Солнечная энергия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок  2 – Принципиальная схема подключения солнечных панелей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Пассивное использование солнечной энергии

 

Прозрачные конструктивные элементы (окна, иногда и зимний сад) обеспечивают внутреннюю часть здания светом и теплом – особенно если они направлены на юг. Однако они также являются источником потери тепла, когда солнце не светит: сама по себе изоляция тройного теплозащитного стекла где-то в четыре раза выше хорошей изоляции внешних стен. Получается двоякая ситуация: высокое качество окон (высокий уровень пропускания энергии при минимальных тепловых потерях, включая рамы) и адекватный выбор размеров стеклянного фасада – в зависимости от стороны света и аккумулирующей способности здания. На северном фасаде стеклянная поверхность должна быть минимального размера, на южном фасаде – большого размера, но не слишком большого. Чтобы избежать перегрева летом и в переходный период, площадь окон, направленных на юг и запад, должна быть конструктивно затемнена или снабжена внешней защитой от солнца. Если солнце светит, солнечный дом зачастую даже в холодные дни обходится без активного отопления. Однако пассивное использование солнечной энергии не может конкурировать с ее активным использованием, так как собранное коллекторами солнечное излучение может храниться в резервуаре несколько дней, а иногда и недель. Вентиляционные установки с рекуперацией тепла: решение, но не необходимость. При обычном проветривании потеря тепла происходит в разумных пределах. При наличии вентиляционной установки с рекуперацией тепла потери последнего можно сократить на половину. Это, однако, не уменьшит первичный энергетический баланс, так как тепло солнечного дома на 100% регенеративное, и следует учитывать потребление электрического тока вентилятором. Солнечный дом «живет» от солнца и при солнце. Поэтому основным условием архитектуры и местоположения дома является в любое время года положение солнца.  Зимой следует оптимально использовать инсоляцию и пассивно и активно. Летом следует избегать перегрева здания и гелиоустановки, используя для этого конструктивные решения. Идеально расположить площадь коллектора на южной стороне с наклоном 60-70 градусов, чтобы зимой оптимально использовать прямое солнечное излучение. По возможности, при ориентировании дома должны быть учтены указанные выше границы.

Превращение дома в солнечный дом: благодаря тому, что при установке коллектора на плоской крыше он был приподнят, можно получить больше солнечной энергии. На примере справа была изменена форма крыши (удлинен конек крыши). Пригодная к использованию в солнечном доме солнечная энергия, в процентах от максимальной в зависимости от ориентирования положения площади солнечного коллектора: P12 План отопления солнечного дома.

Годовая потребность в тепле для обогрева помещений и подогрева воды в солнечном доме на 50% покрывается термической гелиоустановкой. Дополнительное отопление накопителя также происходит регенеративно – например, при отоплении жилых помещений печью, работающей на древесине, с использованием воды. Система отопления поверхностей излучает тепло при низкой температуре теплоносителя, достаточной для нагрева помещений.

Для получения максимальной выгоды от использования энергии и для удобства отопления необходимо использование накопителя с хорошим разделением слоев: в верхней части накопителя должна быть горячая вода необходимого температурного уровня. В нижней части накопителя вода должна быть по возможности холодной для того, чтобы гелиоустановка функционировала при низкой рабочей температуре, а КПД был высокий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Как работает солнечное отопление

 

Гелиоустановка может производить тепло в том случае, если температура коллектора выше температуры в нижней (холодной) части накопителя. Жидкость-теплоноситель, состоящая из антифриза и воды, перемещается по системе благодаря встроенному насосу, при этом коллектор нагревается на 10-15 градусов и передает тепло через теплообменник воде в накопителе. Когда температура поступления выше температуры в верхней трети накопителя, включается второй теплообменник. Так бак для воды получает хорошее температурное расслоение по всему объему. Ночью летом избыточное тепло охлаждается при помощи коллектора. Разгрузка через нагревательный контур происходит благодаря специальному смесителю, который охлаждает преимущественно нижнюю часть накопителя. Только в том случае, если температура недостаточно высока, производится забор запаса горячей воды наверху. В горячей зоне располагается также водоподогреватель, по длинной трубе нагревается поступающая вниз холодная вода. Дополнительное отопление с использованием печи или нагревательного котла происходит сверху вниз. Оно используется для того, чтобы вода в верхней части накопителя быстрее нагрелась до необходимого для использования температурного уровня. Только тогда четверной смеситель изменяет направление обратного процесса нижней части накопителя так, что на запасах воды можно продолжать процесс отопления. Благодаря высокой производительности системы с использованием воды и большой загрузочной камере котла процесс отопления максимально комфортен. Можно использовать и другие планы накопления, если они обеспечивают хорошее расслоение температур воды.

 

 

 

                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 Современные системы хранения солнечного тепла

 

Крупные системы сезонного аккумулирования тепла в жилом секторе уже построены в нескольких странах, но по-прежнему остаются довольно дорогими. Размеры центрального хранилища варьируют от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч кубических метров. Крупнейшее в Европе хранилище такого рода расположено в городе Оулу (Финляндия). Оборудованное в гигантской каменной пещере объемом в 200 000 м3, оно будет подключено к теплоэлектроцентрали, работающей на биомассе. Эта теплоцентраль построена в рамках программы EU-Thermie, осуществляемой Европейским Союзом.  Еще один успешный проект сезонного хранения горячей воды находится в городе Люкебо (Швеция). Здесь используют скальную пещеру, наполненную водой (объемом 105 000 м3) и плоские солнечные коллекторы площадью 28 800 м2, которые поставляют 100% необходимой энергии (8500 МВт·ч/год) для горячего водоснабжения и отопления 550 домов. Все эти дома подключены к коммунальной системе районного отопления. Температура воды, подаваемой потребителям, составляет 70 градусов Цельсия, а возвратной воды - 55 градусов.  Срок окупаемости таких установок очень большой. Самый важный урок, извлеченный из опыта устройства отопительных систем, таков: нужно прежде всего вкладывать средства в энергосбережение и пассивный солнечный дизайн, а затем использовать солнечную энергию для восполнения недостающего количества энергии для отопления помещений. Хороший результат приносит комбинирование различных возобновляемых источников энергии, например, тепло Солнца в сочетании с сезонным аккумулированием тепла в виде биомассы. Либо, если оставшаяся потребность в энергии очень низка, можно использовать жидкие или газообразные виды биотоплива в сочетании с эффективными котлами в дополнение к солнечному отоплению. Интересную комбинацию представляют собой солнечное отопление и котлы, работающие на твердой биомассе. Этим же решается и проблема сезонного хранения солнечной энергии. Использование биомассы летом не является оптимальным решением, так как КПД котлов при частичной загрузке невысок, к тому же относительно высоки потери в трубах - а в небольших системах сжигание древесины летом может причинять неудобство. В таких случаях все 100% тепловой нагрузки летом может обеспечиваться за счет солнечного отопления. Зимой, когда количество солнечной энергии незначительно, практически все тепло вырабатывается за счет сжигания биомассы. В Центральной Европе накоплен большой опыт комбинирования солнечного отопления и сжигания биомассы для производства тепла. Обычно около 20-30% общей тепловой нагрузки покрывает солнечная система, а главная нагрузка (70-80%) обеспечивается биомассой. Это сочетание может применяться и в индивидуальных жилых домах, и в системах центрального (районного) отопления. В условиях Центральной Европы около 10 м3 биомассы (например, дров) достаточно для отопления частного дома, причем солнечная установка помогает сэкономить до 3 м3 дров в год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Летную производственную практику я прошёл в городе Костанае в фирме «Polyset-Костанай». Мы занимались установкой оборудования по использованию альтернативных источников энергии  в Наурзумском районе Костанайской области и в одном из районов Павлодарской области .Мною было получено много ценной информации, как теоретической, так и практической, кроме того мне продемонстрировали установки ,которые преобразуют солнечную энергию в электрическую . Исходя из увиденного, я написал отчет по практике, развернув тему как  можно использовать данную энергию в нашей жизни .

 

 

 

 

 

 
 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.Карпенков С. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов 2.Солнце, погода и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

3. http://www.energy-bio.ru/suncoll1.htm

4. http://www.windsolardiy.com/rasch-t-solnechnoy-vodonagrevaiuschey

5. Лекции с производственной  практики