Kategorija

Iknedēļas Ziņas

1 Kamīni
Kamīns ar siltummaini: izvēlieties labo
2 Kamīni
Mājas sildītāji mājām, dārzam un garāžai
3 Sūkņi
Ķieģeļu apkures vairogs
4 Sūkņi
Apkures aprēķins daudzdzīvokļu ēkā no 2013. gada 1. jūnija
Galvenais / Sūkņi

Siltumsūkņu un zemas temperatūras saules kolektoru kopīgas izmantošanas perspektīvas


A.L. Petrosyan, Ph.D. Asociētais profesors, A.B. Barseghjans, inženieris
Erevānas Valsts universitāte
Arhitektūra un celtniecība, Erevāna, Armēnijas Republika

Ievads

Esošo saules kolektoru (SC) zemā efektivitāte un augstās izmaksas ierobežo saules apsildes sistēmu piemērotas izmantošanas jomas. Tomēr fosilā kurināmā rezervju iztērēšana un tā pārmērīgā novērtēšana, satraucošā vides situācija pasaulē, kas saistīta ar kaitīgām un termiskām emisijām atmosfērā, nosaka nepieciešamību atrast metodes, lai uzlabotu siltumapgādes sistēmu energoefektivitāti, jo tās patērē ievērojamu daudzumu dažāda potenciāla siltumenerģijas. Saskaņā ar [1] līdz 40% no visas pasaules saražotās degvielas tiek tērēta šīm vajadzībām, un tāpēc attīstītās Eiropas valstis cenšas pēc iespējas vairāk izmantot netradicionālos siltumenerģijas avotus siltumapgādes jomā: zemas temperatūras sekundāros un atjaunojamos energoresursus. Īpaša nozīme ir saules enerģijai, augsnes enerģijai, notekūdeņiem un gruntsūdeņiem utt. Daudzas bijušās PSRS valstis, kas koncentrējas uz importēto degvielu un kurām ir labvēlīgi klimatiskie apstākļi (Kaukāza valstis, Melnās jūras reģions uc), var ļoti veiksmīgi izmantot šo enerģijas veidu (īpaši saules enerģiju). Tomēr dizaineri un sarežģīti speciālisti saskaras ar vāju saules apsildes sistēmu zinātnisko, projektēšanas un darbības bāzi, tehniskām grūtībām un ievesto Eiropas iekārtu augsto cenu, kā arī psiholoģiskiem faktoriem: siltuma apkures sistēmas bijušajā PSRS bija gandrīz zinātniskās fantastikas priekšmeti.

Šajā rakstā aplūkoti jautājumi par zemas temperatūras SC un siltumsūkņa (NSC + TN) sadali saules siltuma sistēmā, kura apvienojums nodrošina augstu energoefektivitāti un sistēmas stabilu darbību visu vasaru un pārejas mēnešu laikā. Izmantojot augsnes siltumenerģijas baterijas, šādas sistēmas var konkurēt ar tradicionālajiem siltuma avotiem.

Salīdzinājumam tika ņemti vērā arī siltumapgādes sistēmas variantu elementi, kuros siltuma avots ir vidējās temperatūras SC un rajona katlumājas katli.

Shēma ar zemas temperatūras saules kolektoriem kombinācijā ar siltumsūkni

Siltumapgādes sistēmas shēma ar NSC + TN [2], kurā aprakstītas galvenās sastāvdaļas un sistēmas darbības princips, parādīta attēlā. 1

Pirmajā shēmā ietilpst glabāšanas tvertne 1, cirkulācijas sūknis 2, kas piegādā 3 un atgriešanās 4 siltuma cauruli, kas savienota ar mikrorajona dzīvojamo ēku iekšējo sistēmu un otra kontūra kondensatoru 5 TH.

Siltuma avota otrajā shēmā, papildus kondensatoram 5, TN ir ietverts arī drosels 6, iztvaicētājs 7 un kompresors 8.

Ceturtais ķēdes posms ir saules enerģijas izmantošanas sistēma ar zema temperatūras SC 9, sūkni 10 un zemas kvalitātes siltuma avota rezervuāru 11, apvedceļa apvada cauruļvadi 12 ar tā savienotājelementiem.

Siltumapgādes sistēmas ekspluatācijas princips ar NSC + TH nākamo. Saules gaismas stundās starojuma siltumu SC pārsūta dzesēšanas šķidrumam - ūdenim vai sālsūdenī (NaCl). Dzesēšanas šķidrums, kas tiek uzkarsēts SC, atdzesēts TN iztvaicētājā un tiek atdots atpakaļ uz glabāšanas tvertni vēlākai apkurei. Naktīs un stundas ar nokrišņiem ūdens vai sāls šķīdums iet caur apvedceļa līniju, apejot SC, lai samazinātu siltuma zudumus. Ja lietojat akumulatora 11 vietā zemes akumulatoru (nav parādīts), šo sistēmu var izmantot ziemas mēnešos, taču turpmākajos aprēķinos tas netiek sniegts, kā arī trešās shēmas (ūdens apgāde no zemes akumulatora līdz iztvaicētājam 7) izmantošana.

Sakarā ar sliktu siltumu, kas iztvaicētājā 7 pārnes no zemas temperatūras SC, dzesētājs iztvaiko un tvaiki ieplūst kompresorā 8. Saspiestā aukstumaģenta tvaiki ar 80-85 ° C temperatūru nodrošina primārās dzesēšanas šķidruma sildīšanu. Sildot, piemēram, līdz 65 ° C, dzesēšanas šķidrums ieiet glabāšanas tvertnē 1 un pēc tam iet uz mikrorajona dzīvojamām ēkām.

Tā kā NSC dzesēšanas šķidruma temperatūra ir tuvu apkārtējās vides temperatūrai, NSC virsmās siltuma zudumi ievērojami samazinās, kas palielina saules sildīšanas sistēmas energoefektivitāti. Turklāt nepieciešamā NSC virsma ir ievērojami samazināta, un to ticamība tiek paaugstināta. Zemas temperatūras dzesēšanas šķidruma transportēšanas laikā siltuma zudumi no siltuma caurulēm tiek samazināti, tomēr ēku uzstādītā dabiskā gaisa cirkulācijas palielināšanās palielina nepieciešamo sildierīču virsmu. Lai to izvairītos, jāizmanto ventilatora spoles vienības, kuras arī var izmantot mikrorajonu ēku aukstā apgādē.

Opciju salīdzinājums

Aprēķinot siltumapgādes sistēmas parametrus ar SSC, noteicošais ir kolektoru virsmas laukums (FSsk), ko var noteikt dažādās metodēs. Mēs esam izvēlējušies metodi, kas izklāstīta [3], un siltuma slodze tiek ņemta par pilsētas apdzīvoto vietu ēku CW (slodzi ΣQKarstā ūdens padeve):

kur Ia ir reljefa kopējais saules starojums, ηSsk - efektivitātes koeficients SSC.

Platības Saules starojuma vērtības nosaka atkarībā no ikmēneša kopējā starojuma un saules starojuma ilguma. Tabulā ir uzrādīti rajona acitometriskie un meteoroloģiskie dati, piemēram, attiecībā uz Erevānas pilsētas apstākļiem.

Ar kopējā saules starojuma samazināšanos un ikmēneša vidējās āra temperatūras pieaugumu CCS efektivitāte (ηSsk) palielinās un pieaugs jūlija mēnesī. Kopumā SSC vidējā sezonas efektivitāte ar neselektīvo absorbējošo pārklājumu ir aptuveni 0,48 (2. attēls). Vislielākā NSC efektivitāte ir 0,7-0,74.

Tika veikti aprēķini par siltumapgādes sistēmu Erevānas dzīvojamo rajonu ar 20 tūkstošiem iedzīvotāju, karstā ūdens apgādes slodze - 7 MW un slodzes ilgums 7 mēneši. gadā (no aprīļa līdz oktobrim). Nepieciešamās SKS virsmas platība karstā ūdens slodzei bija 2 m 2 / pers un attiecīgi uz visu mikrorajonu - 40 tūkstoši m2.

Siltumapgādes sistēmai ar NSC + TH nepieciešamās kolektora virsmas (FHCC + TH) noteiktā sezonā ir attēlotas grafikā, kas parādīts attēlā. 3. Kā redzams no šī zīmējuma diagrammām, aprēķinātā NSC virsma, izmantojot TN, var sasniegt 16,5 tūkst. M 2, kas ir 2,4 reizes mazāks nekā NSC.

Attiecīgās sistēmas būtu jāsalīdzina ar tehniskajiem un ekonomiskajiem indikatoriem ar tradicionālajiem siltuma avotiem - ar katliem. Izvēloties iekārtu, ir jānosaka samazinātās sezonas izmaksas konkrētiem kapitāla ieguldījumiem salīdzinātajās siltumapgādes sistēmās un līdzvērtīgas degvielas izmaksas. Ir nepieciešams ņemt vērā arī videi nodarīto kaitējumu, jo tiek izmantota siltumapgādes sistēma ar dažādiem siltuma avotiem.

Aprēķinu rezultātā tika noteikts, ka apkures sistēmas ar SSC samazinātās izmaksas ir 444 tūkstoši USD gadā, sistēmai ar NSC + TH - 454,7 tūkstoši USD gadā, kā arī sistēmai ar rajona katlu māju - 531,9 tūkst. USD / gadā. No iegūtajiem rezultātiem izriet, ka saules siltumapgādes sistēmu salīdzinātās versijas ir gandrīz vienādas (sistēma ar NSC + TH par samazinātām izmaksām pārsniedz sistēmu ar SSC par 2,4%). Tomēr katrai no sistēmām ir gan pozitīvas, gan negatīvas sekas gan ekonomiskā, gan tehniskā ziņā, kas var pārkāpt šo līdzvērtību. Jo īpaši palielinot elektroenerģijas izmaksas, samazinot siltuma slodzi, sistēma NSC + TH palielinās cenas. Reģionos, kuros saules gaismas intensitāte un āra temperatūra šajos mēnešos ir zemāka, kā arī zemes cenas utt., Tiek samazināti sistēmas enerģētikas un ekonomikas rādītāji ar SSC. Sistēmas izmaksas ar rajona katlu māju ir par 17% augstākas nekā citām sistēmām, un galvenais izdevumu postenis ir fosilā kurināmā izmaksas, kas mēdz pieaugt. Tā kā salīdzināmo sistēmu galveno iekārtu izmaksas var pieaugt salīdzinoši lēnā tempā salīdzinājumā ar degvielas izmaksām, sistēmas jāanalizē, ņemot vērā konkrētu degvielas patēriņu, jo valstīm, kuras koncentrējas uz importēto degvielu, papildus ekonomiskajiem rādītājiem visvairāk interesē degvielas vai enerģijas taupīšanas jautājums.

Attēlā 4, sistēmai ar NSC + TH tiek parādīta īpašā degvielas patēriņa izmaiņas, kas ir saistīta ar mēneša vidējās āra temperatūras izmaiņām. Tajā pašā laikā vidējais sezonālās īpatnējās degvielas patēriņš šai sistēmai ir 53 g ff / kWh siltumenerģijas, kas ir daudz vairāk nekā sistēmai ar CCS (0,4 g ff / kWh). Tas nozīmē, ka Erevānas pilsētas apstākļiem sistēma ar SSK par degvielas un enerģijas taupīšanu pārsniedz sistēmu ar NSC + TN.

