Солнечный коллектор тепловой насос – Тепловые солнечные коллекторы

Тепловые солнечные коллекторы

Для чего используются тепловые солнечные коллекторы? Где можно их использовать - сферы применения, варианты применения, плюсы и минусы коллекторов, технические характеристики, эффективность. Можно ли сделать самому и насколько это оправдано. Схемы применения и перспективы.

к содержанию ↑

Назначение

Коллектор и солнечная батарея два разных устройства. Батарея использует преобразование солнечной энергии в электрическую, накапливающуюся в аккумуляторах и применяющуюся для бытовых нужд. Солнечные коллекторы, как и тепловой насос, предназначены для сбора и накапливания экологически чистой энергии Солнца, преобразование которой используется для нагрева воды либо отопления. В промышленных масштабах стали широко использоваться солнечные тепловые электростанции, преобразующую тепло в электроэнергию.

к содержанию ↑

Устройство

Коллекторы состоят из трех основных частей:

  • панели;
  • аванкамера;
  • накопительный бак.

Панели представлены в виде трубчатого радиатора, помещенного в короб с наружной стенкой из стекла. Их необходимо располагать на любом хорошо освещенном месте. В радиатор панели поступает жидкость, которая затем нагревается и передвигается в аванкамеру, где холодная вода замещается горячей, что создает постоянное динамическое давление в системе. При этом холодная жидкость поступает в радиатор, а горячая в накопительный бак.

Стандартные панели легко приспособить к любым условиям. При помощи специальных монтажных профилей их можно устанавливать параллельно друг другу в ряд в неограниченном количестве. В алюминиевых монтажных профилях просверливают отверстия и крепят к панелям снизу на болты или заклепки. После завершения работы панели солнечных абсорберов вместе с монтажными профилями представляют собой единую жесткую конструкцию.

Система солнечного теплоснабжения делится на две группы: с воздушным и с жидкостным теплоносителем. Коллекторы улавливают и поглощают излучение, и, совершая преобразование ее в тепловую энергию, передают в накопительный элемент, из которой тепло распределяется по помещению. Любая из систем может дополняться вспомогательным оборудованием (циркуляционный насос, датчики давления, предохранительные клапаны).

к содержанию ↑

Принцип работы

В дневное время тепловое излучение передается теплоносителю (вода или антифриз), циркулирующему через коллектор. Нагретый теплоноситель передает энергию в бак водонагревателя, расположенного выше его и собирающего воду для горячего водоснабжения. В простой версии циркуляция воды осуществляется естественным образом благодаря разности плотности горячей и холодной воды в контуре, а для того, чтобы циркуляция не прекращалась, используется специальный насос. Циркуляционный насос предназначен для активной прокачки жидкости по конструкции.

В усложненном варианте коллектор включен в отдельный контур, наполненный водой или антифризом. Насос помогает им начать циркулировать, передавая при этом сохраненную солнечную энергию в теплоизолированный бак-аккумулятор, который позволяет запасать тепло и брать его в случае необходимости. Если энергии недостаточно, предусмотренный в конструкции бака электрический или газовый нагреватель, автоматически включается и поддерживает необходимую температуру.

к содержанию ↑

Виды

Тем, кто хочет, чтобы в его доме была система солнечного теплоснабжения, для начала следует определиться с наиболее подходящим типом коллектора.

к содержанию ↑

Коллектор плоского типа

Представлен в виде коробки, закрытой закаленным стеклом, и имеющий особый слой, поглощающий солнечное тепло. Этот слой соединен с трубками, по которым ведется циркуляция теплоносителя. Чем больше энергии он будет получать, тем выше его эффективность. Уменьшение тепловых потерь в самой панели и обеспечение наибольшего поглощения тепла на пластинах абсорбера позволяет обеспечить максимальный сбор энергии. При отсутствии застоя плоские коллекторы способны нагреть воду до 200 °C. Они предназначены для подогрева воды в бассейнах, бытовых нужд и отопления дома.

к содержанию ↑

Коллектор вакуумного типа

Представляет собой стеклянные батареи (ряд полых трубок). Наружная батарея имеет прозрачную поверхность, а внутренняя батарея покрыта специальным слоем, который улавливает излучение. Вакуумная прослойка между внутренними и внешними батареями помогает сохранить около 90% поглощаемой энергии. Проводниками тепла являются специальные трубки. При нагревании панели происходит преобразование жидкости, находящейся в нижней части батареи в пар, который поднимаясь, предает тепло в коллектор. Этот тип системы имеет больший КПД по сравнению с коллекторами плоского типа, так как его можно использовать при низких температурах и в условиях плохой освещенности. Вакуумная солнечная батарея позволяет нагреть температуру теплоносителя до 300 °C, при использовании многослойного стеклянного покрытия и создании в коллекторах вакуума.

