ООО «Таджик Климат» Альтернативные источники энергии Геотермальная энергия Земли Альтернативные источники энергии Геотермальная энергия Земли. - презентация

1 ООО «Таджик Климат» Альтернативные источники энергии Геотермальная энергия Земли Альтернативные источники энергии Геотермальная энергия Земли

2 Технические характеристики ПРОЕКТ «Тепло земли»

3 История идеи Тепловой насос устройство для переноса тепловой энергии от теплоотдатчика с низкой температурой (чаще всего окружающей среды) к теплоприёмнику с высокой температурой, фактически это холодильник с источником более низкой температуры во внешней среде [ или кондиционер, работающий на нагрев. Самый эффективный путь экономии энергии в здании - это уменьшение стоимости затрат на отопление и приготовление горячей бытовой воды. Энергоэффективные технологии в этой области дают наиболее заметный результат. Тепловой насос позволяет собирать бесплатную энергию с участка земли около вашего дома, причем неважно, какого размера участок. Действительно, тепловой насос требует некоторое количество электроэнергии для работы, но выдает в раза больше энергии (имеется в виду тепловая энергия, чем потребляет от электросети. Используя солнечную энергию, накопленную в земле, грунтовых водах и воздухе, мы не только вносим вклад в сохранение окружающей среды, но и делаем большой шаг вперёд. Вместо подсчётов расходов на отопление только неисчерпаемый источник энергии, который безвозмездно находится в нашем распоряжении. Такие преимущества нам может обеспечить только тепловой насос. Никаких выбросов вредных веществ: только 25% необходимой для отопления и приготовления горячей воды энергии обеспечивается за счёт электрического тока, а остальные 75% извлекаются из окружающей среды. История идеи Полтора века назад британский физик Уильям Томсон придумал устройство под названием «умножитель тепла», основанное на следующих физических явлениях: 1.Вещество затрачивает энергию при испарении и отдаёт энергию при конденсации 2.Температура кипения вещества изменяется вместе с давлением

4 Маркетинговые данные В ШВЕЦИИ до 70% всего отопления обеспечивают тепловые насосы; домов в Швеции обогреваются тепловыми насосами. В ГЕРМАНИИ в эксплуатации находятся сотни тысяч теплонасосных установок, которые используются в водяных, а также в воздушных системах отопления и кондиционирования воздуха; В ЯПОНИИ ежегодно производится около 3 млн. тепловых насосов; В США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов. В США около 30% административных и жилых зданий оборудованы тепловыми насосами. При строительстве новых общественных зданий используются исключительно геотермальные тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США. В России установлено и работает не более 100 установок общей мощностью около 30 мегаватт. В Сибири и на Алтае установлено более 10 тепловых насосов мощностью от 270 КВт до 3,3 МВт. Мощные тепловые установки производятся в Новосибирске. По данным Агентства по тепловым насосам в Берлине, на 1997 год в мире было установлено 90 миллионов тепловых насосов. Общий объём продаж выпускаемых за рубежом ТН составляет млрд. долларов США, что превышает мировой объём продаж вооружений в 3 раза. Продажа тепловых насосов увеличилась на % за последние 5 лет.

5 Преимущества использования теплового насоса На 1 кВт затраченной электрической возможно получить 4-7 кВт тепловой энергии, т.е. от 75 до 84% получается бесплатно. Эксплуатационные затраты в 7 раз меньше, чем при центральном отоплении. Горячее водоснабжение обеспечивается «попутно» кондиционированию и отоплению, бесплатно (все затраты относятся при расчете к отоплению). Используется бесплатный источник энергии, минимальная зависимость от роста цен на энергоносители. Полностью отсутствует необходимость пополнения топливных запасов. Исключена опасность возгораний в связи с отсутствием объектов горения или высокопотенциального тепла. Существенное сокращение расходов (в 4-7 раз меньше в сравнении с электрическими котлами) на коммунальные услуги. Использование низкопотенциального теплоносителя приносит до 30% экономии используемой тепловой энергии. Обеспечивается высокий уровень комфорта в течение всего года. Система самостоятельно переключается с режима отопления на кондиционирование и назад в межсезонье, не требуя вмешательства человека. Срок службы оборудования до ремонта не менее 30 лет. Для сравнения: системы на природном газе, лучших европейских производителей, прослужат до 12 лет. Возможность использования льготного тарифа на электроэнергию, при применении ветрогенераторов. Возможность строительства в раннее непригодных местах, вдали от теплотрассы, в конце теплотрассы, где теплоноситель не имеет достаточного термического потенциала, в районах с малым разрешенным лимитом потребления электроэнергии Нет необходимости согласований и платежей для подключения к тепловым сетям, проведению работ по прокладке магистральных трубопроводов. Нет необходимости в получении разрешений установки (газовое оборудование), исключает регулярные проверки котельной инспектирующими организациями. Автономность теплоснабжения и горячего водоснабжения делает объект более коммерчески привлекательным.