Tajā pašā attēlā redzams vidējais sezonālās īpatnējās degvielas patēriņš siltumapgādes sistēmai, kuras pamatā ir rajona katlu māja. Kā tiek sagaidīts, šī vērtība ir daudz augstāka nekā atbilstošās vērtības saules apsildes sistēmām ar dažādām kombinācijām, jo pēdējā izmanto saules enerģiju, nevis fosilo kurināmo. Tā kā dažādu veidu degvielas cenu samazināšana nav iespējama, jo to rezerves ir samazinājušās, šie rādītāji var būt nozīmīgi valstīm, kas orientējas uz importēto degvielu. Tomēr šajā sakarā jāņem vērā ne tikai reljefa ekonomiskie, bet arī acinometriskie un meteoroloģiskie rādītāji.

No iepriekšminētā izriet, ka ierosinātās saules apsildes sistēmas ar samazinātām izmaksām ir gandrīz vienādas (sakarā ar augsto SSC cenu). Tomēr ir arī citas saules enerģijas izmantošanas iespējas, jo īpaši, izmantojot "saules" dīķus vai baseinus, kuru ieguldījums ir daudz zemāks nekā NSC. "Saules" dīķi vienlaikus kalpo par zemas kvalitātes siltuma akumulatoriem, jo, lietojot antifrīzu, pat ziemas mēnešos to temperatūra ir vienāda vai zemāka par apkārtējās vides temperatūru. Iepriekšējie aprēķini to apstiprina, tomēr šī ir tēma citam rakstam.

Secinājumi

1. Saules enerģijas izmantošana apkures sistēmās ar SSC un NSC + TN degvielas un enerģijas taupīšanas nolūkos ir daudz efektīvāka un videi drošāka nekā kurināmā sadedzināšana rajonu katlu mājās.

2. Saskaņā ar aktivitātes un meteoroloģiskajiem apstākļiem Jerevanā, siltumapgādes sistēmas mikrorajona ar CCS un NSC + TN mikrorajona dotās izmaksas ir līdzvērtīgas, taču attiecībā uz degvielas ekonomiju sistēma ar CCS + TH ir daudz zemāka par sistēmu ar CCS.

3. Siltumapgādes sistēma ar NSC + TH un zemējuma akumulatoru ziemas mēnešos var nodrošināt karsto ūdeni mikrorajonam, kā arī nodrošināt mikrorajonam vai citiem patērētājiem aukstā piegādi ar kombinēto siltuma un aukstuma ražošanu, kas ievērojami palielinās šīs sistēmas energoefektivitāti.

4. Sistēmas NSC + TH un "saules" dīķa vai baseina rādītāji var būt daudz lielāki nekā ar citām saules apsildes sistēmām, jo ​​sistēmas kapitālā ieguldīti zemi un tās spēja strādāt ziemas mēnešos.

Literatūra

Petrosyan A.L. Saules enerģijas un siltumsūkņu izmantošana dzīvojamo ēku apsildei. Sestdiena zinātnisks Erevānas Valsts arhitektūras un celtniecības universitātes darbi. Sējums 2. 2003. P. 122-124.

Beckman W., Klein S., Duffy J. Saules apsildes sistēmas aprēķins. M.: Energoizdat, 1982. S. 80.

Devochkin M.A. utt. Tehniskie un ekonomiskie aprēķini enerģētikas nozarē pašreizējā posmā. Universitāšu jaunumi. Enerģija. Minsk, 1987. Nr. 5. S. 3-7.

MT 34-70-010-83. Metode kaitīgo vielu bruto emisiju noteikšanai atmosfērā no termoelektrostaciju katliem. Soyuztekhenergo. M., 1984. 19. lpp.

Skatiet šo tehnoloģiju detalizētāk.
Jūs varat iekļaut enerģijas taupīšanas tehnoloģiju katalogā

Siltumsūkņi un saules sistēmas

Vai mums ir vajadzīgi siltumsūkņi un saules sistēmas?

Citiem vārdiem sakot, visu veidu triku, lai iegūtu bezmaksas enerģiju.

Par šo enerģiju mums ir
trīs veidi:

  • zemes siltums
  • saules starojums
  • vēja enerģija

Vai tas ir ekonomiski interesants, lai saņemtu
šāda enerģija? Un jā un nē. Ti atbilde ir līdzīga
parasti nav uz virsmas.

Mēs varam pārvērst saules radiāciju vai nu elektroenerģijā, izmantojot saules paneļus, vai siltumu ar saules kolektoriem.

Saules paneļi.

No saules baterijas (no tiem, kas šobrīd ir tirgū) mēs varam saņemt 130 vatus uz kvadrātmetru. Saules paneļa izmaksas uz vienu kvadrātmetru ir 10 tūkstoši rubļu. Lai iegūtu 1300 vati un ir laiks apkures katlam 200 litriem dienā, mums būs nepieciešams 10 kv.m. un 100 tūkstoši rubļu par paneļu iegādi. Turklāt 20-30 tūkstoši kontrolieriem, invertoriem, baterijām un 30-50 tūkstošiem šīs visas ekonomikas ierīkošanai.

Ar visgrūtākajiem aprēķiniem mēs varam vidēji par 15 kWh (10 stundas strādāt saulainā dienā) pusgada laikā (ziemā efektivitāte samazinās) 1500 vatu reizinot par 10 stundām, iegūstot 15 kWh dienā, pusgada laikā tas būs 15 * 180 = 2700 kWh 4 krītes par kWh Mūsu peļņa būs 2700 * 4 = 11 tūkst. Rubļu, neskatoties uz to, ka šī ir ļoti optimistiska prognoze.

Iekārtu, aprīkojuma iegādes un ekspluatācijas izmaksu izmaksas liecina, ka projekta atmaksāšanās ne ātrāk kā 15-17 gadu laikā. Citiem vārdiem sakot - nav interesanti. Ir jāgaida, vai elektroenerģijas cena pieaugs vai kad saules baterijas kļūs lētākas.

Tas, ka Ēģiptē viņi gatavojas uzbūvēt milzīgu saules elektrostaciju, un Bavārijā, milzīgās platības, kas apsētas ar saules paneļiem, nedrīkst jums maldināt. Daži no tiem ir pilni smilšu un saules, citi ir lieliski ieguvuši vides saglabāšanu.

Vēja turbīnas.

Vēja enerģiju nav viegli aprēķināt. Bet daži secinājumi var izdarīt:

Saņemtā vēja enerģijas ekonomiskā ietekme, kas saistīta ar iekārtu un ekspluatācijas izmaksām, nav ļoti augsta.

Aprēķinātās iekārtas izmaksas kilovatmetru vējdzirnavās pārsniegs 500 tūkstošus rubļu, un jums joprojām būs jāgaida vējš, kas nav pārāk daudz Maskavas platuma. Vidējais gada vēja ātrums ir 2,3 m / s, saskaņā ar dažiem datiem līdz 4 m / s. Patiesā elektroenerģijas ražošana no 1kW vēja ģeneratora Maskavas platuma nepārsniegs 2000 kWh gadā, tiek vērtēts 8 tūkst. Rubļu efekts.

Par uzstādīšanas un aprīkojuma izmaksām vispār nav nepieciešams runāt par atmaksu.

Vēja enerģija uz laiku jāatstāj tiem, kuri ir spējuši dzīvot tālu no centrālajiem elektrotīkliem.

Ar visgrūtākajiem aprēķiniem sešu mēnešu laikā mēs varam aprēķināt 15kWh (10 stundas saulainā dienā) (ziemā efektivitāte samazinās), mēs palielinām 1500 vati 10 stundu laikā - mēs saņemam 15kWh dienā.

Saules kolektors.

Saules kolektors - efektīvāka ierīce. Taču tā piemērošanu ierobežo arī apstākļi un uzdevumi. Šāda iekārta nedarbojas labi ar apsildīšanas uzdevumu Maskavas platumā.

Piemērs: māja ar platību 180-200 kvadrātmetrus. Apkures telpa 120 kvadrātmetru, siltuma zudumi 80 vati / m2, 5 cilvēki dzīvo pastāvīgi. Pieci vakuuma kolektori un 300 litru glabāšanas tvertne nodrošina ikgadēju vajadzību:

  • 75% tikai ūdens apgāde
  • ūdensapgāde un apkure 15%

Problēma ir tā, ka mums ir nepieciešams apkure galvenokārt ziemā, un saule ir dāsna ar karstumu, galvenokārt vasarā. Ekonomikas ekvivalents 15 procentiem par apkures māju 20 tūkstoši kWh būs 20,000 * 0,15 = 3000 kWh, par četriem rubļiem tas ir tikai 12 tūkstoši kronu.

Iekārtu un instalācijas izmaksas, pat bez ekspluatācijas izmaksām, pārsniedz 20 gadu atmaksājumu. Tas ir atkal nav interesants.

Bet ne tik slikti. Maskavas platumā ir efektīva saules spēkstaciju izmantošana.

Tas ir gadījumā, ja jums ir āra baseins, un jūs vēlaties to izmantot kopš maija. Tad piecu kolekciju uzstādīšana mājā nodrošinās 99% karstā ūdens, un pārpalikuma siltums tiks novadīts uz apsildāmo baseinu. Vienkārša ūdens apsildīšana ūdens apgādes sistēmā bez āra baseina ir ļoti apgrūtinoša - vai nu nepietiekams karstums vai pārkaršana. Un, ja pirmais - nepatikšanas ir mazas, tad jārisina otra problēma. Un tas ir papildu problēmas.

No iepriekšminētā izriet, ka ir saprātīgi pielāgot saules kolektoru karstam ūdenim, vienlaikus sildot kaut ko ārpus mājas. Ir vēl viena iespēja, bet tālāk par to.

Siltumsūknis

Siltumsūknis ir vēl viens veids, kā iegūt bezmaksas enerģiju. Ekonomiskais stimuls tās izmantošanai - iegūtā siltumenerģija ir lielāka par iztērēto elektroenerģiju. Dažādi avoti norāda dažādus faktorus: parasti 3-4, dažkārt 5-6. pēdējie skaitļi šķiet fantastiski, kaut kas līdzīgs tam, ka ir katli, kuru efektivitāte ir 107%. Nestandarta kustības mašīna telpā. 3-4 vērtējums šķiet ticamāks, lai gan šeit ir dažas šaubas.

Pieņemsim, ka māju apsildē mums jāpavada 20 tūkstoši kWh. Šajā gadījumā mēs samaksāsim elektroenerģijas tīklam 80 tūkstošus rubļu sezonā ar vienu dienas likmi (lai būtu vieglāk skaitīt). Ja mēs izmantojam siltuma sūkni apkurei un saņemam siltumu ar koeficientu 3, tad mums jāpavada 7 tūkstoši kWh un jāmaksā par 28 tūkstošiem rubļu. ietaupījumi būs 52 tūkstoši rubļu gadā. Tajā pašā laikā, lai iegādātos urbumus, ir jāmaksā vairāk nekā miljons rubļu. Apdrošinātais atmaksāšanās atkal ir divdesmit gadu periodā. Jāatzīmē, ka koeficients 3 ir ļoti, ļoti maz ticams.

Tātad, kad vēl joprojām ir lietderīgi izmantot saules kolektorus, siltumsūkņus, saules paneļus? Atbilde, nevis šoreiz, ir vienkārša - ja jums nav iespēju pieslēgties centrālajiem elektrotīkliem vai gāzes tīkliem. Bet šajā gadījumā dīzeļdegvielas vai granulu apkures katla ierīkošana jebkurā gadījumā maksās lētāk. Bet! Daži no fondiem var tikt piešķirti neuzmanībai un progresam, jo ​​īpaši tāpēc, ka mēs nezinām, cik ātri dīzeļdegviela palielināsies un vai būs pietiekami daudz visu peletu. Varbūt pēc pāris gadiem galvenie būs alternatīvie siltuma avoti...

Tagad par saules kolektora izmantošanu. Iespēja ir koplietot siltuma sūkni un saules kolektoru. Fakts ir tāds, ka, siltumsūkņa sāls šķidruma horizontālā izvietojumā, augsne sasalst ap ķēdi. Ņemot vērā tā dziļumu, visa gada garumā mēs riskējam, ka dējējvistu mūžīgā sasalšana notiek. Saules kolektors šajā gadījumā palīdzēs atkausēt zemi un pat uzlādēt to ar karstumu nākamajā ziemas sezonā. Tas izklausās labi, bet sarkanā krāsā, kā parasti, sākotnējās izmaksas.

Pietiekams budžeta izskats ir siltumsūkņa uzstādīšana gadījumā, ja jums nav nepieciešams izrakt zemi. Ja jums ir paveicies būt upes vai ezera tuvumā jūsu mājā, un ja nav galvenās gāzes. Šajā iemiesojumā ir uzstādīts sūknis bez rakšanas darbiem un stabils koeficients visā apkures periodā.

  • Ja jums nav paveicies, lai iegūtu pietiekami daudz elektroenerģijas...
  • Ja nav galvenās gāzes, un tas nav paredzēts...
  • Ja jūs uztraucas gāzes tvertne, kas apglabāta jūsu vietnē.
  • Vai ir arī citi iemesli alternatīvu izmantošanai tradicionālajiem enerģijas avotiem...

Tad un tikai tad!

Zvans Mēs izvēlamies jums piemērotu apsildes iespēju, kas aizsargā vidi.

Saules kolektori un siltumsūkņi

Alternatīvā siltuma avoti. Saules kolektori

Jautājumus par enerģijas taupīšanu un resursu taupīšanu nesen ir pieaudzis arvien biežāk. Vēl nesen cilvēces pamatvajadzības bija apmierinātas, sadedzinot dažādus resursus, no kuriem lielākā daļa ir neatjaunojami. Pirmkārt, tas, protams, ir nafta, gāze, akmeņogles un urāns. Varbūt vienīgais izņēmums ir hidroenerģija. Bet hidroelektrostacijas nevar apmierināt visas vajadzības, un kodolenerģijas attīstība tagad ir liels jautājums. Tādējādi tas ir paradoksāls cilvēks: visi piekrīt domai, ka degšanas degviela ir kaitīga videi, taču maz cilvēki ir gatavi samazināt patēriņu, kaitējot viņu komforta nodrošināšanai. Tajā pašā laikā vairākus gadu desmitus tiek runāts par to, ka ogļūdeņražu rezerves vienmēr beigsies. Dažreiz tiek dēvēti arī īpaši termini, taču pirmais no tiem jau ir pagājis. Tomēr degviela un enerģija nepārtraukti kļūst arvien dārgākas, un pretējā virzienā nav tendenču.

Jebkurā mājā galvenās enerģijas izmaksas ir apkurei un karstam ūdenim, pārējā - elektrisko ierīču darbam. Ir iespējams samazināt elektroenerģijas patēriņu, katras jaunās paaudzes ierīces ir daudz ekonomiskākas nekā viņu "senči". Apkure ir sarežģītāka, lai samazinātu izmaksas, ir vajadzīgs viss dārgu pasākumu komplekss, kas paredzētas mājokļu sildīšanai. Degvielas izmaksu pieaugums aizvien vairāk prasa pievērst uzmanību alternatīviem avotiem, kurus iepriekš neizmantoja eksotiskas, sarežģītas un augstas cenas dēļ. Visus šādus avotus var iedalīt divās grupās: pirmajā, piemēram, vējdzirnavās un saules paneļos, saražo elektroenerģiju, otrā iegūst siltumenerģiju, kas burtiski "paceļas zem mūsu kājām" un nokrīt no debesīm. Tas ietver saules stacijas un siltumsūkņus.

Saules kolektors De Dietrn uzstādīts uz mājas jumta

Katrai no šīm grupām ir sava "atbildības zona". Enerģija, kas saņemta no saules bateriju paneļa un pat vējdzirnavām, ir gandrīz nepietiekama apkurei, un ūdens siltumu nevarēs pārveidot par elektrisko strāvu, ja tā arī nav ievērojama efektivitāte. Elektroenerģijas ražošanas iekārtas nav ekonomiski pamatotas visos reģionos, atšķirībā no "alternatīvās apkures" sistēmām, kuras gandrīz visur var izmantot ar augstu efektivitātes līmeni. Tagad daudzās Eiropas valstīs un ASV šīs sistēmas rada diezgan ievērojamu daļu siltumenerģijas, un šis tirgus attīstās ļoti strauji. Šādu ierīču priekšrocība ir zemās enerģijas izmaksas, vides drošība un kaitīgo emisiju neesamība, kā arī daļēja vai pat pilnīga autonomija.

Saules kolektors Stiebel Eltron,
uzstādīts uz mājas jumta

Saules kolektori

Saules elektrostacijas, t.i. ierīces saules enerģijas iegūšanai var iedalīt saules paneļos, kas ģenerē elektrību un kolektorus, ko izmanto ūdens sildīšanai. Neraugoties uz visiem dizaina trikiem, saules baterijas efektivitāte joprojām nav ļoti augsta. Iespējams, situācija nākotnē mainīsies, taču līdz šim ārkārtīgi reti viņiem pievērsās. Bet ar saules kolektora palīdzību ir diezgan iespējams savākt diezgan ievērojamu siltuma daudzumu un gandrīz bez maksas.

Buderus saules kolektors uzstādīts uz mājas jumta

Plakana vai plakana paneļa kolektors ir lodziņš, kas pārklāts ar stiklu. Iekšpusē ir spole - izliekta vara caurule, uz kuras absorbcijas plāksnes tiek metinātas. Varbūt sarežģītāka struktūra paralēlu lampu formā. Tas tiek darīts, lai samazinātu pretestību, kas rodas, pielejot dzesēšanas šķidrumu. Saule uzsilda plāksnes, tās pārnes siltumu caurulei, un tas savukārt - uz tajā esošo šķidrumu. Dizains ir vienkāršs, taču daļa no enerģijas neizbēgami izkliedējas apkārtējā gaisa dēļ konvekcijas dēļ. Lai savāktu maksimālo enerģijas daudzumu, ir nepieciešams nodrošināt pēc iespējas lielāku siltuma absorbciju uz absorbcijas plāksnēm un samazināt siltuma zudumus pašā paneļa iekšpusē. Ir labi zināms, ka melni ķermeņi vislabāk absorbē siltumu, bet parastās krāsas izmantošana nesniedz labus rezultātus.

Bosch saules kolektors

Bosch saules kolektors

Bosch saules sistēmas optimizācija karstā ūdens sagatavošanā un apkurei.

Bieži tiek izmantots selektīvs absorbētāju pārklājums, kas novērš konvekcijas enerģijas zudumus. Kastes apakšdaļa ir piepildīta ar izolāciju - minerālvates kārtu. Viņu prasības tiek izvirzītas stiklam. Tam jābūt pietiekami spēcīgam, t.i. biezam, izturēt krusu. Tajā pašā laikā tai jābūt pēc iespējas pārredzamākai, un tad tieši otrādi - jo plānāks ir labāks. Svarīga ir arī virsmas apstrādes kvalitāte. Parasti tiek izmantots rūdīts optiskais stikls, kurā metāla saturs tiek samazināts līdz minimumam. Tās gaismas caurlaidības koeficients pārsniedz 90%. Salīdzinājumam, ar parastajiem logu stikliem šis koeficients var būt aptuveni 80-85%. Šeit ir svarīgs ikviens papildu procents, jo visa stikla saglabātā enerģija nesasniedz absorbentu un izzūd bez rezultātiem.

Saules kolektors Vaillant auroStep plus uz mājas jumta

Pilnīgi atbrīvojoties no konvekcijas zudumiem plakano kolektoru, neizdosies. Neatkarīgi no tā, ko var teikt, absorbētājs dod daļu no enerģijas "uz ielu", gaisā. Vairumā gadījumu tas jāsaskaņo, lai gan ražotāji veic dažādus trikus, lai samazinātu zaudējumus. Mūsdienu modeļos korpuss ir rūpīgi aizzīmogots. Tas novērš putekļu un mitruma iekļūšanu, palielina elementu izturību pret koroziju un novērš kondensāta veidošanos uz stikla iekšējās virsmas. Kondensāts saskaņā ar fizikas likumiem krīt no rīta un novērš saules gaismas plūsmu. Pēcpusdienā, protams, tas iztvaiko, bet pirms tam panelis nedarbosies pilnā spēkā.

Bosch plakana saules kolektors

Dažreiz ķermenis ir piepildīts ar inertu argonu. Argona siltuma vadītspēja ir zemāka, kas nozīmē, ka zaudējumi joprojām samazinās. Konvekcijas zudumi neizbēgami palielināsies, samazinot apkārtējās vides temperatūru. Pēc negatīvas temperatūras plakano plākšņu kolektoru efektivitāte ir maza: saule parasti ir nedaudz, un lielākā daļa siltuma, kas savākta uz absorbētāja, tiks izšķiesta gaisā. Veids, kā atbrīvoties no šādiem zaudējumiem, ir vienkāršs - jums ir nepieciešams noņemt gaisu.

Vakuuma kolektori

Gaisa padeve no plakanas kastes nav jēgas, dizains būs pārāk trausls. Tādēļ vakuuma kolektoros tiek izmantoti paralēli izvietoti cauruļveida stikla elementi, kas samontēti modulī. Caurules ir izgatavotas pēc termosa principa un izgatavotas no augstas kvalitātes optiskā stikla. Caurules iekšpuse dažreiz ir sagriezta vai izveidota U formas. Protams, salīdzinot ar plakaniem paneļiem, šie moduļi ir daudz sarežģītāki un dārgāki, bet vakuuma kolektori savāc siltumu apmēram 1,2-1,4 reizes vairāk, labi darbojas ziemā, un viņi spēj arī saņemt enerģiju no difūzās un atstarotās gaismas ( mākoņains laiks un sniega nasta). Ir dažādi moduļu konstrukti: vienkāršās caurulēs nomaiņas gadījumā, ja tie ir bojāti, ir nepieciešams iztīrīt dzesēšanas šķidrumu no sistēmas, sarežģītākos tos var nomainīt ar lidmašīnu. Tiešās plūsmas vakuuma kolektori. Stikla spuldzes iekšpusē ir uzstādīta koaksiālā vara caurule ar metinātu absorbējošu plāksni. Caur caurules iekšpusi plūst aukstā dzesētājs, tā gala plūsma ārējā kontūrā, uzsilst, ieplūst moduļa galvenajā caurulē un pēc tam galvenajā līnijā. Vakuuma kolektori ar "siltuma caurules" principu. Stikla spuldze ir vienāda, bet darbības princips ir pilnīgi atšķirīgs. Slēgtā vara vai stikla siltuma caurules iekšpusē ir neliels siltuma pārneses šķidruma daudzums: ūdens, antifrīzs vai amonjaks. Lai samazinātu vārīšanās temperatūru, daļu no gaisa var izsūknēt no caurules. Viena caurules gala tiek izvadīta un ievietota siltummainī. Uzkarsētā dzesēšanas šķidruma vārīšana, tvaika paaugstina uz augšu, pārnes siltumu ūdenī, kondensējas un plūst atpakaļ. Šobrīd tas ir tehniski vismodernākais dizains, turklāt, ja vajadzīgs, lampu nomaiņa ir ļoti vienkārša. Vienīgais ierobežojums ir tāds, ka šādus kolektorus nevar uzstādīt horizontāli, savākšanas līnijai jābūt virs caurulēm.

Heliosistēmas elementi

Kolektora moduļus var uzstādīt uz horizontālas vai vertikālas plaknes, uzmontēt uz jumta vai iekļaut tajā. Lai to izdarītu, jums ir nepieciešams dažādu veidu stiprinājumi, kurus ražotāji piegādā atsevišķi. Viena tipa moduļi ļauj savienot ar "akumulatoru". Instalējot, īpaša uzmanība jāpievērš moduļu atrašanās vietai. Ir skaidrs, ka visefektīvākais darbs būs tad, ja saules stari nokrist uz virsmas stingri perpendikulāri. Lai izveidotu izsekošanas ierīci, kas paplašina moduļus, principā ir iespējams, ka pastāv šāda attīstība, taču praksē šie risinājumi praktiski netiek izmantoti: aprīkojuma izmaksas būs augstākas par visas saules sistēmas cenu. Jāņem vērā tas, ka ziemā ziemā kā vasarā ziemā pazeminās, kas nozīmē, ka moduļu optimālais slīpuma leņķis ir atšķirīgs. Ziemeļu apgabalos tos var novietot vertikāli un noķert no sniega nāves atspoguļotos starus. Ja darbībai pietiek ar vienu vai pieciem moduļiem, tos parasti sērijveidā savieno viens pēc otra. Vienlaikus uzstādot lielu skaitu moduļu, ir iespējams paralēli savienot atsevišķas sistēmas daļas, lai samazinātu zudumus pret dzesēšanas šķidruma izturību pret plūsmu. Paši saules kolektori ir tikai daļa no sistēmas, nevis visdārgākais. Lai nodrošinātu karstu ūdeni, ir nepieciešama siltumizolētā uzglabāšanas tvertne ar monitoringa un kontroles ierīcēm.

Vienas ķēdes sistēmās ūdens, ko pēc tam patērē no tvertnes, ienāk kolektorā. Priekšrocības - vienkāršība, augsta efektivitāte, trūkumi - paaugstinātas prasības attiecībā uz ūdens tīrību un cietību, mēroga veidošanos un koroziju no izšķīdušā skābekļa. Turklāt ziemā ūdens var iesaldēt, bojājot iekārtu.

Dual-ķēdes sistēmās tiek izmantota atsevišķa dzesēšanas šķidruma kontūra, kas pārnes enerģiju uz ūdeni, izmantojot tvertnē iebūvētu siltummaini, parasti spoli. Kā dzesēšanas šķidrums parasti izmanto īpašu antifrīzu ar zemu sasalšanas temperatūru. Priekšrocības ir augsta sistēmas drošība un izturība, augsta izturība pret koroziju un sāls nogulsnēšanās kontūrā. Trūkums ir tāds, ka darba efektivitāte nedaudz samazinās, un regulāri, reizi piecos līdz septiņos gados, ir jāaizstāj antifrīzs.

Turklāt pastāv sistēmas ar dabisku cirkulāciju (termosiphonu), kad karstā dzesēšanas šķidruma uzpildīšana atrodas tvertnē, kas atrodas virs kolektora, un sistēmas ar piespiedu cirkulāciju, kurā ķēdē iebūvēts neliels sūknis. Arī saskaņā ar dzesēšanas šķidruma pildījuma veidu pastāv pastāvīgas uzpildīšanas un pašiztuvēšanas sistēmas. Pirmajā gadījumā (ar dubultās ķēdes sistēmu) konstrukcijai tiek pievienota membrānas tvertne, kas kompensē siltuma izplešanos, un ventilis gaisa izvadīšanai no sistēmas. Pašizplūdes kolektoros ķēdes tilpums ir lielāks par dzesēšanas šķidruma tilpumu. Kad saules enerģijas apgādes sūknis ir izslēgts, šķidrums no kolektora tiek izlādēts tvertnē. Šāda veida sistēma ir īpaši ērta gadījuma rakstura dzīvošanai: dzesētājs ilgst ilgāk. Vispārējo sistēmu kontrolē regulators, kas kontrolē cirkulācijas sūkņus un sildīšanas elementus. Bieži vien lielākā daļa sistēmas elementu tiek savākti kopā ar tvertni, kas vienkāršo uzstādīšanu un apkopi. Temperatūras sensori ir uzstādīti uz kolektora un tvertnes iekšpusē. Sistēma ieslēdzas, kad dzesēšanas šķidruma temperatūra kolektorā sāk pārsniegt ūdens temperatūru tvertnē. Ir skaidrs, ka, ja dzesēšanas šķidrums ir vēsāks nekā ūdens, ir bezjēdzīgi ieslēgt apgrozību. Dažreiz ir arī citi sensori, kas mēra temperatūru telpā un uz ielas. Mūsdienu iekārtās kontrolieris ir sarežģīta elektroniska ierīce, kas ļauj strādāt dažādās programmās. Lai iegūtu vairāk siltuma un nebūtu atkarīgs no saulainā laika, tvertnes ir aprīkotas ar papildu apkures sistēmām: ar sildītāju un dažreiz ar vairākām vairākām ķēdēm, kuras var darbināt no katla vai siltumsūkņa. Vēl viena interesanta priekšrocība. Dienas laikā galvenā enerģijas plūsma nāk no kolektora, bet naktī jums var būt nepieciešama papildu elektriskā apkure. Izmantojot daudz tarifu skaitītāju, karstā ūdens būs pieejams jebkurā diennakts laikā, un ievērojami samazināsies elektroenerģijas izmaksas.

