Xususiy uy uchun ishonchli quyosh isitish. Xususiy uyni quyosh isitish: variantlar va dizayn sxemalari Issiqlik ta'minoti tizimlarida quyosh energiyasi
Shuningdek o'qing
1. Quyosh kollektorlari.
Quyosh kollektori o'rnatishning asosiy elementi bo'lib, unda quyosh radiatsiyasi energiyasi foydali energiyaning boshqa shakliga aylanadi. Bir suyuqlikdan ikkinchisiga intensiv issiqlik almashinuvi sodir bo'ladigan va radiatsiya ahamiyatsiz bo'lgan an'anaviy issiqlik almashtirgichlardan farqli o'laroq, quyosh kollektorida energiyani suyuqlikka o'tkazish nurlanish energiyasining uzoq manbasidan amalga oshiriladi. Quyosh nurlarining kontsentratsiyasisiz, tushayotgan radiatsiya oqimining zichligi eng yaxshi holatda -1100 Vt / m 2 ni tashkil qiladi va o'zgaruvchan. To'lqin uzunliklari 0,3 - 3,0 mikron oralig'ida. Ular nurlanishni o'zlashtiradigan ko'pgina sirtlarning ichki nurlanishining to'lqin uzunliklaridan sezilarli darajada kichikdir. Shunday qilib, quyosh kollektori tadqiqotlari energiya oqimining past va o'zgaruvchan zichligida issiqlik uzatishning noyob muammolarini va radiatsiya uchun nisbatan katta rol o'ynaydi.
Quyosh kollektorlari ham konsentratsiyali, ham konsentratsiyasiz ishlatilishi mumkin quyosh radiatsiyasi. Yassi plitali kollektorlarda quyosh nurlanishini qabul qiluvchi sirt ham nurlanishni yutuvchi sirt hisoblanadi. Fokusli kollektorlar, odatda, konkav reflektorlarga ega bo'lib, butun yuzasiga tushgan radiatsiyani kichikroq sirt maydoni bo'lgan issiqlik almashtirgichga to'playdi va shu bilan energiya oqimining zichligini oshiradi.
1.1. Yassi quyosh kollektorlari. Yassi plitali quyosh kollektori - bu quyosh radiatsiyasi energiyasidan foydalangan holda suyuqlik yoki gazni isitish uchun mo'ljallangan issiqlik almashtirgich.
Yassi kollektorlar sovutish suvini o'rtacha haroratgacha qizdirish uchun ishlatilishi mumkin, t ≈ 100 o C. Ularning afzalliklari to'g'ridan-to'g'ri va diffuz quyosh nurlanishidan foydalanish imkoniyatini o'z ichiga oladi; ular quyoshni kuzatishni talab qilmaydi va muntazam parvarishlashni talab qilmaydi. Strukturaviy jihatdan ular konsentratsiyali reflektorlar, yutuvchi yuzalar va kuzatuv mexanizmlaridan tashkil topgan tizimga qaraganda oddiyroqdir. Quyosh kollektorlarini qo'llash doirasi turar-joy va sanoat binolarini isitish tizimlari, konditsioner tizimlari, issiq suv ta'minoti, shuningdek, odatda Rankine tsikli bo'yicha ishlaydigan past qaynaydigan ishchi suyuqlikka ega elektr stantsiyalari.
Oddiy tekis quyosh kollektorining asosiy elementlari (1-rasm) quyidagilardir: quyosh nurlanishini o'zlashtiradigan va uning energiyasini sovutish suviga (odatda suyuqlik) o'tkazadigan "qora" sirt; atmosferaga konvektiv va radiatsiyaviy yo'qotishlarni kamaytiradigan yutuvchi sirt ustida joylashgan quyosh nurlanishiga shaffof qoplamalar; issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli yo'qotishlarni kamaytirish uchun kollektorning qaytib va oxirgi yuzalarini issiqlik izolatsiyasi.
1-rasm. Sxematik diagramma tekis quyosh kollektori.
A) 1 - shaffof qoplamalar; 2 - izolyatsiya; 3 - sovutish suvi bilan quvur; 4 - yutuvchi sirt;
b) 1.quyosh radiatsiyasini yutuvchi sirt, 2-sovutgich kanallari, 3-shisha(??), 4-tana,
5- issiqlik izolatsiyasi.
2-rasm Plitali quvurli quyosh kollektori.
1 - yuqori gidravlik manifold; 2 - pastki gidravlik manifold; 3 - bir-biridan Vt masofada joylashgan n quvurlar; 4 - varaq (yutuvchi plastinka); 5- ulanish; 6 - quvur (miqyosda emas);
7 - izolyatsiya.
1.2. Kollektor samaradorligi. Kollektorning samaradorligi uning optik va issiqlik samaradorligi bilan belgilanadi. Optik samaradorlik ē o kollektor oynasi yuzasiga tushadigan quyosh nurlanishining qaysi qismi changni yutish qora sirt tomonidan so'rilishini ko'rsatadi va shisha o'tkazuvchanligi va yutilish koeffitsienti farqi bilan bog'liq energiya yo'qotishlarini hisobga oladi. birlikdan changni yutish yuzasi. Bir qavatli oynali kollektor uchun
bu yerda (ta) n shisha o‘tkazuvchanligi t va sirtdan nurlanishni yutuvchi yutilish koeffitsienti a ko‘paytmasi. normal tushish quyosh nurlari.
Agar nurlarning tushish burchagi to'g'ridan-to'g'ridan farq qiladigan bo'lsa, quyosh nurlanishini o'zlashtiradigan shisha va sirtlardan ko'zgu yo'qotishlarini ko'paytirishni hisobga olgan holda tuzatish koeffitsienti k kiritiladi. Shaklda. 3-rasmda bir qavatli va ikki qavatli oynali kollektorlar uchun k = f (1/ cos 0 - 1) grafiklari ko'rsatilgan. To'g'ridan-to'g'ri nurlardan tashqari nurlarning tushish burchagini hisobga olgan holda optik samaradorlik,
Guruch. 3. Tuzatish omili, shisha yuzasidan quyosh nurlarining aks etishi va qora changni yutish yuzasi hisobga olingan holda.
Ushbu yo'qotishlarga qo'shimcha ravishda, har qanday konstruktsiyadagi kollektorda Q terning atrof-muhitga issiqlik yo'qotishlari mavjud bo'lib, ular issiqlik samaradorligi bilan hisobga olinadi. nisbatga teng Kollektordan ma'lum bir vaqt ichida chiqarilgan foydali issiqlik miqdori bir vaqtning o'zida Quyoshdan unga keladigan radiatsiya energiyasi miqdoriga:
bu erda Ō - kollektor diafragma maydoni; I - quyosh radiatsiyasi oqimining zichligi.
Optik va issiqlik samaradorligi kollektorlar munosabatlari bilan bog'liq
Issiqlik yo'qotishlari umumiy yo'qotish koeffitsienti U bilan tavsiflanadi
bu erda T a - quyosh nurlarini yutuvchi qora sirt harorati; T o - harorat muhit.
U qiymatini hisob-kitoblar uchun etarli aniqlik bilan doimiy deb hisoblash mumkin. Bunday holda, Qpotni formulaga almashtirish issiqlik samaradorligi tenglamaga olib keladi
Kollektorning issiqlik samaradorligini u orqali oqib o'tadigan sovutish suvining o'rtacha harorati bo'yicha ham yozish mumkin:
Bu erda T t = (T in + T out) /2 - o'rtacha harorat sovutish suvi; F" odatda "kollektor samaradorligi" deb ataladigan parametr bo'lib, quyosh nurlarini yutuvchi sirtdan sovutish suviga issiqlik o'tkazish samaradorligini tavsiflaydi; u kollektorning dizayniga bog'liq va boshqa omillarga deyarli bog'liq emas; standart qiymatlar parametr F"≈: 0,8- 0,9 - tekis havo kollektorlari uchun; 0,9-0,95 - tekis suyuqlik kollektorlari uchun; 0,95-1,0 - vakuumli manifoldlar uchun.
1.3. Vakuum kollektorlari. dan ortiq isitiladigan holatda yuqori haroratlar, vakuumli manifoldlardan foydalaning. Vakuum kollektorida quyosh nurlanishini o'zlashtiradigan qora sirtni o'z ichiga olgan hajm atrof-muhitdan evakuatsiya qilingan bo'shliq bilan ajratiladi, bu issiqlik o'tkazuvchanligi va konveksiya tufayli atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Radiatsiyaviy yo'qotishlar selektiv qoplamani qo'llash orqali katta darajada bostiriladi. Chunki to'liq koeffitsient vakuum kollektoridagi yo'qotishlar kichik, undagi sovutish suvi tekis kollektorga qaraganda yuqori haroratga (120-150 ° C) qizdirilishi mumkin. Shaklda. 9.10-rasmda vakuumli manifoldlarni loyihalash misollari keltirilgan.
Guruch. 4. Vakuumli kollektorlarning turlari.
1 - sovutish suvi bilan quvur; 2 - quyosh nurlanishini yutuvchi selektiv qoplamali plastinka; 3 issiqlik trubkasi; 4 issiqlikni olib tashlash elementi; Tanlangan qoplamali 5 shisha naycha; b - sovutish suvi bilan ta'minlash uchun ichki quvur; 7 ta tashqi shisha idish; 8 vakuum
Quyosh elektr stansiyalaridan foydalanish asosida turar-joy, ma’muriy binolar, sanoat va qishloq xo‘jaligi ob’ektlarini isitish, sovutish va issiq suv bilan ta’minlash muammolarini hal etish mumkin. Quyosh qurilmalari quyidagi tasnifga ega:
- maqsadi bo'yicha: issiq suv ta'minoti tizimlari; isitish tizimlari; issiqlik va sovuq ta'minot uchun kombinatsiyalangan qurilmalar;
- ishlatiladigan sovutish suvi turi bo'yicha: suyuqlik; havo;
- ish davomiyligi bo'yicha: yil davomida; mavsumiy;
- sxemaning texnik yechimiga ko'ra: bitta sxemali; ikki davrali; ko'p zanjirli.
Quyosh isitish tizimlarida eng ko'p ishlatiladigan sovutish suvi suyuqliklar (suv, etilen glikol eritmasi, organik moddalar) va havodir. Ularning har biri ma'lum afzalliklarga va kamchiliklarga ega. Havo muzlatmaydi va qochqinlar va uskunaning korroziyasi bilan bog'liq katta muammolarni yaratmaydi. Biroq, havoning past zichligi va issiqlik sig'imi tufayli, havo moslamalarining o'lchamlari va sovutish suvini quyish uchun quvvat sarfi suyuq tizimlarga qaraganda yuqori. Shuning uchun, ishlaydigan quyosh issiqlik tizimlarining ko'pchiligida suyuqliklarga afzallik beriladi. Uy-joy va kommunal ehtiyojlar uchun asosiy sovutish suvi suv hisoblanadi.
Quyosh kollektorlarini tashqi havo harorati salbiy bo'lgan davrda ishlatganda, antifrizni sovutish suvi sifatida ishlatish yoki qandaydir tarzda sovutish suvi muzlashiga yo'l qo'ymaslik kerak (masalan, suvni o'z vaqtida to'kish, isitish, quyosh kollektorini izolyatsiya qilish).
Qishloq uylari, ko'p qavatli va ko'p qavatli uylar, sanatoriylar, shifoxonalar va boshqa ob'ektlar zaxira issiqlik manbai bilan yil davomida quyosh issiq suv ta'minoti qurilmalari bilan jihozlanishi mumkin. Masalan, kashshoflar lagerlari, pansionatlar, geologlar, quruvchilar, cho'ponlar uchun ko'chma qurilmalar kabi mavsumiy qurilmalar odatda yilning yoz va o'tish oylarida, tashqi havo harorati ijobiy bo'lgan davrlarda ishlaydi. Ob'ekt turiga va ish sharoitlariga qarab, ular zaxira issiqlik manbasiga ega bo'lishi mumkin yoki ularsiz amalga oshirilishi mumkin.
Quyosh issiq suv inshootlarining narxi ob'ekt narxining 5 dan 15% gacha bo'lishi mumkin va iqlim sharoitiga, uskunaning narxiga va uning rivojlanish darajasiga bog'liq.
Isitish tizimlari uchun mo'ljallangan quyosh qurilmalarida sovutish suvi sifatida suyuqlik va havo ishlatiladi. Ko'p davrali quyosh tizimlarida turli xil konturlarda turli xil sovutish suvi ishlatilishi mumkin (masalan, quyosh pallasida suv, tarqatish pallasida havo). Mamlakatimizda issiqlik ta'minoti uchun quyosh suvi qurilmalari keng tarqalgan.
Isitish tizimlari uchun zarur bo'lgan quyosh kollektorlarining sirt maydoni odatda issiq suv tizimlari uchun kollektorlarning sirt maydonidan 3-5 baravar ko'pdir, shuning uchun bu tizimlardan foydalanish darajasi pastroq, ayniqsa yozgi davr yilning. Isitish tizimini o'rnatish qiymati mulk narxining 15-35% ni tashkil qilishi mumkin.
Kombinatsiyalangan tizimlar yil davomida isitish va issiq suv ta'minoti uchun qurilmalarni, shuningdek, ishlaydigan qurilmalarni o'z ichiga olishi mumkin issiqlik pompasi va isitish va sovutish uchun issiqlik trubkasi. Ushbu tizimlar sanoatda hali keng qo'llanilmagan.
Kollektor yuzasiga tushadigan quyosh nurlari oqimining zichligi ko'p jihatdan quyosh isitish tizimlarining issiqlik muhandislik va texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlarini aniqlaydi.
Quyosh nurlari oqimining zichligi kun davomida va yil davomida o'zgarib turadi. Bu quyosh energiyasidan foydalanadigan tizimlarning o'ziga xos xususiyatlaridan biri bo'lib, quyosh qurilmalarining aniq muhandislik hisob-kitoblarini amalga oshirishda E ning hisoblangan qiymatini tanlash masalasi hal qiluvchi ahamiyatga ega.
Quyosh isitish tizimining dizayn diagrammasi sifatida 3.3-rasmda keltirilgan diagrammani ko'rib chiqing, bu esa turli tizimlarning ishlash xususiyatlarini hisobga olish imkonini beradi. Quyosh kollektori 1 quyosh radiatsiyasi energiyasini issiqlikka aylantiradi, u issiqlik almashtirgich 3 orqali saqlash tanki 2 ga o'tkaziladi. Sovutgichning aylanishi nasos bilan ta'minlanadi. Isitilgan sovutish suvi issiq suv ta'minoti va isitish tizimlariga kiradi. Quyosh nurlanishi etarli bo'lmagan yoki yo'q bo'lganda, issiq suv ta'minoti yoki isitish uchun zaxira issiqlik manbai yoqiladi.
3.3-rasm. Quyosh isitish tizimining diagrammasi: 1 - quyosh kollektorlari; 2 - issiq suvni saqlash uchun idish; 3 - issiqlik almashtirgich; 4 - yerdan isitish bilan jihozlangan bino; 5 - zaxira (qo'shimcha energiya manbai); 6 - passiv quyosh tizimi; 7 - toshli batareya; 8 - amortizatorlar; 9 - fan; 10 - binoga issiq havo oqimi; 11- binodan aylanma havoni etkazib berish
Quyosh isitish tizimida issiqlikni yutuvchi panelda selektiv qoplamadan foydalanish hisobiga yaxshilangan issiqlik xususiyatlariga ega "Konkurent" AESning yangi avlod "Raduga" quyosh kollektorlaridan foydalaniladi. zanglamaydigan po'latdan va yuqori optik xususiyatlarga ega, ayniqsa bardoshli shishadan tayyorlangan shaffof qoplama.
Tizim sovutish suvi sifatida foydalanadi: musbat haroratdagi suv yoki isitish davrida antifriz (quyosh davri), suv (ikkinchi davr). er osti isitish) va havo (havo quyoshli isitishning uchinchi davri).
Zaxira manba sifatida elektr qozon ishlatilgan.
Quyosh energiyasi bilan ta'minlash tizimlarining samaradorligini oshirishga foydalanish orqali erishish mumkin turli usullar issiqlik energiyasini to'plash, quyosh tizimlarini issiqlik qozonxonalari va issiqlik nasos agregatlari bilan oqilona birlashtirish, faol va passiv tizimlarni birlashtirish, avtomatik boshqarishning samarali vositalari va usullarini ishlab chiqish.
Ishlab chiqarilgan energiyaning deyarli yarmi havoni isitish uchun sarflanadi. Quyosh qishda ham porlaydi, lekin uning radiatsiyasi odatda kam baholanadi.Dekabr kuni Tsyurix yaqinida fizik A. Fisher bug 'hosil qilardi; Bu quyosh eng past nuqtasida bo'lgan va havo harorati 3 ° C bo'lgan. Bir kun o'tgach, 0,7 m2 maydonga ega quyosh kollektori bog'dagi suv ta'minotidan 30 litr sovuq suvni +60 ° C gacha qizdirdi.
Quyosh energiyasi qishda xona ichidagi havoni isitish uchun osongina ishlatilishi mumkin. Bahor va kuzda, ko'pincha quyoshli, lekin sovuq bo'lganda, binolarni quyosh isitish asosiy isitishni yoqmaslikka imkon beradi. Bu energiyani va shuning uchun pulni tejash imkonini beradi. Kamdan kam foydalaniladigan uylar yoki mavsumiy uylar (dachalar, bungalovlar) uchun quyosh energiyasi bilan isitish ayniqsa qishda foydalidir, chunki... devorlarning haddan tashqari sovishini yo'q qiladi, namlik kondensatsiyasi va mog'orni yo'q qilishni oldini oladi. Shunday qilib, yillik operatsion xarajatlar sezilarli darajada kamayadi.
Quyosh issiqligidan foydalangan holda uylarni isitishda, arxitektura va konstruktiv elementlarga asoslangan binolarni issiqlik izolatsiyasi muammosini hal qilish kerak, ya'ni. yaratish paytida samarali tizim Quyosh isitish uchun yaxshi issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlariga ega bo'lgan uylar qurilishi kerak.
Issiqlik narxi
Yordamchi isitish
Uyni isitish uchun quyosh hissasi
Afsuski, Quyoshdan issiqlik olish davri har doim ham termal yuklarning paydo bo'lish davriga to'g'ri kelmaydi.
Yozda bizda mavjud bo'lgan energiyaning katta qismi unga doimiy talab yo'qligi sababli yo'qoladi (aslida, kollektor tizim ma'lum darajada o'zini o'zi tartibga soluvchi tizimdir: muhit harorati muvozanat holatiga kelganda. qiymati bo'lsa, issiqlik yutilishi to'xtaydi, chunki quyosh kollektoridan issiqlik yo'qotishlari qabul qilingan issiqlikka teng bo'ladi).
Quyosh kollektori tomonidan so'rilgan foydali issiqlik miqdori 7 parametrga bog'liq:
1. keladigan quyosh energiyasi miqdori;
2. shaffof izolyatsiyadagi optik yo'qotishlar;
3. quyosh kollektorining issiqlik qabul qiluvchi sirtining yutuvchi xossalari;
4. issiqlik qabul qiluvchidan issiqlik uzatish samaradorligi (quyosh kollektorining issiqlik qabul qiluvchi yuzasidan suyuqlikka, ya'ni issiqlik qabul qiluvchining samaradorligi qiymatidan);
5. issiqlik yo'qotish darajasini belgilaydigan shaffof issiqlik izolyatsiyasining o'tkazuvchanligi;
6. quyosh kollektorining issiqlik qabul qiluvchi sirtining harorati, bu esa o'z navbatida sovutish suvi tezligiga va quyosh kollektoriga kirishdagi sovutish suvi haroratiga bog'liq;
7. tashqi havo harorati.
Quyosh kollektorining samaradorligi, ya'ni. ishlatilgan energiyaning tushayotgan energiyaga nisbati ushbu parametrlarning barchasi bilan aniqlanadi. Da qulay sharoitlar 70% ga yetishi mumkin, noqulay sharoitlarda esa 30% gacha tushishi mumkin. To'g'ri samaradorlik qiymatini dastlabki hisob-kitoblarda faqat yuqorida sanab o'tilgan barcha omillarni hisobga olgan holda tizimning xatti-harakatlarini to'liq modellashtirish orqali olish mumkin. Shubhasiz, bunday muammoni faqat kompyuter yordamida hal qilish mumkin.
Quyosh radiatsiyasi oqimining zichligi doimiy ravishda o'zgarib turadiganligi sababli, hisob-kitoblarni hisoblash uchun kuniga yoki hatto oyiga radiatsiyaning umumiy miqdoridan foydalanish mumkin.
Jadvalda 1 misol sifatida ko'rsatilgan:
Jadval 1. Kew (London yaqinida) uchun quyosh nurlanishining oylik miqdori
Jadvaldan ko'rinib turibdiki, eng maqbul egilish burchagi bo'lgan sirt (o'rtacha 8 gacha) oladi qish oylari) gorizontal sirtga qaraganda taxminan 1,5 marta ko'proq energiya. Agar gorizontal yuzaga keladigan quyosh nurlanishining miqdori ma'lum bo'lsa, ularni eğimli sirtga aylantirish uchun ularni ushbu koeffitsient (1,5) va koeffitsientga ko'paytirish mumkin. qabul qilingan qiymat quyosh kollektorining samaradorligi 40% ga teng, ya'ni.
1,5*0,4=0,6
Bu ma'lum bir davrda eğimli issiqlik qabul qiluvchi sirt tomonidan so'rilgan foydali energiya miqdorini beradi.
Quyosh energiyasining binoning issiqlik ta'minotiga qo'shadigan samarali hissasini qo'lda hisoblash orqali ham aniqlash uchun kamida oylik talab va Quyoshdan olingan foydali issiqlik balanslarini tuzish kerak. Aniqlik uchun, keling, bir misolni ko'rib chiqaylik.
Yuqoridagi ma'lumotlardan foydalansak va issiqlik yo'qotish tezligi 250 Vt / ° S bo'lgan uyni ko'rib chiqsak, bu joyning yillik gradus kuni 2800 (67200 ° C * soat) ga teng. va quyosh kollektorlarining maydoni, masalan, 40 m2, keyin oylar bo'yicha quyidagi taqsimot olinadi (2-jadvalga qarang).
Jadval 2. Quyosh energiyasining samarali hissasini hisoblash
| Oy | °C*soat/oy | Gorizontal yuzada nurlanish miqdori, kVt*soat/m2 | Birlik kollektor maydoni uchun foydali issiqlik (D * 0,6), kVt * soat / m2 | Umumiy foydali issiqlik (E*40 m2), kVt*soat | Quyosh hissasi, kVt*soat/m2 | |
| A | B | C | D | E | F | G |
| Yanvar | 10560 | 2640 | 18,3 | 11 | 440 | 440 |
| fevral | 9600 | 2400 | 30,9 | 18,5 | 740 | 740 |
| Mart | 9120 | 2280 | 60,6 | 36,4 | 1456 | 1456 |
| aprel | 6840 | 1710 | 111 | 67,2 | 2688 | 1710 |
| may | 4728 | 1182 | 123,2 | 73,9 | 2956 | 1182 |
| iyun | - | - | 150,4 | 90,2 | 3608 | - |
| iyul | - | - | 140,4 | 84,2 | 3368 | - |
| avgust | - | - | 125,7 | 75,4 | 3016 | - |
| sentyabr | 3096 | 774 | 85,9 | 51,6 | 2064 | 774 |
| oktyabr | 5352 | 1388 | 47,6 | 28,6 | 1144 | 1144 |
| Noyabr | 8064 | 2016 | 23,7 | 14,2 | 568 | 568 |
| dekabr | 9840 | 2410 | 14,4 | 8,6 | 344 | 344 |
| so'm | 67200 | 16800 | 933 | 559,8 | 22392 | 8358 |
Issiqlik narxi
Quyosh tomonidan berilgan issiqlik miqdorini hisoblab chiqqandan so'ng, uni pul ko'rinishida taqdim etish kerak.
Ishlab chiqarilgan issiqlik narxi quyidagilarga bog'liq:
Shunday qilib, olingan operatsion xarajatlarni quyosh isitish tizimining kapital xarajatlari bilan solishtirish mumkin.
Shunga ko'ra, agar yuqorida ko'rib chiqilgan misolda, masalan, gaz yoqilg'isini iste'mol qiladigan va 1,67 rubl / kVt / soat issiqlik ishlab chiqaradigan an'anaviy isitish tizimi o'rniga quyosh isitish tizimi qo'llaniladi deb faraz qilsak, u holda tartibda Yillik tejamkorlikni aniqlash uchun quyosh energiyasi bilan ta'minlangan 8358 kVt / soat kerak bo'ladi (40 m2 kollektor maydoni uchun 2-jadvaldagi hisob-kitoblarga ko'ra), 1,67 rubl / kVt ga ko'paytiriladi, bu esa beradi.
8358 * 1,67 = 13957,86 rubl.
Yordamchi isitish
Quyosh energiyasidan isitish uchun (yoki boshqa maqsadlarda) foydalanishni tushunishni istagan odamlar tomonidan eng ko'p beriladigan savollardan biri bu: "Quyosh porlamasa nima qilasiz?" Energiyani saqlash tushunchasini tushunib, ular keyingi savolni berishadi: "Batareyada issiqlik energiyasi qolmaganida nima qilish kerak?" Savol qonuniydir va ortiqcha, ko'pincha an'anaviy tizimga bo'lgan ehtiyoj quyosh energiyasini mavjud energiya manbalariga muqobil sifatida keng qo'llash uchun asosiy to'siqdir.
Agar quyosh isitish tizimining quvvati binoni sovuq va bulutli ob-havo davrida ushlab turish uchun etarli bo'lmasa, oqibatlar qishda bir marta bo'lsa ham, an'anaviy to'liq o'lchamli isitish tizimini ta'minlashni talab qiladigan darajada jiddiy bo'lishi mumkin. zaxira sifatida isitish tizimi. Quyoshdan isitiladigan binolarning aksariyati to'liq ortiqcha tizimni talab qiladi. Hozirgi kunda aksariyat hududlarda quyosh energiyasi energiya sarfini kamaytirish vositasi sifatida qaralishi kerak. an'anaviy turlari energiya, va uning to'liq o'rnini bosuvchi sifatida emas.
Zaxira uchun an'anaviy isitgichlar mos keladi, ammo boshqa ko'plab alternativalar mavjud, masalan:
Kaminlar;
- yog'och pechkalar;
- yog'och isitgichlar.
Aytaylik, biz eng noqulay sharoitlarda xonani issiqlik bilan ta'minlash uchun etarlicha katta quyosh isitish tizimini yaratmoqchi edik. Juda sovuq kunlar va uzoq muddatli bulutli ob-havoning kombinatsiyasi kamdan-kam uchraydi, chunki qo'shimcha o'lchamlar Bunday holatlar uchun kerak bo'ladigan quyosh energiyasi tizimi (kollektor va batareya) nisbatan kam yoqilg'i tejash bilan juda qimmat bo'ladi. Bundan tashqari, tizim ko'pincha nominal quvvatdan kamroq ishlaydi.
Isitish yukining 50 foizini ta'minlash uchun mo'ljallangan quyosh issiqlik tizimi faqat 1 kunlik juda sovuq havo uchun etarli issiqlikni ta'minlay oladi. Quyosh tizimining hajmini ikki barobarga oshirish orqali uy 2 sovuq, bulutli kun davomida issiqlik bilan ta'minlanadi. 2 kundan ortiq muddatlar uchun hajmning keyingi o'sishi avvalgidek asossiz bo'ladi. Bundan tashqari, ikkinchi marta ko'tarilish kerak bo'lmaydigan yumshoq ob-havo davrlari bo'ladi.
Endi, agar siz 3 sovuq va bulutli kun davom etishi uchun isitish tizimining kollektorlari maydonini yana 1,5 baravar oshirsangiz, nazariy jihatdan qishda uyning barcha ehtiyojlarining 1/2 qismini ta'minlash uchun etarli bo'ladi. Lekin, albatta, amalda bunday bo'lmasligi mumkin, chunki ba'zida 4 (yoki undan ko'p) kun ketma-ket sovuq bulutli ob-havo mavjud. Ushbu 4-kunni hisobga olish uchun bizga isitish mavsumida binoga kerak bo'lgan issiqlikni nazariy jihatdan 2 barobar ko'p to'plashi mumkin bo'lgan quyosh isitish tizimi kerak bo'ladi. Sovuq va bulutli davrlar quyosh issiqlik tizimini loyihalashda kutilganidan uzoqroq bo'lishi aniq. Kollektor qanchalik katta bo'lsa, uning o'lchamining har bir qo'shimcha o'sishi shunchalik kam intensiv ravishda qo'llaniladi, kollektor maydoni birligiga kamroq energiya tejaladi va qo'shimcha maydon birligiga investitsiya daromadi shunchalik past bo'ladi.
Biroq, butun isitish talabini qoplash va yordamchi isitish tizimini yo'q qilish uchun etarli miqdorda quyosh issiqlik energiyasini saqlashga dadil urinishlar qilingan. G. Xayning quyosh uyi kabi tizimlar bundan mustasno, uzoq muddatli issiqlikni saqlash, ehtimol, yordamchi tizimga yagona muqobildir. G. Tomason Vashingtondagi birinchi uyida 100% quyosh isitishiga yaqinlashdi; isitish yukining faqat 5% standart suyuq yonilg'i isitgichi bilan qoplangan.
Agar yordamchi tizim umumiy yukning faqat kichik qismini qoplasa, u holda elektr stantsiyasida katta miqdordagi energiya ishlab chiqarishni talab qilishiga qaramay, elektr isitishdan foydalanish mantiqan to'g'ri keladi, bu esa keyinchalik isitish uchun issiqlikka aylanadi. (binoda 1 kVt/soat issiqlik energiyasini ishlab chiqarish uchun elektr stansiyasi 10500...13700 kJ sarflaydi). Aksariyat hollarda elektr isitgich neft yoki gaz pechidan arzonroq bo'ladi va binoni isitish uchun zarur bo'lgan nisbatan kichik elektr energiyasi uning ishlatilishini oqlashi mumkin. Bunga qo'shimcha ravishda, elektr isitgich elektr batareyalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan nisbatan kichik miqdordagi material (isitgich bilan solishtirganda) tufayli kamroq material talab qiladigan qurilmadir.
Quyosh kollektorining samaradorligi, agar u past haroratlarda ishlasa, sezilarli darajada oshganligi sababli, isitish tizimi iloji boricha past haroratlarda - hatto 24 ... 27 ° S da foydalanish uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak. Tomasonning issiq havo tizimining afzalliklaridan biri shundaki, u xona haroratiga yaqin haroratlarda batareyadan foydali issiqlikni olishda davom etadi.
Yangi qurilishda isitish tizimlari past haroratlardan foydalanish uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin, masalan, qanotli issiq suv radiatorlarini uzaytirish, radiatsiya panellarining hajmini oshirish yoki past haroratli havo hajmini oshirish. Dizaynerlar ko'pincha xonani issiq havo yordamida yoki kattalashtirilgan nurli panellar yordamida isitishni afzal ko'rishadi. Tizimda havo isitish Past haroratda saqlanadigan issiqlik eng yaxshi ishlatiladi. Radiatsion isitish panellari uzoq vaqt lagga ega (tizimni yoqish va havo bo'shlig'ini isitish o'rtasida) va odatda issiq havo tizimlariga qaraganda sovutish suyuqligining yuqori ish haroratini talab qiladi. Shuning uchun, saqlash moslamasidan issiqlik issiq havo tizimlari uchun maqbul bo'lgan past haroratlarda to'liq ishlatilmaydi va bunday tizimning umumiy samaradorligi past bo'ladi. Havoga o'xshash natijalarga erishish uchun nurli panelli tizimni haddan tashqari kattalashtirish sezilarli qo'shimcha xarajatlarga olib kelishi mumkin.
Tizimning umumiy samaradorligini oshirish (quyosh isitish va yordamchi ortiqcha tizim), shu bilan birga ishlamay qolish vaqtini bartaraf etish orqali umumiy xarajatlarni kamaytirish komponentlar, ko'plab dizaynerlar quyosh kollektori va batareyani yordamchi tizim bilan birlashtirishni tanladilar. Umumiy komponentlar quyidagilardir:
Muxlislar;
- nasoslar;
- issiqlik almashinuvchilari;
- nazorat qilish;
- quvurlar;
- havo kanallari.
Tizim muhandisligi maqolasidagi rasmlar ko'rsatilgan turli sxemalar bunday tizimlar.
Tizimlar o'rtasidagi interfeyslarni loyihalashda qiyinchilik - bu boshqaruv elementlari va harakatlanuvchi qismlarning ko'payishi, bu mexanik buzilish ehtimolini oshiradi. Tizimlarning birlashmasida boshqa qurilmani qo'shish orqali samaradorlikni 1 ... 2% ga oshirish vasvasasi deyarli chidab bo'lmas va quyosh isitish tizimining ishdan chiqishining eng keng tarqalgan sababi bo'lishi mumkin. Odatda, yordamchi isitgich quyosh issiqlik saqlash kamerasini isitmasligi kerak. Agar bu sodir bo'lsa, quyosh issiqlik yig'ish bosqichi kamroq samarali bo'ladi, chunki jarayon deyarli har doim yuqori haroratlarda sodir bo'ladi. Boshqa tizimlarda binodan issiqlikdan foydalanish orqali batareyaning haroratini pasaytirish tizimning umumiy samaradorligini oshiradi.
Ushbu sxemaning boshqa kamchiliklarining sabablari doimiy yuqori harorat tufayli batareyadan katta issiqlik yo'qotilishi bilan izohlanadi. Yordamchi uskunalar batareyani isitmaydigan tizimlarda, ikkinchisi bir necha kun davomida quyosh bo'lmaganda sezilarli darajada kamroq issiqlikni yo'qotadi. Shu tarzda ishlab chiqilgan tizimlarda ham konteynerdan issiqlik yo'qotilishi quyosh isitish tizimi tomonidan so'rilgan umumiy issiqlikning 5 ... 20% ni tashkil qiladi. Yordamchi uskunalar bilan isitiladigan batareya bilan issiqlik yo'qotilishi sezilarli darajada yuqori bo'ladi va faqat akkumulyator idishi binoning isitiladigan joyida joylashgan bo'lsa, oqlanishi mumkin.
Faol issiqlik ta'minoti tizimlarining asosiy elementi quyosh kollektori (SC) zamonaviy past haroratli issiqlik ta'minoti tizimlarida (100 ° C gacha), quyosh energiyasini issiq suv ta'minoti, isitish va boshqalar uchun past darajadagi issiqlikka aylantirish uchun ishlatiladi. issiqlik jarayonlari, yassi plastinka deb ataladigan kollektor ishlatiladi, bu quyosh kollektori, sovutish suvi aylanib yuradigan absorber; Tuzilish orqa tomondan issiqlik izolyatsiyasi bilan qoplangan va old tomondan sirlangan.
Yuqori haroratli issiqlik ta'minoti tizimlarida (100 ° C dan yuqori) yuqori haroratli quyosh kollektorlari qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda ulardan eng samaralisi Luza kontsentratsion quyosh kollektori hisoblanadi, u markazida qora naychali parabolik chuqurcha bo'lib, uning ustiga quyosh nurlari to'plangan. Bunday kollektorlar sanoat uchun yoki elektroenergetika sanoatida bug 'ishlab chiqarish uchun 100 ° C dan yuqori harorat sharoitlarini yaratish zarur bo'lgan hollarda juda samarali. Ular Kaliforniyadagi ba'zi quyosh issiqlik zavodlarida qo'llaniladi; Shimoliy Evropa uchun ular etarli darajada samarali emas, chunki ular diffuz quyosh nurlanishidan foydalana olmaydi.
Jahon tajribasi. Avstraliyada 100 ° C dan past bo'lgan suyuqliklar umumiy energiya iste'molining taxminan 20% ni iste'mol qiladi. Aniqlanishicha, bir kishi boshiga qishloq turar-joy binolarining 80 foizini issiq suv bilan ta’minlash uchun 2...3 m2 quyosh kollektori yuzasi va 100...150 litr hajmli suv idishi zarur. 25 m2 maydon va 1000...1500 litr suv qozoni 12 kishini iliq suv bilan ta'minlaydigan inshootlarga talab katta.
Buyuk Britaniyada qishloq aholisi issiqlik energiyasiga bo‘lgan ehtiyojining 40...50 foizini quyosh radiatsiyasidan foydalanish hisobiga qondiradi.
