Казаченко С.В., Кибовский С.А. и др. Солнечная энергетика в Крыму. Методическое пособие

Подождите немного. Документ загружается.

дома, охлаждая его. Летом избыточную энергию иногда отводят на

подогрев бассейна.

5) Безопасность. Эти агрегаты практически взрыво- и

пожаробезопасны. Нет топлива, нет открытого огня, опасных газов

или смесей. Взрываться здесь просто нечему, нельзя также угореть

или отравиться. Ни одна деталь не нагревается до температур,

способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки

агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В

сущности, тепловой насос опасен не более, чем холодильник.

Примерная стоимость оборудования (по данным немецкой

фирмы VDE).

Расчет выполнен для следующего варианта комплектации

оборудования:

1. Тепловой насос.

2. Буферная емкость (располагается между тепловым насосом и

системой отопления). Ввиду наличия буферной емкости тепловому

насосу нет необходимости часто включаться, вследствие чего

увеличивается КПД системы отопления

3. Бойлер косвенного нагрева (термос с горячей водой 60°C) -

накапливается вода для системы горячего водоснабжения коттеджа.

Программа работы

теплового насоса

настроена таким образом, что

нагрев горячей воды производится ночью, когда снижено

энергопотребление отопительной системы. В случае большого

разбора горячей воды

тепловой насос

догревает ее также и днем.

Насосное оборудование.

5. Система коммуникаций между выше указанными

устройствами (обвязка котельной).

Содержание работы. В состав работ по устройству

теплонасосного оборудования входит: Подготовка территории к

бурению, бурение скважин в расчетном количестве (чтобы получить

общий метраж, указанный ниже), подготовка теплообменника перед

погружением в скважину (устранение протечек, проверка под

давлением), укладка теплообменников в скважины, рытье траншеи

для укладки коллектора, обустройство коллектора, обустройство

ревизионных колодцев, засыпка траншеи, рекультивация территории,

подключение скважин через коллектор к тепловому насосу,

заполнение глубинных теплообменников гликолем, инсталляция

теплового насоса и буферных емкостей, обвязка котельной, установка

датчиков, пусконаладочные работы, заделка повреждений,

возникших в результате выполнения работ.

В стоимость входит бесплатное гарантийное обслуживание на

протяжении пяти лет. В результате

установки теплового насоса

потребитель получает в котельной выводы, к которым в последствии

подключается

система отопления

, горячего водоснабжения и

кондиционирования.

Общая стоимость поставки и установки теплового насоса:

Отапливаемая

площадь

Потребляемая

мощность, кВт

Протяженность

скважин, м

Стоимость, тыс. €

60 4,2 84 4,2

100 7,0 140 7,0

150 10,5 210 10,5

200 14,0 280 14,0

250 17,5 350 17,5

300 21,0 420 20,0

500 35,0 700 31,5

1000 70,0 1400 59,5

Источник http://www.vde.com.ua/tn_info4.php

3. СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА

ОСНОВЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

По принципу работы солнечные водонагревательные установки

можно разделить на два типа: установки с естественной и

принудительной циркуляцией теплоносителя. В настоящее время

много производится пассивных водонагревателей, которые работают

без насоса, а, следовательно, не потребляют электроэнергию. Они

проще в конструктивном отношении, надежнее в эксплуатации, почти

не требуют ухода, а по своей эффективности практически не

уступают солнечным водонагревательным установкам с

принудительной циркуляцией.

3.1 Одноконтурные системы

1- коллектор (приемник)

солнечной энергии; 2 - датчик

разности температур; 3 -

аккумуляторный бак с открытым

отбором воды; 4 - подача воды; 5 -

насос горячей воды; б - выход

горячей воды; 7 - коллекторный

насос.

Рис. 3.1. Схема одноконтурной гелиоустановки.

Гелиоустановка (рис. 3.1), как правило, состоит из расходного

бака холодной воды с поплавковым регулятором уровня,

гелиоколлектора, бака-аккумулятора и регулирующей арматуры.

Бак-аккумулятор обычно расположен ниже расходного бака

холодной воды. Циркуляция воды может быть естественная или

принудительная.

Естественная циркуляция. Холодная вода подводится в

расходный бак холодной воды, проходит через коллектор и поступает

в бак-аккумулятор горячей воды. Затем, из его верхней части

отводится потребителям горячей воды. Перечисленные элементы

образуют контур естественной циркуляции воды. По подъемной

трубе горячая вода из коллектора солнечной энергии поступает в бак-

аккумулятор, а по спускной трубе из бака в коллектор поступает

более холодная вода для нагрева за счет поглощенной солнечной

энергии.

Солнечные водонагревательные установки с естественной

циркуляцией теплоносителя являются саморегулирующимися

системами и расход жидкости в них полностью определяется

интенсивностью поступающего солнечного излучения, а также

теплотехническими и гидравлическими характеристиками

солнечного коллектора, бака-аккумулятора и соединительных

трубопроводов. Установки с принудительной циркуляцией

теплоносителя целесообразно использовать для горячего

водоснабжения крупных объектов. В них солнечный коллектор

представляет собой большой массив модулей. Эти установки имеют

большую термопроизводительность, но, как правило, они довольно

сложны.

Принудительная циркуляция

Для повышения эффективности теплоотбора, а следовательно

увеличения общего КПД солярной системы применяют

принудительную циркуляцию теплоносителя. В состав подобной

«активной» системы солнечного отопления входят коллектор

солнечной энергии, аккумулятор теплоты, дополнительный

(резервный) источник энергии, теплообменники для передачи

теплоты из КСЭ в аккумулятор и из него к потребителям, насосы или

вентиляторы, трубопроводы с арматурой и комплекс устройств для

автоматического управления работой системы. Солнечный коллектор

обычно устанавливается на крыше дома, остальное оборудование

гелиосистемы отопления и горячего водоснабжения дома

размещается в подвале. Там устанавливаются основной аккумулятор

теплоты, теплообменник для подогрева воды, бак для

аккумулирования горячей воды, теплообменник для нагрева воздуха

для отопления дома, расширительный бак и теплообменник для

передачи теплоты от антифриза к воде. Снаружи дома находится

теплообменник, предназначенный для сброса избыточного

количества уловленной солнечной теплоты в летний период.

Рис. 3.2. Схема с принудительной циркуляцией теплоноситея

Сравнение активных и пассивных гелиосистем дает

возможность выявить их преимущества и недостатки. Преимущества

активных гелиосистем связаны с легкостью и гибкостью

интегрирования систем со зданием, возможностью автоматического

управления работой системы и снижением тепловых потерь. Однако

при применении активных гелиосистем часто возникают проблемы,

обусловленные недостаточной надежностью оборудования, в том

числе систем автоматического управления. В отличии от них

пассивные системы просты, надежны в работе и недороги, но они

также имеют недостатки. прежде всего возникают трудности с

поддержанием температурного режима, необходимого для

обеспечения теплового комфорта в отапливаемых помещениях. В

гибридных системах можно соединить достоинства активных и

пассивных элементов и устранить многие недостатки, повысив тем

самым эффективность систем при умеренных капиталовложениях.

3.2 Двухконтурные гелиосистемы

Главным препятствием широкого применения тепловых

коллекторов является опасность размораживания системы в зимний

период. Именно этот фактор и разрушает большинство гелиосистем.

И как бы мы не утепляли трассу и сами гелиоприемные площади,

риск размораживание системы остается высоким.

Выходом их этого неприятного состояния – установки

двухконтурной системы. Она частично похож на одноконтурную

систему с принудительной циркуляцией. Однако между баком

аккумулятором и гелиополем устанавливается дополнительный

теплообменник.

Рис. 3.3. Общая схема двухконтурной системы

В результате мы имеем два контура циркуляции

теплоносителя, в которых независимо циркулирует телоносители.

Это дает возможность заполнять первый контур морозостойким

носителем. Второй контур заполняется обычной жидкостью.

Так же этот прием позволяет увеличить число контуров до трех

и более. Каждый циркулирующий контур может применяться для

отдельных целей. Например, один из вторичных контуров

используется для обогрева полов, когда как другой идет на нагрев

воды для кухни.

Рис. 3.4. Упрощенная схема двух контурной системы.

На рис. 3.5 показаны конструкции водяных баков-

аккумуляторов вместимостью 200...500 л, которые часто

применяются в водонагревательных гелиоустановках (Мхитарян

Н.М.)

Рис. 3.5. Конструктивные схемы конструкций баков-

аккуиуляторов.

1- теплоизолированный корпус; 2 - перегородка; 3 - подвод

холодной воды; 4 - отвод горячей воды; 5 - поплавковый клапан; 6 -

опускная труба; 7 - теплообменник; 8 – электронагреватель; 9 –

теплообменник.

