MINISTRIJA ENERGETIKA IR ELEKTROS INFORMACIJA SSRS

PAGRINDINĖ MOKSLINĖ IR TECHNINĖ SKYRIUS
ENERGETIKA IR ELEKTROS INFORMACIJA

METODINĖS INSTRUKCIJOS
SKAIČIAVIMUI IR PROJEKTAVIMUI
SAULES ŠILDYMO SISTEMOS

RD 34.20.115-89

„SOYUZTEKHENERGO“ TOBULINĖ PASLAUGA

Maskva 1990 m

PLĖTRA Valstybinis Raudonosios darbo vėliavos ordinas, pavadintas mokslinio tyrimo energetikos instituto vardu. G.M. Kržižanovskis

ATLIKĖJAI M.N. EGAI, O.M. KORŠUNOVAS, A.S. Leonovičius, V.V. NUSHTAYKIN, V.K. RYBALKO, B.V. TARNIZHEVSKIS, V.G. BULYČEVAS

PATVIRTINTA Energetikos ir elektrifikacijos pagrindinis mokslinis ir techninis direktoratas 12/07/89

Vadovas V.I. GORY

Nustatomas galiojimo laikas

nuo 01.01.90 d

iki 92-01-01

Šiose Rekomendacijose nustatyta skaičiavimų atlikimo tvarka ir pateiktos rekomendacijos dėl saulės šildymo sistemų projektavimo gyvenamosioms, visuomeninėms ir pramoniniai pastatai ir struktūros.

Gairės skirtos projektuotojams ir inžinieriams, dalyvaujantiems kuriant saulės kolektorių šildymo ir karšto vandens tiekimo sistemas.

. BENDROSIOS NUOSTATOS

kur f - saulės energijos teikiamos bendros vidutinės metinės šilumos apkrovos dalis;

kur F - SC paviršiaus plotas, m2.

čia H yra vidutinė metinė bendra saulės spinduliuotė ant horizontalaus paviršiaus, kW h/m2 ; esantis iš programos;

a, b - parametrai, nustatyti pagal lygtis () ir ()

kur r - pastato atitvarų šiluminės izoliacijos charakteristikos, esant fiksuotai karšto vandens apkrovos vertei, yra paros šildymo apkrovos, kai lauko oro temperatūra 0 °C, ir paros karšto vandens apkrovos santykis. Kuo daugiau r , kuo didesnė šildymo apkrovos dalis, palyginti su karšto vandens apkrova, ir tuo pastato projektas ne toks tobulas šilumos nuostolių atžvilgiu; r Atsižvelgiama tik į = 0 Karšto vandens sistemos. Charakteristika nustatoma pagal formulę

čia λ – savitieji pastato šilumos nuostoliai, W/(m 3 °C);

m - valandų skaičius per dieną;

k - vėdinimo oro mainų kursas, 1/d.;

ρ in - oro tankis esant 0 °C, kg/m3;

f - pakeitimo norma, maždaug nuo 0,2 iki 0,4.

λ, k, V, t in, s reikšmės nustatyta projektuojant SST.

Saulės kolektorių koeficiento α reikšmės II ir III tipai

	Koeficientų reikšmės
	α 1	α 2	α 3	α 4	α 5	α 6	α 7	α 8	α 9
	607,0	80,0		1340,0	437,5	22,5	1900,0	1125,0	25,0
	298,0	148,5	61,5	150,0	1112,0	337,5	700,0	1725,0	775,0

β koeficiento vertės saulės kolektoriams II ir III tipai

	Koeficientų reikšmės
	β 1	β 2	β 3	β 4	β 5	β 6	β 7	β 8	β 9
	1,177	0,496	0,140			0,995	3,350	5,05	1,400
	1,062	0,434	0,158	2,465	2,958	1,088	3,550	4,475	1,775

Koeficientų a ir b reikšmėsyra nuo stalo. .

Koeficientų a ir reikšmės b priklausomai nuo saulės kolektoriaus tipo

	Koeficientų reikšmės
		0,75
		0,80

kur qi - savitoji metinė SGVS šiluminė galia vertėmis f skiriasi nuo 0,5;

Δq - SGVS metinės savitosios šiluminės galios pokytis, %.

Metinio specifinio šilumos kiekio pokytisΔq nuo metinio saulės spinduliuotės kiekio ant horizontalaus paviršiaus H ir koeficientas f

. REKOMENDACIJOS SAULES ŠILDYMO SISTEMŲ PROJEKTAVIMUI kur З с - specifinės sumažintos sąnaudos vienam pagamintos šiluminės energijos vienetui SST, rub./GJ; Zb - specifinės sumažintos sąnaudos vienam šilumos energijos vienetui, pagamintam pagrindinio įrenginio, rub./GJ. kur C c - sumažintos išlaidos SST ir atsarginėms kopijoms, rub./metus; kur k c - kapitalo išlaidos SST, rub.; k in - kapitalo išlaidos atsarginei kopijai, rub.; E n - standartinis kapitalo investicijų lyginamojo efektyvumo koeficientas (0,1); E s – veiklos sąnaudų dalis nuo SST kapitalo sąnaudų; E in - veiklos sąnaudų dalis nuo atsarginės kopijos kapitalo sąnaudų; C – atsarginės kopijos generuojamos šiluminės energijos vieneto kaina, rub./GJ; N d - per metus atsarginės energijos sugeneruotas šiluminės energijos kiekis, GJ; k e - poveikis mažinant aplinkos taršą, rub.; k n - socialinis efektas taupant atlyginimus personalui, aptarnaujančiam atsarginę kopiją, rub. Konkrečios sumažintos išlaidos nustatomos pagal formulę kur C b - sumažintos pagrindinės instaliacijos išlaidos, rub./metus;	Termino apibrėžimas
	Saulės kolektorius	Prietaisas, skirtas fiksuoti saulės spinduliuotę ir paversti ją šilumine ir kitų rūšių energija
Valandinė (dienos, mėnesio ir kt.) šildymo galia	Iš kolektoriaus pašalinamos šiluminės energijos kiekis per darbo valandą (dieną, mėnesį ir kt.).
Plokščias saulės kolektorius	Nefokusuojantis saulės kolektorius su plokščios konfigūracijos sugeriančiu elementu (pvz., „vamzdis lakšte“, tik iš vamzdžių ir pan.) ir plokščia skaidria izoliacija
Šilumą priimančio paviršiaus plotas	Sugeriamojo elemento paviršiaus plotas, apšviestas saulės, esant normaliam spindulių kritimui
Šilumos nuostolių koeficientas per skaidrią izoliaciją (apačia, kolektoriaus šoninės sienelės)	Šilumos srautas į aplinką per skaidrią izoliaciją (kolektoriaus dugnas, šoninės sienelės), tenkantis šilumą priimančio paviršiaus ploto vienetui, sugeriančiojo elemento ir išorinio oro vidutinių temperatūrų skirtumu 1 °C
Specifinis aušinimo skysčio srautas plokščiame saulės kolektoriuje	Aušinimo skysčio srautas kolektoriuje vienam šilumą priimančio paviršiaus ploto vienetui
Efektyvumo faktorius	Vertė, apibūdinanti šilumos perdavimo iš sugeriančio elemento paviršiaus į aušinimo skystį efektyvumą ir lygi tikrosios šiluminės galios ir šiluminės galios santykiui, su sąlyga, kad visos šilumos perdavimo iš sugeriančiojo elemento paviršiaus šiluminės varžos aušinimo skysčio lygis nuliui
Paviršiaus juodumo laipsnis	Paviršiaus spinduliuotės intensyvumo ir juodo kūno spinduliuotės intensyvumo santykis esant tokiai pačiai temperatūrai
Stiklo pralaidumas	Saulės (infraraudonosios, matomos) spinduliuotės dalis, patenkanti į skaidrios izoliacijos paviršių, perduodama skaidrios izoliacijos
Subtudija	Tradicinis šiluminės energijos šaltinis, kuris iš dalies arba visiškai padengia šiluminę apkrovą ir veikia kartu su saulės šildymo sistema
Saulės šiluminė sistema	Sistema, apimanti šildymo ir karšto vandens apkrovas naudojant saulės energiją

2 priedas

Šiltas techninės specifikacijos saulės kolektoriai

	Kolektoriaus tipas
Bendras šilumos nuostolių koeficientas U L, W/(m 2 °C)
Šilumą priimančio paviršiaus sugeriamoji geba α	0,95	0,90	0,95
Absorbcinio paviršiaus spinduliavimo laipsnis kolektoriaus darbinių temperatūrų diapazone ε	0,95	0,10	0,95
Stiklinimo pralaidumas τ p	0,87	0,87	0,72
Efektyvumo faktorius F R	0,91	0,93	0,95
Maksimali aušinimo skysčio temperatūra, °C
Pastaba I - vieno stiklo neselektyvus kolektorius; II - vieno stiklo selektyvus kolektorius; III - dvigubo stiklo neselektyvus kolektorius.

