Энергия солнца - использование для нагрева воды

Энергия солнца и ветра

Энергия солнца - использование для нагрева воды

В последние годы много говорится об альтернативных источниках энергии. В частности, об использовании энергии солнца.

Возможно ли эффективное использование солнечной энергии для отопления и водоснабжения средней полосе России? Ответу на этот вопрос и посвящена данная статья.

Чтобы рассеять иллюзии сразу скажем, что надеяться отопить дом только с использованием солнечной энергии в средней полосе России практически не возможно. Зато вполне можно обеспечить работу различных электроприборов и нагрев воды для принятия душа или мытья посуды, например.

В России, как и во всем мире все больше задумываются о конечности и дороговизне энергоресурсов. Стоимость нефти и электроэнергии растет с каждым годом. Не случайно, все больше людей обращают внимание на не самые обычные способы получения энергии. Среди них использование солнечной энергии занимает далеко не последнее место.

Солнечные водонагреватели

Если говорить простым языком, то солнечный водонагреватель состоит из двух основных частей:

1) солнечного коллектора,

2) аккумулятора тепла.

Солнце нагревает промежуточный теплоноситель (специальный антифриз или воду) в коллекторе, который передает тепло через теплообменник в накопительный водонагреватель - емкость в которой хранится нагретая вода.

Разберемся подробнее с каждой из составляющих солнечного водонагревателя.

Что представляют из себя солнечные коллекторы и какими они бывают.

Начнем с того, что применяются солнечные коллекторы двух основных типов:

1. плоские солнечные коллекторы,

2. вакуумные солнечные коллекторы

У каждого из этих типов есть свои достоинства и недостатки. Первые дешевы, но не слишком эффективны, вторые дороже, зато служат лучше и дольше. Но обо всем по порядку.

Плоские солнечные коллекторы

Принцип действия и конструкция плоского солнечного коллектора достаточно просты.

Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированную застекленную панель, в которой помещена пластина поглотителя. Видимые лучи солнца, проникая сквозь стекло встречаются с черным дном коллектора и в значительной степени поглощаются им. Дно начинает испускать тепловые инфракрасные лучи, которые не могут проникнуть сквозь стекло обратно наружу; в нижнем направлении путь ему преграждает слой теплоизоляции. Задержанное таким образом тепло передается теплоносителю, протекающему, обычно, по уложенному на дне коллектора змеевику из металлических или полимерных трубок.

Одним из основных достоинств плоских коллекторов является невысокая стоимость. Естественно, у них есть и свои недостатки. Заметим, что плоские солнечные коллекторы были спроектированы для применения, в первую очередь, в регионах с теплым солнечным климатом. Они резко теряют эффективность в неблагоприятные дни - в холодную, облачную и ветреную погоду. Более того, вызванные погодными условиями конденсация и влажность приводят к преждевременному износу внутренних материалов, а это, в свою очередь, - к ухудшению эксплуатационных качеств системы и ее поломкам.

Более прогрессивны вакуумные солнечные коллекторы, которые обычно и используются в круглогодичных солнечных водонагревательных.

Вакуумные солнечные коллекторы

Если не углубляться в технические дебри, то вакуумный коллектор – это набор вакуумных трубок, в которых солнечное излучение преобразуется в тепловую энергию.

Конструкция каждой отдельно взятой трубки вакуумного солнечного коллектора напоминает всем знакомый термос - одна стеклянная трубка вставлена в другую. Только внешняя часть трубки прозрачная, а на внутренней трубке нанесено покрытие, улавливающее солнечную энергию.

Отдельные трубки, расположенные параллельно друг другу в сумме образуют вакуумный коллектор.

Мы поняли как в трубках вакуумного коллектора собирается тепло. Далее его просто надо перенести к объекту, который требуется нагреть. Это может быть как система горячего водоснабжения (душ, умывальник и т.д.), так и отопления или, например, подогрев воды в бассейне.

В зависимости от потребностей в тепловой энергии выбирается то или иное количество коллекторов, которые размещаются на крыше и (или) стенах здания.

Хорошая теплоизоляция вакуумных солнечных коллекторов и высокий коэффициент поглощения (более 95%) позволяет им работать при низких температурах окружающей среды.

Разобравшись с солнечными коллекторами, перейдем к рассмотрению аккумуляторов тепла.

Аккумуляторы тепла (бойлеры).

Важно, чтобы эта емкость была хорошо утеплена во избежание теплопотерь. В идеале, она должна удерживать тепло как термос. В качестве такой емкости часто используется накопительный электрический водонагреватель.

Удобен именно водонагреватель, снабженный электрическим ТЭНом, т.к. это позволит обеспечить горячее водоснабжение в моменты отсутствия солнца. В этом случае автоматически включается ТЭН водонагревателя, который поддерживает заданную температуру воды.

Теплоноситель между коллектором и водонагревателем может двигаться двумя способами. Первый, наиболее простой, это естественная циркуляции. Второй, циркуляция с использованием специального насоса. Использование насоса позволяет сделать систему более эффективной, т.к. за счет принудительной циркуляции появляется возможность передавать большее количество тепла. Системы с естественной циркуляцией принято называть пассивными, а с принудительной – активными.

Многих интересует за счет чего движется теплоноситель в системах не оборудованных насосом, т.е. системах с естественной циркуляцией. В основе этого процесса лежит принцип гравитации. Т.к., горячая вода легче холодной, то она поднимается вверх, а холодная стремится вниз. Холодная вода, нагреваясь в коллекторе становится легче и поднимается вверх. В свою очередь она замещается более холодной водой, которая тоже постепенно нагревается. Так этот процесс повторяется бесконечно.

К сожалению, движение теплоносителя в этом случае получается относительно медленным. Ускорить движение позволяет специальный насос.

Поделиться статьёй с друзьями:

Другие статьи раздела "Энергия солнца":

  1. 07.04.13 Энергия солнца - использование для нагрева воды
Страница: 01 02 03 04 05 06 07 08