6 Устройство теплового насоса Принцип действия теплового насоса 1. Охлажденный теплоноситель, проходя по внешнему трубопроводу нагревается на несколько градусов 2. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладоагентом. Хладоагент, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре -5°С. 3. Из испарителя газообразный хладоагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. 4. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладоагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам. 5. При прохождении хладоагента через редукционный клапан давление понижается, хладоген попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.

7 Технические характеристики Устройство Основными элементами теплового насоса являются соединенные трубопроводом испаритель, компрессор, конденсатор и регулятор потока- дроссель, детандер или вихревую трубу. Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров: в первом, внешнем, циркулирует теплоотдатчик (теплоноситель, собирающий теплоту окружающей среды), во втором вещество, которое испаряется, отбирая теплоту теплоотдатчика, и конденсируется, отдавая теплоту теплоприемнику, в третьем теплоприемник (вода в системах отопления и горячего водоснабжения здания). Внешний контур (коллектор) представляет собой уложенный в землю или в воду (напр. полиэтиленовый) трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость антифриз. Источником низкопотенциального тепла может служить грунт, скальная порода, озеро, река, море и даже выход теплого воздуха из системы вентиляции какого-либо промышленного предприятия. Во второй контур, где циркулирует хладагент, как и в бытовом холодильнике, встроены теплообменники испаритель и конденсатор, а также устройства, которые меняют давление хладагента распыляющий его в жидкой фазе дроссель (узкое калиброванное отверстие) и сжимающий его уже в газообразном состоянии компрессор. Жидкий хладагент продавливается через дроссель, его давление падает, и он поступает в испаритель, где вскипает, отбирая теплоту, поставляемую коллектором из окружающей среды. Далее газ, в который превратился хладагент, всасывается в компрессор, сжимается и, нагретый, выталкивается в конденсатор. Конденсатор является теплоотдающим узлом теплонасоса: здесь теплота принимается водой в системе отопительного контура. При этом газ охлаждается и конденсируется, чтобы вновь подвергнуться разряжению в расширительном вентиле и вернуться в испаритель. После этого рабочий цикл начинается сначала.

8 Технические характеристики В процессе работы компрессор затрачивает электроэнергию. На каждый затраченный киловатт-час электроэнергии тепловой насос вырабатывает 2,5-5 киловатт-часов тепловой энергии. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина. По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество источника низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растет эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла не происходит значительного роста разницы температур. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса. Отличие теплового насоса от топливных источников тепла состоит в том, что для работы, кроме энергии для компрессора, ему нужен также источник низкопотенциального тепла, в то время как в традиционных источниках тепла вырабатываемое тепло зависит исключительно от теплотворной способности топлива. Проблема привязки теплового насоса к источнику низкопотенциального тепла, имеющего большую массу может быть решена введением в тепловой насос системы массопереноса, например, системы прокачки воды. Так устроена система центрального отопления Стокгольма.

9 Технические характеристики Условный КПД тепловых насосов Тепловой насос способен, используя высокопотенциальные источники энергии, «накачать» в помещение (в процентах от затраченной) от 200 % до 600 % низкопотенциальной тепловой энергии. В этом нет нарушения закона сохранения энергии, так как при этом охлаждается окружающая среда. Количество теплоты, передаваемое более теплым телам на 1 джоуль затраченной работы называется коэффициентом преобразования энергии. Теоретически применение тепловых насосов для обогрева помещений эффективнее газовых котлов. Современные парогазотурбинные установки на электростанциях имеют КПД, незначительно меньший КПД газовых котлов. В результате при переходе электроэнергетики на современное оборудование и при применении тепловых насосов можно получить экономию газа до 3-5 раз в сравнении с газовыми котлами. В действительности приходится учитывать накладные расходы по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии (т.е. услуги энергосетей). В результате отпускная цена электричества в 3-5 раз превышает его себестоимость, что сводит на нет применение в общем то прогрессивной технологии. В связи с этим, целесообразно или использовать электричество от альтернативных источников (волновые, ветровые, солнечные электростанции), или комбинировать генерацию электричества из газа с использованием его здесь же, на месте, для получения тепла в тепловом насосе. Для организации теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $ на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы по лет до капитального ремонта. Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так если установка теплонасоса производится на средства взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Поэтому массовое использования теплонасосов в частном секторе можно ожидать если стоимость теплонасосного оборудования будет сопоставима с затратами на установку газового отопления и подключения к газовой сети.

10 Технические характеристики Еще более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды). Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

11 Технические характеристики Ограничения применимости тепловых насосов При слишком большой разнице между температурой на улице и в доме, тепловой насос теряет эффективность (предел применимости в системах отопления домов за счёт откачки тепла от наружного воздуха около 15-20°С). Для решения этой проблемы применяются системы откачки тепла из грунта либо грунтовых вод. Для этого в грунте ниже точки промерзания укладываются трубы, в которых циркулирует теплоноситель, либо (в случае обильных грунтовых вод) через теплонасосное оборудование прокачиваются грунтовые воды. Ещё огромное «НО» заключено в конкретных тарифах на электричество и газ. Для производства 1 кВт-часа электроэнергии необходимо затратить 1/3 кг условного топлива. В результате стоимость калории электрической и газовой различается в 3-10 раз. Что приводит к неэффективности теплонасоса по сравнении с газовым отопительным оборудованием. Значительно меняет перевес в сторону преимущест Рядом фирм исследовались теплонасосы типа «стирлинг-стирлинг», где обогреваемый газом двигатель Стирлинга приводил в движение тепловой насос Стирлинга. Ожидалось, что такой теплонасос на каждую газовую калорию сможет добавить ещё 1-2 калории, взятые из окружающей среды. К сожалению, эксперименты не дали ожидаемых результатов и были прекращены. Конкретных данных о работах опубликовано не было. Но можно предположить, что виной оказалась малая разница температур. Чтобы обеспечить потребную мощность теплопередачи, тепловой насос типа стирлинга должен иметь большую площадь теплообмена. Машины с паровым циклом (смесь «жидкость-пар») оказываются в этом случае дешевле и компактнее.

12 Виды тепловых насосов По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на: «грунт - вода», «вода - вода», «воздух - вода», «грунт - воздух», «вода - воздух», «воздух - воздух». Системы отопления: грунт-вода (грунтовый тепловой насос) Грунт имеет свойство сохранять солнечное тепло в течение длительного времени, что ведет к относительно равномерному уровню температуры источника тепла на протяжении всего года, это обеспечивает эксплуатацию теплового насоса с высоким коэффициентом мощности. Тепло окружающей среды передается вместе со смесью из воды и антифриза (спирта). Забор тепла из грунта осуществляется с помощью проложенной в грунте системы пластиковых труб на глубине 1,5-1,8 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами и глубина залегания выбирается согласно расчета, в зависимости от качества и обводненности грунтов. Системы отопления: вода-вода Источником тепла могут быть поверхностные (реки, озера) или почвенные воды (скважины). Слишком редко возникают подходящие условия для частника. Но если рядом течет незамерзающая речка или есть озеро, Вы можете уложить трубы на дно, притопив грузами. Системы отопления: воздух-вода (воздушный тепловой насос) Окружающий воздух особенно легко использовать в качестве источника тепла, он имеется везде и в неограниченном количестве. Воздушный тепловой насос – это автоматизированный центр управления отоплением Вашего дома. Воздушные тепловые насосы работают продуктивно до температуры минус 25 0 С., после чего переходит на управление дизельным или электрическим котлом. Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии зависит от климатических условий.

13 Виды источников энергии «Скважина» При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Не обязательно использовать одну глубокую скважину, можно пробурить несколько не глубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину. Для предварительных расчетов можно использовать следующее соотношение: на 1 метр скважины приходится Вт тепловой энергии. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной метров. «Земляной контур» При использовании в качестве источника тепла участка земли трубопровод зарывается в землю на глубину промерзания грунта (выбирается для конкретного региона. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами – 0,8..1,2 м. Специальной подготовки почвы, засыпок и т.п. не требуется. Предпочтения к грунту – желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой – это приводит лишь к увеличению длины контура. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длинной метра. Для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около кв. метров соответственно. При правильном расчете контур, уложенный в землю, не оказывает влияния на садовые насаждения, и участок может использоваться для выращивания культур точно также, как и при отсутствии внешнего коллектора.

14 Пиковый электроподогрев Практически во всех моделях тепловых насосов дополнительно установлен электронагреватель. Зачем? Дело в том, что при выборе отопительной установки номинальная мощность рассчитывается исходя из максимальной потребности тепла, т.е. для покрытия тепловой нагрузки в самый холодный зимний день. Для Санкт-Петербурга, например, минимальная расчетная температура минус 26 градусов Цельсия. Однако, исходя из многолетних наблюдений, длительность такой температуры всего лишь несколько дней в году, а это значит, что при расчете на максимальную мощность значительная часть потенциала теплового насоса будет использоваться очень редко. Для выбора соотношения мощностей теплового насоса / электронагревателя существует специальный интегральный график, кстати, обладающий свойством универсальности для всех регионов России.

15 Перспективы Для организации теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $ на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы по лет до капитального ремонта. Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так если установка теплонасоса производится на средства взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Поэтому массовое использования теплонасосов в частном секторе можно ожидать если стоимость теплонасосного оборудования будет сопоставима с затратами на установку газового отопления и подключения к газовой сети. Еще более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды). Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

16

17 ООО «Таджик Климат» Альтернативные источники энергии Солнечная энергетика Альтернативные источники энергии Солнечная энергетика

18 Технические характеристики ПРОЕКТ «Тепло от излучения солнечной энергии»

19 История идеи Солнечный коллектор устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя. История идеи топливо заняло лидирующее место в мировой энергетике. Принципы солнечного отопления известны на протяжении тысячелетий. Покрашенная в черный цвет поверхность сильно нагревается на солнце, тогда как светлые поверхности нагреваются меньше, белые же меньше всех остальных. Это свойство используется в солнечных коллекторах - наиболее известных приспособлениях, непосредственно использующих энергию Солнца. Коллекторы были разработаны около двухсот лет назад. Самый известный из них - плоский коллектор - был изготовлен в 1767 году швейцарским ученым по имени Гораций де Соссюр. Позднее им воспользовался для приготовления пищи сэр Джон Гершель во время своей экспедиции в Южную Африку в 30-х годах ХIX века. Технология изготовления солнечных коллекторов достигла практически современного уровня в 1908 году, когда Вильям Бейли из американской "Carnegie Steel Company" изобрел коллектор с теплоизолированным корпусом и медными трубками. Этот коллектор весьма походил на современную термосифонную систему (см. ниже). К концу первой мировой войны Бейли продал таких коллекторов, а бизнесмен из Флориды, купивший у него патент, к 1941 году продал почти коллекторов. Введенное в США во время второй мировой войны нормирование меди привело к резкому падению рынка солнечных обогревателей.

20 История идеи До всемирного нефтяного кризиса 1973 года эти устройства пребывали в забвении. Однако кризис пробудил новый интерес к альтернативным источникам энергии. В результате возрос спрос и на солнечную энергию. Многие страны живо интересуются развитием этой области. Эффективность систем солнечного отопления с 1970-х постоянно возрастает благодаря использованию для покрытия коллекторов закаленного стекла с пониженным содержанием железа (оно пропускает больше солнечной энергии, чем обычное стекло), улучшенной теплоизоляции и прочному селективному покрытию.

21 Маркетинговые данные Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд. Наибольшее количество производственных процессов, в которых используется тёплая и горячая вода (3090 °C), проходят в пищевой и текстильной промышленности, которые таким образом имеют самый высокий потенциал для использования солнечных коллекторов. В Европе в 2000 году общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире 71,341 млн м². Солнечные коллекторы концентраторы могут производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов или двигателя Стирлинга. Солнечные коллекторы могут использоваться в установках для опреснения морской воды. По оценкам Германского аэрокосмического центра (DLR) к 2030 году себестоимость опреснённой воды снизится до 40 евроцентов за кубический метр воды В России По исследованиям ОИВТ РАН в тёплый период (с мартаапреля по сентябрь) на большей части территории России средняя дневная сумма солнечного излучения составляет 4,0-5,0 кВтч/м² (на юге Испании 5,5-6,0 кВтч/м², на юге Германии – до 5 кВтч/м²). Это позволяет нагревать для бытовых целей около 100 л воды с помощью солнечного коллектора площадью 2 м² с вероятностью до 80%, то есть практически ежедневно. По среднегодовому поступлению солнечной радиации лидерами являются Забайкалье, Приморье и Юг Сибири. За ними идут юг европейской части (приблизительно до 50º с.ш.) и значительная часть Сибири. В 2010 году во всём мире работало 1170 МВт. солнечных термальных электростанций. Из них в Испании 582 МВт. и в США 507 МВт. Планируется строительство 17,54 ГВт. солнечных термальных электростанций. Из них в США 8670 МВт., в Испании 4460 МВ., в Китае 2500 МВт.

22 Маркетинговые данные Использование солнечных коллекторов в России составляет 0,2 м²/1000 чел. На Кипре эксплуатируется около 800 м²/1000 чел., в Австрии 450 м²/1000 чел., в Германии 140 м²/1000 чел. В летнем периоде, большинство районов России вплоть до 65º с.ш. характеризуются высокими значениями среднедневной радиации. В зимнее время количество поступающей солнечной энергии снижается в зависимости от широтного расположения установки в разы. Для всесезонного применения установки должны иметь большую поверхность, два контура с антифризом, дополнительные теплообменники. В таком случае применяется вакуумированные коллекторы, поскольку больше разность температур между нагреваемым теплоносителем и наружным воздухом. Однако такая конструкция выше по стоимости.

23 Устройство солнечного коллектора Теплоноситель (вода, воздух или антифриз) нагревается, циркулируя через коллектор, а затем передает тепловую энергию в бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду для потребителя.В простом варианте циркуляция воды происходит естественно из-за разности температур в коллекторе и баке-аккумуляторе, который располагается выше.В более сложном варианте коллектор имеет свой контур, заполненный водой или антифризом. В контур включается насос для циркуляции теплоносителя. Бак может располагаться как непосредственно рядом с коллектором, так и внутри здания. В тех случаях, когда солнечной энергии недостаточно, температуру воды на нужном уровне поддерживает дополнительный электрический нагревательный элемент, который устанавливают за баком- аккумулятором. Такое решение позволяет повысить эффективность солнечной установки, поскольку КПД солнечного коллектора снижается с ростом температуры теплоносителя. 1 - Специальное безопасное стекло для гелиотермических коллекторов (структурированное) с улучшенным прониканием света; 2 - Погружная гильза датчика; 3 - Прямой трубопровод 4 - Двухкомпонентная проклейка для обеспечения равномерно нагруженного соединения с герметичной защитой от дождя; 5 - Профильная рама из пластика, усиленного стекловолокном для создания лёгкой недеформируемой конструкции гелиоколлектора; 6 - Многофункциональный уголок из ударопрочного полиамида, для обеспеспечения контролируемой вентиляции, защиты гидравлических подключений и углов коллектора; 7 - Медный полноповерхностный абсорбер со сдвоенным змеевиком меандрового типа и высокоселективным покрытием (PVD); 8 - Жидкость-теплоноситель; 9 - Тыльная стенка из алюминий-цинкового сплава; 10 - Теплоизоляция, толщина слоя 55 мм для оптимальной теплозащиты. теплозащиты

24 Типы солнечных коллекторов Плоский солнечный коллектор Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером; он связан с теплопроводящей системой. Прозрачный элемент (стекло) обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов. При отсутствии разбора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть воду до °C. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности. (можно оспорить такое "распространённое" утверждение[2], поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4% (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение "запаса мощности" по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой)

25 Типы солнечных коллекторов Вакуумный солнечный коллектор Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума. Фактически солнечная тепловая труба имеет устройство схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие улавливающее солнечную энергию. между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии. Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности. Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

26 Принципиальная схема СК

27 Принципиальная схема СК Компоненты схемы солнечной водонагревательной установки между коллектором и баком-накопителем: Насос обеспечивает циркуляцию (не нужен в системе с естественной циркуляцией). Насос обычно управляется термостатом и включается, как только солнечный коллектор нагревается по сравнению с баком. Если на дне бака есть теплообменник-змеевик, то систему можно упростить: например, установить светочувствительный элемент либо таймер, который включает насос в дневное время. Трубки соединяют бак-накопитель горячей воды с коллектором. При разработке схемы необходимо найти кратчайшее расстояние между ними. Трубки, по возможности, не должны подвергаться воздействию атмосферы. Лучше всего размещать их внутри дома. Важно иметь несколько отдельных труб между коллектором и кранами, чтобы снизить потери тепла (трубы малого диаметра) и обеспечить быструю доставку воды к потребителю, с задержкой максимум в секунд. Трубы должны быть сделаны из нержавеющих материалов. Односторонний клапан предотвращает обратный ток теплоносителя в ночное время и позволяет опустошить бак (нужен не во всех системах). Расширительный бак - либо открытая емкость, установленная сверху над системой, либо герметичный расширительный бак, содержащий не менее 5% жидкости-теплоносителя. Защита от избыточного давления (только в сочетании с герметичным расширительным баком) - спускает теплоноситель в случае, если жидкость в системе закипает. Обычно используют предохранительный клапан и невозвратный клапан, либо невозвратный клапан в сочетании с трубой, которая сбрасывает избыточное давление, вызванное расширением объема жидкости при нагревании. Воздуховыпускные отверстия - автоматические или просто винты; необходимы во всех высоких точках системы, так как там неизбежно будут возникать воздушные карманы. Грязеуловитель насоса для удаления пыли и грязи (нужен не для всех установок). Манометры и термометры - по мере надобности. Жидкость-теплоноситель должна быть морозоустойчивой и не токсичной. Обычно используется опробованная смесь: вода и 40% пропиленгликоль (выдерживает мороз до минус 20 оC), плюс окрашенное вещество с характерным вкусом, которое позволяет заметить протекание теплоносителя в водопровод. Иногда в качестве теплоносителя используется масло, но в этом случае систему трудно герметизировать.

28 МОЖЕТ ЛИ СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР СОПЕРНИЧАТЬ С ПРИВЫЧНЫМИ ОБОГРЕВАТЕЛЯМИ? Стоимость полной системы горячего водоснабжения и отопления в разных странах значительно отличается: в Европе и США она составляет от 2000 до 4000 долларов США. Зависит она, в частности, и от требований к горячей воде, принятых в данной стране, и от климата. Начальное капиталовложение в такую систему, как правило, выше, чем требуется для установки электро- или газового обогревателя, но с учетом суммы всех расходов общие затраты за весь срок службы солнечных водонагревателей обычно ниже, чем для традиционных систем обогрева. Необходимо отметить, что основной срок окупаемости средств, вложенных в солнечную систему, зависит от цен на ископаемые энергоносители, ею замещаемые. В странах Европейского Союза срок окупаемости составляет обычно менее 10 лет. Ожидаемый срок службы солнечных обогревательных систем лет. Важной характеристикой солнечной установки является ее энергетическая окупаемость - время, необходимое солнечной установке для выработки такого количества энергии, какое было бы затрачено на ее производство. В Северной Европе, на которую приходится меньше солнечной энергии, чем на другие обитаемые части света, солнечная установка для нагрева горячей воды окупает затраченную на нее энергию за 3-4 года.

29 Солнечный коллектор Vicot является эффективным более чем на 75%, поэтому данная продукция может сохранять доступную стоимость для средне-статистического населения. Благодаря постоянным усилиям китайских и американских ученых и инженеров, наша продукция спроектирована на основе опытных технологий, солнечный коллектор обеспечивает нас энергосохраняющей системой. Экономическое обоснование 1. 1м2 солнечного коллектора сохраняет 223кг стандартного угля или 155м3 натурального газа. 2. 1м2солнечный коллектор можно встретить на производственных площадях более 20м2 3. 1м2 солнечного коллектора может вырабатывать пара до 2.89 Тон

30