Об использовании солнечных водонагревателей в погодных критериях средней полосы Рф

Инструкция

На базе математического моделирования простейшей солнечной водонагревательной установки с внедрением современных программных средств и данных обычного метеогода показано, что в реальных погодных критериях средней полосы Рф целенаправлено спользование сезонных солнечных водонагревателей, работающих в период с марта по сентябрь. Для установки с отношением площади солнечного коллектора к объему бака-аккумулятора 2м2 /100 л. возможность каждодневного нагрева воды в этот период до температуры более чем 37оС составляет 50 — 90%, до температуры более чем 45 оС: 30 — 70%, и до температуры более чем 55 оС: 20 — 60%. Наибольшие значения вероятности относятся к летним месяцам.

ВВЕДЕНИЕ

Способности использования экологически незапятанной везде доступной возобновляемой энергии солнечного излучения завлекают все большее внимание. В согласовании с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии (энергия Солнца, ветра, биомассы) должны занять приметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение истощающихся припасов органического горючего и экологическое оздоровление среды.

В среднем по году, зависимо от погодных критерий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, фактически в любом (независимо от широты) месте, около 1000 Вт/м2. В критериях средней полосы Рф солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию эквивалентную приблизительно 100 — 150 кг у. т/ м2 год. Практическая задачка, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, заключается в том, чтоб более отлично «собрать» этот поток энергии и конвертировать его в подходящий вид энергии (теплоту, электроэнергию) при меньших издержек на установку. Простым и более дешевеньким методом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так именуемых плоских солнечных коллекторах.

Тонкий солнечный коллектор представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков ящик, снутри которого помещена тепловоспринимающая железная либо пластмассовая панель, окрашенная для наилучшего поглощения солнечного излучения в черный цвет (либо покрытая особым оптическим селективным покрытием, отлично всасывающим относительно коротковолновое солнечное излучение и не достаточно излучающее в инфракрасной области) и закрытая сверху светопрозрачным огораживанием (один либо два слоя стекла либо прозрачного стойкого под воздействием ультрафиолета пластика). Панель является теплообменником, по каналам которого прокачивается нагреваемая вода. Вода направляется в теплоизолированный бак гидравлически соединенный с солнечным коллектором. За денек вода из бака может пару раз проходить через коллектор, нагреваясь до расчетного уровня температуры, зависящего от соотношения меж объемом бака и площадью солнечного коллектора, также от погодных критерий. Циркуляция воды в замкнутом контуре солнечный коллектор – бак – солнечный коллектор может осуществляться принудительно при помощи маленького циркуляционного насоса либо естественным образом за счет разности гидростатических давлений в столбах прохладной и нагретой воды. В последнем случае бак должен размещаться выше верхней отметки солнечного коллектора.

В ряде государств солнечные водонагревательные установки стали обыденным атрибутом жизни. Так, к примеру, в Израиле горячее водоснабжение 80% всех жилых домов обеспечивается солнечными водонагревателями, что дает экономию более 5% производимой в стране электроэнергии. Многие 10-ки фирм разных типов солнечных коллекторов и водонагревательных установок удачно действуют в Европе, Америке, Австралии и других регионах мира. Суммарная площадь установленных в наше время солнечных коллекторов в мире превосходит уже 50 млн. квадратных метров, что эквивалентно замещению обычных источников энергии в объеме приблизительно 5–7 млн. тонн условного горючего в год.

Пик развития «солнечного» рынка в мире, обусловленный разразившимся энергетическим «кризисом» и резким ростом цен на энергоресурсы, приходится на середину и конец 70-х годов. В почти всех странах были приняты особые муниципальные программки прямой денежной, законодательной и информационной поддержки и стимулирования развития технологий использования нестандартных возобновляемых источников энергии. Говоря о солнечных водонагревателях, можно утверждать, что в текущее время в почти всех странах мира технологии действенного нагрева воды для бытовых целей солнечным излучением довольно отлично отработаны и обширно доступны на рынке. Более экономически действенные сферы внедрения солнечных водонагревателей в значимой мере уже освоены. К примеру в США более 60% личных и публичных плавательных бассейнов обогреваются за счет солнечной энергии (простые бесстекольные, без термический изоляции, обычно, пластмассовые солнечные коллекторы).

В бывшем СССР, невзирая на искусственно устанавливаемые цены на классические энергоресурсы, вопросам развития гелиотехники также уделялось определенное внимание со стороны страны. Действовали муниципальные программки по полосы Министерства науки и технической политики, Минтопэнерго. Совместно с тем эти усилия были ориентированы в большей степени на южные республики (Туркмения, Узбекистан, Грузия, Армения, Украина и др.), где климатические условия непременно являются более подходящими для использования солнечной энергии. В итоге, сейчас в Рф число действующих солнечных установок очень ограничено. Все же за последние годы в Рф сформировалось около 10-ка возможных производителей солнечных коллекторов и водонагревателей с отработанными на выпуске опытнейших и маленьких партий технологиями их массового производства. Обычно, сейчас это – акционерные компании, специализирующиеся другими основными видами деятельности.

Следует отметить, что, обычно, разработанные русскими производителями солнечные коллекторы, отвечают современным техническим требованиям. Они делаются из нержавеющей стали, в ряде всевозможных случаев имеют селективные покрытия панелей, современную теплоизоляцию. К огорчению, больших заказов производители не имеют и выпускают установки от варианта к случаю, в связи с чем стоимость на их устанавливается достаточно высочайшей – почти всегда от 100 до 300 баксов в расчете на 1 кв. м площади коллектора. Высочайшая стоимость на изделия в купе с относительно низкими по сопоставлению с забугорными внутренними ценами на горючее резко ограничивает спрос. Ситуация утежеляется также слабенькой информированностью возможных потребителей о способностях практического использования солнечных установок, их преимуществах. В отличие от ведущих забугорных государств у нас пока еще отсутствует законодательство, устанавливающие какие-либо льготы для производителей и потребителей экологически незапятнанных энергетических установок. Совместно с тем в связи с тенденцией неуклонного роста цен на горючее и электроэнергию энтузиазм к солнечным водонагревательным установкам вырастает. В этой ситуации появляется необходимость вновь возвратиться к анализу трудности и предоставить возможным потребителям и разработчикам беспристрастную информацию о реальных способностях использования солнечной энергии. В данной статье мы тормознули на анализе эффективности солнечных водонагревателей применительно к климатическим условиям средней полосы Рф (Москва и столичный регион), где по ряду оценок существует больший платежеспособный спрос на такие установки (летние кафе, коттеджи, дачи и т.п.). Ясно, что для более южных и «солнечных» регионов страны условия использования солнечных водонагревателей будут более подходящими.

ПОСТАНОВКА Задачки

Рассматривается простая солнечная водонагревательная установка с объемом бака 100 л. (рис.1). Бак теплоизолирован. Циркуляция воды в контуре солнечный коллектор – бак может быть естественная либо принудительная. На результаты анализа это событие не оказывает существенного воздействия.

Набросок 1.

Основная цель анализа состоит в определении способности нагрева воды в баке в течение денька до определенной температуры, применимой для потребителя, за счет энергии солнечного излучения с учетом реальных погодных критерий (интенсивность солнечной радиации, изменяющейся в течение денька, температура внешнего воздуха).

В качестве контрольных выбраны три уровня температур нагрева воды в баке: 37оС (это та температура, при которой вода чувствуется нами как теплая), 45 и 55оС. Для бытовых целей (душ, мытье посуды, стирка белья и т.п.), как указывает практический опыт и статистические забугорные данные, нагрев воды выше 40 — 45оС не требуется.

Площадь солнечного коллектора в проводимых расчетах варьировалась в границах 1 – 3м2. Забегая вперед, отметим, что повышение площади солнечного коллектора более 3 м2 в расчете на 100 литровый бак естественно приводит к увеличению наибольшей температуры воды в баке и поболее преждевременному в течение денька достижению избранных контрольных температур, но при всем этом возможность каждодневного нагрева воды до требуемой температуры значительно не растет. Таким макаром, исходя из бытового предназначения установки, повышение площади солнечного коллектора более 3м2 оказывается нецелесообразным, потому что связано с неоправданным повышением цены установки.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru