Применение солнечных коллекторов в системах водоподогрева
Нагрев воды солнечным излучением. наиболее очевидная область использования солнечной энергии — подогрев воздуха и воды. В районах с холодным климатом необходимо обеспечивать отопление жилых зданий и горячее водоснабжение. В промышленности также требуется большое количество горячей воды. В связи с этим в некоторых странах, особенно в Австралии, израиле, сША, Японии, активно расширяется производство солнечных нагревательных систем. энергия солнца используется в нагревателях воды, воздуха, солнечных дистилляторах, зерносушилках, солнечных башнях (солнечные энергетические установки башенного типа). основным элементом солнечной нагревательной системы является приемник, в котором происходят поглощение солнечного излучения и передача энергии жидкости, т. е. рассмотренные в предыдущем параграфе солнечные коллекторы различной конструкции [Использование …, 1985].
Производимое в солнечном коллекторе тепло используется в настоящее время в большинстве случаев для подогрева технической воды (рис. 29). Для этого комбинируется термическая гелиоустановка с обычным подогревом, так что потребность в теплой воде в летние месяцы полностью, а в другие месяцы частично покрывается |Харченко. Н. В., 1991].
|
Рис. 29. Подогрев воды для бытовых нужд с помощью солнечной энергии |
при монтаже солнечного коллектора в домах на одну или две семьи, которые сегодня наиболее распространены, выбирается, как правило, двухкруговая система. Независимо от циркуляции тепла при обычном подогреве, в солнечной циркуляции (солнечный коллектор — нижний теплообменник — насос) находится морозоустойчивая жидкость (смесь воды и этиленгликоля), которая поставляет тепло. Как только при попадании солнечного света температура в коллекторе становится выше на несколько градусов, чем в нижней части коллектора электронное регулирование насоса включает прокачку нагретой воды, которая попадает через нижний теплообменник в накопитель технической воды, которая может покрыть потребность в теплой воде почти на 2 дня. Так как теплая вода легче холодной, вода, нагретая при помощи солнца, всплывает в накопителе наверх. Тем самым образуется температурное наслоение. Более легкая теплая вода собирается в верхних слоях накопителя, холодная — в нижних слоях. Этим гарантируется, что при вытекании воды с меньшей температурой в наличии всегда будет находиться более теплая вода.
Если солнечной энергии недостаточно для достижения желаемой температуры воды, то подогрев через верхний теплообменник (с помощью газовой горелки или электричества) позволяет достигнуть необходимой температуры. Например, термическая гелиоустановка площадью около 6 м2 и накопителем в 400 л может, как правило, в летние месяцы покрыть потребность в теплой воде в доме для 4 человек. В год снижается потребление энергии для подогрева воды от 50 до 80 %. Такая установка стоит от 3 500 евро и выше. Она позволяет экономить около 300 л нефти в год [Кундас С. П., 2007].
В качестве важного преимущества представленной технологии можно отметить то, что термическая гелиоустановка для подогрева технической воды не только заменяет использование обычных видов топлива благодаря солнечной энергии, но и снижает при этом пропорционально выброс вредных веществ, поскольку отопление нефтью или газом в летние месяцы связано с повышенным выбросом вредных веществ, так как горелка каждый раз зажигается на короткое время и соответственно работает не в оптимальном режиме. Этого можно избежать, если нагревать летом техническую воду солнцем.