Альтернативні джерела опалення

В середньому на кожний квадратний метр поверхні нашої планети припадає близько 1000 Вт сонячної енергії. Це значення варіюється залежно від географічної широти місцевості і щільності хмарного шару. Але навіть в далеких від екватора країнах Земля отримує таку кількість сонячного тепла, яке багато разів перевищує енергетичні потреби населення. Поки масштабне освоєння цього ресурсу стримує відносна доступність викопних енергоносіїв, по вже сьогодні в світі щорічно монтуються мільйони квадратних метрів сонячних колекторів.

Сонячні нагрівальні колектори – найбільш ефективні і зручні (стосовно теплопостачання будинку) пристрої для уловлювання променів і перетворення їх в теплову енергію. Вони бувають плоскими і вакуумними.

Конструкція плоского сонячного колектора включає в себе абсорбер (як правило, мідний), розміщений в корпусі з светопрозрачной верхньою поверхнею і теплоізоляційним шаром в нижній частині. До абсорберу примикає теплообмінник з мідних трубок, по яких циркулює нагрівається рідина – вода або антифриз.

Абсорбери високоефективних колекторів мають багатошарове селективне покриття, що забезпечує найбільш повне перетворення сонячного світла в тепло і в той же час знижує до мінімуму зворотне теплове випромінювання.

У виробництві колекторів застосовують міцні скла підвищеної прозорості, на які передові виробники також наносять антіотражающее покриття.

Існують моделі плоских сонячних колекторів, які забезпечують нагрівання повітря, а не рідини. Їх використовують як для прямого повітряного обігріву, так і в складі східчастих систем генерації тепла. Плоскі сонячні колектори – ефективне обладнання, яке може працювати цілий рік. Але в морозні дні і вітряну погоду їх ефективність і продуктивність знижуються через збільшення теплових втрат з поверхні колектора.

Стабільну подачу тепла в таких умовах забезпечують більш дорогі (якщо порівнювати вироби одного рівня) вакуумні колектори. Вони складаються з граматичних прозорих колб З абсорбером і трубкою-теплообмінником всередині. Відсутність в колбах повітря виключає переміщення тепла конвекцією, а значить, і його витік в навколишнє середовище з поверхні судини. Вакуумні колектори здатні вловлювати не тільки прямий, але і розсіяне сонячне світло.

Щоб тепло можна було використовувати не тільки при наявності сонця, геліонагревательная система повинна вміти запасати його про запас. У випадку з басейном це відбувається природним чином – тепло акумулюється в обсязі води, що нагрівається. В установках сонячного ГВП та опалення необхідний теплоаккумулятор.

У геліосистемах повітряного типу їм може бути капав або камера, заповнена великими каменями: при наявності сонця вони будуть нагріватися надходять від колекторів повітрям, а в решту часу – віддавати накопичене тепло.

При нагріванні води акумулятором сонячної енергії служить теплоізольована ємність. Її обсяг залежить від тих завдань, які решает- геліоустановка. Відомі проекти, де для сезонного акумулювання сонячного тепла були споруджені величезні підземні резервуари. А для ГВП будинку, в якому цілий рік проживає сім’я з чотирьох чоловік, досить бака ємністю 300 л. приймає енергію від двох-трьох колекторів.

Так іноді називають теплові насоси. Завдяки їх здатності забирати тепло від менш нагрітої середовища і передавати його більш нагрітої можна збирати і використовувати енергію, розсіяну в навколишньому просторі.

Тепловий насос – споживач електроенергії. Але її витрата виявляється менше тієї кількості енергії, яку вдається витягти з навколишнього середовища.

За допомогою теплового насоса для опалення будинку та отримання гарячої води можна використовувати низькопотенційне тепло зовнішнє і внутрішнього повітря, грунту, поверхневих, підземних і стічних вод.

Повітряні теплові насоси – найбільш недороге обладнання даного виду. Для їх роботи не потрібно система уловлювання та передачі низько потенційного тепла – досить повітрозабірника. Але в холодні дні ефективність, а значить, і продуктивність цих джерел тепла сильно знижуються. Щоб не переплачувати за обладнання, повітряний тепловий насос зазвичай використовують в парі з іншим теплогенератором, який включається при тем- пературі зовнішнього повітря -5 … -10 * С

Наша планета акумулює сонячну енергію, а її надра розжарені протікають в них процесами. Грунт нижче рівня промерзання і підземні води належать до стабільне джерело низько потенційного тепла протягом усього року.

Для утилізації енергії грунту необхідний первинний контур – трубопровід, по якому циркулює незамерзаюча рідина, що доставляє зібране тепло до випарника теплового насоса. Труби розміщуються під землею у вигляді горизонтального колектора або в спеціально пробурених свердловинах.

Відбір тепла фунтових вод проводять за допомогою двох свердловин – для забору і скидання води. При цьому потрібна постійна робота водяного насоса.

Хоча ці способи значно дорожче, ніж паркан навколишнього повітря, грунтовий і водяний теплові насоси можна цілий рік використовувати в якості єдиного джерела тепла в будинку, отримуючи на кожен витрачений кіловат електричної потужності до 4,5-43 кВт тепла.

Таке рішення слід розглядав як суперекономічний спосіб електрообігріву, який підходить і для тих випадків, коли наданої енергетиками потужності недостатньо для теплопостачання за допомогою звичайних електронагрівачів.

На жаль, при всій привабливості застосування грунтових і водо-водяних теплових насосів в нашій країні носить одиничний характер, найчастіше це презентаційні проекти. Власників будинків відлякують великі капітальні витрати.

Щоб оптимізувати витрати, не відмовляючи собі в задоволенні користуватися тепловим насосом, слід все-таки розглянути варіанти його спільної роботи з іншим джерелом тепла. Наявність додаткового теплогенератора здешевлює спорудження первинного контуру (а це найдорожча частина проекту) і дозволяє застосувати менш потужний і менш дорогий тепловий насос.

Сонячні колектори та теплові насоси добре доповнюють один одного. Їх комбінація забезпечує подачу поновлюваного тепла незалежно від часу доби і погоди. Такий «тандем» може повністю покрити теплові потреби будинку або мінімізувати витрату палива котлом, піччю, каміном і т.д.

Системи теплопостачання, що поєднують в собі різні генератори тепла, називають комбінованими або гібридними. Вони проектуються з урахуванням особливостей конкретного об’єкта, доступності того чи іншого палива і цін на енергоносії та інших факторів.

Джерела тепла комбінованої системи опалення відрізняються режимами роботи, гідравлічними і температурними параметрами. У збалансовану систему їх об’єднує за допомогою бака акумулятора.

Спеціальні моделі таких баків дають можливість реалізувати пошарове акумулювання тепла, при якому кожен його джерело підключається до відповідної температурної зоні в обсязі резервуара. Разом з розумною автоматикою баки-акумулятори забезпечують просту ув’язку гібридних установок.

Розроблено також схеми, в яких джерела відновлюваної тепла включаються не паралельно один одному, а послідовно. Наприклад, спочатку відбувається нагрів води або повітря в сонячному колекторі, а потім цей теплоносій надходить в тепловий насос. Так можна видавати в систему опалення воду з високою темпратуре навіть в похмурі і холодні дні.

Ссылка на основную публикацию