Nbsp; Izračun sustava opskrbi topline pomoću solarnih toplinskih kolektora metodičke smjernice za obavljanje naselja i grafičkog rada za studente svih oblika obuke specijalitet energetskih instalacija, elektrana na temelju netradicionalnih i obnovljivih izvora energije izračuna sustava opskrbe toplinom koristeći solarne Termalni kolektori: metodičke upute za obavljanje procjene i grafičkog rada za studente svih oblika obuke specijalitet energetskih instalacija, elektrana na temelju netradicionalnih i obnovljivih izvora energije / A.V. Sadržaj 1. Teorijske šetnje 1.1. Dizajn i glavne karakteristike ravnog solarnog kolektora 1.2. Glavni elementi i koncepti solarnih toplinskih sustava 2. Faze dizajna 3. Izračun topline na grijanju zgrade 3.1. Osnovne odredbe 3.2. Određivanje gubitaka topline prijenosa 3.3. Određivanje potrošnje topline za grijanje ventilacijskog zraka 3.4. Određivanje troškova topline za opskrbu toplom vodom 4. Izračun solarnog sustava opskrbe toplinom Bibliografija Teorijske odredbe
Dizajn i glavne karakteristike ravnog solarnog kolektora
Ravan solarni kolektor (SC) je glavni element solarnih sustava grijanja i dovoda tople vode. Načelo njegovog djelovanja je jednostavno. Većina Sunčevo zračenje pada na kolekcionar apsorbira površina koja je "crna" u odnosu na sunčevo zračenje. Dio apsorbirane energije se prenosi na tekućinu kruži kroz kolektora, a ostatak se gubi kao rezultat izmjene topline s okolinom. Toplina koja se odvodi tekućinom je korisna toplina koja se ili akumulira ili se koristi za oblaganje grijaćeg opterećenja.
Glavni elementi kolektora su sljedeći: apsorbirajuća ploča, obično od metala, s neodoljivim crnim premazom koji osigurava maksimalnu apsorpciju sunčevog zračenja; Cijevi ili kanali za koje se kruži tekućina zraka i koja su u toplinskom kontaktu s apsorptnom pločom; toplinska izolacija dna i bočnih rubova ploče; jedan ili više zraka razdvojenih prozirnim premazima u svrhu toplinske izolacije ploče odozgo; Konačno, trup, pružajući trajnost i otpornost na vremenske čimbenike. Na sl. 1 prikazuje presjeci Voda i zrak grijač.
Sl. 1. Skitchy slika solarnih kolektora s voda i rashladnim dvorištinama: 1 - toplinska izolacija; 2 - zračni kanal; 3 - prozirni premazi; 4 - apsorbirajuća ploča; 5 - Cijevi spojene na ploču.
Transparentni premaz obično su izrađeni od stakla. Staklo ima izvrsnu otpornost na atmosferske utjecaje i dobra mehanička svojstva. To je relativno jeftino i s niskim sadržajem željeznog oksida može imati visoku transparentnost. Nedostatak stakla su krhkosti i velika masa. Uz staklo moguće je koristiti i plastične materijale. Plastika je obično manje osjetljiva na lom, lako i u obliku fetus listova jeftinog. Međutim, to, u pravilu, nema jednako visok otpor na učinke vremenskih čimbenika kao stakla. Ogrebotine i mnoge plastike se lako primjenjuju na površinu plastične ploče i degradirane su i žute sa žutim, zbog čega se njihova sposobnost prijenosa smanjuje u odnosu na sunčevo zračenje i pogoršanja mehaničke čvrstoće. Još jedna prednost stakla u usporedbi s plastikom je da staklo apsorbira ili odražava sve što pada na njemu dugotrajno (toplinsko) zračenje koje se emitira apsorbirajuća ploča. Gubici topline u okoliš zračenjem se smanjuje učinkovitije nego u slučaju plastične premaze koji prolazi dio dugih valova zračenja.
Ravan kolektor apsorbira i izravno i difuzno zračenje. Izravno zračenje uzrokuje odbacivanje sjene osvijetljenog sunca. Difuzno zračenje se odražava i rasipa oblaka i prašine, prije nego što površina Zemlje dosegne; Za razliku od izravnog zračenja, ne dovodi do stvaranja sjena. Ravan sakupljač obično se instalira nepokretno na zgradu. Njegova orijentacija ovisi o mjestu i vremenu godine, tijekom kojeg bi ugradnja solarne energije trebala raditi. Ravan kolektor osigurava nisku preciznu toplinu potrebnu za grijanje vode i zagrijavanje prostorije.
Fokusiranje (koncentriranje) solarnih kolektora, uključujući s paraboličnim koncentratom glavčine ili pomfrita, može se koristiti u sustavima solarne opskrbe toplinom. Većina fokusirajućih kolektora koristi samo ravno sunčevo zračenje. Prednost sakupljača fokusiranja u usporedbi sa stanom je da ima manju površinu s kojom se toplina izgubi u okolišu, te se stoga radni fluid može zagrijati na višim temperaturama nego u ravnim spremnicima. Međutim, za potrebe grijanja i opskrbe toplom vodom, viša temperatura je gotovo (ili uopće) nije važno. Za većinu sustava koncentracije, kolektor mora slijediti položaj Sunca. Sustavi koji ne daju slike sunca obično zahtijevaju podešavanje nekoliko puta godišnje.
Trenutačne karakteristike kolektora treba razlikovati (tj. Karakteristike u ovom trenutku, ovisno o meteorološkim i radnim uvjetima u ovom trenutku) i njezine dugoročne karakteristike. U praksi, rezervoar sustava opskrbe sunčevim toplinom radi u širokom rasponu uvjeta tijekom godine. U nekim slučajevima, način rada karakterizira visoka temperatura i niska učinkovitost kolekcionara, u drugim slučajevima, naprotiv, nisku temperaturu i visoku učinkovitost.
Da bi se razmotrio rad kolektora pod varijabli, potrebno je odrediti ovisnost njegovih trenutnih karakteristika od meteoroloških i režičnih čimbenika. Da bi opisali karakteristike kolektora, potrebni su dva parametra, od kojih jedan određuje količinu apsorbirane energije, a drugi - gubitak topline u okoliš. Ovi parametri su najbolji zbog ispitivanja u kojima se trenutna učinkovitost kolektora mjeri u odgovarajućem rasponu uvjeta.
Korisna energija dodijeljena iz kolektora u ovom trenutku je razlika u količini solarne energije, apsorbiranu ploču kolektora i količinu energije izgubljenu u okolišu. Jednadžba koja se primjenjuje na izračun gotovo svih postojećih ravnih kolektora struktura ima oblik:
gdje je korisna energija dodijeljena iz kolektora po jedinici vremena, W; - kolekcionarski trg, m2; - koeficijent uklanjanja topline iz kolektora; - gustoća protoka ukupnog sunčevog zračenja u ravnini kolektora W / m2; - transparentna transparentnost premaza u odnosu na sunčevo zračenje; - sposobnost apsorpcije kolektora ploče s obzirom na sunčevo zračenje; - puni koeficijent toplinskog gubitka kolektora, W / (m 2 ° C); - Temperatura tekućine na ulazu u kolektor, ° C; - Temperatura okoline, ° C.
Sunčevo zračenje pada na kolekcionar, u bilo kojem trenutku sastoji se od tri dijela: izravno zračenje, difuzno zračenje i zračenje koje se odražavaju od Zemlje ili okolnih predmeta, čiji iznos ovisi o kutu nagib kolektora na horizont i prirodu ove stavke. Kada se provodi test kolektora, gustoća fluksa zračenja I. Mjera s pirantometrom ugrađenom pod istim kao kolektor, kut sklonosti na horizontu. Primijeniti na izračunima f.-Method zahtijeva znanje o prosječnim mjesečnim dolarima sunčevog zračenja na površinu kolektora. Najčešće u referentnim knjigama postoje podaci o prosječnom mjesečnom dolasku zračenja na horizontalnu površinu.
Gustoća toka sunčevog zračenja apsorbira ploča kolektora u nekom trenutku u vremenu jednaka je gustoći protoka incidentnog zračenja I., transparentno prozirno prozirno t. i kapacitet apsorpcije kolektorske ploče a., I nedavne vrijednosti ovise o materijalu i kutu pada sunčevog zračenja (tj. Kut između normalne na površinu i smjer sunčeve svjetlosti). Izravne, difuzne i reflektirane komponente sunčevog zračenja dolaze na površinu kolektora razni uglovi, Stoga, optičke karakteristike t. i a. treba izračunati uzimajući u obzir doprinos svake komponente.
Kolekcionar gubi toplinu različiti putevi, Gubici topline s ploče do prozirnih premaza i od gornjeg premaza na vanjski zrak javljaju zračenjem i konvekcijom, ali omjer tih gubitaka u prvom i drugom slučajevima nije jednako. Gubitak topline kroz izolirano dno i bočne stijenke kolektora uzrokovane su toplinskom vodljivošću. Kolekcionari trebaju biti dizajnirani tako da je sva toplina najmanja.
Rad punog čimbenika U L. i temperaturne razlike u jednadžbi (1) predstavljaju gubitak topline iz apsorbirajuće ploče, pod uvjetom da je njegova temperatura svugdje jednaka temperaturi tekućine na ulazu. Kada se tekućina zagrijava, kolektorska ploča ima višu temperaturu od temperature ulaza za tekućinu. to preduvjet Prijenos topline s tanjura na tekućinu. Stoga je stvarni gubitak topline iz kolektora veći od vrijednosti rada. Razlika gubitaka uzima se u obzir uz pomoć koeficijenta uklanjanja topline F r..
Faktor pune gubitka U L. Jedna je zbroju koeficijenata gubitaka kroz transparentnu izolaciju, donje i bočne stijenke kolektora. Za dobro dizajniran razdjelnik, zbroj posljednjeg koeficijenta obično je oko 0,5 - 0,75 W / (m 2 ° C). Koeficijent gubitka kroz transparentnu izolaciju ovisi o temperaturi apsorbirajuće ploče, broj i materijal prozirnih premaza, stupanj crne ploče u infracrvenom dijelu spektra, temperature okoline i brzine vjetra.
