Эффективность использования солнечных коллекторов в москве: Опыт использования солнечных коллекторов и систем теплоснабжения

Солнечный коллектор в Московской области. Солнечная энергия для отопления и ГВС

В этой статье: Использование солнечной энергии для отопления и приготовления горячей воды в современном коттедже. Обзор эффективности работы солнечного коллектора в Московской области.

Актуальность солнечного коллектора в Московской области.

Использование солнечной энергии для отопления и приготовления горячей воды в современном коттедже.

Количество солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли, называется солнечной инсоляцией. В разных регионах России годовая инсоляция находится в пределах от 800 кВт-час/м2 до 1900 кВт-час/м2. Для Московского региона годовая инсоляция одного квадратного метра горизонтальной площадки составляет 1100 кВт-час/м2. То есть на 1 кв.метр попадает 1100кВт солнечной энергии, которую солнечные коллекторы могут преобразовывать в тепловую с КПД 95%. Количество солнечной энергии, поступающей в географическую зону Московской области, сравнимо с Германией, где на данный момент площадь используемых солнечных коллекторов больше 6,5 млн. кв. метров.

При строительстве коттеджей заказчики всё чаще задают вопрос о возможности использования энергии солнца для своего дома. Это в первую очередь относятся к людям, которые путешествуют и видят многочисленные солнечные установки на крышах домов в центральной Европе и Скандинавии. Существует распространенное клише: в России холодно и мало солнца, солнечная энергия – не для нас.

Начнем с того, что Россия велика, есть регионы с инсоляцией испанского уровня, есть такие, в которых, действительно, солнца очень мало. Рассмотрим московский регион, в котором мы находимся. Глядя за окно в ненастный пасмурный московский день, мало у кого возникает мысль об использовании солнца для своего коттеджа. Между тем, по уровню инсоляции Москва – это Берлин. Прилегающие южные области – это, по поступающей энергии солнца, уже ближе к югу Германии. Да, ФРГ, тоже не самая солнечная страна, но она лидирует в мире в области солнечной энергетики. Практически каждый новый строящейся коттедж оснащается солнечными системами подогрева воды и/или солнечными батареями. А по мнению директора немецкого Института строительной физики (Fraunhofer Institut für Bauphysik), Мюнхен, к 2020 году строительство коттеджей с плюсовым энергетическим балансом, фактически домов ― электростанций станет рядовой практикой.

Таким образом, для использования энергии солнца в домашнем хозяйстве в средней полосе России нет никаких технологических препятствий. Разумеется, солнечные системы в нашей климатической зоне (как и в Германии) не заменяют собой отопление и горячее водоснабжение полностью. С их помощью можно покрыть до 50-60 процентов энергии, затрачиваемой в год на отопление и горячее водоснабжение коттеджа.

Оптимальным и оправданным энергоэффективным решением для любого коттеджа является комбинация солнечных систем подогрева воды (солнечных коллекторов) с современным конденсационным газовым котлом (см. рисунок). В данном случае в период с апреля по сентябрь включительно Ваш дом полностью обеспечивается горячей водой за счет энергии солнца. Это не только экономит энергию, но и существенно повышает ресурс газового котла. Его горелка изнашивается главным образом как раз в летний период по причине частой смены циклов включения/отключения. В нашем же случае котел на лето просто-напросто отключается.

То же самое можно сказать о совместной работе солнечных коллекторов и установленного в коттедже теплового насоса. В данном случае солнечные системы подогрева дают еще одно преимущество. Избыточное тепло, производимое коллекторами в летний период, может «сбрасываться» в грунт для регенерации скважин теплового насоса, что повышает срок их службы. Разумеется, для такого дорого способа отопления, как котел на жидком топливе, данный подход еще более актуален.

С экономической точки зрения, срок окупаемости таких систем в России пока существенно больше, чем в Европе, по причине более высокой стоимости оборудования, с одной стороны, и низких цен на газ, с другой. Тем не менее, цена на компоненты солнечных систем постоянно снижается, цены на энергоносители в России, напротив, растут (по прогнозу Минэкономразвития цена на газ к 2030 году вырастет в 4,6 раза). Кроме того, при установке солнечных коллекторов для обслуживания коттеджа следует рассматривать и экологический фактор, в частности, отсутствие выбросов продуктов сгорания газа на территории вашего участка.

С учетом данных обстоятельств, установка солнечных систем для поддержки горячего водоснабжения и отопления в коттедже не должна рассматриваться просто как современная «модная штука». Как экономический резон, так и экологические соображения здесь также присутствуют.

Проектировать солнечные системы желательно до начала строительства коттеджа, хотя их установка возможна и в уже построенном доме. Установка солнечных систем не является обязательным условием при строительстве пассивного дома. При этом следует учитывать, что способы организации отопления и горячего водоснабжения влияют на расчет показателя первичной энергии, верхняя граница которого 120 kWh/(m²*a). Использование энергии солнца принимается в расчетах с фактором «ноль», то есть позволяет легче достичь норматива, используемого для целей сертификации здания. Таким образом, и по этим соображениям мы рекомендуем установку солнечных коллекторов для поддержки горячего водоснабжения и отопления.

В заключение интересный факт по электроснабжению с помощью солнца. В актуальном апрельском (2013) докладе по солнечной энергетике уже упомянутого института строительной физики говорится: «Среднее домохозяйство из четырех человек потребляет в год примерно 4400 kWh электроэнергии. Это соответствует выработке обычных (средних) солнечных модулей площадью 34 m2». Это существенно меньше площади одного ската кровли небольшого коттеджа. И данные цифры, может быть с небольшими поправками, справедливы и для московского региона.

Так что тот, кто задумывается об энергетической автономии своего коттеджа, может взять данную информацию на заметку или позвонить нам для консультации.

Звоните! (495) 748-11-75 Наши квалифицированные специалисты ответят на Ваши вопросы и в зависимости от поставленных Вами задач, помогут подобрать солнечный коллектор, удовлетворяющий Вашим требованиям.

Солнечные коллекторы  «АНДИ Групп»  Каталог продукции > >

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ

 Если выбор солнечного коллектора вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему удовлетворяющую Вашим потребностям. 

 

Оценка эффективности солнечных коллекторов, используемых в целях горячего водоснабжения жилых зданий в различных климатических условиях Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЦЕЛЯХ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Алексюк Ю.Н.

Алексюк Юрий Николаевич — студент, кафедра теплоэнергетики и водоснабжения на железнодорожном транспорте, факультет транспортных сооружений и зданий, Российский университет транспорта (МИИТ), г. Москва

Аннотация: в работе рассмотрены различные виды солнечных коллекторов для горячего водоснабжения жилого дома, а также представлены регионы, в которых они используются.

Ключевые слова: солнечный коллектор, горячее водоснабжение, теплоснабжение, солнечная энергия.

Выработка энергии из нетрадиционных возобновляемых источников является одним из направлений энергетической стратегии России до 2035 г.

Объем капиталовложений в возобновляемые источники энергии итогового периода прогнозируется в 5-7 раз выше базового уровня. При этом доля возобновляемых источников энергии в общем объеме капиталовложений в сферы энергоснабжения увеличится с 4 до 10-12%.

В сравнении с базовым уровнем требуемый в итоговом периоде объем инвестиций:

— в централизованное теплоснабжение будет выше на 3-17%;

— в автономную энергетику будет выше в 3-4 раза, а ее доля в общем объеме

капиталовложений в энергоснабжение увеличится с 10 до 16-20%;

— в энергосбережение будет выше в 2-5 раз, а его доля в общем объеме капиталовложений в энергоснабжение увеличится с 29 до 34-49%.

Основные успехи в развитии возобновляемой энергетики в России достигнуты в создании новых технологий по преобразованию солнечного излучения в электрическую энергию.

Промышленностью выпускаются фотоэлектрические элементы на основе кремния, модули и батареи с высоким КПД преобразования, высокоэффективные (КПД более 25%) гетероструктурные солнечные элементы и энергоустановки с концентраторами солнечного излучения, малые гидростанции с оборудованием мощностью от 5 кВт до 1 МВт, биогазовые установки для индивидуальных и фермерских хозяйств, обеспечивающих местные потребности в тепловой и электрической энергии, ветроэлектрические станции мощностью от сотен ватт до десятков кВт.

Несмотря на это, выработке непосредственно тепловой энергии уделено незначительное внимания. Причиной тому является то, что наиболее перспективной областью применения НВИЭ в России являются изолированные и удаленные районы с низкой плотностью населения, такие как Республика Саха (Якутия) или также в пример можно привести Приморский край [1]. В этих регионах поступление солнечной радиации является максимальным и достигает 5 и более кВт*ч/м2 в день. Число солнечных дней в среднем по Приморскому краю составляет 310, при продолжительности солнечного сияния более 2000 часов. По некоторым исследованиям, практические ресурсы солнечной энергии в Приморском крае с учетом экологических и других ограничений составляют: тепловой энергии — 16,0 млн кВт, электрической энергии — 4,9 млн кВт, в то время как установленная мощность оборудования электростанций в крае составляет 2,7 млн кВт электрической энергии и 3,9 млн. кВт тепловой энергии [2]. Таким образом, мощность электростанций и ресурс солнечной энергии при получении электрической величины одного порядка. Пока что единственным примером реального использования солнечной энергии на Дальнем востоке является солнечная водонагревательная установка в Дальневосточном Федеральном университете в городе Владивосток на острове Русский. Она предназначена для получения горячего водоснабжения восьми этажного гостиничного корпуса рассчитанного на проживание 536 человек. В состав данной установки входит: 90 солнечных коллекторов производительностью 0,15 Гкал/час тепловой энергии и 176 фотоэлектрических солнечных панелей производительностью 22 кВт*час электрической энергии. Солнечные коллектора и фотоэлектрические солнечные панели установлены на кровле здания. Общая площадь кровли составляет 2566 м2. Площадь крыши, которую занимают солнечные коллектора, составляет 1112 м2, а эффективная площадь абсорбции тепловоспринимающей поверхности составляет 216,99 м2. В установке применены 90 солнечных вакуумных коллекторов марки ЕБ58-1800-30К1.

Лидером же по освоению солнечной энергии является Краснодарский край. В Краснодарском крае находится и один из старейших в России производителей необходимого для получения энергии Солнца оборудования — ПАО «Сатурн». Завод занимается разработкой и изготовлением солнечных элементов и батарей космического применения с 1971г. Сочетание благоприятных климатических условий и близость производителей оборудования дают преимущество в использовании солнечной энергии.

Краснодарский край относится к регионам с высокой интенсивностью солнечной радиации — продолжительность солнечного сияния здесь свыше 2000 часов в год. На побережье Черного и Азовского морей количество солнечных дней составляет 260280 суток в году (для сравнения — в Москве всего 29 дней).

Величина суммарной солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность в течение года, в среднем по региону составляет 1200-1400 кВт/ч на квадратный метр. При использовании солнечной энергии для теплоснабжения выработка тепловой энергии в среднем составляет 900 кВт/ч на кв. м.

Однако в настоящее время использование энергии солнца в данном регионе сводится пока к нескольким проектам, не смотря на то, что современные технологии и опыт их применения в других странах со схожим климатом позволяет извлекать пользу из каждого фотона бесплатной солнечной энергии.

