Геліосистеми

Населення Землі зростає, а разом з ним зростає і потреба в споживанні енергії, і як следshy-ствие погіршується екологічна ситуація. Все це в комплексі обумовлює інтерес до знаходження альтернативних джерел енергії. Для України необхідність в пошуку альтернативної енергії посилюється дефіцитом власних енергоносіshy-телей. На сьогодні прогрес в енергетиці в світі визначається використанням відновлюваних джерел енергії, в тому числі і сонячного ізshy-лучения.

Сонячне тепло може бути ефективним джерелом тепла і енергії для обладнання в котеджах і дачних будинках, розташованих далеко від інженерних комунікацій.

При цьому за енергію сонця не потрібно платити, і, до того ж, вона ніколи не вичерпається.

Для сонячної енергетики існує спеціальshy-ве поняття - геліоенергетика (від грецького Heshy-lios - сонце), а геліоустановки - це пристрої для перетворення сонячної енергії в інші види. Вони можуть застосовуватися для нагрівання і охshy-лажденія води і повітря, тобто опалення та конshy-диціонування, опріснення води, вироблення електроенергії та ін.

До сих пір сонячні системи не отримали шіроshy-кого поширення в силу складності конструкції і високу ціну. Також серед недоліків таких сіshy-стем були невисока енергоефективність, больshy-шие тепловтрати при температурах нижче нуля і нізshy-кою поглинання колектора. На сьогоднішній день сучасні установки облаshy-дають додатковими перевагами, оскільки енергоефективність їх значно збільшилася, ударостійка герметична конструкція колектора практично не має тепловтрат, а термін експлуатаshy-ції може становить 15-20 років і більше.

У конструкції геліосистеми основним елеменshy-те геліосистем є сонячний колектор, або геліоколектор. Саме в поглинає паshy-нелі геліоколектора під впливом солнеshy-чного випромінювання, а точніше, інфрачервоної її состаshy-вляющей, і відбувається перетворення сонячної енергії в теплову. В результаті панель разогреshy-ється, а прокачується через неї рідкий теплоshy-носій відбирає отримане тепло. Тепло передаshy-ється теплоносієм в бак-акумулятор і далі по контуру нагріву води (а можливо і опалення), потім охлоджений теплоносій повертається в колектор і знову нагрівається, і таким чином цикл замикається. Такий принцип роботи системи.

Від ефективності роботи сонячного колектора в значній мірі залежить ефективність роботи всієї системи, оскільки чим більше солнеshy-чной енергії поглине геліоколектор і чим менше її втратить, тим ефективніше буде рабоshy-тать система. Ефективний плоский геліоколектор зараз працює із середнім ККД в 60-70%, але веліshy-чину ця нестабільна, і може визначатися тільки для конкретних умов експлуатації в отshy-слушну момент часу. Зокрема, чим нижче необхідна температура нагріву, тим вище ККД ге ліоколлектора, а застосування більш ефективного поглинаючого покриття в хмарну погоду позвоshy-літ збільшити ефективність колекторів практіshy-но в півтора рази. Також на ефективність колshy-лектора

сильно впливає різниця між температурою поверхні панелі і навколишнього середовища - чому різниця менше, тим вище ККД через зниження тепловтрат.

Геліосистеми поділяються за кількістю контуshy-рів теплоносія на одно- і двоконтурні, а за способом циркуляції теплоносія - на системи з природною циркуляцією, або термосифонні, і системи з примусовою циркуляцією.

В одноконтурних системах в сонячні коллекshy-тори надходить і нагрівається саме та вода, котоshy-раю витрачається з бака-акумулятора. Преімущеshy-ства такого методу в простоті і найвищому ККД системи в цілому, недоліки - підвищені требоshy-вання до якості води, причому як в плані чистоти, так і низькою жорсткості, підвищена корозія, через повітря, який розчинений у воді і труднощі в роботі при мінусових температурах.

У двоконтурних системах є спеціальshy-ний теплоносій, антізамерзающая рідина, при цьому теплова енергія від теплоносія воді передається за допомогою спеціального теплообменshy-ника, зазвичай «змійовика». Переваги тут - підвищена надійність системи, оскільки в колshy-лекторів немає випадання солей, якв випадку прімеshy-вати води, можливість безпечної роботи сіshy-стеми при мінусових температурах, відсутність необхідності додатковій обслуговуванні і тривалий гарантований ефективний термін експлуатації - до 50 років. Є й недоліки - неshy-багато менша ефективність роботи системи через присутності додаткових тепловтрат і необshy-ходимость періодичної заміни теплоносія, приблизно раз в 5-7 років, після перевірки стану системи фахівцем.

Принцип роботи термосифонних систем з естеshy-жавної циркуляцією полягає в наступному: разоshy-гріти теплоносій переноситься в верхню частину колектора, в результаті чого виникає різниця тисків, і якщо колектор підключити до бака, коshy-торий знаходиться вище нього, то виникне самопроshy-довільно циркуляція теплоносія, швидкість коshy-торою залежить від конструкції колектора, інтенсивності сонячного випромінювання і швидкості охолодження в теплообміннику.

У системах з примусовою циркуляцією в конshy-турі колекторного кола знаходиться ціркуляціонshy-ний насос невеликої потужності, який прінужshy-дає циркулювати теплоносій. Його роботою керує регулятор, а споживана потужність наshy-соса набагато менше потужності вироблюваної системою

теплової енергії. При етомв будь геліоshy-системі є керуюча автоматика, котоshy-раю може коригувати роботу системи завісіshy-мости від зовнішніх чинників, наприклад погоди - і давати команду на менший нагрів в сонячний день, коли будинок прогрівається сонячними променями і безпосередньо, через вікна і стіни.

При виборі системи основними факторами є можлива температура повітря в найхолодніший період року і кількість ясних сонячних днів, тому геліосістемиі отримали распростраshy-ня в странахстеплим кліматом. У нашій країні має сенс використовувати двоконтурні системи з примусовою циркуляцією теплоносія.