Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [29]

В свою очередь, холодная вода постепенно перетекает в коллектор, где также нагревается. Так происходит циркуляция водных масс в системе. С этим явлением мы сталкиваемся в жаркую погоду, когда влага испаряется с поверхности Земли, достигая верхних слоев тропосферы, водные массы собираются в облака, охлаждаются и выпадают в виде дождя. Достоинства и недостатки пассивных систем приведены с табл. 2.1.

Таблица 2.1.Достоинства и недостатки пассивных систем

Достоинства

1. Меньшая стоимость и затраты при эксплуатации и обслуживании.

2. Независимость от наличия электрической энергии, используемой для работы циркуляционного насоса и контроллера.

3. Надежность, долговечность и легкость в эксплуатации

Недостатки

1. Меньшая производительность за счет пассивной циркуляции жидкости.

2. Бак имеет строгое размещение — выше коллектора и непосредственно примыкает к нему

Активные гелиосистемы для циркуляции жидкости через коллектор используют электрический насос, дополнительным оборудованием является контроллер и клапаны. При этом насос используется в случае необходимости интенсификации производства горячей воды, часто достаточно только естественной конвекции. Достоинства и недостатки активных систем приведены с табл. 2.2.

Таблица 2.2.Достоинства и недостатки активных систем

Достоинства

1. Большая производительность за счет активной циркуляции жидкости.

2. Расположение бака не требует строгого размещения, поэтому системы легче модифицируются, чем пассивные

Недостатки

1. Большая стоимость и затраты при эксплуатации и обслуживании.

2. Зависимость от наличия электрической энергии, используемой для работы циркуляционного насоса и контроллера.

3. Более требовательны в эксплуатации

Прямые и косвенные гелиосистемы

Прямые — в системе циркулирует вода, используемая непосредственно для горячего водоснабжения (открытый контур). Косвенные — в системе циркулирует теплоноситель (вода или антифриз), который через теплообменник нагревает воду, используемую для горячего водоснабжения (закрытый контур).

Комплектация гелиосистем, изготовленных промышленностью

Гелиоустановка состоит из трех обязательных элементов: вакуумный коллектор, накопительный резервуар и центр управления (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Устройство гелиоустановки

Вакуумный коллектор — комплекс вакуумных трубок, преобразующих поток солнечного излучения в тепловую энергию, где осуществляется первичная передача полученного тепла в накопительный резервуар через циркулирующий в системе теплоноситель (незамерзающая жидкость).

Вакуумный коллектор комплектуется 10–30 вакуумными трубками, располагающимися параллельно друг другу. Количество коллекторов зависит от потребностей, но обычно достаточно 1–2, в отдельных случаях — 4–6 и более (в зависимости от направления использования тепла и нагрузки).

Элементарной единицей преобразования энергии солнечного излучения в тепло являются вакуумные трубки. Они улавливают наиболее ценное с точки зрения получения тепла излучение, а полученное тепло — передают воде, которая непосредственно используется в быту или теплоносителю, посредством которого осуществляется нагрев воды для горячего водоснабжения или отопления.

Накопительный резервуар — бак заданного объема (как правило, 100–500 л) в котором накапливается теплая вода, полученная от вакуумных коллекторов. Конструктивно выполнен в виде электрического бойлера с одним или двумя внутренними теплообменными спиралями. Функции накопительного резервуара:

♦ накопление горячей воды:

♦ сохранение полученного тепла;

♦ дополнительный подогрев воды (при необходимости).

 Примечание.

По умолчанию резервуар комплектуется электронагревателем, но дополнительный подогрев (в случае необходимости) может осуществляться за счет любой системы энергогенерирования (газ, дизель, уголь, дрова и т. д.).

Центр управления (рабочая станция) — комплекс автоматического контроля функционирования вакуумного коллектора и накопительного резервуара, включающий контроллер, датчики температуры и давления, насос и запорные элементы.

Она позволяет полностью автоматизировать процесс и установить наиболее эффективный режим работы системы в течение суток в зависимости от заданных потребителей параметров. Это реализуется при помощи микропроцессорного контроллера обеспечивающего следующие функции:

♦ индикация температуры коллектора, резервуара, обратного потока теплоносителя

♦ выбор температуры активации принудительной циркуляции теплоносителя и дополнительного подогрева;

♦ выбор временных параметров включения-выключения системы отопления и дополнительного подогрева;

♦ выбор температуры режима антизамерзания;

♦ индикация повреждения датчиков.

Принцип работы такого коллектора представлен на рис. 2.6. В основу функционирования солнечного вакуумного коллектора положено четыре базовых процесса:

♦ улавливание солнечного излучения;

♦ теплообмен;

♦ консервация полученного тепла;

♦ автоматизированный контроль системы.

При этом инженерное решение по реализации этих процессов четко распределяется в соответствии с элементами солнечного вакуумного коллектора. Так, солнечное излучение, попадая на коллектор (рис. 2.6), проходит через его вакуумную зону и достигает специального покрытия, которое улавливает те волны солнечного излучения, которые несут наибольшую энергию — в первую очередь инфракрасный спектр.