В пример можно привести центральную районную больницу в Усть-Лабинске и городскую больницу курорта Анапа, в которых гелиоустановки работают уже несколько лет.

В Китае суммарная площадь установленных солнечных коллекторов превысила 140 000 км2 чего достаточно для снабжения горячей водой 60 млн семей. В Израиле в 1976г на законодательном уровне было закреплено обязательная установка солнечных коллекторов на всех вновь возводимых жилых строениях не выше 9 этажей (т.к.

22

площадь крыши на строениях большей этажности не позволяет в полной мере обеспечить горячим водоснабжением всех жителей данного дома при помощи только лишь солнечных коллекторов). В результате чего на сегодняшний день 85% квартир в Израиле снабжаются горячей водой нагретой только лишь энергией солнца [3].

Также можно отметить Финляндию, которая находится намного севернее вышеперечисленных стран, и не располагает существенными запасами традиционного сырья для производства энергии.

В 2016 году энергетическая компания «Helen» запустила самую большую в Финляндии солнечную электростанцию. На крыше лыжного центра Kivikko, принадлежащего городу Хельсинки, установили 2992 панелей (285 Вт каждая) общей мощностью 850 кВт. До недавнего времени самой большой в Финляндии была солнечная станция в Сувилахти мощностью 340 кВт. Новая станция ежегодно будет вырабатывать 800 МВт ч. электроэнергии, что вполне достаточно для обеспечения 400 однокомнатных квартир.

Финляндия — страна, где развитию солнечной энергетики препятствуют особенности природно-климатических условий. Как известно, производство электроэнергии с помощью энергии солнца зависит от интенсивности солнечного света. Летом в Финляндии света достаточно. В среднем, его интенсивность здесь даже выше, чем в Центральной Европе, что объясняется длительным периодом «белых ночей». Но зимой солнца в Финляндии значительно меньше. Однако и эта проблема имеет решение. Солнечную энергию можно аккумулировать и дополнять за счёт тепловых насосов, способных отбирать тепло из низкотемпературной среды. Так, благодаря комплексным технологиям, в финском городе Оулу производительность фотоэлектрических станций достигла показателей Германии.

В настоящее время существует несколько солнечных коллекторов имеющихся в свободной продаже и хорошо зарекомендовавших себя при длительном использовании.

Плоский солнечный коллектор — относительно простое устройство для сбора тепловой энергии солнца. Состоит из плоского элемента поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Существенными недостатками применения плоского солнечного коллектора является невозможность работы в холодное время года и относительно высокие тепловые потери, а также больший вес по сравнению с вакуумным солнечным коллектором, что при использовании на крыше здания, не предназначенного для установки какого-либо тяжёлого оборудования, имеет немаловажное значение.

Вакуумный солнечный коллектор — более сложная и значительно более дорогостоящая установка, которая имеет сходство с бытовыми термосами. Состоит из стеклянных трубок, внешняя часть которой прозрачна, а на внутреннюю нанесено высокоселективное покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянными трубками находится вакуум. Именно он и даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии. Использование данной технологии позволяет достичь значительно большего КПД по сравнению с плоскими коллекторами, причём их использование возможно даже при условиях низких температур и слабой освещённости. Главным недостатком вакуумного солнечного коллектора является большая трудоёмкость при обслуживании и очистке по причине особенностей более сложной конструкции [4].

При использовании солнечных панелей существует ряд особенностей. Главным образом, здание должно иметь значительную неиспользуемую поверхность вне помещения, обращённую к солнечной стороне для размещения панелей солнечного коллектора. Крыша в большинстве случаев будет идеальных местом для их установки. Однако не стоит забывать, что сухой вес только одной панели размерами около 2,5 м2 составляет около 80 кг и перед установкой данного оборудования целесообразно будет проведение комплексного обследования строительных

23

конструкций здания на предмет возможности установки дополнительного оборудования. Не всю площадь крыши удастся покрыть панелями солнечных коллекторов, понадобятся площадки для обслуживания и ремонта что примерно вдвое снизит полезное пространство. Но даже на 100 м2 при установки на них панелей солнечного коллектора позволит выработать около 50 кВт.ч.

Конечно, данные цифры условны. Нельзя забывать, что поступление солнечной энергии в любом регионе нестабильно, а пики солнечной активности и водопотребления приходятся на разное время. В пик солнечной активности в середине дня, заметно снижается водопотребление, а утром и вечером уже солнечная активность далека от своих пиковых значений. Применение солнечных коллекторов в зимний период вообще нецелесообразно, хотя вакуумные солнечные коллекторы и возможно использовать даже при отрицательных температурах, но относительно эффективно его применение получится в лучшем случае в весенне-осенний период. К тому же нельзя забывать, что солнечные коллекторы так же потребуют затрат на обслуживание и ремонт. К сожалению солнечные коллекторы имеют ещё ряд существенных недостатков таких как: неспособность к выработке тепловой энергии в ночное время, относительная дороговизна и соответственно длительный период самоокупаемости, а также хрупкость конструкции (большая часть панелей солнечного коллектора выполнены из стекла или стеклянных трубок в случае с вакуумным солнечным коллектором, а в Краснодарском крае часто выпадают осадки в виде града).

Тем не менее, применение солнечных коллекторов безусловно позволит сэкономить потребление тепла выработанного на ТЭЦ, а значит поможет существенно снизить выбросы СО2 и сократить потребление природного газа, но главным образом это послужит толчком для развития современных технологий в области теплоэнергетики и поможет молодым инженерам в поисках более эффективных способов производства тепловой энергии и переосмыслении существующих способов теплоснабжения.

Список литературы

1. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.energystrategy.ru/ab_ins/source/ES-2035_09_2015.pdf/ (дата обращения: 06.06.2019).

2. Россия, Открытое акционерное общество «Дальневосточная генерирующая компания», Веб сайт, Владивосток, филиал Лучегорский топливно-энергетический комплекс [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.dvgk.ru/en/branch/luchtec/ (дата обращения: 06.06.2019).

3. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Учебник. Под ред. Клименко А.В. М.: МЭИ, 2010.

4. Бушуев В.В. Энергетика России в 3-х томах. Том 1. Потенциал и стратегия реализации. Том 2. Энергетическая политика России (энергетическая безопасность, энергоэффективность, региональная энергетика, электроэнергетика). Том 3. Мировая энергетика. М.: ИЦ «Энергия», 2012.

Солнечные коллекторы зимой: исследуем целесообразность установки

Бесперебойная подача горячей воды для отопления помещения или общего пользования  независимость от коммунальных служб и сезонности, а главное – резкое сокращение ощутимых затрат в бюджете семьи на коммунальные платежи– всё это доступно каждому с установкой солнечного коллектора.

Жарким летом, когда уровень солнечного излучения наиболее высокий, полученную тепловую энергию можно расходовать на ГВС, полностью (и бесплатно!) покрывая потребность в горячей воде. Избыток тепловой энергии легко направить на обогрев воды в бассейне открытого или закрытого типа. В более прохладные сезоны, кроме традиционного отопления здания и ГВС, с помощью солнечного коллектора можно поддерживать нужный климат в теплицах, отапливать бани и коттеджи. Справляется со своими функциями солнечный коллектор и зимой.

Эффективность гелиосистем зимой

В холодное время года счета за коммунальные услуги возрастают, как минимум, в два раза. Больше энергии, и соответственно, денежных средств, уходит на поддержание тепла в квартире, доме, офисе и любом промышленном помещении. При этом батареи часто оказываются еле теплыми, а температура в помещении не обеспечивает комфорт и безопасное для здоровья проживание. Работа установки зимой позволяет значительно снизить расходы на отопление и использование горячей воды.
Количество тепла, которое вырабатывается в холодное время года, зависит от множества факторов, например:
— общая эффективная площадь поглощения коллекторов;
— угол наклона коллекторов;
— географическое расположение и особенности климата.
Количество осадков и число пасмурных дней непосредственно влияют на работу и эффективность солнечных коллекторов зимой. Только учитывая вышеуказанные факторы, можно собрать необходимую гелиоколлекторную установку, которая максимально удовлетворит потребность в тепле и горячей воде. Изучая отзывы на солнечные коллекторы зимой, можно с уверенностью сказать, что подбор и расчет оборудования стоит доверить профессионалам DUALEX.

Особенность эксплуатации солнечных коллекторов зимой

Чудес не бывает — в холодное время года, когда температура окружающей среды падает ниже 0°C, а погода не так часто радует солнечными деньками, снижается и производительность коллекторов. Поэтому подбирая такую установку необходимо сразу учитывать возможность эксплуатации и отопления дома солнечными коллекторами зимой в период минимальной активности солнца.
При отрицательной температуре вакуумные коллектора продолжают успешно работать. Это объясняется следующими факторами:
1. Цилиндрическая форма трубок позволяет улавливать лучи под разным градусом. Это означает, что коллектор работает и с утра, и на закате дня, независимо от того, попадают ли прямые солнечные лучи на него под 90^о или нет. Работают они и в пасмурную погоду – коллектор улавливает рассеянные лучи Солнца.
2. Значительно меньшие теплопотери (по сравнению с плоскими коллекторами). Более 92% полученной энергии преобразовывается и направляется в контур отопительной системы. При этом работать солнечный коллектор зимой может в условиях до -35°C.
3. Установка под оптимальным углом наклона способствует как повышению КПД, так и, при значительных осадках зимой, влияет на самоочищение коллектора. Снег буквально сползает с трубок, оставляя их поверхность чистой.
Чтобы солнечный коллектор зимой работал максимально эффективно, все расчеты, подбор оборудования, установку и подключение системы стоит доверить специалистам DUALEX.

Бесплатное тепло зимой: миф или реальность?

Вакуумные солнечные системы, обладающие наиболее высоким КПД, позволяют пользоваться горячей водой и теплом круглогодично, не тратя на это семейный бюджет. В холодное время года, если мощности установки недостаточно для полного обеспечения потребности в горячей воде, на помощь такой системе приходит возможность подогревать воду в баках ТЭНами. Однако и в таком случае использование гелиосистемы дает существенную экономию средств.
Приобретение качественной установки – отличная инвестиция в собственное будущее. Главное – правильно рассчитать мощность и учитывать особенности при монтаже системы, зная, как работает солнечный коллектор зимой.
Установки других типов (к примеру, достаточно распространенные плоские панели), являясь более бюджетными вариантами, не обеспечивают нормальную подачу тепла в холодное время. Особенно обманчиво использование самодельного солнечного коллектора зимой. Его мощности недостаточно для работы в пасмурные дни, не говоря уже об отрицательных температурах.
Отсутствие вакуума (в отличие от качественных заводских установок) вызывает значительные теплопотери, снижая эффективность работы такого устройства зимой. При отрицательной температуре вода, используемая в качестве теплоносителя, в самодельных коллекторах замерзает, делая дальнейшее использование установки невозможным. Солнечный коллектор зимой, созданный своими руками, обеспечивает невысокую эффективность и в случае, когда вместо воды используется антифриз.
Изучить поведение такой установки в течение определенного времени можно, исследуя солнечный коллектор на видео зимой. Такой инструмент позволяет точно понять, как быстро с гелиосистемы сходит снег, посчитать количество дней в сезон, когда работа коллектора практически невозможна из-за осадков, что в сочетании с исследованием колебания температуры позволит оценить эффективность и возможность использования в холодную пору.
Таким образом, эксплуатация гелиоустановки зимой позволяет снизить нагрузку на отопительную систему, уменьшить расход газа, электричества и других источников энергии, дает возможность обогревать помещение и пользоваться горячей водой без значительных затрат на оплату коммунальных платежей. Солнечный коллектор зимой – экономное и экологичное средство отопления!

