Fűtési otthonok helioszisztémával
Egy kis elmélet
A déli részeken, ugyanazon a szigeten. Ciprus, ahol a nap lényegében egész évben ragyog, napelemeket építenek minden házban. És ez nem meglepő.
Mindig azt hittük, hogy a nap nem annyira forró, és az éghajlat nem olyan kedvező, hogy lehetővé tenné a helioszisztémák telepítését mindenütt. A matematikai számítások szintén vitatják ezeket az érveket.
Bíró maga. Attól függően, hogy az éghajlat és a szélesség, az átlagos fluxus a napsugárzás a Föld felszínén 100 és 250 W / m2, Csúcskoncentrációk elérése délben, amikor az ég tiszta, gyakorlatilag bármilyen (függetlenül szélesség) helyen - körülbelül 1000 W / m2. Oroszország közepén a napsugárzás évente mintegy 150 kg / tonna / m2 energiát hoz a Föld felszínére, - ez egy hagyományos üzemanyag (itt és lent).
A gyakorlati kihívás a tervezők és alkotók különböző típusú napenergia berendezések az, hogy a leghatékonyabban „össze” az energia áramlását, és alakítják a kívánt forma energia (hő, villamos energia) a legalacsonyabb költség egységnyi. A napenergia legegyszerűbb és legolcsóbb módja a háztartási víz melegítése az úgynevezett lapos napkollektorokban.
Az utóbbi három év tendenciája a növények kapacitásának növekedése, csökkentve az áraikat. Napjainkban a vákuumos napkollektorok költsége meglehetősen hasonlítható a hagyományos fűtési rendszerek költségeivel, és az általuk nyújtott megtakarítások jelentősek
Gazdasági mutatók
A Tengeri Technológiai Problémák Kutatóintézete Alternatív Energia Energetikai Laboratóriumának (FEB RAS, Vladivostok) szerint a napelemek általában a következő mutatókat adhatják (1 m2 napkollektoronként):
- hőfejlődés átlagosan: 600-800 kW / h (évente), a maximális - maximum 1050 kW / óra (évente), amely kiterjed legfeljebb 40-60% -a az egyéni igények a fogyasztók a hő, illetve, hogy csökkentse a fosszilis üzemanyag-fogyasztás, amíg Évi 100 kg / 1 m2 napkollektoros területre, és égetés közben csökkentse a környezetszennyezést.
- a szerves üzemanyag megtakarítása kb. 100 kg tüzelőanyag-egyenértéket jelent a négyzetméter fűtött térben. A 30 m2-es napkollektorok telepítésével általában mintegy 3 tonna üzemanyag-egyenértéket takarítanak meg. vagy körülbelül 7,8 tonna szén;
- az S02-kibocsátás csökkentése 0,6-0,7 kg-ot eredményez a termelt hőenergia 1 kW / h-nál;
- 1 m2 napkollektor megakadályozza 350-730 kg szén-dioxid kibocsátását évente
Napkollektoros vízmelegítő rendszer működési elve
Ábra. 1. Az egész évben működő napenergiával működő vízmelegítő rendszerének ábrája
Az egész évben működő napenergiával működő fűtési rendszer - az SBU (1. ábra) napkollektorból és hőcserélő-akkumulátorból áll. A rendszer szíve a kollektor. Ez olyan eszköz, amely lehetővé teszi a napsugárzás energiájának hatékony felhasználását a hűtőközeg (fagyásgátló) melegítésére. A hőhordozót a napkollektorban a nap energiája fűti fel, majd a felmelegítő tartályba beépített hőcserélőn át adja a hőnek a vizet. A tárolótartályban a forró vizet addig tárolják, amíg használják, ezért jó hőszigeteléssel kell rendelkeznie.
Az első áramkörben, ahol a napkollektor található, a hűtőfolyadék természetes vagy kényszerű keringése használható. Az akkumulátor tartály elektromos vagy egyéb automatikus fűtés-visszatáplálással is felszerelhető. Ha a tárolótartály hőmérséklete a beállított hőmérséklet alá esik (hosszabb felhős időjárás vagy télen kevés napsütés), a fűtőbetét automatikusan bekapcsol és a vizet beállítja a beállított hőmérsékletre.
Ennek eredményeképpen a napkollektoros rendszer használatával az év során szükséges melegvíz 50-60% -át fűtésre és a háztartási igények kielégítésére lehet felhasználni. Nyáron a nap meleg vízzel biztosítja a házat.
A naprendszer típusai
Különböző típusú napkollektorok vannak, de leggyakoribbak a laposgyűjtők és vákuumcsöves kollektorok (2. ábra)
Ábra. 2. Napkollektor
A világ gyakorlatában a legkisebb napkollektoros rendszerek a legszélesebb körben használatosak. Általában az ilyen rendszerek tartalmazhatnak napkollektorok teljes területe 2-8 m2-es tároló tartály, amelynek kapacitása által meghatározott terület által használt gyűjtők, a keringető szivattyú vagy szivattyúk (típusától függően a termikus rendszer) és az egyéb kiegészítő berendezések. Kis rendszerekben a hűtőközeg keringése a kollektor és a tartály között szivattyú nélkül, természetes konvekció (hőszifon elv) következtében hajtható végre. Ebben az esetben az akkumulátortartálynak a kollektor felett kell lennie.
A legegyszerűbb ilyen típusú berendezések egy kollektor, amelyhez a kollektor felső végén található tárolótartály tartozik. Az ilyen típusú rendszereket rendszerint a melegvízellátás szükségleteinek kielégítésére használják kis családi házakban.
3. ábra. A melegvízellátás és fűtés aktív naprendszerének termikus rajza: 1 - radiátor; 2 - fűtőkazán; 3 - napkollektor; 4 - forró víz elemzése; 5 - meleg víz a fűtési rendszerhez; 6 - a napkollektorból származó víz; 7 - szivattyúcsoport; 8 - a napelemek termikus akkumulátora.
Az 1. ábrán. A 3. ábra egy nagyobb méretű aktív rendszer példáját mutatja, amelyben a tárolótartály a gyűjtőcsatornák alatt helyezkedik el, és a hőhordozó keringése egy szivattyú segítségével történik. Az ilyen rendszereket az igényekhez, a melegvízellátáshoz és a fűtéshez használják. Rendszerint olyan aktív rendszerekben, amelyek csak a fűtési terhelés egy részét távolítják el, villamos energiával vagy gázzal ellátott tartalék hőforrás áll rendelkezésre.
Egy viszonylag új jelenség a napenergiát hasznosító megoldások gyakorlatában nagy rendszerek, amelyek melegvízellátást és fűtést biztosítanak a lakóépületek vagy az egész lakóövezet számára. Ilyen rendszerekben napi vagy szezonális hőfelhalmozódást alkalmaznak. A napi felhalmozódás feltételezi a rendszer felhalmozott hő felhasználását több napig, szezonálisan - több hónapig.
A szezonálisan felhalmozódott vízhez nagy víz alatti földalatti tározókat használnak, amelyekbe a nyár folyamán a kollektorokból érkező összes felesleges hő kiszabadul. A szezonális felhalmozódás egy másik változata a talajfűtés csövekkel ellátott kutak segítségével, amelyeken keresztül a gyűjtők köréből érkező forró víz kerül forgalomba.
A jegyzethez
Az európai országok vitathatatlanul vezető szerepet töltenek be az új napenergia-ellátó rendszerek fejlesztésében, ám jóval alacsonyabbak Kínával az új napelemek üzembe helyezésében. Ma az Égi Birodalomban a napkollektorok 78% -át üzembe helyezik a világ összes napkollektorának száma. Európa csak 9%, Törökország és Izrael - 8% és más országok - 5%. Nem meglepő, hogy most könnyebb és olcsóbb Oroszországban vásárolni a kínai napenergia-rendszereket, különösen azért, mert a minőségi mutató nem rosszabb számukra.
Matematikai modellezése egyszerű napenergiával működő vízmelegítők, végzett az Intézet a magas hőmérséklet, a modern szoftverek és adatok tipikus meteogoda azt mutatták, hogy a valós éghajlati viszonyok Oroszország célszerű használni napenergiával működő vízmelegítők.
Így, hogy telepíteni a rendszert a napkollektor terület aránya a térfogata a tartály 2 m2 / liter 100 napi valószínűsége fűtővíz hőmérsékletre nem kevesebb, mint 37 ° C-on 50-90%, a hőmérséklet nem kisebb, mint 45 ° C - 30-70 , legalább 55 ° C - 20-60% közötti hőmérsékleten. A legnagyobb valószínűségi értékek a nyári hónapokra vonatkoznak.
A napenergiát széles körben használják a háztartási szükségletek Európában. Így az EU országaiba telepített napkollektorok teljes területe elérte a 13 960 000 négyzetmétert. és a világon meghaladta a 150.000.000 négyzetmétert. A napkollektorok éves növekedése Európában átlagosan 12%, egyes országokban 20-30% -os vagy annál nagyobb. Szerint a kollektorok száma Ezer lakosra jutó világelső a Ciprusi Köztársaság, ahol a 90% -át a lakások vannak ellátva napenergia berendezések (ezer lakosra itt kell 615,7 m2 napkollektor), majd Izrael, Görögország és Ausztria. Az Európában telepített gyüjtők terén az abszolút vezető Németország - 47%, Görögország - 14%, Ausztria 12%, Spanyolország 6%, Olaszország 4%, Franciaország 3%.
Jelenleg Európában vannak:
- 10 napkollektoros rendszer 2400-tól 8040 m2-ig;
- 22 rendszer, amelynek kollektor területe 1000 és 1250 m2 között van;
- 25 rendszer 500-1000 m2 gyűjtőterületen.