Гелиосистемы
ОБЩИЕ ДАННЫЕ
Человечество уже очень давно задумалось над возможностью использования солнца в качестве источника энергии. И не зря! Ведь солнце является самым мощным источником энергии для нашей планеты.
Общая мощность солнечной радиации, перехватываемая нашей планетой, составляет 1,7*10^14 кВт. Это огромная мощность, примерно в 500 раз превышающая предельные и вряд ли достижимые потребности человеческой цивилизации, которые по оценке Римского клуба, могут составить 3*10^11 кВт.
Наша планета за 1 год получает в среднем около 10^18кВт*ч солнечной энергии, а это примерно в 10 раз больше энергии всех разведанных и неразведанных ископаемых топлив, включая и расщепляющиеся вещества.
Так почему же не использовать столь огромные запасы энергии?
Основными направлениями использования солнечной энергии считаются:
- получение тепла путем абсорбции солнечного излучения прямое;
- превращение солнечной энергии в электрическую энергию.
Получение тепла путем прямой абсорбции солнечного излучения представляет наиболее простой по технической реализации способ использования солнечной энергии. Тепло, получаемое в результате прямой абсорбции солнечной радиации, используется для нагрева воды, обогрева помещений, сушки материалов и продуктов сельскохозяйственного производства.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Большой практический интерес к обогреву помещений и получению горячей воды за счет солнечной радиации обусловлен тем, что в промышленно развитых странах около 30-40% производимой энергии потребляется на так называемые низкотемпературные нагревы (<100°С).
Получение такого низкотемпературного тепла можно осуществить с помощью плоских и вакуумных тепловых (солнечных) коллекторов, работающих на принципе тепличного эффекта.
Солнечный коллектор (гелиоколектор) – это устройство, которое предназначено для поглощения солнечной энергии, которая переносится видимым и ближним инфракрасным излучением и для последующего ее превращения в тепловую энергию, пригодную для использования.
Физическая суть этого эффекта заключается в том, что солнечное излучение, падающее на поверхность теплового коллектора, который прозрачный для солнечных лучей, практически без потерь проникает внутрь теплового коллектора и, попадая на теплоприемник нагревает его, а процесс рассеивания тепловой энергии теплоприемника минимизирован.
Для спектрального диапазона, соответствующего инфракрасному излучению, стекло обладает низким коэффициентом пропускания, а вакуум в трубчатых коллекторах сводит это к нулю. Это и приводит к тепличному эффекту, заключающемуся в накоплении энергии под стеклом и увеличении температуры теплоприемника до 160°С для плоского коллектора и 250°С для вакуумного трубчатого коллектора, если преобразованная энергия не выводится из коллектора теплоносителем. В рабочем режиме накопленное тепло расходуется на нагрев теплоносителя, который циркулирует через коллектор. Потом проходя через теплообменник, например бойлера (если речь идет о нагреве воды для системы ГВС), или же поступает в систему отопления. Поскольку интенсивность солнечного тепла не постоянна в течении суток, то для выравнивания нагрузки часто объединяют гелиосистемы с существующими источниками тепла, такими как газовый, электрический, твердотопливный и др. котлы, а также с ситемой тепловой насос.
Совмещение гелиосистемы с системой с тепловым насосом в различных вариантах приносит огромную пользу, значительно снижая затраты на отопление и ГВС.
Экономия энергии за счет применения солнечных коллекторов для приготовления горячей воды составляет до 60% в год! Для систем отопления этот показатель составляет ориентировочно до 30% в год, в сравнении с традиционными источниками тепловой энергии. В случае же объединения гелиосистемы и системы с тепловым насосом можно добиться экономии для систем ГВС – 70-80%, для систем отопления 60-70%!
Одним из основных экономических показателей коллектора, наряду с его стоимостью, является надежность и долговечность. Именно этими показателями отличается продукция большинства Европейский стран. Срок службы коллектора составляет не менее 10 лет. Такие коллекторы обладают низкой материалоемкостью (вес материала затраченный на изготовление 1м2 поверхности) и низкой инерционностью (время нагрева воды до заданной температуры при заданном давлении воды).
К тому же гелиосистемы являются экологически чистыми системами, не взрывоопасны, не пожароопасны, практически не требуют обслуживания и работают в автоматическом режиме.
