главная > инфо > каталог статей > использование солнечной энергии

Солнце — основа существования большинства форм и разновидностей жизни на Земле и Источник, рядом с которым нам посчастливилось находиться в относительной близости. Единственная субстанция, которая будет передавать нам свою энергию в виде тепла и света в течение последующих пяти миллиардов лет.

Энергия на Светиле образуется в ходе термоядерной реакции смысл которой заключается в следующем: ядра атомов легких элементов соединяются в ядро атома более тяжелого элемента, при этом масса этого нового ядра оказывается меньше чем суммарная масса ядер из которых оно образовалось. Остаток массы трансформируется в энергию , которая перемещается частицами, освободившимися в ходе реакции протекающей при температуре свыше 10 млн. градусов по Цельсию.
Основными элементами составляющими наше солнце являются водород и гелий . В результате вышеописанной реакции , из четырех атомов водорода образуется один атом гелия. При этом происходит выделение энергии в объеме приблизительно равном 60 Вт на 1 м3, примерно такое же количество энергии выделяет обычное человеческое тело средних лет, и это наводит на разные мысли .

Но мы поговорим о более приземленных вещах и , в частности, об оборудовании для полезного использования солнечной энергии.

• Тепловая гелиоустановка — набор оборудования для трансформации солнечной энергии в тепловую

 

 

 

 

 

• Солнечное излучение - поток энергии равномерно испускаемый солнцем в во всех направлениях. В атмосферу Земли постоянно попадает часть этого потока с мощностью 1,36 кВт/м2 . Это значение называется солнечной постоянной.
• Прямое солнечное излучение - часть солнечного излучения беспрепятственно проходящее через атмосферу и непосредственно попадающее на поверхность Земли.
• Рассеяное солнечное излучение - часть солнечного излучения которая отражается и поглащается частицами пыли и газов, затем вновь излучается попадая на поверхность Земли без определенного направления.
• Суммарное солнечное излучение - совокупное излучение попадающее на поверхность земли и состаящее из прямого и рассеяного излучения.
• Применение гелиоустановок - один из способов полезного использования солнечного излучения. Суммарное солнечное излучение для Калининградской области лежит в интервале 700-1000 Вт/м2. С помощью представленного на данной странице оборудования Вы можете использовать до 75% этой энергии.

 

Основной задачей поставленной перед гелиоустановками (солнечными коллекторами) является нагрев хозяйственной воды в системе горячего водоснабжения. Выполняя эту задачу, правильно подобранная и смонтированная установка способна в течение одного года эксплуатации сэкономить Вам 40-50% затрат (в первую очередь энергетических , потом финансовых ), расходуемых на нагрев воды до 50-55 гр.С в системе ГВС.
Существуют также комбинированные установки которые позволяют не только нагревать воду в системах ГВС , но и участвовать в работе систем отопления, систем подогрева плавательных бассейнов и т.д.

Помимо Вашего желания использовать экологически чистую, возобнавляемую энергию, надо отметить, что эффективность и целесообразность использования подобного оборудования зависит от многих аспектов , включая текущие погодные условия . Хочется выделить самые главные. По моему скромному мнению их три.

1. Инвестиционная стоимость. Стоимость всех инвестиционных затрат или соотношение стоимости установки солнечных коллекторов к затратам при применении традиционных источников энергии, например к цене используемого топлива (газа, диз.топлива, угля, электроэнергии). Это значение определяет срок окупаемости установленного оборудования. В российской действительности, при текущей цене на углеводородное топливо и в зависимости от географического положения, срок окупаемости установки может составлять несколько десятков лет. Так что если Вы установили на крыше своего дома солнечный коллектор, это означает либо то, что Вы заботитесь об окружающей среде, что само по себе является крайне позитивным фактом, либо то, что Вы заботитесь о собственном имидже, что в общем тоже вполне объяснимо.
2. Место установки (географическое и пространственное)и следовательно колличество располагаемой солнечной энергии. Абсолютно понятно, что чем больше солнечных дней в году, тем сильнее эффект от использования коллекторов. Но не всем нам повезло родиться и жить в южных широтах, поэтому если вы решили использовать солнечные коллекторы, настоятельно рекомендую Вам внимательно и щепетильно отнестись к месту их установки, к выбору оптимального угола наклона, к отсутствию затенения в течение светового дня, к ориентации по южной солнечной стороне.
3. Правильность выбранной или разработанной схемы работы. Ниже для Вашего внимания представлены наиболее распространенные схемы использования гелиоустановок . Все они проверены на практике, с успехом повсеместно используются и на мой взгляд являются самыми эффективными и оправдывающими финансовые затраты и ожидания заказчиков, связанные с комфортом и экономией энергоресурсов.

Примеры использования гелиоустановок

 

Пример использования №1

Самая распространенная схема использования солнечных коллекторов позволяет применять гелиоустановку в работе систем горячего водоснабжения частных и общественных зданий.
Теплоноситель солнечной установки (специальная жидкость на основе гликоля) нагревается благодаря солнечному излучению и циркулирует в замкнутом контуре с помощью циркуляционного насоса (4) установленного в насосной группе (в) снабженной запорной и предохранительной арматурой.
Процесс теплопередачи между теплоносителем и водой в системе ГВС осуществляется в баке — водонагревателе (бойлере) (н) имеющим два змеевика, и получившим , исходя из этого , название «бивалентный». Чтобы избежать дефицит в горячей воде в темное время суток или при недостаточном солнечном излучении , бойлер подключен к отопительному котлу или другому основному источнику тепла.
Автоматика котла настроена таким образом , что бы в первую очередь горячая вода в бойлере готовилась при помощи солнечного коллектора. В темное время суток или при неудовлетворительных погодных условиях нагрев воды происходит по верхнему змеевику при помощи основного источника тепла (водогрейный котел, камин с водяным контуром, ТЭН), циркуляцию обеспечивает насос (7) и процесс происходит до тех пор пока температурный датчик (6) не зафиксирует заданную температуру горячей воды в системе ГВС.
Система управления гелиоустановкой снабжена датчиками фиксирующими температуры теплоносителя на выходе из коллектора (2) и выходе из нижнего змеевика бойлера (3). Исходя из этих данных строится работа циркуляционного насоса гелиоустановки (4) и насоса предназначенного для рециркуляции горячей воды (8) в системе ГВС.
Для предотвращения перегрева системы бойлер снабжен специальным STB-термостатом .
Гелиоустановку можно применять с газовыми котлами , с котлами на жидком топливе , электрическими котлами ,котлами на твердом топливе.

Наблюдения из личного опыта - в 99% случаев когда наш заказчик интересуется солнечной энергией и способах ее применения, в первую очередь встает вопрос о системе отопления, которая могла бы быть эффективной , экономичной и , что самое главное, как можно менее зависимой от локальных, региональных или федеральных поставщиков тепла или топлива. Но еще раз хочется отметить, что в первую очередь, гелиоустановка предназначена для нагрева воды в системе ГВС. Тем не менее существуют примеры использования установок, работающих не только на нагрев хозяйственной воды, но и помогающих с помощью дополнительного специального оборудования поддерживать необходимую температуру теплоносителя в системе отопления.

Пример использования №2

В приведенной схеме показана совместная работа основного источника тепла (водогрейного котла, камина с водяным контуром, теплового насоса) и солнечного коллектора.
Процесс приготовления горячей воды в бивалентном бойлере аналогичен процессу описанному в примере использования №1.
Участие в работе системы отопления осуществляется благодаря применению буферной емкости(G). Емкость является так называемым баком-аккумулятором теплоносителя циркулирующего по системе отопления. Процесс теплопередачи происходит в теплообменнике(15) установленном перед буферной емкостью при этом циркуляцию теплоносителя в контуре солнечного коллектора осуществляет насос(13) в составе насосной группы (С), а циркуляцию и равномерное перемешивание нагретой и остывающей воды в объеме буферной емкости осуществляет отдельный насос(14).
Нагретый с помощью солнца и собранный в буферной емкости теплоноситель системы отопления поступает в обратную линию отопительного котла, тем самым позволяя свести к минимуму количество включений котельной установки.
В управлении работой всего комплекса оборудования участвуют система автоматики котла и система управления гелиоустановки. Исходя из значений температур воды в системе отопления , ГВС и теплоносителя в контуре гелиоколлектора, строиться работа циркуляционных насосов, регулирующей и предохранительной арматуры.
Практический опыт использования данной схемы показывает экономический эффект в размере 20-30 %-ной экономии условного топлива применяемого для работы основного источника тепла.

Наблюдения из личного опыта - наиболее эффективный способ использовать солнечную энергию, кроме нагрева воды в системе ГВС, применить ее для подогрева воды в плавательном бассейне. Конечно бассейны бывают разные, и в любом случае их объем определяет площадь поглотителя гелиоустановки. Рассматриваемый пример использования №3 очень хорошо работает в условиях переходных сезонов (весна,осень), когда световой день имеет относительно высокую протяженность и солнце располагается достаточно высоко над горизонтом, при этом температуры наружного воздуха могут иметь отрицательные значения.

Пример использования №3

В приведенной схеме показана совместная работа основного источника тепла (водогрейного котла, камина с водяным контуром) и солнечного коллектора для теплоснабжения системы отопления, системы ГВС, системы поддержания заданной температуры воды в плавательном бассейне.
Процесс приготовления горячей воды в бивалентном бойлере аналогичен процессу описанному в примерах использования №1 и №2.
Процесс нагрева воды в бассейне и поддержание ее заданной температуры осуществляется благодаря теплообменнику 1(N). Циркуляцию теплоносителя в контуре солнечного коллектора осуществляет насос (13) в составе насосной группы (С). Циркуляцию воды бассейна через теплообменник осуществляет циркуляционный насос (12).
В темное время суток или при неудовлетворительных погодных условиях тепло необходимое для подогрева плавательного бассейна отбирается у основного источника тепла (водогрейного котла). В этом случае задействован теплообменник 2(М) , циркуляционный насос (15) осуществляющий циркуляцию теплоносителя из системы отопления по горячей стороне теплообменника .

