5.3.2. Различные варианты использования солнечных коллекторов:
1) Только нагрев воды от солнца – система конфигурируется в зависимости от предполагаемого расхода горячей воды на каждого человека. Солнечный коллектор становится основным источником нагрева воды, а бак теплонакопитель компенсирует погодные изменения и ночное время. Автономность 1-2 дня. Для бесперебойного снабжения система оборудуется дополнительным источником нагрева. Стандартная солнечная система компенсирует до 80% годовых энергозатрат, а при сезонном использовании летом 100%.
2) Нагрев воды и поддержка отопления – система конфигурируется в зависимости от тепловых потерь дома и расхода горячей воды на каждого человека. Больший бак теплонакопитель (800-5000 литров) становится центральным источником энергии, компенсирует погодные изменения, ночное время. Солнечная система работает совместно с котлом и обеспечивает автономность отопления дома в течение 12-30 часов. Это позволяет сократить время использования котла в межсезонье до 50%, а зимой до 25% при 100% обеспечении горячей водой и подогревом бассейна от солнца.
3) Автономное солнечное отопление и горячее водоснабжение – система конфигурируется комплексно на основе минимизации теплопотерь здания, накопления большого запаса энергии для компенсации сезонных изменений и использовании низкотемпературной системы отопления (теплые полы, теплые стены). Главной составляющей системы становится бак теплонакопитель особой конструкции объемом от 20м3 и более. Бак собирается на месте из готовых модулей, солнечные коллекторы обеспечивают нагрев бака до температуры 85°С к началу отопительного сезона. Система отопления, используя теплообменники и циркуляционные насосы отапливает здание, бак теплонакопитель отдавая энергию на отопление и получая дополнительную энергию от солнца, медленно остывает к концу отопительного сезона до 40°С. Для надежности в систему добавлен тепловой насос вода-вода позволяющий взять в случае необходимости дополнительную энергию из бака. Система не использует другие виды энергии для отопления кроме накопленной солнечной. Для работы системы требуется бесперебойный источник электрической энергии 200-400Вт обеспечивающий работу циркуляционных насосов отопления (что также решается установкой солнечных электрических модулей). Автономность и использование солнечной энергии для отопления 100%.
4) Кондиционирование – коллекторы используются как источник энергии в кондиционерах абсорбирующего типа за счет малых теплопотерь и высокой температуры теплоносителя.
Солнечное охлаждение
В мире возрастает спрос на энергию для кондиционирования и охлаждения. Это происходит не только из-за увеличивающейся потребности в комфорте в развитых странах, но и в связи с необходимостью хранения продовольствия и медицинских товаров в регионах с теплым климатом, особенно в странах третьего мира.
Существуют три основных метода активного охлаждения. Прежде всего, использование электрических компрессоров, представляющих собой сегодня стандартное охлаждающее устройство в Европе. Во-вторых, использование абсорбционных кондиционеров, приводимых в действие с помощью тепловой энергии. Оба вида используются для кондиционирования воздуха, т.е. охлаждения воды до 5 оC, и замораживания ниже 0 оC. Есть и третья возможность для кондиционирования воздуха - охлаждение с использованием испарения. Все системы могут работать на солнечной энергии, их дополнительное преимущество - использование абсолютно безопасных рабочих жидкостей: простой воды, солевого раствора или аммиака. Возможные применения этой технологии - не только кондиционирование воздуха, но и охлаждение для хранения продовольствия и т.д.
Широкое использование компрессоров приводит к увеличению пикового спроса на электроэнергию летом, который в некоторых южных странах достигает величины предельной нагрузки в системе электроснабжения. Поскольку большая часть электроэнергии производится за счет сжигания ископаемого топлива, увеличиваются выбросы СО2, а это недопустимо. Более прогрессивный подход состоит в том, чтобы использовать солнечную энергию от тепловых коллекторов для приведения в действие систем кондиционирования. Эта идея привлекательна потому, что требуемая мощность охлаждения коррелирует с количеством солнечной радиации.
В принципе, компрессоры могут приводиться в действие солнечной энергией (при помощи электричества от фотоэлектрических батарей). Более перспективны абсорбционные охладители, использующие тепло солнечных коллекторов, поскольку их использование приводит к применению экологически безвредных охладителей и увеличению рынка солнечных коллекторов. Сегодня на рынке более представлены абсорбционные охладители, чем испарительные системы охлаждения. Более того, абсорбционные охладители могут применяться для модифицирования стандартных систем кондиционирования воздуха, в которых используется охлажденная вода.
5) Комби-система, вырабатывающая не только тепло, но и охлаждение.
Рис. 5.3.2.1. Схема комби-системы тепло+охлаждение.