Справочник строителя | Экономия тепловой энергии

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

В качестве альтернативных источников энергии для тепло- и электроснабжения зданий применяются установки, использующие энергию солнца, ветра, термальных вод, морских приливов, биогаза, твердых бытовых и промышленных отходов. Рассмотрим лишь некоторые из них.

Энергия солнечного излучения в инженерных системах зданий используется в форме нагретой жидкости и полученной электроэнергии. Для нагрева жидкости от солнечных лучей применяется солнечный коллектор, конструктивная схема которого показана на рис. 1.

Рисунок 1. Конструктивная схема солнечного водонагревателя – коллектора: 1 - корпус из алюминиевых профилей; 2 - теплоприемная панель; 3 - рама с упрочненными стеклами; 4 - теплоизоляция; 5 - нижняя защитная стенка; 6 - патрубки для присоединения трубопроводов циркуляции воды

Корпус 1 выполняется из анодированных алюминиевых профилей и сверху закрывается рамой 3 с упрочненным стеклом и резиновым уплотнением по периметру. Под стеклом размещается теплоприемная панель 2, верхняя поверхность которой имеет черное покрытие, что увеличивает восприятие солнечного излучения. Для снижения теплопотерь снизу панели 2 на нижнюю защитную стенку 5 устанавливается слой тепловой изоляции 4. Из теплоприемной панели 2 выступают трубные патрубки 6, присоединенные к трубопроводам циркуляции воды.

Солнечная радиация проникает через остекление 3 и поглощается черной поверхностью теплоприемной панели 2 и через стенку теплота передается воде, циркулирующей по внутренним каналам панели.

Количество теплоты, воспринимаемой солнечным водоподогревателем, вычисляется по выражению:

где F_пан - поверхность тепловоспринимающей панели солнечного коллектора, м²; q_c.р - суммарный удельный поток радиации на поверхность, Вт/м²; β_пог - поглощающая величина тепловоспринимающей панели.

Удельный поток солнечной радиации q_c.р зависит от географического места расположения объекта применения солнечного теплоприемника. Ориентация на страны света, угол наклона панели и время суток оказывают значительное влияние на величину q_c.р. По опытным данным получено, что наиболее рационально располагать теплоприемники под углом 46° к горизонту. При южной ориентации теплоприемников наиболее высокие показатели я наблюдаются от 11 до 13 ч суток. При юго-восточной ориентации наиболее высокие q_c.р наблюдаются в утренние 8-10 ч и после полудня 14-16 ч.

В табл. 1 приведены данные суточных изменений удельного теплового потока солнечной радиации при наклоне под 46° к горизонту поверхности теплоприемника на широте в 56° северного полушария (Москва - Казань - Курган - Красноярск - Братск).

Таблица 1. Суммарная удельная солнечная радиация для 56° с.ш. при наклоне к горизонту теплоприемника под углом 46° при южной ориентации

Из данных таблицы следует, что и в зимние солнечные дни наблюдается значительная интенсивность солнечной радиации на поверхность.

При вертикальном расположении оконного остекления удельный тепловой поток примерно на 25 % будет меньше данных табл. 1.

Поступление теплоты солнечной радиации через окна будет способствовать снижению тепловой нагрузки на систему отопления. Поэтому энергетически рационально подать в помещение приточный воздух с температурой ниже t_в = 20 °С, что позволит избежать перегрева помещений и сократить расходы теплоты на нагрев приточного наружного воздуха.

Для нагрева воды для горячего водоснабжения здания систему нагрева водопроводной воды от солнечной радиации в климате Москвы можно использовать с апреля по октябрь.

Покажем эффективность солнечных коллекторов на следующем примере.

ПРИМЕР 1. Исходные условия: В подмосковном коттедже устроена система горячего водоснабжения от теплоты солнечной радиации. Применяемые солнечные коллектора имеют поверхность 1 м² и коэффициент отражения β_от = 0,68.

Требуется: Определить количество нагретой до t_wrв = 50 °С воды в трех коллекторах, установленных на крыше коттеджа с южной ориентацией под углом 46° к горизонту.

Решение: По формуле (1) вычисляем количество теплоты солнечной радиации в дневное время, поступающей на три коллектора.

1. В апреле количество поступающей в дневные часы теплоты солнечной радиации:

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях