1598005388-75817e507af1149f1b780e44ae0a31ce (811205), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Среди видов использования солнечной энергии для бытовых целей наиболее важны следующие: горячее водоснабжение, отопление помещений, охлаждение помещений и воздушное кондиционирование, подогрев плавательных бассейнов. 8.!. СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО НАГРЕВАНИЯ ВОДЫ Когда солнечные лучи падают на какую-нибудь поверхность, ее температура повышается по сравнению с окружающим воздухом. Это повышение температуры есть результат накопления тепла на этой поверхности благодаря поглощению энергии солнечной радиации. Если под нагревающейся поверхностью мы устроим емкость, в которой будет циркулировать вода, то вода будет нагреваться.
Время повышения температуры до нужного уровня зависит от того количества калорий, которое вода получит от солнца, а также от устройства поглощающих элементов (солнечные коллекторы) и аккумуляторов (цистерна, бак). Д-р С. Г. Абботт, пионер в исследовании солнечной энергии, в своей книге «Как использовать тепло Солнца» описывает примитивный, но тем не менее удобный генератор теплой воды так: «Я купил б м длинного черного садового шланга, обмотал 4,5 м вокруг деревянной рамы и поднял эту конструкцию по лестнице на южную сторону крыши моего дома. Остальные 1,5 м я привязал к крану во дворе и к крану в ванной. Благодаря этому простому устройству в солнечный день мы имели 22 л очень теплой воды каждые полчаса».
Конечно, установки, коммерчески выгодные, сегодня не так просты. Однако они устроены по тому же принципу, хотя и имеют гораздо ббльшую эффективность. Современный солнечный генератор теплой воды состоит из двух основных частей: солнечного коллектора н резервуара с теплой водой. Поверхность коллектора может нагреть воду от 50' С до 80'С. В вакуумных коллекторах с идеальными поверхностямп температура достигает 300 †3' С. Использование параболических радиационных концентраторов позволяет достигнуть еще более высокой температуры.
Различные типы солнечных коллекторов анализируются в гл. б, 42 Рис. лО. Система горячего еодоснабпсены, термосифонный тип 1 — солнечные лучн; 2 — водяной солнечнмй коллектор; 2 — термастат; г — теплообменннк; Б — двухкорпусный солнечный бойлер; Б — злектроотопнтельный прибор; 7 — холоднаа вода; г — горячая вода; 2 — цнркулнцня воды, нагретой солнцем; уе цнркуляцна теплоноснтелн нспользуемой воды Рис.
л!. Водяная солнечно-отопительная система — принудительно циркуля. 'Чионный тип 1 — солнечные лучи; 2 — водяной солнечвый коллектор; 2 — термастат; 1 — цнркуляцнонный насос; Б — теплообменннк; Б — двухкорнусная емкость; 7 — злектронагревательный прнбор; е — запасной бойлер дла теплоноснтеля; у — холодная вода; 1е — горячая вода; 11 — цнркуляцня воды, нагретой солнцем; 12 — цнркуляцня нспользуемой воды Нагретая солнцем вода из коллектора (55 — 56'С) поступает в теплообменник солнечного бака (цистерны), в котором нагревается нужное для употребления количество воды (150— 500 л).
Это нагревание может быть различным в зависимости от продолжительности и интенсивности солнечного света. Циркуляция нагретой воды может происходить по термосифонному принципу (рис. 20) или с помощью насоса (рис. 21), который контролируется термостатом, установленным в самом верхнем коллекторе. Баки (цистерны) могут быть сделаны из металла или иластика и должны иметь термическую изоляцию. Для промышлен- 44 ных нугкд, когда требуется много воды, используют баки массового производства вместимостью несколько тысяч литров. Такие баки пригодны для больниц, казарм, бань, кемпингов, отелей, школ-интернатов и т.
д. Коллекторы могут быть объединены в серии, и дневная норма нагретой солнцем воды, таким образом, будет увеличена. В Северной Африке и на Среднем Востоке существуют установки, которые дают в день 50 — 100 тыс. л горячей воды. Большие установки такого рода существуют и в Европе. Например, французская фирма «Софа» построила высокопродуктивную установку при гостинице на 35 номеров и кемпинге.
В Берне, в Швейцарии, действует установка, которая производит 9 тыс. л горячей воды с помощью 40 мй поверхности коллектора. В некоторых японских установках солнечные коллекторы и баки-аккумуляторы составляют единую систему Чтобы обеспечить естественную термосифонную циркуляцию, баки должны быть по меньшей мере на 600 мм выше, чем самый верхний коллектор; если это невозможно, нужно использовать циркуляционный насос.
Связь с домом осуществляется посредством тонких усиленных медных трубок диаметром 30 мм, применение которых позволяет избежать теплопотери. Для пасмурных дней предусмотрен электронагревательный элемент мощностью 0,5— 2 кВт ч, регулируемый термостатом. Баки и система труб работают под давлением приблизительно 6 атм., а контрольное давление во многих случаях равно 10 — 12 атм. Баки с теплой водой устанавливаются на крыше или в подвале.
Французская фирма «Эксенерсоль» разработала систему, в которой накопительные баки проектируются как кухонная мебель и расставляются на кухне так же, как плита или холодильник (рис. 22), Французская фирма «Софэ», о которой уже упоминалось, серийно выпускает бойлеры на двойном источнике питания: солнечно-электрические, солнечно-газовые или солнечно-нефтяные, использующиеся во Франции и Испании.
Для разных климатических зон и географического положения существует оптимальное отношение между поверхностью коллектора и объемом бака. Как среднюю величину «Софа» предлагает 35 л/м'ч. Путем объединения солнечного бойлера с уже существующим нефтяным, газовым или электрическим можно сократить затраты энергии за счет предварительного нагрева холодной воды посредством радиации даже в пасмурную погоду. Когда нужное количество воды нагревается солнцем, традиционное отопление автоматически отключается. Из-за постоянно увеличивающейся потребности в горячей воде использование солнечного нагрева становится все более важным средством экономии топлива и денежных средств.
В 1940 г. в день на человека приходилось 25 — 30 л горячей воды; в 1960 г. — 40 — 60 л, а в 1980 г. эта цифра возрастет до 70 — 90 л в день. Эта цифра уже превы- шепа в США. С помощью солнечной энергии можно удовлетворить значительную часть потребностей в горячей воде и в результате сохранить другие виды энергии. В солнечных районах можно в течение 9 мес в году получать горячую воду с температурой по меньшей мере 50'С с помощью кол,лекторов с обычной поверхностью.
Даже около Лондона можно каждый день в течение пяти летних месяцев получать 50 л горячей воды с температурой 55'С с 1 м' поверхности коллектора. Потребность в горячей воде зависит от размера дома, количества людей, проживающих в нем, от уровня жизни, рода занятий, возраста, времени года и других условий. Требуемая температура колеблется между 30 и 90'С, но если возможно, не следует превышать 60'С, чтобы избежать коррозии и накипи. Температура воды в водоразборном кране обычно составляет 35 — 40' С вЂ” в ванной; 55 — 60' С вЂ” на кухне и 90 — 95" С вЂ” для стирки (фактически температура используемой воды равна примерно 45' С).
Для наполнения ванны требуется около 150 л воды при 40'С, это означает затрату 4500 ккал и требует расхода приблизительно 0,75 л нефти. Сегодня в Швейцарии ежедневно на человека в средяем расходуется 60 л горячей воды (3 тыс. ккал, 0,5 л Рис. 22. Система горячего водоснабжения — система «Знсенерсодэ» ? — колодная вода; у, Š— электрический переключатель со световым индикатором; г — го. рячая вода; б, б — термометры; ? — регулятор;  — манометр; У вЂ” циркулнпия воды, нагретой солнцем; ?Π— водяной солнечный коллектор; ?! — теплооамснник; М вЂ” распгирительяып бак для цирьу !яцян пглы. пагретоп солнцев; ?г — пред гьраннтельный ьлапая; и — горячая вода для водгспас.кения; м — .Ор?пиано! — электронный контроль; тб— терт!оста« для регуляциовного насоса; ?? — термостат дчя двуккорпусной емкости: М— колодная вода нефти).
Это составляет ежегодно 2200 л на человека (1,1 млн. ккал, плп около 200 л нефти). Многие сооруженные в Швейцарии установки для солнечного горячего водоснабжения доказали, что даже при средних климатических условиях (например, Цюрих — 47'30' с. шо интенсивность солнечного излучения 1160 кВт ч мй в год; продолжительность — 1693 ч в год) много горячей воды можно получить посредством использования солнечной энергии.
Солнечный коллектор, который превращает примерно 70% солнечного излучения в тепло, нагревающее воду, может в Центральной Швейцарии производить в год в среднем более 7 тыс. л горячей воды /=50' С. В Альпах или в Тессине производительность повышается до 10 тыс. л?мй в год. Шэрер из Гренхена (Швейцария) спроектировал солнечную установку для горячего водоснабжения с поверхностью коллектора 10,5 м' н таким образом сэкономил около 1187 л нефти в течение летних месяцев (апрель — сентябрь). В это время даже обычные комбинированные обогревательные системы работают с малой пРоизводительностью: 10 — 20о/с вместо 60 — 80%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