Из приведенной схемы видно, что применяются баки самых

различных конструкций: от простейшего термоса, до

многоконтурных бойлнров, где догрев воды, предварительно

нагретой в гелиосистеме, можно производить за счет электрического

нагревателя и котлов, работающих на традиционных видах топлива.

Водяные баки-аккумуляторы выполняются, как правило, в виде

вертикальной конструкции с высотой, превышающей в 3...5 раз его

диаметр, для обеспечения температурного расслоения воды в баке.

Внутренняя поверхность бака тем или иным способом защищается от

коррозии (эмалируется или изготавливается из нержавеющей стали).

Внутри бака иногда устанавливаются горизонтальные перегородки,

способствующие температурному расслоению массы воды, так как

пониженные значения температуры воды в нижней части, куда

подается теплота из солнечного коллектора, увеличивают

эффективность работы гелиоустановки. Отбор горячей воды

производится из верхней части бака.

3.3 Системы с дублером

Солнечные водонагреватели могут использоваться в качестве

первой ступени для предварительного подогрева воды в обычных

топливных системах горячего водоснабжения.

По экономическим соображениям за счет солнечной энергии

целесообразно покрывать до 80 % нагрузки горячего водоснабжения,

поэтому необходимо использовать наряду с коллекторами солнечной

энергии также дополнительные источники энергии.

Рис. 3.6. Система с дублером.

1 - солнечные коллекторы, 2 - блок управления системой, 3 - выход

теплой воды, 4 - проточный водонагреватель, котёл.

Возможны следующие варианты установки теплообменников:

A) Жидкость, нагретая в солнечном коллекторе подводится к

теплообменнику, расположенному под медным теплообменником

тёплой бытовой воды. Оба теплообменника находятся в воде,

нагреваемой от котла.

B) Жидкость, нагретая в солнечном коллекторе подводится к

теплообменнику, расположенному вокруг медного теплообменника

тёплой бытовой воды. Оба теплообменника находятся в воде,

нагреваемой от котла.

C) Жидкость, нагретая в солнечном коллекторе подводится к

теплообменнику, расположенному на наружной части котла.

Догревает воду внутри ёмкости, нагреваемую от котла, которая в

свою очередь нагревает медный теплообменник с тёплой бытовой

водой. Такой вариант менее эффективен по сравнению с A и B, но

дешевле.

В качестве дополнительного источника может использоваться

электронагреватель или топливный котел. Для индивидуальных

потребителей следует рекомендовать использовать водонагреватели с

естественной циркуляцией воды или компактные устройства,

поскольку они имеют хорошую эффективность при невысокой цене и

просты в конструктивном отношении, а следовательно, и надежны.

Рис. 3.7. Комбинированная система солнечного теплоснабжения

с газовым котлом или ТЭНами.

1 - воздухоотделитель с шариковым клапаном, 2 - датчик температуры в

солярной системе, 3 - солнечный коллектор, 4 - солярная группа, 5 -

мембранный сосуд солярной системы, 6 - сливной клапан, 7 - контроллер

солярной установки, 8 - бак-аккумулятор системы горячего водоснабжения с

одним змеевиком и ТЭНами, 9 – ТЭН, 10 - датчик температуры системы

горячего водоснабжения в баке-аккумуляторе, 11 - газовый котел с модульной

мощностью

Рис. 3.8. Система солнечного теплоснабжения с буферным

баком-аккумулятором для поддержки системы центрального

отопления.

1 - воздухоотделитель с шариковым клапаном, 2 – датчик температуры в

солярной системе, 3 - солнечный коллектор, 4 - насос накачивающий

пластинчатый теплообменник, 5 - солярная группа, 6 - мембранный сосуд

солярной системы, 7 - бак-аккумулятор системы горячего водоснабжения с

двумя змеевиками, 8 - контроллер солярной установки, 9 – ТЭН, 10 - датчик

температуры системы горячего водоснабжения в баке-аккумулятор, 11 -

циркуляционный насос, 12 - циркуляционный насос накачивающий

теплообменник горячей воды, 13 - котел центрального отопления, 14 -

циркуляционный насос солярной установки накачивающий буферный бак-

аккумулятор, 15 - циркуляционный насос центрального отопления

накачивающий буферный бак-аккумулятор, 16 - датчик температуры в

буферном баке-аккумуляторе, 17 - циркуляционный насос центрального

отопления, 18 - пластинчатый теплообменник, буферный резервуар.