Перспективы использования солнечной энергии для отопления дома в России

В статье рассмотрено использование солнечной энергии для отопления дома в России и по сравнению с использованием в Европе

Ключевые слова: солнечная энергия, отопление, Солнечные ресурсы

Хочу поблагодарить министерство высшего образования Ирака за постоянную поддержку

Введение

Актуальность.

С чем связан постоянный рост цен на энергию? Конечно, с колебанием и увеличением цен на нефть и газ на мировом рынке из-за истощения их запасов. Но ведь существуют альтернативные возобновляемые источники энергии, за которые не надо никому платить, которые не загрязняют окружающую среду и не истощаются – это ветер, солнце, тепло земли, тепло воздуха, морские волны и даже энергетический потенциал нашей планеты. Из всех видов альтернативных источников чаще всего используются солнечные батареи и ветрогенераторы, значительно реже — термальные источники и грунтовые теплообменники. Например, установка солнечных батарей для отопления дома поможет сократить на 70 % энергопотребление, а значит, и расходы из семейного бюджета.

Примерно треть источников энергии (уголь, нефть, газ) мы превращаем в тепло: большая часть этой энергии используется для отопления помещений и подогрева воды. Изменения климата и зависимость от ископаемых источников энергии, запасы которых заметно сократятся в ближайшие десятилетия, заставляют нас действовать быстро. Широкое применение солнечной энергии для отопления жилых домов уже сегодня показывает, как мы можем справиться с этой проблемой. Это означает не только использование новых стандартов при строительстве, но и то, что надо резко сократить потребление энергии в доме. Проведя продуманную перестройку дома и используя большую термическую гелиосистему, можно сократить расход тепла на четверть или даже на треть. Только при этом условии в будущем будет достаточно сырья (такого как древесина), чтобы покрыть оставшуюся потребность в энергии.

1. Использование солнечной энергии для отопления дома в России

Солнечные батареи для отопления дома устанавливаются на крышу, увеличивая её защитную функцию и, несомненно, придают дому высокотехнологичный и современный вид. Их можно устанавливать как сразу при строительстве дома, так и на дом давнишней постройки, принципиального значения это не имеет.

Монтаж солнечных батарей для отопления дома производится так же, как и Солнечные батареи для отопления можно использовать и на многоквартирных домах. То есть, специалист по окнам вполне может справиться с монтажом коллектора на крыше. Дальнейшую установку оборудования лучше доверить специалисту по отоплению и водоснабжению.

Надо сказать, что в современных солнечных батареях для отопления дома используется закаленное стекло и уплотнительные фланцы уникальной конструкции, поэтому они абсолютно устойчивы к погодным катаклизмам и механическим повреждениям.

Солнечная батарея для отопления дома — существенная экономия денег. Выясняя, сколько стоит солнечная батарея и будет ли вам выгодна её установка, следует учитывать различные факторы: ежедневную потребность в горячей воде, площадь и угол наклона крыши, освещенность крыши солнцем и т. д.

Чтобы не затрудняться с вычислением индивидуальных параметров, можно воспользоваться средними показателями: на 1 человека нужен 1 м² светопоглощающей поверхности. Определить параметры и сколько стоит солнечная батарея для отопления вашего дома, можно исходя из того, что на 10 кв. м теплого пола нужно установить 1 м² поверхности коллектора. [4]

Инсоляцию также можно учитывать по средним показателям для вашей местности. При средней инсоляции в 1000 кВт/ч на 1 м² в год, может быть получена энергия, как от сжигания 100 литров газа или других видов топлива.

Например, немецкий солнечный коллектор Roto Sunroof, довольно популярен в Европе. Его площадь — 2,13 м². Двух коллекторов достаточно для обеспечения горячей водой семьи из 4 человек, это примерно 2000 кВт/ч электроэнергии в год. Установка из трех коллекторов производит, соответственно, 3000 кВт/ч энергии. [1] Подсчитывая, сколько стоит солнечная батарея, следует исходить из необходимого и достаточного количества энергии для обеспечения вашего дома.

Если в доме установлено традиционное отопление, которое работает во время низкой солнечной активности и солнечная батарея, то энергией солнца перекрывается 70 % потребляемой энергии. Когда будете подсчитывать, во сколько вам обойдется солнечная батарея и стоит ли её покупать, учтите экономию своих расходов на электроэнергию на 70 %.

Рис. 1. Солнечные ресурсы России

Рис. 2. Солнечная радиация (кВт ч/м² день)

Рост цен на энергоносители в России заставляет проявлять интерес к дешевым источникам энергии. Наиболее доступной является солнечная энергия. Энергия солнечной радиации, падающая на Землю в 10 000 раз превышает количество вырабатываемой человечеством энергии. Проблемы возникают в технологии сбора энергии и в связи с неравномерностью поступления энергии на гелиоустановки. Поэтому солнечные коллекторы и солнечные батареи применяются или совместно с аккумуляторами энергии или в качестве средства дополнительной подпитки для основной энергетической установки.

Страна у нас обширна и картина распределения солнечной энергии по ее территории весьма разнообразна (рис. 1 и 2.). [3]

Зоны максимальной интенсивности солнечного излучения (рис.2). На 1 квадратный метр поступает более 5 кВт/час. солнечной энергии в день.

По южной границе России от Байкала до Владивостока, в районе Якутска, на юге Республики Тыва и Республики Бурятия, как это не странно, за Полярным Кругом в восточной части Северной Земли.

Поступление солнечной энергии от 4 до 4,5 кВт/час на 1 кв. метр в день

Краснодарский край, Северный Кавказ, Ростовская область, южная часть Поволжья, южные районы Новосибирской, Иркутской областей, Бурятия, Тыва, Хакассия, Приморский и Хабаровский край, Амурская область, остров Сахалин, обширные территории от Красноярского края до Магадана, Северная Земля, северо-восток Ямало-Ненецкого АО.

От 2,5 до 3 кВт/час на кв. метр в день

По западной дуге — Нижний Новгород, Москва, Санкт-Петербург, Салехард, восточная часть Чукотки и Камчатка.

От 3 до 4 кВт/час на 1 кв. метр в день

Наибольшую интенсивность (рис.3) поток энергии имеет в мае, июне и июле. В этот период в средней полосе России на 1 кв. метр поверхности приходится 5 кВт.час в день. Наименьшая интенсивность в декабре-январе, когда 1 кв. метр поверхности приходится 0,7 кВт/час в день.

Если установить солнечный коллектор под углом 30 градусов к поверхности, то можно обеспечить съем энергии в максимальном и минимальном режиме соответственно 4,5 и 1.5 кВт час на 1 кв. метр в день.

Рис.3. Распределение интенсивности солнечного излучения в средней полосе России по месяцам [5]

Исходя из приведенных данных можно рассчитать площадь плоских солнечных коллекторов, необходимую для обеспечения горячего водоснабжения семьи из 4-х человек в индивидуальном доме. Нагрев 300 литров воды от 5 градусов до 55 градусов в июне могут обеспечить коллекторы площадью 5,4 квадратного метра, в декабре 18 кв. метров. Если применить более эффективные вакуумные коллекторы, то требуемая площадь коллекторов снижается примерно вдвое.

Рис.4. Покрытие потребностей в ГВС на счет солнечной энергии [5]

На практике солнечные коллекторы желательно применять не в качестве основного источника ГВС, а в качестве устройства для подогрева воды, поступающей в отопительную установку. В этом случае расход топлива резко снижается. При этом обеспечивается бесперебойная подача горячей воды и экономия средств на ГВС и отопление дома, если это дом для постоянного проживания. На дачах, в летнее время, для получения горячей воды, применяются различные виды солнечных коллекторов. От коллекторов заводского изготовления до самодельных устройств, изготовленных из подручных материалов. Различаются они, прежде всего, по эффективности. Заводской эффективнее, но стоит дороже. Практически бесплатно можно сделать коллектор с теплообменником от старого холодильника.

В России установка солнечных коллекторов регламентируется РД 34.20.115–89 «Методические указания по расчету и проектированию систем солнечного обогрева», ВСН 52–86 «Установки горячего солнечного водоснабжения. Нормы проектирования». Имеются рекомендации по использованию нетрадиционных источников энергии в животноводстве, кормопроизводстве, крестьянских хозяйствах и сельском жилищном секторе, разработанные по заявке Минсельхоза в 2002 году. Действуют ГОСТ Р 51595 «Солнечные коллекторы. Технические требования», ГОСТ Р 51594 «Солнечная энергетика. Термины и определения». [2]

В этих документах довольно подробно описаны схемы применяемых солнечных коллекторов и наиболее эффективные способы их применения в различных климатических условиях.

2. Использование солнечной энергии для отопления дома в Европе

Европейцы широко применяют солнечные батареи в своих домах, ведь они экономичны и экологичны. Действительно, опыт продвинутых жителей Европы, которые, как известно, умеют считать деньги, стоит перенять и для отечественных домов.

В Германии государство дотирует затраты на установку солнечных коллекторов, поэтому их применение устойчиво растет. В 2006 году было установлено 1 миллион 300 тысяч квадратных метров коллекторов. Из этого количества примерно 10 % более дорогие и эффективные вакуумные коллекторы. Общая площадь установленных на сегодняшний день солнечных коллекторов составила примерно 12 миллионов квадратных метров.

В Европейских странах солнечные коллекторы для отопления используют в 50 % от общего количества установленных гелиосистем. Однако следует понимать, что гелиосистемы используют лишь для поддержки отопления и экономии основного энергоресурса, поскольку теплопотребление значительно превышает выработку энергии гелиосистемой в отопительный период.

Наиболее распространенным является использование гелиосистем с суточной аккумулированием тепловой энергии. Недостатком солнечных систем для поддержки отопления с суточным аккумулированием теплоты являются невозможность использовать излишки теплоты в летнее время. Выходом из данной ситуации может быть использование сезонного аккумулирования. Однако такую систему крайне сложно реализовать на практике из-за необходимости установки огромных накопительных емкостей (объемом от 10 м³). Как правило, такие емкости закапывают под землю или строят специальный резервуар из бетона с крышкой.

Заключение

Таким образом необходимо заметить, что проведенное исследование позволяет заключить:

Научиться использовать солнечную энергию для получения тепловой энергии люди пытались с древних времен.

Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 м.

Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был обычный деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода в нем нагревалась солнцем до 88°С.

В 1774г. великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит — за минуту.

Солнечный коллектор — один из самых простых способов использования энергии солнца, который не требует больших вложений, высоких технологий и большого уровня знаний.

Системы теплоснабжения на базе солнечных коллекторов совершенствуются во всем мире, чтобы сделать их объектом массового спроса.

Современное общество является свидетелем очередного глобального перехода на новые энергоносители, который начался приблизительно в начале 90-х годов прошлого века.

Определяющей характеристикой текущего этапа является его экологическая направленность, стремление избавиться от зависимости от ископаемых ресурсов, добыча и использование которых истощает и загрязняет природу.

Считается, что разработка источников альтернативной энергии все еще дело завтрашнего дня, на самом деле по отдельным направлениям в технической практике уже произошла тихая революция.

