Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие аспекты использования солнечной энергии в теплоснабжении

2. Пассивное использование солнечной энергии в снабжении зданий теплом

3. Энергоактивные системы

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Традиционные для индустриального периода развития человечества источники тепла, такие как дрова, уголь, нефть, газ, уран, при своем использовании наносят существенный вред окружающей среде. Так вырубка леса на дрова в Европе в 17 в. «обезлесила» весь материк, уголь кроме токсичных выбросов создает проблему захоронения золы, нефть и газ так же не безупречны в экологическом отношении а радиоактивные материалы - просто опасны. И, самое важно эти запасы весьма ограничены -100-200 годами, при таком же экспоненциально возрастающем потреблении.

Практически неиссякаемый источник энергии - Солнце. Солнечная энергия - это экологически чистый, неистощимый источник энергии. Человек использует лишь ничтожную часть энергии Солнца. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения современных зданий - перспективное направление в теплоэнергетике. Актуальным, таким образом является изучение технологий теплоснабжения зданий с помощью энергии Солнца.

Цель работы - изучение технологий теплоснабжения зданий за счет использования энергии Солнца.

Задачи работы:

1. Выделить общие аспекты использования солнечной энергии в теплоснабжении;

2. Рассмотреть технологии пассивного использования энергии Солнца;

3. Рассмотреть технологии активного использования энергии Солнца;

4. Сделать выводы.

1. Общие аспекты использования солнечной энергии в теплоснабжении

В некотором смысле вся энергия, которую мы используем, существует на Земле благодаря Солнцу. Это и нефть, и природный газ, и уголь. В то время как энергия, исходящая непосредственно от Солнца, всегда была доступна для человечества, мы не были в состоянии использовать ее так же эффективно как и другие источники. Создание системы, которая обеспечивает надежный и эффективный, а главное рентабельный перевод солнечной энергии в электрическую и тепловую, было и есть весьма трудной задачей.

Сегодняшние солнечные системы уже рентабельны, надежны и просты в эксплуатации. Их использование набирает популярность в развитых странах. Это становится не только экономно, но и престижно. Правительства многих стран частично финансирует установку солнечных элементов в частных секторах и офисах. Владельцу «солнечного дома» гарантированы налоговые льготы, беспроцентные кредиты и другие подобные поощрения.

Характеристика Солнца как источника энергии. Энергия солнца - рассеянное электромагнитное излучение с максимумом у поверхности Земли в желто-оранжевой части видимого спектра. Его мощность характеризуется солнечной постоянной - количеством энергии, проходящей через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам. На расстоянии в одну астрономическую единицу (то есть на орбите Земли) эта постоянная равна приблизительно 1370±12 Вт/мІ. Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/мІ, и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/мІ (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии (солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы.

Само Солнце светит непрерывно, однако солнечное излучение неравномерно распределяется по поверхности Земли. В первую очередь это зависит от широты местности наибольшее количество излучения получают экваториальные области, наименьшее - полярные. На режим использования солнечной энергии оказывают влияние время суток и время года, существенными являются и погодные условия.

Для наиболее эффективного использования солнечной энергии используют жесткое наклонное расположение рабочих элементов (отражателей, коллекторов, фотоэлектрических преобразователей) либо поворотные системы. Препятствия распространению последних - техническая сложность и повышенная стоимость конечной конструкции. В то же время многие системы могут работать и в плохих погодных условиях и условиях освещения.

В области теплоснабжения зданий обычно используется либо прямое нагревание солнечными лучами ибо вследствие «парникового эффекта» либо в комбинации. Переработка солнечной энергии в электрическую в целях теплоснабжения менее распространена, в силу невысокой эффективности светоэлектрических преобразователей.

