Энергоэффективные системы солнечного горячего водоснабжения

Эффективность использования солнечной энергии системой солнечного горячего водоснабжения (ССГВ) напрямую зависит от интенсивности потока поглощенной гелиоколлектором солнечной энергии, который в свою очередь зависит от пространственного положения гелиоколлектора и достигает максимума только тогда, когда солнечные лучи перпендикулярны плоскости коллектора. Принципиальная схема ССГВ конструкции КрасГАУ, защищенная патентом РФ № 2319910 на изобретение «Двухконтурная система солнечного горячего водоснабжения».

Под действием солнечной прямой и рассеянной радиации, поступающей сквозь прозрачную изоляцию на поверхность поглощающей панели, происходит нагрев поглощающей панели и нагрев жидкости (например, воды или антифриза) в левом солнечном коллекторе. Аналогично под действием солнечной радиации левый сегмент фотоэлектрических батарей вырабатывает постоянный ток, который подается на электродвигатель (например, двигатель постоянного тока независимого возбуждения), который вращает насос. Жидкость циркулирует по замкнутому контуру через левый коллектор, отдавая через теплообменник тепловую энергию жидкости, помещенной в баке-аккумуляторе. Необходимость использования в принципиальной схеме двухконтурной системы солнечного горячего водоснабжения насосов связано с тем, что бак аккумулятор расположен по отношению к солнечным коллекторам так, что естественная циркуляция в контуре не возникает. Поскольку на средний солнечный коллектор поступает меньше солнечной радиации, чем на левый, требуется меньшая скорость циркуляции жидкости в контуре, чтобы температура теплоносителя из среднего коллектора была равна температуре теплоносителя из левого коллектора, что достигается меньшей величиной выходного напряжения среднего сегмента фотоэлектрических батарей. Если интенсивность рассеянной солнечной радиации, поступающей на правый сегмент фотоэлектрических батарей недостаточна для выработки напряжения (прямой радиации нет, т.к. правый сегмент находится в тени), необходимого для вращения двигателя насоса правого коллектора, то нет и циркуляции жидкости в контуре через правый коллектор. Выполнение солнечных коллекторов в виде сегментов сферы повышает эффективность использования солнечной энергии, т.к. солнечные лучи всегда перпендикулярны поверхности сферы и фокусируются за счет сферической прозрачной изоляции на поверхности поглощающей панели.

Целью разработки предложенной нами другой защищенной патентом РФ № 2382291 на изобретение «Водонагревательная установка» конструкции — повышение надежности горячего водоснабжения при совместном применении гелио-, ветроустановок и электрической энергии от энергетического ввода, а также эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую. Водонагревательная установка работает следующим образом. Холодная вода через патрубок поступает в бак-аккумулятор. Теплоноситель (антифриз, вода и т.п.), нагретый под действием солнечной радиации в геликоллекторе, за счет термосифонной циркуляции, поступает по соединительному трубопроводу в теплообменник и возвращается в гелиоколлектор. Теплообменник нагревает объем воды, ограниченный первой обечайкой. Под действием конвекции подогретая вода через полый цилиндр подается в верхнюю зону бака-аккумулятора.

Поддержание требуемой температуры нагреваемой воды, независимо от интенсивности

ее нагрева гелиоколлектором, осуществляется за счет использования биметаллической пластины (не показана), выполняющей роль терморегулятора жидкости и установленной в верхнем отверстии обечайки. По мере необходимости, при открытии вентиля горячей воды, горячая вода, забираемая из верхней зоны бака-аккумулятора патрубком для забора горячей воды, подается потребителю. Аналогично происходит нагрев воды во второй обечайке: группа ТЭН, подключенная к генератору ветроэлектрической станции, или группа ТЭН, подключенная к электрической сети энерговвода объекта теплоснабжения, нагревает воду, которая подается через полый цилиндр в верхнюю зону бака аккумулятора. Предлагаемая водонагревательная установка нами технически реализована на базе ССГВ с использованием солнечного коллектора «Сокол» и бака-аккумулятора Thermex-80 с теплообменником.

Дата публикации: 09.02.2012

Похожие записи:

• Информационно-аналитическое обеспечение теплоэнергетических систем
• Технико-экономические и экологические обоснованные методы повышения тепловой мощности систем теплоснабжения
• Разработка методики оценки остаточного ресурса теплоэнергетического оборудования
• Оптимизация параметров теплофикационных гту и пгу с учетом переменного режима работы
• Исследование влияния различных параметров рабочего тела и незначительных конструктивных изменений тепловой схемы на кпд энергоблока
• Малозатратные методы повышения экономичности тэц