3 priedas

Saulės kolektorių techninės charakteristikos

	Gamintojas
	Bratsko gamykla šildymo įranga	Spetsgelioteplomontazh GSSR	KijevasZNIIEP	Bucharos saulės įrangos gamykla
Ilgis, mm	1530	1000 - 3000	1624	1100
Plotis, mm			1008
Aukštis, mm		70 - 100
Svoris, kg	50,5	30 - 50
Šilumą priimantis paviršius, m		0,6 - 1,5		0,62
Darbinis slėgis, MPa		0,2 - 0,6

4 priedas

TT tipo pratekančių šilumokaičių techninės charakteristikos

	Išorinis/vidinis skersmuo, mm		Srauto sritis		Vienos sekcijos šildymo paviršius, m 2	Pjūvio ilgis, mm	Vienos sekcijos svoris, kg
			vidinis vamzdis, cm2	žiedinis kanalas, cm2
	vidinis vamzdis	išorinis vamzdis
TT 1-25/38-10/10	25/20	38/32	3,14	1,13		1500
TT 2-25/38-10/10	25/20	38/32	6,28	6,26		1500

5 priedas

Metinis bendros saulės spinduliuotės patekimas ant horizontalaus paviršiaus (N), kWh/m 2

Azerbaidžano SSR
Baku	1378
Kirovobadas	1426
Mingacheviras	1426
Armėnijos SSR
Jerevanas	1701
Leninakanas	1681
Sevanas	1732
Nachivanas	1783
Gruzijos SSR
Telavi	1498
Tbilisis	1396
Tskhakaya	1365
Kazachstano SSR
Almata	1447
Gurjevas	1569
Ševčenkos fortas	1437
Džezkazganas	1508
Ak-Kum	1773
Aralo jūra	1630
Birsa-Kelmes	1569
Kustanay	1212
Semipalatinskas	1437
Džanybekas	1304
Kolmykovas	1406
Kirgizijos SSR
Frunze	1538
Tien Šanas	1915
RSFSR
Altajaus regionas
Blagoveščenka	1284
Astrachanės sritis
Astrachanė	1365
Volgogrado sritis
Volgogradas	1314
Voronežo sritis
Voronežas	1039
Akmeninė stepė	1111
Krasnodaro sritis
Sočis	1365
Kuibyševo sritis
Kuibyševas	1172
Kursko sritis
Kurskas	1029
Moldavijos TSR
Kišiniovas	1304
Orenburgo sritis
Buzuluk	1162
Rostovo sritis
Tsimlyanskas	1284
Milžinas	1314
Saratovo sritis
Eršovas	1263
Saratovas	1233
Stavropolio sritis
Essentuki	1294
Uzbekistano SSR
Samarkandas	1661
Tamdybulak	1752
Takhnatash	1681
Taškentas	1559
Termezas	1844
Fergana	1671
Churuk	1610
Tadžikijos SSR
Dušanbė	1752
Turkmėnijos SSR
Ak-Molla	1834
Ašchabadas	1722
Hasanas-Kulis	1783
Kara-Bogaz-Gol	1671
Chardzhou	1885
Ukrainos SSR
Chersono sritis
Chersonas	1335
Askanija Nova	1335
Sumų regionas
Konotop	1080
Poltavos sritis
Poltava	1100
Voluinės sritis
Kovel	1070
Donecko sritis
Doneckas	1233
Užkarpatės regionas
Beregovas	1202
Kijevo sritis
Kijevas	1141
Kirovogrado sritis
Znamenka	1161
Krymo regionas
Evpatorija	1386
Karadag	1426
Odesos sritis
	30,8	39,2	49,8	61,7	70,8	75,3	73,6	66,2	55,1	43,6	33,6	28,7
	28,8	37,2	47,8	59,7	68,8	73,3	71,6	64,2	53,1	41,6	31,6	26,7
	26,8	35,2	45,8	57,7	66,8	71,3	69,6	62,2	51,1	39,6	29,6	24,7
	24,8	33,2	43,8	55,7	64,8	69,3	67,5	60,2	49,1	37,6	27,6	22,7
	22,8	31,2	41,8	53,7	62,8	67,3	65,6	58,2	47,1	35,6	25,6	20,7
	20,8	29,2	39,8	51,7	60,8	65,3	63,6	56,2	45,1	33,6	23,6	18,7
	18,8	27,2	37,8	49,7	58,8	63,3	61,6	54,2	43,1	31,6	21,6	16,7
	16,8	25,2	35,8	47,7	56,8	61,3
Virimo temperatūra, °C	106,0	110,0	107,5	105,0	113,0
Klampumas, 10 -3 Pa s:
5 °C temperatūroje		5,15		6,38
20 °C temperatūroje					7,65
-40 °C temperatūroje	7,75	35,3		28,45
Tankis, kg/m 3				1077	1483 - 1490
Šiluminė talpa kJ/(m 3 °C):
5 °C temperatūroje	3900	3524
20 °C temperatūroje				3340	3486
Koroziškumas	Stiprus	Vidutinis	Silpnas	Silpnas	Stiprus
Toksiškumas	Nr	Vidutinis	Nr	Silpnas	Nr

Pastabos e. Aušinimo skysčiai, kurių pagrindą sudaro kalio karbonatas, turi tokią sudėtį (masės dalis):

1 receptas 2 receptas

Kalio karbonatas, 1,5-vanduo 51,6 42,9

Natrio fosfatas, 12-hidratas 4,3 3,57

Natrio silikatas, 9-hidratas 2,6 2,16

Natrio tetraboratas, 10-hidratas 2,0 1,66

Fluorezė 0,01 0,01

Vanduo iki 100 iki 100

Kam naudojami šiluminiai saulės kolektoriai? Kur juos galima panaudoti – panaudojimo sritys, pritaikymo galimybės, kolektorių privalumai ir trūkumai, techninės charakteristikos, efektyvumas. Ar galima tai padaryti patiems ir kiek tai pagrįsta? Taikymo schemos ir perspektyvos.

Tikslas

Kolektorius ir saulės baterija yra du skirtingi įrenginiai. Akumuliatorius naudoja saulės energiją paverčiant elektros energija, kuri kaupiama baterijose ir naudojama buitiniams poreikiams. Saulės kolektoriai, kaip ir šilumos siurblys, skirti rinkti ir kaupti aplinkai nekenksmingą Saulės energiją, kurios konversija naudojama vandens šildymui ar šildymui. Pramoniniu mastu plačiai naudojamos saulės šiluminės elektrinės, kurios šilumą paverčia elektra.

Įrenginys

Kolekcionieriai susideda iš trijų pagrindinių dalių:

• plokštės;
• priekinė kamera;
• saugojimo bakas.

Plokštės pateikiamos kaip vamzdinis radiatorius, įdėtas į dėžutę su išorine sienele iš stiklo. Jie turi būti dedami bet kurioje gerai apšviestoje vietoje. Skystis patenka į skydinį radiatorių, kuris vėliau pašildomas ir perkeliamas į priekinę kamerą, kur šaltas vanduo pakeičiamas karštu vandeniu, kuris sukuria pastovų dinaminį slėgį sistemoje. Tokiu atveju šaltas skystis patenka į radiatorių, o karštas - į rezervuarą.

Standartines plokštes lengva pritaikyti prie bet kokių sąlygų. Naudojant specialius tvirtinimo profilius, juos galima montuoti lygiagrečiai vienas kitam iš eilės neribotą skaičių. Aliuminio tvirtinimo profiliuose išgręžiamos skylės ir iš apačios tvirtinamos prie plokščių varžtais arba kniedėmis. Užbaigtos saulės energiją sugeriančios plokštės kartu su tvirtinimo profiliais sudaro vieną standžią konstrukciją.

Saulės šildymo sistema skirstoma į dvi grupes: oru ir skysčiu. Kolektoriai fiksuoja ir sugeria spinduliuotę ir paverčia ją į šiluminė energija, perkeliami į saugojimo elementą, iš kurio šiluma paskirstoma visoje patalpoje. Bet kuri sistema gali būti papildyta pagalbine įranga ( cirkuliacinis siurblys, slėgio jutikliai, apsauginiai vožtuvai).

Veikimo principas

IN dienos metušiluminė spinduliuotė perduodama aušinimo skysčiui (vandeniui arba antifrizui), cirkuliuojančiam per kolektorių. Įkaitęs aušinimo skystis perduoda energiją į vandens šildytuvo baką, esantį virš jo ir renkantį vandenį karšto vandens tiekimui. Paprastoje versijoje vykdoma vandens cirkuliacija natūraliai dėl tankio skirtumo karšto ir šaltas vanduo grandinėje ir norint užtikrinti, kad cirkuliacija nesustos, naudojamas specialus siurblys. Cirkuliacinis siurblys skirtas aktyviai siurbti skystį per konstrukciją.


Sudėtingesnėje versijoje kolektorius yra įtrauktas į atskirą grandinę, užpildytą vandeniu arba antifrizu. Siurblys padeda jiems pradėti cirkuliuoti, perkeldamas sukauptą saulės energiją į termiškai izoliuotą talpyklą, kuri leidžia kaupti šilumą ir prireikus ją atsiimti. Jei energijos neužtenka, bako konstrukcijoje numatytas elektrinis arba dujinis šildytuvas automatiškai įsijungia ir palaiko reikiamą temperatūrą.

Rūšis

Norintys savo namuose turėti saulės šildymo sistemą pirmiausia turi apsispręsti dėl tinkamiausio kolektoriaus tipo.

Plokščiasis kolektorius

Pateikiamas uždaros dėžutės pavidalu grūdintas stiklas, ir turi specialų sluoksnį, kuris sugeria saulės šilumą. Šis sluoksnis yra prijungtas prie vamzdžių, per kuriuos cirkuliuoja aušinimo skystis. Kuo daugiau energijos jis gauna, tuo didesnis jo efektyvumas. Sumažinus šilumos nuostolius pačioje plokštėje ir užtikrinant didžiausią šilumos sugėrimą ant sugeriamųjų plokščių, galima maksimaliai surinkti energiją. Nesant sąstingio, plokštieji kolektoriai gali pašildyti vandenį iki 200 °C. Jie skirti vandens šildymui baseinuose, buitinėms reikmėms ir namo šildymui.

Vakuuminio tipo kolektorius

Jį sudaro stiklinės baterijos (tuščiavidurių vamzdelių serija). Išorinis akumuliatorius turi skaidrų paviršių, o vidinis yra padengtas specialiu sluoksniu, kuris sulaiko spinduliuotę. Vakuuminis sluoksnis tarp vidinių ir išorinių baterijų padeda sutaupyti apie 90% sugertos energijos. Šilumos laidininkai yra specialūs vamzdžiai. Kai skydelis įkaista, akumuliatoriaus apačioje esantis skystis paverčiamas garais, kurie kyla aukštyn ir perduoda šilumą kolektoriui. Šio tipo sistemos yra efektyvesnės nei kolektoriai plokščias tipas, nes jis gali būti naudojamas žemos temperatūros ir prasto apšvietimo sąlygomis. Vakuuminė saulės baterija leidžia pašildyti aušinimo skysčio temperatūrą iki 300 °C, naudojant daugiasluoksnę stiklo dangą ir kolektoriuose sukuriant vakuumą.

Šilumos siurblys

Saulės šildymo sistemos efektyviausiai veikia su tokiu įrenginiu kaip šilumos siurblys. Sukurtas rinkti energiją iš aplinkos, nepriklausomai nuo oro sąlygų, gali būti montuojamas namo viduje. Energijos šaltinis čia gali būti vanduo, oras arba dirvožemis. Šilumos siurblys gali veikti naudojant tik saulės kolektorius, jei yra pakankamai saulės energijos. Naudojant kombinuotą šilumos siurblio ir saulės kolektorių sistemą, kolektoriaus tipas neturi reikšmės, o svarbiausia tinkamas variantas bus saulės vakuuminė baterija.

Kas geriau

Saulės šildymo sistemą galima montuoti ant bet kokio tipo stogo. Plokšti kolektoriai laikomi patvaresniais ir patikimesniais, priešingai nei vakuuminiai kolektoriai, kurių konstrukcija yra trapesnė. Tačiau jei plokščias kolektorius bus pažeistas, teks pakeisti visą absorbcinę sistemą, o vakuuminio kolektoriaus atveju – tik pažeistą bateriją.


Vakuuminio kolektoriaus efektyvumas yra daug didesnis nei plokščio kolektoriaus. Jie gali būti naudojami žiemos laikas ir jie gamina daugiau energijos debesuotu oru. Šilumos siurblys tapo gana plačiai paplitęs, nepaisant didelių sąnaudų. Vakuuminių kolektorių energijos gamybos greitis priklauso nuo vamzdžių dydžio. Paprastai vamzdžių matmenys turi būti 58 mm skersmens ir 1,2–2,1 metro ilgio. Pačiam sumontuoti kolektorių gana sunku. Tačiau turint tam tikrų žinių, taip pat sekant išsamias instrukcijas perkant įrangą nurodytas sistemos įrengimas ir vietos parinkimas žymiai supaprastins užduotį ir padės į namus atnešti saulės šildymą.

Šildymo sistemos skirstomos taip: pasyviosios (žr. 5 skyrių); aktyvūs, kuriuose dažniausiai naudojami skysčių saulės kolektoriai ir akumuliacinės talpos; sujungti.

Užsienyje plačiai paplitęs gautos oro šildymo sistemos, kur kaip baterijos naudojamos statybinės konstrukcijos arba specialus akmens užpildas po juo. Mūsų šalyje šia kryptimi dirba UzSSR Mokslų akademijos Fizikotechnikos institutas ir TbilZNIIEP, tačiau darbo rezultatai akivaizdžiai nepakankami, o gerai veikiančių sprendimų nesukurta, nors oro sistemos teoriškai efektyvesni už skystuosius, kuriuose pati šildymo sistema yra pagaminta iš žematemperatūrinio skydinio spinduliavimo arba aukštatemperatūrinio su įprastiniu šildymo prietaisai. Mūsų šalyje pastatus su skysčių sistemomis sukūrė IVTAN, UzSSR mokslų akademijos Fizikotechnikos institutas, TashZNIIEP, TbilZNIIEP, KievZNIIEP ir ir tt ir kai kuriais atvejais pastatytas.

Daug informacijos apie aktyvias sistemas saulės šildymas pateikta knygoje, išleistoje 1980 m. Toliau aprašomas KievZNIIEP sukurtas, pastatytas ir išbandytas du atskiri asmenys gyvenamieji pastatai su autonominėmis saulės šildymo sistemomis: su žematemperatūrine skydine spindulinio šildymo sistema (gyvenamasis namas Kolesnoje kaime, Odesos sritis) ir su šilumos siurbliu (gyvenamasis namas Bucuria kaime, Moldavijos TSR).

Kuriant saulės šildymo sistemą gyvenamajam namui kaime. Kolesnoje, atlikta nemažai pakeitimų namo architektūrinėje ir konstrukcinėje dalyje (projektas UkrNIIPgrazhdanselskstroy), kurių tikslas buvo pritaikyti ją saulės šildymo reikalavimams: išorinėms sienoms panaudotas efektyvus mūras su apšiltinimu, langų angų trigubas stiklas; šildymo sistemos gyvatukai derinami su grindų lubos; numatytas rūsys įrangos išdėstymui; Atliktas papildomas palėpės apšiltinimas ir išmetamo oro šilumos atgavimas.