Jednadžba (1) je prikladna za izračunavanje solarnih energetskih sustava, budući da je komunalna energija kolektora određena temperaturom ulaza tekućine. Međutim, gubici topline u okoliš ovise o prosječnoj temperaturi apsorbirajuće ploče, koji je uvijek iznad temperature na ulazu, ako se tekućina zagrijava propuštanjem kolektora. Koeficijent uklanjanja topline F r. Jednak je omjeru stvarne korisne energije kada temperatura tekućine u kolektoku povećava u smjeru strujanja, do korisne energije, kada je temperatura cijele apsorpcije ploče jednaka temperaturi tekućine na ulazu.
Koeficijent F r.ovisi o protoku tekućine kroz kolektora i dizajn apsorbirajuće ploče (debljina, svojstva materijala, udaljenosti između cijevi, itd.) I gotovo ne ovise o intenzitetu sunčevog zračenja i temperaturama apsorbirajuće ploče i okoliš.
Osnovni elementi i sheme solarnih toplinskih sustava
Sustavi za sunčanje (ili spiranje) mogu se podijeliti u pasivno i aktivno. Najjednostavniji i jeftiniji su pasivni sustavi ili " sunčane kuće", Koji za prikupljanje i distribuciju solarne energije koriste arhitektonske i građevinske elemente zgrade i ne zahtijevaju dodatna oprema, Najčešće, takvi sustavi uključuju zakopani zid zgrade okrenuta prema jugu, na nekoj udaljenosti od kojih se nalazi transparentan premaz. U gornjem i donjem dijelu zida nalaze se rupe koje spaja prostor između zida i prozirne prevlake s unutarnjim volumenom zgrade. Sunčevo zračenje zagrijava zid: zrak, pranje zid, zagrijava se od njega i prolazi kroz gornju rupu u zgradi. Zračna cirkulacija osigurava ili zbog prirodne konvekcije ili ventilatora. Unatoč nekim prednostima pasivnih sustava, uglavnom se koriste aktivni sustavi s posebno ugrađenom opremom za prikupljanje, skladištenje i držanje sunčevog zračenja, budući da ovi sustavi omogućuju vam da poboljšate građevinsku arhitekturu, povećati učinkovitost korištenja solarne energije, a također pružaju veće Mogućnosti opterećenja topline i proširiti područje primjene. Izbor, sastav i izgled elemenata aktivnog sustava solarne opskrbe toplinom u svakom pojedinom slučaju određuju se klimatskim čimbenicima, vrstom objekta, načinom potrošnje topline, ekonomskim pokazateljima. Specifični element tih sustava je solarni kolektor; Elementi korišteni, kao što su uređaji za izmjenu topline, baterije, dvostruki izvori topline, vodovodni spojnice naširoko se koriste u industriji. Sunčev kolektor osigurava konverziju sunčevog zračenja u toplinu koja se prenosi na zagrijanu rashladnu tekućinu u kolektoru.
|
Osim gore opisanih glavnih elemenata, sustavi za opskrbu toplinom mogu uključivati \u200b\u200bcrpke, cjevovode, elemente sustava instrumenta i automatizacije, itd. Različita kombinacija ovih elemenata dovodi do širokog raspona solarnih toplinskih sustava za njihove karakteristike i troškove. Na temelju uporabe spirale mogu se riješiti zadaci grijanja, hlađenja i tople vode stambenih, administrativnih zgrada, industrijskih i poljoprivrednih objekata.
Heline imaju sljedeću klasifikaciju:
1) Za namjenu:
Sustavi tople vode;
Sustavi grijanja;
Kombinirane instalacije za potrebe opskrbe toplinom;
2) Prema vrsti rashladnog sredstva:
Tekućina;
Zrak;
3) Trajanje:
Tijekom cijele godine;
Sezonski;
4) u tehnička odluka Sheme:
Jedan montiran;
Dvostruki krug;
Multi-montiran.
Najčešće korišteni toplinski nosači u sustavima solarne topline su tekućine (voda, etilen glikol, organske tvari) i zrak. Svaki od njih ima određene prednosti i nedostatke. Zrak se ne zamrzne, ne stvara velike probleme povezane s curenjem i korozijom opreme. Međutim, zbog niske gustoće i toplinske kapaciteta zraka, veličine zračnih postrojenja, troškova energije za pumpanje rashladnog sredstva više od one tekućih sustava. Stoga, u većini iskorištenih sustava solarne opskrbe topline, preferencija se daje tekućinama. Za stambene i komunalne potrebe, glavni nosač topline je voda.
Pri radu solarnih kolektora tijekom razdoblja s negativna temperatura Vanjski zrak potrebno je ili koristiti antifriz kao rashladno sredstvo, ili na neki način da se izbjegne zamrzavanje rashladnog sredstva (na primjer, pravovremeno odvod vode, zagrijavanje, izolaciju solarnog kolektora).
Mala produktivnost Solarne toplinske sustave, pružanje malih daljinskih potrošača, često rade na načelu prirodne cirkulacije rashladnog sredstva. Spremnik s vodom nalazi se iznad solarnog kolektora. Ova voda se dovodi do donjeg dijela SK, koji se nalazi na određenom kutu, gdje počinje zagrijavati svoju gustoću i Samoter se uspon na kanale kolektora. Tada ulazi u gornji dio spremnika, a njegovo mjesto u kolektoru uzima hladnu vodu iz donjeg dijela. Instaliran način prirodnog cirkulacije. U moćnijim i produktivnijim sustavima, cirkulacija vode u krugu solarnog kolektora nalazi se crpkom.
Koncepti sustava opskrbe sunčevim toplinom prikazani su na Sl. 2, 3, može se podijeliti u dvije glavne skupine: instalacije koje djeluju na otvorenom ili izravnom krugu protoka (sl. 2); Instalacije koje djeluju na zatvorenoj shemi (slika 3). U postrojenjima prve skupine, rashladno sredstvo se dovodi do solarnih kolektora (sl. 2 a, b) ili u izmjenjivaču topline helikonature (sl. 2 V), gdje se zagrijava i dolazi ili izravno potrošaču ili na baterija spremnika. Ako se temperatura rashladnog sredstva nakon spirale niža od navedene razine, rashladno sredstvo je ugrađen u duplikat izvora topline. Sheme se koriste, uglavnom u industrijskim objektima, u sustavima s dugoročnim akumulacijom topline. Kako bi se osigurala trajna temperaturna razina rashladnog sredstva na izlazu iz kolektora, potrebno je promijeniti potrošnju rashladnog sredstva u skladu sa zakonom promjene intenziteta sunčevog zračenja tijekom dana, što zahtijeva korištenje automatskog uređaja i komplicira sustav. U programima druge skupine, prijenos topline iz solarnih kolektora provodi se ili kroz bateriju spremnika ili izravno miješanjem rashladnog sredstva (sl. 3 a), ili kroz izmjenjivač topline koji se može nalaziti unutar spremnika ( Slika 1.4 b) i izvan (sl. 3 V). Grijani nosač topline dolazi do potrošača kroz spremnik i, ako je potrebno, obnovljena je u dvostrukom izvoru topline. Instalacije koje rade u skladu s shemama prikazanim na Sl. 3, mogu biti jedno-montirani (sl. 3 a), dvosmjerna (slika 3 b) ili višestruko montirana (sl. 3 v, d).
Sl. 2. funkcionalne sheme sustava prosljeđivanja: 1-solarni kolektor; 2- baterija; 3-izmjenjivač topline
Sl. 3. Sheme koncepta solarnih toplinskih sustava
Korištenje jedne ili druge varijante sheme ovisi o prirodi opterećenja, kao što je potrošač klimatskih, ekonomskih čimbenika i drugih uvjeta. Smatra se na sl. 3 sheme su trenutno pronašli najveću uporabu, jer se razlikuju u komparativnoj jednostavnosti, pouzdanosti u radu.
Faze performansi
Procijenjeni grafički rad sastoji se od sljedećih glavnih faza:
1) Izvedba crteža "Plana zgrade".
2) Odabir sheme topline sustava grijanja pomoću solarnih kolektora
3) performanse crteža "Shema grijanja i PTV-a koristeći solarne termalne kolektore"
4) Izračun opterećenja grijanja (grijanje i PTV).
5) izračun sustava opskrbe sunčevim toplinom i udio toplinskog opterećenja koje osigurava solarna energija f.- Metoda.
6) registracija objašnjenja.
Na temelju uporabe spirale mogu se riješiti zadaci grijanja, hlađenja i tople vode stambenih, administrativnih zgrada, industrijskih i poljoprivrednih objekata. Heline imaju sljedeću klasifikaciju:
Najčešće korišteni toplinski nosači u sustavima solarne topline su tekućine (voda, etilen glikol, organske tvari) i zrak. Svaki od njih ima određene prednosti i nedostatke. Zrak se ne zamrzne, ne stvara velike probleme povezane s curenjem i korozijom opreme. Međutim, zbog niske gustoće i toplinske kapaciteta zraka, veličine zračnih postrojenja, troškova energije za pumpanje rashladnog sredstva više od one tekućih sustava. Stoga, u većini iskorištenih sustava solarne opskrbe topline, preferencija se daje tekućinama. Za stambene i komunalne potrebe, glavni nosač topline je voda.
Pri radu solarnih kolektora u razdobljima s negativnom temperaturom vanjskog zraka potrebno je koristiti antifriz kao rashladno sredstvo, ili na neki način da se izbjegne zamrzavanje rashladnog sredstva (na primjer, pravodobno drenažom vode, zagrijavanje, izolaciju solarnog kolektora).
HALIO-rezanje vruće vode mulplementi s duplikatom izvora topline mogu biti opremljeni kućanskim kućama, multi-kata i stambenim zgradama, sanatorijima, bolnicama i drugim objektima. Sezonske postavke, kao što je, na primjer, tuš instalacije za pionirski kampovi, pansioni, mobilne instalacije za geologe, graditelje, chaps, obično funkcioniraju u ljetnim mjesecima i prijelaznim mjesecima, tijekom razdoblja s pozitivnom vanjskom temperaturom. Oni mogu imati duplicirajući izvor topline ili bez njega, ovisno o vrsti objekta i radnih uvjeta.
Trošak spirale tople vode može biti od 5 do 15% troškova objekta i ovisi o klimatskim uvjetima, trošku opreme i stupnju njegovog razvoja.
U helikoporima namijenjenim sustavima grijanja, i tekućine i zrak koriste se kao rashladnici. U više montiranih helikoptera u različitim krugovima mogu se koristiti različiti rashladnici (na primjer, u helikonaturi - vodi, u distribucijskoj sobi). U našoj zemlji, vodeni helikopteri za opskrbu topline primili su dominantnu distribuciju.
Površina solarnih kolektora, potrebnih za sustave grijanja, obično je 3-5 puta veća od površine kolektora za sustave tople vode, stoga je uporaba tih sustava niža, osobito u ljetni period godine. Trošak instalacije za sustav grijanja može biti 15-35% vrijednosti objekta.
Kombinirani sustavi mogu uključivati \u200b\u200btijekom cijele godine za grijanje i tople vode, kao i instalacije koje rade u načinu rada termalne crpke i toplinske cijevi za potrebe hlađenja topline. Ovi sustavi još se ne primjenjuju u industriji.
Gustoća protoka sunčevog zračenja koji dolazi na površinu kolektora, u velikoj mjeri određuje toplinski inženjering i tehničke i ekonomske pokazatelje solarnih toplinskih sustava.
Gustoća toka sunčevog zračenja mijenja se tijekom dana i tijekom godine. To je jedna od karakterističnih značajki sustava koji koriste solarnu energiju, a pri provođenju specifičnih inženjerskih izračuna spirive, pitanje odabira izračunate vrijednosti E je odlučujući.
Kao izračunata shema sustava solarne opskrbe toplinom, smatramo da je shema prikazana na Sl.3.3, što omogućuje uzeti u obzir značajke rada različitih sustava. Solarni kolektor 1 Pretvara sunčevu energiju zračenja u toplinu, koja se prenosi na bateriju spremnika 2 kroz izmjenjivač topline 3. Izmjenjivač topline je moguć u samoj bateriji. Cirkulacija rashladnog sredstva osigurava pumpa. Grijani rashladno sredstvo ulazi u sustave opskrbe i grijanje tople vode. U slučaju nedostatka ili nedostatka sunčevog zračenja, uključen je duplicijski izvor topline tople vode ili grijanja 5.
Slika3.3. Shema sustava opskrbe solarnim toplinom: 1 - solarni kolektori; 2 - baterija spremnika tople vode; 3 - izmjenjivač topline; 4 - Izgradnja s vanjskim grijanjem; 5 - dvostruko (izvor dodatne energije); 6 - pasivni solarni sustav; 7 - šljunčana baterija; 8 - prigušivači; 9-borac; 10 - protok toplog zraka u zgradu; 11- recikliranje dovoda zraka iz zgrade
Sunčevi kolektori nove generacije "Rainbow" NPP "natjecatelj" s poboljšanim inženjerima topline koriste se u sustavu solarne grijanja, zbog uporabe selektivnog premaza na paneli nehrđajućeg čelika koji apsorbira toplinu i prozirnu prevlaku posebno Trajno staklo s visokim optičkim karakteristikama.
U sustavu kao rashladno sredstvo koristite: voda s pozitivnim temperaturama ili antifrizom u razdoblju grijanja (solarni obris), voda (drugi krug vanjsko grijanje) I zrak (treća kontura zračnog sunca).
Elektrocotel se koristi kao dvostruki izvor.
Poboljšanje učinkovitosti heliosferskih sustava može se postići pomoću različite metode Akumulacija toplinske energije, racionalne kombinacije helizystava s kućama za toplinske kotla i instalacije toplinske crpke, kombinacije aktivnih i pasivnih razvojnih sustava učinkoviti alati i metode automatske kontrole.
27.09.2019
Sustavi za sunčanje se nazivaju sustavi koji koriste sunčevo zračenje kao izvor toplinske energije. Njihova karakteristična razlika od drugih niskotemperatualnih sustava grijanja je korištenje posebnog elementa - helij, namijenjen za hvatanje sunčevog zračenja i pretvarajući ga u termalna energija.
Prema metodi korištenja sunčevog zračenja sunčevog sustava niskog temperature, podijeljeni u pasivni i aktivan.
Pasivno Sustavi sunčevih grijanja nazivaju se, u kojima zgrada koja percipira sunčevo zračenje i pretvara ga u toplinu, je sama građevina ili njezine individualne ograde (zgrada kolekcionara, kolekcionar glave, krovni kolektor, slika 1).
U pasivnim heliozystavima, uporaba solarne energije provodi se isključivo na račun arhitektonskih i strukturnih rješenja zgrada.
U pasivnom sustavu solarne niskotemperaturnog grijanja, sunčevo zračenje je sunčevo zračenje, prodrla kroz svjetlo otvor sobe, pogodi toplinsku zamku. Shortwave solarno zračenje letjelica prolazi kroz prozorsko staklo i uzimajući u unutarnje ograde prostorije, pretvorene u toplinu. Sve sunčevo zračenje koje je palo u sobu pretvara u to u toplinu i sposobno je djelomično ili potpuno kompenzirati svoje toplinske gubitke.
Kako bi se poboljšala učinkovitost sustava, zgrade kolekcionar Rasvjeta otvori velikog područja nalaze se na južnoj fasadi, opskrbljuju svoje rolete, koje, pri zatvaranju, trebaju miješati u mraku, s anti-emisijskim gubicima, te u a Vruća sezona u kombinaciji s drugim kreme za sunčanje - pregrijavanje prostorije. Unutarnje površine su obojene u tamnim tonovima.
Zadatak izračuna na ovoj metodi grijanja je određivanje potrebnog područja rasvjetnih otvora za prolazak u prostoriju potrebnog toka sunčevog zračenja, uzimajući u obzir akumulaciju kako bi se nadoknadila toplinska gubitka. Tipično, snaga kolekcionara pasivnog sustava hladno razdoblje Ispada da nije dovoljno, a u zgradi se ugrađuje dodatni izvor topline, okrećući sustav u kombinirani. U isto vrijeme, određuje se ekonomski prikladnim područjima svjetlosnih otvora i dodatnim izvorom topline.
Pasivni solarni sustav niskotemperaturnog grijanja "zidni kolektor" uključuje masivan zid na otvorenomIspred kojih je zaslon bez snopa s blindovima instaliran na kratkoj udaljenosti. Na podu i ispod stropa u zidnim padina kosim rupama s ventilima. Sunčeve zrake, prolazeći kroz ekranu snopa-proxy, apsorbiraju se površinom masivnog zida i pretvaraju se u toplinu, koje se zraka prenosi u prostoru između ekrana i zida. Zrak se zagrijava i uzdiže se, padajući preko otvora utora ispod stropa u servisiranu sobu, a njegovo mjesto zauzima ohlađeni zrak iz sobe, prodireći prostor između zida i zaslona kroz proreznu rupu na podu soba. Protok zagrijanog zraka u sobu se podešava otvaranjem ventila. Ako je ventil zatvoren, akumulacija topline javlja se s zidom s nizom zida. Ova toplina može se odabrati konvektivni protok zraka, otvaranje ventila noću ili u oblačnom vremenu.
Prilikom izračunavanja takav sustav pasivnog niskog temperatura solarno grijanje određuje se potrebna površina zida. Ovaj sustav se također duplicira dodatnim izvorom topline.
Aktivan Oni se nazivaju solarnim sustavima niskotemperaturnog grijanja, u kojima je helij neovisan zaseban uređaj koji se ne odnosi na zgradu. Aktivni heliosystems mogu se podijeliti:
Za aktivne sustave solarnih grijanja koriste se helinghers dva tipa: koncentriranje i ravna.
Zrak je široko rasprostranjeni radni parametri u cijelom rasponu radnih parametara. Kada ga koristite kao rashladno sredstvo, moguće je kombinirati sustave grijanja s ventilacijskim sustavom. Međutim, zrak je nisko slijepi nosač topline, koji dovodi do povećanja potrošnje metala na uređaju sustava grijanja zraka u usporedbi s vodenim sustavima. Voda je vrućina i široko dostupna rashladna tekućina. Međutim, na temperaturama ispod 0 ° C, potrebno je dodati ne-zamrzavanje tekućine. Osim toga, treba imati na umu da voda zasićena kisikom uzrokuje koroziju cjevovoda i uređaja. No, potrošnja metala u heliosystem sustava je mnogo niža, što doprinosi u velikoj mjeri doprinose njihovoj široj uporabi.
Sezonski heliosystem tople vode obično su jednokrevetni krug i funkcija u ljetnim i prijelaznim mjesecima, tijekom razdoblja s pozitivnom vanjskom temperaturom. Oni mogu imati dodatni izvor topline ili bez njega ovisno o svrsi posluženog objekta i radnih uvjeta.
Grijanje solarne vode SVA (slika 2) sastoji se od solarnog kolektora i izmjenjivača topline baterije. Kroz solarni kolektor cirkulira rashladno sredstvo (antifriz). Rashladno sredstvo zagrijava se u solarnom kolekcionaru za energiju sunca, a zatim daje toplinsku energiju kroz izmjenjivač topline, montiran u bakkukkulukulator. U spremniku baterije pohranjuje se vruća voda Do njegove uporabe, tako da treba imati dobru toplinsku izolaciju. U prvoj petlji, gdje se nalazi solarni kolekcionar, može se koristiti prirodna ili prisilna cirkulacija rashladnog sredstva. U bateriju se može ugraditi električni ili drugi automatski grijač. U slučaju smanjenja temperature u spremniku baterije ispod instaliranog (dugoročno oblačno vrijeme ili mali broj solarnih sjajnih satova zimi), grijač se automatski uključuje i oslobađa vodu na određenu temperaturu.
Heliosystems grijanja zgrada obično su dva kruga ili najčešće višestruko montirana, a za različite konture mogu se primijeniti različite rashladne tekućine (na primjer, u helioContura - vodena otopina tekućine bez zamrzavanja, u srednjim krugovima - vode i konture potrošača - zrak). Kombinirani heliozystem tijekom cijele godine za potrebe topline zgrada građevinskih zgrada i uključuju dodatni izvor topline u obliku tradicionalnog toplinskog generatora koji radi na organskom gorivu ili toplinski transformator. Shematski shema Sustavi za opskrbu sunčevim toplinom prikazani su na slici 3. Uključuje tri cirkulacijske krugove:
Sustav opskrbe sunčevim toplinom funkcionira kako slijedi. Rashladno sredstvo (antifriz) toplinskog kruga, zagrijavanje u solarnim kolektorima 1, ulazi u izmjenjivač topline 3, gdje se vrućina antifriza prenosi na vodu cirkulira u izmjenjivaču topline 3 pod djelovanjem crpke 8 od drugog kruga. Grijana voda ulazi u spremnik baterije 2. Iz spremnika baterije, voda je zatvorena vrućom vodenom pumpom 8, dovedena je do željene temperature u dvostrukoj 7 i ulazi u sustav opskrbe tople vode. Hranjenje spremnika baterije se provodi iz dovoda vode. Za grijanje, voda iz baterije s baterijom 2 isporučuje se na treću pumpu 8 do kalorija toplinske energije proizvedene solarnim kolektorima, na rad Doubleler 6 je uključen. Izbor i raspored elemenata sunčevog toplinskog sustava u svakom pojedinom slučaju određuju se klimatskim čimbenicima, svrhom objekta, načinu potrošnje topline, ekonomski pokazatelji.
Slika 4 prikazuje shemu solarnog sustava grijanja energetski učinkovitog ekološki prihvatljivog doma.
U sustavu kao rashladno sredstvo koristi se: voda s pozitivnim temperaturama i antifrizom u razdoblju grijanja (solarni obris), voda (drugi krug vanjskog grijanja) i zraka (treći krug za grijanje zraka).
Electrocooned se koristi kao dvostruki izvor, a baterija s volumenom od 5 m 3 se koristi za akumulirati toplinu na jedan dan s šljunčanom mlaznicom. Jedan kubični metar šljunak nakuplja se u prosjeku po danu 5 MJ toplina.
Niskotemperaturni sustavi akumulacije topline pokrivaju temperaturnu rasponu od 30 do 100 ° C i koriste se u zrakoplovnim sustavima (30 ° C) i vode (30-90 ° C) grijanje i dovod tople vode (45-60 ° C).
Sustav akumulacije topline, u pravilu, sadrži rezervoar, materijal za akumuliranje topline, s kojim se toplinska energija akumulira i skladišti, uređaji za izmjenu topline za opskrbu i uklanjanje topline tijekom punjenja i ispuštanja baterije i toplinske izolacije.
Baterije se mogu klasificirati s prirodom fizikalokemijskih procesa koji se pojavljuju u materijalima za akumuliranje topline:
Kapacitivni akumulatori topline su najčešće raspoređeni.
Količina topline q (cj), koja se može akumulirati u vrsti topline kapacitivnog tipa, određuje se formulom
Najučinkovitiji materijal za akumuliranje topline u sustavima opskrbe tekućim solarnim toplinom je voda. Za sezonska akumulacija topline, obećavajuća uporaba podzemnih vodnih tijela, rock tla i drugih prirodnih formacija.
Koncentrirajući helidemen su sferični ili parabolični ogledala (slika 5.), izrađena od poliranog metala, u fokusu koji stavlja vidljivi element (solarni kotl) kroz koji krug rashladnog sredstva cirkulira. Voda ili ne-zamrzavanje tekućine se koriste kao rashladno sredstvo. Kada se koristi kao rashladno sredstvo vode i tijekom hladnog razdoblja, sustav se mora isprazniti kako bi se spriječilo njegovo zamrzavanje.
Kako bi se osigurala visoka učinkovitost procesa hvatanja i pretvaranja sunčevog zračenja, koncentrirajuće heliciciklin mora biti strogo usmjeren na suncu. U tu svrhu, helij se isporučuje s sustavom za praćenje, uključujući senzor smjera na suncu, elektroničku jedinicu za pretvorbu signala, električni motor s mjenjačem za okretanje dizajna helij-prijemnika u dva ravnina.
Prednost sustava s koncentracijom helidnosti je sposobnost generiranja topline s relativno visokim temperaturama (do 100 ° C), pa čak i parom. Nedostaci trebaju uključivati \u200b\u200bvisoku cijenu gradnje; potrebu za stalnim pročišćavanjem reflektirajućih površina od prašine; raditi samo u svijetlim doba dana, a time i potreba za velikim baterijama; Velika potrošnja energije za pogon praćenja sunca, razmjerno generiranoj energiji. Ti nedostaci obuzdavaju široku uporabu aktivnog niskotemperaturni sustavi Solarno grijanje s koncentriranim helikoualcima. Nedavno, avionske helinghers se najčešće koriste za solarne sustave niskotemperaturnog grijanja.
Ravan solarni kolektor je izmjenjivač topline dizajniran za zagrijavanje tekućine ili plina zbog sunčeve energije. Opseg ravnih solarnih kolektora - stambenih sustava grijanja i proizvodne zgrade, klimatizacijski sustavi, sustavi tople vode, kao i energetske instalacije s niskim kipućim tekućinama, obično rade duž Renkina ciklusa. Ravne solarne kolektore (slike 6 i 7) sastoje se od staklenog ili plastičnog premaza (jednokrevetne, dvostruke, trostruke), toplinske vidljive ploče obojene sa strane strane s bočne strane prema suncu, crnu, izolaciju na stražnjoj strani i kućištu (metal, plastika, stakleni drveni).
Možete koristiti bilo koji metalni ili plastični lim s kanalima rashladnog sredstva kao panel za raspršivanje topline. Panele za bubnjanje od aluminija ili čelika dvaju vrsta: list-cijev i žičane ploče (cijev u ploči). Plastične ploče zbog kratkog vremena i brzog starenja pod djelovanjem sunčeve svjetlosti, a zbog niske toplinske vodljivosti se ne koriste. Pod utjecajem sunčevog zračenja, toplinski vidljivi paneli se grije na temperature od 70-80 ° C, prekoračenje temperature okoline, što dovodi do povećanja konvektivnog prijenosa topline ploče na okoliš i vlastito zračenje na nebo. Da bi se postigla veće temperature rashladnog sredstva, površina ploče je obložena spektralnim selektivnim slojevima, koji aktivno apsorbiraju kratkotrajno zračenje sunca i smanjuju vlastiti toplinski zračenje u dugom dijelu spektra. Takve konstrukcije istraživanja "crnog nikla", "crnog kroma", bakrenog oksida na aluminiju, bakar oksida na bakra i drugima - trošak (njihov trošak je često razmjeran troškovima toplinske vidljivosti). Drugi način za poboljšanje karakteristika ravnih kolektora je stvaranje vakuuma između vidljivog panela i transparentne izolacije kako bi se smanjili toplinski gubici (solarni kolektori četvrtih generacija).
Načelo operacije kolekcionara temelji se na činjenici da percipira sunčevo zračenje s dovoljno visokim koeficijentom apsorpcije vidljivom sunčevom svjetlu i ima relativno niske toplinske gubitke, uključujući i nizak koeficijent prijenosa prozirnog staklenog premaza za toplinsko zračenje na radnoj temperaturi , Jasno je da se temperatura dobivenog rashladnog sredstva određuje toplinskom ravnotežom kolektora. Dio dolaska bilance je termalni tok sunčevog zračenja, uzimajući u obzir optičku učinkovitost kolektora; Konzumirajući dio određuje se ekstrahiranom korisnom toplinom, ukupnom koeficijentu toplinskog gubitka i razlike u radnoj temperaturi i okolišu. Savršenstvo kolektora određuje se optičkom i toplinskom učinkovitošću.
Optička učinkovitost η o pokazuje koliko je sunčevo zračenje koje je dostiglo površinu nastajanja kolektora apsorbira se zračenjem crne površine i uzima u obzir gubitak energije povezane s apsorpcijom u staklu, odraz i različitost Koeficijent toplinskog zračenja upijajuće površine iz jednog.
Najjednostavniji solarni kolektor s jednim inciliranjem prozirnog premaza, poliuretanske pjene izolacije preostalih površina i apsorbera obloženog crnom bojom, ima optičku učinkovitost od oko 85%, a koeficijent toplinskog gubitka od oko 5-6 w / (m 2 · k) (sl. 7). Kombinacija površine i cijevi za apsorpciju plodova (kanala) čini jedan rashladno sredstvo konstruktivan element - apsorber. Takav kolekcionar ljeti u srednjim geografskim širinama može zagrijati vodu na 55-60 ° C i ima dnevne performanse u prosjeku 70-80 litara vode s 1 m 2 površine grijača.
Da biste dobili više temperature, primijenite sakupljače iz usisanih cijevi s selektivnim premazom (slika 8).
U vakuumskom sakupljaču, volumen u kojem je crna površina apsorbira sunčevo zračenje odvojeno je od okoline usisavanim prostorom (svaki element apsorbera nalazi se u zasebnoj staklenoj cijevi, unutar kojeg se stvara vakuum), što omogućuje Gotovo potpuno eliminirati gubitak topline u okoliš zbog toplinske vodljivosti i konvekcije. Gubici zračenja u velikoj su mjeri potisnuti uporabom selektivnog premaza. U vakuumskom kolektoru, rashladno sredstvo se može zagrijati na 120-150 ° C. Učinkovitost vakuumskog kolektora je značajno viša od ravnog kolektora, ali je mnogo skuplje.
Učinkovitost rada helioneeregetskih postrojenja uvelike ovisi o optičkim svojstvima površine koja apsorbira sunčevo zračenje. Kako bi se smanjili gubici energije, potrebno je da je u vidljivom i blizu infracrvena područja solarne spektra, koeficijent apsorpcije ove površine bio što je moguće bliže, te u području valnih duljina vlastitog toplinskog zračenja površine, Koeficijent refleksije treba težiti. Prema tome, površina mora imati selektivna svojstva - dobro apsorbirati kratkotrajno zračenje i odražava refleksiju dugih valova.
Prema vrsti mehanizma odgovoran za selektivnost optičkih svojstava razlikuju se četiri skupine selektivnih premaza:
Mali broj poznatih materijala, kao što je W, CU 2 S, HFC, ima svoju selektivnost optičkih svojstava.
