Солнечные коллекторы и термические насосы

Солнечные коллекторы и термические насосы

Источники альтернативного тепла. Солнечные коллекторы

Вопросы сбережения энергии и экономии ресурсов в ближайшее время подымаются все почаще. Еще не так давно главные потребности в энергии население земли удовлетворяло за счет сжигания разных ресурсов, которые в большинстве собственном относятся к невозобновляемым. Сначала, это, очевидно, нефть, газ, уголь и уран.

Чуть ли не единственным исключением является гидроэнергетика. Но ГЭС не может удовлетворить все потребности, к тому же развитие атомной энергетики на данный момент находится под огромным вопросом. Так феноминально устроен человек: все согласны с идеей о том, что сжигание горючего вредоносно для экологии, но не много кто готов уменьшить потребление во вред собственному комфорту.

При всем этом уже несколько десятилетий ведутся дискуссии о том, что припасы углеводородов когда-нибудь кончатся. Время от времени именуются и определенные сроки, правда, 1-ые из их уже прошли. Все же горючее и энергия повсевременно дорожают, и тенденций к оборотному не наблюдается.

В любом доме главные энерго издержки приходятся на отопление и получение жаркой воды, другие — на работу электроприборов. Уменьшить потребление электричества может быть, приборы каждого последнего поколения еще более экономны, чем их предки. С отоплением труднее, для понижения издержек требуется целый комплекс дорогостоящих мер, направленных на утепление жилища. Повышение цены горючего принуждает все почаще уделять свое внимание на другие источники, которые ранее ввиду экзотичности, трудности и накладности фактически не использовались.

Все такие источники можно поделить на две группы: 1-ая, например, ветряки и солнечные батареи, производит электричество, 2-ая собирает термическую энергию, которая практически валяется под ногами и падает на нас с неба. К ней относятся гелиостанции и термические насосы.

Солнечный коллектор De Dietrn установленный на крыше дома

У каждой из этих групп своя зона ответственности. Энергии, приобретенной от солнечной батареи и даже ветряка, навряд ли хватит для подогрева, конвертировать тепло воды в электронный ток со сколько-либо приметным КПД тоже не получится. Установки, вырабатывающие электроэнергию, экономически оправданны не во всех регионах, в отличие от систем альтернативного отопления, которые можно использовать фактически всюду с высочайшей степенью эффективности.

На данный момент в почти всех странах Европы и США эти системы вырабатывают достаточно значительную долю термический энергии, и этот рынок очень стремительно развивается. Преимуществом таких устройств является низкая себестоимость энергии, экологическая безопасность и отсутствие вредных выбросов, также частичная либо даже полная автономность.

Солнечный коллектор Stiebel Eltron,
установленный на крыше дома

Солнечные коллекторы

Гелиоустановки, т.е. устройства для получения энергии от Солнца, можно поделить на солнечные батареи, вырабатывающие электричество, и коллекторы, применяемые для нагрева воды. Невзирая на все конструкторские ухищрения, КПД солнечной батареи до сего времени остается не очень высочайшим. Возможно, в предстоящем ситуация поменяется, но пока к ним прибегают очень изредка.

А вот при помощи солнечного коллектора полностью реально собрать достаточно осязаемое количество тепла, при этом фактически безвозмездно.

Солнечный коллектор Buderus, установленный на крыше дома

Тонкий, либо плоскопанельный коллектор  представляет собой короб, накрытый стеклом. Снутри располагается змеевик — изогнутая медная трубка, к которой приварены пластинки — абсорберы. Может быть и поболее сложное строение в виде параллельно расположенных трубок.

Это делается для уменьшения сопротивления, возникающего при прохождении теплоносителя. Солнце нагревает пластинки, те передают тепло трубке, а она в свою очередь — циркулирующей в ней воды. Конструкция ординарна, но часть энергии безизбежно рассеется в окружающий воздух за счет конвекции.

Для сбора максимальною количества энергии требуется обеспечить максимально большее поглощение тепла на пластинках абсорбера и уменьшить теплопотери в самой панели. Общеизвестно, что идеальнее всего поглощают тепло темные тела, но внедрение обыкновенной краски не дает не плохих результатов.

Солнечный коллектор Bosch

Солнечный коллектор Bosch

Оптимизация галлактики Bosch при изготовлении жаркой воды и для отопления.

  Почаще используют селективное покрытие абсорберов, которое препятствует конвекционным энергопотерям. Нижнюю часть короба заполняют теплоизолятором — слоем минеральной ваты. Свои требования предъявляются и к стеклу. Оно должно быть довольно крепким, т. е. толстым, чтоб выдерживать град.

Сразу оно должно быть очень прозрачным, и здесь как раз напротив — чем тоньше, тем лучше. Принципиально и качество обработки поверхности. Обычно в ход идет закаленное оптическое стекло, в каком очень снижено содержание металлов. Его коэффициент светопропускания превосходит 90%. Для сопоставления, у обыденных оконных стекол этот коэффициент может составлять приблизительно 80—85%.

 Каждый излишний процент тут важен, ведь вся энергия, задержанная стеклом, до абсорбера просто не дойдет и пропадет бесполезно.

Солнечный коллектор Vaillant auroStep plus на крыше дома

Стопроцентно избавиться от конвекционных утрат в плоском коллекторе не получится. Как ни крути, абсорбер будет отдавать часть энергии на улицу, в воздух. Почти всегда с этим приходится смириться, хотя производители и решают разные ухищрения с целью минимизации утрат.

В современных моделях корпус кропотливо герметизируют. Это препятствует попаданию вовнутрь пыли и воды, наращивает коррозионную стойкость частей и препятствует образованию конденсата на внутренней поверхности стекла. Конденсат, в согласовании с законами физики, выпадает по утрам и препятствует прохождению солнечных лучей.

Днем-то он, естественно, улетучится, но ранее панель будет работать не в полную силу.

Тонкий солнечный коллектор Bosch

Время от времени корпус заполняют инертным аргоном. Теплопроводимость аргона ниже, означает, утраты еще понижаются. Конвективные утраты безизбежно растут при уменьшении температуры окружающего воздуха.

При отрицательных температурах эффективность плоских коллекторов невелика: солнца обычно и так незначительно, а большая часть собранного на абсорбере тепла уйдет впустую, в воздух. Метод избавиться от таких утрат прост — нужно удалить воздух.

Вакуумные коллекторы

Откачивать воздух из плоского ящика не имеет смысла, конструкция окажется очень хрупкой. Потому в вакуумных коллекторах употребляются параллельно расположенные трубчатые стеклянные элементы, собираемые в модуль. Трубки изготовлены по принципу термоса и сделаны из качественного оптического стекла. Внутреннюю часть трубки время от времени гранят либо делают U-образной.

Естественно, по сопоставлению с плоскими панелями, такие модули получаются труднее и дороже, но вакуумные коллекторы собирают тепла приблизительно в 1,2—1,4 раза больше, отлично работают зимой, к тому ж е способны получать энергию от растерянного и отраженного света (в пасмурную погоду и от снежного наста). Есть разные конструкции модулей: в обычных для подмены трубок при их повреждении придется сливать теплоноситель из системы, более сложные допускают подмену на ходу. Прялюпроточные вакуумные коллекторы. Вовнутрь стеклянной пробирки устанавливается коаксиальная медная трубка с приваренной абсорбирующей пластинкой.

Прохладный теплоноситель течет по внутренней части трубки, в ее конце перетекает во наружный контур, греется, перетекает в магистральную трубу модуля, а потом и в общую магистраль. Вакуумные коллекторы с принципом тепловой трубы. Стеклянная пробирка такая же, а вот механизм работы совсем другой. Снутри герметичной медной либо стеклянной термический трубки находится маленькое количество водянистого теплоносителя: воды, антифриза либо аммиака. Чтоб уменьшить температуру кипения, из трубки можно откачать часть воздуха.

Один конец трубки выводится наружу и вставляется в теплообменник. Подогретый теплоноситель вскипает, пар подымается наверх, передает тепло воде, конденсируется и стекает назад. Это более на техническом уровне совершенная сейчас конструкция, к тому же подмена трубок по мере надобности очень ординарна.

Единственное ограничение — такие коллекторы нельзя устанавливать горизонтально, собирающая магистраль должна находиться выше трубок.

Элементы гелиосистемы

Модули коллекторов можно установить на горизонтальной либо вертикальной плоскости, закрепить на крыше либо встроить в нее. Для этого пригодятся различного рода крепежные элементы, поставляемые производителями раздельно. Однотипные модули допускают возможность соединения в батарею. При монтаже повышенное внимание следует уделить расположению модулей.

Понятно, что очень действенная работа будет в этом случае, если солнечные лучи падают на поверхность строго перпендикулярно. Сделать следящее устройство, разворачивающее модули, в принципе может быть, такие разработки есть, но на практике эти решения практически не используются: цена аппаратуры окажется выше цены всей гелиосистемы. Следует учитывать и то, что Солнце зимой подымается ниже, чем летом, а означает, лучший угол наклона модулей различается. В северных районах их можно поставить вертикально и улавливать лучи, отраженные от снежного наста.

Если для работы довольно одного—пяти модулей, их обычно соединяют поочередно, один за одним. При одновременной установке огромного количества модулей может быть параллельное соединение отдельных частей системы с целью уменьшения утрат на сопротивление протеканию теплоносителя. Сами по для себя солнечные коллекторы — всего только часть системы, при этом не самая дорогая.

Для обеспечения жаркой водой нужен теплоизолированный накопительный бак с устройствами контроля и управления.

В одноконтурных системах в коллектор поступает та вода, которая в предстоящем расходуется из бака. Достоинства — простота, высочайший КПД, недочеты — завышенные требования к чистоте и жесткости воды, образование накипи и коррозия от растворенного в воде кислорода. К тому же зимой вода может замерзнуть, повредив установку.

В двухконтурных системах употребляется отдельный контур теплоносителя, который передает энергию воде при помощи теплообменника, обычно змеевика, встроенного в бак. В качестве теплоносителя, обычно, употребляют особые антифризы с низкой температурой замерзания. Достоинства — высочайшая надежность и долговечность системы, высочайшая коррозионная стойкость и отсутствие выпадения солей в контуре.

Недочет — малость миниатюризируется эффективность работы и требуется повторяющаяся, раз в пять—семь лет, подмена антифриза.

Кроме этого, различают системы с естественной циркуляцией (термосифонные), когда жаркий теплоноситель подымается в бак, размещающийся выше коллектора, и системы с принудительной циркуляцией, у каких в контур встраивается маленький насос. Также по типу наполнения теплоносителем различают системы неизменного наполнения и самоопорожняющиеся. В первом случае (при двухконтурной системе) в конструкцию вводится мембранный бак, компенсирующий термическое расширение, и клапан для удаления воздуха из системы. В самоопорожняющихся коллекторах объем контура больше объема теплоносителя.

При выключении насоса гелиоконтура жидкость из коллектора соединяется в бак. Таковой тип системы в особенности комфортен при повторяющемся проживании: теплоноситель служит подольше. За работой системы в целом смотрит контроллер, управляющий циркуляционными насосами и нагревательными элементами. Нередко большая часть частей системы собраны с баком воедино, что упрощает установка и техническое сервис. На коллекторе и снутри бака устанавливают датчики температуры.

Система врубается, когда температура теплоносителя в коллекторе начинает превосходить температуру воды в баке. Понятно, что, если теплоноситель холоднее воды, включать циркуляцию глупо. Время от времени предусматриваются и другие датчики, измеряющие температуру в помещении и на улице.

В современных установках контроллер — сложное электрическое устройство, позволяющее работать по разным программкам. Чтоб получить больше тепла и не зависеть от солнечной погоды, баки оснащают системами дополнительного обогрева: тэном, а время от времени и еще несколькими контурами, которые могут работать от котла либо термического насоса. Здесь еще есть одно увлекательное преимущество.

Деньком основной приток энергии придет от коллектора, а ночкой, может быть, будет нужно дополнительный электроподогрев. При использовании многотарифного счетчика жгучая вода будет доступна в хоть какое время суток, а издержки на электричество значительно снизятся.

Термические насосы

Энергию можно получать не только лишь впрямую от Солнца. Есть куда более близкие к нам низкотемпературные источники, а конкретно воздух, вода и почва. Отобрать энергию поможет устройство, называемое термическим насосом. Такие установки труднее и дороже солнечных коллекторов, но более эффективны и способны собирать термическую энергию из среды вне зависимости от погоды.

Принцип деяния достаточно прост: теплоноситель поступает к установке, охлаждается в ней на несколько градусов, а полученную энергию можно использовать для нагревания воды и подогрева помещений. Основной элемент системы — сам термический насос, устанавливаемый в помещении. В большинстве случаев, чтоб разъяснить его принцип деяния, употребляют метафору холодильник наоборот.

В контуре насоса циркулирует фреон — жидкость с низкой температурой кипения. В испарителе фреон преобразуется в пар и отбирает тепло от теплоносителя внешнего контура системы. Потом пар сжимается компрессором, при всем этом его температура увеличивается. Жаркий сжатый пар поступает в конденсатор, передает тепло на теплообменник, соединяющийся с системами отопления и жаркого водоснабжения, а сам опять преобразуется в жидкость. Дальше за счет перепада давлений фреон проходит через дроссельный клапан и опять попадает в испаритель, после этого цикл повторяется.

Время от времени заместо водяного отопления употребляется воздушное, т. е. в качестве теплоносителя выступает воздух. Сами корпуса насосов, устанавливаемых в помещении, имеют надежную шумо- и виброизоляцию компрессора и работают фактически бесшумно. Как уже упоминалось, источниками энергии могут быть воздух, вода либо грунт. В согласовании с этим все насосы делятся на три категории.

Раздельно упоминать насосы, в каких в роли жаркого теплоносителя выступает воздух, мы не будем: механизм работы системы у их аналогичен, а толика на рынке невелика.

Схема работы термического насоса типа рассол-вода. В качестве теплообменника употребляются грунтовые коллекторы

Воздух-вода. По принципу деяния эти насосы сходны с кондюками. Стоят они относительно дешево, устанавливаются просто. Такие насосы, как и кондюки, выпускают в вариантах моно либо сплит. Моноблоки можно монтировать снаружи строения, при всем этом экономится место и решается неувязка шума.

При внутренней установке моноблок получает и возвращает внешний воздух через шланги. В сплит-системе употребляются два блока: внешний с вентилятором и испарителем и внутренний с конденсатором и автоматикой управления. Компрессор может размещаться в любом из блоков. Недочет — нехорошая работа зимой: чем холоднее воздух, тем труднее отобрать у него энергию. При температурах воздуха ниже десяти-двадцати градусов мороза насос фактически перестает работать.

Некий энтузиазм представляет установка такового насоса в вентиляционную систему дома. Выходящий воздух имеет температуру порядка 15—25 °С, использовать это тепло можно, хотя большой производительности ожидать, очевидно, не приходится.

Схема работы термического насоса типа рассол-вода. В качестве теплообменника употребляются грунтовые зонды.

Вода-вода. Даже зимой в водоемах температура воды составляет four °С, а в скважинах — еще более, т.е. насосы, использующие воду в качестве теплоносителя, способны работать при любом морозе. Теплоноситель подается при помощи обыденного насоса, в качестве его источника может выступать пруд, река либо скважина.

Отработавшая вода соединяется в тот же водоем либо соседнюю скважину. По энергоэффективности такие насосы более экономны, немногим труднее воздушных, но и у их есть недочеты. Примерный требуемый расход воды для маленького дома составляет несколько кубометров в час.

Близко расположенные водоемы есть далековато не у каждого дома. Использовать скважины реально не во всех случаях. Грунт должен быть довольно проницаем, чтоб обеспечить резвое пополнение воды в эксплуатационной и снижение уровня в нагнетательной скважинах. Обычно рекомендуемый перепад высоты от термического насоса до зеркала источника — менее 15—20 м, с его повышением растут издержки на перекачку. Наружняя вода обычно содержит примеси, так что потребуются меры по ее подготовительной чистке.

Временами придется проводить очистку контура первичного теплообменника. Не стоит забывать и о защите системы при вероятном замерзании воды зимой.

Рассол-вода. Грунт — самый размеренный источник термический энергии, получающий ее как от солнца, так и от земного ядра. Воздействие Солнца на температуру земли чувствуется на глубинах до 6—8 м, на уровне ниже ten м ее температура фактически постоянна, не находится в зависимости от времени года и понемногу возрастает с возрастанием глубины.

Очевидно, принести грунт к насосу не получится, отбор осуществляется при помощи теплоносителя (в большинстве случаев гликолевого антифриза), текущего по пластмассовым либо металлопластиковым трубам, проложенным в ею толще. Такие насосы относятся к замкнутым системам и, невзирая на дороговизну, занимают огромную часть рынка. В один прекрасный момент установленный контур способен служить более сотки лет.

Теплообменник в таких системах может быть 2-ух типов.

Термический насос Stiebel Eltron в котельной дома

Горизонтальный коллектор. В качестве первичного контура термообмена употребляются трубы, укладываемые на большой площади и относительно маленький глубине, порядка одного—трех метров. Зависимо от особенностей грунта и рельефа выделенного участка подбирается схема укладки: зигзаг, петли, змейки, горизонтальные либо вертикальные спирали различных форм. Обычно употребляются несколько параллельно соединенных контуров, присоединенных к общему распределительному коллектору.

Чтоб не растрачивать энергию на прокачку воды через всю систему, в теплую погоду часть контуров можно перекрывать. Для горизонтальных коллекторов основной источник тепла — солнечная радиация, потому для действенного теплосъема площадь, под которой размещен коллектор, в предстоящем можно использовать исключительно в качестве газона либо поляны. Затенять ее деревьями либо тем паче ставить строения нельзя. Размер таковой поляны может в два- трижды превосходить отапливаемую площадь дома, что не всегда приемлемо.

Если вблизи найдется подходящий водоем, коллектор лучше поместить в воду.

Термический насос Buderus типа рассол-вода

Вертикальный грунтовой зонд. Трубы теплообменника опускают в скважину большой глубины. Цена работ растет с повышением глубины бурения, потому заместо одной глубочайшей скважины обычно предпочитают пробурить несколько глубиной 50—100 м. Бурение стоит дороже, чем открытые земельные работы по установке горизонтального коллектора, но занимаемая площадь мала, к тому же расчетная температура грунта несколько выше. Она составляет 7—10 °С зависимо от его вида, а означает, миниатюризируется расчетная длина трубопровода. Почаще всею употребляется U-образная конструкция зонда: в скважину на все ее глубину опускают две петли труб, пореже другое их количество.

Может быть также коаксиальное размещение: но внутренней трубе рассол при помощи циркуляционного насоса подается вниз, а подымается к испарителю по одной или нескольким внешним. Потом скважину с трубами заполняют цементной консистенцией, что обеспечивает размеренный термообмен и защиту труб. Время от времени заместо бурения скважин возможно обойтись забивкой свай, на которых ставится строение с заблаговременно залитыми в их зондами.

Очевидно, таковой вариант вероятен только при новеньком строительстве.

Эффективность термических насосов

Многие насосы не только лишь употребляются для получения тепла, да и работают в оборотном режиме, охлаждая помещение в горячий денек, правда, для этого требуется дополнительное оборудование. Для определения эффективности прибегнем к сопоставлению с классическими системами, т.е. термическими котлами и холодильными установками. Коэффициент трансформации указывает, какую термическую мощность насос производит на один затраченный кв электроэнергии, и находится в зависимости от нескольких характеристик. Чем меньше разность температур в первичном контуре и меж ним и нагреваемой жидкостью, тем он выше. Обычно низкотемпературный теплоноситель в контуре термического насоса уменьшает свою температуру на 3—5 °С.

Отбирать больше тепла нерентабельно, дешевле прирастить прокачиваемый объем теплоносителя.

Термический насос Vaillant geoTherm типа вода-вода

Высокотемпературный теплоноситель способен очень греться до 50—60 °С, а в почти всех случаях довольно и thirty five °С. Коэффициент трансформации записывается в форме: B0/W50 либо, например, A35/W20. Числа означают расчетную температуру в первичном и отопительном контурах, буковкы — тип теплоносителя (от британских слов brine, water и atmosphere — рассол, вода и воздух). Таким макаром, в первом случае пред нами термический насос типа рассол-вода, работающий на отопление, а во 2-м — воздух-вода, включенный в режим остывания.

Средний коэффициент трансформации для насосов типа воздух-вода составляет 2,5—3,5 (A2/W35), вода-вода — 5—6 (W10/W35), рассол-вода — 4—5 (BO/W35). При предстоящем увеличении температуры на каждый градус коэффициент миниатюризируется приблизительно на 2,5 %.

Термический насос Stiebel Eltron в котельной дома

Прочее оборудование

Для сотворения настоящей системы получения термический энергии при помощи гелиоустановки либо термического насоса будет нужно еще несколько частей. Устройство накопительного бака для солнечного коллектора было описано выше. Термические насосы различных производителей имеют разные комплектации и схемы подключения, бывают одно- и многоконтурными (в этом случае имеется в виду количество горячих контуров), могут также подключаться к собственному отопительному баку либо баку коллектора.

В отопительный контур автономной системы обычно заливается антифриз, 2-ой контур употребляется для ГВС. Определенную схему выбирают исходя из потребностей, разные элементы могут коммутироваться в различных сочетаниях. Устройства защиты и контроллер в большинстве случаев собраны с насосом в единое целое, а вот циркуляционные насосы, мембранные расширительные баки замкнутых контуров, системы дополнительного обогрева, разные датчики и другое оборудование могут находиться практически где угодно, хотя обычно многие из их все-же скомпонованы в корпусе насоса.

В ближайшее время появились раздельно поставляемые подключаемые к контроллеру модули, дозволяющие дистанционно управлять системами через мобильную связь и Веб. Вообщем говоря, контроллер и устройства управления термическими насосами труднее тех, что в накопительных баках солнечных коллекторов. Это связано с тем, что коллекторы сначала употребляются для изготовления жаркой воды, а насосы — к тому же для отопления. Совместному использованию обеих этих функций коллектором ничто не мешает, но термический насос еще меньше находится в зависимости от погоды, так что в отопительный сезон ему будет нужно наименьшее количество энергии, получаемой от других источников.

К тому же чтоб собрать количество энергии, применимое для отопления, пригодится необоснованно огромное число модулей. Вобщем, хоть какой современный контроллер позволяет запрограммировать разные температуры и режимы работы, в том числе совместной. Один из увлекательных вариантов режима нагрева — бактерицидный. Как уже упоминалось, в почти всех случаях довольно температуры в thirty five °С.

Это полностью комфортабельное значение, расход энергии при изготовлении таковой воды невелик. Но при этой температуре в воде отлично плодятся и различные бактерии. Временами, по заблаговременно данной программке, контроллер нагревает воду в контуре ГВС до 60—65 °С.

В большинстве случаев для этого нужен дополнительный обогрев, но время нагрева, а означает, и расход энергии на тепловую дезинфекцию не очень значительны.

И последние, но важнейшие для потребителя контуры системы — магистраль жаркого водоснабжения и/либо устройства отопления. О первом в особенности упоминать не будем — это трубы, смесители, мойки, сантехническое оборудование, может быть, насосы. Что касается отопительных устройств, здесь ситуация увлекательнее. Самое известное — разные батареи и радиаторы отопления. Конструкция их, можно сказать, испытана веками, но имеет значительные недочеты.

Прогрев помещения при использовании радиаторов неравномерный, к тому же их размер достаточно велик. Все же такие отопительные устройства используются нередко: их установка довольно прост, а установка вероятна и в старенькых домах. Для автономных систем используются в главном железные, дюралевые и биметаллические радиаторы. Традиционные чугунные владеют высочайшей термический инерцией и не так эффективны.

Основной недочет — для работы радиатора теплоноситель в контуре должен быть нагрет до высочайшей температуры, хотя бы 50—60 °С, в почти всех случаях и больше. Термический насос способен произвести таковой нагрев, но коэффициент эффективности у него уменьшится. В ближайшее время все огромную популярность получают низкотемпературные системы подогрева — теплые полы.

Нас заинтересовывают жидкостные разновидности, а электронные, с греющим кабелем, принципно ничем (не считая высочайшего употребления электроэнергии) от их не отличаются. Такие отопительные системы инсталлируются при строительстве либо полном ремонте строения. На пол укладывают теплоизолятор, а на нем располагают меандр — цельную пластиковую либо стеклопластиковую трубу, изогнутую петлями. После систему подогрева заливают стяжкой. К каждому контуру можно подключить отдельный терморегулятор и датчики температуры и перегрева.

Лучшая температура для теплого пола — менее thirty five °С, больше и не надо, к тому же при нагреве до 40—50 °С стяжка начинает разрушаться. Внедрение теплого пола по сопоставлению с радиаторами позволяет сберечь энергию и полезную площадь, к тому же обеспечивает более комфортабельный и резвый подогрев: теплый воздух идет снизу ввысь по всей обогреваемой площади. Недочет — кроме более высочайшей цены, для установки требуется квалифицированный персонал и сложные расчеты с применением особых программ.

Особенности расчета систем автономного теплоснабжения

Полный расчет системы может выполнить только спец: очень много разных причин нужно учитывать. Для этого разработаны надлежащие компьютерные программки. Но подготовительный подсчет реально сделать и без помощи других. Термическое оборудование может работать в моновалентном либо бивалентном режиме. В первом случае даже в самые прохладные деньки его мощность должна превосходить нужный расход энергии.

На практике этот режим применяется изредка: стоимость оборудования вырастает, а огромную часть времени оно работает впустую. В бивалентном либо моноэнергетическом режиме часть энергии поступает от других источников: термических котлов разных типов либо электронных нагревателей. На практике нормально, если за счет коллекторов либо термических насосов обеспечивается 60—70% от среднегодовой потребности (либо от потребности в энергии во время проживания, если не планируется круглогодичная эксплуатация).

Типовая задачка смотрится так. Требуется улучшить издержки по снабжению жаркой водой и отоплением отдельного маленького дома с круглогодичным проживанием Вода и электричество подведены. Определенные характеристики дома и число людей могут варьироваться. Обычно обычно употребляются печи либо котлы, работающие на водянистом либо жестком горючем.

Если есть газовый котел, задачка решается достаточно легко: у нас газ пока стоит дешевле, чем энергия, приобретенная от термического насоса. Но, во-1-х, газ есть не всюду, а цена его подключения (если это вообщем реально) в ближайшее время сравнима с ценой насоса. А во-2-х, даже здесь можно сберечь, установив солнечный коллектор, ведь издержки на создание энергии с его помощью вообщем близки к нулю: требуется только энергия на работу циркуляционного насоса. Хотя в наших критериях при наличии газового котла об кандидатурах задумываются изредка: ведь на гелиостанцию придется потратиться сходу, а окупится она только через годы.

При расчете употребления тепла в таком абстрактном доме учитываются две составляющие: жгучая вода и отопление. Первую величину в течение года можно считать неизменной, 2-ая максимальна в зимние месяцы и падает летом фактически до нуля, а то и до отрицательной величины (на которую все равно придется издержать некоторый валютный эквивалент): заместо подогрева требуется кондиционирование. Обычно подразумевается использовать гелиостанцию для изготовления жаркой воды.

Главных характеристик здесь два: число коллекторов и объем бака. Объем считается из расчета 50—100 л. в день на 1-го живущего. Количество коллекторов находится в зависимости от огромного количества причин. Для расчета нужно знать среднюю интенсивность потока солнечной энергии в определенном районе по месяцам. Сначала принципиально количество энергии в летнее время (зимой поток падает в пару раз).

Экономичнее всего высчитать так, чтоб установленные коллекторы летом стопроцентно перекрывали потребности в жаркой воде. Для расчета нужно знать угол установки коллекторов, их ориентацию относительно сторон света (нормально, очевидно, установить панель строго на юг, но это не всегда может быть), требуемую температуру жаркой воды в баке, тип коллектора и еще несколько особенностей и величин. После чего можно подобрать требуемое число панелей.

Казалось бы, стоит добавить еще несколько панелей, тогда в прохладное время меньше придется тратиться на дополнительный подогрев? Все не так просто. Не считая того, что сами панели и их установка стоят много, нужно учитывать, что, если количество панелей взято с запасом, летом может быть закипание теплоносителя прямо в их (стагнация). Этот процесс негативно сказывается на ресурсе антифриза и всей системы. В схожих случаях необходимо или предугадать возможность отведения излишков тепла, например, в бассейн, или использовать самоопорожняющиеся системы, в каких стагнация исключена в принципе.

Для средней полосы применение гелиостанций оправданно в течение шести—семи месяцев в году, одной панели в two м довольно для жаркого водоснабжения одного-двух человек. Отопление при помощи солнечных коллекторов в средней полосе практически не практикуется. Очень не много энергии они могут собрать в прохладное время. Для отопления желательнее термический насос, а коллекторам можно бросить поддержку системы и основную работу летом. При расчете отопления принимают, что термическая потребность строения составляет 5—10 кВт/100 м. Определенная цифра уточняется зависимо от региона, особенностей конструкции самого строения и его термоизоляции.

Дальше выбирается режим работы. Моновалентный употребляется изредка, цена такового насоса очень растет. Для пиковых нагрузок в морозы обычно предусматривается возможность подключения дополнительного оборудования, т.е. работа в бивалентном либо моноэнергетическом режимах, когда насосом обеспечивается 50—70% нужной энергии. Учитывается также возможность повторяющегося отключения подачи энергии (повышающий коэффициент 1,2) и издержки на изготовление жаркой воды (0,1 —0,3 кВт на человека).

По этим данным определяется требуемая мощность насоса.

Для насосов типа воздух-вода цена монтажа относительно невелика. При расчете сметы на установку насоса вода-вода необходимо прибавить издержки на бурение скважин и оборудование для перекачки воды. Но, как уже говорилось, насосы вода-вода применимы не всюду. К тому же проект по их использованию нуждается в согласовании с надлежащими ведомствами. В большинстве случаев для неизменной эксплуатации предпочитают насосы рассол-вода, и в издержек на их установку значительную часть составит установка рассольного контура.

Чтоб высчитать длину труб контура, нужно учитывать состав земли. Для земельных коллекторов величина теплосъема составляет 10—35 Вт с метра, поточнее, ten Вт в песочных почвах, twenty — в глине и до 35, если коллектор проходит в почве с огромным содержанием воды. Расстояние меж трубами принимают равным 0,7—1,2 м. С 1-го метра вертикальных земельных зондов можно снять больше.

При более нередко встречающейся схеме, когда в одну скважину вставлены две U-образные трубы, теплосьем в первом приближении принимают равным fifty Вт/м. Четкие значения выяснят, только выполнив бурение. Принцип полностью таковой же: чем плотнее порода и чем больше она увлажнена, тем выше и характеристики теплосъема. Обычно берут несколько зондов с наименьшим расстоянием меж ними 5-6 м, при всем этом учитывают направление движения подземных вод, чтоб охлажденная вода от 1-го зонда не поступала к следующим. На теоретическом уровне вероятна ситуация, когда земельный зонд за зиму отберет столько тепла из прилегающего грунта, что за лето теплоотдачи не успеют восполниться.

Как итог, эффективность установки на последующий год снизится. Исследования по этому поводу проводились, было выяснено, что даже при достаточно насыщенной эксплуатации падение температуры грунта за 1-ый год составляет 1—3 градуса, за 2-ой еще меньше, а в предстоящем осязаемого понижения не происходит. Если же насос летом работает в качестве устройства остывания и закачивает тепло в почву, разница температур грунта поблизости зонда и на удалении от него очень стремительно становится малозначительной.

Чтоб не переохладить почву, допустимый теплоотбор с метра зонда не должен превосходить one hundred кВт*ч/год. По этим данным рассчитывают длину контуров и объем земельных работ, а потом подбирают нужный поперечник труб и прочее требуемое оборудование, после этого рассчитывают цена проекта. Как лицезреем, расчет сложный, стоимость работ тоже велика, да и заявленная долговечность коллекторов системы рассол-вода составляет более сотки лет. Вобщем, чтоб накопить статистику и проверить корректность этого утверждения, придется подождать как минимум век. На 1-ый взор может показаться, что наслаждение обеспечить себя дешевенькой термический энергией обходится недешево.

На практике же выясняется, что разовые исходные издержки довольно стремительно оправдываются. Срок окупаемости систем при текущих ценах на энергоэлементы 5—10 лет. Срок службы может измеряться десятками и сотками лет, а для капитального ремонта обычно довольно поменять только некие составляющие, а именно, насосы и компрессоры.

Тепловой насос и солнечный коллектор в доме без газа.


Подобранные по важим запросам, статьи по теме:

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.