к содержанию ↑

Тепловой насос

Системы солнечного теплоснабжения наиболее эффективно работают с таким устройством, как тепловой насос. Предназначен для сбора энергии из окружающей среды вне зависимости от погодных условий и может устанавливаться внутри дома. В качестве источника энергии здесь могут выступать вода, воздух либо грунт. Тепловой насос может работать, используя лишь солнечные коллекторы, если достаточно солнечной электроэнергии. При использовании комбинированной системы «тепловой насос и солнечный коллектор», не имеет значения тип коллектора, однако наиболее подходящим вариантом будет солнечная вакуумная батарея.

к содержанию ↑

Что лучше

Система солнечного теплоснабжения может устанавливаться на крышах любого вида. Более прочными и надежными считаются плоские коллекторы, в отличие от вакуумных, конструкция которых более хрупкая. Однако при повреждении плоского коллектора придется заменить всю абсорбирующую систему, тогда как у вакуумного замене подлежит лишь поврежденная батарея.

Эффективность вакуумного коллектора гораздо выше, чем плоского. Их можно использовать в зимнее время и они производят больше энергии в пасмурную погоду. Достаточно большое распространение получил тепловой насос, несмотря на свою высокую стоимость. Показатель выработки энергии у вакуумных коллекторов зависит от величины трубок. В норме размеры трубок должны составлять в диаметре 58 мм при длине от 1,2-2,1 метра. Достаточно сложно установить коллектор своими руками. Однако обладание определенными знаниями, а также следование подробным инструкциям по монтажу и выбору места системы, указанными при покупке оборудования существенно упростит задачу и поможет принести в дом солнечное теплоснабжение.



Оцените статью:

Загрузка...

Поделитесь с друзьями:

mirenergii.ru

vmestogaza.ru

В интернете можно найти достаточно много предложений от продавцов солнечных коллекторов. Для начала, давайте разберемся, что же это такое.
Наверно, многим знакома идея солнечного душа. Берем бочку, красим ее в черный цвет, поднимаем на возвышение, а в нижней части делаем краник с душевой насадкой. Вечером наливаем в бочку воду. К следующему вечеру вода в бочке прогревается до тепературы, при которой вполне можно принять душ. Некоторые пошли дальше. Бочку установили внутри помещения (дома или бани), а для нагрева вынесли на улицу чугунную (или другую) батарею (радиатор отопления). Батарею соединили трубами с бочкой. Вода, нагреваясь в батарее, начинает циркулировать в системе и постепенно нагревается. Вот и получился первый, достаточно примитивный, солнечный коллектор.

Вакуумные солнечные коллекторы.

При всей простоте и эффективности, у солнечного коллектора есть достаточно существенный недостаток. Теплоноситель в нем не только нагревается от солнечной энергии, но и охлаждается от теплопередачи через окружающий воздух. Для того, чтобы исключить этот эффект, разработан вакуумный солнечный коллектор. Суть его в следующем. Медная трубка, в которой циркулирует теплоноситель, помещается внутрь стеклянной трубки. Из пространства между трубками откачивается воздух (создается вакуум). В связи с нулевой теплопроводностью вакуума, исключается теплопередача от медной трубки к окружающему воздуху. Тем не менее, солнечные лучи беспепятственно попадают на нее и нагревают теплоноситель.
Стоит заметить, что вакуумные солнечные коллектора могут эффективно работать при достаточно низких температурах окружающего воздуха.

Эффективность солнечного коллектора.

Солнечный коллектор - это достаточно простое и надежное изделие. Срок службы его составляет десятки лет, а обслуживание сводится только к периодическому осмотру. Вакуумный солнечный коллектор способен нагревать воду даже зимой.  Фактически, это источник дармового тепла. Казалось бы, идея использовать его в бытовых целях является самой разумной. Однако, давайте прикинем, насколько это возможно.
КПД солнечного коллектора составляет 60-70%. Это означает, что именно столько солнечной энергии преобразуется в тепловую. Количество излучаемой солнцем энергии составляет от 100 до 1000 Вт на квадратный метр (эта цифра очень сильно зависит от времени года и метеоусловий). Также, отметим, что работать солнечный коллектор будет только днем.  Таким образом, чтобы получить один киловатт тепла в зимние месяцы, необходима площадь солнечных коллекторов прримерно 15-18 квадратных метров. А если для отопления дома необходимо затратить 10 киловатт тепла? Опять же, это только днем, а что будем делать ночью? Можно себе представить поле с коллекторами, предназначенное для отопления небольшого частного дома.