Одним из успешных направлений стала гелиоэнергетика.

Одним из ключевых направлений гелиоэнергетики является производство и эксплуатация солнечных коллекторов.

С помощью солнечных коллекторов можно обогревать помещения даже при минусовых температурах.

Коллекторы активно применяются во многих странах, отечественные потребители также начинают присматриваться к аккумулирующим солнечную радиацию установкам.

Литература:

1.                     Актуальные вопросы технических наук (II): международная заочная научная конференция (г. Пермь, февраль 2013 г.) / отв. ред.: Г. А. Кайнова. — Пермь: Меркурий, 2013. — 107 с.

2.                     Альтернативная энергетика и энергосбережение в регионах России: материалы научно-практического семинара, г. Астрахань, 14–16 апреля 2010 г. / Астраханский гос. ун-т, Акад. электротехнических наук Российской Федерации; сост. Л. Х. Зайнутдинова. — Астрахань: Астраханский ун-т, 2010. — 101 с.

3.                     Вестник Краснодарского регионального отделения Русского географического общества: сборник Вып. 7 / отв. ред.: И. Г. Чайка, Ю. В. Ефремов. — Краснодар, 2013–399 с.

4.                     Йе В. Исследование эффективности использования солнечной энергии для систем автономного энергоснабжения в Республике Союза Мьянма: диссертация… кандидата технических наук: 05.14.08 / Йе Вин; Место защиты: Нац. исслед. ун-т МЭИ. — Москва, 2013. — 155 с.

5.                     Курбатов, Н. Е. Использование возобновляемых источников энергии в условиях Забайкалья: способы и устройства для преобразования энергии солнечного излучения [Текст] / Н. Е. Курбатов, Е. Н. Курбатов; Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Забайкальский гос. ун-т» (ЗабГУ) Ч. 3. Использование возобновляемых источников энергии в условиях Забайкалья: естественные среды в качестве аккумуляторов солнечной энергии. — Чита, 2012. — 154 с.

Использование солнечных коллекторов Аристон

Вопросы экономии энергоносителей в России выдвигаются в настоящее время на первый план. Удорожание электроэнергии, перегрузка электросетей, высокая стоимость монтажа газового оборудования вынуждают людей искать альтернативные источники энергии для обогрева жилища и получения более или менее приемлемых условий комфортного проживания. Сюда же можно отнести и горячее водоснабжение как один из элементов быта. К таким альтернативам можно отнести солнечную и воздушную энергию, за использование которых вообще не нужно платить. Цена такой альтернативы складывается лишь из стоимости необходимого оборудования.

В данном материале будет рассмотрен вопрос перевода частного жилого дома на обогрев солнечной энергией. Для этого компанией «Атмосфера идеале» были использованы солнечные коллекторы для отопления дома. Поскольку в Московской области наблюдается нехватка солнечных лучей, возникали сомнения в эффективности солнечных коллекторов для полного обогрева дома, а также обеспечения его горячей водой. Как решился вопрос — вы узнаете из настоящей статьи.

Что представляют собой типичные солнечные коллекторы?

Гелиосистемы, как еще называют солнечные коллекторы, предназначены для преобразования солнечного света в другой вид энергии. Солнечный коллектор для воды способен нагревать теплоноситель, в качестве которого используются антифриз или обычная вода. Теплоноситель нагревает воду, подаваемую для отопления или горячего водоснабжения. Система работает по замкнутому циклу, не требуя никаких дополнительных источников энергии.

Полностью обогреть большой дом в зимний период коллекторы не смогут, но заметно снизить энергозатраты и обеспечить бесперебойную подачу горячей воды вполне способны. Тем более, что солнечное тепло они могут поглощать даже в пасмурную погоду, а также в условиях дождя. Осенью же и весной коллекторы вполне могут самостоятельно справиться с обогревом дома, так как в данные периоды года не требуется выработки большого количества тепла.

Какие задачи ставились перед компанией?

Необходимо было перевести на солнечную энергию жилой дом площадью 196 квадратов, находящийся в Истринском районе. В доме уже находился электрический котел, имеющий мощность 12 кВт. Его мощности вполне хватало на обогрев дома в зимний период, но расход электроэнергии был огромный, да и нагрузка на электросеть была запредельной.

Кроме того, в периоды отключения света возникала потребность в мощном генераторе, которого в наличии не было. Поэтому перед нашей компанией стояла задача применить котел как запасной источник энергии, а в качестве основного источника использовать солнечные коллекторы. Кроме того, дополнительным источником энергии должен был служить тепловой насос.

Дом двухэтажный, деревянный. Первый этаж построен из бруса с внешнем утеплением минеральной ватой толщиной 150 мм. Второй этаж каркасный, с утеплением ППУ толщиной 300 мм по стропильной системе.

Выбор компании и оборудования

Специалисты компании «Атмосфера идеале» пришли к выводу, что лучшим поставщиком оборудования для данного проекта является компания «Аристон», успешно работающая долгие годы на российском рынке. Вся продукция и оборудование, выпускаемое Аристон, производится в Италии, где проходит многоэтапный контроль качества. В ассортименте данной компании имеется все необходимое оборудование для успешного перевода частного дома на солнечное отопление, а специалисты компании эффективно работают с альтернативными источниками энергии.

Реализация проекта

Перед нами стояла задача создать сбалансированную систему обогрева дома. Если провести расчет так, чтобы коллекторы зимой полностью обеспечивали бы отопление и снабжение дома горячей водой, то возникла бы проблема перегрева коллекторов летом, в связи с переизбытком тепла. Если же подбирать оборудование в расчете на летнее использование, то зимой тепла определенно не будет хватать. Совместно со специалистами компании Аристон оборудование было подобрано таким образом, чтобы летом не было переизбытка тепла, а зимой его хватало бы для отопления и ГВС.

Для этого решено было использовать 2 коллектора и теплоаккумулятор повышенного объема. Для обеспечения нужд в горячем водоснабжении был установлен проточный водонагреватель с прямым отбором тепла от теплоаккумулятора. Это дало возможность максимальное количество тепла направить на нужды отопления, и не монтировать дополнительную емкость для ГВС.

Для объединения солнечных коллекторов, теплового насоса и электрокотла была установлена система автоматики. При недостатке тепла от коллектора автоматика должна включать в работу электрокотел, а при достижении оптимальной температуры воды в системе запасные источники тепла автоматически отключаются. Котел можно настроить и по таймеру, например, только на ночное включение.

Проведение работы

Работы по установке альтернативного оборудования проводились мастерами компании «Атмосфера идеале».

Монтаж коллекторов на крыше дома занял у нас 3 часа благодаря тому, что каждый солнечный коллектор нагрева был оснащен быстросъемными соединениями. Теплоаккумулятор объемом 800 литров отлично прошел сквозь дверной проем. На буферной емкости были закреплены проточный водонагреватель и насосная группа. В результате удалось сэкономить место в небольшом помещении.

Хотелось бы отметить качество продукции Аристон. Рамы коллекторов легко и надежно монтируются на крыше, все комплектующие рационально продуманы, имеются необходимые крепежные элементы.

Итоги подключения коллекторов обогрева

Так получилось, что система подключалась к работе 9 сентября 2016 года. В этот день накрапывал дождик, а температура составляла всего +8 градусов. Буферная емкость заполнялась со скважины, поэтому температура воды в ней составляла +7 градусов. На самих коллекторах температура в тот момент составляла +16 градусов. За сутки солнечные коллекторы нагрели воду в емкости до +30 градусов, а температура на коллекторах возросла до +37 градусов.

Несмотря на отсутствие активного солнечного света, коллекторы прекрасно справились со своей задачей. Полученное тепло можно использовать не только для нагрева буферной емкости, но и для отопления дома в осенний период.

Используя возможности автоматики, наши специалисты настроили включение электрокотла в ночное время. Тем самым была разгружена электросеть, вдвое было снижено потребление электроэнергии. Котел был запрограммирован на нагрев до 60 градусов, а его потребляемая мощность составила 2 кВт. Было подсчитано, что конечная стоимость электроэнергии снизится на 40 %. При отключении электричества для обеспечения дома теплом будет достаточно генератора мощностью всего 5 кВт.

Мы можем сделать предварительные выводы об эффективности использования солнечных коллекторов. Даже в Московской области, где традиционно мало солнечного света осенью и зимой, альтернативные источники обогрева доказали свою эффективность. Несмотря на пока еще сравнительно высокую стоимость, солнечные коллекторы способны взять на себя основную часть работы по обогреву жилища. А окупятся они достаточно быстро. Если заглянуть немного в будущее, именно такие источники энергии заменят привычные нам традиционные виды обогрева.

Солнечный коллектор | Новый Дом

Как выбрать солнечный коллектор Если Вы решились на приобретение и установку у себя гелиосистемы, то перед Вами неизбежно встанет дилемма, как выбрать самый главный элемент солнечной установки — солнечный коллектор.

На сегодняшний день на рынке представлено огромное количество солнечных коллекторов от множества производителей различные по типу, конструкции, эффективности и стоимости. Выбрать самый оптимальный вариант может стать не простой задачей. В данной статье мы постараемся разобраться в особенностях подбора солнечного коллектора для гелиосистем, это позволит Вам сделать правильный выбор и ощутить все преимущества использования солнечной энергии.

Солнечный коллектор: сфера применения

Во-первых, следует определиться, для каких целей Вам нужен солнечный коллектор. Обычно, гелиосистема применяется в бытовом секторе для:

• горячего водоснабжения;
• поддержки отопления;
• подогрева воды в бассейне.

Каждый вариант может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом, а также все вместе. Однако в комбинированных системах должна быть одна приоритетная цель, на которую и следует ориентироваться, подбирая солнечный коллектор.

Основные типы солнечных коллекторов

После того, как цели использования определены, можно приступать к подбору типа солнечного коллектора. Уверены, что многие из Вас слышали об извечном споре – вакуумный или плоский солнечный коллектор. На самом деле, явного победителя в этом споре нет. Всё зависит от целей применения солнечной системы, ведь для каждого конкретного случая более подходящим может быть тот или иной вариант. Кроме того, мы пойдем дальше и расширим спектр выбора.

Как известно, существует несколько основных типов вакуумных солнечных коллекторов, которые также значительно отличаются между собой, поэтому будет более корректно рассматривать каждый тип отдельно. Для сравнения были выбраны четыре основных типа вакуумных трубчатых коллекторов и один плоский высокоэффективный:

• Вакуумный трубчатый коллектор с перьевым абсорбером и прямоточным тепловым каналом;
• Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с перьевым абсорбером с тепловой трубкой “heat pipe”;
• U-образный прямоточный вакуумный коллектор с коаксиальной колбой и отражателем;
• Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с коаксиальной колбой и тепловой трубкой “heat pipe”;
• Плоский высокоэффективный солнечный коллектор.

Большинство аргументов за или против того или иного типа коллектора сводятся к весьма абстрактным показателям, таким как: «лучшее восприятия солнечных лучей», «отсутствие теплопотерь», и т.д. Но поскольку у каждого солнечного коллектора есть абсолютно конкретные параметры эффективности, следует доверять именно этим данным для расчета производительности солнечного коллектора в каждом выбранном случае.

Подробнее об этих параметрах и принципе расчета: эффективность солнечного коллектора.

На графике показана зависимость коэффициента полезного действия от разницы температуры между окружающим воздухом и теплоносителем в солнечном коллекторе при условии солнечного излучения равного 1000 Вт/м². Для анализа воспользуемся средними параметрами для каждого выбранного типа солнечного коллектора указанными на изображении.

Первая зона с минимальной разницей температуры характерна для режима работы солнечного коллектора для нагрева воды в бассейне. Режим работы гелиосистемы во второй зоне является оптимальным для горячего водоснабжения в круглогодичном режиме. Третья зона соответствует режиму работы солнечных коллекторов для нужд отопления, поскольку температура окружающего воздуха в отопительный период самая низкая. Четвертая зона используется для получения высоких температур используемых в технологических нуждах. В бытовом секторе такой температурный режим работы встречается крайне редко.
Из графика мы видим, что чем меньше ∆t, фактически это означает — чем ниже температура подачи теплоносителя, тем выше КПД солнечного коллектора. Именно поэтому для гелиосистемы оптимальным является применение низкотемпературных систем отопления таких как «теплые полы». Плоский коллектор и вакуумные трубчатые коллекторы с плоским перьевым абсорбером имеют более высокую производительность при работе на нагрев бассейна и ГВС за счет оптических свойств, способствующих лучшему поглощению солнечного света. В свою очередь вакуумный солнечный коллектор с коаксиальной колбой лучше работает в отопительный период благодаря лучшей теплоизоляции.

Производительность солнечных коллекторов

Следующая диаграмма позволяет оценить среднюю производительность коллекторов за год и за отопительный период (нижняя часть столбца).

Данные о количестве выработанной энергии получены при помощи расчета, в программе позволяющей смоделировать работу солнечной системы за год. В расчетах используются усредненные данные по солнечному излучению и погоде для города Днепропетровска. Расчеты приведены к 1 м² апертурной площади каждого типа коллектора.

Диаграмма позволяет оценить максимальную эффективность при непрерывной работе солнечной системы во время всего года. На практике такие условия практически невозможны и не всегда отображают реальную картину производительности солнечного коллектора.

Для расчета реальной производительности воспользуемся примером. Смоделируем предполагаемый случай применения гелиосистемы для нужд горячего водоснабжения в круглогодичном режиме и поддержки системы отопления теплыми полами со следующими параметрами:

• площадь отопления – 200 м²;
• теплопотери – современная постройка с высоким уровнем теплоизоляции 50 Вт/м² площади;
• место расположения – Киев;
• ГВС – 200 л в сутки;
• апертурная площадь коллекторов – 30 м².

На графике видно, что используя солнечный коллектор для отопления, более важным является низкие тепловые потери. При этом хорошие оптические характеристики дают прирост выработки тепла в межсезонье, когда средняя температура воздуха выше, но всё еще необходимо отопление.

В итоге получаем реальную производительность гелиосистемы за год.

Стоимость солнечного коллектора и полученного тепла

Стоимость солнечных коллекторов может значительно варьироваться и зависит от множества факторов: качество сборки, материал абсорбера и корпуса, толщина и способ укладки изоляции, толщина стекла и т.д. Чтобы оценить стоимость полученной тепловой энергии от солнечных коллекторов зададимся средней стоимостью одного метра квадратного каждого типа солнечного коллектора. Так же взяв за основу срок эксплуатации 25 лет и условия эксплуатации описанные в примере, можем получить значение стоимости полученного 1 кВт*ч энергии.

Как видим из графика, тепло полученное от прямоточного вакуумного коллектора с перьевым абсорбером является наиболее дорогим. А тепло полученное от плоского солнечного коллектора самое дешевое, соответственно плоские коллекторы  имеют минимальный срок окупаемости.

Однако цена солнечного коллектора не всегда является основополагающим фактором. Более дорогие коллекторы могут иметь больший срок службы и низкие эксплуатационные расходы, связанные с возможными поломками. В связи с этим, можно рассматривать установку как дорогой брендовой техники, так и бюджетных вариантов при определенном уровне начальных капиталовложений.

Выбирая солнечный коллектор, обратите внимание на техническую информацию.

Очень важным фактором для выбора солнечного коллектора является наличие полного технического описания. Наиболее интересные для нас будут значения параметров оптического КПД (ŋ₀), коэффициенты тепловых потерь a₁ (k₁) и а₂ (k₂) и площадь солнечного коллектора (апертурная и общая).  Именно эти параметры позволяют оценить эффективность и рассчитать прогнозируемую производительность солнечного коллектора.

Если производитель или продавец по каким-то причинам не предоставляет эти данные, то в итоге мы получаем “кота в мешке” и не сможем оценить энергетический вклад гелиосистемы, поэтому лучше воздержатся от покупки такого изделия. Наличие международного сертификата (например, от швейцарской лаборатории SPF или Solar Keymark) приветствуется, однако не всегда нам продают коллектор именно с заданными в данном документе параметрами. Особенно этим грешат азиатские производители, тут уж мы ничего не сможем проверить,  остаётся только надеяться на порядочность компании производителя или поставщика.

Ориентация солнечных коллекторов в пространстве, сравнение эффективности конструкций

Содержание страницы

1. Ориентация и угол наклона плоских солнечных коллекторов

Источником энергии работы солнечных тепловых коллекторов является Солнце. Если рассматривать плоские стационарные СК любого типа, то они жестко закреплены либо на склонах крыш, либо на плоской крыше, либо на поверхности земли. Солнце светит на поверхность земли под углом, зависящим от времени суток и времени года. Диапазоны изменения этих углов очень значительные и зависят от широты и долготы места размещения объекта. Для Москвы, минимальная продолжительность светового дня 7 часов, а максимальная – 17 часов 30 минут. С учетом того, что за час Солнце перемещается по горизонту на 15 градусов, суммарное угловое перемещение летом может достигать 265 градусов, в то время, как зимой, 105 градусов. По склонению над горизонтом, Солнце также изменяет свое положение в большом диапазоне от 11 до 57 градусов. В других точках расположения объектов, углы изменения направления солнечного света, другие.

Во второй главе мы рассматривали значения максимального КПД солнечного коллектора, при этом, предполагалось, что лучи Солнца падают на поверхность коллектора перпендикулярно. В реальности, соблюсти это требование невозможно. Даже, если вы выставили направление коллектора строго на юг для точки размещение объекта в момент летнего солнцестояния, то, через несколько дней, максимальные значения будут недостижимы, поскольку угол падения лучей по горизонту изменится за этот период на несколько градусов.

Под оптимальной ориентацией стационарно размещенного солнечного коллектора понимают положение, максимально близкое к положению Солнца в момент астрономического времени 12 часов. Напоминаем, что в каждом месте существует разница директивного и астрономического времени и для Москвы, к примеру, эта разница составляет около 34 минут.

Если вы используете солнечные коллекторы только в летнее время, то рекомендуется устанавливать угол наклона коллекторов градусов на 5 меньше значения угла широты места расположения объекта. Москва расположена на 56 градусе северной широты. Следовательно, оптимальное расположение угла наклона коллектора будет около 50 градусов. Но если вы используете коллекторы круглый год, то угол наклона коллектора к горизонту рекомендуется выбрать на 15 градусов меньше широты. В нашем случае, это примерно 40 градусов. На ориентированном склоне крыш выполнить такие требования очень сложно, поэтому, можно сказать, что уровень максимально возможного мгновенного КПД для стационарного солнечного коллектора практически никогда не достижим.

Если реальная ориентация солнечного коллектора на объекте отличается менее 15 градусов по горизонту от нулевой ориентации на астрономический юг, то потери не столь велики, но если технически невозможно реализовать данные требования, то, эффективность гелиосистем падает и инвестиции в них никогда не окупятся.

Угловая эффективная зона работы плоских и вакуумных трубчатых коллекторов составляет около 45 градусов в каждую сторону от перпендикуляра к поверхности, то есть в сумме около 90 градусов.

Характер изменения эффективности работы коллектора от угла падения солнечных лучей зависит от конкретной конструкции солнечного коллектора и определяется экспериментально. В идеальном варианте, в диапазоне изменения падения лучей –45 –0 + 45 градусов, при абсолютном перпендикуляре падения солнечных лучей в максимальной точке, мощность солнечного коллектора изменяется на 25 %, но в реальности это изменение значительно больше и составляет около 50 %, причем у плоских коллекторов этот показатель еще ниже, поскольку абсорбер, в крайних положениях солнца затеняется боковыми стенками коллектора.

Некоторые производители указывают в характеристиках оборудования угловые коэффициенты.

IAM (Incident Angle Modifier) – угловой коэффициент. Поправочный коэффициент, который помогает учесть конструктивные особенности конкретного коллектора, чтобы откорректировать количество солнечного излучения поступающего при различных углах падения относительно основной плоскости солнечного коллектора (учитывается все отражение, преломление и затенение солнечных лучей).

У открытых солнечных коллекторов данный коэффициент равен 1. Максимальный мгновенный КПД 0,5–0,9.

У закрытых плоских – IAM = 0,85–0,95 в зависимости от толщины воздушного слоя и высоты боковой стенки коллектора над плоскостью абсорбера. Максимальный мгновенный КПД 0,74–0,88. У вакуумных одностенных перьевых трубчатых коллекторов

IAM = 0,9–1,1, максимальный мгновенный КПД 0,65–0,80.

У вакуумных коаксиальных – IAM = 1,1–1,6, максимальный КПД прямого солнечного излучения 0,45–0,75. но вакуумные коаксиальные трубки с цилиндрическим абсорбером могут воспринимать не только прямое, но и рассеянное солнечное излучение. действие которого можно учесть поправочным коэффициентом интенсивности, равным для солнечной погоды 1,15.

В виде графиков корректировка значения мощности солнечного излучения представлена на рис. 25.

Рис. 25. Графики зависимости мощности солнечного излучения от угла падения лучей для разных типов солнечных коллекторов

Из графика видно, что площадь фигуры под графиком мощности трубчатого вакуумного коллектора больше аналогичной фигуры плоского коллектора примерно на 15 %, Поскольку движение Солнца равномерное, можно сказать, что энергия, выработанная коллектором на вакуумных трубках больше плоского коллектора на 15 % при равных габаритах и ориентации на Солнце.

Солнце движется по небосводу по двум координатам. Вводятся два угловых коэффициента Поперечный (IAMT – transversal) и Продольный (IAML – longitudinal). Обычно у плоских гелиоколлекторов оба эти коэффициента одинаковые, поэтому указывается только одно значение. У трубчатых вакуумных гелиоколлекторов может существенно отличается Поперечный коэффициент, а Продольный, примерно такой же, как и плоских коллекторов.

Данные угловых коэффициентов некоторых типов тепловых солнечных коллекторов получены в Институте солнечных технологий Solartechnik SPF (Рапперсвиль, Швейцария) и представлены на рис. 26.

Рис. 26. Графики изменения угловых коэффициентов некоторых типов солнечных тепловых коллекторов (Институт солнечных технологий Solartechnik SPF (Рапперсвиль, Швейцария) www.spf. ch (начало)

Рис. 26. Графики изменения угловых коэффициентов некоторых типов солнечных тепловых коллекторов (Институт солнечных технологий Solartechnik SPF (Рапперсвиль, Швейцария) www.spf. ch (окончание)

Среднегодовая выработка тепловой энергии

Солнце в течении дня движется по сложной траектории, которая зависит от времени года, места расположения объекта. Конструкции солнечных коллекторов очень разнообразные, возможно разнообразное расположение коллектора на объекте. Все это очень сильно затрудняет расчет среднегодовой выработки тепловой энергии. Экспериментальные данные по производительности СК очень сильно зависят от погодных условий. Для оценки годовой выработки тепла солнечным коллектором применяются методы математического моделирования. Статистические экспериментальные данные по среднегодовой выработки требуют очень длительного периода времени.

Одной из доступных и наглядных программ является немецкая разработка GeoT*SOL basic 2.0. однако не понятны исходные формулы для математического моделирования, примененные в этой программе и на сколько они соответствуют реальным конструкциям солнечных коллекторов.

В любом случае это сложнейшая задача математического моделирования. В данном учебном пособии можно говорить только о качественном анализе среднегодовой выработки тепловой энергии солнечными коллекторами разных типов.

2. Сравнительный анализ применения солнечных коллекторов различных типов

Поскольку конструкции, место расположение, ориентация, особенности монтажа коллекторов очень разнообразные, то для анализа эффективности рассмотрим качественные характеристики мгновенного КПД различных типов тепловых солнечных коллекторов. На рис. 27 представлены усредненные значения КПД, оптических КПД, коэффициентов теплопотерь для основных типов СК.

Упрощенный расчет КПД коллекторов можно произвести по формуле:

КПД = КПДопт – Ктп·У. (3)

Средние значения оптического КПДопт для позиций на рис. 27, составляют 1 – 0,95; 2 – 0,85; 3 – 0,75; 4 – 0,8; 5 – 0,75.

Средние значения коэффициента теплопотерь Ктп, соответственно, 1 –15; 2 – 7; 3 – 5; 4 – 3,5; 5 – 2 измеряется – Вт/(м2·°С).

У – соотношение разности температур теплоносителя на входе и выходе из коллектора Т, деленное на интенсивность солнечно излучения, измеряется в м2·°С/Вт.

Рис. 27. Мгновенный КПД солнечных коллекторов в зависимости от интенсивности солнечной радиации и разности температур на входе и выходе коллектора [1]: 1 – абсорбер; 2 –коллектор с однослойным остеклением; 3 –коллектор с двухслойным остеклением; 4 — плоский коллектор с высокоселективным покрытием абсорбера; 5 – трубчатый вакуумный коллектор

Оптический КПД характеризует конструктивную способность СК воспринимать солнечную энергию и зависит только от способности прозрачного защитного слоя пропускать энергию, наличию прослойки воздуха между защитным прозрачным слоем и абсорбером и КПД абсорбера.

Интенсивность солнечного излучения сильно зависит от атмосферных факторов. Напоминаем: 1000 Вт/м2 – ясная солнечная погода летом. 800–600 Вт/м2 – небольшая облачность, летом, 300 Вт/м2 – пасмурно летом, зимой эти показатели ниже примерно в 2 раза.

Также напоминаем, что на рис. 27 указаны значения МГНОВЕННОГО МАКСИМАЛЬНОГО КПД. Реальные средние значения примерно в два раза ниже.

Из рис. 27 видно:

Открытые солнечные коллекторы – эффективное использование возможно только в солнечную погоду при подогреве воды на 5–10 °С, при температуре окружающего воздуха выше 20 °С.

Плоские закрытые солнечные с остеклением в 1 слой – применение целесообразно для подготовки горячей воды для нужд приусадебных и дачных участков в летний период при температуре окружающего воздуха не ниже 12–15 °С, способны прогреть воду на 15–25 °С.

Плоские закрытые солнечные с остеклением в 2 слоя – применяются, как и в предыдущем случае, но способны прогреть воду до 35 градусов.

Современные плоские солнечные коллекторы с высокоселективням покрытием абсорбера и хорошей термоизоляцией корпуса – могут эффективно использоваться при температуре окружающего воздуха от 5–10 °С и способны создавать перепад температур в коллекторе до 40 °С.

Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы

Могут эффективно использоваться при температурах окружающего воздуха ниже нуля градусов Цельсия (всесезонные) при обеспечени перепада температур в коллекторе выше 80 °С.

Относительно возможности использования солнечных коллекторов в системах бытового нагрева воды на дачных участках, систем ГВС, систем отопления и технологических системах, можно представить следующие диапазоны изменения параметра У.

Зона А при У < 0,03 м2·°С/Вт – обогрев воды на дачных участках, летом,

Зона Б при У = 0,03–0,08 м2·°С/Вт – для систем ГВС в летний период.

Зона В при У > 0,08 м2·°С/Вт – системы отопления и ГВС капитальных сооружений.

При значениях У > 0,12, возможно использование систем солнечных коллекторов в многоквартирных домах и технологических промышленных процессах.

Литература:

1. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М., Энергоатомиздат, 1991, 208 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Суммарное количество всей потребляемой энергии человечеством составляет всего около 0,0125 % доли процента от энергии возобновляемых источников, имеющихся на планете Земля, главная из которых энергия Солнца.

Теплоэнергетика, наряду с другими отраслями, вносит большой вклад в накопление парниковых газов, поскольку именно при сжигании ископаемого топлива в котлах коммунального хозяйства и индивидуальных домов, происходит выброс диоксида углерода. Применение, при решении вопросов теплоснабжения, энергосберегающих высокоэффективных технологий и экологически чистых возобновляемых источников энергии, позволит сохранить планету.

По данным института АЕЕ INTEC, на конец 2012 г. в мире установлено 383 млн квадратных метров солнечных тепловых установок общей тепловой мощностью 268,1 ЕВт с годовой выработкой тепловой энергии 225 ТВт·ч. С каждым годом эти показатели только возрастают. К сожалению, в России общая площадь солнечных тепловых установок оценивается в 30 тыс. м2.

Более 60 % территории России, в том числе и многие северные районы, характеризуются среднегодовым поступлением солнечной радиации от 3,5 до 4,5 кВт·ч/м2 в день, а регионы Приморья и юга Сибири от 4,5 до 5,0 кВт·ч/м2 в день, что не сильно отличается от аналогичных показателей центральной Европы (5,0– 5,5 кВт·ч/м2 в день).

Солнечные тепловые коллекторы успешно применяются для подготовки горячей воды на дачном участке, в системах отопления и горячего водоснабжения индивидуальных и коллективных домов, промышленных системах теплоснабжения.

В настоящее время наибольшее распространение получили:

• солнечные тепловые коллекторы открытого типа;
• плоские закрытые солнечные трубчатые тепловые коллекторы;
• закрытые трубчатые и объемные солнечные коллекторы;
• вакуумные трубчатые солнечные коллекторы.

Доля последних составляет более 62 % от всего объема выпускаемых в мире солнечных коллекторов.

С точки зрения эффективности использования различных типов солнечных коллекторов и их применения в хозяйстве, можно рекомендовать.

Открытые солнечные коллекторы – эффективное использование возможно только в солнечную погоду при подогреве воды на 5–10 °С, при температуре окружающего воздуха выше 20 °С.

Плоские закрытые солнечные с остеклением в 1 слой – применение целесообразно для подготовки горячей воды для нужд приусадебных и дачных участков в летний период при температуре окружающего воздуха не ниже 12–15°С, способны прогреть воду на 15–25°С. Плоские закрытые солнечные с остеклением в 2 слоя – применяются, как и в предыдущем случае, но способны прогреть воду до 35 градусов. Современные плоские солнечные коллекторы с высокоселективням покрытием абсорбера и хорошей термоизоляцией корпусамогут эффективно использоваться при температуре окружающего воздуха от 5–10°С и способны создавать перепад температур в коллекторе до 40°С.

Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы

Могут эффективно использоваться при температурах окружающего воздуха ниже нуля градусов Цельсия (всесезонные) при обеспечении перепада температур в коллекторе выше 80 °С.

Вопросы работы гелиосистем с использованием солнечных тепловых коллекторов будут рассмотрены в следующих частях учебного пособия «Комбинированные тепловые гелиосистемы».

 

Просмотров: 336

российских ученых предлагают технологию удешевления высокоэффективных солнечных элементов

Группа петербургских ученых предложила и экспериментально опробовала технологию изготовления высокоэффективных солнечных элементов на основе полупроводников A3B5, интегрированных на кремниевую подложку, что в будущем может повысить эффективность существующих однопереходных фотоэлектрических преобразователей. в 1,5 раза. Развитие технологии прогнозировал лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов.Результаты были опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells .

Сегодня, в связи с быстрым истощением запасов углеводородного топлива и растущей озабоченностью проблемами окружающей среды, ученые уделяют все больше внимания развитию так называемых «зеленых технологий». Одна из самых популярных тем в этой сфере — развитие технологий солнечной энергетики.

Однако более широкому использованию солнечных панелей препятствует ряд факторов.Обычные кремниевые солнечные элементы имеют относительно невысокий КПД — менее 20%. Более эффективные технологии требуют гораздо более сложных полупроводниковых технологий, что значительно увеличивает стоимость солнечных элементов.

Петербургские ученые предложили решение этой проблемы. Исследователи из Университета ИТМО, Санкт-Петербургского академического университета и Института Иоффе показали, что структуры A3B5 можно выращивать на недорогой кремниевой подложке, что снижает стоимость многопереходных солнечных элементов.

«Наша работа сосредоточена на разработке эффективных солнечных элементов на основе материалов A3B5, интегрированных на кремниевую подложку», — комментирует Иван Мухин, научный сотрудник Университета ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета и соавтор исследования. «Основная трудность в эпитаксиальном синтезе на кремниевой подложке заключается в том, что осаждаемый полупроводник должен иметь тот же параметр кристаллической решетки, что и кремний. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на том же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния.К сожалению, есть несколько полупроводников, отвечающих этому требованию, например, фосфид галлия (GaP). Однако он не очень подходит для изготовления солнечных элементов, поскольку плохо поглощает солнечный свет. Но если мы возьмем GaP и добавим азот (N), мы получим раствор GaPN. Даже при низких концентрациях N этот материал демонстрирует свойство прямой полосы и хорошо поглощает свет, а также имеет возможность встраиваться в кремниевую подложку. В то же время кремний не просто служит строительным материалом для фотоэлектрических слоев — он сам может действовать как один из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощая свет в инфракрасном диапазоне.Жорес Алферов одним из первых озвучил идею объединения структур ASB5 и кремния ».

Работая в лаборатории, ученым удалось получить верхний слой солнечного элемента, интегрированный на кремниевую подложку. С увеличением количества фотоактивных слоев эффективность солнечного элемента растет, так как каждый слой поглощает свою часть солнечного спектра.

На данный момент исследователи разработали первый небольшой прототип солнечного элемента на основе A3B5 на кремниевой подложке.Сейчас они работают над созданием солнечного элемента, который состоял бы из нескольких фотоактивных слоев. Такие солнечные элементы будут значительно эффективнее поглощать солнечный свет и вырабатывать электричество.

«Мы научились выращивать самый верхний слой. Эта система материалов потенциально может также использоваться для промежуточных слоев. Если вы добавите мышьяк, вы получите сплав четвертичного GaPNAs, и из него можно будет создать несколько переходов, работающих в разных частях солнечного спектра. выращены на кремниевой подложке.Как было показано в нашей предыдущей работе, потенциальная эффективность таких солнечных элементов может превышать 40% при концентрации света, что в 1,5 раза выше, чем у современных Si-технологий », — заключает Иван Мухин.

