NashEkoDom
  домой почта карта сайта
 
Реклама

 

 

Системное проектирование солнечной энергетической установки

Объединение компонентов в систему порой представляет собой весьма непростую задачу. Сложность конструкции системы зависит от следующих факторов:

  • профессионального уровня проектировщика;
  • разработки и внедрения нового оборудования;
  • уровня и качества комфорта, требуемых потребителем;
  • размера объекта;
  • величины среднего КПД системы, который должен быть достигнут.

Обращенное на юг окно в сочетании с тепловой массой здания и изолирующими ставнями является потенциально самой простой и в то же время наиболее удобной системой солнечного отопления. Также несложными являются термосифонные воздушные коллекторы или солнечные водонагреватели. В ту же категорию попадают:

  • "Скайтерм" Г. Хэя;
  • стена из цилиндров С. Баэра;
  • стена Тромба-Мишеля.

Простые системы нередко достаточно эффективны, кроме того, при продолжительном сроке службы они требуют меньшего расхода строительных материалов и меньше энергии для своего возведения, эксплуатации и ремонта.

Помимо вышеприведенных примеров простейшая система солнечного отопления использует коллекторы, которые работают только во время солнечного сияния и когда здание нуждается в тепле. Такие коллекторы можно устанавливать в холодное время года на открытых площадках около дома, а летом демонтировать. Их можно прикреплять к стенам и крышам существующих зданий. В любом случае воздух из зданий подается в коллектор, нагревается солнечными лучами и затем снова поступает в помещение.

Вентилятор включается по сигналу разности двух температур. В процессе работы системы датчик, посылающий этот сигнал, определяет, светит ли солнце и достаточно ли нагрет коллектор, чтобы нагреть воздух до нужной температуры; второй прибор определяет, нуждается ли помещение в тепле или нет. Этот прибор должен быть настроен на верхний предел термостата, поскольку солнечное тепло с воздухом должно поступать в помещение тогда, когда его температура достигнет такого уровня, чтобы воспользоваться преимуществом использования энергии солнца, когда оно светит (естественно, этот процесс может осуществляться вручную путем простого включения или выключения вентилятора). Поскольку в этом режиме работы не предусматривается аккумулятора тепла, то здание само должно выполнять функцию контейнера теплоаккумулятора. Таким образом, оно должно нагреваться до такой температуры, которую могут выдержать находящиеся в нем люди. Чем массивнее здание, тем больше тепла оно может запасти, тем дольше оно может обходиться без тепла после захода солнца или появления облачности и тем выше будет общий КПД этой простой системы. Покрытые землей и подземные здания с изоляцией, находящейся между бетоном и грунтом, очень близки к этим простым системам, поскольку массивные бетонные конструкции хорошо аккумулируют тепло.

Система следующего уровня сложности накапливает солнечное тепло в аккумуляторе. Если помещение нуждается в тепле, хотя солнечная энергия на здание поступает, то включается накопившая тепло отопительная система. Однако в идеале приток солнечного тепла через окна должен удовлетворить потребность в отоплении и во время работы коллектора. Дублирующая отопительная система совершенно отделена от системы сбора и распределения солнечного тепла в целях упрощения всего комплекса. Когда солнца нет и аккумулятор "заряжен", потребность дома в тепле удовлетворяется в первую очередь за счет солнечного аккумулятора. Если этого недостаточно, то включается дублирующая система отопления. На рис. 1 кратко описываются 4 режима работы воздушной системы отопления. Элемент, обозначенный как "отопитель", независим от системы солнечного отопления и может работать на жидком топливе, газе, электричестве, дровах или любом другом топливе.

Рис. 1. Различные режимы работы простой воздушной системы отопления:

а - коллектор нагревает аккумулятор; б - аккумулятор нагревает помещение; в - отопитель нагревает помещение, солнце нагревает аккумулятор; г - отопитель нагревает помещение, солнце отсутствует, тепло не аккумулируется; 1 - жилое помещение; 2 - аккумулятор; 3 - коллектор; 4 - отопитель; A - коллектор - аккумулятор - коллектор: светит солнце, коллектор горячее аккумулятора; B - аккумулятор - здание - аккумулятор: коллектор не подводит тепло к аккумулятору (нет солнца или аккумулятор теплее помещения); C - коллектор подводит тепло к аккумулятору (светит солнце) и помещение нуждается в отоплении; D - коллектор не работает (нет солнца), в аккумуляторе недостаточно тепла.

Система усложняется по мере того, как предпринимаются попытки объединить все элементы. Например, в больших установках в целом нежелательно иметь 2 системы подвода тепла: одну для солнечного, а другую для дублирующего. Объединение этих двух систем в одну систему воздуховодов (например, для систем принудительной подачи теплого воздуха) требует установки демпферов и вызывает другие сложности с управлением, но, в конечном счете, может снизить стоимость используемой тепловой энергии.

На рис.2 приведен пример отдельной системы подвода тепла с воздухом в качестве теплоносителя. Если через 10 мин после начала работы температура аккумулятора не достигает заданной термостатом величины, то включается отопитель. При работе коллекторов нагретый воздух поступает только в аккумулятор, если в нем нуждается само здание.

Рис. 2. Система солнечного отопления дома "Денвер дизайн":

1 - теплораспределительный канал; 2 - водонагревательный змеевик; 3 - бак с горячей водой; 4 - демпферы; 5 - опорный экран; 6 - вспомогательный нагреватель; 7 - мотор вентилятора; 8 - насадка аккумулятора; 9 - гравий; 10 - тепло из аккумулятора; 11, 18 - под полом; 12 - аккумулированное тепло; 13 - фильтры; 14 - магистраль горячего воздуха; 15 - коллектор; 16 - стояк; 17 - возврат холодного воздуха.

Различные заслонки и демпферы, устанавливающие разные режимы работы, часто располагаются вблизи друг от друга и подвержены давлению, создаваемому вентиляторами. Поэтому, они должны быть сконструированы таким образом, чтобы давление воздуха заставляло их плотно закрываться во избежание утечки воздуха.

Главным образом из-за стоимости и необходимости в упрощении работы количество воздуховодов, заслонок и их приводных механизмов должно быть как можно меньше. Следует рассчитывать кинематику каждой заслонки так, что когда в определенном режиме работы системы требуется ее закрыть или открыть, то движение воздуха, создаваемое вентилятором в данном режиме, соответственно приводило бы ее в движение. Однако если для привода заслонок требуются механизмы, то они должны располагаться рядом, для того, чтобы один механизм приводил в движение несколько заслонок одновременно. Это обычно означает, что некоторые воздуховоды должны проходить рядом с местами расположения заслонок, а они, в свою очередь, должны размещаться в линию, чтобы поворачиваться вокруг одной и той же оси. Привод заслонок может открывать один воздуховод и одновременно перекрывать другой.


Домой | Почта | Практический опыт | Карта сайта