Как и примерах использования №1 и №2 , в управлении работой всего комплекса оборудования участвуют система автоматики котла и система управления гелиоустановки. Исходя из значений температур воды в системе ГВС , теплоносителя в контуре гелиоколлектора и желанному значению температуры воды в бассейне , строиться работа циркуляционных насосов, регулирующей и предохранительной арматуры.

Конструкция солнечных коллекторов

На сегодняшний день индустрия использования солнечной энергии для нагрева хозяйственной воды развивается семимильными шагами. Все больше и больше появляются производителей коллекторов и сопутствующего оборудования. Если еще буквально 5-7 лет назад, на европейском и российском рынках были представлены коллекторы нескольких заводов (BUDERUS, VIESSMANN, DE DIETRICH, JUNKERS/BOSCH…) которые занимались в основном производством отопительных котлов на различных видах топлива, отопительного оборудования и производство солнечных коллекторов с разработкой системных решений по использованию солнечной энергии являлись для них скорее инновационным движением и поиском предоставить для потребителя новый, качественный продукт, то сейчас, занимаясь поиском (интернет-поиском) гелиоустановки, Вы можете встретить десятки производителей коллекторов различных конструкций и характеристик из Европы, Азии, и даже России. Не важно на каком производителе Вы остановитесь, Вам всегда придется сделать выбор в пользу одного из двух выпускаемых сегодня типов гелиоколлекторов.

Плоский коллектор.  

Основными конструктивными элементом плоского солнечного коллектора является пластина-поглотитель с титановым покрытием и расположенный под ней медный трубопровод по которому циркулирует теплоноситель гелиоустановки. Отбор тепла происходит в точках контакта поглотителя и медного трубопровода. Пластина-поглотитель выполнена в черном цвете, что позволяет обеспечивать высокий уровень поглощения солнечной энергии и низкий уровень излучения тепловой энергии. Медный трубопровод расположен под поглотителем таким образом, что бы обеспечивался равномерный нагрев теплоносителя. Вся конструкция помещена в корпус коллектора, как правило это алюминиевая рама с усиленной тепловой изоляцией (для избежания и сокращения тепло потерь.  Рабочая поверхность коллектора выполнена из специального матового стекла, использование которого позволяет уменьшить потери при отражении солнечных лучей.

При относительно не высокой стоимости гелиоустановок в составе которых применяются плоские солнечные коллекторы, их использование, к сожалению, сильно зависит от погодных условий и количества солнечных дней в году. Для южных регионов эффективность плоских коллекторов значительно выше, чем скажем для средней полосы России, где их целесообразно использовать в ограниченном интервале с апреля по октябрь.

Трубчатый коллектор.

В устройстве солнечных коллекторов данного типа применена достаточно новая технология, позволяющая использовать гелиоустановки практически в любых широтах нашей необъятной Родины. Поглотитель (по смыслу такой же как и в случае с плоским коллектором)расположен внутри стеклянных герметизированных трубок. На поглотителе установлен трубчатый теплообменник по которому циркулирует теплоноситель и отбирает с поглотителя тепло. Процесс нагрева теплоносителя в трубчатом коллекторе гораздо эффективнее, чем в коллекторе плоского типа. Это обусловлено тем, что находящийся в трубках вакуум обеспечивает отличную теплоизоляцию (потери на конвекцию между стенками трубки и поверхностью поглотителя практически исключены). Применение трубчатых коллекторов позволяет использовать даже очень слабое (рассеянное) солнечное излучение. Все вакуумированые трубки коллектора имеет возможность вращения относительно своей оси, тем самым можно добиться компенсации отклонения от солнечной (южной) стороны при ориентации гелиоустановки.

Стоимость трубчатых солнечных коллекторов при всех их плюсах, конечно же выше, чем у плоских. Но еще раз отметим, что целесообразность использования гелиустановок и экономический эффект при этом использовании, всегда определяется как частный случай при конкретных условиях работы.

Для своих заказчиков мы, как всегда, предлагаем оборудование для гелиоустановок характеризуемое оптимальным соотношением «цена/качество». На Ваш выбор будет представлены несколько производителей солнечных коллекторов и сопутствующей техники из Германии, Польши, Франции и Австрии.

В заключении можно сказать, что своим стремлением освоить и использовать энергию солнца, Вы личным примером продемонстрируете окружающему Вас потребительскому обществу, свое не безразличное отношение к проблемам экологической чистоты среды обитания. А что касается экономии энергоресурсов или экономических выгод, то это следующий вопрос, который обязательно возникнет в ближайшем будущем, и Вы будете готовы к его решению потому, что уже сегодня сделали свой выбор в пользу чистой энергии.

главная > инфо > каталог статей > использование солнечной энергии