичны затратам, связанным с установкой и эксплуатацией полноразмерной системы отопления с солнечными панелями, при этом не требуется слишком много места для размещения солнечных элементов. Для более эффективного распределения тепла рекомендуется использовать теплые полы или фанкойлы, которые летом можно использовать для кондиционирования воздуха.

Способы комбинирования геотермальных тепловых насосов и системы солнечных батарей

Мы сочли достаточным представить список возможных комбинаций систем, цель которых снизить затраты на отопление на 50-70% по сравнению с обычными вариантами отопления, поэтому у вас может быть представление о том, что искать, если вы решите купить его в ближайшем будущем.

1. Комбинированная система из солнечных батарей и геотермального теплового насоса для тепловой мощности 6 кВт и 10 кВт.

Система предназначена для обогрева помещений площадью 100-200 кв. м.
Количество солнечных коллекторов – 4 шт.
Суммарный объем двухбуферной батареи аккумуляторов – 500 литров.
Объем распределительного бака горячей воды – 200 литров.
Номинальная тепловая мощность солнечных батарей – 6,7 кВт.
Мощность теплового насоса – 10 кВт.
Стоимость оборудования – ок. 6000 фунтов стерлингов.

2. Комбинированная система из солнечных батарей и геотермального теплового насоса для тепловой мощности 13 кВт и 10 кВт.

Система предназначена для обогрева помещений площадью 150-300 кв.м.
Количество солнечных коллекторов – 8 шт.
Суммарный объем двухбуферных аккумуляторных батарей – 1000 литров.
Объем распределительного бака горячей воды – 200 литров.
Номинальная тепловая мощность солнечных батарей – 13 кВт.
Мощность теплового насоса – 10 кВт.
Стоимость оборудования – ок. 8000 фунтов стерлингов.

3.

Комбинированная система из солнечных батарей и геотермального теплового насоса для тепловой мощности 20 кВт и 16 кВт.

Система предназначена для обогрева помещений площадью 300-400 кв.м.
Количество солнечных коллекторов – 12 шт.
Общий объем/емкость двухбуферной батареи аккумуляторов – 1500 литров
Объем распределительного бака горячей воды – 200 литров.
Номинальная тепловая мощность солнечных батарей – 20 кВт Мощность теплового насоса – 16 кВт.
Стоимость оборудования – ок. 10 000 фунтов стерлингов.

4. Комбинированная система из солнечных батарей и геотермального теплового насоса для тепловой мощности 26 кВт и 25 кВт.

Система предназначена для обогрева помещений площадью 400-600 кв.м.
Количество солнечных коллекторов – 16 шт.
Суммарный объем двухбуферных аккумуляторных батарей – 2000 литров.
Объем распределительного бака горячей воды – 200 литров.