Güneş ısıtma sistemi. Güneş enerjili ısıtma sistemlerinin temel elemanları ve şematik diyagramları Güneş enerjili termik santraller

Isıtma sistemleri bölünmüştür Aşağıdaki şekilde: pasife (bkz. Bölüm 5); çoğunlukla sıvı güneş kolektörleri ve depolama tankları kullanan aktif; birleştirildi.

Bina yapılarının veya altındaki özel taş dolgunun pil olarak kullanıldığı hava ısıtma sistemleri yurt dışında yaygınlaşmıştır. Ülkemizde UzSSR Bilimler Akademisi Fizikoteknik Enstitüsü ve TbilZNIIEP bu yönde çalışmaktadır ancak çalışmaların sonuçları açıkça yetersizdir ve iyi işleyen çözümler oluşturulmamıştır. hava sistemleriısıtma sisteminin kendisinin düşük sıcaklıklı radyant panelden veya geleneksel yüksek sıcaklıklı panelden yapıldığı sıvı olanlardan teorik olarak daha verimli ısıtma cihazları. Ülkemizde sıvı sistemli binalar IVTAN, UzSSR Bilimler Akademisi Fizikoteknik Enstitüsü, TashZNIIEP, TbilZNIIEP, KievZNIIEP ve vesaire. ve bazı durumlarda dikilir.

1980 yılında yayınlanan bir kitapta aktif güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri hakkında geniş miktarda bilgi verilmektedir. Aşağıda KievZNIIEP tarafından geliştirilen, inşa edilen ve test edilen iki ayrı konut binası açıklanmaktadır. otonom sistemler güneş enerjisiyle ısıtma: düşük sıcaklıklı panel radyant ısıtma sistemi (Odessa bölgesi Kolesnoye köyünde bir konut binası) ve bir ısı pompası (Moldavya SSR'nin Bucuria köyünde bir konut binası) ile.

Köydeki bir konut binası için güneş enerjili ısıtma sistemi geliştirirken. Kolesnoye'de, evin mimari ve inşaat kısmında (UkrNIIPgrazhdanselskstroy projesi) güneş enerjisiyle ısıtma gereksinimlerine uyarlamayı amaçlayan bir dizi değişiklik yapıldı: dış duvarlar ve üçlü cam için yalıtımlı verimli duvarcılık kullanıldı pencere açıklıkları; ısıtma sistemi bobinleri zeminler arası tavanlarla birleştirilmiştir; ekipmanın yerleştirilmesi için bir bodrum katı sağlanmıştır; gerçekleştirillen ek yalıtımçatı katı ve egzoz havası ısı geri kazanımı.

Mimari düzen açısından ev iki seviyede tasarlanmıştır. Zemin katta ön cephesi bulunmaktadır. ortak oda, yatak odası, mutfak, banyo ve depo odaları olup, ikinci katta iki yatak odası ve bir banyo bulunmaktadır, yemek pişirmek için elektrikli ocak bulunmaktadır. Güneş enerjisi ısıtma sistemi ekipmanları (kollektörler hariç) bodrum katında bulunmaktadır; Sistem, binaya tek bir enerji girişi sağlayan ve konutun konforlu kalitesini artıran elektrikli su ısıtıcıları ile desteklenmektedir.

Bir konut binası için güneş enerjili ısıtma sistemi (Şekil 4.1) içerir İtibarenüç devre: ısı alma sirkülasyonu Veısıtma ve sıcak su temini devreleri. Bunlardan ilki, güneş enerjili su ısıtıcılarını, depolama tankının ısı eşanjör bobinini, bir sirkülasyon pompasını ve sistemi çalıştırmak için bir "boru içinde boru" ısı eşanjörünü içerir. yaz saati doğal dolaşım modunda. Ekipman, bağlantı parçaları, enstrümantasyon ve otomasyon cihazlarıyla bir boru hattı sistemi ile bağlanır. 16 m3 kapasiteli depolama tankında, sirkülasyon devresi soğutucusu için 4,6 m2 yüzey alanına sahip iki bölmeli bobinli ısı eşanjörü ve sıcak devre soğutucusu için 1,2 m2 yüzey alanına sahip tek bölmeli eşanjör bulunmaktadır. su temini sistemi. +45 °C su sıcaklığına sahip bir tankın ısı kapasitesi, bir konut binası için üç günlük ısıtma gereksinimi sağlar. Evin çatısının sırtının altında 1,25 m2 yüzey alanına sahip "boru içinde boru" ısı eşanjörü bulunmaktadır.

