1598005388-75817e507af1149f1b780e44ae0a31ce (811205), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Эти проблемы могут изменяться в зависимости от климатических условий, средства их устранения меняются от одной модели к другой. Фирма-изготовитель гарантирует работу коллекторов, обеспечивает такие технические характеристики, как эффективность, тепловые величины и т. д., в соответствии со стандартом. б2. СИСТЕМА АККУМУЛЯТОРОВ Одна из основных проблем использования солнечной энергии для центрального отопления состоит в том, что солнечного тепла достаточно в тот сезон, когда меньше всего требуется отопление.
Наоборот, отопление требуется тогда, когда дневное солнечное излучение составляет всего несколько часов, Таким образом, чтобы использовать солнечную энергию тогда, когда она действительно нужна, она должна быть не только собрана, но и сохранена. Совершенная система сохранения солнечной энергии должна работать днем и ночью, летом и зимой. Тепло, полученное от солнца, может быть использовано также и без аккумулятора, если полученная сумма этого тепла достаточна. Если же потребность в тепле больше, чем может дать солнце, то к солнечномутеплуможнодобавить энергию отдругих источников, например нефти (масла). «Краткосрочное» хранилище энергии должно сохранять ее от нескольких часов до нескольких дней, но в этом случае потребуется значительное вспомогательное нагревание. Использование системы солнечного отопления с кратковременным хранением энергии означает, что около 50 — 70й)й этой энергии может быть сэкономлено в зависимости от климатических условий и инженерных конструкций.
При долгосрочном хранении энергии излишек тепла, полученного за лето, должен сохраниться для зимы. Аккумулятор может удерживать энергию благодаря увеличению накапливаемого тепла, что является следствием повышении температуры теплоносителя. Полезное тепло, будучи результатом особого рода тепла, в свою очередь, изменяет массу и температуру. В результате утилизации полезного тепла гкидкого или твердого содержимого резервуара внутренняя энергия системы изменяется путем увеличения кинетической и потенциальной энергии молекул вещества, заполняющего резервуар.
Увеличение внутренней энергии может быть результатом изменения состояния субстанции, например перехода от жидкого состояния к твердоф%" Рис. 45. Водяной тип фокусирующего концентратора радиации )'еФилипся) à — радиация; т — стеклянные трубы; г — бзильтр теплового отражения; 4 — вакуун; г — трубы, покрытые поглоюаюп!ей черной стекловидной аыалью; б — серебряное зеркало (поверкностьк à — циркуляция горячей водЫ му. В этом случае внутренняя энергия аккумулятора изменяется при помощи эквивалента «скрытого» тепла, который соответствует изменению его состояния (например, скрытое тепло плавления или испарения).
Таким образом, тепловые аккумуляторы подразделяются на два типа: открытого и скрытого тепла. В большинстве стран наиболее дешевым средством аккумулирования тепла является вода. Это дает возможность получить самый высокий уровень тепла. Табл. 9 содержит показатели для 10 Рис.
46. Средние ескемесячние ееличиньа полного излучения при уклоне поеерхности 4у', 60' и уд' относительно горизонтальной плоскости Рассчитаны от горизонтальной плоскости. 1уу7 †19 ег. 1с разрешения ИК вЂ” 18ЕВ) ГВ М11м' е день) 73 Вертикальная поверхность, обращенная на ют 48.0 Вертикальная поверкность, обращенная на запад различных материалов, заполняющих аккуму муляторы, выраженные как специальное тепло, измеренное в ккалт(мз 'С).
Наиболее важным . и критериями качества в выборе соответствующего типа аккумулятора являются следующие сколько тепла, ког показатели: аккумулятор; л, когда и какой температуры должен отдавать т д в л н Ц Д й. ПОКДЗДтВЛИ ЗДПОЛННтЯЛКП ДЛЯ ДККУМУЛЯтОРОВ ккел/(и' 'С> Кирпичная кладка Бетон Песок Камень Вода 320 — 360 450 †6 ЗОВ 475 †5 1000 12 60 0 нфмами нас онд месяц 20 о я фм а ми и а с о н д месяц Вертикальная поверхность. обращенная на воСюн Вертикальная поверхность обращенная на север 8.0 'троеня 42 уровня ур 40 дние личины 4.0 20 0 месяц яфмамииас онд месяц Рнс. 47. с .Редиеиесячлие значения ежедпеакото вз юлучепнл на вер низльеую лоеерхжкть ие дней — лижнил сллоюнзк кривая, з течение ЗЪ дней- редикк сплоюнел кривая; з рхине х й пунктирной линией.
Зеинел атрз ен. м~~жзоэзюзси соответствующих экРанных приспособлений какие тепловые потери имеют место в период хранения; какая площадь необходима аккумулятору; в каких конструкциях должен быть ретцен аккумулятор для того, чтобы его стоимость была минимальна при данной мощности; каково соотношение между накопленной и вводимой извне энергией. Для того чтобы решать проблемы хранения энергии наиболее экономичным способом, что в принципе не так сложно, но пока еще очень дорого, во всем мире ведутся исследования. Примером служит хорошо инсолируемый дом в Швейцарии (400 м над уровнем моря), который требует около 15 — 22 Гкал энергии в год. Часть этой энергии может быть запасена зимой с помощью тепловых насосов. Таким образом, согласно расчетам П. Кесселринга, в летний период необходимо запасти для зимы только около 6 Гкал солнечной энергии.
Однако специалисты до сих пор не достигли соглашения относительно необходимого объема энергетического резервуара. Работа системы, обеспечивающая ее независимость в период плохой погоды, связана с преобладающими климатическими условиями и изменяется от 6 часов до 10 дней. Естественно, труднее и дороже дождаться двух удовлетворительных дней в Дании, чем десяти таких же на Канарских островах, Тепловые системы, основанные на использовании солнца, дают несколько вариантов хранения тепла, Например, можно использовать воду или насыпную гальку (камень); иногда в качестве средства хранения тепла используют окружающий грунт. Хранение тепла — всегда относительно дорого стоит.
Для решения проблемы предложены системы, где изолированный объем аккумулятора необязателен. Так, в системах Лефевра, Моргана и Тромба — Мишеля сами конструкции здания сохраняют тепло, благодаря чему стоимость всей солнечной установки существенно снижается. Б Японии применяются солнечные установки для горячего водоснабжения, в которых коллекторы сочетаются с аккумуляторами. 6.2.1.
Резервуары горячей воды. Резервуары горячей воды наиболее распространены для накопления энергии. Многие спег;на- 25 листы рассматривают горячую воду как лучшую форму хранения тепла, хотя проблемы коррозии представляют некоторые трудности. Для того чтобы избежать тепловых потерь, водяные резервуары должны быть хорошо изолированы. Иногда попользуются в качестве хранителя тепла вода и галька (камень) в комбинации.
1 мл чистой воды сохраняет 1000 ккал/' С. Температура, при которой вода может быть использована для обогрева, начинается от 70 — 80'С и кончается при использовании тепловых насосов около 4'С. Согласно исследованиям Фишера, хорошо изолированный односемейный дом с объемом резервуара горячей воды в 200 м' может сохранить достаточно энергии, накопленной за лето, до зимы, имея в виду непрерывный ввод мощностей осенью, зимой и весной. Используемое тепловое содержимое аккумулятора меньше, чем его объем, поскольку между хранением и использованием происходят теплопотери в окружающую среду.
Постоянное время потерь зависит от контролируемых геометрических и материальных параметров, в частности следующих: объема хранилища и площади поверхности слоя; толщины изоляции; определенной температуры жидкости, заполняющей аккумулятор; теплопроводности изоляционных материалов. Если определенная сумма тепла достаточна на данный отрезок времени, то возможны различные методы его хранения. Можно использовать небольшой, но хорошо изолированный резервуар или большой аккумулятор с более коротким постоянным временем нагрева, т. е, с более высокими теплопотерями.
Вопрос состоит в том, какое решение оптимально. Оптимальность решения проблемы определяется стоимостью самого аккумулятора, а также стоимостью его содержания. Наиболее важны следующие факторы: стоимость 1 м» конструкций аккумулятора; стоимость 1 м» изоляции; минимальная допустимая температура; температурные различия между аккумулятором и окружающей средой; продолжительность периода работы аккумулятора; количество тепла, пригодного для использования по истечении определенного отрезка времени. Исходя из перечисленных условий параметры аккумулятора могут быть рассчитаны так, чтобы максимально снизить стоимость установки. По возможности тепло, отдаваемое окружающей среде (потери хранения), должно быть полезным для дома, т.
е, сохраняться внутри дома. Также полезно наслаивать хранящееся тепло в трех различных температурных уровнях, которые вместе можно использовать для трех различных целей. Например, бытовая вода (г=50 — 80' С), вода для отопления дома в пе- 76 рекрытии пола 1 = (1=30 — 50'С) и вода (4>30'С) как вводимая в солнечные коллекторы о ы мощность. В конце осени все три камеры должны нагревать вм . есте воду до 80'С, чтобы с началом зимне- го сезона использовать вместимость аккумулятора целиком для максимального обеспечения теплом. Первый «солнечиый дом», М1Т 1, построенный в .лем ридже, США, в 1939 г., накапливал солнечную энергию для зимы.
Дом имел жилую площадь 46,5 м» и водяной резервуар объемом 62 мл (см, гл,, рис. 4. а ., 5, . 23). Н рис. 48 — 51 показаны различные вариан- ты водяных нагревательных резервуаров. 6.2.2. Аккумуляторы с каменным заполнителем. Такие дешевые материалы, к ы, как камень, крупнозернистый гравий или галька бе- тонная или кирпичная), являются хорошими аккуму р ла. Однако эти материалы нуждаются в больших емкостях тепла. днако эти мат вследствие незначительного температури го д ого папазона, который п игоден для обычных плоских солнечных коллекторов или котоля высокой эффективности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