2. Пассивное использование солнечной энергии в снабжении зданий теплом

Пассивные солнечные здания - это те, проект которых разработан с максимальным учетом местных климатических условий, и где применяются соответствующие технологии и материалы для обогрева, охлаждения и освещения здания за счет энергии Солнца. К ним относятся традиционные строительные технологии и материалы, такие как изоляция, массивные полы, обращенные к югу окна. Такие жилые помещения могут быть построены в некоторых случаях без дополнительных затрат. В других случаях возникшие при строительстве дополнительные расходы могут быть скомпенсированы снижением энергозатрат. Пассивные солнечные здания являются экологически чистыми, они способствуют созданию энергетической независимости и энергетически сбалансированному будущему. В пассивной солнечной системе сама конструкция здания выполняет роль коллектора солнечной радиации. Это определение соответствует большинству наиболее простых систем, где тепло сохраняется в здании благодаря его стенам, потолкам или полам. Есть также системы, где предусмотрены специальные элементы для накопления тепла, вмонтированные в конструкцию здания (например, ящики с камнями или заполненные водой баки или бутыли). Такие системы также классифицируются как пассивные солнечные.

При проектировании дома с учетом использования энергии Солнца в пассивном режиме основополагающим является выбор оптимальной формы здания. Как правило, рекомендуется компактная, близкая к квадрату форма плана с минимальным периметром наружных стен. Показателем компактности служит коэффициент, равный отношению площади наружных стен к внутреннему объему здания. Для уменьшения поверхности наружных стен могут использоваться цилиндрические, полусферические и другие нетрадиционные формы.

Приоритетами при постройке здания с пассивным использованием солнечной энергии являются: удачное расположение дома; большое количество окон, обращенных к югу (в Северном полушарии), чтобы пропускать больше солнечного света в зимнее время (и наоборот, небольшое количество окон, обращенных на восток или запад, чтобы ограничить поступление нежелательного солнечного света в летнее время); правильный расчет тепловой нагрузки на внутренние помещения, чтобы избежать нежелательных колебаний температуры и сохранять тепло в ночное время.

Расположение, изоляция, ориентация окон и тепловая нагрузка на помещения должны представлять собой единую систему. Стекло пропускает волны солнечной радиации в диапазоне 0,4-2,5 мкм. В результате поглощения света непрозрачными объектами, находящимися внутри помещения, и дальнейшего переизлучения, длина его волны увеличивается до 11 мкм. Стекло является непроницаемым барьером для электромагнитной волны этой длины. Свет, попадая в помещение, оказывается в ловушке. Количество света, проникающего сквозь стекло, зависит от угла падения. Оптимальный угол падения - 90o. Если солнечный свет падает на стекло под углом 30o или меньше, то большая часть солнечного света отражается.

Для уменьшения колебаний внутренней температуры изоляция должна быть помещена с внешней стороны здания. Однако в местах с быстрым внутренним обогревом, где требуется немного изоляции, или с низкой теплоемкостью, изоляция должна быть с внутренней стороны. Тогда дизайн здания будет оптимальным при любом микроклимате. Стоит отметить и тот факт, что правильный баланс между тепловой нагрузкой на помещения и изоляцией ведет не только к сбережению энергии, но также и к экономии строительных материалов.

Для уменьшения энергопотребления пересматриваются многие нормативы проектирования ограждающих элементов здания, усиливаются их теплоизолирующие свойства путем применения более совершенных изоляционных материалов, ликвидации инфильтрации и продувания через дверные и оконные проемы, применения тройного остекления в холодных районах. Большой эффект дает дифференциация помещений по энергопотребностям и режиму эксплуатации. Малоотапливаемые помещения (шкафы, кладовые, санузлы, гаражи и др.) рекомендуется размешать вдоль северной стены как буферные элементы. Сарнецкий Э.В, Чистович С.А. Системы солнечного тепло- и хладоснабжения. - М.: Стройиздат, 1990. -С. 204-205.

Особое значение при проектировании приобретают планировка участка и правильная ориентация. Для эффективного использования солнечной радиации южная стена или кровля жилого дома должны облучаться прямыми солнечными лучами с 9.00 до 15.00 даже в самый неблагоприятный день.

Для этого солнцевоспринимающий фасад должен быть ориентирован на юг с отклонением не более чем на 10..20. В тесной городской застройке возникает юридическая проблема защиты южных фасадов солнечных домов от затенения.

Определенный интерес с точки зрения возможности использования солнечного тепла представляет собой гелиосистема, состоящая из солнечной теплицы, (веранды, балкона) расположенной около южной стены жилого дома. Такие теплицы позволяют без особых усилий аккумулировать солнечное тепло и одновременно с этим заниматься садоводством.

Ограждение теплицы или оранжереи, выполненное из стекла или прозрачной пленки, является в такой гелиосистеме тепловой защитой, препятствующей проникновению тепла наружу. Благодаря ей в теплице поддерживается сравнительно высокая температура. Через оконное заполнение тепло из солнечной ловушки поступает в помещение и обогревает его. Ограждающая теплицу наружная стена дома выполняет функцию коллектора и аккумулятора солнечного тепла, позволяющего увеличить теплопоступления в помещение в солнечную и холодную погоду, повысить температуру на внутренней поверхности стены и уменьшить затраты на отопление.

В США солнечная теплица считается одним из эффективных методов пассивного отопления. А в приморских и других районах, где господствуют сильные ветры, такие оранжереи и теплицы позволят уменьшить теплопотери через окна вследствие инфильтрации.

Устроить оранжерею можно под балконом, лоджией или выступающим вторым этажом. В этом случае тепло от воздуха, как и в предыдущем случае, поступает через окно в комнату первого этажа, а также через перекрытие, повышая температуру на поверхности пола. Эффективность такого решения состоит в том, что благодаря расположенной под выступающей частью второго этажа оранжерее с теплым воздухом нет необходимости сильно утеплять пол.

Около наружной стены дома можно сделать оранжерею не только на один, но и на два этажа. В этом случае снижаются теплопотери через стены и окна, обращенные в теплицу, и увеличиваются теплопоступления в холодные солнечные дни в помещения через стены и окна первого и второго этажей. Одновременно с этим уменьшаются расходы тепловой энергии, идущие на отопление дома. Кроме того, устройство зимних садов и оранжерей с наружной стороны имеет и другие преимущества. Подобрав определенные цветы и растения для зимнего сада, в течение круглого года обитатели дома будут иметь возможность видеть зеленую растительность через окно дома.

Как видим пассивные системы использования радиации Солнца достаточно разнообразны и включают в себя комплекс мероприятий архитектурного планирования, теплоизоляции, порядка остекления и планировки внутренних помещений.

3. Энергоактивные системы

солнце энергия здание тепло коллектор

Конструкции, позволяющие использовать солнечную энергию, называются энергоактивными.

Концентрационная технология использует систему зеркал для перенаправления и концентрации солнечной энергии с целью нагрева воды. Пары нагретой воды вращают турбину генератора, и вырабатывается электроэнергия, как и в обычных ТЭС. Различают три вида концентрационных станций: линейные или параболические, тарельчатого типа и башенные станции. Линейные концентрационные системы имеют длинные параболические зеркала, предназначенные для нагревания теплоносителя, который циркулирует по трубкам, установленных вдоль зеркала в фокусе параболы. Теплоноситель отдает тепло воде, и она подается на лопасти турбины или в теплотрассу. Концентраторы тарельчатого типа состоят из зеркал в форме тарелок, расположенных радиально, и направляющих солнечную энергию в теплоприемник двигателя Стирлинга. Нагретая вода двигает поршни, и механический момент вращает генератор который вырабатывает электричество.

Башенные станции состоят из большого количества гелиостатов - прямоугольных зеркал площадью несколько квадратных метров, которые фокусируют солнечные лучи на резервуаре с водой расположенном на башне. Резервуар покрыт черным светом для поглощения тепла. Дальше нагретая вода поступает потребителю. Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения. ? Ташкент: Фан, 1998. - С. 45.

Солнечные коллекторы. Они улавливают прямую и рассеянную коротковолновую солнечную радиацию и превращают ее в полезную теплоту, необходимую для отопления здания или получения горячей воды. Их можно совместить с элементами панелей, стен, покрытий, балконов и т.п. Принцип действия солнечного коллектора состоит в «парниковом эффекте» - способности материала пропускать коротковолновые солнечные лучи и задерживать длинноволновую радиацию нагретых поверхностей. В результате такого селективного пропускания солнечные лучи, проходя через внешнее ограждение, нагревают теплоприемную панель, которая, в свою очередь, начинает излучать длинноволновую радиацию. А благодаря способности внешнего ограждения не пропускать длинноволновую энергию происходит значительное повышение температуры внутри ограниченного пространства.

Простейшая конструкция гелиосистемы представляет солнечный коллектор, состоящий из солнечной ловушки (или тепловой защиты) и теплоприемной панели (или гелиоприемника), и аккумулятора солнечной энергии. На поверхности солнечного коллектора расположено светопрозрачное покрытие, сделанное, как правило, из стекла или пленки, под которым имеется полное пространство. Ниже расположен гелиоприемник - теплопоглощающая панель. Вся эта конструкция помещена в металлический ящик, в нижней части которого устраивают теплоизоляцию.

Солнечная ловушка, выполненная из полупрозрачного ограждения из стекла или пленки, обладает селективным пропусканием лучистой энергии. Гелиоприемник - поглотитель солнечной энергии - должен иметь черную матовую поверхность с большим коэффициентом поглощения солнечной радиации (около 0,95-0,98). Его можно сделать из алюминия, оцинкованной стали, стекла, бетона и покрыть кузбас-лаком, ламповой чернью, термостойкой резинобитумной мастикой. Рабочую площадь гелиоприемника делают максимально большой. В некоторых случаях для увеличения количества падающей на гелиоприемник солнечной энергии устанавливают отражатели, сделанные из плоских или изогнутых пластин. Для гелиоприемников лучше использовать алюминий и сплавы из легких цветных металлов, для уменьшения общего веса архитектурного сооружения.

Важны такие показатели, как отношение площади гелиоприемника к отапливаемой площади здания - коэффициент гелиообеспечения и угол наклона гелиоприемника.

Рисунок 1. ? Зависимость площади гелиоприемника Fг.у (м²) и показателя используемости выработанной гелиоэнергии И (%) от планируемой эффективности (%) гелиосистемы и угла наклона гелиоприемника Fг.п/Vзд - отношение площади гелиоприемника к объему здания; Fг.п/Vзд - отношение площади гелиоприемника к площади здания Энергетический потенциал солнечной радиации и физические основы его использования. / Ред. Осипов В.Л. - М.: Аванте, 2008. - С. 14.

Солнечные коллекторы можно располагать на скатных и пологих крышах, в наружных стенах, в ограждении балконов, лоджий, в оконных проемах и зенитных фонарях, на цоколе дома, а также отдельно от здания на некотором расстоянии.

Тепловая защита гелиоприемника делается из одного или нескольких слоев остекления. Ее функция определяется самим названием - улавливать солнечные лучи и не давать тепловому потоку распространяться наружу, не допуская охлаждения коллектора. Исходя из этого она должна иметь хорошие теплозащитные характеристики и ее термическое сопротивление должно быть не менее чем у аналогичных негелиотехнических конструкций.

Если тепловую защиту выполняют из двух слоев остекления, то ее термическое сопротивление должно быть больше или таким же, как у окна с двойным остеклением. Воздушная прослойка, находящаяся между стеклами, способствует повышению теплоизоляционной способности. Кроме того, прозрачность материала, из которого выполнена тепловая защита, должна быть максимальной для солнечных лучей и минимальной для теплового излучения гелиоприемника.

Аккумулятор тепла в энергоактивном ограждении предназначен для накопления и сохранения тепла, которое может быть использовано в вечерне-ночное время и по время несолнечной (пасмурной) погоды. В связи с его назначением конструкция аккумулятора должна быть теплоемкой.

В жилых домах аккумулятор делают вместе с энергоактивным ограждением или в виде отдельной теплоизолированной системы, совмещенной частично или полностью с другими частями здания.

В качестве аккумулятора тепла в здании, как уже упоминалось, можно использовать массивную плоскую панель, например железобетонную, или специально сконструированные для этих целей панели, разделенные на секции, заполненные каменной щебенкой, гравием, грунтом, панели с контейнерами (например, в виде бочек), заполненными водой или другой жидкостью, а также панели со специальными герметизированными контейнерами с перенасыщенным раствором хлористого кальция, сульфата натрия, углекислого натрия. В качестве аккумулятора можно использовать плавательный бассейн или пожарный резервуар, в качестве теплоаккумулирующего вещества часто применяют воду благодаря ее большой теплоемкости и малой вязкости.

При проектировании гелиосистем основная задача заключается в том, чтобы обеспечить достаточную площадь гелиоприемников и разместить их наилучшим образом по отношению к солнечным лучам. Оптимальное положение солнечного коллектора - наклонное, в то время как традиционное положение стен - вертикальное. Помимо этого наиболее целесообразной ориентацией коллекторов является восток-юг-запад. К сожалению, все это создает определенные трудности для проектирования и обеспечения естественным освещением здания, приводит к необходимости отыскивать наиболее целесообразные решения с учетом теплотехнических и конструктивных приемов, позволяющих создать оптимальный температурный режим внутри дома. Богословский В.Н. Сканви А.Н. Отопление. - М.: Стройиздат, 1990. - С. 708.

Тем не менее, несмотря на эти сложности, существуют различные решения, позволяющие использовать солнечную энергию в индивидуальных жилых домах. Рассмотренные ниже варианты гелиосистем для индивидуального строительства достаточно просты, их можно использовать для подогрева воды и отопления.

Если необходимо нагреть воду для душа, то простейшая активная гелиосистема будет выглядеть следующим образом. Конструкция Бак с водой окрашивают темной, лучше черной краской для увеличения коэффициента поглощения поверхности. Это способствует увеличению ее нагрева солнечными лучами. Снизу устраивают теплоизоляцию бочки к примеру - подкладывают плиту пенопласта толщиной 5-8 см.

Затем на баке или бочке укрепляют деревянные, пластмассовые или металлические рейки, к которым крепят прозрачную полиэтиленовую пленку. Ее устанавливают так, что она защищает собой верх и бока бочки или бака. Вместо пленки можно использовать и обыкновенное оконное стекло. Такое устройство, создающее «парниковый эффект», будет способствовать нагреву воды. Нагревать воду, используя солнечное тепло, можно и другим способом. На крыше гаража, южном скате крыши дома или сарая, навесе над душем устанавливают плоскую емкость для воды высотой около 20 см. Лучше, чтобы ее крыша или покрытие были выполнены из прозрачного материала.

Вместо прозрачного покрытия можно использовать теплопроводящий материал - металл. Его поверхность окрашивают в черный цвет. Затем с северной стороны, откуда не поступают солнечные лучи, устраивают теплоизоляцию из пенопласта толщиной 5-8 см. С помощью реек и полиэтиленовой пленки или строительного стекла аналогично предыдущему способу делают прозрачную защиту, позволяющую лучше нагреть воду.

Простейший солнечный нагреватель для летнего душа можно сделать из фреонового конденсатора от вышедшего из строя холодильника. Как правило, конденсатор - металлическая панель на задней стенки холодильника в виде змеевика - окрашена в черный цвет. Обращенный к солнечным лучам черный конденсатор хорошо поглощает идущее от солнца лучистое тепло и нагревает проходящую по нему воду. Если конденсатор подсоединить к нижней части бака, то находящаяся в змеевике вода будет нагреваться и подниматься вверх в бак, а более холодная из нижней части бака будет поступать в конденсатор. Таким образом, будет происходить циркуляция воды, и она равномерно прогреется по всему баку. Преимущества этого способа в том, что при включении душа и понижении уровня воды в баке ее, циркуляция не нарушится. Такую конструкцию можно использовать и для нагрева воды для мытья рук и посуды. Если солнце скроется на некоторое время за облаками, то тепло водой все равно можно пользоваться, так как нагретая в баке вода благодаря своей большой теплоемкости еще какое-то время будет сохранять тепло. При утеплении бака кусками пенопласта или другими теплоизоляционными материалами снизу и с северной стороны и установке солнечной ловушки из стекла или полиэтиленовой пленки вода будет оставаться теплой достаточно длительное время.

При желании в качестве емкости для воды вместо бака можно использовать обыкновенную автомобильную камеру. Благодаря черному цвету резина хорошо будет поглощать солнечное тепло и нагревать воду, находящуюся в баллоне.

Теплыми солнечными лучами можно подогреть воду не только для душа и бытовых нужд, но и для отопления. Для этого поверхность стены или ската крыши, обращенную в южную сторону, красят в темный или черный цвет. По периметру выбранного участка делают каркас из деревянных реек. Сечение реек принимают 5x8 см. На черной поверхности располагают зачерненную металлическую трубку диаметром 8-30 мм в виде змеевика с шагом 10-15 см. Вместо металлической трубки можно использовать черный резиновый шланг. Установленные трубки или шланг, образующие самодельный коллектор, остекляют по каркасу оконным стеклом в один, а лучше в два слоя.

Если коллектор устраивают на стене, имеющей низкую теплозащиту, на так называемой холодной стене, то надо сделать утепление с внутренней стороны участка ограждения, находящегося под коллектором Кроме того, чуть выше изготовленного коллектора надо установить бак (например, на чердаке) и изолировать его пенопластом или другим теплоизоляционным материалом. Затем к нему подключить трубки или шланги таким образом, чтобы верхний вывод коллектора был подключен к верхней, а нижний - к нижней части бака. Подключив трубки к системе водоснабжения, можно будет пользоваться горячей водой, нагретой солнечной энергией.

Особое внимание надо обратить на торцевые стены здания, не имеющие окон, или глухие части стен, обращенные на южную сторону. Эти поверхности, можно сказать, специально предусмотрены для размещения на них солнечных коллекторов. Преимущество таких участков состоит в том, что для устройства коллекторов не надо делать перестройку и перепланировку жилого дома. Умнякова Н.И Как сделать дом теплым. ? М.: Стройиздат, 1996. ? С. 36-37.

Кажется, что солнечную энергию для отопления, нагрева воды и других нужд целесообразно использовать только в жарких солнечных районах Африки, Америки, на Канарских островах, на Черноморском побережье и т.д.

Возможность же применения солнечного тепла для этих целей в Центральных районах Европейской части у многих вызывает скептическое отношение. Дело в том, что ясная солнечная погода в Европе может установиться как на длительный срок, так и на непродолжительный период.

Переменная облачность характерна и для России. А солнце, периодически появляющееся на небе и скрывающееся за тучами, не может обеспечить стабильную работу классической гелиоустановки. Поэтому для районов с неустойчивой погодой целесообразно комбинировать гелиосистему с традиционными отопительно-нагревательными установками, либо использовать гелиосистемы на основе вакуумных коллекторов (рис. 2.3).

В большинстве вакуумных коллекторов применяется метод фокусировки солнечного излучения. В них достигаются самые высокие температуры. Системы зеркал или увеличительных стекол концентрируют солнечное излучение на трубчатом радиаторе, заполненном жидкостью. Последняя очень быстро нагревается и поступает в общую отопительную систему здания.

Рисунок 2. ? Вакуумный солнечный коллектор (проточный, с внутренним отбором тепла теплоносителем) с фокусировкой солнечной энергии

Рисунок 3. ? Вакуумный коллектор с внешним отбором тепла теплоносителем

Принцип работы вакуумного коллектора в внешним отбором тепла теплоносителем. Солнечные лучи нагревают, покрытую специальным слоем, пластину-испаритель, которая помещена в трубку из боросиликатного стекла с двойными стенками. Внутри трубки создан глубокий вакуум, который создает эффект термоса и препятствует передаче тепла окружающему воздуху. Солнечные коллекторы, в зависимости от их типа, позволяют использовать до 75% суммарного излучения. Даже в сильный мороз при штормовом ветре, потери тепла ничтожны. Вместо этого, тепло передается медной трубке, содержащей разновидность гликоля с низкой температурой кипения. Горячие пары жидкости поднимаются вверх и попадают в расширяющуюся часть медной трубки. Здесь пары конденсируются и стекают обратно, предварительно отдав тепловую энергию жидкости-теплоносителю, которая циркулирует в системе. Обычно - это антифриз. Теплоноситель не омывает трубку непосредственно, а протекает в герметичном медном теплообменнике, в который вставляются трубки. Для лучшей теплопередачи используется специальная теплопроводная паста. Если трубку извлечь из теплообменника, утечки антифриза не будет. Этим качеством коллектор такого типа выгодно отличается от более простых моделей, у которых теплоноситель циркулирует непосредственно в вакуумной трубке. Для контроля вакуума, на стенки трубок в нижней части, нанесено соединение бария, имеющее зеркальный блеск. При попадании внутрь атмосферного воздуха, покрытие становится молочно-белым.

