Энергия

Поступает в водонагреватель для дополнительного нагрев*, если

необходимо

Внимание! Для жидкостных систем, в которых используется раствор анти­фриза, необходимо принять все меры, чтобы не допустить отравления бытовой горячей воды Это осуществляется либо путем полной изоляции смеси этилен­гликоля и воды от бытовой горячей воды, либо в результате применения менее токсичного пропиленгликоля (хотя многие специалисты не рекомендуют при менять и пропиленгликоль из за его токсичности)

При необходимости охлаждения здания жидкостная система предпочтительнее воздушной Хотя некоторые исследования про­водились и с воздухом, однако основная работа в области ох­лаждения при помощи солнечной энергии осуществляется с жид­костными системами. Те же (или по крайней мере сходные) тер­модинамические и физические свойства жидкостей, применяемых в обычных системах охлаждения, используются и при их при­менении в системах солнечного теплоснабжения.

Тем не менее и воздушные системы могут успешно приме­няться для охлаждения. Например, в некоторых климатических районах США можно использовать прохладный ночной воздух, продувая его через слой камней, с тем чтобы сохранить прохла­ду для использования на следующий день. При необходимости холодильные компрессоры могут еще более глубоко охлаждать массу камней, используя внепиковую электроэнергию в ночные часы

На выбор теплоносителя может также повлиять тип систем отопления и охлаждения. Например, многие люди чувствуют себя неуютно при принудительном воздушном отоплении или охлаждении, которое наиболее совместимо с обычными систе­мами солнечного теплоснабжения воздушного типа.

В системах лучистого отопления, как правило, применяется горячая вода, хотя существуют системы, в которых теплый воз­дух циркулирует через стену, потолок и плиты перекрытия, из­лучающие тепло. Радиационные системы с горячей водой, такие, как плинтусные радиационные конвекторы, достаточно хорошо совместимы с жидкостными солнечными тепловыми системами. Горячая жидкость, поступающая из коллектора, циркулирует через отопительную систему или через теплообменники в баках - аккумуляторах солнечного тепла. Основным недостатком жид­костных отопительных систем является то, что обычно они рас­считываются на сравнительно высокие температуры воды (60— 90° С) К сожалению, чем выше температура воды, тем'ниже общий КПД солнечных тепловых систем. Паровые системы (бо­лее 100° С) по этой причине не могут применяться в сочетании с солнечной энергией

Принудительные воздушно-распределительные системы мож­но сочетать с жидкостными солнечными коллекторами. Теплая или холодная вода из бака-аккумулятора циркулирует через теплообменники или змеевиковые устройства с вентилятором.

Одновременно через них пропускается воздух, который при этом нагревается или охлаждается. Затем воздух поступает в здание. В случае «Системы Солярис», разработанной д-ром Гарри То­масоном, тепло от бака с водой нагревает окружающие бак камни В свою очередь камни нагревают циркулирующий через них воздух

В некоторых типах зданий пространство, отводимое для раз­мещения системы аккумуляции тепла, ограничено. Пока соли с высокой теплотой фазового перехода не выпускаются промыш­ленностью в достаточном количестве, основным средством ак­кумулирования тепла являются большие баки с водой и отсека­ми с камнями Объем баков составляет от одной трети до поло­вины объема отсеков с камнями. Только этот факт может дик­товать выбор в пользу солнечных коллекторов жидкостного типа. В табл 4 коротко суммированы варианты выбора теплоносите­лей для коллекторов

Хотя разным людям могут нравиться разные типы отопи­тельных и охлаждающих систем, однако выбор можно себе поз­волить, как правило, в небольших жилищах, а не в более круп­ных зданиях Поскольку коллекторы работают наиболее эффек­тивно при низких температурах, это в свою очередь определяет температурный уровень циркулирующего теплоносителя Чем ниже температура теплоносителя, тем большее его количество должно участвовать в циркуляции, чтобы обеспечить нужный уровень тепла или прохлады. Чем больше здание, тем вероятнее использование жидкостных систем, поскольку распределитель­ные трубопроводы занимают сравнительно немного места. Что­бы достичь того же КПД с воздушными системами, необходимо предусматривать воздуховоды большого сечения или обеспечи­вать высокие скорости воздуха в сочетании с мощными вентиля­торами. Увеличение размеров воздуховодов вызывает рост за­трат и уменьшение полезной площади. Мощные вентиляторы, обеспечивающие более высокую скорость воздуха по воздухово­дам, требуют повышенных первоначальных и эксплуатационных расходов и увеличения потребления энергии. Более высокие ско­рости воздуха требуют также повышения его температуры с тем, чтобы люди ощущали теплые сквозняки, а не холодные. Один из способов эффективного использования коллекторов воздуш­ного типа заключается в непосредственной подаче воздуха к от­сасывающим вентиляторам в качестве добавочного воздуха или к вентиляционному оборудованию в качестве подогретого вса­сываемого воздуха.

В зданиях, в которых солнечные коллекторы размещаются только на крыше (а не на обращенных на юг стенах), предпоч­тительнее применять жидкостные системы из-за значительного расстояния до массивного теплоаккумулятора, который обычно находится вблизи уровня земли. Более длинные расстояния так­же могут означать, что значительная часть полезной кубатуры здания будет занята воздуховодами. Таким образом, предпочти­тельнее выбор жидкости, которая требует трубопроводов мень­шего сечения. Для всех теплоносителей система каналов и труб должна быть простой, предельно короткой и хорошо изолиро­ванной.

, На выбор теплоносителя может оказывать также влияние и климат. Например, в районах с холодным климатом, где тре­буется только отопление зданий, предпочтительнее воздушные коллекторы. Если жидкий теплоноситель подвержен замерза­нию, то не обойтись без антифриза в воде, чтобы предупредить замерзание коллектора при отсутствии солнца. Другим решени­ем в этом случае является полный слив воды из коллектора при заходе солнца или использование пластмассы, которая не раз­рушается при многократном замораживании и оттаивании. Мож­но устранить замерзание при температурах в несколько граду­сов ниже нуля путем использования дополнительного прозрач­ного покрытия на коллекторе.

Как теплоносители вода и воздух гораздо дешевле масла и антифриза Там, где испытывается недостаток воды, самым де­шевым теплоносителем является воздух. Однако в городах или запыленных районах фильтрация и очистка воздуха может по­требовать больших расходов.

Коллекторы воздушного типа обычно дешевле жидкостных. Другие компоненты системы, в том числе аккумуляторы и теп­лообменники (или их отсутствие), также обходятся дешевле, да и по издержкам на оплату рабочей силы выгоднее устанавли­вать воздуховоды, чем тянуть водопроводные трубы. Кроме того, расходы на текущее обслуживание и ремонт могут быть меньше для воздушных систем, поскольку утечка воздуха не столь раз­рушительна, как просачивание воды. В жидкостных системах растворы антифриза разлагаются и должны заменяться каждые два — четыре года, а расходы на это часто не учитываются. Верно то, что каждый год миллионы литров антифриза заменя­ются в легковых и грузовых автомобилях, однако бытовая сол­нечная энергетическая система требует антифриза в 10—50 раз больше, чем автомашина. Если такие системы будут применять­ся в широких масштабах, то возникнут проблемы обеспечения антифризом и его удаления после использования. Растворы ан­тифриза имеют также более низкую способность переноса теп­ла, чем вода. С другой стороны, воздушные системы по сравне­нию с водяными требуют более высоких эксплуатационных рас­ходов из-за большего количества электроэнергии, необходимой для перемещения тепла вместе с воздухом.

Потенциальные возможности и проектные компромиссы между различными вариантами выбора теплоносителей также рассматриваются ниже в зависимости от типа проекта, строи­тельства и эксплуатационных характеристик тех или иных си­стем.