###

Артикул: Дворецкая Лилия Николаевна, Большаков Алексей Дмитриевич, Можаров Алексей Михайлович, Соболев Максим Сергеевич, Кириленко Демид Анатольевич, Баранов Артем Иванович, Михайловский Владимир Михайловский, Неплох Владимир Васильевич, Морозов Иван Алексеевич, Федоров Владимир Васильевич , Иван Сергеевич Мухин, «Фотоэлектрический прибор на основе GaNP, интегрированный на Si-подложку», Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы , 2020

Университет ИТМО (г.Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет и высшее учебное заведение номер один в России в области информационных и фотонных технологий. Университет является лидером российской программы академического превосходства «Проект 5-100».

ИТМО — альма-матер победителей многочисленных международных соревнований по программированию, таких как ICPC (команда ИТМО — единственный в мире семикратный чемпион ICPC), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Yandex Algorithm, Russian Code Cup и Topcoder Open .Приоритетные области исследований университета включают информационные технологии, фотонику, робототехнику, квантовые коммуникации, химию растворов и современные материалы, трансляционную медицину, урбанистику, искусство и науку и научную коммуникацию.

В 2016 году Университет ИТМО получил медаль ЮНЕСКО «За развитие нанонаук и нанотехнологий» за уникальную среду, объединяющую науку, образование и инновации.

С 2016 года Университет ИТМО постоянно входит в 100 лучших университетов мира в области компьютерных наук согласно предметному рейтингу Times Higher Education (THE).В 2019 году университет дебютировал в 100 лучших университетов мира в области автоматизации и управления и укрепил свои позиции в области нанотехнологий (топ-300) и материаловедения (топ-400) в Глобальном рейтинге академических предметов (GRAS) Шанхайского рейтинга ( Академический рейтинг университетов мира, ARWU).

Согласно предметному рейтингу Quacquarelli Symonds (QS) за 2019 год, Университет ИТМО входит в число 300 лучших университетов мира в области инженерии и технологий, физики и астрономии; он также стал единственным российским университетом, вошедшим в предметную группу QS Art & Design (200 лучших университетов).

В 2019 году Университет ИТМО вошел в топ-500 высших учебных заведений мира по версии THE и QS World University Rankings, а также представлен в 13 предметных рейтингах, опубликованных ARWU, THE и QS.

ЭТО БОЛЬШЕ, чем УНИВЕРСИТЕТ!

Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Эффективность и перспективы использования различных солнечных водонагревательных систем в климатических условиях Российской Федерации

1.

Фортов В. Е., Попель О. С. Возобновляемые источники энергии для энергоснабжения потребителей в России // Энергетика. Вестн., 2010, № 1 (8), 9–29.

2.

Попель О.С., Фрид С.Е., Фрид Ю. Коломиец и др., Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России (М .: ОИВТ РАН, 2010).

Google ученый

3.

Попель О.С., Фрид С.Е., Фрид Ю. Коломиец Г. и др. Распределение ресурсов солнечной энергии по территории России // Энергия: экономика, техн., Эко- логия. 2007. № 1. С. 15–23.

4.

J.-P. Мейер, «Современное состояние технологий. Обзор стандартных коллекторов, Солнце и энергия ветра, № 6, с. 40–53 (2009).

5.

J.-P. Мейер, «Solar Thermal XL. Коллекторы большого формата », Солнце и энергия ветра.9. С. 98–101 (2009).

6.

Б. Эпп, «Неравенство растет. Карта мира солнечной тепловой промышленности, Солнце и энергия ветра, № 12, 42–61 (2010).

7.

J.-P. Мейер, «Один поставщик для всех. Готовые системы », Солнце и ветроэнергетика, 2011, № 3, с. 84–101.

8.

Попель О.С., Фрид С.Е., Фрид Ю. Коломиец Г. Анализ показателей эффективности использования солнечных водогрейных установок // Сантехника, отопление, кондит., № 4, 104–109; 2004. № 5. С. 28–32.

9.

Ю. Коломиец Г., Попель О. С., Фрид С. Е. Эффективность использования солнечного излучения для нагрева воды на территории Российской Федерации // Альт. Энергетика, экология, № 6, 16–23 (2009).

10.

Дж. А. Даффи, У. А. Бекман, Солнечная инженерия тепловых процессов, , 3-е изд. (John Wiley & Sons, Нью-Джерси, 2006 г.).

Google ученый

11.

И. Репке, «Испытательные лаборатории и органы по сертификации: к единому стандарту», ​​Sun & Wind Energy, № 1, 54–63 (2011).

12.

Institut für Solartechnik SPF, 2011, http://www.sorare-nergy.ch.

13.

Попель О.С., Фрид С.Е., Щеглов В.Н. и др. Сравнительный анализ конструктивных особенностей солнечных коллекторов отечественного и зарубежного производства. Новые технические решения // Теплоэнергетика. 2006. № 3. С. 11–16. Eng., № 3, 175 (2006)].

14.

Я. Йоханис, О. Попел, С. Фрид и Б. Нортон, «Географические изменения производительности солнечного водонагревателя в Европе», в материалах Proceedings of the I MECH E, Part A , J. Power and Energy 220 (4), 395 (2006).

Артикул Google ученый

15.

Ю. Коломиец Г., Попель О. С., Фрид С. Е. Сравнение эффективности использования плоских и откачанных солнечных коллекторов для нагрева воды в различных климатических условиях // Физика экстремальных состояний вещества , под ред.Фролова В.Е. (Черноголовка, ИПХФ РАН, 2006) с. 259–261.

Google ученый

16.

TRNSYS: Программа моделирования переходных процессов, 2011 г. , http://sel.me.wisc.edu/TRNSYS/.

17.

Набор данных по приземной метеорологии и солнечной энергии НАСА, 2009 г. , http://eosweb.larc.nasa.gov/sse.

18.

Попель О.С., С.Фрид Э., Киселева С. В. и др., Климатические данные для возобновляемой энергетики (климатическая база данных): Справочник (М .: ОИВТ РАН, 2010).

Google ученый

Солнечная энергия | Пособие для студентов по глобальному изменению климата

Почему днем ​​светлее и теплее ночи? Ответ прост: солнечная энергия. Солнечная энергия — это просто свет и тепло, исходящие от солнца.

Люди могут использовать солнечную энергию несколькими способами:

• Фотоэлектрические элементы, , преобразующие солнечный свет в электричество.
• Солнечная тепловая технология, , в которой солнечное тепло используется для производства горячей воды или пара.
• Пассивное солнечное отопление, , которое может быть таким простым, как позволить солнцу светить через окна для обогрева внутренней части здания.

Фотоэлектрические элементы

У вас есть солнечный калькулятор или часы? Эти элементы питаются от фотоэлементов. Фотоэлектрический элемент поглощает свет и преобразует его непосредственно в электричество. Группа фотоэлектрических элементов известна как солнечная панель.

Возможно, вы видели солнечные батареи на домах, на электронных дорожных знаках или на парковках для питания света. Люди, у которых дома есть солнечные батареи, покупают меньше электроэнергии у коммунальных предприятий, потому что они производят электричество самостоятельно.Если у вас достаточно солнечных панелей, вы даже сможете производить больше энергии, чем вам нужно. В некоторых штатах это означает, что вы можете запустить счетчик электроэнергии задом наперед и отдать дополнительную электроэнергию остальной части сообщества. Электроэнергетическая компания платит вам !

Как это работает

Солнечная тепловая техника

Другой способ использования солнечной энергии — это сбор солнечного тепла.Солнечные тепловые электростанции используют тепло солнца для создания пара, который затем можно использовать для производства электроэнергии. В меньшем масштабе солнечные панели, использующие тепловую энергию, можно использовать для нагрева воды в домах, других зданиях и бассейнах.

Как это работает

1. Зеркала или отражатели концентрируют солнечные лучи для нагрева особого вида жидкости.
2. Тепло от этой жидкости приводит к кипению воды и образованию пара.
3. Пар вращает турбину, подключенную к генератору, который вырабатывает электричество.
4. Пар охлаждается и снова конденсируется в воду, которая повторно используется, повторно нагревается и снова превращается в пар.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше о том, как работают эти системы.

Пассивное солнечное отопление

Вы когда-нибудь замечали, как солнечный свет, проникающий через окно, может сделать ваш дом теплее даже в холодный день? Если да, то вы видели в действии пассивное солнечное отопление! Люди могут проектировать или реконструировать здания, чтобы зимой использовать тепло от солнца.Хорошо, если большие окна выходят на юг (сторона, которая получает больше всего солнечного света повсюду к северу от экватора) и не затенены другими зданиями или деревьями. Хороший дизайн часто включает в себя свесы, подвижные навесы или жалюзи, которые блокируют солнце летом, когда людям нужно охладить свои дома, а не обогревать их.

Интересные факты

• Школьные автобусы на солнечных батареях. Город в Висконсине использует солнечные батареи для зарядки гибридных электрических школьных автобусов.
• Карты Google для солнечных батарей. Если вы живете в Сан-Франциско или Бостоне, вы можете увидеть солнечные батареи в вашем районе на карте.
• Как это круто? В 2010 году Китай представил первый кондиционер на солнечной энергии. В случае массового производства эти устройства могут помочь снизить потребление энергии и выбросы парниковых газов в Китае и других странах.
• Solar присоединяется к высшей лиге. Тайваньский национальный стадион рекламируется как крупнейший спортивный стадион в мире. Его прозвали «летающим драконом» из-за его серебристо-синего навеса, который изгибается хвостом и содержит около 9000 солнечных батарей. Когда стадион не используется, он снабжает энергией дома и предприятия.

Начало страницы

Насколько эффективны солнечные панели?

Другие факторы, влияющие на эффективность солнечной энергии

Теперь давайте поговорим о некоторых других факторах, которые могут повлиять на эффективность вашей солнечной энергетической системы.Эти факторы не влияют на эффективность самих панелей, а скорее влияют на то, насколько хорошо ваша солнечная энергетическая система будет вырабатывать энергию для использования в вашем доме.

Солнечные планы — Ваш план солнечных батарей поможет определить эффективность окольным путем. Вместо того, чтобы увеличивать или уменьшать эффективность ваших солнечных панелей, ваш план солнечной энергии поможет определить, насколько рентабельны ваши солнечные панели. Вы захотите найти лучшее предложение для вас и вашей конкретной ситуации.

Проектирование солнечной энергетической системы — Дизайн является важным элементом эффективности солнечной энергетической системы.Если ваши солнечные панели настроены неправильно, возможно, они не будут производить достаточно электроэнергии для удовлетворения ваших потребностей. Вот почему у нас есть специалисты Vivint Solar, которые позаботятся о том, чтобы в вашем доме можно было разместить необходимое количество панелей для требуемого уровня использования.

Среднее время пребывания на солнце — Некоторые дома подвергаются гораздо большему воздействию солнца, чем другие дома. Это может быть связано с большим деревом во дворе. Это может быть потому, что дом находится рядом с более высоким зданием, которое закрывает солнце.Это может быть просто проблема с погодой. Некоторые места просто не очень солнечные. Это может быть даже направление, в котором смотрит ваш дом, или форма вашей крыши. Какой бы ни была причина, изменение количества солнечных лучей будет равносильно изменению производства солнечных панелей. Эти изменения могут сильно отличаться от дома к дому, даже если эти дома находятся в одном районе.

Модернизация дома — Повышение эффективности вашего дома — еще один обходной путь, который поможет солнечным панелям получать необходимую энергию.Например, если у вас есть электрический водонагреватель, много электроэнергии идет на нагрев воды, которую мы используем. В некоторых случаях переход на электрический водонагреватель на основе теплового насоса может сэкономить энергию. Такие бытовые приборы, как посудомоечные машины, стиральные машины, сушилки для одежды и кондиционеры, также используют электричество. Каждое из этих устройств необходимо время от времени обновлять. Это не значит, что вы должны получать новый каждый год, но если вы можете позволить себе обновить их, сделайте это. Помимо обновлений для вашей бытовой техники, вы можете сделать множество других обновлений по дому, чтобы максимально эффективно использовать солнечную энергетическую систему.Ищите различные способы сделать ваш дом более энергоэффективным, чтобы помочь вашему дому более эффективно использовать энергию ваших солнечных панелей.

Эти факторы помогут вам определить, насколько эффективно ваши солнечные панели могут производить энергию, необходимую для вашего дома.

Долгосрочные факторы, влияющие на эффективность солнечных панелей

На эффективность ваших солнечных панелей также может влиять то, как вы обращаетесь с ними в течение всего срока их службы. Вот некоторые из долгосрочных факторов, которые могут повлиять на их эффективность.

Очистите солнечные панели — Грязные панели неэффективны. Ваши солнечные панели можно время от времени чистить. Листья, сломанные ветки и любой мусор, который уносит ветер, могут затенять часть ваших солнечных панелей, что снижает их эффективность. Очищайте их один раз в год, чтобы эта проблема не усугубилась. Будьте осторожны, поднимаясь на крышу. В некоторых случаях вы можете распылить их с земли.

Регулярное обслуживание. — Регулярное обслуживание должно выполняться, чтобы убедиться, что ваши солнечные панели работают должным образом.Убедитесь, что вы знаете, какое обслуживание ожидается от вас, и выполняйте его старательно, чтобы у вас были эффективные солнечные батареи круглый год.

Vivint Solar здесь, чтобы предоставить вам чистую энергию

Если вы заинтересованы в использовании чистой солнечной энергии, Vivint Solar — это компания для вас. Мы помогли тысячам клиентов превратить свои крыши в эффективные, производящие энергию солнечные энергетические системы.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы назначить встречу с одним из наших представителей Vivint Solar, чтобы помочь вам узнать, является ли солнечная энергия правильным шагом для вас!

Анализ временных режимов работы солнечных коллекторов

Кряклина, И.В. (2012). Разработка математической модели солнечного коллектора для теплоснабжения дома фермера. Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве. Минск, 310.

Ташполотов Ю., Сатыбалдыев А. Б., Матисаков Т. К. (2012). Исследование теплотехнических характеристик солнечно-водонагревательной установки на основе математического моделирования. Фундаментальные исследования, 3-2, 423–427.

Матрунчик, А.С., Бурков А.И. (2015). Использование солнечной энергии в системах горячего водоснабжения. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура, 2, 237–247.

Шишкин Н. Д. (2015). Энергетическая и технико-экономическая эффективность солнечных водонагревательных установок. Вестник Астраханского государственного технического университета, 2 (60), 51–59.

Алмаев, А.Ю., Лушкин И.А. (2015). Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов солнечной энергии. Вестник НГИЙЭИ, 6 (49), 16–20.

Хрусталев Б.М., Покотилов В.В., Рутковский М.А., Нга Н.Т. (2011). К вопросу проектирования водонагревательных гелиосистем с плоскими коллекторами для домов усадебного типа. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, 4, 34–40.

Хайрнасов, С. М. (2014). Анализ эффективности комбинированного солнечного коллектора на основе тепловых труб.Гелиотехника, 1, 15–21.

Риччи, М., Боччи, Э., Микеланджели, Э., Миканджели, А., Вилларини, М., Насо, В. (2015). Экспериментальные испытания систем прототипов солнечных коллекторов. Энергетические процедуры, 82, 744–751. DOI: 10.1016 / j.egypro.2015.11.804

Руководство по проектированию солнечных коллекторов компании vaillant. Доступно на: http://www.vaillant.ua/

Антонелли, М., Франческони, М., Ди Марко, П., Дезидери, У. (2016).Анализ теплопередачи в различных солнечных коллекторах CPC: подход CFD. Прикладная теплотехника, 101, 479–489. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2015.12.033

Калогиру, С. А., Кареллас, С., Браймакис, К., Станчу, К., Бадеску, В. (2016). Эксергетический анализ солнечных тепловых коллекторов и процессов. Прогресс в области энергетики и горения, 56, 106–137. DOI: 10.1016 / j.pecs.2016.05.002

Ван, Ф., Фэн, Х., Чжао, Дж., Ли, В., Чжан, Ф., Лю, Р.(2015). Оценка производительности абсорбционной солнечной системы теплового насоса с параболическими желобными коллекторами. Энергетические процедуры, 70, 529–536. DOI: 10.1016 / j.egypro.2015.02.157

Дубровская В. В., Шкляр В. И., Негодуйко И. А. (2012). Анализ эффективности работы вакуумного солнечного коллектора. Промышленная теплотехника, 34 (1), 95–99.

Калогиру А. (2009). Солнечная энергетика: процессы и системы. Сотерис Академик Пресс, 744.

Пособие по проектированию и расчету гелиосистем. Доступно на: http://journal.esco.co.ua/2011_10/art133.pdf

Амерханов Р. А .; Драганов Б. Х. (Ред.) (2002). Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства. Москва: Колос-пресс, 424.

Мендес, Дж. Ф., Орта, П., Карвалью, М. Дж., Сильва, П. (2008). Солнечные тепловые коллекторы из полимерных материалов: новый подход к более высоким рабочим температурам.Труды Всемирного конгресса ISES 2007 (Том I — Том V), 640–643. DOI: 10.1007 / 978-3-540-75997-3_118

Солнечные коллекторы: разные типы и области применения. Доступно по адресу: http://www.solarserver.com/knowledge/basic-knowledge/solar-collectors.html

ВИДЕО: Hawaii Pacific Health говорит, что внедрение вакцины идет хорошо, но необходимы дополнительные дозы

Hawaii Pacific Health Главный офис по качеству Доктор Мелинда Эштон сказала, что центр вакцинации COVID-19 на пирсе 2 на Оаху работает нормально, и пациенты могут посещать быстро проходит процесс, и очень немногие сообщают о каких-либо побочных реакциях на укол.Основная проблема, с которой сталкивается развертывание вакцины на Гавайях, — это просто слишком мало доз, поступающих от федерального правительства.

«Так тяжело ждать, я понимаю. Мы стремимся делать записи на прием, как только можем быть уверены, что у нас есть вакцина, чтобы доставить дозу тем, кто записался на прием », — сказала она сегодня утром в журнале Spotlight Hawaii.

Штат получает примерно 40 000 доз в неделю и сделал более 200 000 прививок. Они включают смесь первой и второй доз.Администрация Байдена пообещала увеличить производство вакцин, но до сих пор доктор Эштон сказал, что эти усилия не привели к существенному увеличению доз на Гавайи.

«Прямо сейчас мы изо всех сил пытаемся убедиться, что у нас достаточно вакцины для всех назначений второй дозы, которые у нас есть. Мы будем очень близко, и мы надеемся получить немного больше, чтобы мы могли завершить их, не откладывая никаких встреч », — пояснила она.« Но мы откладываем некоторые первые встречи и не будем назначать их. любые новые первые встречи для всех, кто сейчас интересуется, и, вероятно, пройдет еще пара недель, по крайней мере, прежде чем они появятся.”

Доктор Эштон, который также является педиатром, также ответил на вопросы о влиянии инфекции COVID-19 на детей, а также о рисках и преимуществах очного обучения в классе в настоящее время. Что касается двойной маскировки, она сказала, что когда одноразовая бумажная маска, которая сейчас широко продается во многих розничных магазинах, надевается под тканевой маской, они вместе могут быть почти так же эффективны, как медицинская маска N-95. маска.

«Эта комбинация двух масок действительно помогает снизить вероятность распространения.Но в то же время нужно правильно надевать маску, держаться подальше от общества, мыть руки, держаться подальше от больших групп. Так что это не только двойная маска, но и все остальные части », — сказала она.

---

Spotlight Hawaii, освещающий проблемы, затрагивающие Гавайи, выходит в прямом эфире в 10:30 каждый понедельник, среду и пятницу на странице Honolulu Star-Advertiser в Facebook. Присоединяйтесь к Райану Калей Цуджи и Юндзи де Нис в этом месяце, чтобы поговорить с гостями. Нажмите здесь, чтобы просмотреть предыдущие беседы и просмотреть оставшееся расписание на этот месяц.

---

2021 Jeep Wrangler 392 Launch Edition будет стоить 9000 $ 74 9951

Конечно, Wrangler Rubicon 392 радикален, но стоит недешево.

Джип

Jeep Wrangler 392 2021 года — нелепый автомобиль.Полная остановка. У него намного больше мощности, чем шасси Jeep, похоже, готово иметь дело, но также из-за этого он обладает индивидуальностью на несколько дней, и мы обычно думаем, что это чертовски круто. Когда дело доходит до автомобилей, круто имеет тенденцию к снижению, поэтому нам стало любопытно, сколько Jeep планировал взимать плату за 392.

Материнская компания Stellantis объявила ценник в среду, и это вызовет слезы у многих. Launch Edition Wrangler 392 будет стоить 74 995 долларов, включая 1495 долларов США.Для сравнения, следующий самый дорогой Jeep Wrangler, который вы можете купить в настоящее время, — это комплектация High Altitude, которая продается по розничной цене 51 010 долларов.

Подняться на место водителя

Подпишитесь на информационный бюллетень Roadshow, чтобы получать последние новости об автомобилях и обзоры, которые будут отправляться вам на почту два раза в неделю.

Теперь, очевидно, некоторые фанаты будут сопротивляться цене 392, но вы получаете много за свои деньги в дополнение к 470 лошадиным силам и 470 фунт-фут крутящего момента, которые обеспечивает V8.Это потому, что 392 технически является Rubicon, который является самой жесткой внедорожной отделкой Jeep. Это означает, что 392 получит блокируемые дифференциалы, двухдюймовый заводской подъемник, колеса с блокировкой Beadlock, амортизаторы Fox, двухступенчатую раздаточную коробку и оси Dana 44.

В то время как все необходимое внедорожное оборудование есть, трудно сказать, насколько хорошо 392 будет вести себя в грязи. Наш человек Стивен Юинг водил концепт 392, но только на дороге, поэтому у нас нет системы отсчета. Мы подозреваем, что у него будет много возможностей — в конце концов, это Wrangler, — но он менее компетентен, чем V6 Rubicon, чисто из-за дополнительного веса, который он должен нести.

Рейнджер Launch Edition должен появиться у дилеров где-то в первом квартале этого года, то есть в ближайшее время.

2021 Jeep Wrangler Rubicon 392: грязь с V8

Посмотреть все фото

Сейчас играет: Смотри: Jeep Wrangler Rubicon 392 2021 года: Rubi с двигателем V8

3:01

.