Однако, нагреть сотню литров воды для бытовых нужд коллектор вполне способен (вспомните идею с летним душем). Более того, современные солнечные коллектора способны обеспечивать горячей водой семью из нескольких человек практически круглогодично.

Сочетание солнечного коллектора и теплового насоса.

Существует еще одно интересное применение солнечного коллектора. Как уже говорилось, эффективност солнечного коллектора в зимние месяцы достаточно низка. Однако, летом можно получить избыточное количество тепла. Только, вот, что с ним делать? Как его сохранить до холодной зимы? Оказывается, выход есть.
Как Вы уже знаете из материалов данного сайта, тепловой насос получает тепло из земли. Так почему бы не вернуть тепло в землю летом при помощи солнечного коллектора? Как показывает опыт эксплуатации,если в летнее время направить тепло из солнечного коллектора в земляной контур, то можно существенно увеличить КПД теплового насоса в период отопления. Таким образом, используя землю в качестве теплового аккумулятора, можно направить солнечное тепло на отопление дома.

vmestogaza.ru

Научно-исследовательская установка на базе солнечных коллекторов и теплового насоса Текст научной статьи по специальности «Энергетика»

Электронное периодическое издание «Вестник Дальневосточного государственного технического университета» 2010 год № 2 (4)

05.00.00 Технические науки

УДК 697(075.8)

А.С.Штым, А.А.Журмилов

Штым Алла Сильвестровна - канд. техн. наук, зав.кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции ДВГТУ. E-mail: [email protected]

Журмилов Алексей Александрович - аспирант кафедры теплогазоснабжения и вентиляции ДВГТУ. E-mail: [email protected]

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Показана принципиальная схема установки совместной работы солнечных коллекторов и теплового насоса. Совместная работа оборудования повышает их энергоэффективность, позволяет решить проблему утилизации избыточной теплоты от солнечных коллекторов, повышает температурный потенциал поля грунтового теплообменника, а также обеспечивает стабильный нагрев воды.

Ключевые слова: тепловой насос, солнечный коллектор, бак-гидробуфер, бак-аккумулятор, грунтовый теплообменник, теплоноситель.

Alla S. Shtym, Alexey A. Zhurmilov RESEARCH PLANT WITH SOLAR COLLECTORS AND THERMAL PUMP

The article describes the concept scheme of solar collectors and the thermal pump working on the principle of joint action. It improves power efficiency of the equipment, allows to solve an application problem of excess heat from solar collectors, increases temperature potential of the soil heat exchanger, and also provides stable heating of water.

Key words: heat pump, solar collector, tank-hydrobuffer, heat storage, soil heat exchanger, heat carrying agent.

Большинство развитых стран постепенно переходит на использование возобновляемых источников энергии. В некоторых странах, в том числе и в России, их внедрение происходит медленными темпами.

Приморский и Хабаровский края являются одними из самых солнечных регионов на Дальнем Востоке и имеют благоприятные условия для использования устройств на основе гелиосистем и геотермальных тепловых насосов. Использование солнечной энергии и энергии земли способствует снижению потребления традиционных энергоносителей и выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Сотрудниками Научно-образовательного центра «Энергетический комплекс Дальнего Востока» разработана научно-исследовательская установка для исследования совместной работы солнечных коллекторов и теплового насоса. Для схемы установки коллекторов и тепловых насосов было выбрано экономичное и надёжное оборудование. Тепловой насос используется для теплоснабжения в зимний период года и холодоснабжения в летний в системах отопления, вентиляции и кондиционирования [2].

Основой для разработки такой научно-исследовательской установки стало крупномасштабное применение и использование во всём мире солнечных коллекторов и тепловых насосов. В условиях постоянно растущих цен на энергоносители и электроэнергию экономическая эффективность должна стать главной предпосылкой для массового внедрения инновационных технологий во всех отраслях народного хозяйства. Особенностью разработанной установки является то, что комбинирование солнечных коллекторов с тепловыми насосами позволяет исключить недостатки, возникающие при эксплуатации этих устройств, работающих раздельно, и существенно повысить их эффективность.

Установка на основе тепловых насосов и солнечных коллекторов используется в научно- исследовательской работе бакалавров, магистров, аспирантов и в учебном процессе кафедры теплогазоснабжения и вентиляции ДВГТУ, что повышает качество подготовки студентов.

На рис. 1 представлена принципиальная схема работы инновационной научно-исследовательской установки. Основным оборудованием установки являются тепловой насос фирмы «Florida Heat Pumps Manufacturing марки WP038-A

(США) производительностью 10,0 кВт и солнечные коллекторы (4 шт.) АЕ-40 фирмы «АЕЕ-8о1аг» (США) производительностью 2,5 кВт каждый.

Солнечные коллекторы являются источником для горячего водоснабжения и работы фанкойлов. Солнечные коллекторы установлены на крыше клуба «ВБВ». В данной установке они могут работать как совместно с тепловым насосом, так и отдельно.

Рис. 1. Принципиальная схема установки для исследования совместной работы солнечных

коллекторов и теплового насоса

При раздельной работе солнечных коллекторов и теплового насоса низкопотенциальным источником энергии для теплового насоса служит энергия, извлекаемая из грунта с помощью 4 скважин по 60 м глубиной, в которых установлен грунтовый теплообменник. Теплоноситель от грунтового теплообменника поступает сначала в бак-гидробуфер для выравнивания температурного

потенциала теплоносителя, а затем - в тепловой насос. Применение бака-гидробуфера улучшает эксплуатационные характеристики и повышает надежность работы теплового насоса, т.к. скачки температуры от источника низкопотенциальной энергии минимизированы. Для учёта параметров теплоносителя, поступающего из грунтового теплообменника, на оборудовании установлены датчики температуры, расхода и количества теплоты. В контуре грунтового теплообменника используется незамерзающая жидкость. Согласно проведённым исследованиям, для г. Владивостока средняя температура теплоносителя, поступающего от скважинного поля, составляет 4о С при стационарном режиме работы. В грунтовый теплообменник теплоноситель от установки поступает с температурой 2о С. Тепловой насос служит для повышения потенциала энергии, поступающей от грунтового теплообменника. Теплоноситель, циркулирующий по контуру «тепловой насос-потребитель», имеет температуру 40-50° С.

Недостатками установки, состоящей из теплового насоса и грунтового теплообменника, являются большие капиталовложения при устройстве грунтового теплообменника и снижение эксплуатационных характеристик из-за возможного уменьшения энергетического потенциала грунтового теплообменника. Снижение энергетического потенциала грунта связано с тем, что в условиях России часть года, когда из грунта потребляется тепловая энергия, значительно больше периода, когда в грунт поступает тепловая энергия, а при этом потребляется холод для целей кондиционирования зданий.

Основной задачей солнечных коллекторов является нагрев воды в баке-аккумуляторе за счёт солнечной энергии. Нагрев производится при падении температуры в баке до 40о С и ниже и прекращается при достижении температуры 60о С. От бака-аккумулятора теплоноситель идёт на нужды потребителя (горячая вода, отопление). В контуре солнечных коллекторов и бака-аккумулятора установлены датчики для определения температуры, количества теплоты теплоносителя и солнечной радиации, что позволяет проводить исследования и оптимизировать схему установки.

Недостатками работы солнечных коллекторов по рассмотренному контуру являются, во-первых, ограниченный временной период нагрева теплоносителя, что связано с погодными условиями, временем суток и временем года, во-вторых, возможный перегрев теплоносителя в баке-аккумуляторе при отсутствии водопотребления, в этом случае предусмотрен сброс горячей воды.

При совместной работе солнечных коллекторов и теплового насоса, если температура воды для горячего водоснабжения удовлетворяет поставленным условиям, избытки теплоты от солнечных коллекторов поступают в скважинное поле (летний период) или в бак-гидробуфер (зимний период). Для этого в контуре солнечных коллекторов установлен пластинчатый теплообменник, предназначенный для утилизации теплоты от солнечных коллекторов. В летний период сбрасываемая теплота от солнечных коллекторов аккумулируется в грунте, что благоприятно влияет на работу тепловых насосов в отопительный период. Теплота в скважинное поле сбрасывается до тех пор, пока не возникнет потребность в нагреве воды для горячего водоснабжения. Однако в пасмурные дни, а также в ночное время, когда температура теплоносителя от солнечного коллектора может быть меньше 20о С, нагрев воды происходит за счёт работы теплового насоса. В этом случае сброс низкопотенциальной энергии от солнечного коллектора происходит в бак-гидробуфер.

Применение описанной схемы решает проблему утилизации избыточной теплоты от солнечных коллекторов, поддерживает температурный потенциал в грунтовом теплообменнике, а также позволяет без перебоев обеспечивать потребителя горячей водой.

В системе солнечного теплоснабжения протекают процессы лучистого, конвективного теплообмена и теплопроводности. Основным из них является лучистый теплообмен, т.к. посредством распространения внутренней энергии Солнца путем электромагнитных волн происходит нагрев тепловоспринимающей поверхности солнечных коллекторов.

Распределение теплоты осуществляется по всей тепловоспринимающей поверхности за счет теплопроводности. Распределение температуры на поверх-

ности черного тела, по закону Стефана-Больцмана, показано на рис. 2. Солнечный коллектор представляет собой теплообменный аппарат, который преобразует лучистую энергию солнца в тепловую и характеризуется теплопроизводи-тельностью, которая определяется по формуле (1):

где Б - суммарная площадь коллектора, м;

2 2

1к - количество солнечной радиации, поступающей на 1м , Вт/м ;

Б(та) - оптический КПД коллектора;

Б(иЪ) - приведенный коэффициент тепловых потерь СК, Вт/м2*0С;

1;г - средняя температура теплоносителя в СК, 0С;

1;В - температура воздуха, 0С.

Количество солнечной радиации определяется по формуле (2):

Е _ с 4 (ш) , Вт/м2 . (2)

Температура тепловоспринимающей поверхности коллектора (1;г) определяется по формуле (3):

■ = ::-'-:--:7;,0С , (3)

22

где Е - количество солнечной радиации, поступающей на 1м , Вт/м ;

2 4

С=5,67 Вт/(м *К ) - коэффициент излучения абсолютно черного тела.

5 ------:------:---------! :—: {—;-------:---------:—і—:—I—:—-----;---------:—;—■—;—1—г

О ---1- I т * Т—І г— I г —і---------Г— і —і г— т -1- - -1- г

320 344 369 396 424 453 484 517 551 587 625 664 706 749 794 841 890 942 995 1051

Рис. 2. Распределение температуры на поверхности черного тела по закону Стефана-Больцмана

На основании приведенных формул, описывающих процессы теплообмена, и полученных результатов параметров сред, находящихся во взаимодействии друг с другом, а также с внешней средой, можно вычислить количество поступающей теплоты при прямом и косвенном режимах работы системы. Необходимо провести анализ сравнения эффективности работы этих режимов в зависимости от интенсивности солнечной радиации. Но для нахождения полного энергетического потенциала вещества необходимо выполнить термодинамический анализ на основе понятия эксергии рабочего тела [1].

Эксергия вещества определиться по формуле (4):

5х = — ]0) - — 50)] 5 ккал, (4)

где с - расход среды, кг/ч;

и.. - энтальпия среды на входе, ккал/кг;

I, - энтальпия среды, принятой за границу отсчета, ккал/кг;

J: - абсолютная температура среды, принятой за границу отсчета, К;

3Е3. - энтропия среды на входе, ккал/кг*0С;

- энтропия среды, принятой за границу отсчета, ккал/кг*0С.

На установке были проведены эксперименты и построены графики согласно полученным данным по выработке тепловой энергии и по ее потреблению.

Из графика поступления солнечной радиации в течение дня (рис. 3) видно, что утренним часам (9:00-11:00) соответствует интенсивность солнечной радиации 200-400 Вт/м , эти же показатели интенсивности имеет солнечная активность в вечерние часы дня (17:00-19:00). Максимум солнечной активности

10:00 11:00 11:30 12:00 13:00 13:30 13:50 14:00 15:00 15:20 15:50 16:00 17:00 18:00

Рис. 3. Поступление солнечной радиации на горизонтальную поверхность, Вт/м2

приходится на полуденные часы (13:50-15:00). Падение интенсивности солнечной радиации обусловлено небольшой облачностью, вызывающей колебание поступления солнечной энергии.

Если рассмотреть работу системы теплоснабжения при работе только солнечных коллекторов и соответственно прямого режима нагрева, то в период с 12:00 до 14:00 ч поступление энергии, а вместе с ним и количество потребляемой теплоты с горячей водой снижается и вовсе прекращается. В 16:00 ч потребление превышает производительность солнечных коллекторов, которая компенсируется затратами электрической энергии (рис. 4).

5000

4000

3000

н со

2000

1000 о

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

Часы суток

Рис. 4. Количество теплоты, поступившей (синий цвет) и израсходованной (красный цвет) из бака-аккумулятора при работе только СК, Вт

Во время падения интенсивности солнечной радиации в системе теплоснабжения происходит изменение режимов работы установки, что соответствует совместной работе солнечных коллекторов и теплового насоса (рис. 5).

4500 4000 3500 3000 н 2500 “ 2000 1500 1000 500 О

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

Часы суток

Рис. 5. Количество теплоты, поступившей (синий цвет) и израсходованной (красный цвет) из бака-аккумулятора при смене режимов, Вт

При интенсивности солнечной радиации 350-400 Вт/м (11:00 ч), что соответствует изменению температуры нагреваемой среды от 16,28 0 С до 26,87 0 С, происходит подключение теплового насоса и количество теплоты, выработанной в этом режиме работы, равно 3500 Вт. Очевидно, что потребление теплоты не превышает ее выработки, следовательно, тепловой насос и солнечный коллектор обеспечивают потребности в горячей воде без использования электронагревателя.

