Преобразование и использование солнечной энергии для теплоснабжения

полная версия страницы
Основным элементом гелиосистем является солнечный коллектор (гелиоколлектор). Именно в поглощающей панели гелиоколлектора под воздействием солнечного излучения (инфракрасной составляющей) происходит преобразование солнечной энергии в тепловую, в результате, панель разогревается, а прокачиваемый через ее каналы жидкий теплоноситель отбирает полученное тепло (см. Общее устройство солнечного коллектора SintSolar). Прозрачная изоляция (стекло) и теплоизоляционный слой уменьшают потери тепловой энергии. В двухконтурных системах (см. Варианты гелиосистем) нагретый в коллекторе теплоноситель поступает во внутренний (или внешний) теплообменник бака-аккумулятора, где передает полученную тепловую энергию воде. Затем, охладившийся теплоноситель возвращается в коллектор и вновь нагревается - цикл замыкается. Теплоноситель непрерывно циркулирует между коллекторами и баком до тех пор, пока достаточно солнечной энергии, чтобы нагревать воду. Принцип работы - анимированный рисунок.
От эффективности солнечного коллектора в значительной степени зависит эффективность работы всей системы. Чем больше солнечной энергии поглотит гелиоколлектор, и чем меньше он ее потеряет, тем эффективнее будет работать система.
Тепловые потери

Потери тепловой энергии в плоском солнечном коллекторе.

На практике, современный эффективный плоский гелиоколлектор работает со средним КПД в 50%, более устаревшие модели работают с КПД – 20-40%. КПД солнечного коллектора нестабильный и может определятся только для конкретных условий эксплуатации в отдельный момент времени. Чем меньше температура, до которой требуется нагреть, тем выше КПД гелиоколлектора.

Например, только из-за применения более эффективного поглощающего покрытия (высокоселективного), в облачную погоду разница в эффективности солнечных коллекторов может достигать 45%.




Графики КПД гелиоколлекторов SintSolar CS (высокоселективное поглощающее покрытие поглощающей панели Sunselect) и SintSolar CB (поглощающее покрытие - селективная черная краска) в зависимости от мощности солнечного излучения (с учетом нелинейности).

Солнечный коллектор – это не вся гелисистема, и он не может вырабатывать полезную тепловую энергию самостоятельно, если вся система не работает правильно.

Существует великое множество вариантов гелиосистем,и тепловая энергия, которую они могут выработать в определенный день ограничена, и зависит от многих факторов: конфигурации системы и ее конструктивных особенностей, степени ясности дня, температуры холодной воды, объема бака, температуры окружающего воздуха и т.д., поэтому для корректного расчета гелиосистем необходимо использовать сложные программные продукты.



Условная выработка тепловой энергии для нагрева воды в солнечный день, гелиосистемой, состоящей из 1 м2 эффективного гелиоколлектора и бака с горячей водой на 80-100 л.

Используя энергию солнца, гелиосистемы позволяют экономить до 75% традиционного топлива, которое необходимо для приготовления горячей воды, и до 50% необходимого для целей отопления.

Системы солнечного теплоснабжения считаются одними из самых надежных и долговечных, при условии, если они были правильно рассчитаны, использовалось эффективное и качественное оборудование, а также били качественно смонтированы. Любая ошибка может привести к тому, что система не будет вырабатывать желаемое количество тепловой энергии или вообще быстро выйдет из строя.


полная версия страницы