Dvoslojni selektivni premazi primili su najveću distribuciju. Na površini se selektivna svojstva moraju primijeniti s velikim koeficijentom refleksije u dugom valovitom opsegu spektra, kao što su bakar, nikal, molibden, srebro, aluminij. Na vrhu ovog sloja se nanosi sloj, proziran u regiji dugotrajne duljine, ali ima visok koeficijent apsorpcije u vidljivim i susjednim područjima infracrvenog spektra. Mnogi oksidi imaju takva svojstva.
Selektivnost površine može se postići zbog čistih geometrijskih čimbenika: nepravilnosti površine bi trebale biti veće od valne duljine svjetla u vidljivim i susjednim infracrvenim područjima spektra i manje od valne duljine koja odgovara vlastitom toplinskom zračenju površine. Takva površina za prvo od tih područja spektra bit će crna, a za drugo - ogledalo.
Selektivna svojstva imaju površine s dendritičkom ili poroznom strukturom s odgovarajućim dimenzijama dendritičnih igala ili pora.
Smetnje selektivne površine formiraju se s nekoliko povremenih slojeva metala i dielektričnog, u kojem je kratkotrajno zračenje ugašeno smetnjama, a dugačak val se slobodno odražava.
Prema MEA do kraja 2001. godine, ukupna površina uspostavljenih razdjelnika u 26 zemalja najaktivnija u tom pogledu bila je oko 100 milijuna m2, od čega 27,7 milijuna m2 pada na kolektore bez grešaka, uglavnom se koristi za liječenje vode u bazenima. Preostali su ravni glazirani kolektori i kolektori s vakuumskim cijevima, korišteni su u sustavima PTV-a ili za grijanje prostora. Na području instaliranih sakupljača po 1000 stanovnika, Izrael vodi (608 m 2), Grčka (298) i Austrija (220). Nakon Turske, Japana, Australije, Danske i Njemačke s određenim kolekcionarima instalirali su 118-45 m 2/1000 stanovnika.
Ukupna površina solarnih kolektora utvrđenih do kraja 2004. godine, u zemljama EU dosegla je 13,96 milijuna m2, au svijetu je već premašila 150 milijuna m2. Godišnji porast područja solarnih kolektora u Europi prosječno 12%, au pojedinim zemljama postoji na 28-30% ili više. Globalni lider u broju kolekcionara na tisuću stanovnika - Cipar, gdje je 90% kuća opremljeno solarnim instalacijama (za tisuću stanovnika ima 615,7 m 2 solarnih kolektora), Izrael, Grčka i Austrija ga slijede. Apsolutni lider u području instaliranih kolektora u Europi je Njemačka - 47%, nakon čega slijedi Grčka - 14%, Austrija -12%, Španjolska - 6%, Italija - 4%, Francuska - 3%. Europske zemlje su neosporni vođe u razvoju novih tehnologija solarnih toplinskih sustava, ali Kina je snažno inferiorna u količini puštanja u pogon novih solarnih instalacija.
Od ukupne površine solarnih kolektora instaliranih u svijetu 2004. godine, 78% je osnovano u Kini. BCU tržište u Kini nedavno raste s tempom od 28% godišnje.
U 2007. godini ukupna površina solarnih kolektora instaliranih u svijetu već je bilo 200 milijuna m2, uključujući u Europi - više od 20 milijuna m2.
Danas na globalnom tržištu, trošak LCU-a (Slika 9), koji uključuje kolekcionar s površinom od 5-6m2, tenk baterija s kapacitetom od oko 300 litara i potrebnih priključaka je 300-400 US po SAD-u 1 m2 kolekcionar. Takvi sustavi prvenstveno su ugrađeni u pojedinačne pojedinačne i dvije mjesečne kuće i imaju backup grijač (električni ili plin). Prilikom instaliranja spremnika baterije iznad kolektora, sustav može raditi na prirodnom cirkulaciji (termosifon princip); Prilikom instaliranja baterije spremnika u podrum - na prisilno.
U svjetskoj praksi, male solarne sustave opskrbe toplinom su najčešće distribuirani. U pravilu, takvi sustavi uključuju solarne kolektore s ukupnom površinom od 2-8 m2, baterije spremnika, čiji je spremnik određen po površini instaliranih kolektora, cirkulacijsku pumpu (ovisno o vrsti toplinski krug) i druga pomoćna oprema.
Aktivni sustavi velika veličinaU kojoj je tank baterija ispod kolektora i cirkulaciju rashladnog sredstva se provodi pomoću crpke, koriste se za potrebe opskrbe i zagrijavanjem tople vode. U pravilu, u aktivnim sustavima koji su uključeni u pokrivenost grijanja, osigurava se duplicijski izvor topline koji radi na električnoj energiji ili plinu.
Relativno novi fenomen u praksi korištenja solarne opskrbe toplinom je veliki sustavi koji mogu pružiti potrebe opskrbe toplom vodom i grijanjem stambenih zgrada ili cijele stambene četvrti. U takvim sustavima osigurava se dnevna ili sezonska akumulacija topline. Dnevna akumulacija uključuje mogućnost rada s trošenjem topline akumuliranim u roku od nekoliko dana, sezonski - nekoliko mjeseci. Za akumulaciju sezonske topline, veliki podzemni spremnici, ispunjeni vodom, u kojima se svi višak topline dobivene od kolektora tijekom ljeta resetiraju. Druga mogućnost za sezonske akumulacije je zagrijavanje tla s jažicama s cijevima, koje cirkulira toplu vodu koja dolazi iz kolektora.
Tablica 1 prikazuje glavne parametre velikih solarnih sustava s dnevnim i sezonskim akumulacija topline u usporedbi s malim solarnim sustavom za jednu obiteljsku kuću.
Tablica 1. - Glavni parametri sustava opskrbe sunčevim toplinom Trenutno, u Europi postoji 10 sustava opskrbe toplinom s kolekcionarskim površinom od 2400 do 8040 m 2, 22 sustavi sa kolektorima površine od 1000 do 1250 m 2 i 25 sustava s kolekcionarima površine od 500 do 1000 m 2. U nastavku su karakteristike za neke velike sustave.
Hamburg (Njemačka). Područje grijanih prostora - 14800 m 2. Trg solarnih kolektora - 3000 m 2. Volumen akumulatora vode - 4500 m 3.
Fridrichshafen (Njemačka). Područje grijanih prostora je 33000 m 2. Trg solarnih kolektora - 4050 m 2. Volumen topline akumulatora vode je 12000 m 3.
Ulm-am-Neckar (Njemačka). Područje grijanih prostora - 25000 m 2. Trg solarnih kolektora - 5300 m 2. Glasnoća uzemljenja je 63400 m 3.
Rostock (Njemačka). Područje grijanih prostora je 7000 m 2. Trg solarnih kolektora - 1000 m 2. Volumen topline baterije tla je 20000 m 3.
Hemnitz (Njemačka). Područje grijanih prostora je 4680 m 2. Područje vakuumskih solarnih kolektora je 540 m 2. Glasnoća topline baterije šljunka je 8000 m 3.
Attenkirchen (Njemačka). Područje grijanih prostora je 4500 m 2. Trg Vakuum solarni kolektori - 800 m 2. Volumen prizemlje je 9850 m 3.
Saro (Švedska). Sustav se sastoji od 10 male kućekoji se sastoji od 48 stanova. Trg solarnih kolektora - 740 m 2. Volumen topline akumulatora vode je 640 m 3. Sunčev sustav pokriva 35% ukupne opskrbe toplinom sustava opskrbe toplinom.
Trenutno, Rusija ima nekoliko tvrtki koje proizvode solarne kolektore prikladne za pouzdan rad. Glavni su mehanički biljci Kovrovsky, strojarstvo NVO strojarstva i Altan CJSC.
Kolekcionari Kovrov Mehanička biljka (slika 10), ne s selektivnim premazom, jeftinim i jednostavnim dizajnom, uglavnom su usmjereni na domaće tržište. Na području Krasnodar trenutno se instalira više od 1.500 kolektora ovog tipa.
Kolekcionar nevladinih organizacija strojarstva prema karakteristikama je blizu europskih standarda. Kolektor apsorber je izrađen od aluminijske legure s selektivnim premazom i dizajniran je uglavnom za rad u dijagramima dual-kruga opskrbe topline, budući da izravan kontakt vode s aluminijskim legura može dovesti do korozije kanala za koje rashladno sredstvo prolazi ,
Collector Alfen-1 ima potpuno novi dizajn i zadovoljava europske standarde, može se koristiti iu dijagramima s jednim krugom i dva kruga. Kolekcionar karakteriziraju značajke visoke toplinske inženjerstva, širok raspon mogućih primjena, niske težine i atraktivnog dizajna.
Iskustvo operativnih instalacija na temelju solarnih kolektora otkrilo je brojne nedostatke takvih sustava. Prije svega, to je visoka cijena sakupljača povezanih s selektivnim premazima, povećanjem transparentnosti ostakljenja, usisavanje, itd. Bitan nedostatak je potreba za čestim čišćenjem stakla iz prašine, što praktično eliminira primjenu kolektora u industriji područja. Uz dugoročno djelovanje solarnih kolektora, posebno u zimskim uvjetima, postoji čest izlaz zbog neravnomjernog širenja osvijetljenih i zamračenih staklenih dijelova zbog kršenja unosa ostakljenja. Također postoji veliki postotak neuspjeha kolektora tijekom prijevoza i instalacije. Značajan nedostatak sustava sustava s kolektorima je također neujednačena utovar tijekom godine i dana. Iskustvo operativnih sakupljača u Europi i Europski dio Rusije s visokim udjelom difuznog zračenja (do 50%) pokazalo je nemogućnost stvaranja tijekom cijele godine autonomni sustav Opskrba i grijanje tople vode. Svi solarni kolektori u srednjim geografskim širinama zahtijevaju uređaj velikih baterija i uključivanje u sustav dodatnog izvora energije, što smanjuje ekonomski učinak na njihovu uporabu. U tom smislu, njihova je uporaba najprikladnija u područjima s visokim intenzitetom sunčevog zračenja (ne manji od 300 W / m 2).