Тепловой насос включается в работу схемы теплоснабжения при низкой солнечной активности с коэффициентом преобразования Ппю=2 (рис. 6). При минимальном значении интенсивности излучения, соответствующего 13:00 ч, коэффициент Ппю достигает значения 3,75, затем при росте солнечной активности тепловой насос отключается, т.к. достаточно энергии солнца, но при увеличении потребления горячей воды он включается перед 16:00 ч, чтобы удовлетворить потребности потребителя в горячей воде.

10:00 11:00 11:30 12:00 13:00 13:30 13:50 14:00 15:00 15:20 15:50 16:00 17:00 18:00

Рис. 6. Изменение коэффициента преобразования Ппнэ теплового насоса

При анализе влияния на работу солнечного коллектора и теплового насоса при совместном режиме их работы от температуры греющей среды в контуре солнечных коллекторов (рис. 7) можно сделать вывод, что тепловой насос работает с наибольшим коэффициентом преобразования при падении температуры среды в контуре солнечных коллекторов до 40О С и ниже.

Максимальное количество энергии, поступающей при косвенном режиме работы системы, соответствует температуре среды в баке-гидробуфере от 18,8 0 С до 20,8 0 С (рис. 8).

Отсюда следует, что режим косвенного нагрева позволяет не прекращать нагрев теплоносителя в баке-аккумуляторе в период слабой интенсивности солнечной радиации. Представленная схема теплоснабжения запатентована как полезная модель [3].

1200.0

1000.0

300.0'

600.0

й

400.0

200.0 0.0

-200.0

'т—ш^

24 .2 33 .6 33 32.0 33.2 -5С ,0 57 .? 43 .5 53 .0

°С

Рис. 7. Количество поступающей энергии в прямом (синий цвет) и косвенном (красный цвет) режимах, в зависимости от температуры греющей среды в контуре солнечных коллекторов

1 *)ПП п

іиии,и япп п

I- ей Д.ПП П

0 У

и,и ТПГк п 1 О 1 52 О 1 С 1 . 1Г о ос; з *)Я 0 та о 10 0

£. °С

Рис. 8. Количество поступающей энергии в прямом (синий цвет) и косвенном (красный цвет) режимах, в зависимости от температуры среды в баке-гидробуфере, Вт

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988. 286 с.

2. Рей Д., Макмайл Д. Тепловые насосы. М.: Энергоиздат, 1982. 224 с.

3. Штым А.С., заявитель и патентообладатель; Автономная некоммерческая научнообразовательная организация ДВГТУ «Научно-технический и внедренческий центр “Модернизация котельной техники”» Комбинированная система теплоснабжения // Патент на полезную модель № RU 85989. Опубл. 20.08.2009. Бюл. 23.

cyberleninka.ru

тепловые насосы или солнечные коллекторы? -

 

Основываясь на опыте различных строек, можно смело сказать, что самый верный выбор отопительной системы для конкретного здания всегда делается на основе доступности того или иного вида энергии, удаленности постройки от населенного пункта и материальных возможностей владельца. Любая отопительная система имеет свои плюсы и минусы, следовательно, прежде чем что-либо решать, лучше посоветоваться с проектировщиками.

Экономичные систем отопления: тепловые насосы

Проживанию в частном доме присуща масса преимуществ, если сравнивать его с квартирной жизнью. Одно из главных мест в перечне этих преимуществ, безусловно, занимают обстоятельства, позволяющие создать комфортные жизненные условия, независимо от внешних факторов. К тому же благодаря современным технологиям частники могут значительно экономить на потреблении энергоресурсов. Например, для экономии средств, затрачиваемых на отопление жилища, хозяин дома может использовать тепловой насос, который многократно сокращает потребление отопительных материалов.

Важную роль в создании комфортного проживания играет индивидуальное отопление, которое всегда будет более экономичным вариантом, чем централизованное квартирное. Кроме того, индивидуальное отопление дома позволяет чувствовать себя настоящим хозяином. Ведь мы сами решаем, когда нам начинать или заканчивать отопительный сезон, а также какой уровень температуры установить в помещении, сами определяем приемлемую для себя норму затрат для поддержания таких условий. Разумеется, всё это так, если наша отопительная система достаточно эффективна и функциональна.

Дешёвые виды энергии

Конечно, когда есть подводка газопровода к дому или посёлку, лучше всего остановить свой выбор на водяном нагреве при газовом теплогенераторе. Сегодня газ считается одним из наиболее дешёвых видов энергии. Однако зимой случаются падения давления газа, которое может привести к бесполезности отопительной системы. К тому же, если к дому не подведен водопровод, то для устройства такой отопительной системы придётся бурить скважины для колодца.

Солнечные коллекторы для отопления

Для обогрева жилища можно использовать солнечный коллектор. Однако при возможности подвода электричества достаточных мощностей (в случае установки оборудования мощностью, превышающей 10 кВт, нужно подключить трехфазный провод, но прежде обязательно договориться об этом с органами энергосбыта) легко можно воспользоваться и другими способами электрообогрева. Однако тогда ваша отопительная система будет полностью зависеть от подаваемой электроэнергии.

Обладателям домов, расположенных вдали от цивилизации, придется решать вопрос создания независимой системы отопления. Для чего можно построить в доме печи или камин на твердом топливе. Первая опасность при неправильном сооружении печей: возможность попадания угарного газа внутрь помещения, поэтому нужны профессиональные печники. Как альтернативу печам можно установить котел на твердом виде топлива: угле и дереве для водяного отопления. Однако если отопление водяное и нет при этом водопровода, то понадобиться скважина на воду, чтобы обеспечить себя водой.

Если установить специальные датчики, то даже маломощные котлы смогут сохранять нужную температуру без использования электричества. Также можно установить в доме котёл на жидком топливе. Однако тогда нужно иметь в виду, что газы от сжигания дизтоплива пагубно влияют на здоровье, а кВт энергии будет обходиться в несколько раз дороже, чем если бы использовалось твёрдое топливо.

Чтобы быть уверенным в том, что ваш дом всегда будет тёплым, возможно, стоит позаботиться о возможности использования разных источников энергии. Например, построить камин или установить котел, работающий на нескольких видах топлива. Однако стоимость такого котла превысит суммарную стоимость одиночных котлов, которые работают на разном топливе.

СРО в Татарстане и Казани< Предыдущая   Следующая >Водостоки и водосточные системы

zzxs.info

Как работает тепловой насос и солнечный коллектор. Плюсы их использования.

Всем известно, что холодильник из внутренней камеры переносит тепло на радиатор, благодаря чему появляется внутри него холод. Тепловой насос вода вода функционирует по принципу холодильника, только с точностью до наоборот. Рассеянное тепло насос из окружающий среды переносит в дом. Теплоноситель (рассол или вода), взявший из окружающей среды всего несколько градусов проходит через теплообменник насоса (испаритель) и затем тепло, собранное из окружающей среды отдаёт во внутренний контур насоса. Внутренний контур заполнен хладагентом, который обладая невысокой температурой кипения, продвигаясь через испаритель, из жидкого состояния превращается в газообразное. Это может происходить при температуре в пять градусов и при невысоком давлении. Далее газообразный хладагент из испарителя поступает в компрессор, где и сжимается до большого давления и большой температуры. Потом горячий газ начинает поступать уже в другой теплообменник, где осуществляется теплообмен между газом горячим и теплоносителем из трубопровода (обратного) отопительной системы дома. Своё тепло хладагент отдаёт в отопительную систему, охлаждается и вновь превращается в жидкое состояние, а вот нагретый теплоноситель отопительной системы начинает поступать к отопительным приборам.

Плюсы насосной тепловой установки.

Самым большим преимуществом данной системы является экономичность. Купить солнечный коллектор и тепловой насос стоит в любом случае ведь они быстро окупаются. Невысокое энергопотребление может достигаться благодаря высокому КПД и даёт возможность получить на один киловатт затраченной электроэнергии три – восемь киловатт тепловой энергии. Также нужно отметить и то, что данная тепловая система является экологически чистой. Использование системы позволяет сохранить невозобновляемые энергоресурсы и защитить от вредных выбросов окружающую среду. Тепловые установки, производя термодинамический обратный цикл на рабочем низкокипящем веществе берут низкопотенциальную возобновляемую теплоэнергию из окружающей среды, увеличивая её потенциал до величины, нужной для теплоснабжения, расходуя меньше раза в полтора – два с половиной первичной энергии, чем это бывает при сжигании топлива. Тепловые насосные системы являются совершенно безопасные, так как отсутствует открытый огонь, нет сажи, выхлопов, запаха солярки, разлива мазута и утечки газов, а ведь это играет огромную роль особенно в отопление частного дома. Время службы насоса составляет пятнадцать – двадцать пять лет, и это при том, что он не нуждается в особом обслуживании. Использование тепловых установок в жилых домах удобно ещё тем, что они функционируют практически бесшумно, а климатический мультизональный контроль и погодозависимая автоматика создают в помещении максимальный уют и комфорт.

