Возобновляемые источники энергии как средство энергообеспечения экодомов. Часть 2

Январь 27, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор

Итак, продолжаем рассматривать виды солнечных коллекторов, используемых на территории нашей страны, их отличительные особенности. Максимально распространены жидкостные коллекторы. Наряду с таким коллектором, нужен еще бак накопителя для теплой воды, а также запорно-регулирующая аппаратура и соединительные трубопроводы.

Возобновляемые источники энергии как средство энергообеспечения экодомов. Часть 2

Применение регулирования в автоматическом режиме повышает эффективность функционирования всей системы, в частности, можно обустроить слив воды из коллектора автоматически, если есть риск его застывания, что важно при эксплуатации в холодное время года. Следующий метод борьбы с замерзанием – применение антифриза. Но антифризы недешевы, тем более те, которые экологически безвредны, они обладают большей вязкостью (по техническим показателям вода - чемпион) и меньшей теплоемкостью, требуют техобслуживания, поэтому их применение ограничено.

Следующий тип солнечных коллекторов – накопительные коллекторы. В этих коллекторах бак-накопитель объединен с коллектором, то есть он включен в теплоизолированный объем данного коллектора. С одной стороны, это делает конструкцию всей установки проще, а с другой – предъявляет более строгие требования к прочности конструкций, несущих кровлю.

Тепло, которое получено от солнечных коллекторов на основе возобновляемого источника энергии солнца, можно использовать для обогрева и снабжения дома горячей водой, через теплообменники или напрямую. Самым лучшим образом с тепловыми и солнечными улавливающими установками сочетается напольное водяное отопление как максимально низкотемпературное (теплоноситель должен иметь температуру 30-35°С). Оно тоже более комфортно и гигиенично. Солнечные воздушные коллекторы проще жидкостных, но, в связи с минусами воздушного отопления, они реже применяются.

Угол наклона солнечной установки и объем бака-накопителя

Считается, что на один метр квадратный площади коллектора должно приходиться не меньше 50 литров объема бака-накопителя. Данный накопительный бак желательно делать прямым и высоким, чтобы температура в нем распространялась слоями. В таких накопителях разность между значениями температур может составлять до 80 градусов. Между баком накопителем и коллекторами трубопроводы при естественной циркуляции должны быть установлены с уклоном от 1-2 градуса. Для коллектора наилучшей будет направленность на юг, но отклонения до 20° от данного направления мало влияют на производительность.

Оптимальный угол наклона к горизонту будет зависеть от широты местности, а также задачи, которая стоит перед солнечной установкой. Коллектор даст максимум тепла, если его ориентация относительно солнечных лучей будет по времени сияния солнца в среднем будет ближе к перпендикулярной. Для установки в летнее время рекомендуют наклон, который равен широте местности минус 15°, зимней – плюс 15°.

В средних российских условиях нет смысла ориентировать оборудование на максимальное получение тепла зимой – все равно мало солнца. На максимум в летний период тоже – много тепла, но потребность в нем мала. Можно посоветовать ориентацию на межсезонье – осень и весну. В данный период и солнце имеется и потребность в тепле большая. Это определяет угол наклона, который равен широте местности, либо на несколько градусов меньше. Максимально точные рекомендации при использовании данного возобновляемого источника энергии нужно рассчитывать на базе параметров определенного здания и его нахождения с учетом имеющихся препятствий.

Есть заблуждения, что в России мало солнечной энергии, в средней полосе, по крайней мере, и что солнечные установки по данной причине не оправдывают себя (с такими заблуждениями приходилось бороться и в странах Европы). Кроме того, иногда такая ложная информация идет от так называемых специалистов. В одном издании, пишущем об утеплении домов, говорится, что область результативного использования солнечных коллекторов в России ограничивается Краснодарским краем, а также Черноморским побережьем, где приход солнечной радиации в год свыше 800 кВт-ч-м2. Из школьного географического атласа можно узнать, что на значительной части территории России, в средней полосе, в том числе, ежегодное поступление энергии солнца больше 800 кВт-ч-м2. Рассмотрим параметры применения тепловых солнечных систем в Подмосковье (ежегодное поступление энергии солнца на горизонтальную площадку здесь составляет 1050 кВт-ч-м2).

В России основная часть метеорологических измерений осуществляется через каждые три часа. Для большинства применений этого недостаточно, например, для предсказания эффективности солнечных коллекторов при монтаже их в определенном районе. Одновременно с этим, международный стандарт – обычный метеогод подразумевает определение хода метеорологических параметров с шагом в один час. Есть программы, которые дают возможность рассчитывать с высокой точностью эффективность солнечных коллекторов на основе международного стандартного метеогода. Но у нас до недавнего времени даже для Московской области невозможно было предсказать обоснованно тепловую производительность солнечного коллектора.

Сотрудники института высоких температур недавно при помощи интерполяционных методик вычислили типичный метеогод для столичного региона. На его базе, в свою очередь, определили распределение по всем месяцам вероятной производительности среднестатистического водяного солнечного коллектора. Выход энергии солнца мал лишь в течение нескольких месяцев в году, в другие месяца данный возобновляемый источник энергии дает от 15 до 47 кВтч-м2 коллектора. Если рассчитывать из расхода 50 литров горячей воды в день на человека, то на нагрев воды необходимо 3 кВт-ч тепловой энергии. Три м2 коллекторов на одного человека гарантируют ему горячую воду с запасом в течение 7 месяцев, а один месяц (октябрь) в году – половину данной нормы. Если площадь коллекторов увеличить, то, направив, лишне тепло на обогрев помещения, можно значительно разгрузить отопительную систему, начиная уже с февраля.

Действительная годовая тепловая производительность среднего солнечного промышленного коллектора составит примерно 300 кВт-ч. Зная данную цифру и сравнивая ее с действующими ценами на солнечное оборудование, можно вычислить время окупаемости солнечного коллектора определенной конструкции в Московской области. Разброс цен на солнечные коллекторы отечественного производства составляет 20-250 долл/м2. В Германии подобный разброс цен составляет 350-750 долл/м2. Лучшим соотношением на российском рынке относительно цены-качества характеризуются плоские солнечные коллекторы производства Ковровского механического завода.

В сборе солнечная тепловая установка содержит, кроме коллектора, утепленный бак-накопитель под горячую воду, вентили, трубопроводы, управляющую аппаратуру. Это все повышает цену готовой системы.

Рассчитывая периоды окупаемости солнечного оборудования, как правило, допускают «детскую» ошибку, принимая во внимание лишь стоимость замещенного или сэкономленного топлива. Но тепло в частном доме имеет также и аппаратный элемент стоимости. Для современного коттеджа сюда включаются расходы на подвод газа к дому (либо подъезда для топливозаправщика), горелки, котла и регулярного техобслуживания. Если посчитать стоимость «беспроблемного» отопления газом, то есть такого, когда приобретается качественное оборудование и не экономятся средства на необходимое техобслуживание, в обмен на качественную работу, то, по утверждениям аналитиков, при условии бесперебойной работы, в Подмосковье сегодня она составляет 2 цента/кВт-ч тепла. Добавляя сюда определенную стоимость топлива, можно вычислить оценку периода окупаемости солнечной установки.

Повсеместное распространение в европейских странах теплоснабжения на базе возобновляемых источников энергии, а особенно от солнечной энергии объясняется не только более дорогой ценой топлива, но и множественными льготами и субсидиями от государства, так как социальные, экологические и иные преимущества применения солнечной энергии достаточно велики.

Многие специалисты утверждают, что в российских условиях самыми выгодными являются недорогие солнечные коллекторы, невзирая на их меньший КПД. На самом деле, если цена в четыре раза меньше, а энергетическая эффективность – в два, то путем расширения площади недорогого коллектора можно достичь лучшего соотношения цены – производительность. Сегодня среди недорогих солнечных коллекторов самыми удачными считаются установки на базе конструкции А.И. Широкова (Белоруссия). Период их окупаемости при цене менее 20 долларов за метр квадратный составляет около 2-3 лет. Результативность данных коллекторов значительно возрастает в южных районах, там период окупаемости будет меньше.

У солнечных установок имеется еще один плюс, который не всегда учитывается: летом они позволяют уменьшить число включений и период работы водонагревательного котла, продляя этим период его службы и время между его техобслуживанием.

В странах с очень жарким климатом можно применять возобновляемый источник энергии в виде солнца для приготовления пищи. Есть разные модели солнечных плит. В условиях нашего климата оправдано использовать солнечные кипятильники, которые бывают переносными и их можно купить в магазине.

Сегодня по всему миру выпускаются разные солнечно-термальные установки для бытовых нужд и их целесообразность применения, хотя бы для горячего обеспечения домов, призвана везде и всеми. В Израиле уже практически вся горячая вода для применения в быту нагревается солнцем. В Греции и Израиле строительные нормы запретили возведение домов ниже трех этажей без наличия солнечных батарей.

В следующей части статьи мы расскажем о таких солнечных устройствах, как теплоулавливающие стены, позволяющие также применять возобновляемые источники энергии.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий