Nbsp; Arvutamine soojusvarustussüsteemi kasutades päikese soojuskollektorid Metoodilised juhised arvelduse ja graafilise töö jaoks üliõpilastele igasuguse eriala energiaseadmete, elektrijaamade koolitamise vormide, mittetraditsiooniliste ja taastuvate energiaallikate arvutamisel soojusvarustussüsteemi arvutamine Termilised kollektsiooni: metoodilised juhised hindamise ja graafilise töö tegemiseks üliõpilastele igasuguse eriala energiaseadmete koolitamise vormide, mittetraditsioonilistel ja taastuvatel energiaallikatel põhinevate elektrijaamade puhul / A.V. Sisukord 1. Teoreetilised jalutuskäigud 1.1. Lame päikesekollektori konstruktsioon ja põhiomadused 1.2. Päikeseenergiasüsteemide peamised elemendid ja kontseptsioonid 2. Disaini etapid 3. Soojuse arvutamine hoone kuumutamisel 3.1. Põhilised sätted 3.2. Edastamise soojuskadude määramine 3.3. Soojuse tarbimise määramine ventilatsiooni õhu soojendamiseks 3.4. Kuuma veevarustuse soojuskulude määramine 4. Päikeseenergia soojusvarustuse süsteemi arvutamine bibliograafia teoreetilised sätted
Lame päikesepanemise disain ja põhiomadused
Lame päikesepaneel (SC) on päikeseküttesüsteemide ja sooja veevarustuse peamine element. Tema tegevuse põhimõte on lihtne. Enamik Kogujale langev päikesekiirgus imendub päikesekiirguse suhtes "must". Osa absorbeeritud energiast edastatakse kollektori kaudu ringleva vedelikule ja ülejäänud kaob soojusvahetuse tulemusena keskkonnaga. Vedeliku poolt läbi viidud soojus on kasulik soojus, mis on kas kogunenud või küttekoormuse katmiseks kasutatakse.
Koguja peamised elemendid on järgmised: neelav plaat, tavaliselt metallist, vastupandamatu musta kattega, mis tagab päikesekiirguse maksimaalse imendumise; Torud või kanalid, mille jaoks levitatakse õhu vedelik ja termilise kontaktis absorbeeriva plaadiga; plaadi põhja ja külgservade termiline isolatsioon; üks või mitu õhupuudust eraldatud läbipaistvate kattega plaadi soojusisolatsiooni eesmärgil ülevalt; Lõpuks, kere, pakkudes vastupidavust ja vastupidavust ilmastikukindlusele. Joonisel fig. 1 näitab ristlõiked Vesi ja õhu soojendus.
Joonis fig. 1. Sketchy Pilt päikesekollektoride vee ja õhkjahutusvedelikega: 1 - soojusisolatsioon; 2 - õhukanal; 3 - läbipaistev katted; 4 - neelav plaat; 5 - plaadiga ühendatud torud.
Läbipaistev kate on tavaliselt valmistatud klaasist. Klaasil on suurepärane vastupidavus atmosfääri mõjudele ja headele mehaanilistele omadustele. See suhteliselt odavalt ja madal raudoksiidi sisaldusega võib olla suur läbipaistvus. Klaasi puudus on ebakindlus ja suur mass. Koos klaasiga on võimalik kasutada ja plastmaterjale. Plastics on tavaliselt vähem vastuvõtlik purunemise, lihtsa ja kujul lootele lehtede odav. Sellegipoolest ei ole see reeglina ilmastikukindlate mõjude tagantjärele klaasi. Kriimustused ja paljud plastid on kergesti rakendatavad plastmassi pinnale ja lagunevad kollase ja kollase kollase, mille tulemusena väheneb nende ülekandevõime päikesekiirguse suhtes ja mehaaniline tugevus halveneb. Teine eelis klaasi võrreldes plastiga on see, et klaas neelab või peegeldab kõike, mis langeb selle pika laine (termilise) kiirguse toime neelava plaadi. Soojuskaod keskkonda kiirgusega vähendatakse tõhusamalt kui plastkatte puhul, mis liigub osa pikkalaine kiirgusest.
Lame koguja neelab nii otsese ja difuusse kiirgusena. Otsese kiirguse põhjustab päikese valgustatud objekti vari ära visata. Hajutatud kiirgus kajastub ja hajutatakse pilved ja tolmu, enne kui maapinna jõuab; Erinevalt otsesest kiirgusest ei põhjusta see varjude moodustumist. Lame koguja paigaldatakse tavaliselt hoonele liikumatult. Selle orientatsioon sõltub aasta asukohast ja kellaajal, mille jooksul päikeseenergia paigaldamine peaks töötama. Lame koguja annab madala täpsusega soojust, mis on vajalik vee soojendamiseks ja ruumi kuumutamiseks.
Keskendudes (keskendudes) päikesekollektsionäärid, kaasa arvatud paraboolne jaotur või friikartulite kontsentraatoriga, võib kasutada päikese soojusvarustussüsteemides. Enamik keskendumise kollektsiooni kasutab ainult sirge päikesekiirgust. Täiendava kollektori eelise võrreldes korteriga on see, et sellel on väiksem pindala, mille soojus on keskkonnas kadunud ja seetõttu võib töövedelikku kuumutada kõrgematele temperatuuridele kui korteris reservuaarides. Kütte ja sooja veevarustuse vajaduste jaoks on aga kõrgem temperatuur peaaegu (või üldse) ei ole oluline. Enamiku kontsentreerimissüsteemide puhul peab koguja järgima päikese asukohta. Süsteemid, mis ei anna päikese pilte, nõuavad tavaliselt korrigeerimist mitu korda aastas.
Koguja hetkeomased omadused tuleks eristada (s.o omadused hetkel, sõltuvalt meteoroloogilistest ja töötingimustes sel hetkel) ning selle pikaajalised omadused. Praktikas toimib päikeseenergia soojusvarustussüsteemi reservuaar paljudes tingimustes aasta jooksul. Mõnel juhul iseloomustab töörežiimi kõrge temperatuuri ja madala koguja tõhususega muudel juhtudel vastupidi, madalal temperatuuril ja kõrge efektiivsusega.
Et kaaluda kollektori töö muutujaid, on vaja kindlaks määrata sõltuvus selle hetkeomadused meteoroloogiliste ja režiimi teguritest. Koguja omaduste kirjeldamiseks on vaja kahte parameetrit, millest üks määrab imendumise energia ja teine \u200b\u200b- soojuse kadu keskkonda. Need parameetrid on parimad tingitud testide puhul, milles koguja hetkel efektiivsust mõõdetakse vastavates tingimustes.
Kogujast eraldatud kasulik energia on hetkel eraldatav päikeseenergia koguse erinevus, kollektori absorbeeritud plaat ja keskkonnas kadunud energia hulk. Võrrand, mis kehtib peaaegu kõigi olemasolevate tasapindade konstruktsioonide arvutamisel, on vorm:
kus on kogujast eraldatud kasulikku energiat seadme ühe aja jooksul, W; - koguja ruut, m 2; - soojuse eemaldamise koefitsient kollektorist; - täieliku päikesekiirguse voolu tihedus koguja W / M2 tasapinnas; - läbipaistev katte läbipaistvus päikesekiirguse suhtes; - kogujaplaadi imendumisvõime päikesekiirguse suhtes; - koguja termilise kadude täielik koefitsient, w / (M2 ° C); - vedeliku temperatuur kollektori sissepääsu juures, ° C; - ümbritseva keskkonna temperatuur, ° C.
Kogujale langev päikesekiirgus koosneb igal ajal kolmest osast: otsese kiirguse, difuusse kiirgus ja kiirgus, mis kajastub maapinnast või ümbritsevatest esemetest, mille kogus sõltub kleervamise nurgast horisondile ja milline olemus Need elemendid. Kui kollektori test viiakse läbi kiirgusvoolu tihedus I. Mõõtke püraanomeetriga, mis on paigaldatud sama nagu kollektor, horisondi kaldenurk. Rakendatakse arvutustes f.-Method nõuab teadmisi päikesekiirguse keskmise kuu eest koguja pinnale. Kõige sagedamini viiteraamatud on andmeid horisontaalse pinna kiirguse keskmise igakuise saabumise kohta.
Kollektoriplaadi imendumise päikesekiirguse voolu tihedus teatud ajahetkel on võrdne vahejuhtumi kiirguse voolu tihedusega I., läbipaistev läbipaistev läbipaistev t. ja kollektoriplaadi imendumisvõime a.. Nii hiljutised väärtused sõltuvad langeva päikesekiirguse materjali ja nurga all (st normaalse pinna ja päikesevalguse suuna vahelise nurga all. Otsene, difuusne ja peegeldunud päikesekiirguse komponendid tulevad koguja pinnale erinevad nurgad. Seetõttu optilised omadused t. ja a. tuleks arvutada, võttes arvesse iga komponendi panust.
Koguja kaotab soojuse erinevalt. Soojuskadu plaadist läbipaistvatesse kattetesse ja ülemise kate välisseõhule tekivad kiirguse ja konvektsiooniga, kuid nende kahjude suhe esimeses ja teisel juhul ei ole võrdselt võrdselt. Soojuskadu läbi isoleeritud põhja ja kollektori külgseinad on tingitud termilise juhtivusest. Kollektsionäärid peaksid olema projekteeritud nii, et kõik soojust oleks väikseim.
Täieliku teguri töö U L. Ja temperatuuri erinevused võrrandi (1) esindab soojuskadu absorbeeriva plaadi, tingimusel et selle temperatuur on kõikjal võrdne temperatuuri vedeliku sisend. Kui vedelik kuumutatakse, on kogujaplaadil kõrgem temperatuur kui vedeliku sisselaskeava temperatuur. see eeltingimus Soojuse ülekandmine plaadist vedelikule. Seetõttu on kollektori tegelik soojuskadu suurem kui töö väärtus. Kahjude erinevus võetakse arvesse soojuse eemaldamise koefitsiendi abiga F R..
Täielik kaotustegur U L. See on võrdne summa kahjumi koefitsientide läbipaistva isolatsiooni, põhja ja külgseinte kollektori. Hästi kujundatud kollektsiooni puhul on kahe viimase koefitsiendi summa tavaliselt umbes 0,5-0,75 massiprotsenti (m2 ° C). Kahjumiskoefitsient läbipaistva isolatsiooni kaudu sõltub absorbeeriva plaadi temperatuurist, läbipaistvate kattete arvust ja materjalist, musta plaadi astet spektri infrapunaosas, ümbritseva temperatuuri ja tuulekiiruse infrapunaosas.
Võrrand (1) on mugav päikeseenergiasüsteemide arvutamiseks, kuna kollektori kasuliku energia määratakse vedeliku sisselaskeamise temperatuuril. Kuid soojuskadu keskkonda sõltuvad neelava plaadi keskmisest temperatuurist, mis on alati sisendi temperatuuri kohal, kui vedelikku kuumutatakse kollektori läbimisel. Soojuse eemaldamise koefitsient F R. See on võrdne tegeliku kasuliku energia suhtega, kui vedeliku temperatuur koguja suureneb voolu suunas, kasulikule energiale, kui kogu absorbeerimisplaadi temperatuur on võrdne vedeliku temperatuuriga sisselaskeava.
Koefitsient F R.sõltub vedeliku voolust läbi kollektori ja absorbeeriva plaadi (paksus, materjali paksus, omadused, torude vahemaad jne) ja peaaegu ei sõltu peaaegu päikesekiirguse intensiivsusest ja selle temperatuuridest neelav plaat ja keskkond.
Päikeseenergiasüsteemide põhielemendid ja skeemid
Sun küttesüsteemide (või systeming) saab jagada passiivseks ja aktiivseks. Kõige lihtsamad ja odavad on passiivsed süsteemid või " sunny majad", Mis kogumise ja levitamise päikeseenergia kasutamise arhitektuuri ja hoone elemente hoone ja ei nõua lisavarustus. Kõige sagedamini sisaldavad sellised süsteemid lõunaosas asuva hoone maetud seina, mõnel kaugusel, kust asub läbipaistev kate. Seina ülemises ja alumises osas on seina ja läbipaistva katte vahelise ruumi ühendamise augud hoone sisemise mahuga. Päikesekiirgus soojendab seina: õhk, seina pesemine, see kuumutab sellest ja läbib hooneruumi ülemise augu. Õhuringlus on tingitud kas loodusliku konvekti või ventilaatori tõttu. Vaatamata mõningatele eelistele passiivsete süsteemide, peamiselt aktiivseid süsteeme spetsiaalselt paigaldatud seadmed kogumise, ladustamise ja solaarekiirguse varustamise, kuna need süsteemid võimaldavad teil parandada hoone arhitektuuri, suurendada tõhusust päikeseenergia kasutamise ja samuti pakkuda suuremat Võimalused soojuse laadimise ja laiendamise piirkonna laiendamiseks. Päikeseenergia soojusvarustuse aktiivse süsteemi elementide valik, koostis ja paigutus iga konkreetse juhtumi määratakse kliimateguritega, objekti tüüp, soojustarbimise režiim, majandusnäitajad. Nende süsteemide konkreetne element on päikeseenergia koguja; Kasutatavad elemendid, nagu soojusvahetusseadmed, patareid, dubleerivad soojusallikad, torustiku liitmikud kasutatakse laialdaselt tööstuses. Päikeseenergia koguja annab konversiooni päikesekiirguse soojuse edastatakse soojendusega jahutusvedelikule ringleva koguja.
|
Lisaks ülalkirjeldatud põhielementidele võivad soojusvarustussüsteemid sisaldada pumbaid, torujuhtmeid, instrumentide süsteemi elemente ja automatiseerimist jne. Nende elementide erinev kombinatsioon põhjustab nende omaduste ja kulude mitmesuguseid päikeseenergia soojussüsteeme. Helikside kasutamise põhjal saab lahendada kütte-, jahutus- ja kuumavee sooja veevarustuse ülesanded elamu-, haldushooned, tööstus- ja põllumajandusobjektid.
Helinowsil on järgmine klassifikatsioon:
1) otstarbeks:
Kuumad veesüsteemid;
Küttesüsteemid;
Kombineeritud käitised soojuse pakkumise eesmärgil;
2) kasutatava jahutusvedeliku tüübi järgi:
Vedelik;
Õhk;
3) kestusega:
Aastaringselt;
Hooajaline;
4) tehniline otsus Skeemid:
Ühekordne paigaldatud;
Kahekordne ahel;
Multi-paigaldatud.
Solari soojusvarustussüsteemide kõige sagedamini kasutatavad soojusveokandjad on vedelikud (vesi, etüleenglükool, orgaanilised ained) ja õhk. Igaühel neist on teatud eelised ja puudused. Õhk ei külmuta, ei tekita suuri probleeme, mis on seotud lekete ja seadmete korrosiooniga. Siiski on õhu madala tiheduse ja soojusvõimsuse tõttu õhutaimede suurus, voolukulud jahutusvedeliku pumbamiseks kõrgem kui vedelate süsteemide kõrgem. Seetõttu enamikes ärakasutatavate päikese soojusvarustuse süsteemides eelistatakse vedelikke. Eluasemete ja kommunaalvajaduste puhul on peamine soojuskandja vesi.
Päikesekollektorite töötavate perioodide töötamisel negatiivne temperatuur Outdoor Air On vaja kas kasutada antifriisi jahutusvedelikuna või mingil viisil vältida külmutamist jahutusvedeliku (näiteks õigeaegse äravoolu vee soojendamine, isolatsiooni päikesekollektori).
Väikesed tootlikkuse päikese soojussüsteemid, mis pakuvad väikeseid kaugteenuseid tarbijaid, töötavad sageli jahutusvedeliku loomuliku ringluse põhimõttega. Tank veega asub päikeseenergia kohal. See vesi söödetakse SK alumises osas, mis asub teatud nurga all, kus see hakkab oma tiheduse ja Samoteri soojendama ja Samoteri ronima kollektori kanalite juurde. Siis siseneb tanki ülemise osa ja selle koha kogujas võtab selle alumisest osast külma vett. Paigaldas loodusliku ringluse režiimi. Võimas ja produktiivsem süsteemides on pumbaga varustatud veeringlus päikesekollektori ahelaga.
Päikeseenergia soojusvarustussüsteemide kontseptsioonid on esitatud joonisel fig. 2, 3, saab jagada kaheks peamiseks grupiks: käitised, mis töötavad avatud või otsesel vooluhulgal (joonis 2); Suletud skeemi käitised (joonis fig 3). Esimese rühma käitistes tarnitakse jahutusvedelik päikesekollektsionääridele (joonis 2 A, B) või Heliconatura soojusvaheti (joonis 2 V), kus see soojeneb ja kaasas või otse tarbijale või paagi aku. Kui jahutusvedeliku temperatuur pärast heeliksi on madalam kui määratud tasemest, on jahutusvedelik paigaldatud duplikaadi soojusallikale. Peegeldavaid skeeme kasutatakse peamiselt tööstusrajatistes, mis on pikaajalise soojuse kogunemisega süsteemides. Jahutusvedeliku püsiva temperatuuri taseme tagamiseks kollektori väljundis on vaja muuta jahutusvedeliku tarbimist vastavalt päikesekiirguse intensiivsuse muutmisele päeva jooksul, mis nõuab automaatsete seadmete kasutamist ja raskendab seda süsteem. Teise rühma skeemides viiakse soojuse ülekandmine päikesepaneelite soojuse kaudu läbi paagi aku kaudu või vahetult jahutusvedelike segamisega (joonis 3 A) või soojusvaheti kaudu, mis võib asuda nii paagi sees ( Joonis 1.4 b) ja väljaspool (joonis 3 V). Soojendusega soojuskandja jõuab tarbijale läbi paaki ja vajaduse korral taastatakse see duplikaadi soojusallika. Joonisel fig. 3, võib olla ühendatud (joonis fig 3 A), kahe kinning (joonis 3 B) või multi-monteeritud (joonis 3 V, D).
Joonis fig. 2. Ekspedeerimissüsteemide funktsionaalsed skeemid: 1-päikeseenergia koguja; 2- aku; 3-soojusvaheti
Joonis fig. 3. Päikeseenergiasüsteemide kontseptsiooniskeemid
Kava ühe või teise variandi kasutamine sõltub koormuse laadist, näiteks kliima-, majanduslikest teguritest ja muudest tingimustest. Joonisel fig. 3 skeemid on praegu leidnud suurima kasutamise, kuna need erinevad võrdleva lihtsuse, töökindluse operatsioonis.
Performance'i etapid
Hinnanguline graafiline töö koosneb järgmistest peamistest etappidest:
1) hoone joonise plaani täitmine.
2) küttesüsteemi soojusskeemi valik päikesekollektsionääride abil
3) joonise "soojendamise skeemi ja päikese soojuskollektsionääride kasutamine"
4) küttekoormuse arvutamine (küte ja sooja veega).
5) Päikeseenergiasüsteemi arvutamine ja päikeseenergia pakutava termilise koormuse osakaal f.- meetod.
6) selgitava märkuse registreerimine.
Helikside kasutamise põhjal saab lahendada kütte-, jahutus- ja kuumavee sooja veevarustuse ülesanded elamu-, haldushooned, tööstus- ja põllumajandusobjektid. Helinowsil on järgmine klassifikatsioon:
Solari soojusvarustussüsteemide kõige sagedamini kasutatavad soojusveokandjad on vedelikud (vesi, etüleenglükool, orgaanilised ained) ja õhk. Igaühel neist on teatud eelised ja puudused. Õhk ei külmuta, ei tekita suuri probleeme, mis on seotud lekete ja seadmete korrosiooniga. Siiski on õhu madala tiheduse ja soojusvõimsuse tõttu õhutaimede suurus, voolukulud jahutusvedeliku pumbamiseks kõrgem kui vedelate süsteemide kõrgem. Seetõttu enamikes ärakasutatavate päikese soojusvarustuse süsteemides eelistatakse vedelikke. Eluasemete ja kommunaalvajaduste puhul on peamine soojuskandja vesi.
Outseõhu negatiivse temperatuuriga perioodidel töötavatel perioodidel on vaja kasutada antifriisi kui jahutusvedelikuna või mõnel viisil, et vältida jahutusvedeliku külmutamist (näiteks vee õigeaegne äravoolu, isolatsioon, isolatsioon päikeseenergia koguja).
Halo-lõikamine kuumavee äratundmine duplikaadi soojusallikaga saab varustada majapidamismajad, mitmekorruselised ja korterelamud, sanatooriumid, haiglad ja muud objektid. Hooajalised seaded, nagu näiteks pioneerivalaagrite dušipaigaldised, pardaleminekud, geoloogide mobiilseadmed, ehitajad, kapenlased toimivad tavaliselt suvel ja üleminekuperioodides positiivse välistemperatuuriga perioodidel. Neil võib olla dubleeriv soojusallikas või ilma selleta sõltuvalt objekti tüübist ja töötingimustest.
Kuuma vee Helixi maksumus võib olla 5 kuni 15% objekti maksumusest ja sõltub kliimatingimustest, seadmete maksumusest ja selle arengu määrast.
Helicopores ette nähtud küttesüsteemide nii vedelike ja õhu kasutatakse jahutusvedelikuna. Mitme paigaldatud helikopterites erinevates vooluringides saab kasutada erinevaid jahutusvedelikke (näiteks helikonatura - vees, jaotusruumis). Meie riigis sai soojusvarustuse vee helikopterid valdava jaotuse.
Päikesekogude pindala, mis on vajalik küttesüsteemide jaoks, on tavaliselt 3-5 korda suurem kui kuumaveesüsteemide kogujate pindala, mistõttu on nende süsteemide kasutamine madalam, eriti sisse suveperiood aasta. Küttesüsteemi käitise maksumus võib olla 15-35% objekti väärtusest.
Kombineeritud süsteemid võivad sisaldada aastaringseid seadmeid kuumutamiseks ja kuuma vee eesmärgil, samuti soojuspumba režiimis ja soojuse jahutuse soojustoru kasutamiseks. Need süsteemid ei kohaldata tööstuses laialdaselt laialdaselt.
Koguja pinnale tuleva päikesekiirguse voolu tihedus määrab suures osas päikese soojussüsteemide soojustehnika ja tehnika- ja majanduslikud näitajad.
Päikesekiirguse voolutihedus muutub kogu päeva jooksul ja aasta jooksul. See on päikeseenergia kasutavate süsteemide üks iseloomulikke omadusi ja heliksiidi konkreetsete inseneri arvutuste tegemisel on arvutatud väärtuse valimise küsimus otsustav.
Päikeseenergia soojusvarustussüsteemi arvutatud skeemi puhul leiame me joonis 3.3 esitatud skeemi, mis võimaldab võtta arvesse erinevate süsteemide töö omadusi. Solar kollektor 1 teisendab päikesekiirguse energia soojuse, mis edastatakse paak aku 2 läbi soojusvaheti 3. Soojusvaheti on võimalik aku ise. Jahutusvedeliku ringlus on pump. Soojendusega jahutusvedelik siseneb kuuma veevarustuse ja küttesüsteemide. Päikesekiirguse puudumise või puudumise korral on kaasas kuuma veevarustuse või kuumutamise 5 soojusallikas.
Joonis.3.3. Solar soojusvarustussüsteemi kava: 1 - päikesepaneelid; 2 - kuuma veepaagi aku; 3 - Soojusvaheti; 4 - välisuutmisega hoone; 5 - topelt (täiendava energiaallikas); 6 - Passiivne päikese süsteem; 7 - Pebble aku; 8 - klapid; 9-võitleja; 10 - sooja õhu voolu hoonesse; 11 - Hoone ringlussevõtt
Uue põlvkonna "Rainbow" NPP "konkurendi" päikesekollektorid, millel on paranenud soojusinsenerid, kasutatakse päikese soojendamissüsteemis, kuna kasutati valikulise katte kasutamist roostevabast terasest soojuse absorbeeriva paneeli ja eriti läbipaistva katte kohta Vastupidav klaas kõrge optiliste omadustega.
Süsteemis kui jahutusvedeliku kasutamine: veega positiivsete temperatuuride või kuumutusperioodi antifriisiga (päikesepaisteline), vesi (teine \u200b\u200bahel) küte) Ja õhk (kolmas kontuuri õhu päikeseküte).
Electrocotel kasutatakse dubleerimisallikana.
Heliosfääride süsteemide tõhususe parandamist on võimalik saavutada erinevad meetodid Kogunemine soojusenergia ratsionaalne kombinatsioon Heliosüsteemide termilise katlamajade ja soojuspumba rajatisi, kombinatsioone aktiivse ja passiivse arengu süsteemide tõhusad vahendid ja automaatsed juhtimismeetodid.
27.09.2019
Sun Küttesüsteemide nimetatakse süsteeme, kasutades päikesekiirgust allikana soojusenergia. Nende iseloomulik erinevus teistest madala temperatuuriga küttesüsteemidest on spetsiaalse elemendi kasutamine - heelium, mis on mõeldud päikesekiirguse hõivamiseks ja selle muutmiseks soojusenergia.
Solar-i madala temperatuuriga küttesüsteemi päikesekiirguse kasutamise meetodi kohaselt jagatakse passiivseks ja aktiivseks.
Passiivne Päikeseküttesüsteeme nimetatakse, kus hoone, mis tajub päikesekiirgust ja muundab selle soojuseks, on hoone ise või selle individuaalseid aiad (kollektori hoone, pea koguja, katuse koguja, joonis 1).
Passiivsetes heliosüsteemides toimub päikeseenergia kasutamine üksnes hoonete arhitektuuriliste ja struktuuriliste lahenduste arvelt.
Passiivse süsteemi päikeseenergia madala temperatuuriga soojendus, päikesekiirgus on päikesekiirgus, tunginud läbi valguse avamise ruumi, see tabab termilise lõksu. Lühikese päikesekiirguse vedeliku läbib aknaklaasi ja sattumise ruumi sisemine aiad, muundades soojuseks. Kõik päikesekiirgus, mis langes ruumisse, muundatakse selle soojusena ja suudab osaliselt või täielikult kompenseerida selle soojuskadu.
Süsteemi tõhususe parandamiseks pannakse hoone-koguja suure piirkonna valgustusvarude avamine lõunafassaadile, varustades nende rulood, mis sulgemisel peaks sekkuma pimedasse, heitkogustevastase kahjumiga ja a Kuum hooaeg koos teiste päikesekaitsega - ruumi ülekuumenemine. Sisemised pinnad on värvitud tumedates toonidesse.
Selle kütte meetodi arvutamise ülesanne on vajaliku valgustusavade vajaliku pindala kindlaksmääramine vajaliku päikesekiirguse voolu ruumi, võttes arvesse soojuskadude kompenseerimiseks kogunemist. Tavaliselt võimsus passiivse süsteemi hoone koguja külm periood Selgub olevat piisav ja hoonele paigaldatakse täiendav soojusallikas, pöörates süsteemi ühendatud üheks. Samal ajal määrab see majanduslikult asjakohased valgusavade ja täiendava soojusallikaga.
Passiivne päikeseenergia madala temperatuuriga küttesüsteem "seina-koguja" hõlmab massiivset outdoor-seinaMis ees, mille tala-vaba ekraani ruloode paigaldatakse lühikese vahemaa tagant. Põrandal ja ülemmäära all klappidega seinakoerte kaldus augud. Päikesekiired, läbides tala-puhverserveri ekraani, imenduvad massiivse seina pinnaga ja muundatakse soojuseks, mida õhk edastatakse ekraani ja seina vahelises ruumis. Õhk soojendab ja tõuseb üles, langedes üle pesa auk ülemmäära alla hooldatud ruumi ja selle koha hõivab jahutatud õhk, tungides ruumi seina ja ekraani vahele läbi põrandale tuba. Soojendusega õhu voolu ruumi reguleeritakse klapi avamisega. Kui klapp on suletud, tekib soojuse akumulatsioon seinaga seinaga seinaga. Seda soojust saab valida konvektiivne õhuvool, avades ventiili öösel või pilves ilm.
Sellise passiivse madala temperatuuriga päikese soojendamise süsteemi arvutamisel määratakse seina vajalik pindala. See süsteem dubleerib ka täiendav soojusallikas.
Aktiivne Neid nimetatakse päikese madala temperatuuriga küttesüsteemideks, kus heelium on sõltumatu eraldi seade, mis ei ole seotud hoonega. Aktiivsed heliosüsteeme saab jagada:
Aktiivsete päikeseenergiaküttesüsteemide puhul kasutatakse kahte liiki heliksi: kontsentreerimine ja korter.
Õhk on laialt levinud mitte-külmutamise parameetrid kogu tööparameetrites. Kasutades seda jahutusvedelikuna, on võimalik ühendada küttesüsteemid ventilatsioonisüsteemiga. Siiski õhk on väikese pimedas soojuskandja, mis toob kaasa õhuküttesüsteemide seadmesse metalli tarbimise suurenemise võrreldes veesüsteemidega. Vesi on soojendatud ja laialdaselt kättesaadav jahutusvedelik. Kuid temperatuuril alla 0 ◦ C on vaja lisada mitte-külmutavaid vedelikke. Lisaks tuleb meeles pidada, et hapnikuga küllastunud vesi põhjustab torujuhtmete ja seadmete korrosiooni. Kuid metallide tarbimine vees Heliosüsteemides on palju madalam, mis aitab suurel määral kaasa nende laiemale kasutamisele.
Hooajaliste kuumavee heliosüsteemid on tavaliselt üheained ja funktsiooni suvel ja üleminekuperioodidel positiivse välistemperatuuriga perioodidel. Neil võib olla täiendava soojusallika või ilma selleta sõltuvalt serveeritud objekti ja töötingimuste eesmärgist.
Solaare vee soojendus SVA (joonis 2) koosneb päikeseenergiast ja aku soojusvahetist. Päikeseenergia kaudu ringleb jahutusvedeliku (antifriis). Jahutusvedelik soojendab päikeseenergia päikeseenergiasse ja annab seejärel soojuse soojusvaheti kaudu soojusenergia, mis on paigaldatud bakukkumulaatorisse. Aku paagis salvestatakse kuum vesi Kuni selle kasutamiseni, nii et see peaks olema hea soojusisolatsioon. Esimeses silmusel, kus päikeseenergia paikneb, võib kasutada looduslikku või sunnivahendit jahutusvedelikku. Aku saab paigaldada elektri- või muud automaatset kütteseadme-Dubelrit. Aku all oleva akupaagi temperatuuri vähenemise korral (pikaajaline pilvine ilm või talvel on pikaajaline hägune ilm või väike arv päikesepaiste kellade arv) lülitatakse automaatselt sisse ja madetabel veega antud temperatuurini.
Hoonete kuumutamise heliosüsteemid on tavaliselt kaheahelad või kõige sagedamini mitmekeelsed ja erinevad kontuurid, erinevate jahutusvedelike saab rakendada (näiteks Heliocontura - vesilahused Mitte-külmutamata vedelikud, vaheahelates - vees ja tarbija - õhu kontuuris). Kombineeritud aastaringne heliosüsteemid mitmerattaliste hoonete hoonete soojuse õitsemise eesmärgil ja sisaldavad täiendavat soojusallika orgaanilise kütuse või soojusmuunduriga töötava traditsioonilise soojusgeneraatori kujul. Skemaatiline skeem Sun soojusvarustussüsteemid on toodud joonisel 3. See sisaldab kolme ringlusringi:
Päikeseenergia soojusvarustussüsteem toimib järgmiselt. Termilise ahela jahutusvedeliku (antifriis), soojuskollektorite küte 1, siseneb soojusvaheti 3, kus antifriisi soojus edastatakse soojusvaheti 3 tsirkuleerivale veele, mis on teise ahela pumba 8 hagi all. Soojendusega vesi siseneb paagi aku 2. Akupaagist suletakse vesi kuuma veepumbaga 8, see toob soovitud temperatuur kahekordse 7 ja siseneb kuuma veevarustuse süsteemi. Aku paagi söötmine toimub veevarustusest. Küte, aku aku 2 tarnitakse kolmandasse lülituspumba 8 kalorifer 5, mille kaudu õhk läheb ventilaator 9 ja küte, siseneb hoone 4. Päikesekiirguse puudumisel või puudumisel Solar kollektsionääride toodetud soojusenergia töötamine Doubleler 6 töötamiseks on sisse lülitatud. Päikeseenergia soojussüsteemi elementide valik ja paigutus iga konkreetse juhtumi määratakse kliimafaktoritega, objekti eesmärgil, soojuse tarbimise režiimis, Majandusnäitajad.
Joonisel fig 4 on kujutatud energiasäästliku keskkonnasõbraliku kodu päikeseenergiaküttesüsteemi skeemi.
Süsteemis kui jahutusvedelikuna kasutatakse seda: veega positiivsete temperatuuride ja antifriisi kuumutusperioodi jooksul (päikesepaisteline), vesi (teine \u200b\u200bväljas kütte ahel) ja õhk (kolmas õhukütte ahel).
Electrocooned kasutatakse duplikaadi allikana ja aku mahuga 5 M3-d kasutatakse soojuse kogumiseks ühel päeval koos veega pihustiga. Üks kuupmeeter veeris koguneb keskmiselt 5 MJ soojuse päeva jooksul.
Madala temperatuuriga soojuse akumulatsioonisüsteemid hõlmavad temperatuuri vahemikus 30 kuni 100 ° C ja neid kasutatakse õhusõidukite süsteemides (30 ° C) ja vees (30-90 ° C) kütmiseks ja kuuma veevarustuse (45-60 ° C).
Soojuse akumulatsioonisüsteem sisaldab reeglina reservuaari, soojuse akumuleeruvat materjali, mille soojusenergia on kogunenud ja ladustamine, soojusvahetusseadmed soojuse varustamiseks ja eemaldamise ajal aku ja soojusisolatsiooni laadimise ajal.
Patareid saab klassifitseerida soojuse akumuleeruvate materjalide füüsikalis-keemiliste protsesside olemuse järgi:
Mahtuvuslikud soojuse akumulaatorid on kõige laialdasemalt jaotatud.
Q (CJ) kuumuse kogus, mida saab koguneda mahtuvusliku tüübi soojuse tüübile, määratakse valemiga
Kõige tõhusam soojuse akumuleeruv materjal vedelas päikeseenergia soojussüsteemides on vesi. Hooja hooajalise kogunemise puhul on paljutõotav maa-aluste veekogude, kivide ja muude looduslike vormide kasutamine.
Kontsentreerimine Helidemen on sfäärilised või paraboolsed peeglid (joonis 5.), valmistatud poleeritud metallist, mille fookuses asetab kuumsa nähtav element (päikesekatel), mille kaudu jahutusvedeliku ringleb. Jahutusvedelikuna kasutatakse vett või mitte-külmutavaid vedelikke. Kui kasutatakse vee jahutusvedelikuna öösel ja külma perioodi jooksul, tuleb süsteemi külmutamise vältimiseks tühjendada.
Päikesekiirguse hõivamise ja teisendamise protsessi suure tõhususe tagamiseks tuleb kontsentreerivatroni pidevalt päikese käes pidevalt suunata. Selleks on heelium varustatud jälgimissüsteemiga, kaasa arvatud päikese suuna andur, elektroonilise signaali konversiooniseade, elektrimootoriga käigukastiga, et keerata disain heeliumi vastuvõtja kahel tasandil.
Kontsentratsioonihutuse süsteemide eelis on võime tekitada soojust suhteliselt kõrge temperatuuriga (kuni 100 ° C) ja isegi auru. Puudused peaksid sisaldama kõrget ehituskulusid; vajadus tolmu peegeldavate pindade pideva puhastamise järele; töötage ainult päevasel ajal ja seetõttu suuremate patareide vajadust; Suur energiatarbimine päikese jälgimise sõitmiseks, mis vastab genereeritud energiaga. Need puudused piiravad aktiivse aktiivse laialdast kasutamist madala temperatuuriga süsteemid Solar küte koos kontsentreeruvate helikaalid. Hiljuti kasutatakse lennukite holijareid kõige sagedamini päikese madalate temperatuuriga küttesüsteemide jaoks.
Lame päikesepaneel on soojusvaheti, mis on mõeldud päikeseenergia tõttu vedeliku või gaasi soojendamiseks. Lameosade kogujate ulatus - elamute küttesüsteemid ja tootmishoonedkliimaseadmete, kuumaveesüsteemide, samuti energiaseadmete madala keetmise vedelikega, tavaliselt töötavad mööda Renkina tsüklit. Lame päikesepaneelid (joonised 6 ja 7) koosnevad klaasist või plastkattest (ühekordse, kahekordse kolmekordse), kuuma nähtava paneeli värvitud küljest päikest, must, isolatsioon tagaküljel ja korpus (metall, plastik, klaasist puidust).
Soojuse hajumise paneeli soojuse hajumise paneeli abil saate kasutada mis tahes metalli- või plastikustikku. Drumming paneelid alumiiniumist või terasest kahest tüübist: lehed-toru ja tembeldatud paneelid (toru lehel). Plastpaneelid ja kiire vananemise tõttu päikesevalguse käigus ja ka madala soojusjuhtivuse tõttu ei kasutata laialdaselt. Päikesekiirguse mõjul kuumutatakse soojuse nähtavaid paneele temperatuurile 70-80 ° C, ületab ümbritseva keskkonna temperatuuri, mis toob kaasa paneeli konvektiivse soojusülekande suurenemise keskkonda ja oma kiirguse taevas. Kõrgema jahutusvedeliku temperatuuri saavutamiseks kaetakse plaadi pind spektraalsete selektiivsete kihtidega, mis absorbivad aktiivselt päikese lühikeste kiirguse ja vähendada oma termilise kiirguse spektri pikaajalises osas. Sellised black nikli "," musta kromiumi "uurimise konstruktsioonid alumiiniumist, vaskoksiidi vaskoksiidil vask ja teised - kulutõhusus (nende kulud on sageli vastavuses soojusnähutitava paneeli maksumusega). Teine võimalus korterkollektide omaduste parandamiseks on vaakumi loomine soojuse nähtava paneeli ja läbipaistva isolatsiooni vahel soojuskadude vähendamiseks (neljanda põlvkonna päikeseenergia kogujad).
Kollektorioperatsiooni põhimõte põhineb asjaolul, et ta tajub päikesekiirguse nähtava päikesevalguse piisavalt suure imendumisteguriga ja tal on suhteliselt madal soojuskadu, kaasa arvatud soojusliku kiirguse madal ülekande koefitsiendi tõttu töötemperatuuril . On selge, et saadud jahutusvedeliku temperatuur määratakse kollektori termilise tasakaalu järgi. Saldo saabumisosa on päikesekiirguse termiline voolu, võttes arvesse kollektori optilist efektiivsust; Tarbiva osa määrab ekstraheeritava kasuliku soojuse, termilise kahjustuse koefitsiendi ja töötemperatuuri ja keskkonna erinevus. Koguja täiuslikkus määratakse optilise ja termilise efektiivsusega.
Optiline efektiivsus η o Näitab, kui palju solaariirgust, mis on jõudnud koguja klaaside pinnale, imendub musta pinna neelava kiirguse poolt ja võtab arvesse klaasi, peegeldus ja erinevusega seotud energia kadumist. Imelise pinna termiline kiirguskoefitsient ühest.
Lihtsaim päikeseenergia koguja ühekordne poolläbipaistva kattega, ülejäänud pindade polüuretaanvahu isolatsioon ja musta värviga kaetud absorbendiga on optiline efektiivsus umbes 85% ja umbes 5-6 massiprotsendi termilise kahju koefitsiendiga (m 2 · k) (joonis fig 7). Kombinatsioon lameda leht-absorbeeriva pinna ja torude (kanalid) moodustab ühe jahutusvedeliku moodustab ühe konstruktiivne element - absorbeeriumi. Selline koguja suvel keskmise laiuskraadis võib soojendada vett 55-60 ° C ja on igapäevane jõudlus keskmiselt 70-80 liitrit vett 1 m2 kütteseadme pinnaga.
Kõrgemate temperatuuride saamiseks kandke valkumistorude kollektsiooni selektiivse kattega (joonis 8).
Vaakumis koguja, maht, kus must pind neelab päikesekiirgust eraldatakse keskkonnast tolmumiteeritud ruumi (iga element absorbendi paigutatakse eraldi klaastoru, sees, mis vaakum on loodud), mis võimaldab seda võimalikuks Et peaaegu täielikult kõrvaldada soojuse kadumise keskkonda termilise juhtivuse ja konvektsiooni tõttu. Kiirguse kadu on suuresti surutud selektiivse katte kasutamisega. Vaakumis kollektoris saab jahutusvedelikku kuumutada 120-150 ° C-ni. Vaakumi koguja tõhusus on oluliselt kõrgem kui lame koguja, kuid see on palju kallim.
Helioeengergenta taimede toimimise tõhusus sõltub suuresti pinna optilistest omadustest, mis neelavad päikesekiirgust. Et minimeerida energiakadu, on vaja, et nähtavas ja läheduses infrapuna piirkondades päikesepektri imendumise koefitsiendi selle pinna oli võimalikult lähedal ühele ja piirkonna lainepikkuste oma termilise kiirguse pinna, the peegeldus koefitsient peaks püüdma. Seega peab pinnal olema valikulised omadused - lühiajalise kiirguse absorbeerimiseks hästi ja peegeldavad pika laine peegeldavat.
Optiliste omaduste selektiivsuse eest vastutava mehhanismi tüübi järgi eristatakse neli selektiivsete katte rühma:
Väike arv tuntud materjale, nagu W, CU 2 S, HFC, omab optiliste omaduste selektiivsust.
Kahekihilised valikulised katted said suurima jaotuse. Pinnal, et selektiivseid omadusi tuleb rakendada suure peegeldava koefitsiendiga spektri pika lainepiirkonnas, nagu vask, nikkel, molübdeen, hõbedane alumiinium. Selle kihi peale kantakse kiht, pika lainepikkuse piirkonnas läbipaistev, kuid millel on kõrge imendumise koefitsient nähtavate ja naaberriikide infrapunapektri piirkondades. Paljud oksiididel on sellised omadused.
Pinna selektiivsust on võimalik saavutada puhta geomeetriliste tegurite tõttu: pinnade eiramised peaksid olema suuremad kui valguse lainepikkus spektri nähtavates ja naaberpiirkondades ja vähem kui selle pinna termilise kiirguse lainepikkus. Selline pind esimese spektri valdkondade jaoks on must ja teine \u200b\u200bpeegli jaoks.
Selektiivsed omadused on pinnad dendriit- või poorse struktuuriga, millel on dendriitse nõelade või pooride vastavad mõõtmed.
Segade selektiivsed pinnad moodustavad mitu metallist ja dielektrilisest vahelduvatest kihtidest, milles lühialaine kiirgus kustutatakse häirete ja pika laine - vabalt peegeldab.
Vastavalt MEA-le 2001. aasta lõpuks oli selles osas kõige aktiivsem 26 riigis kõige aktiivsem, mille kogupindala oli umbes 100 miljonit m 2, millest 27,7 miljonit m 2 kuulub mitte-tala kollektsioonile, mida kasutatakse peamiselt paranemiseks vesi basseinides. Ülejäänud on lamedad klaasitud kogujad ja kogujad vaakumtorud, kasutati DHW süsteemide või kuumutamisel ruumides. Installitud kogujate pindala kohta 1000 elaniku kohta, Iisraeli viib (608 M2), Kreeka (298) ja Austria (220). Pärast Türgi, Jaapani, Austraalia, Taani ja Saksamaa konkreetsete kogujatega installitud 118-45 m 2/1000 elanikku.
2004. aasta lõpuks kehtestatud päikesekollektorite kogupindala, ELi riikides jõudis 13,96 miljonit m2 ja maailmas juba ületanud 150 miljonit m 2. Päikesekollektide pindala aastane kasv Euroopas on keskmiselt 12% ja üksikutes riikides 28-30% või rohkem. Ülemaailmne juht kollektsionääride arv tuhande elanike kohta - Küpros, kus 90% majadest on varustatud päikesepaigaldistega (tuhande elaniku jaoks on 615,7 m 2 päikesepaneeli), Iisrael, Kreeka ja Austria järgivad teda. Absoluutne liider paigaldatud kogujate valdkonnas Euroopas on Saksamaa - 47%, millele järgneb Kreeka - 14%, Austria -12%, Hispaania - 6%, Itaalia - 4%, Prantsusmaa - 3%. Euroopa riigid on vaieldavad juhid päikeseküttesüsteemide uute tehnoloogiate väljatöötamisel, kuid Hiina on uute päikeseseadmete kasutuselevõtu mahus tugevalt halvem.
2004. aastal paigaldatud päikesepaneelide kogupindalast 2004. aastal asutatud 78%. BCU turg Hiinas on hiljuti kasvanud tempoga 28% aastas.
2007. aastal oli maailmas paigaldatud päikesekollektorite kogupindala juba 200 miljonit m2, sealhulgas Euroopas - rohkem kui 20 miljonit m 2.
Täna maailmaturul, LCU maksumus (joonis 9), mis sisaldab kogujat 5-6 m 2 pindalaga, paagi aku mahutavusega umbes 300 liitrit ja vajalikud liitmikud on 300-400 USA 1 m 2 koguja. Sellised süsteemid on paigaldatud peamiselt üksikute ühe- ja kahe kuu maja ja neil on varukoov (elektriline või gaas). Akupaagi paigaldamisel kollektori kohal võib süsteem töötada loodusliku ringlusega (termosifooni põhimõte); Paagi aku paigaldamisel keldris - sunnitud.
Maailma praktikas on kõige laialdasemalt levinud väikese päikeseenergia soojusvarustussüsteemid. Reeglina hõlmavad sellised süsteemid päikesepaneeli kogupindalaga 2-8 m2, paagi aku, mille mahuti määrab paigaldatud kogujate, ringluspumba (sõltuvalt tüübist Termiline ahel) ja muud abiseadmed.
Aktiivsüsteemid suur suurusKui paagi aku on alla kogujate ja jahutusvedeliku ringlus viiakse läbi pumba abil, kasutatakse kuuma veevarustuse ja soojendamise vajadustele. Reeglina on küttekoormuse katvuses kaasatud aktiivsetes süsteemides kaasatud elektrienergia või gaasi toimib soojusallika.
Suhteliselt uus nähtus Päikeseenergia soojusvarustuse kasutamisel on suured süsteemid, mis pakuvad kuuma veevarustuse ja korterelamute küte või kogu elamurajoonide vajadusi. Sellistes süsteemides pakutakse iga päev või hooajalise soojuse akumulatsiooni. Igapäevane akumulatsioon hõlmab võimalust töötada paar päeva jooksul kogunenud soojuskuludega, hooajaline - mitu kuud. Sest hooajalise soojuse akumulatsiooni, suure maa-alused mahutid, mis on täidetud veega, milles kõik üleliigse soojus kogutud kollektsionääridest suvel lähtestatakse. Teine hooaja kogumise võimalus on pinnase soojenemine koos torudega, mis ringleb kogujatelt pärit kuuma vett.
Tabelis 1 on kujutatud suurte päikeseenergiasüsteemide peamised parameetrid igapäevase ja hooajalise soojuse kogunemisega võrreldes ühe perekonna maja väikese päikeseenergiasüsteemiga.
Tabel 1. - Päikeseenergia soojusvarustussüsteemide peamised parameetrid Praegu on Euroopas 10 soojusvarustussüsteemi koos Kollektsionääride piirkonnaga 2400-8040 m2, 22 süsteemid, kus on kogujate pindala 1000 kuni 1250 m2 ja 25 süsteemi, kus on 500 kuni 1000 m 2. Allpool on mõned suurte süsteemide omadused.
Hamburg (Saksamaa). Soojendusega ruumide pindala - 14800 m 2. Solar kollektsionääride ruut - 3000 m 2. Vee akumulaatori maht - 4500 m 3.
Fridrichshafen (Saksamaa). Soojendusega ruumide pindala on 33000 m 2. Solar kollektsiooni väljak - 4050 m 2. Vee akumulaatori soojuse maht on 12000 m 3.
ULM-am-Neckar (Saksamaa). Soojendusega ruumide pindala - 25000 m 2. Päikesekogujate väljak - 5300 m 2. Maapealse aku maht on 63400 m 3.
Rostock (Saksamaa). Soojendusega ruumide pindala on 7000 m 2. Solar kollektsionääride ruut - 1000 m 2. Mulla aku soojuse maht on 20000 m 3.
Hemitz (Saksamaa). Soojendusega ruumide pindala on 4680 m 2. Vaakum päikesepaneelide pindala on 540 m 2. Kruusavee aku soojuse maht on 8000 m 3.
Attenkirchen (Saksamaa). Soojendusega ruumide pindala on 4500 m 2. Square vaakumi päikesekollektorid - 800 m 2. Maavaru maht on 9850 m 3.
SARO (Rootsi). Süsteem koosneb 10st väikesed majad48 korterit. Päikesekogujate väljak - 740 m 2. Vee akumulaatori soojuse maht on 640 m3. Päikesesüsteem hõlmab 35% soojusvarustussüsteemi üldisest soojusvarustusest.
Praegu on Venemaal mitmeid ettevõtteid, kes toodavad solaariskogureid, mis sobivad usaldusväärseks tööks. Peamised on Kovrovsky mehaaniline taim, MTÜ mehaaniline ehitus ja Altan Cjsc.
Kovrovi mehaanilise taimekogujad (joonis fig 10), millel ei ole selektiivseid katte, odavaid ja lihtsaid disainilahendusi, keskenduvad peamiselt siseturule. Krasnodari territooriumil on praegu paigaldatud rohkem kui 1500 kogudust selle tüübi.
Mehaanilise inseneri valitsusväliste organisatsioonide koguja vastavalt omadustele on Euroopa standardite lähedal. Koguja absorber on valmistatud alumiiniumisulamist selektiivse kattega ja on konstrueeritud peamiselt soojuse varustamise diagrammides, kuna alumiiniumisulamite otsene kokkupuude võib põhjustada kanaleid korrosiooni, millele jahutusvedeliku läbib .
Alfen-1 kollektoril on täiesti uus disain ja rahuldab Euroopa standardeid, seda saab kasutada nii üheahel ja soojusvarustuse kaheahela diagrammides. Kollektorit iseloomustavad kõrge soojustehnoloogilised omadused, palju võimalikud rakendused, madal kaal ja atraktiivne disain.
Päikesekollektoritel põhinevate töörajatiste kogemus näitas mitmeid selliste süsteemide puudujääke. Kõigepealt on selektiivsete kattega seotud kollektsionääride suur hind, klaasi läbipaistvuse suurenemine, tolmuimeja jne suurenemine. alad. Pikaajalise toimimise päikesekollektorite, eriti talvel tingimused, seal on sagedased väljapääs, mis on tingitud valgustatud ja tumenenud klaasosade ebaühtlast laienemist klaaside tarbimise rikkumise tõttu. Samuti on transpordi ja paigaldamise ajal ka suur osakaal kogujate ebaõnnestumisest. Kollektsionääride süsteemide süsteemi oluline puudus on ka ebaühtlane laadimine aasta ja päeva jooksul. Kogemus töökollektoride Euroopas ja Euroopa osa Venemaa suur osa hajutatud kiirguse (kuni 50%) näitas võimatust luua aastaringselt autonoomne süsteem Kuuma veevarustus ja küte. Kõik päikeseenergia kogujad keskmise laiuskraadis nõuavad suurte patareide ja täiendava energiaallika süsteemi kandmist, mis vähendab nende kasutamist majanduslikku mõju. Sellega seoses on nende kasutamine kõige sobivam kõrge päikesekiirguse intensiivsusega piirkondades (mitte madalam kui 300 w / m 2).
Elamu I. haldushooned Päikeseenergiat kasutatakse peamiselt soojuse vormis, et rahuldada kuuma veevarustuse, küte, jahutuse, ventilatsiooni, kuivatamist jne.
Päikese soojuse kasutamine majanduslikust seisukohast on kõige kasulikum kuumaveesüsteemide loomisel ja taimede tehnilises teostuses vee parandamiseks (basseinides, tööstusseadmetes). Kuumveevarustus on vajalik igas elamuehituses ja kuna kuuma vee vajadused muutuvad suhteliselt vähe ja selliste rajatiste tõhusus on kõrge ja nad maksavad kiiresti välja.
Solaareküttesüsteemide puhul on nende kasutamise periood aasta jooksul lühike, kütteperioodil on päikesekiirguse intensiivsus madal ja seetõttu on reservuaari ala palju suurem kui kuumaveesüsteemides ja majanduslik efektiivsus on madalam. Tavaliselt on päikese soojendamise ja sooja veevarustuse süsteemi kujundamisel kombineeritud.
Solar-jahutussüsteemides on tööperiood veelgi madalam (kolm aastat suvel), mis toob kaasa pikaajalise seadmete ja väga madala kasutamise määra. Arvestades jahutusseadmete suurt maksumust, muutub süsteemide majanduslik efektiivsus minimaalne.
Iga-aastaste seadmete kasutamise määr kombineeritud soojusvarustussüsteemides (kuuma veevarustus, küte ja jahutus) on kõrgeim ja need süsteemid esmapilgul on kasulikumad kui kombineeritud küttesüsteemid ja kuuma veevarustus. Kui see võtab arvesse vajalike päikesekollektsionääride ja jahutussüsteemi mehhanismide kulusid, selgub, et sellised päikesepaigaldised on väga kallid ja vaevalt muutunud kulutõhusaks.
Päikeseküttesüsteemide loomisel tuleks hoone soojusisolatsiooni suurendamiseks rakendada passiivseid skeeme. efektiivne kasutamine Sissetulev läbi akna avade päikesekiirguse. Soojusisolatsiooni probleem tuleb lahendada arhitektuursete elementide põhjal, kasutades madala juhtmega materjale ja struktuure. Puuduv soojus on soovitatav täita aktiivsete päikese süsteemide täitmiseks.
Päikesepaigaldiste laialdase kasutamise peamine probleem on seotud nende ebapiisava majandusliku tõhususega võrreldes traditsiooniliste soojusvarustussüsteemidega. Soojusenergia maksumus päikesepaneeliga käitistes on kõrgem kui traditsiooniliste kütuste sisseseadetes. Päikese soojuspaigaldamise tasuvusaeg T OK saab määrata valemiga:
Majanduslik mõju päikesekollektorite paigaldamise tsoonides tsentraliseeritud toiteallikas E saab määrata tulu müügist saadud tulu kogu kasutusaja jooksul paigaldamise miinus kulud operatsiooni:
Tabelis 2 esitatakse päikeseenergia soojusvarustussüsteemide maksumus (1995. aastal hinnad). Andmed näitavad, et siseriiklikud arengud on 2,5-3 korda odavamad kui välismaal.
Kodumaiste süsteemide madal hind on seletatav asjaoluga, et need on valmistatud odavatest materjalidest, mida on lihtne kujundada ja keskenduda siseturule.
Tabel 2. - Solar soojusvarustussüsteemide maksumus Tsentraliseeritud soojusvarustuse tsooni konkreetne majanduslik mõju (E / S) sõltuvalt kollektsionääride kasutusajast on 200 kuni 800 rubla / m 2.
Palju suuremal majanduslikul mõjul on soojusvarustuse paigaldamine päikesekollektoritega piirkondades kaugel tsentraliseeritud energia tihenditest, mis Venemaal ulatub üle 70% oma territooriumist umbes 22 miljoni inimese elanikkonnaga. Need taimed on mõeldud ühendama üksikute tarbijate võrguühenduseta, kus termilise energia vajadus on väga oluline. Samal ajal on traditsiooniliste kütuste maksumus palju suurem kui nende kulud tsentraliseeritud soojusvarustuse tsoonides transpordikulude ja kütuse kahjumi tõttu transpordi ajal, s.o piirkondlik tegur R R:
kus R p\u003e 1 ja erinevate piirkondade puhul võivad selle väärtust muuta. Samal ajal on C-ga installimise konkreetsed kulud peaaegu muutunud võrreldes C TR-ga. Seetõttu, kui asendades c t TP valemites
autonoomsete rajatiste arvutatud ajavahemik tsentraliseeritud võrkudest eemaldatud tsoonides vähendatakse r r korda ja majanduslik mõju suureneb proportsionaalselt r p-ga.
Tänapäeva Venemaa tingimustes, kui energiahinnad kasvavad pidevalt ja neil on transporditranspordi tingimuste tõttu pidevalt kasvavad, sõltub päikesekollektorite kasutamise majanduse teostatavuse lahendamine tugevalt kohalikest sotsiaalmajanduslikest, geograafilistest ja kliimatingimustest.
Kõige tõhusamaks on kõige tõhusam katkematu tarbijatoetuse seisukohast, kombineeritud tehnoloogilised süsteemid, mis kasutavad kahte või enamat taastuvaid tehnoloogilisi süsteeme.
Solar soojusliku energia tõttu on võimalik täielikult tagada kuuma vee vajadusi majas suvel. Sügis-kevadel perioodil on võimalik saada kuni 30% nõutavast energiast kuumutamiseni ja kuni 60% kuuma veevarustuse vajadusest.
Viimastel aastatel on termilistel pumpadel põhinevad geotermilised soojusvarustussüsteemid aktiivselt arendanud. Sellistes süsteemides, nagu eespool märgitud, madala võimsusega (20-40 ° C) Soojuse soojuse allikana kasutatakse Maa kooriku ülemine kihtide soojusvett või penatrotermaalset energiat. Pinnase soojuse kasutamisel kasutatakse mulla soojusvahetit, mis asetatakse kas vertikaalsetes süvendites sügavusel 100-300 m või mõnes sügaval horisontaalselt.
IPG-s detsentraliseeritud tarbijate soojuse ja kuuma vee tõhusaks tarnimiseks arendas Venemaa Teaduste Akadeemia kombineeritud päikese geotermilise süsteemi (joonis 11).
Selline süsteem koosneb päikesekollektori 1, soojusvaheti 2, paagi aku 3, soojuspumba 7 ja hästi soojusvaheti 8. Päikese kogumise kaudu ringleb jahutusvedeliku (antifriis). Jahutusvedelik soojendab päikeseenergia jaoks päikeseenergia jaoks ja seejärel annab soojusenergia soojusvaheti 2 kaudu, mis on paigaldatud paagi akule 3. Tank-aku säilitatakse kuuma veega, kuni see peaks olema hea Soojusisolatsioon. Esimeses silmusel, kus päikeseenergia paikneb, võib kasutada looduslikku või sunnivahendit jahutusvedelikku. Paagi aku paigaldatakse elektriline kütteseade 6. Kui akupaagi temperatuuri vähenemise korral on paigaldatud (pidev pilvine ilm või talvel väikese päikesevarjus), lülitub elektriline kütteseade automaatselt sisse ja teeb vett määratud temperatuurile.
Solar kollektoriüksuse käitatakse aastaringselt ja pakub sooja vee tarbija ja madala temperatuuriga põrandakütte kütteseade soojuspumbaga (TN) ja hästi soojusvaheti sügavus 100-200 m töötab ainult kütteperioodi jooksul .
TN-i tsüklis vähendatakse külma vee temperatuuriga 5 ° C juures hästi soojusvaheti interlock ruumi ja valib ümbritseva kivist madala väärtusega soojuse. Järgnevalt kuumutatakse sõltuvalt süvendi sügavusest temperatuurini 10-15 ° C Vesi tõuseb piki pinnale torude keskset kolonki. Tagakülje soojuse väljavoolu vältimiseks isoleeritakse keskne kolonn väljaspool keskmist kolonni. Pinnal siseneb veest veest TN aurusti, kus esineb madala keemistegendi küte ja aurustamine. Pärast aurustajat läheb jahutatud vesi tagasi hästi. Kütteperioodi jooksul koos vee pideva ringlusega süvendiga tekib rooli järkjärguline jahutus.
Hinnangulised uuringud näitavad, et kuumutusperioodi jahutusprofiili raadius võib ulatuda 5-7 m. Octaiivse perioodi jooksul, kui küttesüsteem on välja lülitatud, taastatakse osaline (kuni 70%) temperatuuri väljale ümber hästi soojuse soojuse tõttu tõugu küljest väljaspool jahutusvööndit; Seisaku ajal ei ole võimalik temperatuuri välja täielikku taastumist saavutada.
Solar kollektsionäärid on paigaldatud kiirusega talvel operatsiooni süsteemi, kui päikeseenergia on minimaalne. Suvel saadetakse osa akupaagi kuumast veest hästi, et taastada temperatuuri täielikult kaevu ümber.
Joojamisperioodil on ventiilid 13 ja 14 suletud ja akupaagi avatud ventiilide 15 ja 16 kuuma veega ringluspump Sööb hästi blokeerimisruumi kaevu, kus kui soojusvahetus ümbritseva auguga kalju tekib, soojusvahetus toimub. Seejärel saadetakse jahutatud vesi piki keskosa isoleeritud veerus paagi akule. Kütteperioodi jooksul on vastupidi avatud ventiilid 13 ja 14 ja ventiilid 15 ja 16 on suletud.
Kavandatud tehnoloogiline süsteem Päikeseenergia potentsiaali kasutatakse vee soojendamiseks kuuma veevarustuse süsteemis ja kivimites hästi madala temperatuuriga küttesüsteemis. Soojuse regenereerimine Rock võimaldab kasutada soojusvarustussüsteemi majanduslikult optimaalses režiimis.
Päike on planeedi maa oluline energiaallikas. Päikeseenergia on väga sageli mitmesuguste arutelude objektiks. Niipea, kui ilmub uue päikeseenergia tehase projekti, küsimusi tõhususe, võimsuse, investeerimisfondide ja tasuvusajade kohta.
On teadlasi, kes näevad päikeseenergia elektrijaamades ohtu keskkonnale. Termilise päikeseenergiaseadmete peeglid on väga kuumad õhk, mis toob kaasa kliimamuutuse ja lindude surma. Sellest hoolimata muutub viimastel aastatel päikeseenergia elektrijaamad üha enam jaotatud. 1984. aastal jõustus jõustunud esimene päikeseenergiajaam Krameri Junctioni California linna lähedal MOHABE kõrbes (joonis 6.1). Jaam sai nimi Solar Energy Generation süsteemi või lühendatud segtse.
Joonis fig. 6.1. Solar Elektrijaam Mohabe kõrbes Sellel elektrijaamas kasutatakse päikesekiirgust auru saamiseks, mis pöörleb turbiini, ja toodab elektrit. Päikeseenergia elektrienergia tootmine suures ulatuses on üsna konkurentsivõimeline. Praegu on USA energiaettevõtted juba ehitatud päikeseenergia elektrijaamadega, mille täispaigaldatud võimsus on üle 400 MW, mis annab 350 000 inimest elektrienergiaga ja asendab 2,3 miljonit barrelit aastas. Mochabi kõrbes asuvad üheksa elektrijaama on paigaldatud võimsusega 354 MW. Teistes maailma piirkondades tuleks päikeseenergia soojuse kasutamise projektid kiiresti alustada elektrienergia tootmiseks. India, Egiptus, Maroko ja Mehhiko arendavad asjakohaseid programme. Nende rahastamise toetused tagavad ülemaailmse keskkonnaprogrammi (GEF). Kreekas, Hispaanias ja Ameerika Ühendriikides välja töötavad uued projektid iseseisvad elektritootjad.
Soojustootmise meetodi kohaselt jagatakse päikeseenergia elektrijaamad solar Hubs (Peeglite peeglid) ja päikeseenergia tiikid.
Termilised päikeseenergia taimed keskenduvad päikeseenergia objektiivide ja helkuritega. Kuna seda soojalt saab salvestada, võivad sellised jaamad toota vastavalt vajadusele elektrit, iga päeva ja öösel. Suured peeglid - kohapeal või lineaarse fookusega - keskenduda päikesekiirte sellisel määral, et vesi muutub auruks, tõstes turbiini pööramiseks piisavalt energiat. Need süsteemid võivad pöörata päikeseenergia elektrienergiaks umbes 15% efektiivsusest. Kõik soojustoiteseadmed, välja arvatud päikesekiikad, kasutage päikesekiirguse, mis peegeldavad päikese valgust suurema pinnaga väiksema vastuvõtja pinnale, et saavutada kõrged temperatuurid. Tavaliselt koosneb selline süsteem rummust, vastuvõtjast, jahutusvedelikust, kogumissüsteemist ja energia ülekandesüsteemist. Kaasaegsete tehnoloogiate hulka kuuluvad paraboolsed jaoturid, päikeseparaboolsed peeglid ja torni-tüüpi helioenergia. Neid saab kombineerida rajatistega, mis põletavad fossiilkütuseid ja mõnel juhul kohanduvad soojuse kogunemisega. Sellise hübridisatsiooni ja soojuse akumulatsiooni peamine eelis on see, et selline tehnoloogia võib pakkuda elektrienergia tootmise saatmist, st elektrienergia tootmist saab läbi viia perioodide ajal, kui sellel on vajadus. Hübridiseerimine ja soojuse kogunemine võib suurendada toodetud elektrienergia majanduslikku väärtust ja vähendada selle keskmisi kulusid.
Mõnes termilise päikeseenergia taimedes kasutatakse paraboolpeeglid, mis kontsentreerivad päikesevalguse jahutusvedeliku vedeliku sisaldavatele torudele. See vedelik kuumutab ligi 400 ° C ja pumpab läbi mitmete soojusvahetite kaudu; See toodab ülekuumeneva auru, mis liigutab tavalise turbogeneraatori elektri tootmiseks. Soojuskadude vähendamiseks võib vastuvõtva toru ümbritseda läbipaistva klaastoru, mis on paigutatud silindri fookuskaugus. Reeglina hõlmavad sellised rajatised päikese käes või biaksiaalsed jälgimissüsteemid. Harvadel juhtudel on need statsionaarsed (joonis 6.2).
Joonis fig. 6.2. Päikesepaigaldamine paraboolnega Selle tehnoloogia hinnangud näitavad elektrienergia toodetud kõrgemaid kulusid kui teised päikeseenergia elektrijaamad. Seda seletab päikesekiirguse madala kontsentratsiooniga, rohkem madalatel temperatuuridel. Kogemuste kogumise, tehnoloogia parandamise ja tegevuskulude vähendamise tõttu võivad paraboolsed jaoturid olla lähituleviku kõige odavam ja kõige usaldusväärsem tehnoloogia.
Plaadi tüüpi päikesepaigaldised on aku paraboolse plaadi peeglite sarnane kuju satelliitplaadi, mis keskendub päikeseenergiale iga plaadi fookuskaugus (joonis 6.3). Vastuvõtja vedelikku kuumutatakse 1000 ° C-ni ja kasutatakse otse elektri tootmiseks väikese mootori ja vastuvõtjaga ühendatud generaatori tootmiseks.
Joonis fig. 6.3. Sunset trummeli tüüp Kõrge optiline efektiivsus ja väikesed esialgsed kulud muudavad peegel- / mootorite süsteemid kõigist helikotakoloogiatest kõige tõhusamaks. Süsteem naasmismootori ja paraboolse peegel kuulub globaalse rekordi tõhususe muundamise päikeseenergia elektrienergiaks. 1984. aastal õnnestus Californias rantšorage saavutada praktilist tõhusust 29%. Modulaarse konstruktsiooni tõttu on selliseid süsteeme esindatud optimaalne valik Et rahuldada elektri vajadust nii autonoomsete tarbijate kui ka ühise võrguga töötamise hübriid.
Päikeseelektrijaamade torni tüüp, millel on keskne vastuvõtja päikeseenergiajaama torni tüüp, millel on keskne vastuvõtja, kasutage pöörlevat reflektorid-heliostatsioone. Nad keskenduvad päikesevalguse päikesevalgusele, mis on ehitatud torni ülaosale, mis neelab termilise energiat ja juhib turbogeneraatorit (joonis 6.4, joonis 6.5).
Joonis fig. 6.4. Solar Tower tüüpi elektrijaam keskmise vastuvõtjaga Arvutipõhine biaxial jälgimissüsteem seab heliostaatikumid nii, et peegeldunud päikesekiirte fikseeritakse ja alati vastuvõtjale langevad. Vastuvõtja ringleva vedelik kannab soojuse soojuse aku auruna. Steam pöörleb elektrienergia tootmiseks turbiini või kasutatakse otse tööstusprotsessides. Temperatuuril vastuvõtja jõuab 500 kuni 1500 ° C. Tänu soojuse kogunemisele on torni elektrijaamad muutunud ainulaadseks helikoteerituseks, võimaldades toota elektrit ettemääratud ajakavale.
Joonis fig. 6.5. Solar Tower Power Station "Solar Kaks" Californias Ei keskenduge peeglid ega päikese fotorakud võivad toota energiat öösel. Selleks tuleb päeva jooksul kogunenud päikeseenergia säilitada soojuse akumuleeruvate mahutites. See protsess toimub loomulikult nn päikese tiikides (joonis 6.6).
Joonis fig. 6.6. Summer tiigi seade Solar Ponds on soola kõrge kontsentratsioon vee alumises kihis, viskamatud keskmise veekihi, milles soolakontsentratsioon suureneb sügavuse ja konvektsioonikihiga madala soola kontsentratsiooniga - pinnal. Päikesevalguse langeb tiiki pinnale ja soojust hoitakse madalate soolakontsentratsiooni tõttu alumistes veekihtides. Suure soolsuse vesi, mida kuumutatakse päikeseenergiaga tiiki imenduva põhjaga, ei saa suure tiheduse tõttu tõusta. See jääb tiigi allosas, järk-järgult küte, kuni peaaegu keeb. Kuuma põhja "soolveega" kasutatakse pärastlõunal või öösel soojusallikana, mille tõttu võib orgaanilise jahutusvedelikuga spetsiaalne turbiin toota elektrit. Solar Tiigi keskkriihi toimib soojusisolatsiooni, vältides konvektsiooni ja soojuse kadumist alt pinnale. Temperatuuri erinevus allosas ja vee tiigi pinnal on generaatori lubamiseks piisav. Jahutusvedelik läbi torude läbi alumise veekihi kaudu esitatakse suletud Rankin süsteemi, kus turbiini pööratakse tootmise elektrienergia tootmiseks.
Tower-tüüpi päikeseenergia taimed keskne vastuvõtja ja päikeseenergiaseadmetega paraboolne jaoturid töötavad optimaalselt suurte kompositsioonidega, mis on ühendatud 30-200 MW elektrijaama võrguga, samas kui plaat-tüüpi päikeseenergiaseadmed koosnevad moodulitest Ja seda saab kasutada nii autonoomsete rajatiste ja üldiste rühmade võimsusega mitmes megawattsis.
Tabel 6.1 Päikeseenergia elektrijaamade omadused Solar paraboolsed jaoturid - täna kõige arenenud päikeseenergia tehnoloogiate ja see on, et nad tõenäoliselt kasutatakse lähitulevikus. Torn-tüüpi elektrijaamad keskne vastuvõtja tõttu oma efektiivse soojuse akumuleeruva võime, võib muutuda ka päikeseenergia taimed lähitulevikus. Plastitüübi seadete modulaarne olemus võimaldab teil neid kasutada väikestes seadmetes. Solar Tower-tüüpi elektrijaamad keskmise vastuvõtja ja plaadi-tüüpi paigaldus võimaldab saavutada päikeseenergia transformeerimise tõhususe suuremaid väärtusi elektrilisteks kuludeks madalamate kuludega kui elektrijaamad päikeseparaboolnekestega. Vahekaardil. 6.1 Esitatakse kolme päikeseenergia elektritootmise kolme peamised omadused.
Selektiivsed katted
Optiliste omaduste selektiivsuse eest vastutava mehhanismi tüübi järgi eristatakse neli selektiivsete katte rühma:
1);
2) kahekihiline, milles ülemine kiht on nähtavas piirkonnas suur imendumistegur ja IR-piirkonnas väikese imendumistegur ja alumine kiht on IR-piirkonnas suur peegeldustegur;
3) mikrorelief, mis pakub nõutavat mõju;
4) sekkumine.
Väike arv tuntud materjale, nagu W, CU 2 S, HFC, omab optiliste omaduste selektiivsust.
Segade selektiivsed pinnad moodustavad mitu metallist ja dielektrilisest vahelduvatest kihtidest, milles lühialaine kiirgus kustutatakse häirete ja pika laine - vabalt peegeldab.
