Гелиосистемы

 

Гелиосистемы
 

Население Земли растет, а вместе с ним растет и потребность в потреблении энергии, и как след­ствие ухудшается экологическая ситуация. Все это в комплексе обуславливает интерес к нахождению альтернативных источников энергии. Для Украины необходимость в поиске альтернативной энергии усугубляется дефицитом собственных энергоноси­телей. На сегодня прогресс в энергетике в мире определяется использованием возобновляемых источников энергии, в том числе и солнечного из­лучения.

Солнечное тепло может быть эффективным источником тепла и энергии для оборудования в коттеджах и дачных домах, расположенных вдали от инженерных коммуникаций.

При этом за энергию солнца не нужно платить, и, к тому же, она никогда не иссякнет.

Для солнечной энергетики существует специаль­ное понятие — гелиоэнергетика (от греческого He­lios — солнце), а гелиоустановки — это устройства для преобразования солнечной энергии в другие виды. Они могут применяться для нагревания и ох­лаждения воды и воздуха, то есть отопления и кон­диционирования, опреснения воды, выработки электроэнергии и др.

До сих пор солнечные системы не получили широ­кого распространения в силу сложности конструкции и высокой цены. Также среди недостатков таких си­стем были невысокая энергоэффективность, боль­шие теплопотери при температурах ниже нуля и низ­кой поглощающей способности коллектора. На сегодняшний день современные установки обла­дают дополнительными преимуществами, поскольку энергоэффективность их значительно увеличилась, ударостойкая герметичная конструкция коллектора практически не имеет теплопотерь,а срок эксплуата­ции может составляет 15-20 лет и более.

В конструкции гелиосистемы основным элемен­том гелиосистем является солнечный коллектор, или гелиоколлектор. Именно в поглощающей па­нели гелиоколлектора под воздействием солне­чного излучения, а точнее, инфракрасной ее соста­вляющей, и происходит преобразование солнечной энергии в тепловую. В результате панель разогре­вается, а прокачиваемый через нее жидкий тепло­носитель отбирает полученное тепло. Тепло переда­ется теплоносителем в бак-аккумулятор и далее по контуру нагрева воды (а возможно и отопления), затем охладившийся теплоноситель возвращается в коллектор и вновь нагревается, и таким образом цикл замыкается. Таков принцип работы системы.

От эффективности работы солнечного коллектора в значительной степени зависит эффективность работы всей системы, поскольку чем больше солне­чной энергии поглотит гелиоколлектор и чем меньше ее потеряет, тем эффективнее будет рабо­тать система. Эффективный плоский гелиоколлектор сейчас работает со средним КПД в 60-70%, но вели­чина эта нестабильная, и может определяться только для конкретных условий эксплуатации в от­дельный момент времени. В частности, чем ниже требуемая температура нагрева, тем выше КПД ге- лиоколлектора, а применение более эффективного поглощающего покрытия в облачную погоду позво­лит увеличить эффективность коллекторов практи­чески в полтора раза. Также на эффективность кол­лектора 

сильно влияет разница между температурой поверхности панели и окружающей среды — чем разница меньше, тем выше КПД из-за понижения теплопотерь.

Гелиосистемы разделяются по количеству конту­ров теплоносителя на одно- и двухконтурные, а по способу циркуляции теплоносителя — на системы с естественной циркуляцией, или термосифонные, и системы с принудительной циркуляцией.

В одноконтурных системах в солнечные коллек­торы поступает и нагревается именно та вода, кото­рая расходуется из бака-аккумулятора. Преимуще­ства такого метода в простоте и наивысшем КПД системы в целом, недостатки — повышенные требо­вания к качеству воды, причем как в плане чистоты, так и низкой жесткости, повышенная коррозия, из- за воздуха, который растворен в воде и трудность в работе при минусовых температурах.

В двухконтурных системах имеется специаль­ный теплоноситель, антизамерзающая жидкость, при этом тепловая энергия от теплоносителя воде передается с помощью специального теплообмен­ника, обычно «змеевика». Преимущества здесь — повышенная надежность системы, поскольку в кол­лекторах нет выпадения солей, какв случае приме­нения воды, возможность безопасной работы си­стемы при минусовых температурах, отсутствие необходимости вдополнительном обслуживании и длительный гарантированный эффективный срок эксплуатации — до 50 лет. Есть и недостатки — не­много меньшая эффективность работы системы из- за присутствия дополнительных теплопотерь и необ­ходимость периодической замены теплоносителя, примерно раз в 5-7 лет, после проверки состояния системы специалистом.

Принцип работы термосифонных систем с есте­ственной циркуляцией состоит в следующем: разо­гретый теплоноситель переносится в верхнюю часть коллектора, в результате чего возникает разность давлений, и если коллектор подключить к баку, ко­торый находится выше него, то возникнет самопро­извольная циркуляция теплоносителя, скорость ко­торой зависит от конструкции коллектора, интенсивности солнечного излучения и скорости охлаждения в теплообменнике.

В системах с принудительной циркуляцией в кон­туре коллекторного круга находится циркуляцион­ный насос небольшой мощности, который принуж­дает циркулировать теплоноситель. Его работой управляет регулятор, а потребляемая мощность на­соса намного меньше мощности вырабатываемой системой 

тепловой энергии. При этомв любой гелио­системе имеется управляющая автоматика, кото­рая может корректировать работу системыв зависи­мости от внешних факторов, например погоды — и давать команду на меньший нагрев в солнечный день, когда дом прогревается солнечными лучами и напрямую, через окна и стены.

При выборе системы основными факторами являются возможная температура воздуха в самый холодный период года и количество ясных солнечных дней, поэтому гелиосистемыи получили распростра­нение в странахстеплым климатом. В нашей стране имеет смысл использовать двухконтурные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Солнечные коллекторы могут устанавливаться на горизонтальной крыше или площадке возле дома, на наклонной крыше или стене, выходящих на юг, а также могут монтироваться непосредственно в крышу.

Конечно, гелиосистема — сегодня пока дорогое устройство, со сроком окупаемости около 9 лет, но в недалеком будущем при нынешних темпах роста цен на энергоносители она принесет выгоду. Так что обратите внимание на надежность оборудования при выборе. Кстати, чем больше солнечного света в вашей местности, тем более низкие требования по энергоэффективности вы можете предъявлять к солнечным коллекторам при покупке. И наоборот, чем меньше солнечного света и чем холоднее зи­мой в вашей местности, тем сложнее и дороже бу­дет гелиосистема, которую имеет смысл вам устана­вливать. Ведь дешевый солнечный коллектор, прекрасно справляющийся со своей работой жар­ким летом в солнечную погоду, окажется совер­шенно бесполезным облачным зимним днем при морозе -10 — 15 °С

Гелиосистемы
Гелиосистемы
Гелиосистемы

 



Источник