Индивидуальные солнечные установки

НЕКОТОРГЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК

1. В каких районах можно использовать солнечные установки?

Практически в любом районе. Сезонные установки горячего водоснабжения можно использовать в различ­ных местах, но чем больше широта местности, тем коро­че период использования установки в год, а следователь­но, хуже показатель экономической эффективности. Сол­нечные установки отопления лучше всего подходят для районов с продолжительным отопительным периодом, но с достаточно высокой интенсивностью солнечной радиа­ции и умеренной температурой наружного воздуха в отопительный период.

2. Каков срок службы солнечных установок?

Это зависит от многих факторов, в том числе от ка­чества изготовления и монтажа установки, включая пра­вильный выбор материалов для изготовления солнечных коллекторов, аккумуляторов теплоты, трубопроводов, качества уплотнений и т. п. Важное значение имеет вы­бор теплоносителя и применение соответствующих анти­коррозионных добавок, соблюдение требуемых скоростей потока в трубах, предотвращение попадания кислорода воздуха, вызывающего коррозию. Срок службы также зависит от предотвращения замерзания теплоносителя в трубопроводах и других элементах оборудования, под­верженных воздействие наружного воздуха. Некоторые материалы, в частности полимерные пленки, быстро ста­реют под действием ультрафиолетового излучения. Ос­новной элемент гелиоустановки — солнечный коллек­тор — обычно рассчитан на 15—20 лет работы при усло­вии правильного монтажа и эксплуатации. Баки-аккуму­ляторы закрытого типа должны иметь катодную защиту от коррозии и могут эксплуатироваться в течение 20 лет. Аккумуляторы теплоты, работающие в условиях атмос­ферного давления и изготовленные из пластиков, армиро­ванных стекловолокном, могут служить длительное вре­мя при соблюдении правил эксплуатации. До сих пор эксплуатируются солнечные дома, построенные 30 и бо­лее лет назад.

Срок службы водонагревателей с естественной цирку­ляцией теплоносителя и компактных водонагревателей составляет 10—15 лет. При высоком солесодержании воды и вообще ее низком качестве срок службы коллектора мо­жет быть весьма непродолжительным из-за возможных повреждений, особенно в местах соединений и уплотне­ний. Прозрачные пластмассы и полимерные пленки ста* реют по истечении 7—10 лет.

3. Какие преимущества дает совмещение солнечных коллекторов с крышей дома?

Уменьшается общая стоимость дома и инженерного оборудования. При качественном монтаже установки эксплуатационные качества крыши не ухудшаются,

4. Какие дополнительные строительные капитальные

Затраты возникают при монтаже гелиоустановки на существующем доме?

Современная технология позволяет устанавливать солнечные коллекторы на существующем доме без про­блем. Затраты при этом могут быть различными в зави­симости от архитектуры дома и других особенностей,

5. Ухудшается ли внешний вид дома?

В большинстве случаев солнечные коллекторы прида­ют оригинальный и привлекательный вид дому. А вот ар­хитектурный облик старинных домов не следует нару­шать, и размещать солнечные коллекторы следует так, чтобы они не бросались в глаза.

6. Какая требуется площадь в доме для размещения оборудования гелиоустановки?

В доме размещают аккумулятор теплоты и вспомо­гательное оборудование. Для солнечного водонагревате­ля требуется 1 м2 площади, для установки отопления и горячего водоснабжения — 4 м2. Для совершенной гелио­установки требуется аккумулятор теплоты объемом 5 м3, который может быть размещен в доме или под ним.

7. Может ли солнечная установка давать полезную теплоту при отрицательных температурах наружного воздуха и при плотной облачности?

Да, может, но количество полезной энергии уменьша­ется и зависит от прихода солнечной энергии и коэффи­циента теплопотерь коллектора. Плоский коллектор спо­собен улавливать как прямое, так и рассеянное солнеч­ное излучение. При пасмурной догоде прямое излучение отсутствует, но коллектор будет улавливать рассеянное излучение. Иное дело с фокусирующими коллекторами, которые улавливают только прямое солнечное излучение и при отсутствии прямых солнечных лучей не дают по­лезной теплоты.

8. Что дает применение солнечных установок в умеренных широтах?

Солнечная установка может экономить от 25 до 75 % расходов на топливо.

9. Каковы основные предпосылки для сооружения солнечного дома?

Применение улучшенной теплоизоляции дома, суще­ственно снижающей потребность в теплоте для отопле - .ния, а также правильный выбор местоположения и ори­ентации дома. Дом располагают в таком месте, где с учетом ландшафта солнце светит в течение большей час­ти дня, отсутствуют затенение и сильные ветры, от кото­рых дом может быть защищен с северной стороны, хол­мом, деревьями или кустарниками. Дом своей длинной стороной должен быть обращен на юг, а большая часть окон должна быть размещена в южной стене. Южный скат крыши должен иметь угол наклона к горизонту в пределах 25—60°, чтобы можно было совместить колек - тор с крышей.

