Солнечные нагреватели
Практическое использование солнечной энергии получило распространение для выработки низкопотенциальной теплоты. Областью применения солнечных установок такого типа могут быть отопление и горячее водоснабжение жилых и общественных построек (одноквартирные дома, жилые блоки, пансионаты и базы отдыха, животноводческие фермы), а также технологические процессы, использующие низкопотенциальную теплоту.
В этих установках для преобразования солнечной энергии в тепловую применяются солнечные нагреватели (рис. 20). Основным элементом солнечного коллектора является плоская поглощающая панель, по внутренней полости которой циркулирует теплоноситель. Поглощающая панель изготовляется из двух профилированных стальных пластин, поверхность панели окрашивается в черный цвет для увеличения поглощения солнечной радиации. Панель помещена в металлический корпус с теплоизоляцией. Качественная теплоизоляция и прозрачное покрытие из стекла позволяют достичь приемлемой эффективности улавливания солнечной энергии. Стеклянное покрытие и надежная герметизация предохраняет поглощаемую панель от атмосферных осадков.
Производство, монтаж и наладка солнечных коллекторов освоены управлением ’’Спецгелиотепломонтаж” Минмонтажспецстроя СССР (г. Тбилиси). Братским заводом отопительного оборудования серийно выпускаются солнечные нагреватели, разработанные научно-исследовательским институтом санитарной техники и оборудования зданий и сооружений (НИИСТ, г. Киев).
Солнечные нагреватели рекомендуются для применения в установках бытового горячего водоснабжения: в садовых домиках и душевых установках (рис. 21,а), в индивидуальных домах усадебного типа (рис. 21,6). Использование одного солнечного коллектора в душевой кабине садового домика позволяет экономить более 1 м3 дров за сезон, а использование солнечных коллекторов для бытового горячего водоснабжения в одноквартирном трехкомнатном жилом доме дает экономию до 5 м3 дров за сезон или более 1 т угля.
На рис. 22 приведены солнечные нагреватели как примеры использования системы в сочетании с резервными системами теплоснабжения экспериментальных домов, разработанными Институтом высоких температур АН СССР.
Система теплоснабжения, приведенная на рис. 22 а, состоит из трех контуров - солнечного, отопительного и горячего водоснабжения, объединенных баком-теплообменником. Резервным источником теплоты являются электроводонагреватели мощностью по 10 кВт для отопительного контура и контура горячего водоснабжения. Солнечный контур включает солнечные нагреватели общей площадью 57,6 м2, трубчатый теплообменник площадью 25 м2, расположенный в баке-теплообменнике, и насос, с помощью которого осуществляется циркуляция теплоносителя (антифриза) в контуре.
Отопительный контур включает бак-теплообменник вместимостью 2,5 м3, электронагреватель, отопительные чугунные радиаторы площадью около 20 м. Циркуляция воды в контуре естественная. Байпасная линия обеспечивает автономную работу отопительного контура. Контур горячего водоснабжения состоит из трубчатого теплообменника площадью 2,2 м2 (размещенного в баке-теплообменнике), бака-аккумулятора вместимостью 0,6 м3, электронагревателя, трубопроводов и арматуры.
Проектом дома за счет солнечной энергии предусматривается покрытие до 65% годовой потребности в теплоте. На рис. 22, б приведена схема, также состоящая из трех контуров - солнечного, отопления и горячего водоснабжения, объединенных баком-теплообменником. В качестве резервного источника теплоты используется автоматический газовый водонагреватель АГВ-120, рассчитанный на полное обеспечение дома теплотой при отсутствии солнечной радиации. Во всех контурах теплоноситель - вода.
В солнечном контуре предусмотрены: солнечный коллектор площадью 31,9 м2; трубчатый теплообменник площадью 2,2 м2, расположенный в баке-теплообменнике; насос, осуществляющий циркуляцию теплоносителя в контуре. В отопительный контур входят: бак-теплообменник, водонагреватель АГВ-120, отопительные чугунные радиаторы площадью около 28 м2. Циркуляция воды в контуре естественная.
Для горячего водоснабжения вода забирается из бака-теплообменника и при необходимости подогревается в водонагревателе. Циркуляция воды в контуре горячего водоснабжения обеспечивается давлением водопровода. По этой схеме за счет солнечной энергии предусматривается покрытие до 45% годовой потребности в теплоте.