В заключении хотелось бы добавить, что в настоящее время на современном рынке отопительных систем лидирующие позиции занимают тепловые насосы и солнечные коллекторы. Именно данные отопительные системы позволяют существенно сэкономить затраты на электроэнергии.

brigadeer.ru

Солнечные коллекторы, тепловые насосы

Поддержка отопительной системы со стороны солнечных коллекторов


Термические солнечные устройства (солнечные коллекторы) предназначаются не только для нагрева воды, но могут и вносить определенный вклад в поддержку работы системы отопления помещений. Впрочем, на основании зимнего "провала" в работе солнечных устройств, не следует отказываться и от работы традиционных отопительных систем (работающих на жидком котельном топливе, природном газе или на твердом топливе), за исключением, конечно, ситуаций, когда применяется суперсовременный и, соответственно, намного более дорогой коллектор. Для домов, рассчитанных для проживания одной или двух семей, достаточно иметь солнечный коллектор с общей рабочей площадью от 10 до 15 м2 и буферный аккумулятор-накопитель горячей воды емкостью от 700 до 1000 л. Благодаря этому примерно от 20 до 25% потребности в тепловой энергии покрывается за счет энергии, получаемой из возобновляемого источника, и накапливается для последующего использования. Наиболее эффективно гелиоустановки работают при нагреве воды до 50 °С, в комбинации с системами обогрева полов и стен.

 

Аккумулятор тепла (в большинстве случаев интегрированный с бойлером-теплообменником в единое многофункциональное устройство) поставляет тепло в системы отопления и горячего водоснабжения или от гелиоустановки, и/или от традиционного котельного агрегата. Система электронного управления позволяет оптимальным образом регулировать баланс между тепловой энергией, получаемой от гелиоустановки, и теплом, получаемым от отопительного котла, постоянно поддерживая в помещениях нужный температурный режим.
Очевидным преимуществом использования гелиоустановок для поддержки работы традиционных отопительных систем является заметная экономия топлива, прежде всего, весной и осенью. При условии использования отопительного котла, работающего на древесном топливе, можно добиться того, чтобы все 100% потребляемой энергии поступали из возобновляемых источников. К недостаткам гелиоустановок можно отнести их относительно высокую стоимость.

 

 

 

Тепловые насосы

 

Тепловой насос представляет собой устройство, которое использует подводимую рабочую энергию, например электрическую, для получения тепла из окружающей среды или подъема уровня температуры с более низкого до более высокого (по тому же принципу, по которому работает, например, холодильник). Тепловой насос работает тем эффективнее, чем более полезной тепловой энергии извлекается с его помощью на единицу энергии, подводимой с тем, чтобы привести его в действие. Это соотношение, называемое "рабочим числом" (Arbeitszahl), при условии применения электрического теплового насоса, должно в течение года достигать значения 4, чтобы эффективность работы устройства была равна эффективности работы газового конденсационного котла. Для этого требуется, чтобы разница температур между внешним источником тепла и теплом для отопления была меньше 35.
Применительно к низкотемпературному обогреву жилых площадей в домах, такому требованию соответствуют только тепловые насосы, которые используют тепло земных недр (змеевик, проложенный на глубине 1—2 м или скважина глубокого бурения), при том условии, что тепловой насос является единственным источником тепловой энергии, идущей на нужды отопления. Выход представляют собой комбинированные устройства, сочетающие в себе газовый котел и тепловой насос, которые взаимно дополняют друг друга во время пиковых нагрузок в самые холодные дни в году. Недостатком таких систем являются высокие инвестиционные затраты. По этой причине возможности применения такого оборудования в старых домах ограничены.
В таких ситуациях можно рекомендовать совмещение центрального горячего водоснабжения с тепловым насосом и гелиоустановкой, равно как и установку измерительной аппаратуры для контроля над производительностью работы отопительной системы, а также счетчиков-распределителей тока и тепла (иногда со встроенными приборами для контроля за гарантированным годовым рабочим числом, что обеспечивает возможности конфигурирования системы). Отопление с помощью теплового насоса требует относительно больших инвестиционных затрат, нежели традиционные отопительные системы с использованием газовых и жидкотопливных котлов. Вследствие региональных различий в ценах необходимо уточнять условия потребления электроэнергии тепловым насосом. Газовые тепловые насосы (абсорбционные тепловые насосы) с теоретическим коэффициентом использования газа около 130% находятся пока в стадии тестирования. Они очень дороги, но в ближайших перспективах на будущее должны занять свою нишу на рынке.

www.uniexo.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *