Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Энергосбережение, экономия энергии » В чем преимущество солнечных коллекторов по сравнению с традиционными котельными
Количество просмотров: 2681
Комментарии к статье: 6


В чем преимущество солнечных коллекторов по сравнению с традиционными котельными


Количество энергии, посылаемое им к Земле, примерно в 20 тыс. раз превышает нынешнее производство энергии в мире. Однако плотность солнечного потока мала, а потому эта энергия оказывается весьма дорогой.

Наиболее разработанное сегодня направление — превращение солнечной энергии в низкопотенциальное (с температурой до 100 °С) тепло, которое может быть использовано для отопления, горячего водоснабжения, сушки сельскохозяйственной продукции.

Кроме этого направления, солнечная энергия может также использоваться в солнечных электростанциях. Здесь есть две возможности. Первая: получение с помощью солнечной энергии высокопотенциального тепла, а затем его преобразование в электроэнергию, как это делается на обычных тепловых электростанциях. Вторая — прямое преобразование солнечного излучения в электроэнергию в фотоэлектропреобразователях.

В случае использования солнечных коллекторов конкурентом Солнцу выступает традиционное топливо, сжигая которое, потребитель получает тепло. Чаще всего тепло от солнечных коллекторов используется на практике для производства горячей воды, но его также можно использовать для обогрева помещений (в системе отопления). Посмотрим, на чьей стороне преимущество?

Солнечный коллектор

Коллектор солнечной установки имеет к. п. д. около 50 % и на широте 40 — 45° может в год выдать тепло, эквивалентное 0,1 т у. т. на 1 м2 его поверхности. Вода в нем нагревается в нем до 50 — 60 °С.

Такие солнечные установки могут удовлетворять до 70 процентов годовой потребности в тепловой энергии, необходимой для нагрева горячей воды, особенно в период с марта по октябрь. В летние месяцы правильно подобранная солнечная установка покроет до 100 процентов потребности в горячей воде для бытового потребления.

Стоимость такой установки составляет сегодня около 700 — 900 долл. на 1 м2 коллектора по площади апертуры без стоимости монтажа. Соответсвенно, на данный момент такая солнечная установка более, чем в 3 раза проигрывает крупной отопительной котельной, которые строятся в городах.

А как обстоит дело в сельской местности, где дома индивидуальные, а источник тепла в основном уголь или дрова, сжигаемые в примитивных, малоэкономичных печах. Здесь потребитель постоянно озабочен вопросом: «Где взять топливо?».

В этих условиях подход к конкурентоспособности солнечной установки должен быть иным, так как на первый план выступает не стоимостной, а психологический фактор. В ряде случаев потребитель все-таки предпочтет купить достаточно дорогую солнечную установку, даже зная, что при существующих ценах на топливо она окупится очень нескоро.

Принцип работы солнечного коллектора

В пользу такой покупки будут говорить чисто человеческие аргументы. Например, имея солнечную установку, не надо заботится о топливе, постоянно думать, как его приобрести. Да и вообще, как говорится, нервы дороже.

Использование солнечных установок в сельской местности имеет большой социальный эффект, так как приближает комфортность условий к городским. Здесь опять-таки экономические факторы не имеют решающего значения.

Потенциальный спрос на такие установки велик, но чтобы его удовлетворить, они должны быть достаточно дешевыми, полностью комплектными, надежными, практически не требующими обслуживания, иметь длительный гарантированный срок службы.

Солнечный коллектор в курортной зоне

Наконец, есть еще одна область применения солнечных установок, в которой прямое сопоставление расчетных затрат не является решающим аргументом. Речь идет о курортных зонах, для отелей, а также для владельцев объектов агротуризма и гостевых домов, где огромное значение имеет экологический фактор.

Так как даже при использовании наиболее чистого топлива — природного газа — вредные выбросы неминуемы, то здесь следует применять более дорогие, но экологически чистые солнечные установки, которые позволяют не загрязняя окружающую среду, получать горячую воду для бытовых нужд и отопления.

В целом, растущее экологическое сознание в мире заставляет людей все чаще искать устройства, использующие возобновляемые источники энергии.

Итак, подведем итоги. Первое: при решении вопроса об использовании возобновляемых источников прежде всего надо исходить из экономических факторов. Второе: экономические аргументы могут быть потеснены лишь очень весомыми соображениями, о которых говорилось выше.

Солнечный коллектор для нагрева воды

Дополнительно. Ответы на часто задаваемые вопросы про солнечные коллекторы

1. Как ориентация солнечной установки влияет на выработку солнечной энергии?

Чтобы в полной мере использовать потенциал эффективности солнечных коллекторов, они должны быть установлены в направлении наиболее сильного солнечного излучения. Это означает, что южное направление - лучшее направление для солнечной установки.

Однако не менее хороших результатов можно добиться и при западной ориентации. Это связано с тем, что внешняя температура повышается во второй половине дня, и поэтому коэффициент поглощения такой же хороший на западной стороне.

2. Работают ли солнечные коллекторы в пасмурную погоду?

Солнечные коллекторы используют не только прямой солнечный свет для выработки энергии, но и рассеянный свет. Поэтому они нагревают воду в пасмурные дни, хотя и не так интенсивно, как в солнечные дни. Наибольшее количество энергии вырабатывается в летние месяцы, но система отопления также обеспечивает потребности семьи в энергии весной, осенью и зимой.

Подсчитано, что такая солнечная система может покрывать от 50% до 70% годовой потребности в энергии для горячего водоснабжения в частном доме. Конечно, эффективность теплопередачи увеличивается при более высоких температурах наружного воздуха.

3. Можно ли использовать солнечные системы в больших зданиях?

Солнечные системы могут удовлетворить большинство потребностей в горячей воде жилых домов, вилл, больниц, офисных зданий, промышленных предприятий и фабрик, а также других коммерческих помещений. Большие объекты обычно используют гораздо большее количество горячей воды, поэтому солнечные системы приносят значительную пользу.

4. Можно ли установить солнечные коллекторы на старые здания?

Да, но необходимо учитывать различные факторы, например, тип крыши, материал, которым она покрыта, и выбор оптимальной системы крепления. Вам также необходимо проверить состояние крыши, чтобы убедиться, что она достаточно прочная, чтобы выдержать вес солнечной системы.

Яков Кузнецов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Энергосбережение, экономия энергии

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Способы преобразования солнечной энергии и их КПД
  • Характеристики солнечных батарей
  • Самодельные солнечные батареи и их промышленные аналоги
  • Двусторонние солнечные элементы
  • Монтаж плавучих фотоэлектрических панелей на водоемах
  • Возобновляемые источники энергии и умные сети на практике
  • Полимерные солнечные батареи
  • Как устроены и работают солнечные батареи
  • Солнечная черепица Тесла, фотоэлектрическая плитка - Tesla Solar Roof
  • Ветрогенераторы или солнечные батареи, что лучше выбрать?
  • Категория: Энергосбережение, экономия энергии

      Комментарии:

    #1 написал: Егор |

    Интеграция двух разных систем, использующих возобновляемые источники энергии, делает устройства более эффективными и, следовательно, лучше выполняют свою задачу. Примером такого решения может быть установка, в которой воздушный тепловой насос взаимодействует с солнечными коллекторами. Тепловой насос - это низкотемпературный источник тепла, способный нагреть бытовую воду до температуры 55-60 градусов Цельсия. С другой стороны, солнечные коллекторы обеспечивают горячую воду в такой степени, чтобы значительно сократить время работы теплового насоса, особенно летом. Сочетание обоих создает самодостаточную систему, которая способна поставлять энергию в течение большей части года. Правда одних источников энергии недостаточно, поскольку и насосы, и коллекторы требуют резервуара для хранения тепла. В такой ситуации резервуар для горячей воды для бытового потребления должен иметь большую емкость, чем в случае традиционного отопления. Это облегчит длительное регулирование температуры сбрасываемой хозяйственной воды и позволит исключить излишние тепловые потери.

      Комментарии:

    #2 написал: Виктор |

    Коллекторы - это сердце установки, но не стоит забывать и о важном элементе - емкости. Наиболее распространены двухконтурные баки - к нижнему подключаются солнечные коллекторы, а к верхнему - отопительный котел. Следует помнить, что коллектор часто только предварительно нагревает воду, но достижение необходимой температуры 35–40 ° C позволяет нагревать ее с помощью бойлера, нагревателя или теплового насоса. Главное - правильно выбрать емкость резервуара. Слишком маленький он не сможет летом поглотить все тепло коллектора. В свою очередь, за слишком много придется платить больше, но весной и осенью очень большой объем воды будет слишком плохо нагреваться. Кроме того, он будет занимать место без надобности. Предполагается, что емкость бака должна в 1,5–2 раза превышать суточную потребность в горячей воде. В случае семьи из 4 человек это 300-400 литров. При выборе емкости следует также обратить внимание на то, чтобы змеевик, предназначенный для подключения коллекторов, имел достаточно большую поверхность. Это сделает передачу тепла более эффективной. Небольшой змеевик, типичный для резервуаров, взаимодействующих с бойлером, просто не подходит, потому что жидкость солнечного коллектора имеет более низкую температуру, чем вода в котле, и передача тепла не так эффективна. 

      Комментарии:

    #3 написал: Павел Голубев |

    К сожалению, больше всего солнечной энергии мы получаем не тогда, когда нужно отапливать дом, а когда его нужно охлаждать. Для поддержки этого теоретически можно было бы установить большое количество коллекторов, но от этого было бы мало пользы. Во-первых, такие вложения обойдутся очень дорого. Во-вторых - независимо от размеров поля коллектора зимой температура нагретой солнцем воды будет недостаточной. Также существует проблема управления избытком тепла летом. Правда, их можно использовать, например, для подогрева воды в садовом бассейне, но такая инфраструктура у нас редко. Поэтому в наших условиях коллекторы используются в первую очередь для приготовления горячей воды (ГВС).

      Комментарии:

    #4 написал: Эдуард |

    Есть лишь один серьезный минус в использовании солнечных коллекторов в северных странах — у нас часто бывает пасмурная погода, а для работы преобразователя необходимы солнечные лучи.

      Комментарии:

    #5 написал: Алина |

    Электромагнитное излучение уже давно используется для обогрева во многих системах пассивного отопления, например, при приготовлении яиц, римских банях и древнеегипетских домах, а также в современных решениях, таких как солнечные тепловые панели и термосифоны. Эти стратегии сбора солнечной тепловой энергии сильно зависят от физики излучения абсолютно черного тела и его способности поглощать и передавать электромагнитное излучение. На бытовом уровне чаще всего собирают тепловую энергию для использования в системах водяного отопления. Однако эти решения менее подходят для производства электроэнергии в промышленных масштабах. В простейшей версии системы солнечного водонагревателя используется насос для циркуляции холодной воды через панель черного тела. Это визуально напоминает фотогальваническую солнечную панель, где черная поверхность эффективно поглощает тепловую энергию, которая охлаждается циркулирующей водой, тем самым нагревая воду. Вода непрерывно проходит через этот контур, создавая горячую воду в течение всей солнечной активности. Некоторые системы могут обходиться без насосов, используя плавучесть, создаваемую нагреваемой водой. Более теплая вода «плавает», а более холодная опускается, что приводит к снижению расхода воды в системе путем создания термосифона. В самых передовых и эффективных системах солнечного нагрева воды используются вакуумные трубки и отдельные тепловые трубки для передачи тепловой энергии во вторичный резервуар. Вакуумная трубка обеспечивает поступление лучистой энергии в систему, но вся энергия, которая преобразуется в тепловую энергию, содержится в трубке. Тепловая трубка поглощает эту энергию, а затем передает ее в большой резервуар для воды. Эти системы значительно более эффективны при нагреве воды в холодные месяцы, поскольку из вакуумной трубки уходит минимальное количество тепловой энергии, что позволяет преобразовывать почти всю лучистую энергию в тепловую энергию.

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей |

    Открытые солнечные коллекторы, хотя и являются самыми доступными по цене, не всегда подходят для зимнего использования. Они лишены утепления, что делает их менее эффективными при низких температурах окружающей среды. Такие коллекторы чаще всего применяются для горячего водоснабжения в летний период и подогрева бассейнов. Их эффективность оптимальна, когда разница в температуре между теплоносителем и окружающей средой не превышает 25 градусов.

    Солнечные коллекторы на основе вакуумных трубок, несмотря на свою более высокую стоимость, обладают рядом преимуществ. Вакуумные трубки хорошо изолированы, что делает их эффективными даже в холодных климатических условиях. Их цилиндрическая форма позволяет улавливать больше солнечного излучения по сравнению с плоскими коллекторами. К тому же, благодаря возможности установки параболических концентраторов, вакуумные трубки могут работать эффективно от восхода до заката солнца. Они также способны поддерживать эффективную работу при температуре до -35 градусов, что делает их привлекательными для регионов с суровым климатом.

    Надежность вакуумных солнечных коллекторов также не вызывает сомнений. Их трубки изготовлены из прочного стекла, способного выдерживать крупный град. Благодаря низкой парусности, они устойчивы к сильным ветрам. Эти коллекторы способны генерировать тепловую энергию высокого потенциала, что позволяет использовать ее для различных технологических нужд, а также для уничтожения вредоносных микроорганизмов и вирусов.

    Плоские солнечные коллекторы предоставляют оптимальное соотношение цены и качества. Их конструкция проста, и они способны улавливать как прямое, так и рассеянное солнечное излучение.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.