10. Работает ли гелиоустановка зимой?

Да. Но зимой поступление солнечной энергии невели­ко, продолжительность инсоляции короткая, а угол па­дения солнечных лучей мал. При этом КПД гелиоуста­новки низкий, а тепловая нагрузка отопления велика. Поэтому солнечная установка может обеспечить лишь небольшую долю всей тепловой нагрузки. Требуется до­полнительный источник теплоты — котел на обычном топливе. Наиболее эффективны зимой коллекторы, рас­положенные на вертикальных поверхностях или имею­щие большой угол наклона. Для защиты от замерзания используется антифриз.

11.Какова продолжительность хранения теплоты в аккумуляторе?

От нескольких часов до нескольких дней. Для уста­новок горячего водоснабжения обычно достаточно запа­са теплоты на 8—12 ч, а для установки солнечного ото­пления — от 2—3 до 4—5 дней. В принципе возможно запасать солнечную теплоту летом, а использовать ее зимой, но для этого требуются аккумуляторы теплоты большой вместимости с очень хорошей теплоизоляцией, экономически это нецелесообразно для индивидуальных потребителей.

12. Какова средняя теплопроизводительность гелиоустановки?

Она зависит от климатических характеристик района и характеристик применяемого гелиотехнического обо­рудования — коллекторов, аккумуляторов н др. В сред­ней полосе при использовании плоского коллектора мож­но получить до 350 кВт-ч теплоты в год с 1 м2 площади КСЭ,

13. Сколько можно сэкономить за счет солнечной установки?

Это зависит от многих факторов; климатических дан­ных местности, размеров и теплоизоляции дома, среднего уровня теплонотребления, типа и размеров гелиоустанов­ки. Вполне возможно получить экономию от 25 до 75 % расходов на топливо.

14. Какие основные правила техники безопасности применимы к гелиоустановкам?

При перегреве аккумулятора теплоты возможно об­разование пара, для пред отвращения повышений’давле­ния предусматривается предохранительный клапан. Для автоматического удаления воздуха 'из контура солнечно­го коллектора в верхней точке должен быть расположен воздушник. Все материалы должны выдерживать мак­симальные температуры, которые могут иметь место при холостом ходе (без теплоносителя) коллектора. Это отно - носится к материалам тепловой изоляции и деталям кор­пуса, соприкасающимся с лучепоглощающей поверхно­стью, температура которой может достигать 170—250С, С в зависимости от типа коллектора. ...

15. Как удалить снег с поверхности

Солнечного коллектора!

Для этого можно использовать устройство для оттаи­вания, которое прокачивает теплую воду из аккумулято­ра в коллектор, при этом остекление прогревается и снег соскальзывает с коллектора. Б иных случаях приходится удалять снег вручную с соблюдением мер предосторож­ности, чтобы не повредить остекление.

16. Можно ли увеличить приход солнечной энергии на поверхность солнечного коллектора?

Да, для этого можно использовать плоские отража­тели (окрашенные в белый цвет листы фанеры), распо­ложенные под углом к коллектору так, чтобы отраженное солнечное излучение попадало на коллектор. На плоской крыше они могут соединять верхний край коллекторов предыдущего ряда с нижним краем коллекторов данного ряда.

17.Как влияет высота местности над уровнем моря на приход солнечной энергии?

Поступление солнечной энергии увеличивается с уве­личением высоты местности. Более того, благодаря бо­лее чистой атмосфере в горах интенсивность солнечного излучения там значительно выше, чем в равнинных, осо­бенно индустриальных районах. Загрязнение атмосферы в больших городах и промышленных зонах существенно снижает уровень солнечной радиации, поступающей на поверхность солнечного коллектора.

18. За сколько лет окупается солнечная установка?

Стоимость гелиоустановок зависит от области приме­нения, типа и характеристик установок, местных клима­тических особенностей. Установка окупается за счет обеспечиваемой ею экономии топлива. Солнечные водо­нагреватели в зависимости от конструкции и климатиче­ских особенностей местности окупаются в течение 3—10 лет.-Срок окупаемости зависит также от цены на топли­во ■— с ее ростом он сокращается. По истечении этого срока установка дает чистую прибыль. Гелиоустановки отопления имеют большой срок окупаемости из-за низ­кого коэффициента использования при высокой стоимос­ти. Как правило, они рассчитываются на покрытие тепло­вой нагрузки в переходный период. Следует иметь в ви­ду, что для сокращения срока окупаемости установка должна использоваться большую часть года.

19.Как изготовить и смонтировать простой солнечный водонагреватель?

Корпус коллектора можно изготовить из досок или фанеры, а снаружи его можно обшить оцинкованным же­лезом. На дно кладут слой теплоизоляции — минераль­ной ваты — толщиной 50—75 мм, а сверху гипсоволок­нистую плиту с наклеенной алюминиевой фольгой. Затем укладывают абсорбер, предварительно изготовленный и испытанный на плотность. Он может быть составлен из отдельных полосок, представляющих собой трубку для теплоносителя, припаянную к металлическому ребру. Эти трубки присоединены вверху и внизу к гидравличе­ским коллекторам, диаметр которых больше диаметра трубок (Ю—15 мм) в 2 3 раза. После этого устанавли­вается стекло (толщиной 4 мм) с уплотнением в алюми­ниевом профиле. Переход между стеклом и корпусом за­крывается водонепроницаемой уплотнительной лентой или замазкой.

Изготовленный коллектор устанавливают на металли­ческую -или деревянную опорную конструкцию и закреп­ляют его на ней. Саму эту опорную конструкцию при­крепляют к строительным деталям крыши или к специ­альному настилу или бетонной плите, располагаемой на плоской крыше дома. Монтаж на плоской крыше намно­го легче, чем встраивание коллектора в наклонную крышу.

Место для размещения солнечного водонагревателя выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась его эф­фективная и надежная работа и не возникала опасность для людей и самого здания. Участок крыши, на котором устанавливается солнечный водонагреватель, должен выдерживать дополнительную нагрузку от веса установ­ки. Коллекторы и их опорные конструкции должны быть надежно прикреплены к несущей конструкции, чтобы предотвратить их падение под действием ветра,-снежных буранов и других внешних воздействий. К стропилам, балкам и перекрытию можно прикрепить * установку с помощью анкерных болтов или1 проволоки. Для предот­вращения протечек воды через отверстия для трубопро­водов и крепежных деталей следует использовать спе­циальные прокладки, уплотнения или силиконовые по­крытия.

20. Каковы особенности пуска жидкостного солнечного коллектора? ,

При пуске жидкостного коллектора солнечной энер­гии должны соблюдаться определенные правила безо­пасной работы, предотвращающие его повреждение. В солнечный полдень температура лучепоглощающей по­верхности ксэ, не заполненного теплоносителем, мо­жет достигать температуры 200 °С и более. При поступ­лении холодной жидкости возникает тепловой удар, приводящий к разрушению остекления и образованию трещин и вздутий в канала'х для теплоносителя. Для предотвращения этих нежелательных явлений заполне­ние коллектора теплоносителем необходимо производить тогда, когда температура лучепоглощающей поверхнос­

Ти невелика, т. е. утром или вечером. Это в первую оче­редь относится к КСЭ, в которых предусмотрен дренаж теплоносителя. Аналогичная ситуация возникает при от­ключении насоса по той или иной причине. При наличии системы автоматического управления в ней должен быть предусмотрен датчик максимальной температуры, не допускающий включение насоса при опасно высокой температуре абсорбера. Перед первым пуском смонти­рованной установки производятся ее внешний осмотр, гидравлические испытания давлением 250 кПа, проверку воздушника и полноты слива жидкости при дренаже.

21. Какой требуется уход за солнечными установками?

По сравнению с обычными установками они требуют мало ухода. Для обеспечения контроля за работой уста­новки необходимо установить приборы: манометр для измерения давления в закрытых системах, термометры или термопары для контроля температуры на входе и выходе коллектора, в аккумуляторе. Если перепад тем­ператур в коллекторе уменьшается, это свидетельству­ет о забивании теплообменника. Загрязнение остекления, попадание воздуха в коллектор снижают теплопроизво - дительность коллектора.

При появлении протечек в жидкостных гелиосисте­мах из-за повреждения труб, возникновения неплотностей в местах сварки и уплотнений система должна быть вы­ключена.

При нарушении целостности остекления коллектора, его разгерметизации внутрь коллектора попадают осад­ки, которые ухудшают качество материалов, в том чис­ле тепловой изоляции, и снижают теплотехнические по­казатели коллектора в целом.

1.

[1] Теплота сгорания условного топлива равна 29,33 МДж/кг.

[2] _ солнечный коллектор; 2 — аккумулятор теплоты; 3 — бак для сбора сточ­ных вод; 4 — бак горячей воды; 5 —тепловой насос; 6 — душ; 7 — отопитель­ные приборы; 5 — мини-ЭВМ; 9 — вентилятор; 10 электросеть; и — вспомо­гательная стенка; 77—Тб — теплообменники; И и К — испаритель и конденса­тор теплового насоса; ХВ и ТВ *— холодная и горячая вода; ИВ — использо­ванная вода; В и У В — свежий и удаляемый воздух; ВО ~ воздушное отопле­ние; Н1—НЗ — насосы

[3]Год = <%°АСт/г, РУ6/ГОД»