2536
.pdf
Рис. 14.3. Схема системы солнечного отопления:
1 – абсорбер (вертикальные жалюзи); 2 – демпфер (заслонка из пластиковой пленки); 3 – галечный теплоаккумулятор
Например, дом Блисса в Амадо (США, штат Аризона), в котором обогревание и кондиционирование осуществлялось за счет солнечной энергии (рис. 14.4). Одноэтажный дом площадью 65 м2. Площадь поверхности солнечного коллектора 29,2 м2, одинарное остекление, аккумулятор вместимостью 65 т с галькой (емкость 35 м3), в подвале было предусмотрено запасное электрическое обогревание, но оно не использовалось. Летом кондиционирование осуществлялось с помощью той же системы. Эта система стала классической.
Рис. 14.4. Схема системы (дом Блисса) солнечного отопления
111
14.3. Активные системы солнечного отопления
Активными ССО называются системы, в которых гелиоприемник является самостоятельным устройством, не относящимся к зданию.
В настоящее время для активных ССО применяют гелиоприемники двух типов: концентрирующие и плоские.
Концентрирующие гелиоприемники представляют собой сфериче-
ские или параболические зеркала, параболоцилиндры (рис. 14.5), которые выполняются из полированного металла и в фокус которых помещаются тепловоспринимающие элементы (солнечный котел), заполненные теплоносителем.
Рис. 14.5. Концентрирующие гелиоприемники:
а – параболический концентратор; б – параболоцилиндрический концентратор; 1 – солнечные лучи; 2 – тепловоспринимающий элемент (солнечный котел); 3 – зеркало; 4 – механизм привода системы слежения; 5 – теплопроводы, подводящие и отводящие теплоноситель
Для обеспечения высокой эффективности процесса улавливания и преобразования солнечной радиации необходимо, чтобы гелиоприемник 3 был постоянно ориентирован на солнце с помощью системы слежения 4 в двух плоскостях.
Впрактике используются комбинированные двухконтурные ССО
(рис. 14.6).
Вконтуре гелиоприемника 1 в качестве теплоносителя применяется
антифриз, а в контуре системы отопления 5 – вода. Вода может доводиться до пара или нагреваться до 40-80 0С.
К недостаткам относятся высокая стоимость конструкции, работа только в светлое время суток, большие энергозатраты на привод системы отопления.
112
Рис. 14.6. Жидкостная комбинированная двухконтурная низкотемпературная система отопления с параболоцилиндрическим концентратором
и жидкостным теплоаккумулятором:
1 – параболоцилиндрический концентратор; 2 – жидкостный теплоаккумулятор; 3 – дополнительный теплоисточник; 4 – термометр; 5 – контур системы отопления; 6 – регулирующий вентиль; 7 – циркуляционный насос
Плоские гелиоприемники получили широкое распространение и бывают трех видов: плоские коллекторы, плоские абсорберы и плоские абсорберы с трубным вакуумным коллектором.
Плоские коллекторы показаны на рис. 14.7, их изготавливают в виде пластины 4 с каналами 8 для циркуляции теплоносителя. Пластины размещают в корпусе 3 с остеклением 2 на расстоянии 30…50 мм от пластины. В качестве теплоносителя используют воду, антифриз, воздух. Для лучшего поглощения коллекторы устанавливают на кровле здания или рядом с ним зимой под углом 80...90 0С к горизонту, летом – 20...30 0С. Коллекторы позволяют нагревать теплоноситель до 90 0С.
Рис. 14.7 Плоский солнечный коллектор:
1 – солнечные лучи; 2 – остекление; 3 – корпус; 4 – тепловоспринимающая пластина; 5 – теплоизоляция; 6 – уплотнение; 7 – собственное длинноволновое излучение тепловоспринимающей пластины; 8 – каналы
113
Ниже приведены плоские солнечные коллекторы, применяемые в России и за рубежом (рис. 14.8–14.12).
Рис. 14.8. Солнечный парк на хуторе Крапивенские Дворы, Яковлевского р-на, Белгородской области
Рис. 14.9. Автономная дизель-солнечная электростанция в поселке Яйлю (Республика Алтай)
114
Рис. 14.10. Крышная установка на железнодорожном вокзале Анапы
Рис. 14.11. Электростанция на острове Валаам (Республика Карелия)
Рис.14.12. Фотоэлектрическая система на фасаде здания «Гиперкуб» в Сколкове
115
Рис. 14.13. Солнечный коллектор для нагрева воды в накопительном баке за счет энергии солнечных лучей
Рис. 14.14. Установка солнечных коллекторов на крыше жилого дома
116
Плоские абсорберы приведены на рис. 14.15.
Рис. 14.15. Элементы плоского абсорбера и трубного вакуумного коллектора
Абсорберы изготавливают черного цвета с большим коэффициентом поглощения солнечной энергии (лучей). Абсорберы имеют органическое покрытие из специального лака. Элементы выполнены из окисла алюминия, окрашенного черным никелем или хромом. Наиболее эффективным считается нанесенное покрытие из титана-оксида-нитрида.
Плоские абсорберы с трубным вакуумным коллектором показаны на рис. 14.16.
Рис. 14.16. Общий вид плоского абсорбера с трубным вакуумным коллектором
117
Данный вид вакуумных коллекторов предполагает расположение полос абсорбера в стеклянных вакуумных ударопрочных трубок.
Теплоноситель проходит через абсорбер по принципу труба в трубе. (см. рис. 14.15–14.17). Солнечный коллектор состоит из множества труб, соединенных между собой в единую систему.
Рис. 14.17. Общий вид плоского абсорбера с трубным вакуумным коллектором
В практике применяют водяные системы отопления с использованием плоских солнечных коллекторов с баком-аккумулятором (рис. 14.18).
При прекращении поступления солнечной радиации потребление теплоты на систему отопления 5 осуществляется из бака 7 аккумулятора. Недостатки теплоты обеспечиваются дополнительным источником 3 и теплообменником 4 или с подключением теплового насоса.
118
Рис. 14.18. Схема водяной низкотемпературной системы солнечного отопления с плоскими коллекторами и автоматическим дренажем при прекращении циркуляции:
1 – солнечные плоские коллекторы; 2 – расширительный бак; 3 – дополнительный теплоисточник; 4 – теплообменник; 5 – отопительные приборы; 6,8 – циркуляционные насосы; 7 – бак-теплоаккумулятор
119
На рис. 14.19 показана схема системы отопления с плоским солнечным коллектором и баком-аккумулятором (бойлером).
В России и за рубежом в системах солнечного отопления используются плоские абсорберы без остекления (рис. 14.20), с установкой высокопрочных труб.
Рис. 14.19. Схема водяного отопления с солнечным плоским коллектором и баком-аккумулятором (бойлером)
120