Технологии теплоснабжения зданий за iет использования энергии Солнца
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
ьное 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.
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 коллекто