Architektūrinio išplanavimo požiūriu namas suprojektuotas dviejų lygių. Pirmame aukšte yra prieškambaris, svetainė, miegamasis, virtuvė, vonios kambarys ir sandėliukai, o antrame aukšte du miegamieji ir vonios kambarys bei elektrinė viryklė maisto ruošimui. Saulės šildymo sistemos įranga (išskyrus kolektorius) yra rūsyje; Sistemą papildo elektriniai vandens šildytuvai, o tai leidžia į pastatą įvesti vieną energiją ir pagerina komfortišką būsto kokybę.

Saulės šildymo sistema gyvenamajam pastatui (4.1 pav.) susideda iš Nuo trys grandinės: šilumos priėmimo cirkuliacija Iršildymo ir karšto vandens tiekimo kontūrai. Pirmasis iš jų apima saulės vandens šildytuvai, akumuliacinio rezervuaro gyvatukas-šilumokaitis, cirkuliacinis siurblys ir "vamzdis vamzdyje" šilumokaitis, skirtas sistemos veikimui vasarą natūralios cirkuliacijos režimu. Įranga sujungta vamzdynų sistema su jungiamosiomis detalėmis, prietaisais ir automatikos įrenginiais. 16 m3 talpos rezervuare yra dviejų sekcijų gyvatukas 4,6 m2 paviršiaus ploto cirkuliacinio kontūro aušinimo skysčiui ir vienos sekcijos šilumokaitis, kurio paviršiaus plotas 1,2 m2 karštam. vandens tiekimo sistema. Talpyklos, kurios vandens temperatūra +45 °C, šiluminė talpa užtikrina trijų parų gyvenamojo namo šildymo poreikį. Po namo stogo kraiga yra 1,25 m2 ploto šilumokaitis „vamzdis vamzdyje“.

Šildymo kontūras susideda iš dviejų nuosekliai sujungtų sekcijų: skydinės spinduliuotės su srauto šildymo plokštėmis, užtikrinančiomis sistemos veikimą pagrindiniu režimu, kai vandens temperatūros skirtumas yra 45 ... 35 ° C, ir vertikalaus vieno vamzdžio su „Comfort“ tipo konvektoriai, užtikrinantys didžiausią sistemos apkrovą, kai vandens temperatūros skirtumas yra 75 ... 70 °C. Šildymo skydo vamzdžių gyvatukai yra įmontuoti į apvalių tuščiavidurių lubų plokščių tinką ir apdailos sluoksnį. Po langais montuojami konvektoriai. Cirkuliacija šildymo sistemoje stimuliuoja. Didžiausias vandens šildymas atliekamas pertekliu elektriniu vandens šildytuvu EPV-2, kurio galia 10 kW; jis taip pat tarnauja kaip šildymo sistemos atsarginė dalis.

Karšto vandens tiekimo kontūrą sudaro akumuliacinėje talpykloje įmontuotas šilumokaitis ir antras momentinis elektrinis vandens šildytuvas kaip uždarymo ir atsarginė sistema.

Šildymo laikotarpiu šiluma iš kolektorių aušinimo skysčiu (45 % etilenglikolio vandeniniu tirpalu) perduodama į akumuliaciniame rezervuare esantį vandenį, kuris siurbliu siunčiamas į šildymo skydo gyvatukus, o po to grąžinamas į akumuliacinį baką. .

Reikiamą oro temperatūrą name palaiko automatinis reguliatorius RPT-2, įjungiant ir išjungiant elektrinį vandens šildytuvą šildymo sistemos konvektoriaus sekcijoje.

Vasarą sistema tenkina karšto vandens tiekimo iš „vamzdis vamzdyje“ šilumokaičio poreikius su natūralia aušinimo skysčio cirkuliacija šilumos priėmimo kontūre. Perėjimas prie skatinamosios apyvartos atliekamas naudojant elektroninį diferencialinį reguliatorių RPT-2.

Kaimo keturių kambarių gyvenamojo namo šildymo sistema saulės energija. Moldavijos TSR Bucuria suprojektavo Moldgiprograzhdanselstroy institutas, moksliškai prižiūrimas Kijevo ZNIIEP.

Gyvenamasis namas yra mansardos tipo. Pirmame aukšte yra bendra patalpa, virtuvė, skalbykla, ūkinė patalpa, antrame – trys miegamieji kambariai. IN pirmame aukšte Yra garažas, rūsys ir patalpa saulės šildymo sistemos įrangai. Namas sujungtas su ūkiniu pastatu, kurį sudaro vasaros virtuvė, dušas, baldakimas, inventorius ir dirbtuvės.

Autonominė saulės šildymo sistema (Pav. 4.2) yra kombinuota saulės-šilumos siurblio instaliacija, skirta šildymo poreikiams (skaičiuojami namo šilumos nuostoliai 11 kW) ir karšto vandens tiekimui ištisus metus. Saulės šilumos ir šilumos iš šilumos siurblio instaliacijos kompresoriaus trūkumas padengiamas elektriniu šildymu. Sistema susideda iš keturių kontūrų: šilumos priėmimo cirkuliacinių kontūrų, šilumos siurblio kontūrų, šildymo ir karšto vandens tiekimo.

Šilumos priėmimo kontūro įrangą sudaro saulės kolektoriai, „vamzdis vamzdyje“ šilumokaitis ir 16 m3 talpos akumuliacinė talpa su įmontuotu 6 m2 paviršiaus šilumokaičiu. KievZNIIEP suprojektuoti saulės kolektoriai su dvisluoksniais stiklais, kurių bendras plotas 70 m2, yra įstatyti į karkasą pietiniame namo stogo šlaite 55° kampu į horizontą. 45 buvo naudojamas kaip aušinimo skystis % vandeninis etilenglikolio tirpalas. Šilumokaitis yra po stogo kraiga, o likusi įranga – namo rūsyje.

Kompresorius-kondensatorius šaldymo agregatas AK1-9, kurio šiluminė galia 11,5 kW, o energijos suvartojimas 4,5 kW, yra šilumos siurblio agregatas. Šilumos siurblio instaliacijos darbo agentas yra freonas-12. Kompresorius yra be sandarumo stūmoklinis kompresorius, kondensatorius ir garintuvas yra apvalkalo ir vamzdžio su vandens aušinimu.

Į šildymo kontūro įrangą įeina cirkuliacinis siurblys, šildymo prietaisai"Comfort" tipo momentinis elektrinis vandens šildytuvas EPV-2 kaip artimesnis ir atsarginis. Karšto vandens tiekimo kontūro įrangą sudaro STD tipo talpinis (0,4 m3) vandens šildytuvas su šilumokaičio paviršiumi 0,47 m2 ir galinis elektrinis šildytuvas BAS-10/M 4-04, kurio galia 1 kW. Visų kontūrų cirkuliaciniai siurbliai - TsVTs tipo, be sandarumo, vertikalūs, mažai triukšmingi, be pamatų.

Sistema veikia taip. Aušinimo skystis perduoda šilumą iš kolektorių į vandenį akumuliacinėje talpoje ir freoną garintuve šilumos siurblys. Garinis freonas, suspaudęs kompresoriuje, kondensuojasi kondensatoriuje, taip šildydamas vandenį šildymo sistemoje ir vandenį iš čiaupo karšto vandens tiekimo sistemoje.

Nesant saulės spinduliuotės ir sunaudojant akumuliacinėje talpoje sukauptą šilumą, šilumos siurblio agregatas išjungiamas ir namui šiluma tiekiama vien iš elektrinių vandens šildytuvų (elektrinių boilerių). Žiemą šilumos siurblio sistema veikia tik tam tikru lygiu. neigiamos temperatūros lauko oras (ne žemesnis kaip -7 °C), kad neužšaltų vanduo rezervuare. Vasarą karšto vandens tiekimo sistema tiekiama šiluma daugiausia per natūralią aušinimo skysčio cirkuliaciją per šilumokaitį „vamzdis vamzdyje“. Dėl įgyvendinimo skirtingi režimai eksploatacijos, kombinuotas saulės-šilumos siurblio įrenginys leidžia sutaupyti apie 40 GJ per metus šilumos (šių įrenginių eksploatavimo rezultatai pateikti 8 skyriuje).

Saulės energijos ir šilumos siurblių derinys atsispindi ir TsNIIEP sukurtoje inžinerinėje įrangoje

Ryžiai. 4.3. Scheminė diagramašilumos tiekimo sistemos Gelendžike 1 - saulės kolektorius; 2 - pakartotinio šildymo šilumokaitis su aušinimo skysčiu iš šilumos siurblio kondensatoriaus kontūro; 3 - pakartotinio šildymo šilumokaitis su aušinimo skysčiu iš šildymo tinklo; 4 - kondensatoriaus kontūro siurblys; 5 - šilumos siurblys; 6 - garintuvo kontūro siurblys; 7 - šilumokaitis vandens šildymui (aušinimui) garintuvo (kondensatoriaus) kontūre; 8 - Šilumokaitis šildymo šaltinio (žaliavinio) vandeniui; 9 - karšto vandens siurblys; 10 - Baterijų bakai; 11 - saulės kontūro šilumokaitis; 12 - saulės grandinės siurblys

Šilumos tiekimo projektas viešbučių kompleksui „Friendly Beach“ Gelendžike (4.3 pav.).

Saulės šilumos siurblio įrengimo pagrindą sudaro: plokštieji saulės kolektoriai, kurių bendras plotas 690 m2 ir trys masinės gamybos. šaldymo mašinos MKT 220-2-0, veikiantis šilumos siurblio režimu. Numatoma metinė šilumos gamyba yra apie 21 000 GJ, iš kurių 1 470 GJ iš saulės instaliacijos.

Jūros vanduo yra žemos kokybės šilumos šaltinis šilumos siurbliams. Kad kolektorių, vamzdynų ir kondensatorių šildymo paviršiai veiktų be korozijos ir nuosėdų, jie užpildomi suminkštintu ir deaeruotu vandeniu iš šilumos tinklų. Palyginti su tradicine šilumos tiekimo iš katilinės schema, netradicinių šilumos šaltinių naudojimas -

Saulė ir jūros vanduo, leidžia sutaupyti apie 500 tonų įprastinių. kuro per metus

Kitas tipiškas naujų energijos šaltinių panaudojimo pavyzdys – dvaro rūmų šilumos tiekimo projektas

Saulės šilumos siurblio montavimas. Projektas numato visus metus pilnai patenkinti 55 m2 gyvenamojo ploto mansardos tipo dvaro rūmų šildymo ir karšto vandens tiekimo poreikius. Žemos kokybės šilumos šaltinis šilumos siurbliui yra dirvožemis. Numatomas ekonominis sistemos diegimo efektas yra mažiausiai 300 rublių. vienam butui, palyginti su tradiciniu šilumos tiekimo iš kietojo kuro bloko variantu.

Saulės sistemų klasifikacija ir pagrindiniai elementai

Saulės šildymo sistemos – tai sistemos, kuriose saulės spinduliuotė naudojama kaip šiluminės energijos šaltinis. Jų būdingas skirtumas nuo kitų sistemų yra žemos temperatūros šildymas yra specialaus elemento – saulės imtuvo, skirto užfiksuoti saulės spinduliuotę ir paversti ją šilumine energija, panaudojimas.

Pagal saulės spinduliuotės panaudojimo būdą saulės žemos temperatūros šildymo sistemos skirstomos į pasyviąsias ir aktyviąsias.

Pasyvios saulės šildymo sistemos yra tokios, kuriose pats pastatas arba atskiros jo tvoros (kolektorinis pastatas, kolektoriaus sienelė, stogo kolektorius ir kt.) tarnauja kaip elementas, kuris priima saulės spinduliuotę ir paverčia ją šiluma (3.4 pav.)) .

Ryžiai. 3.4. Pasyvi žematemperatūrinė saulės šildymo sistema „sieninis kolektorius“: 1 – saulės spinduliai; 2 – permatomas ekranas; 3 – oro sklendė; 4 – šildomas oras; 5 – vėsinamas oras iš patalpos; 6 – nuosava ilgųjų bangų šiluminė sienos masės spinduliuotė; 7 – juodas spindulį priimantis sienos paviršius; 8 – žaliuzės.

Aktyvios yra saulės žemos temperatūros šildymo sistemos, kuriose saulės energijos imtuvas yra nepriklausomas atskiras įrenginys, nesusijęs su pastatu. Aktyvios saulės sistemos gali būti suskirstytos į:

- pagal paskirtį (karšto vandens tiekimas, šildymo sistemos, kombinuotos šilumos ir šalčio tiekimo sistemos);

- pagal naudojamo aušinimo skysčio tipą (skystis - vanduo, antifrizas ir oras);

- pagal darbo trukmę (ištisus metus, sezoninis);

- pagal schemų (vienos, dviejų, kelių grandinių) techninį sprendimą.

Oras yra plačiai naudojamas aušinimo skystis, kuris neužšąla per visą veikimo parametrų diapazoną. Naudojant kaip aušinimo skystį, galima šildymo sistemas derinti su vėdinimo sistema. Tačiau oras yra žemos šilumos aušinimo skystis, dėl kurio padidėja metalo sąnaudos sistemoms montuoti oro šildymas palyginti su vandens sistemomis.

Vanduo yra daug šilumos reikalaujantis ir plačiai prieinamas aušinimo skystis. Tačiau esant žemesnei nei 0°C temperatūrai, į jį būtina įpilti antifrizo skysčių. Be to, reikia atsižvelgti į tai, kad vanduo prisotintas deguonimi, sukelia vamzdynų ir aparatų koroziją. Tačiau metalo suvartojimas saulės vandens sistemose yra daug mažesnis, o tai labai prisideda prie platesnio jų naudojimo.

Sezoninės saulės karšto vandens tiekimo sistemos dažniausiai yra vienos grandinės ir veikia vasarą ir pereinamaisiais mėnesiais, kai lauko temperatūra yra teigiama. Jie gali turėti papildomą šilumos šaltinį arba išsiversti be jo, priklausomai nuo aptarnaujamo objekto paskirties ir eksploatavimo sąlygų.

Saulės kolektorių pastatų šildymo sistemos dažniausiai yra dvigrandės arba dažniausiai kelių grandinių, o skirtingoms grandinėms gali būti naudojami skirtingi aušinimo skysčiai (pavyzdžiui, saulės kolektorių kontūre – neužšąlančių skysčių vandeniniai tirpalai, tarpinėse – vanduo, o vartotojų grandinėje - oras).

Kombinuotos ištisus metus veikiančios saulės energijos sistemos, skirtos šilumai ir šalčiui tiekti pastatus, yra daugiagrandės ir turi papildomą šilumos šaltinį – tradicinį šilumos generatorių, veikiantį naudojant iškastinį kurą, arba šilumos transformatorių.

Saulės šildymo sistemos schema parodyta 3.5 pav. Jį sudaro trys cirkuliacijos grandinės:

- pirmoji grandinė, susidedanti iš saulės kolektorių 1, cirkuliacinio siurblio 8 ir skysčio šilumokaičio 3;

- antroji grandinė, susidedanti iš akumuliacinės talpos 2, cirkuliacinio siurblio 8 ir šilumokaičio 3;

- trečioji grandinė, susidedanti iš akumuliacinės talpos 2, cirkuliacinio siurblio 8, vandens-oro šilumokaičio (šildytuvo) 5.

Ryžiai. 3.5. Saulės šildymo sistemos schema: 1 – saulės kolektorius; 2 – akumuliacinė talpa; 3 – šilumokaitis; 4 – pastatas; 5 – šildytuvas; 6 – šildymo sistemos atsarginė kopija; 7 – karšto vandens tiekimo sistemos atsarginė kopija; 8 – cirkuliacinis siurblys; 9 – ventiliatorius.

Saulės šildymo sistema veikia taip. Šilumos priėmimo kontūro aušinimo skystis (antifrizas), įkaitęs saulės kolektoriuose 1, patenka į šilumokaitį 3, kur antifrizo šiluma perduodama vandeniui, cirkuliuojančiam šilumokaičio 3 tarpvamzdžio erdvėje, veikiant antrinės grandinės siurblys 8. Sušildytas vanduo patenka į akumuliacinį rezervuarą 2. Iš akumuliacinės rezervuaro vanduo paimamas karšto vandens tiekimo siurbliu 8, prireikus atnešamas iki reikiamos temperatūros rezervinėje 7 ir patenka į pastato karšto vandens tiekimo sistemą. Akumuliatoriaus bakas įkraunamas iš vandens tiekimo.

Šildymui vanduo iš akumuliacinio rezervuaro 2 trečiojo kontūro siurbliu 8 tiekiamas į šildytuvą 5, per kurį ventiliatoriaus 9 pagalba praleidžiamas oras ir sušilus patenka į pastatą 4. Nesant saulės energijos saulės kolektorių generuojamą spinduliuotę arba šilumos energijos trūkumą, įjungiamas atsarginis 6.

Saulės šildymo sistemos elementų parinkimą ir išdėstymą kiekvienu konkrečiu atveju lemia klimatiniai veiksniai, objekto paskirtis, šilumos vartojimo režimas, ekonominiai rodikliai.

Koncentruojami saulės imtuvai

Koncentruojamieji saulės imtuvai – tai sferiniai arba paraboliniai veidrodžiai (3.6 pav.), pagaminti iš poliruoto metalo, kurių židinyje dedamas šilumą priimantis elementas (saulės katilas), per kurį cirkuliuoja aušinimo skystis. Kaip aušinimo skystis naudojamas vanduo arba neužšąlantys skysčiai. Naudojant vandenį kaip aušinimo skystį naktį ir šaltuoju periodu, sistema turi būti ištuštinta, kad neužšaltų.

Siekiant užtikrinti aukštą saulės spinduliuotės gaudymo ir konvertavimo proceso efektyvumą, koncentruojantis saulės imtuvas turi būti nuolat griežtai nukreiptas į Saulę. Tam saulės imtuve įrengta sekimo sistema, apimanti krypties į Saulę daviklį, elektroninį signalo keitimo bloką, elektros variklį su greičių dėže saulės imtuvo konstrukcijai sukti dviem plokštumomis.

Sistemų su koncentruojančiais saulės imtuvais privalumas yra galimybė generuoti šilumą esant santykinai aukštai temperatūrai (iki 100 °C) ir net garą. Trūkumai apima didelę konstrukcijos kainą; būtinybė nuolat valyti atspindinčius paviršius nuo dulkių; dirbti tik šviesiu paros metu, todėl reikia didelių baterijų; didelės energijos sąnaudos saulės sekimo sistemai valdyti, proporcingos pagamintai energijai. Šie trūkumai trukdo plačiai naudoti aktyvias žemos temperatūros saulės šildymo sistemas su koncentruojančiais saulės energijos imtuvais. Pastaruoju metu plokštieji saulės imtuvai dažniausiai naudojami saulės energijos žemos temperatūros šildymo sistemoms.

Plokštieji saulės kolektoriai

Plokščias saulės kolektorius – įrenginys su plokščia konfigūracija sugeriančia plokšte ir plokščia skaidria izoliacija energijai sugerti saulės spinduliuotės ir paverčiant ją šiluma.

Plokštieji saulės kolektoriai (3.7 pav.) susideda iš stiklo arba plastikinė danga(viengubas, dvivietis, trigubas), šilumą sugerianti plokštė, nudažyta juodai iš saulės pusės, izoliacija nugaros pusė ir korpusas (metalas, plastikas, stiklas, mediena).

Bet koks metalinis arba plastikinis lakštas su aušinimo skysčio kanalais gali būti naudojamas kaip šilumą priimantis skydas. Šilumą priimančios plokštės gaminamos iš dviejų tipų aliuminio arba plieno: lakštinio vamzdžio ir štampuotų plokščių (vamzdis lakšte). Plastikinės plokštės dėl savo trapumo ir greito senėjimo veikiant saulės spinduliams bei mažo šilumos laidumo nėra plačiai naudojamos.

Ryžiai. 3.6 Koncentruojantys saulės imtuvai: a – parabolinis koncentratorius; b – parabolinis cilindrinis koncentratorius; 1 – saulės spinduliai; 2 – šilumą priimantis elementas (saulės kolektorius); 3 – veidrodis; 4 – sekimo sistemos pavaros mechanizmas; 5 – aušinimo skysčio tiekimo ir išleidimo vamzdynai.

Ryžiai. 3.7. Plokščiasis saulės kolektorius: 1 – saulės spinduliai; 2 – stiklinimas; 3 – kūnas; 4 – šilumą priimantis paviršius; 5 – šilumos izoliacija; 6 – antspaudas; 7 – šilumą priimančios plokštės nuosava ilgųjų bangų spinduliuotė.

Veikiant saulės spinduliuotei, šilumą priimančios plokštės įkaista iki 70–80 °C temperatūros, viršijančios aplinkos temperatūrą, todėl padidėja konvekcinis plokštės šilumos perdavimas. aplinką ir savo spinduliuotę į dangų. Norėdami pasiekti daugiau aukšta temperatūra Plokštės aušinimo skysčio paviršius padengtas spektro-selektyviais sluoksniais, kurie aktyviai sugeria trumpųjų bangų saulės spinduliuotę ir mažina savo šiluminę spinduliuotę ilgųjų bangų spektro dalyje. Tokios konstrukcijos, kurių pagrindą sudaro „juodasis nikelis“, „juodasis chromas“, vario oksidas ant aliuminio, vario oksidas ant vario ir kiti, yra brangūs (jų kaina dažnai panaši į pačios šilumą priimančios plokštės kainą). Kitas būdas pagerinti plokščių kolektorių veikimą – sukurti vakuumą tarp šilumą priimančios plokštės ir permatomos izoliacijos, kad būtų sumažinti šilumos nuostoliai (ketvirtos kartos saulės kolektoriai).

Eksploatavimo patirtis saulės energijos įrenginiai remiantis saulės kolektoriais atskleidė nemažai reikšmingų tokių sistemų trūkumų. Visų pirma, tai yra didelė kolektorių kaina. Didinant jų darbo efektyvumą dėl selektyvinės dangos, stiklinimo skaidrumo didinimas, siurbimas, taip pat aušinimo sistemos įrengimas pasirodo ekonomiškai nenaudinga. Reikšmingas trūkumas yra būtinybė dažnai valyti stiklą nuo dulkių, o tai praktiškai neleidžia naudoti kolektoriaus pramoninėse zonose. At ilgalaikė eksploatacija saulės kolektoriai, ypač žiemos sąlygomis, dažnas jų gedimas dėl netolygaus apšviestų ir patamsėjusių stiklo plotų išsiplėtimo dėl stiklų vientisumo pažeidimo. Taip pat didelis procentas kolektorių sugenda transportuojant ir montuojant. Reikšmingas operacinių sistemų su kolektoriais trūkumas taip pat yra netolygus apkrovimas ištisus metus ir dieną. Patirtis eksploatuojant kolektorius Europoje ir europinėje Rusijos dalyje su didele difuzinės spinduliuotės dalimi (iki 50%) parodė, kad neįmanoma sukurti ištisus metus veikiančios autonominės karšto vandens tiekimo ir šildymo sistemos. Visose saulės sistemose su saulės kolektoriais vidutinėse platumose reikia įrengti didelio tūrio talpyklas ir įtraukti į sistemą papildomas šaltinis energijos, o tai sumažina ekonominį jų naudojimo efektą. Šiuo atžvilgiu patartina juos naudoti vietose, kuriose yra didelis vidutinis saulės spinduliuotės intensyvumas (ne mažesnis kaip 300 W/m2).

Beveik pusė visos pagaminamos energijos sunaudojama orui šildyti. Žiemą šviečia ir saulė, tačiau jos spinduliuotė dažniausiai neįvertinama.

Gruodžio dieną netoli Ciuricho fizikas A. Fischeris generavo garą; tai buvo tada, kai saulė buvo žemiausiame taške ir oro temperatūra buvo 3°C. Po dienos 0,7 m2 ploto saulės kolektorius sušildė 30 litrų šalto vandens iš sodo vandentiekio iki +60°C.

Saulės energiją galima nesunkiai panaudoti patalpų orui žiemą šildyti. Pavasarį ir rudenį, kai dažnai būna saulėta, bet šalta, patalpų šildymas saulės energija leis neįjungti pagrindinio šildymo. Tai leidžia sutaupyti šiek tiek energijos, taigi ir pinigų. Retai naudojamiems namams arba sezoniniam būstui (kotedžai, vasarnamiai) šildymas saulės energija ypač naudingas žiemą, nes pašalina pernelyg didelį sienų aušinimą, neleidžia sunaikinti drėgmės kondensacijos ir pelėsių. Tokiu būdu iš esmės sumažinamos metinės veiklos sąnaudos.

Šildant namus naudojant saulės šilumą, būtina spręsti patalpų šilumos izoliacijos problemą remiantis architektūriniais ir konstrukciniais elementais, t.y. kurdami efektyvi sistemaŠildymui saulės energija turėtų būti statomi namai, turintys geras šilumos izoliacijos savybes.

Šilumos kaina
Pagalbinis šildymas

Saulės indėlis į namų šildymą
Deja, šilumos gavimo iš Saulės laikotarpis ne visada sutampa su šiluminių apkrovų atsiradimo periodu.

Didžiąją dalį energijos, kurią turime per vasaros laikotarpis, prarandama dėl to, kad jam trūksta nuolatinio poreikio (tiesą sakant, kolektorių sistema tam tikru mastu yra savireguliuojanti sistema: kai terpės temperatūra pasiekia pusiausvyros vertę, šilumos suvokimas sustoja, nes šilumos nuostoliai saulės kolektorius tampa lygus suvokiamai šilumai).

Saulės kolektoriaus sugeriamos naudingosios šilumos kiekis priklauso nuo 7 parametrų:

1. gaunamos saulės energijos kiekis;
2. optiniai nuostoliai skaidrioje izoliacijoje;
3. saulės kolektoriaus šilumą priimančio paviršiaus sugeriamosios savybės;
4. šilumos perdavimo iš šilumos imtuvo efektyvumą (nuo saulės kolektoriaus šilumą priimančio paviršiaus į skystį, t. y. nuo šilumos imtuvo naudingumo vertės);
5. skaidrios šilumos izoliacijos pralaidumas, kuris lemia šilumos nuostolių lygį;
6. saulės kolektoriaus šilumą priimančio paviršiaus temperatūra, kuri savo ruožtu priklauso nuo aušinimo skysčio greičio ir aušinimo skysčio temperatūros prie įėjimo į saulės kolektorių;
7. lauko oro temperatūra.

Saulės kolektoriaus naudingumo koeficientas, t.y. sunaudotos energijos ir krintančios energijos santykį lems visi šie parametrai. At palankiomis sąlygomis gali siekti 70 proc., o esant nepalankioms sąlygoms – nukristi iki 30 proc. Tikslią efektyvumo vertę preliminariai apskaičiuojant galima gauti tik visiškai sumodeliavus sistemos elgseną, atsižvelgiant į visus aukščiau išvardintus veiksnius. Akivaizdu, kad tokią problemą galima išspręsti tik naudojant kompiuterį.

Kadangi saulės spinduliuotės srauto tankis nuolat kinta, skaičiuojant gali būti naudojami bendri radiacijos kiekiai per dieną ar net per mėnesį.

Lentelėje 1 parodytas kaip pavyzdys:

vidutiniai per mėnesį gaunami saulės spinduliuotės kiekiai, matuojami ant horizontalaus paviršiaus;

sumos, apskaičiuotos vertikalioms sienoms, nukreiptoms į pietus;

sumos už paviršius, kurių optimalus pasvirimo kampas yra 34° (Kew, netoli Londono).

1 lentelė. Mėnesinis saulės spinduliuotės kiekis į Kew (netoli Londono)

Lentelėje matyti, kad optimalaus pasvirimo kampo paviršius gauna (vidutiniškai per 8 žiemos mėnesius) maždaug 1,5 karto daugiau energijos nei horizontalus paviršius. Jei yra žinomi saulės spinduliuotės kiekiai, patenkantys į horizontalų paviršių, tada norint juos paversti nuožulniu paviršiumi, juos galima padauginti iš šio koeficiento (1,5) sandaugos ir priimtos saulės kolektoriaus naudingumo vertės, lygios 40%. , t.y.

1,5*0,4=0,6

Tai suteiks naudingos energijos kiekį, kurį per tam tikrą laikotarpį sugers pasviręs šilumą priimantis paviršius.

Norint nustatyti efektyvų saulės energijos indėlį į pastato šilumos tiekimą, net ir rankiniu būdu, reikia sudaryti bent mėnesio iš Saulės gaunamos paklausos ir naudingosios šilumos balansus. Kad būtų aiškumo, pažvelkime į pavyzdį.

Jei naudosime aukščiau pateiktus duomenis ir atsižvelgsime į namą, kurio šilumos nuostolių greitis yra 250 W/°C, toje vietoje metinis laipsnis dienų yra 2800 (67200°C*h). o saulės kolektorių plotas yra, pavyzdžiui, 40 m2, tada gaunamas toks pasiskirstymas pagal mėnesius (žr. 2 lentelę).

2 lentelė. Efektyvaus saulės energijos indėlio apskaičiavimas

Mėnuo	°C*h/mėn	Radiacijos kiekis ant horizontalaus paviršiaus, kW*h/m2	Naudingoji šiluma kolektoriaus ploto vienetui (D*0,6), kW*h/m2	Bendra naudingoji šiluma (E*40 m2), kW*h	Saulės indėlis, kW*h/m2
A	B	C	D	E	F	G
sausio mėn	10560	2640	18,3	11	440	440
vasario mėn	9600	2400	30,9	18,5	740	740
kovo mėn	9120	2280	60,6	36,4	1456	1456
balandžio mėn	6840	1710	111	67,2	2688	1710
gegužės mėn	4728	1182	123,2	73,9	2956	1182
birželis	-	-	150,4	90,2	3608	-
liepos mėn	-	-	140,4	84,2	3368	-
rugpjūčio mėn	-	-	125,7	75,4	3016	-
rugsėjis	3096	774	85,9	51,6	2064	774
spalis	5352	1388	47,6	28,6	1144	1144
lapkritis	8064	2016	23,7	14,2	568	568
gruodį	9840	2410	14,4	8,6	344	344
Suma	67200	16800	933	559,8	22392	8358

Šilumos kaina
Apskaičiavus Saulės teikiamą šilumos kiekį, būtina jį pateikti pinigine išraiška.

Pagamintos šilumos kaina priklauso nuo:

kuro sąnaudos;

kuro šilumingumas;

bendras sistemos efektyvumas.

Tokiu būdu gautas eksploatavimo išlaidas galima palyginti su saulės energijos šildymo sistemos kapitalo sąnaudomis.

Atsižvelgiant į tai, jei darysime prielaidą, kad aukščiau aptartame pavyzdyje vietoj tradicinės šildymo sistemos, kuri sunaudoja, pavyzdžiui, dujinį kurą ir gamina šilumą, kainuoja 1,67 rub./kWh, naudojama saulės kolektorinė šildymo sistema, norint nustatyti gautą metinį sutaupymą, reikia 8358 kWh, kurią suteikia saulės energija (pagal 2 lentelės skaičiavimus 40 m2 kolektoriaus plotui), padauginti iš 1,67 rub./kWh.

8358*1,67 = 13957,86 rubliai.

Pagalbinis šildymas
Vienas iš dažniausiai užduodamų klausimų žmonėms, norintiems suprasti saulės energijos panaudojimą šildymui (ar kitiems tikslams), yra: „Ką daryti, kai saulė nešviečia? Supratę energijos kaupimo sąvoką, jie užduoda kitą klausimą: „Ką daryti, kai akumuliatoriuje nebeliko šiluminės energijos? Klausimas yra natūralus, o atsarginės kopijos poreikis dažnai tradicinė sistema yra pagrindinė kliūtis plačiai paplitusiai saulės energijai naudoti kaip alternatyvą esamiems energijos šaltiniams.

Jei saulės kolektorių sistemos pajėgumo nepakanka, kad pastatas išgyventų šaltą, debesuotą orą, pasekmės net kartą per žiemą gali būti pakankamai sunkios, kad prireiktų įprasto viso dydžio šildymo sistemos. šildymo sistema kaip atsarginė. Daugumoje saulės energija šildomų pastatų reikalinga visiškai perteklinė sistema. Šiuo metu daugelyje sričių saulės energija turėtų būti laikoma priemone sumažinti tradicinių energijos rūšių suvartojimą, o ne kaip visišką jų pakaitalą.

Įprasti šildytuvai yra tinkami atsarginiai variantai, tačiau yra daug kitų alternatyvų, pavyzdžiui:

Židiniai;
- malkinės krosnys;
- mediniai šildytuvai.

Tačiau tarkime, kad norėjome sukurti pakankamai didelę saulės šildymo sistemą, kad patalpoje būtų tiekiama šiluma nepalankiausiomis sąlygomis. Kadangi labai šaltų dienų ir ilgų debesuotų orų derinys pasitaiko retai, šiems atvejams reikalingas papildomas saulės energijos sistemos dydis (kolektoriaus ir akumuliatoriaus) bus per brangus, kad būtų galima sutaupyti palyginti nedaug kuro. Be to, sistema didžiąją laiko dalį veiks mažesne nei vardine galia.

Saulės šiluminė sistema, skirta tiekti 50% šildymo apkrovos, gali užtikrinti tik 1 dieną labai šaltu oru. Dvigubai padidinus saulės sistemos dydį, namas bus aprūpintas šiluma 2 šaltas, debesuotas dienas. Jei laikotarpiai ilgesni nei 2 dienos, vėlesnis dydžio padidinimas bus toks pat nepagrįstas kaip ir ankstesnis. Be to, bus švelnaus oro laikotarpių, kai antrojo padidinimo nereikės.

Dabar, jei šildymo sistemos kolektorių plotą padidinsite dar 1,5 karto, kad ištvertų 3 šaltas ir debesuotas dienas, tai teoriškai žiemos metu užteks 1/2 viso namo poreikių. Bet, žinoma, praktikoje taip gali nebūti, nes kartais būna 4 (ar daugiau) dienų iš eilės šaltas debesuotas oras. Norint atsižvelgti į šią 4 dieną, mums reikės saulės šildymo sistemos, kuri teoriškai gali surinkti 2 kartus daugiau šilumos nei reikia pastatui per šildymo sezoną. Akivaizdu, kad saulės šilumos sistemos projekte šaltas ir debesuotas laikotarpis gali būti ilgesnis nei tikėtasi. Kuo didesnis kolektorius, tuo mažiau intensyviai naudojamas kiekvienas papildomas jo dydžio prieaugis, tuo mažiau sutaupoma energijos kolektoriaus ploto vienetui ir mažesnė investicijų grąža papildomam ploto vienetui.

Tačiau buvo drąsūs bandymai sukaupti pakankamai saulės šiluminės energijos, kad būtų patenkintas visas šildymo poreikis ir panaikinta pagalbinė šildymo sistema. Išskyrus retas sistemas, tokias kaip G. Hay saulės namas, ilgalaikis šilumos kaupimas yra bene vienintelė alternatyva pagalbinei sistemai. G. Thomasonas savo pirmuosiuose namuose Vašingtone priartėjo prie 100% šildymo saulės energija; tik 5% šildymo apkrovos padengė standartinis skysto kuro šildytuvas.

Jei pagalbinė sistema apima tik nedidelį procentą visos apkrovos, prasminga naudoti elektrinį šildymą, nepaisant to, kad tam reikia elektrinėje pagaminti didelį kiekį energijos, kuri vėliau paverčiama šiluma šildymui. (elektrinė 1 kWh šiluminės energijos pagaminti pastate sunaudoja 10500...13700 kJ). Daugeliu atvejų elektrinis šildytuvas bus pigesnis nei alyvos arba dujinė orkaitė, o palyginti mažas elektros energijos kiekis, reikalingas pastatui šildyti, gali pateisinti jo naudojimą. Be to, elektrinis šildytuvas yra mažiau medžiagų reikalaujantis įrenginys dėl palyginti nedidelio medžiagų kiekio (palyginti su šildytuvu), naudojamo elektros gyvatukų gamybai.

Nes Saulės energijos efektyvumas kolektorius ženkliai padidėja, jei jis dirba žemoje temperatūroje, tuomet šildymo sistema turi būti suprojektuota naudoti kuo žemesnes temperatūras - net 24...27°C. Vienas iš „Thomason“ šilto oro sistemos pranašumų yra tas, kad ji ir toliau išima naudingą šilumą iš akumuliatoriaus esant artimai kambario temperatūrai.

Naujose statybose šildymo sistemos galima tikėtis naudoti žemesnę temperatūrą, pavyzdžiui, prailginus radiatorius su briaunomis karštas vanduo, didinant radiacijos plokščių dydį arba didinant oro tūrį žemesnėje temperatūroje. Dizaineriai dažniausiai renkasi kambario šildymą šiltu oru arba padidintas spinduliuojančias plokštes. Oro šildymo sistema geriausiai išnaudoja žemoje temperatūroje sukauptą šilumą. Spindulinio šildymo plokštės turi ilgą delsą (nuo sistemos įjungimo iki oro erdvės šildymo) ir dažniausiai reikalauja aukštesnės aušinimo skysčio darbinės temperatūros nei karšto oro sistemos. Todėl šiluma iš saugojimo įrenginio nėra visiškai išnaudojama esant žemesnei temperatūrai, kuri yra priimtina sistemoms su šiltas oras, o bendras tokios sistemos efektyvumas yra mažesnis. Per didelis spinduliavimo skydų sistemos dydis, norint pasiekti panašių į orą rezultatų, gali patirti didelių papildomų išlaidų.

Siekdami padidinti bendrą sistemos (saulės šildymo ir pagalbinės rezervinės sistemos) efektyvumą ir tuo pačiu sumažinti bendras išlaidas, pašalindami komponentų prastovas, daugelis projektuotojų pasirinko saulės kolektorių ir bateriją integruoti su pagalbine sistema. Įprasti komponentai yra šie:

Ventiliatoriai;
- siurbliai;
- šilumokaičiai;
- valdikliai;
- vamzdžiai;
- ortakiai.

Sistemos inžinerijos straipsnyje pateiktos nuotraukos rodo įvairios schemos tokios sistemos.

Spąstas kuriant sąsajas tarp sistemų yra valdiklių ir judančių dalių padidėjimas, o tai padidina mechaninio gedimo tikimybę. Pagunda padidinti efektyvumą 1...2% sistemų sandūroje pridedant dar vieną įrenginį yra beveik nenugalima ir gali būti dažniausia saulės šildymo sistemos gedimo priežastis. Paprastai pagalbinis šildytuvas neturėtų šildyti saulės energijos kaupimo skyriaus. Jei taip atsitiks, saulės šilumos surinkimo fazė bus mažiau efektyvi, nes procesas beveik visada vyks aukštesnėje temperatūroje. Kitose sistemose akumuliatoriaus temperatūros sumažinimas naudojant pastato šilumą padidina bendrą sistemos efektyvumą.

Kitų šios schemos trūkumų priežastys paaiškinamos dideliais akumuliatoriaus šilumos nuostoliais dėl nuolat aukštų temperatūrų. Sistemose, kuriose pagalbinė įranga nešildo akumuliatoriaus, pastarasis šilumos neteks žymiai mažiau, kai kelias dienas nebus saulės. Net ir tokiu būdu suprojektuotose sistemose šilumos nuostoliai iš konteinerio siekia 5...20% visos saulės šildymo sistemos sugeriamos šilumos. Naudojant pagalbinę įrangą šildomą akumuliatorių, šilumos nuostoliai bus žymiai didesni ir gali būti pateisinami tik tuo atveju, jei akumuliatoriaus talpykla yra šildomoje pastato vietoje.