Современные системы солнечного теплоснабжения

В последнее время стало куда-больше уделяться внимание широкомасштабному промышленному освоению возобнавляемые источников энергии, причинами этого стали такие факторы как: изменение климата в связи увеличения углекислого газа в атмосфере; зависимость многих стран от импорта топлина и истощаемость органического топлива.

После подписания Киотского протокола многим странам всерьёз пришлось задуматся над ускорением развития технологий, способствующих сократить выбросы СО2 в окружающую среду.

Это связано не столько с угрозой смены климата, а скорее с экономическими потерями, т.к. квоты на выброс газов стали вполне реальным товаром.

Одной из технологий снижения расход топлива и выбросов СО2 является производство низкопотенциального тепла за счёт солнечной энергии.

Для многих стран это также способ уменьшить зависимость экономики от импорта топлива. Эта проблема особо актуально для стран ЕС, экономика которого уже сейчас на 50% зависит от импорта ископаемых энергоресурсов.

Масштабы использования солнечных систем теплоснабжения.

Общая площадь солнечных коллекторов в мире превышает 150 млн. квадратных метров. Средний прирост площади за год составляет порядка 12%.

В Европе лидерами по площади установленных коллекторов являются Германия - 47%, Греция - 14%, Австрия - 12%, Испания - 6%, замыкает первую 5-ку Италия с её 4 %. В плане разработки новых технологий систем солнечного теплоснабжения европейские страны бесспорные лидеры, а вот в объемах ввода в эксплуатацию солнечных установок сильно уступают Китаю.

По экспертной оценке ESTIF (Европейская Федерация промышленности солнечных тепловых установок) потенциал по использованию солнечных коллекторов для теплоснабжения в странах ЕС составляет 1,4 млрд. квадратных метров, способных производить более 680 000 ГВт/ч тепловой энергии в год.

Солнечный коллектор является ключевым элементом солнечной системы теплоснабжения.

В нем солнечная энергия преобразуется в тепло. В системах теплоснабжения, как правило, используются плоские и вакуумные солнечные коллекторы.

Плоский солнечный коллектор состоит из корпуса, прозрачного ограждения, абсорбера и тепловой изоляции.








Прозрачное ограждение коллектора пропускает солнечную радиацию внутрь, защищает абсорбер от воздействия внешней среды и уменьшает тепловые потери с лицевой стороны коллектора. Абсорбер в свою очередь поглощает солнечную радиацию и передает тепло теплоносителю.

Теплоприемная поверхность абсорбера имеет селективное покрытие, с высоким коэффициентом поглощения и низкий коэффициент излучения в области спектра соответствующего рабочим температурам коллектора.

В вакуумных коллекторах каждый элемент абсорбера помещается в отдельную стеклянную вакуумную трубу, что позволяет избегать потери тепла за счёт теплопроводности воздуха.

Селективное покрытие на поверхности абсорбера позволяет минимизировать потери на излучение. КПД вакуумного коллектора намного выше, чем у плоского, это также отражается и на их стоимости.






























Вакуумный коллектор Виссман

Тепловые схемы солнечных систем теплоснабжения.Проблема горячего водоснабжения в небольших коттеджах легко решается путём использования солнечных коллекторов площадью 2-8 квадратных метров, которые относятся к малым системам солнечного теплоснабжения.










Простейшим типом таких домашних установок является коллектор, спаренный с баком-аккумулятором, расположенным на верхнем торце коллектора, что помогает избежать использования насоса, за счёт естественной конвекции.

В больших системах (используются для горячего водоснабжения и отопления), в которых бак-аккумулятор расположен ниже коллекторов, циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Также в них, как правило, предусматриваются дублирующий источник тепла, использующий электроэнергию или газ.

Для обеспечения горячего водоснабжения многоквартирных домов начали использовать крупные системы солнечного теплоснабжения, базирующиеся на суточном или сезонном аккумулировании тепла.

Для сезонного аккумулирования используют большие подземные резервуары с водой, в которые попадают все излишки тепла, ещё одним вариантом является аккумулирование путём прогрева грунта с помощью скважин с трубами, по которым циркулирует горячая вода с коллекторов.