U stambenom I. upravne zgrade Solarna energija se uglavnom koristi u obliku topline kako bi se zadovoljile potrebe opskrbe toplom vodom, grijanjem, hlađenjem, ventilacijom, sušenjem itd.
Korištenje sunčeve topline s ekonomskog stajališta je najkorisnije u stvaranju sustava tople vode iu tehničkom ostvarenju biljaka za liječenje vode (u bazenima, industrijskim uređajima). Opskrba toplom vodom potrebna je u svakoj stambenoj zgradi, a budući da su potrebe za toplom vodom relativno malo, a učinkovitost takvih instalacija je visoka i brzo se isplaćuju.
Što se tiče solarnih sustava grijanja, razdoblje njihove uporabe tijekom godine je kratko, u razdoblju grijanja intenzitet sunčevog zračenja je nizak i, prema tome, područje spremnika je mnogo veće nego u sustavima tople vode, a ekonomska učinkovitost je niža. Obično, pri projektiranju, kombinira se sustav solarnog grijanja i opskrbe toplom vodom.
U solarnim sustavima hlađenja, razdoblje rada je čak niži (tri godine ljeta), što podrazumijeva dugoročnu opremu i vrlo nisku brzinu iskorištenosti. S obzirom na visoku cijenu opreme za hlađenje, ekonomska učinkovitost sustava postaje minimalna.
Godišnja stopa iskorištenosti opreme u kombiniranim sustavima opskrbe toplinom (opskrba tople vode, grijanje i hlađenje) je najviša, a ti sustavi na prvi pogled su korisniji od kombiniranih sustava grijanja i dovoda tople vode. Međutim, ako uzima u obzir troškove potrebnih solarnih kolektora i mehanizama rashladnog sustava, ispada da će takve solarne instalacije biti vrlo skupo i teško će postati isplativo.
Prilikom stvaranja sunčevih sustava grijanja, pasivne sheme treba primijeniti kako bi se povećala toplinska izolacija zgrade i učinkovita uporaba dolazni kroz otvori prozora sunčevog zračenja. Problem toplinske izolacije mora se riješiti na temelju arhitektonskih elemenata, koristeći niske žičane materijale i strukture. Preporučuje se nedostajuća toplina za ispunjavanje aktivnih solarnih sustava.
Glavni problem raširene uporabe solarnih instalacija povezana je s njihovom nedovoljnom ekonomskom učinkovitošću u usporedbi s tradicionalnim sustavima opskrbe toplinom. Trošak toplinske energije u postrojenjima s solarnim kolektorima veći je nego u instalacijama s tradicionalnim gorivima. Razdoblje povrata solarne toplinske instalacije T OK može se odrediti formulom:
Ekonomski učinak ugradnje solarnih kolektora u zona centraliziranog napajanja E može se odrediti kao prihod od prodaje energije tijekom cijelog radnog vijeka trajanja instalacije minus troškovi rada:
Tablica 2 prikazuje troškove sustava za opskrbu solarnim toplinom (u 1995 cijena). Podaci pokazuju da su domaći razvoj 2,5-3 puta jeftiniji od stranih.
Niska cijena domaćih sustava objašnjava se činjenicom da su izrađeni od jeftinih materijala, lako dizajnirati i fokusirati na domaćem tržištu.
Tablica 2. - Trošak sustava za opskrbu solarnim toplinom Specifični ekonomski učinak (e / s) u središnjoj zoni opskrbe toplinom, ovisno o vijek trajanja kolektora, iznosi od 200 do 800 rubalja / m2.
Mnogo veći ekonomski učinak ima ugradnju opskrbe toplinom sa solarnim kolektorima u regijama daljinski od centraliziranih energetskih brtvila, koji u Rusiji iznose više od 70% svog teritorija s populacijom od oko 22 milijuna ljudi. Ove biljke su dizajnirane da rade izvan mreže na pojedinim potrošačima, gdje je potreba za toplinskom energijom vrlo značajna. U isto vrijeme, trošak tradicionalnih goriva je mnogo veći od njihovih troškova u zonama centraliziranom opskrbi topline zbog troškova prijevoza i gubitaka goriva tijekom prijevoza, tj. Regionalnog faktora R:
gdje r p\u003e 1 i za različite regije mogu promijeniti njegovu vrijednost. U isto vrijeme, specifični trošak instaliranja C gotovo je nepromijenjen u usporedbi s c tr. Stoga, pri zamjeni C t TP u formulama
izračunato razdoblje povrata autonomnih postrojenja u zonama uklonjeno iz centraliziranih mreža se smanjuje u R r puta, a ekonomski efekt se povećava razmjerno r p.
U današnjim uvjetima Rusije, kada cijene energije stalno rastu i imaju neravnomjernosti po regiji zbog uvjeta prijevoza, rješavanje pitanja ekonomske izvedivosti korištenja solarnih kolektora snažno ovisi o lokalnim socio-ekonomskim, geografskim i klimatskim uvjetima.
Sa stajališta neprekidnog podrške potrošača, kombinirani tehnološki sustavi koji koriste dvije ili više vrsta obnovljivih tehnoloških sustava su najučinkovitiji.
Zbog solarne toplinske energije moguće je u potpunosti osigurati potrebe za toplom vodom u kući u ljeto. U razdoblju od jesenskog proljeća moguće je dobiti do 30% potrebne energije za grijanje i do 60% potrebe za dovodom tople vode.
U posljednjih nekoliko godina, geotermalni sustavi opskrbe toplinom koji se temelje na termalnim crpkama aktivno se razvijaju. U takvim sustavima, kao što je gore navedeno, niske snage (20-40 ° C) termalna voda ili petrotermalna energija gornjih slojeva Zemljine kora koriste se kao primarni izvor topline topline. Kada se koriste toplina tla, koriste se izmjenjivači topline tla, postavljeni ili u vertikalnu dubinu bunara 100-300 m, ili na nekoj dubini vodoravno.
Za učinkovitu opskrbu topline i tople vode decentraliziranih potrošača niske snage u IPG-u, Ruska akademija znanosti razvila je kombinirani Sun-geotermalni sustav (Slika 11).
Takav sustav se sastoji od solarnog kolektora 1, izmjenjivača topline 2, baterije spremnika 3, toplinske crpke 7 i izmjenjivača topline 8. kroz solarni kolektor cirkulira rashladno sredstvo (antifriz). Rashladno sredstvo zagrijava se u solarnom kolektoru za energiju sunca, a zatim daje toplinsku energiju kroz izmjenjivač topline 2, montiran na spremnik baterije 3. Spremnik-baterija je pohranjena topla voda dok se ne koristi, pa bi trebao imati dobro toplinska izolacija. U prvoj petlji, gdje se nalazi solarni kolekcionar, može se koristiti prirodna ili prisilna cirkulacija rashladnog sredstva. U tenkovoj bateriji, električni grijač 6 je montiran. U slučaju smanjenja temperature u spremniku baterije ispod instalira (kontinuirano oblačno vrijeme ili mali broj sunčevog sjajnog zimi), električni grijač se automatski uključuje i vodi vodu na određenu temperaturu.
Jedinica za solarnu kolekcionar upravlja tijekom cijele godine i osigurava potrošaču tople vode, a jedinicu podne grijanje s niskom temperaturom s toplinskom pumpom (TN) i dubinom izmjenjivača topline 100-200 m je u radu samo u razdoblju grijanja ,
U ciklusu TN, hladna voda s temperaturom od 5 ° C je spuštena u prostoru za blokiranje dobrog izmjenjivača topline i odabire nisko dragocjenu toplinu iz okolne stijene. Zatim, grijani ovisno o dubini bunara na temperaturi od 10-15 ° C uzdiže se uz središnji stup cijevi na površinu. Da bi se spriječilo odljev reverzne topline, središnji stupac je izoliran izvan središnjeg stupca. Na površini, voda iz bušotina ulazi u isparivač TN, gdje se javlja grijanje i uparavanje niskog vrelišta. Nakon isparivača, ohlađena voda se vraća u bunar. Za razdoblje grijanja, uz stalnu cirkulaciju vode u bušotinama, postupno hlađenje stijena događa se oko bunara.
Procijenjene studije pokazuju da radijus fronta rashladnog prostora za grijanje može doseći 5-7 m. U inter-oktivnom razdoblju, kada je sustav grijanja isključen, djelomično (do 70%) je obnovljen na temperaturno polje oko bunara zbog vrućine topline iz pasmine izvan zone hlađenja; Nije moguće postići potpuni oporavak temperaturnog polja oko dobrog zastoja.
Solarni kolektori su instalirani po stopi zimskog rada sustava kada je sunčev sjaj minimalan. Ljeti, dio vruće vode iz spremnika baterije šalje se u bunar kako bi u potpunosti vratio temperaturu u stijeni oko bunara.
U razdoblju nakon pijenja, ventili 13 i 14 su zatvoreni, a s otvorenim ventilima 15 i 16 toplom vodom iz spremnika za bateriju cirkulirajuća crpka Jede u prostor za blokiranje bunara, gdje se, kao što se događa za izmjenu topline s okolnom rupom stijene, toplinska izmjena topline se događa. Zatim se ohlađena voda duž središnjeg stupca za toplinu šalje natrag u spremnik. U razdoblju grijanja, naprotiv, ventili 13 i 14 su otvoreni, a ventili 15 i 16 su zatvoreni.
U predloženom tehnološki sustav Solarni energetski potencijal se koristi za zagrijavanje vode u sustavu opskrbe toplom vodom i stijenama oko bunara u sustavu niskog temperature. Regeneracija topline u stijeni omogućuje iskorištavanje sustava opskrbe toplinom u ekonomski optimalnom načinu rada.
Sunce je značajan izvor energije na planeti Zemlji. Solarna energija vrlo često postaje predmet širokog raspona rasprava. Čim se pojavi projekt nove solarne elektrane, pitanja o učinkovitosti, kapacitetima, količinama uloženih sredstava i razdoblja povrata.
Postoje znanstvenici koji u solarnim termalnim elektranama vide prijetnju okolišu. Ogledala korištena u termalnim solarnim elektranama su vrlo vrući zrak, što dovodi do klimatskih promjena i smrti ptica koje lete. Unatoč tome, posljednjih godina, solarne termoelektrane se sve više distribuiraju. Godine 1984. prva solarna elektrana u blizini Kalifornijskog grada Kramer Junction u pustinji Mohabe (sl. 6.1) stupio je na snagu. Stanica je dobila naziv solarnog sustava proizvodnje energije ili skraćenih segs.