Klassifikatsioon ja põhielemendid Heliosüsteemid
Sun Küttesüsteemide nimetatakse süsteeme, mis kasutavad päikesekiirguse energiat soojusallikana. Nende iseloomulik erinevus teistest madala temperatuuriga küttesüsteemidest on spetsiaalse elemendi kasutamine - heelium, mille eesmärk on jäädvustada päikesekiirguse ja muuta see termiliseks energiaks.
Solar-i madala temperatuuriga küttesüsteemi päikesekiirguse kasutamise meetodi kohaselt jagatakse passiivseks ja aktiivseks.
Passiivneneid nimetatakse päikeseküttesüsteemideks, kus see on hoone või selle eraldatud aiad elemendina, mis tajub päikesekiirgust ja muutke selle (kollektori hoone, seina koguja, katuse koguja jne (joonis 4.1.1)).
Aktiivneneid nimetatakse päikese madala temperatuuriga küttesüsteemideks, kus heelium on sõltumatu eraldi seade, mis ei ole seotud hoonega. Aktiivsed heliosüsteeme saab jagada:
Ametisse nimetamise (kuuma veega, küttesüsteemides, kombineeritud süsteemid soojuspaatide pakkumise eesmärgil);
Kasutatud jahutusvedeliku tüübi järgi (vedela - vesi, antifriis ja õhk);
Töö kestus (aastaringne, hooajaline);
Vastavalt tehnilise lahenduse skeemide (üks-, kahe-, mitme paigaldatud).
Õhk on laialt levinud mitte-külmutamise parameetrid kogu tööparameetrites. Kasutades seda jahutusvedelikuna, on võimalik ühendada küttesüsteemid ventilatsioonisüsteemiga.
Hooajalise kuumavee heliosüsteemid on tavaliselt üheained ja funktsiooni välimise õhu positiivse temperatuuriga perioodidel. Neil võib olla täiendava soojusallika või ilma selleta sõltuvalt serveeritud objekti ja töötingimuste eesmärgist.
Heliosüsteemid hoone küte on tavaliselt kaheahel või kõige sagedamini multi-paigaldatud ja erinevatele ahelatele, erinevate jahutusvedelike saab rakendada (näiteks heeliumi-vesilahuste mitte-külmuvate vedelike, vahepealse ahela - vesi ja tarbijakeskus - õhk).
Kombineeritud aastaringne heliosüsteemid mitmerattaliste hoonete hoonete soojuse õitsemise eesmärgil ja sisaldavad täiendavat soojusallika orgaanilise kütuse või soojusmuunduriga töötava traditsioonilise soojusgeneraatori kujul.
Aktiivse päikese süsteemi peamised elemendid on helikool, soojuskanal, täiendav allikas või soojusmuundur (soojuspump), selle tarbija (küttesüsteemid ja kuumaveevarusüsteemid). Iga konkreetse juhtumi elementide valik ja paigutus määratakse kliimateguritega, objekti eesmärk, soojustarbimise viis, majandusnäitajad.
1. Solar kollektsiooni.
Päikeseenergia koguja on paigaldamise peamine element, milles päikese kiirgunergia muundatakse teise kasuliku energia vormis. Erinevalt tavapärastes soojusvahetid, kus on intensiivne soojusülekanne ühest vedelikust teise ja kiirguse ei ole asjakohane, päikesekollektoris viiakse vedeliku energiaülekanne läbi kiirguse energiaallikaga. Ilma päikesevalguse kontsentratsioonita on vahejuhtumi kiirguse voolutihedus parim -1100 W / m 2 ja see on muutuv väärtus. Lainepikkuste vahemikus 0,3-3,0 um. Need on oluliselt väiksemad kui enamasti pindade kiirguse kiirguse lainepikkuste suurus. Seega on päikeseenergia kogujate uuring seotud soojusvaheti unikaalsete probleemidega madala ja muutuva energiavoolu tihedusega ja suhteliselt suure kiirguse rolliga.
Solar kollektsioone saab kasutada nii kontsentratsiooniga kui ka päikesekiirguse kontsentratsiooni. Lamedates kogumistes on päikesekiirguse tajuv pind üheaegselt pinna neelav kiirgus. Keskenduvad kollektsiooni, millel on tavaliselt nõgusad helkurid, keskenduvad kogu oma pinnale langeva kiirguse väiksema pindala soojusvahetile, suurendades seeläbi energiavoolu tihedust.
1.1. Lame päikesepaneelid. Lame päikeseenergia koguja on soojusvaheti, mis on mõeldud vedeliku või gaasi soojendamiseks päikese kiirguse energia tõttu.
Lamekollektsionäärid saab kasutada jahutusvedeliku soojendamiseks mõõduka temperatuuride soojendamiseks, t ≈ 100 o C. Nende eeliste hulka kuuluvad võimaluse kasutada nii otsest kui ka hajutatud päikesekiirgust; Nad ei nõua päikese jälgimist ja ei vaja igapäevaseid teenuseid. Konstruktiivsetes tingimustes on need lihtsamad kui süsteem, mis koosneb kontsentreerimisest peegeldustest, absorbeerivatest pindadest ja jälgimismehhanismidest. Päikesekogujate kasutamise valik - elu- ja tööstushoonete küttesüsteemid, kliimaseadmete, kuuma veevarustuse, samuti energiaseadmete madala keemistevedelikega, tavaliselt töötavad Renkina tsükliga.
Tüüpilise lame päikesekollektori põhielemendid (joonis fig 1) on: "must" pind, mis neelab päikesekiirguse ja edastab selle energia jahutusvedelikule (vedeliku reeglina); läbipaistev katvus päikesekiirguse suhtes, mis asub imendumise pinna kohal, mis vähendab konvektiivse ja kiirguse kadu atmosfääri; Kollektori tagurpidi ja lõpppindade termiline isolatsioon vähendada termilise juhtivuse tõttu kahjumit.
Joonis 1. Lame päikese koguja skemaatiline diagramm.
aga) 1 - läbipaistev katted; 2 - isoleerimine; 3 - Jahutusvedeliku toru; 4 - absorbeeriv pind;
b) 1. Karusnahk, neelavad päikesekiirgus, 2-kanaliline jahutusvedelik, 3-klaas (?), 4-juhtum,
5 - Soojusisolatsioon.
Joonis 2 Solar kollektori tüüpi leht - toru.
1 - ülemine hüdrauliline kollektor; 2 - madalam hüdrauliline kollektor; 3 - P torude asub üksteise kaugusel; 4 - leht (neelav plaat); 5 - ühendus; 6 - toru (mitte skaalal);
7 - isolatsioon.
1.2. Tõhususe koguja. Koguja efektiivsus määratakse optilise ja soojusvõimalusega. Optiline efektiivsus η o Näitab, millist osa päikesekiirgusest, mis on jõudnud koguja klaasimise pinnale, imendub absorbeeriva musta pinnale ja võtab arvesse klaasi ja imendumisteguri läbilaskvuse ühiku eristamisega seotud energiakaotust Imendumise koefitsient. Ühekihilise klaasiga koguja jaoks
kus (τα) n on klaasist ülekande koefitsiendi τ produkt τ absorptsioonikoefitsiendi α neelduva kiirgusega normaalne langus Sun kiirte.
Juhul kui raibade tilkade nurk erineb otsest, paranduskoefitsient K-i kasutusele võetakse korrigeerimiskoefitsient Klaasist suurenemist klaasist ja pinnast neelava päikesekiirguse absorbeerimisega. Joonisel fig. 3 kujutab graafikuid K \u003d F (1 / COS 0 - 1) ühekihilise ja kahekihilise klaasiga kollektsionääride jaoks. Optiline efektiivsus, võttes arvesse kukkumiskiire nurka peale otsese,
Joonis fig. 3. Parandustegur, võttes arvesse päikesekiirte peegeldust klaasi ja musta absorbeeriva pinna pinnast.
Lisaks nendele disainilahuste kogumistulemusele esinevad soojuskadu on keskkonnas Q higi, mida võetakse arvesse termilise efektiivsusega, mis on võrdne kollektori eest eraldatud kasuliku soojuse suhte suhtega teatud Aeg, samal ajal päikese käes oleva kiirguse energia kogus:
kus ω on koguja apertuur; І on päikesekiirguse voolu tihedus.
Koguja optiline ja termiline efektiivsus on seotud suhtumisega
Termilised kahjumid iseloomustavad täielik kahju koefitsient U
kus t a on must pinna temperatuur neelab päikesekiirgust; T umbes ümbritseva keskkonna.
Piisava täpsuse väärtust võib pidada püsivaks. Sel juhul asendus q higi valemis termilise efektiivsuse toob võrrandi
Kollektori soojuse tõhusust saab registreerida ka selle läbi voolava jahutusvedeliku keskmise temperatuuri kaudu:
kus t t \u003d (T + T) / 2 - jahutusvedeliku keskmine temperatuur; F "- parameeter, mida tavaliselt osutatakse" kollektori tõhususest "ja iseloomustades soojusülekande tõhusust pinnalt, neelab päikesekiirgust jahutusvedelikule; see sõltub kollektori konstruktsioonist ja peaaegu ei sõltu teistest teguritest; tüüpiline Parameetri f "≈ väärtused: 0,8-0,9 - tasase õhu kogujate jaoks; 0,9-0,95 - tasase vedeliku kollektsiooni jaoks; 0.95-1,0 - vaakumkollektorite jaoks.
1.3. Vaakumkollektsionäärid. Juhul kui kütte on vaja kõrgemate temperatuuride jaoks, kasutatakse vaakumi kollektsiooni. Vaakumis koguja, maht, milles must pind neelab päikesekiirguse eraldatakse keskkonnast, mis võimaldab oluliselt vähendada kadu soojuse keskkonda tingitud termilise juhtivuse ja konvektsiooni. Kiirguskadu on suuresti surutud selektiivse katte abil. Kuna täielik kahjufaktor vaakumis koguja on väike, jahutusvedeliku võib kuumutada kõrgematel temperatuuridel (120-150 ° C) kui korter koguja. Joonisel fig. 9.10 Näiteid konstruktiivsete esinevate vaakumkollektide näiteid.
Joonis fig. 4. Vakuumkollektsionääride liigid.
1 - jahutusvedeliku toru; 2 - selektiivse kattega plaat, päikesekiirguse neelamine; 3 soojustoru; 4 soojuse liimimise element; 5 klaastoru selektiivse kattega; B - Jahutusvedeliku varustamise sisemine toru; 7 välimise klaasilinder; 8 vaakum