Строительство энергоэффективных районов или поселков по сравнению со строительством отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий позволяет на принципиально более высоком уровне внедрить энергосберегающие технологии.

К примеру в Финляндии построен квартал VIIKKI. В жилом районе демонстрируются новые солнечные комбинированные системы, интеграция коллектора с крышей, системы пассивного использования солнечной радиации, параллельное использование систем солнечного обогрева и систем централизованного теплоснабжения, в солнечных коллекторах используются модули большой площади (с размером блока коллектора 10 м²). Коллекторы общей площадью 1248м² обеспечивают до 2/3 потребностей квартала в тепле.

Таким образом, технологии вакуумных коллекторов являются наиболее перспективным направлением использования солнечной радиации для теплоснабжения зданий.

Заключение

Итак, мы рассмотрели вопросы использования солнечной радиации для использования в системах теплоснабжения зданий. Солнце как источник энергии обладает следующими важными особенностями: вид энергии рассеянная лучистая в широком спектре; периодичность - регулярно в соответствии с географическим положением, надежность - солнечная радиация достигающая поверхности земли существенно падает при плохих погодных условиях.

Системы пассивного использования солнечной радиации проектируются комплексно и включают в себя ряд инженерных решений от ориентации здания по сторонам света до размещения встроенной мебели.

Огромный интерес представляют энергоактивные системы теплоснабжения на основе потребления солнечной радиации. К наиболее эффективным из них можно отнести вакуумные коллекторы (КПД 75% протии 10-15% у фотоэлектрических преобразователей).

Особенности систем на вакуумных солнечных коллекторах:

Солнечный коллектор должен быть установлен на южной стороне, это сделает максимальной его эффективность.

Установка не требует дополнительных дорогостоящих работ (земляных работ или бурения скважин).

Возможен нагрев воды до высоких температур (температура теплоносителя в самом коллекторе может быть выше 100 градусов), в связи с этим может использоваться как для подогрева воды так и для любых видов отопления.

Количество тепла зависит от количества солнечного излучения. Вакуумный коллектор вырабатывает тепло из прямого и рассеянного (облачное небо) солнечного излучения, но в зимние месяцы когда световой день короток и часто очень плотная облачность, количество тепла выделяемое солнечным коллектором невелико, по этому он не может быть единственным источником тепла. Тем не менее положительный энергопоток наблюдается в существующих системах такого типа до температур -50 С.

Срок службы оценивается в 20-30 лет, это связано с простотой и механической прочностью конструкции самого коллектора, единственная механически вращающаяся часть системы циркуляционный насос. Расходы на замену насоса не велики.

Таким образом, на сегодняшний день данная технология является наиболее эффективной технологией использования солнечной радиации в теплоснабжении зданий на большей части России.

Список используемой литературы

1. Богословский В.Н. Сканви А.Н. Отопление. - М.: Стройиздат, 1990. - 736 с.

2. Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения. ? Ташкент: Фан, 1998.

3. Сарнецкий Э.В., Чистович С.А. Системы солнечного тепло- и хладоснабжения. - М.: Стройиздат, 1990. - С. 204-205.

4. Умнякова Н.И Как сделать дом теплым. ? М.: Стройиздат, 1996.

5. Энергетический потенциал солнечной радиации и физические основы его использования. / Ред. Осипов В.Л. - М.: Аванте, 2008. - 317 с.

Размещено на Allbest.ru