Isıtma devresi seri bağlantılı iki bölümden oluşur: sistemin 45 ... 35 ° C su sıcaklığı farkıyla temel modda çalışmasını sağlayan akışlı ısıtma panellerine sahip bir panel radyant ve dikey tek borulu 75 ... 70 °C su sıcaklık farkı ile pik sistem yüklerinin ısıtılmasını sağlayan “Konfor” tipi konvektörler. Isıtma panellerinin boru bobinleri, yuvarlak içi boş panellerin sıva ve son katmanına gömülüdür tavan. Konvektörler pencerelerin altına monte edilir. Isıtma sistemindeki sirkülasyon canlandırıcıdır. Tepe suyunun ısıtılması, 10 kW gücünde bir akışlı elektrikli su ısıtıcısı EPV-2 tarafından gerçekleştirilir; aynı zamanda ısıtma sistemi için yedek görevi görür.

Sıcak su besleme devresi, depolama tankına yerleştirilmiş bir ısı eşanjörünü ve kapatıcı ve yedek sistem olarak ikinci bir anlık elektrikli su ısıtıcısını içerir.

Sırasında ısıtma sezonu kollektörlerden gelen ısı, soğutucu (%45 sulu etilen glikol çözeltisi) tarafından depolama tankındaki suya aktarılır, bu da bir pompa tarafından ısıtma paneli bobinlerine gönderilir ve daha sonra depolama tankına geri gönderilir.

Evdeki gerekli hava sıcaklığı, ısıtma sisteminin konvektör bölümündeki elektrikli su ısıtıcısının açılıp kapatılmasıyla otomatik regülatör RPT-2 tarafından korunur.

Yaz aylarında sistem, sıcak su ihtiyacını boru içi ısı eşanjöründen sağlar. doğal dolaşımısı alma devresindeki soğutucu. Teşvik dolaşımına geçiş, elektronik diferansiyel regülatör RPT-2 kullanılarak gerçekleştirilir.

Köydeki dört odalı bir konut binası için güneş enerjisiyle ısıtma sistemi. Moldavya SSR'sinin Bucuria'sı, KievZNIIEP'in bilimsel denetimi altında Moldgiprograzhdanselstroy Enstitüsü tarafından tasarlandı.

Konut binası çatı tipindedir. Zemin katta ortak oda, mutfak, çamaşır odası bulunmaktadır. malzeme odası ve ikincisinde üç yatak odası var. İÇİNDE zemin kat Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin ekipmanı için bir garaj, kiler ve bir oda bulunmaktadır. Ev engellendi ek bina, içerir yaz mutfağı, duş, gölgelik, envanter ve atölye.

Otonom güneş enerjisi ısıtma sistemi (Şek. 4.2) yıl boyunca ısıtma ihtiyacını (evin hesaplanan ısı kaybı 11 kW) ve sıcak su teminini sağlamak üzere tasarlanmış kombine güneş-ısı pompası tesisatıdır. Isı pompası tesisatının kompresöründen gelen güneş enerjisi ve ısı eksikliği elektrikli ısıtma ile karşılanmaktadır. Sistem dört devreden oluşur: ısı alıcı sirkülasyon devreleri, ısı pompası devreleri, ısıtma ve sıcak su temini.

Isı alma devresinin ekipmanı, güneş kolektörleri, bir “boru içi boru” ısı eşanjörü ve 6 m2 yüzey alanına sahip yerleşik bir ısı eşanjörlü 16 m3 kapasiteli bir depolama tankını içerir. KievZNIIEP tarafından toplam 70 m2 alana sahip çift katmanlı camla tasarlanan güneş kollektörleri, evin çatısının güney yamacında ufka 55° açıyla bir çerçeveye yerleştirilmiştir. 45 soğutucu olarak kullanıldı % su çözümü EtilenGlikol. Isı eşanjörü çatı sırtının altında bulunur ve ekipmanın geri kalanı bodrum Evler.