Sl. 6.1. Solarna elektrana u pustinji Mohabe Na ovoj elektrani, sunčevo zračenje se koristi za dobivanje pare koja rotira turbinu i proizvodi električnu energiju. Proizvodnja solarne termalne električne energije u velikoj mjeri je prilično konkurentna. Trenutno su američke energetske tvrtke već izgrađene solarne termoelektrane s ukupnim instaliranim kapacitetom od više od 400 MW, koji pružaju 350.000 osoba s električnom energijom i zamijeni 2,3 milijuna barela nafte godišnje. Devet elektrana u pustinji Mochab ima 354 MW instaliranog kapaciteta. U drugim regijama svijeta, projekti o korištenju solarne topline trebaju se uskoro pokrenuti kako bi se stvorila električna energija. Indija, Egipat, Maroko i Meksiko razvijaju relevantne programe. Grantovi za njihovo financiranje pružaju globalni program za okoliš (GEF). U Grčkoj, Španjolskoj i Sjedinjenim Državama, novi projekti razvijaju neovisni proizvođači električne energije.
Prema metodi proizvodnje topline, solarne termoelektrane su podijeljene u solarna čvorišta (ogledala) i solarni ribnjaci.
Termalne solarne elektrane koncentriraju solarnu energiju s lećama i reflektorima. Budući da se to srdačno može pohraniti, takve postaje mogu proizvesti električnu energiju prema potrebi, danju i noću, u bilo kojem vremenu. Velika ogledala - s točkastim ili linearnim fokusom - koncentriraju sunčeve zrake do te mjere da se voda pretvara u paru, ističući dovoljno energije kako bi se rotirala turbina. Ti sustavi mogu pretvoriti solarnu energiju u električnu energiju s učinkovitosti od oko 15%. Sve toplinske elektrane, osim solarnih ribnjaka, koriste čvorišta koje odražavaju svjetlo sunca s većom površinom na manjoj površini prijemnika do postizanja visokih temperatura. Obično se takav sustav sastoji od čvorišta, prijemnika, rashladnog sredstva, akumulirajućeg sustava i prijenosa energije. Moderne tehnologije uključuju paraboličke čvorišta, solarne parabolične ogledala i helionergiju tipa tornja. Mogu se kombinirati s instalacijama koje spaljuju fosilna goriva, au nekim slučajevima prilagođavaju se akumulaciji topline. Glavna prednost takve hibridizacije i akumulacije topline je da takva tehnologija može pružiti otpremu proizvodnje električne energije, odnosno proizvodnju električne energije može se provesti tijekom razdoblja kada ima potrebu. Hibridizacija i akumulacija topline mogu povećati ekonomsku vrijednost proizvedene električne energije i smanjiti prosječne troškove.
U nekim termalnim solarnim elektranama se koriste parabolična ogledala, koja se koncentrira sunčeva svjetlost na cijevi za primanje koje sadrže tekućinu rashladnog sredstva. Ova tekućina zagrijava gotovo 400 ºC i pumpe kroz brojne izmjenjivače topline; To proizvodi pregrijanu paru, koja se kreće uobičajeni turbogenerator za proizvodnju električne energije. Kako bi se smanjili toplinski gubici, cijev za primanju može biti okružena prozirna staklena cijev postavljena duž žarišne linije cilindra. U pravilu, takve instalacije uključuju jedinstvene ili biaksialne sustave za praćenje za Sunce. U rijetkim slučajevima, oni su stacionarni (sl. 6.2).
Sl. 6.2. Solarna instalacija s paraboličnim središtem Procjene ove tehnologije pokazuju veći trošak generiran električnom energijom od ostalih solarnih toplinskih elektrana. To se objašnjava niskom koncentracijom sunčevog zračenja, više niske temperature, Međutim, u skladu s akumulacijom iskustva, poboljšanju tehnologije i smanjenju operativnih troškova, parabolične čvorišta mogu biti najjeftinija i najpouzdanija tehnologija najbliže budućnosti.
Solarne instalacije tipa tanjura su baterija parabolične ploče ogledala sličan oblik sa satelitskom pločom, koja fokusira solarna energija na prijemnici smještene u žarišnoj točki svake ploče (sl. 6.3). Tekućina u prijemniku se zagrijava na 1000 ° C i izravno se koristi za proizvodnju električne energije u malom motoru i generatoru spojenom na prijemnik.
Sl. 6.3. Tip zalaska sunca Visoka optička učinkovitost i mali početni troškovi čine sustavi ogledalo / motora najučinkovitiji iz svih heliothechnologies. Sustav iz Stirling motora i parabolično ogledalo spada u globalni zapis o učinkovitosti pretvaranja solarne energije u električnu energiju. Godine 1984. ranč faraža u Kaliforniji uspio je postići praktičnu učinkovitost od 29%. Zbog modularnog dizajna, takvi sustavi predstavljaju optimalna opcija Kako bi se zadovoljila potreba za električnom energijom i za autonomne potrošače, a za hibrid rad na zajedničkoj mreži.
Solarne elektrane Vrsta toranj s središnjim prijemnim solarnim elektranama Vrsta toranj s središnjim prijemnikom Koristite rotirajuće polje reflektora-heliostata. Oni se usredotočuju na sunčevu svjetlost na središnji prijemnik, izgrađen na vrhu kule, koji apsorbira toplinsku energiju i pokreće turbogenerator (sl. 6.4, sl. 6.5).
Sl. 6.4. Power Station Solar Tower s centralnim prijemnikom Računalni biaksial sustav za praćenje postavlja heliostate tako da se reflektirane solarne zrake popravljaju i uvijek padaju na prijemnik. Tekućina koja cirkulira u prijemniku nosi toplinu na toplinsku bateriju kao para. Parna rotira turbinu za stvaranje električne energije ili se izravno koristi u industrijskim procesima. Temperature na prijemniku doseže od 500 do 1500 ° C. Zahvaljujući akumulaciji topline, toranj elektrane postale su jedinstvene heliotehnologije, omogućujući proizvodnju električne energije za unaprijed određeni raspored.
Sl. 6.5. Solar Tower Power Station "Solarna dva" u Kaliforniji Niti fokusiranje ogledala ni solarne foto stanice ne mogu proizvesti energiju noću. U tu svrhu, solarna energija akumulirana tijekom dana mora se održavati u spremnicima za akumuliranje topline. Ovaj proces se prirodno javlja u takozvanim sunčanim ribnjacima (sl. 6.6).
Sl. 6.6. Ljetni uređaj za ribnjak Sunčevi ribnjaci imaju visoku koncentraciju soli u donjim slojevima vode, nerektivan prosječan sloj vode u kojem se koncentracija soli povećava s dubinom i konvekcijskim slojem s niskom koncentracijom soli - na površini. Sunčeva svjetlost pada na površinu ribnjaka, a vrućina se čuva u donjim slojevima vode zbog visoke koncentracije soli. Voda visokog saliniteta, zagrijana apsorbiranom dnom ribnjaka s solarnoj energijom, ne može se povećati zbog svoje visoke gustoće. Ostaje na dnu ribnjaka, postupno zagrijava, sve dok gotovo ne kuha. Vruće dno "Sline" se koristi u popodnevnim satima ili noću kao izvor topline, zbog čega posebna turbina s organskim rashladnom sredstvom može proizvesti električnu energiju. Srednji sloj sunčevog ribnjaka djeluje kao toplinska izolacija, sprječavajući konvekciju i gubitak topline od dna do površine. Temperaturna razlika na dnu i na površini vodenog ribnjaka dovoljna je da omogući generatoru. Rashladno sredstvo prolazi kroz cijevi kroz donji sloj vode se dalje dovodi do zatvorenog ranginskog sustava, u kojem se turbina rotira za proizvodnju električne energije.
Solarne elektrane tipa toranj s središnjim prijemnikom i solarnim elektranama s paraboličnim čvorištima optimalno djeluju u sastavu velikih, spojenih na mrežu elektrana od 30 do 200 MW, dok su solarne elektrane tanjurskog tipa sastoje od modula i može se koristiti iu autonomnim instalacijama i općim skupinama snage u nekoliko megavata.
Tablica 6.1 Karakteristike solarnih toplinskih elektrana Solarne parabolične čvorišta - danas najrazvijenije iz solarnih energetskih tehnologija i to je da će se vjerojatno koristiti u bliskoj budućnosti. Elektrane tipa tornja s središnjim prijemnikom, zbog njegove učinkovite sposobnosti akumulacije topline, također mogu postati solarne elektrane bliske budućnosti. Modularna priroda postavki plastičnih vrsta omogućuje vam da ih koristite u malim instalacijama. Solarni toranj-tip Power Stanice s središnjim prijemnikom i instalacijom tipa ploča omogućuju da se postignu veće vrijednosti učinkovitosti transformacije solarne energije u električnu energiju po nižoj cijeni od elektrana s solarnim paraboličnim čvorištima. Na kartici. 6.1 Daje se glavne karakteristike triju opcija za solarnu toplinske električne generacije.
Selektivni premazi
Prema vrsti mehanizma odgovoran za selektivnost optičkih svojstava razlikuju se četiri skupine selektivnih premaza:
1) vlastiti;
2) dvoslojni, u kojem gornji sloj ima veliki koeficijent apsorpcije u vidljivoj regiji i malen u IR regiji, a donji sloj je visoki koeficijent refleksije u IR regiji;
3) s mikrorelom koja osigurava potreban učinak;
4) smetnje.
Mali broj poznatih materijala, kao što je W, CU 2 S, HFC, ima svoju selektivnost optičkih svojstava.
Smetnje selektivne površine formiraju se s nekoliko povremenih slojeva metala i dielektričnog, u kojem je kratkotrajno zračenje ugašeno smetnjama, a dugačak val se slobodno odražava.
Klasifikacija i glavni elementi Heliosystems
Sustavi za sunčanje se nazivaju sustavi koji koriste energiju sunčeve zračenja kao izvor topline. Njihova karakteristična razlika od drugih niskotemperatualnih sustava grijanja je korištenje posebnog elementa - helija, dizajniran za hvatanje sunčevog zračenja i transformirati ga u toplinsku energiju.
Prema metodi korištenja sunčevog zračenja sunčevog sustava niskog temperature, podijeljeni u pasivni i aktivan.
Pasivnooni se nazivaju solarnim sustavima grijanja, u kojima je zgrada ili njezine odvojene ograde kao element koji percipira sunčevo zračenje i transformira (zgrada kolektora, zidni kolektor, krovni kolektor, itd. (Slika 4.1.1)).
Aktivanoni se nazivaju solarnim sustavima niskotemperaturnog grijanja, u kojima je helij neovisan zaseban uređaj koji se ne odnosi na zgradu. Aktivni heliosystems mogu se podijeliti:
Po dogovoru (tople vode, sustavi grijanja, kombinirani sustavi za potrebe opskrbe toplinskim brodom);
Prema korištenoj vrsti rashladnog sredstva (tekućina - voda, antifriz i zrak);
Tijekom trajanja rada (tijekom cijele godine, sezonski);
Prema tehničkom rješenju shema (jedan-, dvo-, višenamjenski).
Zrak je široko rasprostranjeni radni parametri u cijelom rasponu radnih parametara. Kada ga koristite kao rashladno sredstvo, moguće je kombinirati sustave grijanja s ventilacijskim sustavom.
Sezonski heliosystem tople vode obično su jednokrevetni krug i funkcija u razdobljima s pozitivnom temperaturom vanjskog zraka. Oni mogu imati dodatni izvor topline ili bez njega ovisno o svrsi posluženog objekta i radnih uvjeta.
Heliosystem građevinskog grijanja obično su dva kruga ili najčešće višestruko montirana, a za različite krugove mogu se primijeniti različite rashladne tekućine (na primjer, u helij-vodenim otopinama ne-zamrzavanja tekućine, u međuproizvodima - vode i u potrošački krug - zrak).
Kombinirani heliozystem tijekom cijele godine za potrebe topline zgrada građevinskih zgrada i uključuju dodatni izvor topline u obliku tradicionalnog toplinskog generatora koji radi na organskom gorivu ili toplinski transformator.
Glavni elementi aktivnog solarnog sustava je helicid, toplinski kanal, dodatni izvor ili toplinski transformator (toplinska pumpa), njegov potrošač (sustavi grijanja i sustavi za opskrbu tople vode). Izbor i raspored elemenata u svakom specifičnom slučaju određuje se klimatskim čimbenicima, svrhom objekta, načinu potrošnje topline, ekonomskim pokazateljima.
1. Solarni kolektori.
Sunčev sakupljač je glavni element instalacije u kojem se energija zračenja sunca pretvara u drugi oblik korisne energije. Za razliku od konvencionalnih izmjenjivača topline, u kojima postoji intenzivan prijenos topline iz jedne tekućine u drugi, a zračenje je nevažno, u solarnom sakupljaču, prijenos energije na tekućinu se provodi iz daljinskog izvora energije zračenja. Bez koncentracije sunčeve svjetlosti, gustoća fluksa incident zračenja je u najboljem slučaju -1100 w / m2 i varijabilna vrijednost. Valne duljine su u rasponu od 0,3 - 3,0 um. Oni su znatno manji od veličine valnih duljina vlastitog zračenja većine zračenja koja apsorbira površine. Stoga je proučavanje solarnih kolektora povezana s jedinstvenim problemima izmjene topline na niskim i promjenjivim gustoćama protoka energije i relativno velikoj ulozi zračenja.
Solarni kolektori mogu se koristiti i koncentracijom i bez koncentracije sunčevog zračenja. U ravnim kolektorima, površina koja percipira sunčevo zračenje istovremeno je zračenje koje apsorbira površinu. Fokusiranje kolektora, obično s konkavnim reflektorima, koncentriraju zračenje pada na cijelu površinu na izmjenjivač topline s manjem površinom, čime se povećava gustoća protoka energije.
1.1. Ravne solarne kolektore. Ravan solarni kolektor je izmjenjivač topline dizajniran za zagrijavanje tekućine ili plina zbog energije zračenja sunca.
Ravne kolektore mogu se koristiti za zagrijavanje rashladnog sredstva do umjerenih temperatura, t ≈ 100 o C. u njihove prednosti uključuju mogućnost korištenja izravnog i raspršenog sunčevog zračenja; Oni ne zahtijevaju praćenje sunca i ne trebaju svakodnevnu uslugu. U konstruktivnom smislu, oni su lakši od sustava koji se sastoji od koncentriranja, apsorbirajućih površina i mehanizama za praćenje. Raspon upotrebe solarnih sakupljača - sustave grijanja stambenih i industrijskih zgrada, klimatizacijskih sustava, opskrba tople vode, kao i energetske instalacije s niskim vrelima radne tekućine, obično djeluju uz Renkina ciklusa.
Glavni elementi tipičnog ravnog solarnog kolektora (sl. 1) su: "crno" površina koja apsorbira sunčevo zračenje i prenosi svoju energiju u rashladno sredstvo (kao pravilo tekućine); transparentna pokrivenost u odnosu na sunčevo zračenje, smješteno iznad apsorpcijske površine, koji smanjuju konvektivni i radicijske gubitke u atmosferu; Toplinska izolacija obrnutih i krajnjih površina kolektora za smanjenje gubitaka zbog toplinske vodljivosti.
Sl. 1. Shematski dijagram ravnog solarnog kolektora.
ali) 1 - prozirni premazi; 2 - izolacija; 3 - cijev s rashladnim sredstvom; 4 - apsorbirajuća površina;
b 1. krzno, apsorbiranje sunčevog zračenja, 2-kanalna rashladna tekućina, 3 stakla (?), 4;
5 - toplinska izolacija.
Sl.2 Solarni kolekcionar Tip list - cijev.
1 - gornji hidraulični razdjelnik; 2 - niži hidraulični razdjelnik; 3 - p cijevi koje se nalaze na udaljenosti međusobno; 4 - list (apsorbirajuća ploča); 5- priključak; 6 - cijev (ne na skali);
7 - Izolacija.
1.2. Kolekcionar učinkovitosti, Učinkovitost kolektora određena je optičkom i toplinskom učinkovitošću. Optička učinkovitost η o pokazuje koji je dio sunčevog zračenja koji je dosegao površinu glaziranja kolektora apsorbira se apsorbiranom površinom obojene površine, te uzima u obzir gubitak energije povezane s razlikom od jedinice prijenosa stakla i koeficijenta apsorpcije koeficijent apsorpcije. Za kolekcionar s jednim složenim staklom
gdje (τα) n je proizvod koeficijenta staklenog prijenosa τ na apsorpcijskom koeficijentnom zračnom zračenju površine na normalan pad sunčeve zrake.
U slučaju da se kut kapi zrake razlikuje od izravnog, koeficijent korekcije k je uveden, koji uzima u obzir povećanje gubitaka od refleksije od stakla i površine koja apsorbira sunčevo zračenje. Na sl. Slika 3 prikazuje grafikone K \u003d F (1 / COS 0 - 1) za sakupljače s jednoslojnim i dvoslojnim staklom. Optička učinkovitost, uzimajući u obzir kut padajućih zraka osim izravnog,
Sl. 3. Faktor korekcije, uzimajući u obzir odraz sunčevih zraka s površine stakla i crne apsorbentne površine.
Osim ovih gubitaka u kolekcionar bilo kojeg dizajna, toplinski gubici su prisutni u okolišu Q Znoj, koji se uzima u obzir toplinskom učinkovitošću, koji je jednak omjeru količine korisne topline dodijeljene od kolektora za određeni vrijeme, na količinu energije radijacije koja dolazi na njega od sunca u isto vrijeme:
gdje je Ω je otvor kolektora; Je gustoća protoka sunčevog zračenja.
Optička i toplinska učinkovitost kolektora povezana je s stavom
Termalni gubici karakterizira potpuni koeficijent gubitka u
gdje je T A temperatura crne površine koja apsorbira sunčevo zračenje; T o ambijentalnom okruženju.
Vrijednost u s dovoljnom točnosti može se smatrati trajnim. U tom slučaju, supstitucija Q znoj u formuli za toplinsku učinkovitost dovodi do jednadžbe
Toplinska učinkovitost kolektora također može biti zabilježena prosječnom temperaturom rashladnog sredstva kroz nju:
gdje t t \u003d (t + t) / 2 - prosječna temperatura rashladnog sredstva; F "- parametar koji se obično naziva" učinkovitost kolekcionara "i karakterizira učinkovitost prijenosa topline s površine koja apsorbira sunčevo zračenje u rashladno sredstvo; to ovisi o dizajnu kolektora i gotovo ne ovisi o drugim čimbenicima; tipično Vrijednosti parametra F "≈: 0,8- 0,9 - za sakupljanje ravnih zraka; 0,9-0,95 - za ravne tekuće kolektore; 0.95-1.0 - za vakuumske kolektore.
1.3. Vakuumski sakupljači. U slučaju kada je to potrebno grijanje do viših temperatura, koriste se vakuumski sakupljači. U vakuumskom sakupljaču, volumen u kojem je crna površina apsorbira sunčevo zračenje se odvoji od okoline usisavanjem prostora, što omogućuje značajno smanjiti gubitak topline u okoliš zbog toplinske vodljivosti i konvekcije. Gubici zračenja u velikoj su mjeri potisnuti pomoću selektivnog premaza. Budući da je potpuni faktor gubitka u vakuumskom kolektoru mali, rashladno sredstvo u njemu može se zagrijati na višim temperaturama (120-150 ° C) nego u ravnom kolektoru. Na sl. 9.10 prikazani su primjeri konstruktivnih izvedbi vakuumskih kolektora.
Sl. 4. Vrste kolektora vakuuma.
1 - cijev s rashladnim sredstvom; 2 - tanjur s selektivnim premazom, apsorbirajući sunčevo zračenje; 3 toplinske cijevi; 4 elementa za lijepljenje topline; 5 staklene cijevi s selektivnim premazom; b - unutarnja cijev za opskrbu rashladnog sredstva; 7 vanjskog stakla cilindra; 8 vakuum