Germaniyada Dyusseldorf yaqinidagi tadqiqot stantsiyasida faol quyosh suv isitish moslamasi (kollektor maydoni 65 m2) sinovdan o'tkazildi, bu o'rtacha yillik 60% hosil olishga imkon berdi. talab qilinadigan issiqlik, yozda esa 80...90%. Germaniyada 4 kishilik oila 6...9 m2 maydonga ega energiya tomiga ega bo'lsa, o'zini issiqlik bilan to'liq ta'minlashi mumkin.
Quyoshning issiqlik energiyasi issiqxonalarni isitish va ularda sun'iy iqlim yaratish uchun eng ko'p ishlatiladi; Bu yo‘nalishda quyosh energiyasidan foydalanishning bir qancha usullari Shveytsariyada sinovdan o‘tkazildi.
Germaniyada (Gannover) texnologiya institutida, bog'dorchilik va Qishloq xo'jaligi Issiqxona yoniga oʻrnatilgan yoki uning inshootiga oʻrnatilgan quyosh kollektorlarini, shuningdek, issiqxonaning qoʻsh qoplamasidan oʻtgan va quyosh nurlanishi bilan isitiladigan rangli suyuqlik yordamida issiqxonalarning oʻzidan quyosh kollektori sifatida foydalanish imkoniyatlari oʻrganilmoqda natijalari shuni ko'rsatdiki, yilda iqlim sharoiti Germaniyada yil davomida faqat quyosh energiyasidan foydalangan holda isitish isitish ehtiyojlarini to'liq qondirmaydi. Germaniyadagi zamonaviy quyosh kollektorlari qishloq xo'jaligi ehtiyojlarini qondira oladi iliq suv yozda 90% ga, qishda 29...30% va oʻtish davrida 55...60% ga.
Faol quyosh isitish tizimlari Isroil, Ispaniya, Tayvan, Meksika va Kanadada eng keng tarqalgan. Birgina Avstraliyada 400 000 dan ortiq uyda quyosh suv isitgichlari mavjud. Isroilda barcha yakka tartibdagi uylarning 70% dan ortig'i (taxminan 900 000) jihozlangan. quyosh suv isitgichlari umumiy maydoni 2,5 million m2 bo'lgan quyosh kollektorlari bilan, bu har yili taxminan 0,5 million toe yoqilg'i tejash imkonini beradi.
Yassi SClarning konstruktiv yaxshilanishi ikki yo'nalishda sodir bo'ladi:
- yangi metall bo'lmagan strukturaviy materiallarni izlash;
- eng muhim absorber-shaffof elementlar yig'ilishining optik-termik xususiyatlarini yaxshilash.
27.09.2019
Quyosh sistemalarining tasnifi va asosiy elementlari
Quyosh isitish tizimlari - bu issiqlik energiyasining manbai sifatida quyosh radiatsiyasidan foydalanadigan tizimlar. Ularning boshqa past haroratli isitish tizimlaridan xarakterli farqi quyosh nurlanishini ushlash va uni issiqlik energiyasiga aylantirish uchun mo'ljallangan maxsus element - quyosh qabul qilgichdan foydalanishdir. issiqlik energiyasi.
Quyosh nurlanishidan foydalanish usuliga ko'ra, quyosh past haroratli isitish tizimlari passiv va faol bo'linadi.
Passiv quyosh isitish tizimlari quyosh isitish tizimlari deb ataladi, unda binoning o'zi yoki uning alohida to'siqlari quyosh nurlanishini qabul qiluvchi va uni issiqlikka aylantiruvchi element bo'lib xizmat qiladi (kollektor binosi, kollektor devori, tom kollektori, 1-rasm).
Passiv quyosh tizimlarida quyosh energiyasidan foydalanish faqat binolarning me'moriy va konstruktiv echimlari orqali amalga oshiriladi.
Passiv quyoshli past haroratli isitish tizimida bino-kollektor quyosh radiatsiyasi xonaga yorug'lik teshiklari orqali kirib, go'yo termal tuzoqqa tushadi. Qisqa to'lqinli quyosh radiatsiyasi deraza oynasidan erkin o'tadi va xonaning ichki devorlariga uriladi, issiqlikka aylanadi. Xonaga kiradigan barcha quyosh nurlari issiqlikka aylanadi va uning issiqlik yo'qotishlarini qisman yoki to'liq qoplashi mumkin.
Bino-kollektor tizimining samaradorligini oshirish uchun yorug'lik teshiklari katta maydon janubiy jabhada joylashtirilgan, panjurlar bilan jihozlangan, yopiq bo'lsa, oldini olish kerak qorong'u vaqt kunlar - qarshi nurlanish tufayli yo'qotishlarga, issiq davrlarda esa boshqa quyoshdan himoya vositalari bilan birgalikda - xonaning haddan tashqari qizib ketishiga. Ichki yuzalar quyuq ranglarda bo'yalgan.
Ushbu isitish usuli uchun hisoblash vazifasi issiqlik yo'qotishlarini qoplash uchun to'planishni hisobga olgan holda xonaga quyosh nurlari oqimini o'tkazish uchun zarur bo'lgan yorug'lik teshiklarining kerakli maydonini aniqlashdir. Qoida tariqasida, sovuq davrda passiv bino-kollektor tizimining kuchi etarli emas va binoga qo'shimcha issiqlik manbai o'rnatilgan bo'lib, tizimni estrodiolga aylantiradi. Hisoblash orqali yorug'lik teshiklarining iqtisodiy jihatdan mumkin bo'lgan joylari va qo'shimcha issiqlik manbasining kuchi aniqlanadi.
Passiv quyoshli past haroratli havo isitish tizimi "devor-kollektor" katta tashqi devorni o'z ichiga oladi, uning oldida qisqa masofada panjurli nurli ekran o'rnatilgan. Zamin yaqinidagi va ship ostidagi devorlarga valfli yoriqli teshiklar o'rnatiladi. Shaffof ekrandan o'tgan quyosh nurlari massiv devor yuzasi tomonidan so'riladi va issiqlikka aylanadi, bu esa konveksiya orqali ekran va devor orasidagi bo'shliqda joylashgan havoga o'tkaziladi. Havo qiziydi va ko'tariladi, shift ostidagi tirqish orqali xizmat ko'rsatilayotgan xonaga kiradi va uning o'rnini xonadan sovutilgan havo egallab, devor va ekran orasidagi bo'shliqqa pol yaqinidagi teshik orqali kiradi. xona. Xonaga isitiladigan havo etkazib berish valfni ochish orqali nazorat qilinadi. Vana yopiq bo'lsa, devor massasida issiqlik to'planadi. Bu issiqlikni kechasi yoki bulutli havoda valfni ochish orqali konvektiv havo oqimi bilan olib tashlash mumkin.
Bunday passiv past haroratli quyosh havo isitish tizimini hisoblashda aniqlang talab qilinadigan maydon devor yuzasi. Ushbu tizim qo'shimcha issiqlik manbai bilan ham takrorlanadi.
Faol quyosh qabul qiluvchisi bino bilan bog'liq bo'lmagan mustaqil alohida qurilma bo'lgan quyosh past haroratli isitish tizimlari deb ataladi. Faol quyosh tizimlarini quyidagilarga bo'lish mumkin:
- maqsadi bo'yicha (issiq suv ta'minoti, isitish, birlashgan tizimlar issiqlik va sovuq ta'minot uchun);
- ishlatiladigan sovutish suvi turi bo'yicha (suyuqlik - suv, antifriz va havo);
- ishning davomiyligi bo'yicha (yil bo'yi, mavsumiy);
- sxemalarning texnik yechimi bo'yicha (bir, ikki, ko'p sxema).
Faol quyosh isitish tizimlari uchun ikki turdagi quyosh qabul qiluvchilar qo'llaniladi: konsentratsiyali va tekis.
Havo keng qo'llaniladigan sovutish suvi bo'lib, u butun ish parametrlari oralig'ida muzlamaydi. Uni sovutish suvi sifatida ishlatganda, isitish tizimlarini shamollatish tizimi bilan birlashtirish mumkin. Shu bilan birga, havo past issiqlik sovutgichi bo'lib, bu suv tizimlariga nisbatan havo isitish tizimini o'rnatish uchun metall iste'molini oshirishga olib keladi. Suv issiqlikni ko'p talab qiladigan va keng tarqalgan sovutgichdir. Biroq, 0 ◦ C dan past haroratlarda, unga antifriz suyuqliklarini qo'shish kerak. Bundan tashqari, kislorod bilan to'yingan suv quvurlar va uskunalarning korroziyasiga olib kelishini hisobga olish kerak. Ammo quyosh suv tizimlarida metall iste'moli ancha past bo'lib, ulardan kengroq foydalanishga katta hissa qo'shadi.
Mavsumiy quyosh issiq suv ta'minoti tizimlari odatda bir devirli bo'lib, yoz va o'tish oylarida, ijobiy tashqi haroratli davrlarda ishlaydi. Xizmat ko'rsatiladigan ob'ektning maqsadiga va ish sharoitlariga qarab, ular qo'shimcha issiqlik manbasiga ega bo'lishi yoki ularsiz ishlashi mumkin.
Quyosh suv isitish moslamasi VU (2-rasm) quyosh kollektori va issiqlik almashtirgich-akkumulyatordan iborat. Sovutish suyuqligi (antifriz) quyosh kollektori orqali aylanadi. Sovutish suvi quyosh kollektorida Quyosh energiyasi bilan isitiladi va keyin issiqlik energiyasini akkumulyatorga o'rnatilgan issiqlik almashtirgich orqali suvga chiqaradi. Saqlash tanki saqlanadi issiq suv foydalanilmaguncha, shuning uchun u yaxshi issiqlik izolyatsiyasiga ega bo'lishi kerak. Quyosh kollektori joylashgan birlamchi sxemada tabiiy yoki majburiy sovutish suvi aylanishidan foydalanish mumkin. Saqlash idishiga elektr yoki boshqa avtomatik zaxira isitgich o'rnatilishi mumkin. Agar saqlash idishidagi harorat belgilangan darajadan pastga tushsa (uzoq bulutli ob-havo yoki qishda bir necha soat quyosh nuri), zaxira isitgich avtomatik ravishda yoqiladi va suvni belgilangan haroratgacha isitadi.
Binolar uchun quyosh isitish tizimlari odatda ikki pallali yoki ko'pincha ko'p pallali bo'lib, ular turli sxemalar uchun ishlatilishi mumkin. turli xil sovutgichlar(masalan, quyosh pallasida - muzlatmaydigan suyuqliklarning suvli eritmalari, oraliq zanjirlarda - suv va iste'molchi zanjirida - havo). Binolarni issiqlik va sovuq bilan ta'minlash uchun yil davomida birlashtirilgan quyosh tizimlari ko'p pallali bo'lib, qazib olinadigan yoqilg'ida ishlaydigan an'anaviy issiqlik generatori yoki issiqlik transformatori shaklida qo'shimcha issiqlik manbasini o'z ichiga oladi. Quyosh isitish tizimining sxematik diagrammasi 3-rasmda ko'rsatilgan. U uchta aylanish sxemasini o'z ichiga oladi:
- quyosh kollektorlari 1, aylanma nasosi 8 va suyuq issiqlik almashtirgich 3 dan iborat birinchi sxema;
- saqlash tanki 2, aylanma nasosi 8 va issiqlik almashtirgich 3 dan iborat ikkinchi sxema;
- uchinchi sxema, saqlash tanki 2, aylanma nasosi 8, suv-havo issiqlik almashinuvchisi (isitgich) 5 dan iborat.
Quyosh isitish tizimi quyidagicha ishlaydi. Quyosh kollektorlarida 1 isitiladigan issiqlik qabul qiluvchi konturning sovutish suvi (antifriz) issiqlik almashtirgichga 3 kiradi, bu erda antifrizning issiqligi issiqlik almashtirgichning 3 quvurlararo bo'shlig'ida aylanib yuruvchi suvga o'tadi. ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan nasosi 8 ning harakati. Isitilgan suv saqlash idishiga kiradi 2. Saqlash idishidan suv issiq suv ta'minoti nasosi 8 tomonidan olinadi, agar kerak bo'lsa, zaxira 7 da kerakli haroratga keltiriladi va binoning issiq suv ta'minoti tizimiga kiradi. Batareya idishi suv ta'minotidan to'ldiriladi. Isitish uchun saqlash idishi 2 dan suv uchinchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan nasosi 8 tomonidan isitgich 5 ga beriladi, u orqali havo ventilyator 9 yordamida o'tadi va qizdirilganda binoga kiradi 4. Quyosh yo'qligida quyosh kollektorlari tomonidan ishlab chiqarilgan radiatsiya yoki issiqlik energiyasining etishmasligi, zaxira o'chirgichlar 6. Har birida quyosh isitish tizimining elementlarini tanlash va joylashtirish aniq holat iqlim omillari, ob'ektning maqsadi, issiqlik iste'moli rejimi va iqtisodiy ko'rsatkichlar bilan belgilanadi.