Kompresör-kondenser ünitesi ısı pompası ünitesi olarak görev yapar. soğutma ünitesi AK1-9, 11,5 kW ısıtma kapasitesine ve 4,5 kW güç tüketimine sahiptir. Isı pompası tesisatının çalışma maddesi freon-12'dir. Kompresör contasız bir pistonlu kompresördür, kondenser ve evaporatör ise su soğutmalı kabuk-boru şeklindedir.

Isıtma devresi ekipmanı bir sirkülasyon pompası içerir, ısıtma cihazları Kapatıcı ve yedek olarak "Konfor" tipi anlık elektrikli su ısıtıcısı EPV-2. Sıcak su besleme devresinin ekipmanı, 0,47 m2 ısı eşanjör yüzeyine sahip STD tipinde kapasitif (0,4 m3) bir su ısıtıcısı ve 1 kW gücünde BAS-10/M 4-04 uç elektrikli ısıtıcı içerir. Sirkülasyon pompaları tüm devreler - TsVT tipi, contasız, dikey, düşük gürültülü, temelsiz.

Sistem şu şekilde çalışmaktadır. Soğutucu, ısıyı kollektörlerden depolama tankındaki suya ve ısı pompasının buharlaştırıcısındaki freona aktarır. Buharlı freon, kompresörde sıkıştırıldıktan sonra kondansatörde yoğunlaşarak ısıtma sistemindeki suyu ısıtır ve musluk suyu sıcak su tedarik sisteminde.

Güneş ışınımının olmaması ve depolama tankında depolanan ısının tüketilmemesi durumunda, ısı pompası ünitesi kapatılır ve eve tamamen elektrikli su ısıtıcılarından (elektrikli kazanlar) ısı sağlanır. Kışın, ısı pompası sistemi yalnızca şu durumlarda çalışır: belli bir seviye negatif sıcaklıklar Depolama tankındaki suyun donmasını önlemek için dış hava (-7 °C'den düşük değil). Yaz aylarında, sıcak su tedarik sistemine ısı, esas olarak soğutucunun "boru içinde boru" ısı eşanjörü aracılığıyla doğal dolaşımı yoluyla sağlanır. Uygulama sonucunda farklı modlar Kombine güneş-ısı pompası kurulumu, yaklaşık 40 GJ/yıl ısı tasarrufu sağlar (bu kurulumların çalıştırılmasının sonuçları Bölüm 8'de verilmiştir).

Kombinasyon Güneş enerjisi ve ısı pompaları TsNIIEP tarafından geliştirilen mühendislik ekipmanlarına da yansıdı

Gelendzhik'teki "Friendly Beach" otel kompleksi için ısı temini projesi (Şekil 4.3).

Güneş ısı pompası kurulumunun temeli, toplam 690 m2 alana sahip düz güneş kollektörleri ve ısı pompası modunda çalışan, piyasada satılan üç adet MKT 220-2-0 soğutma makinesinden oluşur. Tahmini yıllık ısı üretimi, 1.470 GJ'i güneş enerjisi kurulumundan olmak üzere yaklaşık 21.000 GJ'dir.

Deniz suyu, ısı pompaları için düşük dereceli bir ısı kaynağıdır. Kolektörlerin, boru hatlarının ve kondenserlerin ısıtma yüzeylerinin korozyonsuz ve kireçsiz çalışmasını sağlamak için ısıtma şebekesinden yumuşatılmış ve havası alınmış su ile doldurulur. Karşılaştırıldığında geleneksel şema geleneksel olmayan ısı kaynaklarının kazan dairesinden ısı temini -

Güneş ve deniz suyundan, konvansiyonel olarak yaklaşık 500 ton tasarruf etmenizi sağlar. yakıt/yıl

Yeni enerji kaynaklarının kullanımının bir başka tipik örneği, bir malikane için ısı temini projesidir.

Güneş ısı pompası kurulumu. Proje, 55 m2 yaşam alanına sahip çatı katı tipi malikanenin ısıtma ve sıcak su ihtiyacının yıl boyunca tam olarak karşılanmasını sağlıyor. Isı pompasının düşük dereceli ısı kaynağı topraktır. Varsayımsal ekonomik etki sistemin uygulanmasından - en az 300 ruble. Katı yakıt ünitesinden geleneksel ısı temini seçeneğiyle karşılaştırıldığında daire başına.

BAKANLIK ENERJİ VE ELEKTRİKASYON SSCB

ANA BİLİMSEL VE ​​TEKNİK BÖLÜM
ENERJİ VE ELEKTRİKASYON

METODOLOJİK TALİMATLAR
HESAPLAMA VE TASARIM İÇİN
GÜNEŞ ISITMA SİSTEMLERİ

RD 34.20.115-89

SOYUZTEKHENERGO İÇİN MÜKEMMEL HİZMET

Moskova 1990

GELİŞMİŞ Çalışma Bilimsel Araştırma Enerji Enstitüsü'nün Kızıl Bayrak Devlet Nişanı, adını almıştır. G.M. Krzhizhanovski

PERSONELLER M.N. EGAI, O.M. KORSHUNOV, A.Ş. LEONOVICH, V.V. NÜŞTAYKIN, V.K. RYBALKO, B.V. TARNIZHEVSKY, V.G. BULYÇEV

ONAYLI Enerji ve Elektrifikasyon Ana Bilimsel ve Teknik Müdürlüğü 12/07/89

Baş V.I. KANLI

Geçerlilik süresi belirlendi

01.01.90'dan itibaren

01.01.92'ye kadar

Gerçek Yönergeler hesaplamaların yapılmasına ilişkin prosedürü oluşturmak ve konut, kamu ve endüstriyel binalar ve yapılar.

Kılavuzlar, güneş enerjisiyle ısıtma ve sıcak su tedarik sistemlerinin geliştirilmesinde yer alan tasarımcılara ve mühendislere yöneliktir.

. GENEL HÜKÜMLER

nerede - güneş enerjisinin sağladığı toplam ortalama yıllık ısı yükünün payı;

nerede F - SC'nin yüzey alanı, m2.

burada H, yatay bir yüzeydeki ortalama yıllık toplam güneş ışınımıdır, kWh/m2 ; uygulamadan bulunur;

a, b - denklem () ve ()'den belirlenen parametreler

nerede - sabit bir kullanım suyu yükü değerinde bina kabuğunun ısı yalıtım özelliklerinin özellikleri, 0 °C dış hava sıcaklığındaki günlük ısıtma yükünün günlük kullanım suyu yüküne oranıdır. Daha fazla R DHW yükünün payına kıyasla ısıtma yükünün payı ne kadar büyükse ve ısı kayıpları açısından bina tasarımı o kadar az mükemmelse; R = 0 yalnızca dikkate alınır Sıcak kullanım suyu sistemleri. Karakteristik formülle belirlenir

burada λ binanın özgül ısı kaybıdır, W/(m 3 °C);

M - bir gündeki saat sayısı;

k - havalandırma havası değişim oranı, 1/gün;

ρ içeride - 0 °C'de hava yoğunluğu, kg/m3;

F - değiştirme oranı, yaklaşık olarak 0,2'den 0,4'e alınmıştır.

λ, k, V, t değerleri, s SST tasarlanırken ortaya konmuştur.

Güneş kolektörleri için α katsayısı değerleri Tip II ve III

Güneş kollektörleri için β katsayısı değerleri Tip II ve III

A ve b katsayılarının değerlerimasadandırlar. .

Katsayıların değerleri a ve B türüne bağlı olarak Güneş kollektörü

qi nerede - değerlerde SGVS'nin spesifik yıllık ısı çıkışı f 0,5'ten farklı;

Δq - SGVS'nin yıllık spesifik ısı çıkışındaki değişim, %.

Yıllık spesifik ısı çıkışındaki değişimΔq Yatay bir yüzeydeki yıllık güneş ışınımının alınmasından H ve f katsayısı

Ek 2

Güneş kollektörlerinin termal özellikleri

Ek 3

Güneş kollektörlerinin teknik özellikleri

Ek 4

TT tipi akışlı ısı eşanjörlerinin teknik özellikleri

Ek 5

Toplam güneş ışınımının yatay bir yüzeye yıllık gelişi (N), kW h/m 2

Notlar e. Potasyum karbonat bazlı soğutucular aşağıdaki bileşimlere sahiptir (kütle fraksiyonu):

Tarif 1 Tarif 2

Potasyum karbonat, 1,5-su 51,6 42,9

Sodyum fosfat, 12-hidrat 4,3 3,57

Sodyum silikat, 9-hidrat 2,6 2,16

Sodyum tetraborat, 10-hidrat 2,0 1,66

Floreszoin 0,01 0,01

Su 100'e kadar 100'e kadar

İklim koşullarına ve enleme bağlı olarak yıl ortalaması olarak akış Güneş radyasyonu Açık yeryüzü 100 ile 250 W/m2 arasında değişir, öğle vakti açık gökyüzü ile en yüksek değerlere ulaşır, hemen hemen her yerde (enlemden bağımsız olarak), yaklaşık 1.000 W/m2. Koşullarda orta bölge Rusya'da güneş radyasyonu, yılda m 2 başına yaklaşık 100-150 kg standart yakıta eşdeğer enerjiyi dünya yüzeyine "getirir".

Enstitüde yürütülen en basit güneş enerjili su ısıtma tesisatının matematiksel modellemesi yüksek sıcaklıklar Rus Akademisi Modern yazılımları ve tipik bir meteorolojik yıldan elde edilen verileri kullanan bilimler, gerçekte bunu gösterdi. iklim koşulları Rusya'nın merkezinde sezonluk dairelerin kullanılması tavsiye edilir güneş enerjili su ısıtıcıları mart ayından eylül ayına kadar faaliyet göstermektedir. Güneş kolektörü alanının 2 m 2 /100 l depolama tankı hacmine oranına sahip bir kurulum için, bu süre zarfında suyun günlük olarak en az 37 ° C sıcaklığa ısıtılma olasılığı% 50-90'dır. en az 45°C - %30-70 sıcaklığa kadar, en az 55°C - %20-60 sıcaklığa kadar. Maksimum değerler olasılıklar şunlarla ilgilidir Yaz ayları.

“Sizin Güneş Eviniz” hem pasif hem de aktif soğutma sıvısı sirkülasyonuna sahip sistemler geliştirir, monte eder ve tedarik eder. Bu sistemlerin açıklamasını web sitemizin ilgili bölümlerinde bulabilirsiniz. Sipariş ve satın alma üzerinden gerçekleştirilir.

Rusya koşullarında ısıtma için güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin kullanılmasının mümkün olup olmadığı sorusu sıklıkla soruluyor. Bu konuyla ilgili ayrı bir makale yazılmıştır - “Güneş enerjisiyle ısıtma desteği”

okumaya devam et

Doğal unsurlardan sağlanan “yeşil” enerjinin kullanılması, kullanım maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir. Örneğin, düzenleyerek güneş enerjisiyle ısıtmaözel evinizde, size neredeyse bedava soğutma sıvısı sağlanacak düşük sıcaklık radyatörleri ve yerden ısıtma sistemleri. Katılıyorum, bu zaten para tasarrufu sağlıyor.

Önerilen makalemizden “yeşil teknolojiler” hakkında her şeyi öğreneceksiniz. Yardımımızla güneş enerjisi tesisatlarının türlerini, yapım yöntemlerini ve çalışma özelliklerini kolayca anlayabilirsiniz. Muhtemelen dünyada aktif olarak çalışan, ancak burada henüz büyük talep görmeyen popüler seçeneklerden biri ilginizi çekecektir.

Dikkatinize sunulan incelemede, analiz ettik Tasarım özellikleri sistemler, bağlantı şemaları ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Güneş enerjisi hesaplamasına bir örnek verilmiştir. ısıtma devresi inşaatının gerçeklerini değerlendirmek. Yardım etmek bağımsız ustalar Ekte fotoğraf seçimleri ve videolar bulunmaktadır.

Ortalama olarak dünya yüzeyinin 1 m2'si saatte 161 W güneş enerjisi almaktadır. Elbette ekvatorda bu rakam Kuzey Kutbu'ndakinden kat kat daha fazla olacaktır. Ayrıca güneş ışınımının yoğunluğu yılın zamanına da bağlıdır.

Moskova bölgesinde Aralık-Ocak aylarında güneş radyasyonunun yoğunluğu Mayıs-Temmuz aylarına göre beş kattan fazla farklılık gösteriyor. Fakat modern sistemler o kadar etkilidir ki dünyanın hemen her yerinde çalışabilirler.