4-rasmda energiya tejaydigan, ekologik toza uy uchun quyosh isitish tizimining diagrammasi ko'rsatilgan.
Tizim sovutish suyuqligi sifatida foydalanadi: musbat haroratda suv va isitish davrida antifriz (quyosh davri), suv (erdan isitishning ikkinchi davri) va havo (havo quyosh isitishining uchinchi davri).
Zaxira manba sifatida elektr qozon ishlatilgan, bir kun davomida issiqlikni to'plash uchun toshli biriktirma bilan 5 m 3 batareya ishlatilgan. Bir kubometr shag'alda kuniga o'rtacha 5 MJ issiqlik to'planadi.
Past haroratli issiqlik saqlash tizimlari 30 dan 100 ◦C gacha bo'lgan harorat oralig'ini qamrab oladi va havo (30 ◦ C) va suv (30-90 ◦ C) isitish va issiq suv (45-60 ◦ S) tizimlarida qo'llaniladi.
Issiqlik saqlash tizimi, qoida tariqasida, rezervuarni, issiqlik energiyasini to'plash va saqlash uchun ishlatiladigan issiqlik to'plovchi materialni, batareyani zaryadlash va tushirishda issiqlikni etkazib berish va olib tashlash uchun issiqlik almashinuvi moslamalarini va issiqlik izolyatsiyasini o'z ichiga oladi.
Issiqlik saqlovchi materiallarda sodir bo'ladigan fizik-kimyoviy jarayonlarning tabiatiga ko'ra batareyalarni tasniflash mumkin:
- isitiladigan materialning issiqlik quvvatidan foydalanadigan sig'imli turdagi batareyalar (toshlar, suv, tuzlarning suvli eritmalari va boshqalar);
- moddaning erish (qattiqlashuv) issiqligidan foydalanadigan moddaning fazali o'tish batareyalari;
- qaytariladigan kimyoviy va fotokimyoviy reaksiyalar vaqtida issiqlikni chiqarish va yutishga asoslangan energiya akkumulyatorlari.
Eng ko'p ishlatiladigan issiqlik akkumulyatorlari sig'imli turdagi.
Kapasitiv tipdagi issiqlik akkumulyatorida to'planishi mumkin bo'lgan issiqlik miqdori Q (kJ) formula bilan aniqlanadi.
Suyuq quyosh isitish tizimlarida eng samarali issiqlik saqlovchi material suvdir. Mavsumiy issiqlik to'planishi uchun er osti suv omborlari, tosh tuproq va boshqa tabiiy shakllanishlardan foydalanish istiqbolli.
Konsentratsion quyosh qabul qiluvchilar sharsimon yoki parabolik nometalllardan iborat (5-rasm), ularning diqqat markazida issiqlik qabul qiluvchi element (quyosh qozoni) joylashtiriladi, u orqali sovutish suvi aylanadi. Sovutish suyuqligi sifatida suv yoki muzlatmaydigan suyuqliklar ishlatiladi. Kechasi va sovuq davrda suvni sovutish suvi sifatida ishlatganda, muzlashdan saqlanish uchun tizimni bo'shatish kerak.
Ta'minlash uchun yuqori samaradorlik Quyosh nurlanishini ushlash va aylantirish jarayonida kontsentratsion quyosh qabul qilgich doimiy ravishda Quyoshga yo'naltirilishi kerak. Shu maqsadda quyosh qabul qiluvchi qurilma kuzatuv tizimi, jumladan Quyoshga yo‘nalish datchigi, elektron signalni o‘zgartirish bloki va quyosh qabul qiluvchi konstruksiyani ikki tekislikda aylantirish uchun uzatmalar qutisi bo‘lgan elektr motor bilan jihozlangan.
Konsentratsiyali quyosh qabul qiluvchilari bo'lgan tizimlarning afzalligi nisbatan yuqori haroratda (100 ◦ S gacha) va hatto bug'da issiqlik hosil qilish qobiliyatidir. Kamchiliklari o'z ichiga oladi yuqori narx dizaynlar; aks ettiruvchi yuzalarni changdan doimiy tozalash zarurati; faqat kunduzgi soatlarda ishlash va shuning uchun katta batareyalarga bo'lgan ehtiyoj; ishlab chiqarilgan energiyaga mos keladigan quyosh kuzatuv tizimini boshqarish uchun katta energiya xarajatlari. Ushbu kamchiliklar konsentratsion quyosh qabul qiluvchilar bilan faol past haroratli quyosh isitish tizimlaridan keng foydalanishga to'sqinlik qiladi. So'nggi paytlarda tekis quyosh qabul qiluvchilar ko'pincha quyosh past haroratli isitish tizimlari uchun ishlatilgan.
Yassi plitali quyosh kollektorlari
Yassi plitali quyosh kollektori - bu quyosh energiyasidan foydalangan holda suyuqlik yoki gazni isitish uchun mo'ljallangan issiqlik almashtirgich. Yassi quyosh kollektorlarini qo'llash doirasi turar-joy va sanoat binolarini isitish tizimlari, konditsioner tizimlar, issiq suv ta'minoti tizimlari, shuningdek, odatda Rankine tsikli bo'yicha ishlaydigan past qaynaydigan ishchi suyuqlikka ega elektr stantsiyalari. Yassi quyosh kollektorlari (6 va 7-rasmlar) shisha yoki plastik qoplama(bitta, ikki, uch), issiqlik qabul qiluvchi panel Quyoshga qaragan tomoni qora rangga bo'yalgan, teskari tomondan izolyatsiya va korpus (metall, plastmassa, shisha, yog'och).
Sovutish suvi uchun kanallari bo'lgan har qanday metall yoki plastmassa plitalar issiqlik qabul qiluvchi panel sifatida ishlatilishi mumkin. Issiqlik qabul qiluvchi panellar alyuminiy yoki po'latdan ikki xil: varaq-truba va shtamplangan panellar (varaqdagi quvur) dan tayyorlanadi. Quyosh nurlari ta'sirida mo'rtligi va tez qarishi, shuningdek, past issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli plastik panellar keng qo'llanilmaydi. Quyosh radiatsiyasi ta'sirida issiqlik qabul qiluvchi panellar 70-80 ◦ S haroratgacha qiziydi, bu atrof-muhit haroratidan oshib ketadi, bu esa panelning atrof-muhitga konvektiv issiqlik o'tkazuvchanligini va osmonga o'zining radiatsiyasini oshirishga olib keladi. . Yuqori sovutish suvi haroratiga erishish uchun plastinka yuzasi Quyoshdan qisqa to'lqinli nurlanishni faol ravishda o'zlashtiradigan va spektrning uzun to'lqinli qismida o'zining termal nurlanishini kamaytiradigan spektral-selektiv qatlamlar bilan qoplangan. "Qora nikel", "qora xrom", alyuminiydagi mis oksidi, misdagi mis oksidi va boshqalarga asoslangan bunday dizaynlar qimmat (ularning narxi ko'pincha issiqlik qabul qiluvchi panelning narxi bilan taqqoslanadi). Yassi plastinka kollektorlarining ish faoliyatini yaxshilashning yana bir usuli - issiqlik yo'qotilishini kamaytirish uchun issiqlik qabul qiluvchi panel va shaffof izolyatsiya o'rtasida vakuum yaratish (to'rtinchi avlod quyosh kollektorlari).
Kollektorning ishlash printsipi quyosh nurlanishini ko'rinadigan quyosh nurlarining etarlicha yuqori assimilyatsiya koeffitsienti bilan qabul qilishiga va nisbatan past issiqlik yo'qotishlariga, shu jumladan ish haroratida termal nurlanish uchun shaffof shisha qoplamasining past o'tkazuvchanligiga asoslanadi. . Olingan sovutish suvining harorati kollektorning termal balansi bilan aniqlanishi aniq. Balansning kiruvchi qismi kollektorning optik samaradorligini hisobga olgan holda quyosh radiatsiyasining issiqlik oqimini ifodalaydi; iste'mol qismi olinadigan foydali issiqlik, umumiy issiqlik yo'qotish koeffitsienti va farq bilan aniqlanadi ish harorati va atrof-muhit. Kollektorning mukammalligi uning optik va issiqlik samaradorligi bilan belgilanadi.
Optik samaradorlik ē o kollektor oynasi yuzasiga etib boradigan quyosh nurlanishining qaysi qismi qora sirt yutuvchi nurlanish tomonidan so'rilishini ko'rsatadi va shishada yutilish, aks ettirish va issiqlik chiqarish koeffitsienti farqi bilan bog'liq energiya yo'qotishlarini hisobga oladi. birlikdan yutuvchi sirt.
Bir oynali shaffof qoplamali, qolgan yuzalarni poliuretan ko'pikli izolyatsiyasi va qora bo'yoq bilan qoplangan absorberli eng oddiy quyosh kollektori optik samaradorligi taxminan 85% va issiqlik yo'qotish koeffitsienti 5-6 Vt / ( m 2 K) (7-rasm). Yassi nurlanishni yutuvchi sirt va sovutish suvi uchun quvurlar (kanallar) kombinatsiyasi bitta strukturaviy element- absorber. O'rta kenglikdagi yozda bunday kollektor suvni 55-60 ◦ S ga qizdirishi mumkin va 1 m2 isitgich yuzasiga o'rtacha 70-80 litr suvning kunlik unumdorligiga ega.
Yuqori haroratni olish uchun selektiv qoplamali evakuatsiya qilingan quvurlardan tayyorlangan kollektorlar qo'llaniladi (8-rasm).
Vakuum kollektorida quyosh nurlarini yutuvchi qora sirtni o'z ichiga olgan hajm evakuatsiya qilingan bo'shliq bilan atrof-muhitdan ajratiladi (absorberning har bir elementi alohida shisha trubkaga joylashtiriladi, uning ichida vakuum hosil bo'ladi). issiqlik o'tkazuvchanligi va konveksiya tufayli atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishini deyarli butunlay yo'q qilish mumkin. Radiatsiyaviy yo'qotishlar asosan selektiv qoplamadan foydalanish orqali bostiriladi. Vakuum kollektorida sovutish suvi 120-150 ◦C ga qadar qizdirilishi mumkin. Vakuum manifoldining samaradorligi ancha yuqori tekis kollektor, lekin u ham ancha qimmat turadi.
Quyosh energiyasi qurilmalarining samaradorligi ko'p jihatdan quyosh nurlanishini o'zlashtiradigan sirtning optik xususiyatlariga bog'liq. Energiya yo'qotilishini minimallashtirish uchun quyosh spektrining ko'rinadigan va yaqin infraqizil hududlarida ushbu sirtning yutilish koeffitsienti iloji boricha birlikka yaqin bo'lishi kerak va sirtning o'ziga xos termal nurlanishining to'lqin uzunligi mintaqasida - aks ettirish koeffitsienti birlikka moyil bo'lishi kerak. Shunday qilib, sirt selektiv xususiyatlarga ega bo'lishi kerak - qisqa to'lqinli nurlanishni yaxshi qabul qiladi va uzoq to'lqinli nurlanishni yaxshi aks ettiradi.
Optik xususiyatlarning selektivligi uchun javobgar bo'lgan mexanizm turiga ko'ra, selektiv qoplamalarning to'rtta guruhi ajratiladi:
- Shaxsiy;
- ikki qavatli, unda yuqori qatlam mavjud katta koeffitsient spektrning ko'rinadigan hududida yutilish va infraqizil mintaqada past, pastki qatlam esa infraqizil mintaqada yuqori aks ettirishga ega;
- kerakli effektni ta'minlaydigan mikrorelef bilan;
- aralashuv
Kam miqdordagi ma'lum materiallar, masalan, W, Cu 2 S, HfC, optik xususiyatlarning o'ziga xos selektivligiga ega.
Ikki qatlamli selektiv qoplamalar eng ko'p qo'llaniladi. Spektrning uzun to'lqinli hududida yuqori aks ettiruvchi qatlam, masalan, mis, nikel, molibden, kumush, alyuminiy, selektiv xususiyatlarni berish kerak bo'lgan sirtga qo'llaniladi. Ushbu qatlamning tepasida uzun to'lqinli mintaqada shaffof, ammo spektrning ko'rinadigan va yaqin infraqizil hududlarida yuqori yutilish koeffitsientiga ega bo'lgan qatlam qo'llaniladi. Ko'pgina oksidlar bunday xususiyatlarga ega.
Yuzaki selektivligi sof geometrik omillar tufayli ta'minlanishi mumkin: sirt notekisliklari spektrning ko'rinadigan va yaqin infraqizil hududlarida yorug'lik to'lqin uzunligidan kattaroq va tabiiy to'lqin uzunligiga mos keladigan to'lqin uzunligidan kamroq bo'lishi kerak. termal nurlanish yuzalar. Bunday sirt ushbu spektral mintaqalarning birinchisi uchun qora, ikkinchisi uchun oynaga o'xshash bo'ladi.
Tegishli o'lchamdagi dendritik igna yoki teshiklarga ega bo'lgan dendritik yoki gözenekli tuzilishga ega bo'lgan yuzalar selektiv xususiyatlarga ega.
Interferentsiyali selektiv sirtlar metall va dielektrikning bir nechta o'zgaruvchan qatlamlari tomonidan hosil bo'ladi, ularda interferensiya tufayli qisqa to'lqinli nurlanish bostiriladi va uzoq to'lqinli nurlanish erkin aks etadi.
Quyosh isitish tizimlaridan foydalanish ko'lami
IEA ma'lumotlariga ko'ra, 2001 yil oxiriga kelib, bu borada eng faol bo'lgan 26 mamlakatda o'rnatilgan kollektorlarning umumiy maydoni taxminan 100 million m 2 ni tashkil etdi, shundan 27,7 million m 2 sirlanmagan kollektorlar bo'lib, asosan suvni isitish uchun ishlatiladi. suzish havzalarida. Qolganlari - evakuatsiya qilingan quvurlarga ega tekis sirlangan kollektorlar va kollektorlar - issiq suv ta'minoti tizimlarida yoki xonani isitish uchun ishlatilgan. Har 1000 aholiga o'rnatilgan kollektorlar maydoni bo'yicha Isroil (608 m2), Gretsiya (298) va Avstriya (220) etakchi hisoblanadi. Keyingi o'rinlarda Turkiya, Yaponiya, Avstraliya, Daniya va Germaniya 118–45 m2/1000 aholiga mo'ljallangan kollektorlar o'rnatilgan.
2004 yil oxiriga kelib Evropa Ittifoqi mamlakatlarida o'rnatilgan quyosh kollektorlarining umumiy maydoni 13,96 million m2 ga yetdi va dunyoda allaqachon 150 million m2 dan oshdi. Yillik o'sish Evropada quyosh kollektorlarining o'rtacha maydoni 12% ni, ba'zi mamlakatlarda esa 28-30% yoki undan ko'proq darajada. Ming aholiga to'g'ri keladigan kollektorlar soni bo'yicha dunyoda etakchi Kipr bo'lib, u erda uylarning 90 foizi quyosh qurilmalari bilan jihozlangan (har ming aholiga 615,7 m 2 quyosh kollektorlari to'g'ri keladi), undan keyin Isroil, Gretsiya va Avstriya. O'rnatilgan kollektorlar bo'yicha Evropada mutlaq etakchi Germaniya - 47%, Gretsiya - 14%, Avstriya - 12%, Ispaniya - 6%, Italiya - 4%, Frantsiya - 3%. Evropa mamlakatlari quyosh isitish tizimlari uchun yangi texnologiyalarni ishlab chiqishda shubhasiz etakchi hisoblanadi, ammo yangi quyosh qurilmalarini ishga tushirish hajmi bo'yicha Xitoydan ancha orqada.
2004 yilda dunyoda o'rnatilgan quyosh kollektorlarining umumiy maydonining 78 foizi Xitoyda o'rnatilgan. Xitoyda IED bozori so'nggi paytlarda yiliga 28% ga o'sib bormoqda.
2007 yilda dunyoda o'rnatilgan quyosh kollektorlarining umumiy maydoni allaqachon 200 million m2, shu jumladan Evropada 20 million m2 dan ortiq.
Bugungi kunda jahon bozorida 5–6 m2 maydonga ega kollektor, taxminan 300 litr hajmli akkumulyator idishi va kerakli armaturani o'z ichiga olgan IED narxi (9-rasm) 300 dollarni tashkil etadi. 1 m2 kollektor uchun 400 AQSh dollari. Bunday tizimlar asosan alohida bir va ikki xonadonli uylarda o'rnatiladi va zaxira isitgichga (elektr yoki gaz) ega. Kollektor ustidagi saqlash tankini o'rnatishda tizim tabiiy aylanishda ishlashi mumkin (termosifon printsipi); podvalda saqlash tankini o'rnatishda - majburiy.
Jahon amaliyotida kichik quyoshli isitish tizimlari eng keng tarqalgan. Qoida tariqasida, bunday tizimlarga umumiy maydoni 2-8 m2 bo'lgan quyosh kollektorlari, sig'imi o'rnatilgan kollektorlar maydoni bilan belgilanadigan saqlash tanki, aylanma nasos (turiga qarab) kiradi. issiqlik sxemasi) va boshqa yordamchi uskunalar.
Faol tizimlar katta o'lcham, unda saqlash tanki kollektorlar ostida joylashgan va sovutish suvi nasos yordamida aylanadi, issiq suv ta'minoti va isitish ehtiyojlari uchun ishlatiladi. Qoida tariqasida, isitish yukining bir qismini qoplash bilan shug'ullanadigan faol tizimlarda elektr yoki gazda ishlaydigan zaxira issiqlik manbai ta'minlanadi.
Quyosh isitishidan foydalanish amaliyotida nisbatan yangi hodisa katta tizimlar, issiq suv ta'minoti va ko'p qavatli uylarni yoki butun turar-joy binolarini isitish ehtiyojlarini qondirishga qodir. Bunday tizimlar kunlik yoki mavsumiy issiqlik to'planishini ta'minlaydi. Kundalik to'planish tizimning bir necha kun davomida, mavsumiy - bir necha oy davomida to'plangan issiqlik iste'moli bilan ishlash qobiliyatini nazarda tutadi. Mavsumiy issiqlik to'planishi uchun suv bilan to'ldirilgan katta er osti suv omborlari ishlatiladi, ularda yozda kollektorlardan olingan barcha ortiqcha issiqlik chiqariladi. Mavsumiy to'planishning yana bir varianti - kollektorlardan keladigan issiq suv aylanib yuradigan quvurlar bilan quduqlar yordamida tuproqni isitish.
1-jadvalda kunlik va mavsumiy issiqlikni saqlashga ega bo'lgan yirik quyosh tizimlarining asosiy parametrlari bitta xonadonli uy uchun kichik quyosh tizimiga nisbatan ko'rsatilgan.
Jadval 1. - Quyosh isitish tizimlarining asosiy parametrlari Hozirgi vaqtda Evropada kollektor maydonlari 2400 dan 8040 m2 gacha bo'lgan 10 ta quyosh isitish tizimi, kollektor maydonlari 1000 dan 1250 m2 gacha bo'lgan 22 ta tizim va kollektor maydonlari 500 dan 1000 m2 gacha bo'lgan 25 ta tizim mavjud. Quyida ba'zi kattaroq tizimlar uchun texnik xususiyatlar keltirilgan.
Gamburg (Germaniya). Isitiladigan binolarning maydoni 14800 m2. Quyosh kollektorlarining maydoni 3000 m2. Suv issiqlik akkumulyatorining hajmi 4500 m3.
Fridrixshafen (Germaniya). Isitiladigan binolarning maydoni 33 000 m2. Quyosh kollektorlarining maydoni 4050 m2. Suv issiqlik akkumulyatorining hajmi 12000 m3.
Ulm-am-Neckar (Germaniya). Isitiladigan binolarning maydoni 25 000 m2. Quyosh kollektorlarining maydoni 5300 m2. Yerdagi issiqlik akkumulyatorining hajmi 63400 m3.
Rostok (Germaniya). Isitiladigan binolarning maydoni 7000 m2. Quyosh kollektorlarining maydoni 1000 m2. Tuproqli issiqlik akkumulyatorining hajmi 20 000 m3 ni tashkil qiladi.
Hemnits (Germaniya). Isitiladigan binolarning maydoni 4680 m2. Vakuumli quyosh kollektorlarining maydoni 540 m2. Shag'al-suv issiqlik akkumulyatorining hajmi 8000 m3.
Attenkirxen (Germaniya). Isitiladigan binolarning maydoni 4500 m2. Vakuumli quyosh kollektorlarining maydoni 800 m2. Yerdagi issiqlik akkumulyatorining hajmi 9850 m3.
Saro (Shvetsiya). Tizim 10 tadan iborat kichik uylar, shu jumladan 48 ta xonadon. Quyosh kollektorlarining maydoni 740 m2. Suv issiqlik akkumulyatorining hajmi 640 m3. Quyosh tizimi isitish tizimining umumiy termal yukining 35% ni qoplaydi.
Hozirgi vaqtda Rossiyada ishonchli ishlash uchun mos keladigan quyosh kollektorlarini ishlab chiqaradigan bir nechta kompaniyalar mavjud. Ulardan asosiylari - Kovrov mexanika zavodi, NPO Mashinostroenie va ALTEN YoAJ.
Kovrov mexanika zavodining kollektorlari (10-rasm), selektiv qoplamaga ega bo'lmagan, arzon va sodda dizaynga ega, asosan ichki bozorga qaratilgan. IN Krasnodar viloyati Ayni paytda ushbu turdagi 1500 dan ortiq kollektorlar o'rnatilgan.
NPO Mashinostroyenia kollektorining xarakteristikalari Yevropa standartlariga yaqin. Kollektor absorber selektiv qoplamali alyuminiy qotishmasidan qilingan va asosan ishlash uchun mo'ljallangan ikki zanjirli zanjirlar issiqlik ta'minoti, chunki suvning alyuminiy qotishmalari bilan bevosita aloqasi sovutish suvi o'tadigan kanallarning korroziyaga olib kelishi mumkin.
ALTEN-1 kollektori mutlaqo mavjud yangi dizayn va Yevropa standartlariga javob beradi, u ham bir pallali, ham ikki pallali issiqlik ta'minoti sxemalarida ishlatilishi mumkin. Kollektor yuqori termal xarakteristikalar, keng ko'lamli mumkin bo'lgan ilovalar, past og'irlik va jozibali dizayn bilan ajralib turadi.
Quyosh kollektorlari asosidagi qurilmalarni ishlatish tajribasi bunday tizimlarning bir qator kamchiliklarini aniqladi. Avvalo, bu selektiv qoplamalar bilan bog'liq bo'lgan kollektorlarning yuqori narxi, oynaning shaffofligini oshirish, changni tozalash va hokazo. Muhim kamchilik shishani changdan tez-tez tozalash zarurati, bu esa sanoat joylarida kollektordan foydalanishni amalda yo'q qiladi. Quyosh kollektorlarining uzoq muddatli ishlashida, ayniqsa qishki sharoitda, oynaning yaxlitligi buzilganligi sababli shishaning yoritilgan va qoraygan joylari notekis kengayishi tufayli ularning tez-tez ishdan chiqishi kuzatiladi. Tashish va o'rnatish vaqtida ishlamay qolgan kollektorlarning katta foizi ham mavjud. Kollektorli operatsion tizimlarning muhim kamchiliklari yil va kun davomida notekis yuklanishdir. Evropada va Rossiyaning Evropa qismida diffuz nurlanishning yuqori ulushi (50% gacha) bo'lgan kollektorlarni ishlatish tajribasi yil davomida yaratish mumkin emasligini ko'rsatdi. avtonom tizim issiq suv ta'minoti va isitish. O'rta kenglikdagi quyosh kollektorlari bo'lgan barcha quyosh tizimlari katta hajmli saqlash tanklarini o'rnatishni va tizimga qo'shimcha energiya manbasini kiritishni talab qiladi, bu esa ulardan foydalanishning iqtisodiy samarasini kamaytiradi. Shu munosabat bilan ularni quyosh nurlanishining yuqori intensivligi (300 Vt / m2 dan kam bo'lmagan) bo'lgan joylarda qo'llash eng maqbuldir.
Quyosh energiyasidan samarali foydalanish
Turar joy va ma'muriy binolar Quyosh energiyasi asosan issiq suv ta'minoti, isitish, sovutish, shamollatish, quritish va boshqalar ehtiyojlarini qondirish uchun issiqlik shaklida ishlatiladi.
Iqtisodiy nuqtai nazardan, quyosh issiqligidan foydalanish issiq suv ta'minoti tizimlarini yaratishda va texnik jihatdan o'xshash suv isitish moslamalarida (suzish havzalarida, sanoat qurilmalari). Issiq suv ta'minoti har bir turar-joy binosida zarur va issiq suvga bo'lgan talab yil davomida nisbatan kam o'zgarganligi sababli, bunday qurilmalarning samaradorligi yuqori va ular tezda o'zlarini to'laydilar.
Quyosh isitish tizimlariga kelsak, ulardan yil davomida foydalanish muddati qisqa, isitish davrida quyosh nurlanishining intensivligi past va shunga mos ravishda kollektor maydoni issiq suv ta'minoti tizimlariga qaraganda ancha katta va iqtisodiy samaradorlik. pastroq. Odatda, loyihalashda quyosh isitish va issiq suv ta'minoti tizimi birlashtiriladi.
Quyosh sovutish tizimlarida ishlash muddati yanada qisqaroq (uch yoz oyi), bu esa uskunaning uzoq vaqt ishlamay qolishiga va juda past foydalanish darajasiga olib keladi. Sovutish uskunasining yuqori narxini hisobga olgan holda, tizimlarning iqtisodiy samaradorligi minimal bo'ladi.
Kombinatsiyalangan issiqlik va sovuq ta'minot tizimlarida (issiq suv ta'minoti, isitish va sovutish) uskunalardan yillik foydalanish darajasi eng yuqori bo'lib, bu tizimlar bir qarashda issiqlik va issiq suv ta'minotining kombinatsiyalangan tizimlariga qaraganda ancha foydalidir. Biroq, zarur quyosh kollektorlari va sovutish tizimi mexanizmlarining narxini hisobga oladigan bo'lsak, bunday quyosh qurilmalari juda qimmatga tushishi va iqtisodiy jihatdan foydali bo'lishi dargumon.
Quyosh isitish tizimlarini yaratishda binoning issiqlik izolatsiyasini oshirish va deraza teshiklari orqali kiradigan quyosh nurlanishidan samarali foydalanish uchun passiv sxemalardan foydalanish kerak. Issiqlik izolyatsiyasi muammosi me'moriy va konstruktiv elementlar asosida, past issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan materiallar va inshootlardan foydalangan holda hal qilinishi kerak. Yo'qolgan issiqlikni faol quyosh tizimlari yordamida to'ldirish tavsiya etiladi.
Quyosh kollektorlarining iqtisodiy xususiyatlari
Quyosh qurilmalarini keng qo'llashning asosiy muammosi ularning an'anaviy issiqlik ta'minoti tizimlariga nisbatan iqtisodiy samaradorligi yo'qligi bilan bog'liq. Quyosh kollektorlari bo'lgan qurilmalarda issiqlik energiyasining narxi an'anaviy yoqilg'i qurilmalariga qaraganda yuqori. Quyosh issiqlik moslamasining T ca o'zini qoplash muddati quyidagi formula bo'yicha aniqlanishi mumkin:
Markazlashtirilgan energiya ta'minoti zonalarida quyosh kollektorlarini o'rnatishning iqtisodiy samarasi E, o'rnatishning butun xizmat muddati davomida energiyani sotishdan olingan daromadlardan foydalanish xarajatlarini hisobga olgan holda aniqlanishi mumkin:
2-jadvalda quyosh isitish tizimlarining narxi ko'rsatilgan (1995 yil narxlarida). Ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, mahalliy ishlanmalar xorijiylarga qaraganda 2,5-3 baravar arzon.
Mahalliy tizimlarning arzonligi arzon materiallardan tayyorlanganligi, dizayni soddaligi va ichki bozorga qaratilganligi bilan izohlanadi.
Jadval 2. - Quyosh isitish tizimlarining narxi Zonadagi o'ziga xos iqtisodiy samara (E/S). tuman isitish, kollektorlarning ishlash muddatiga qarab, 200 dan 800 rubl / m2 gacha.
Quyosh kollektorlari bilan issiqlik ta'minoti qurilmalari markazlashtirilgan energiya tarmoqlaridan uzoqda joylashgan hududlarda ancha katta iqtisodiy samaraga ega bo'lib, Rossiyada taxminan 22 million aholiga ega bo'lgan hududining 70% dan ortig'ini tashkil qiladi. Ushbu qurilmalar alohida iste'molchilar uchun avtonom ishlashga mo'ljallangan, bu erda issiqlik energiyasiga bo'lgan ehtiyoj juda katta. Shu bilan birga, an'anaviy yoqilg'ining narxi tufayli markaziy isitish zonalarida ularning narxidan ancha yuqori transport xarajatlari va tashish paytida yoqilg'i yo'qotishlari, ya'ni mintaqadagi yoqilg'i narxi C tr mintaqaviy omil r r ni o'z ichiga oladi:
bu erda r r > 1 va uning qiymatini turli mintaqalar uchun o'zgartirishi mumkin. Shu bilan birga, C o'rnatishning birlik narxi C tr bilan solishtirganda deyarli o'zgarmaydi. Shuning uchun formulalarda C t ni C tr bilan almashtirganda
Markazlashtirilgan tarmoqlardan uzoqda joylashgan hududlarda avtonom o'rnatish uchun hisoblangan to'lov muddati r marta kamayadi va iqtisodiy samara r ga mutanosib ravishda oshadi.
Rossiyada energiya narxi doimiy ravishda oshib borayotgan va transport sharoitlari tufayli mintaqalar bo'ylab notekis bo'lgan bugungi sharoitda quyosh kollektorlaridan foydalanishning iqtisodiy maqsadga muvofiqligi to'g'risidagi qaror mahalliy ijtimoiy-iqtisodiy, geografik va iqlim sharoitlariga bog'liq.
Quyosh-geotermal isitish tizimi
Iste'molchini energiya bilan uzluksiz ta'minlash nuqtai nazaridan, qayta tiklanadigan energiya manbalarining ikki yoki undan ortiq turlaridan foydalanadigan kombinatsiyalangan texnologik tizimlar eng samarali hisoblanadi.
Quyosh issiqlik energiyasi tufayli uyda issiq suvga bo'lgan ehtiyojni to'liq qondirish mumkin yoz vaqti. Kuz-bahor davrida isitish uchun zarur bo'lgan energiyaning 30% gacha va issiq suv ta'minotiga bo'lgan ehtiyojning 60% gacha quyoshdan olinishi mumkin.
So'nggi yillarda issiqlik nasoslariga asoslangan geotermal issiqlik ta'minoti tizimlari faol rivojlanmoqda. Bunday tizimlarda, yuqorida ta'kidlanganidek, asosiy issiqlik manbai sifatida past potentsialli (20-40 ◦ S) termal suv yoki yuqori qatlamlarning neft-termik energiyasi ishlatiladi. er qobig'i. Tuproqli issiqlikdan foydalanganda, qo'llang er osti issiqlik almashinuvchilari, 100-300 m chuqurlikdagi vertikal quduqlarda yoki gorizontal ravishda bir necha chuqurlikda joylashgan.
Markazlashtirilmagan kam quvvatli iste'molchilarni issiqlik va issiq suv bilan samarali ta'minlash uchun IPG DSC RAS estrodiol quyosh-geotermal tizimini ishlab chiqdi (11-rasm).
Bunday tizim quyosh kollektori 1, issiqlik almashtirgich 2, saqlash tanki 3, issiqlik nasosi 7 va quduq issiqlik almashinuvchisi 8 dan iborat. Sovutish suvi (antifriz) quyosh kollektori orqali aylanadi. Sovutish suvi quyosh kollektorida Quyosh energiyasi bilan isitiladi va keyin issiqlik almashtirgich 2 orqali suvga issiqlik energiyasini beradi, saqlash idishiga 3. Saqlash idishi issiq suvni ishlatilgunga qadar saqlaydi, shuning uchun u bo'lishi kerak. yaxshi issiqlik izolyatsiyasi. Quyosh kollektori joylashgan birlamchi sxemada tabiiy yoki majburiy sovutish suvi aylanishidan foydalanish mumkin. Elektr isitgich 6 ham saqlash idishiga o'rnatilgan bo'lsa, saqlash idishidagi harorat belgilangan haroratdan pastga tushsa (uzoq bulutli ob-havo yoki qishda bir necha soat quyosh nuri), elektr isitgich avtomatik ravishda yoqiladi va suvni to'plamgacha isitadi. harorat.
Quyosh kollektori yil davomida ishlaydi va iste'molchini issiq suv bilan ta'minlaydi va issiqlik nasosi (HP) va 100-200 m chuqurlikdagi issiqlik almashtirgichli past haroratli er isitish moslamasi faqat isitish vaqtida ishga tushiriladi. mavsum.
HP tsiklida 5 ◦ C haroratli sovuq suv issiqlik almashtirgich qudug'ining halqasiga tushadi va atrofdagi jinslardan past darajadagi issiqlikni olib tashlaydi. Keyinchalik, suv, quduqning chuqurligiga qarab, 10-15 ◦ S haroratgacha isitiladi va quvurlarning markaziy ustuni orqali yuzaga ko'tariladi. Issiqlikning teskari oqimini oldini olish uchun markaziy ustun tashqi tomondan termal izolyatsiyalanadi. Er yuzasida quduqdan suv HP evaporatatoriga kiradi, u erda past qaynaydigan ishchi agent isitiladi va bug'lanadi. Evaporatatordan keyin sovutilgan suv yana quduqqa yuboriladi. Isitish davrida quduqdagi suvning doimiy aylanishi bilan quduq atrofidagi tosh asta-sekin soviydi.
Hisoblash tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, isitish davridagi sovutish jabhasining radiusi 5-7 m ga etishi mumkin, isitish tizimi o'chirilganda, atrofdagi harorat maydonining qisman (70% gacha) tiklanishi. quduq sovutish zonasidan tashqaridagi toshlardan issiqlik oqimi tufayli yuzaga keladi; Quduq atrofidagi harorat maydonini uning ishlamay qolgan vaqtida to'liq tiklashga erishish mumkin emas.
Quyosh kollektorlari quyosh nuri minimal bo'lgan tizimning qishki ishlashiga asoslangan holda o'rnatiladi. Yozda haroratni to'liq tiklash uchun saqlash idishidan issiq suvning bir qismi quduqqa yuboriladi tosh quduq atrofida.
O'zaro isitish davrida klapanlar 13 va 14 yopiladi va 15 va 16 klapanlar ochiq, batareya idishidan issiq suv. aylanma nasos quduq halqasiga pompalanadi, u erda pastga tushganda quduqni o'rab turgan jins bilan issiqlik almashadi. Keyinchalik, sovutilgan suv markaziy, issiqlik izolyatsiyalangan ustun orqali saqlash tankiga qaytariladi. Isitish mavsumida, aksincha, 13 va 14 vanalar ochiq, 15 va 16 vanalar esa yopiq.
Taklif etilganda texnologik tizim Quyosh energiyasining salohiyati issiq suv ta'minoti tizimidagi suvni va past haroratli isitish tizimidagi quduq atrofidagi jinslarni isitish uchun ishlatiladi. Toshdagi issiqlikni qayta tiklash issiqlik ta'minoti tizimini iqtisodiy jihatdan maqbul rejimda ishlashga imkon beradi.
Quyosh issiqlik elektr stansiyalari
Quyosh Yer sayyorasida muhim energiya manbai hisoblanadi. Quyosh energiyasi ko'pincha turli xil muhokamalar mavzusiga aylanadi. Yangi quyosh elektr stansiyasi loyihasi paydo bo'lishi bilanoq samaradorlik, quvvat, investitsiya qilingan mablag'lar hajmi va o'zini oqlash muddatlari haqida savollar tug'iladi.
Quyosh issiqlik elektr stansiyalarini atrof-muhitga tahdid deb hisoblaydigan olimlar bor. Issiqlik quyosh elektr stantsiyalarida ishlatiladigan nometall havoni juda isitadi, bu esa iqlim o'zgarishiga va o'tdan uchib o'tadigan qushlarning o'limiga olib keladi. Shunga qaramay, so'nggi yillarda quyoshli issiqlik elektr stansiyalari yanada keng tarqalmoqda. 1984 yilda Kaliforniyaning Mojabe cho'lidagi Kramer Junction shahri yaqinida birinchi quyosh elektr stansiyasi ishga tushdi (6.1-rasm). Stansiya Quyosh energiyasini ishlab chiqarish tizimi yoki qisqacha SEGS deb ataladi.
Guruch. 6.1. Mojabe cho'lidagi quyosh elektr stantsiyasi Ushbu elektr stantsiyasida quyosh nurlanishidan bug 'ishlab chiqariladi, bu turbinani aylantiradi va elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Quyosh issiqlik energiyasini keng miqyosda ishlab chiqarish juda raqobatbardoshdir. Ayni paytda AQSh energetika kompaniyalari tomonidan 350 ming kishini elektr energiyasi bilan ta'minlaydigan va yiliga 2,3 million barrel neft o'rnini bosadigan umumiy o'rnatilgan quvvati 400 MVt dan ortiq bo'lgan quyosh issiqlik elektr stansiyalarini allaqachon qurgan. Mojabe cho'lida joylashgan to'qqizta elektr stantsiyasi 354 MVt quvvatga ega o'rnatilgan quvvat. Tez orada dunyoning boshqa mintaqalarida ham quyosh issiqligidan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalanish loyihalari boshlanadi. Hindiston, Misr, Marokash va Meksika tegishli dasturlarni ishlab chiqmoqda. Ularni moliyalashtirish uchun grantlar Global ekologik fond (GEF) tomonidan taqdim etiladi. Gretsiya, Ispaniya va AQShda mustaqil energiya ishlab chiqaruvchilar tomonidan yangi loyihalar ishlab chiqilmoqda.
Issiqlik ishlab chiqarish usuliga ko'ra, quyosh issiqlik elektr stansiyalari quyosh kontsentratorlari (oyna) va quyosh hovuzlariga bo'linadi.
Quyosh konsentratorlari
Issiqlik quyosh elektr stantsiyalari quyosh energiyasini linzalar va reflektorlar yordamida to'playdi. Bu issiqlikni saqlash mumkin bo'lganligi sababli, bunday o'simliklar har qanday ob-havoda kechayu kunduz kerak bo'lganda elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkin. Katta oynalar- nuqta yoki chiziqli fokus bilan - konsentratsiya Quyosh nurlari suv bug'ga aylanib, turbinani aylantirish uchun etarli energiya chiqaradi. Ushbu tizimlar quyosh energiyasini taxminan 15% samaradorlik bilan elektr energiyasiga aylantira oladi. Quyosh suv havzalaridan tashqari barcha issiqlik elektr stantsiyalari yuqori haroratga erishish uchun kontsentratorlardan foydalanadilar, ular Quyosh nurini kattaroq sirtdan qabul qiluvchining kichikroq yuzasiga aks ettiradi. Odatda, bunday tizim kontsentrator, qabul qiluvchi, sovutish suvi, saqlash tizimi va energiya uzatish tizimidan iborat. Zamonaviy texnologiyalar orasida parabolik kontsentratorlar, quyosh parabolik oynalari va quyosh energiyasi minoralari mavjud. Ular fotoalbom yoqilg'ini yoqish zavodlari bilan birlashtirilishi va ba'zi hollarda issiqlik saqlash uchun moslashtirilishi mumkin. Bunday duragaylash va issiqlik saqlashning asosiy afzalligi shundaki, bunday texnologiya dispetcherlik elektr energiyasini ishlab chiqarishni ta'minlashi mumkin, ya'ni elektr energiyasi zarur bo'lgan paytlarda ishlab chiqarilishi mumkin. Gibridizatsiya va issiqlik saqlash ishlab chiqarilgan elektr energiyasining iqtisodiy qiymatini oshirishi va uning o'rtacha narxini kamaytirishi mumkin.
Parabolik kontsentratorli quyosh qurilmalari
Ba'zi issiqlik quyosh elektr stantsiyalari quyosh nurini sovutish suyuqligi bo'lgan qabul qiluvchi quvurlarga to'playdigan parabolik nometalllardan foydalanadi. Bu suyuqlik deyarli 400ºC ga qadar isitiladi va bir qator issiqlik almashtirgichlar orqali pompalanadi; bu elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun an'anaviy turbogeneratorni harakatga keltiradigan o'ta qizib ketgan bug' hosil qiladi. Issiqlik yo'qotilishini kamaytirish uchun qabul qiluvchi trubka silindrning fokus chizig'i bo'ylab joylashtirilgan shaffof shisha naycha bilan o'ralgan bo'lishi mumkin. Odatda, bunday o'rnatishlar bitta eksa yoki ikki o'qli quyosh kuzatuv tizimlarini o'z ichiga oladi. Kamdan kam hollarda ular statsionar (6.2-rasm).
Guruch. 6.2. Parabolik kontsentrator bilan quyosh o'rnatish Ushbu texnologiyaning hisob-kitoblari boshqa quyosh issiqlik elektr stantsiyalariga qaraganda ishlab chiqarilgan elektr energiyasining yuqori narxini ko'rsatadi. Bu quyosh radiatsiyasining past konsentratsiyasi va past harorat bilan bog'liq. Biroq, operatsion tajribani to'plash, texnologiyani takomillashtirish va kamaytirish sharti bilan operatsion xarajatlar parabolik kontsentratorlar eng arzon va eng ko'p bo'lishi mumkin ishonchli texnologiya yaqin kelajak.
Dish tipidagi quyosh elektr stantsiyasi
Idish tipidagi quyosh qurilmalari - bu shaklga o'xshash parabolik idish-tovoq oynalarining batareyasi sun'iy yo'ldosh antennasi, ular quyosh energiyasini har bir idishning markazlashtirilgan nuqtasida joylashgan qabul qiluvchilarga qaratadi (6.3-rasm). Qabul qilgichdagi suyuqlik 1000ºC ga qadar isitiladi va to'g'ridan-to'g'ri qabul qilgichga ulangan kichik motor va generatorda elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Guruch. 6.3. Idish tipidagi quyosh energiyasini o'rnatish Yuqori optik samaradorlik va past boshlang'ich xarajatlar oyna/motor tizimlarini barcha quyosh texnologiyalari orasida eng samarali qiladi. Stirling dvigateli va parabolik oyna tizimi quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish samaradorligi bo'yicha jahon rekordini o'rnatadi. 1984 yilda Rancho Mirage, Kaliforniya, 29% amaliy samaradorlikka erishdi. Modulli dizayni tufayli bunday tizimlar avtonom iste'molchilarning ham, umumiy tarmoqda ishlaydigan gibridlarning ham elektr energiyasiga bo'lgan ehtiyojlarini qondirish uchun eng yaxshi variant hisoblanadi.
Minora tipidagi quyosh elektr stansiyalari
Quyosh elektr stansiyalari markaziy qabul qiluvchiga ega minora turi markaziy qabul qiluvchiga ega minora quyosh elektr stansiyalari geliostat reflektorlarining aylanadigan maydonidan foydalanadi. Ular quyosh nurini minora tepasida qurilgan markaziy qabul qilgichga qaratadi, u issiqlik energiyasini yutadi va turbogeneratorni harakatga keltiradi (6.4-rasm, 6.5-rasm).
Guruch. 6.4. Markaziy qabul qiluvchiga ega quyosh elektr stantsiyasining minora turi Kompyuter tomonidan boshqariladigan ikki o‘qli kuzatuv tizimi geliostatlarni shunday joylashtiradiki, aks ettirilgan quyosh nurlari harakatsiz va har doim qabul qiluvchiga tushadi. Qabul qilgichda aylanayotgan suyuqlik issiqlikni bug 'shaklida issiqlik akkumulyatoriga o'tkazadi. Bug 'elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun turbinani aylantiradi yoki to'g'ridan-to'g'ri sanoat jarayonlarida ishlatiladi. Qabul qiluvchining harorati 500 dan 1500 ºC gacha. Issiqlikni saqlash tufayli minora elektr stansiyalari elektr energiyasini oldindan belgilangan jadvalga muvofiq ishlab chiqarish imkonini beruvchi noyob quyosh texnologiyasiga aylandi.
Guruch. 6.5. Kaliforniyadagi "Solar Two" quyosh minorasi elektr stantsiyasi Quyoshli hovuzlar
Fokusli nometall ham, quyosh fotovoltaik xujayralari ham tunda energiya ishlab chiqara olmaydi. Buning uchun kun davomida to'plangan quyosh energiyasi issiqlik saqlash tanklarida saqlanishi kerak. Bu jarayon tabiiy ravishda quyosh hovuzlari deb ataladigan joylarda sodir bo'ladi (6.6-rasm).
Guruch. 6.6. Quyosh hovuzining dizayn diagrammasi 1. Yuqori tuz konsentratsiyasi. 2. O'rta qatlam. 3. Tuzning past konsentratsiyasi. 4. Sovuq suv "kirish" va issiq suv "chiqish"
Quyosh suv havzalari tubidagi suv qatlamlarida tuzning yuqori konsentratsiyasiga ega, suvning konvektiv bo'lmagan o'rta qatlami chuqurlikda tuz konsentratsiyasi ortib boradi va konvektiv qatlam yuzasida past tuz konsentratsiyasiga ega. quyosh nuri hovuz yuzasiga tushadi va tuzning yuqori konsentratsiyasi tufayli issiqlik suvning pastki qatlamlarida saqlanadi. Hovuz tubi tomonidan so'rilgan quyosh energiyasi bilan isitiladigan sho'rligi yuqori bo'lgan suv o'zining suvi tufayli ko'tarila olmaydi. yuqori zichlik. Hovuzning pastki qismida qoladi, u deyarli qaynaguncha asta-sekin isitiladi. Issiq pastki "sho'r" kechayu kunduz issiqlik manbai sifatida ishlatiladi, buning yordamida maxsus organik sovutish suvi turbinasi elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkin. Quyosh hovuzining o'rta qatlami issiqlik izolatsiyasi vazifasini bajaradi, konveksiya va issiqlik yo'qotilishini pastdan yuzaga to'sqinlik qiladi. Hovuz suvining pastki va yuzasi o'rtasidagi harorat farqi generatorni quvvatlantirish uchun etarli. Quvurlar orqali suvning pastki qatlamidan o'tgan sovutish suvi, keyin elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun turbina aylanadigan yopiq Rankine tizimiga beriladi.
Quyosh issiqlik elektr stansiyalarining afzalliklari va kamchiliklari
Markaziy qabul qiluvchiga ega minora tipidagi quyosh elektr stansiyalari va parabolik kontsentratorli quyosh elektr stansiyalari quvvati 30-200 MVt boʻlgan yirik tarmoqqa ulangan elektr stansiyalarining bir qismi sifatida optimal ishlaydi, plastinka tipidagi quyosh elektr stansiyalari esa modullardan iborat va mumkin. mustaqil qurilmalarda ham, bir necha megavatt quvvatga ega umumiy guruhlarda ham qo'llanilishi mumkin.
6.1-jadval Quyosh issiqlik elektr stansiyalarining xarakteristikalari Quyosh parabolik kontsentratorlari bugungi kunda quyosh energiyasi texnologiyalarining eng ilg'orlari bo'lib, yaqin kelajakda qo'llanilishi mumkin. Markaziy qabul qiluvchiga ega minora tipidagi elektr stansiyalari samarali issiqlik saqlash quvvati tufayli yaqin kelajakda quyosh elektr stansiyalariga aylanishi mumkin. Disk tipidagi o'rnatishlarning modulli tabiati ulardan foydalanishga imkon beradi kichik o'rnatish. Markaziy qabul qiluvchi va tovoq tipidagi qurilmalarga ega minora tipidagi quyosh elektr stansiyalari quyosh energiyasini parabolik kontsentratorli elektr stantsiyalariga qaraganda arzonroq narxda elektr energiyasiga aylantirish uchun yuqori samaradorlik ko'rsatkichlariga erishish imkonini beradi. Jadvalda 6.1-jadvalda quyosh issiqlik energiyasini ishlab chiqarishning uchta variantining asosiy xarakteristikalari ko'rsatilgan.