Siltumsūkņi

Enerģiju var iegūt ne tikai tieši no saules. Mēs esam daudz tuvāk mums zemas temperatūras avotiem, proti, gaisam, ūdenim un augsnei. Ierīce, ko sauc par siltumsūkni, palīdzēs uzņemt enerģiju. Šādi augi ir daudz sarežģītāki un dārgāki nekā saules kolektori, taču tie ir efektīvāki un spējīgi savākt siltumenerģiju no vides neatkarīgi no laika apstākļiem. Darbības princips ir diezgan vienkāršs: dzesēšanas šķidrums plūst uz iekārtu, tas tiek atdzesēts vairākos grādos, un iegūto enerģiju var izmantot, lai sildītu ūdeni un sildītu telpas. Sistēmas galvenais elements ir pati iekšējais siltumsūknis. Visbiežāk, lai izskaidrotu darbības principu, viņi izmanto metaforu "ledusskapis pretī". Sūkņa ķēdē tiek izplatīts freons - šķidrums ar zemu viršanas temperatūru. Iztvaicētājā freons pārvēršas tvaikā un siltumu iegūst no sistēmas ārējā kontūras dzesēšanas šķidruma. Tad tvaiks tiek saspiests ar kompresoru, bet tā temperatūra paaugstinās. Karstā saspiestā tvaika ieplūst kondensatorā, pārnes siltumu siltummainim, kas savienojas ar apkures un karstā ūdens sistēmām, un atkal kļūst šķidrā. Turklāt, pateicoties spiediena kritumam, freons iet caur droseļvārstu un atkal iekļūst iztvaicētājā, pēc kura cikls atkārtojas. Reizēm ūdens apsildīšanas vietā izmanto gaisu, t.i., gaiss darbojas kā siltuma nesējs. Iekārtā uzstādīto sūkņu korpuss ir drošs kompresora trokšņa un vibrācijas izolācija, un tas darbojas gandrīz klusi. Kā jau minēts, enerģijas avoti var būt gaiss, ūdens vai augsne. Attiecīgi visi sūkņi iedala trīs kategorijās. Mēs atsevišķi nenorādīsim sūkņus, kuros gaiss darbojas kā karsts dzesēšanas šķidrums, mēs to nedarīsim: sistēmas princips ir vienāds un tirgus daļa ir maza.

Ūdens siltumsūkņa darbības shēma. Zemes kolektori tiek izmantoti kā siltummainis.

"Gaiss-ūdens". Saskaņā ar darbības principu šie sūkņi ir līdzīgi gaisa kondicionieriem. Tie ir samērā lēti, viegli uzstādāmi. Šādi sūkņi, piemēram, gaisa kondicionieri, tiek ražoti "mono" vai "split" versijās. Monoblokus var uzstādīt ārpus ēkas, vienlaikus ietaupot vietu un atrisinot trokšņa problēmu. Iekšpusē uzstādot, monoblocis saņem un atgriež ārā caur šļūtenēm. Sadalītajā sistēmā tiek izmantotas divas vienības: āra ar ventilatoru un iztvaicētāju, kā arī iekšējais ar kondensatoru un automātisko vadību. Kompresors var atrasties jebkurā no vienībām. Trūkums ir slikts darbs ziemā: jo aukstāks ir gaiss, jo grūtāk ir no tā ņemt enerģiju. Ja gaisa temperatūra ir zemāka par desmit līdz divdesmit salmu pakāpēm, sūknis gandrīz pārstāj darboties. Daži interesanti ir šāda sūkņa uzstādīšana mājas ventilācijas sistēmā. Izejošajam gaisam temperatūra ir 15-25 ° C, ir iespējams izmantot šo siltumu, lai gan nav nepieciešams gaidīt lielu veiktspēju.

Ūdens siltumsūkņa darbības shēma. Augsnes zondes izmanto kā siltummaini.

"Ūdens-ūdens". Pat ziemā ūdens temperatūra rezervuāros ir 4 ° С, bet akos tas ir pat augstāks, t.i. sūkņi, kas izmanto ūdeni kā dzesēšanas šķidrumu, var darboties jebkurā salā. Dzesēšanas šķidrums tiek piegādāts, izmantojot parasto sūkni, jo tās avots var būt dīķis, upe vai labi. Notekūdeņi tiek izvadīti tajā pašā ūdenstilpnē vai blakus esošai urbai. Runājot par energoefektivitāti, šādi sūkņi ir ekonomiski izdevīgākie, nedaudz sarežģītāki nekā gaisa sūkņi, taču tiem ir arī trūkumi. Aptuvenā nepieciešamā ūdens plūsma nelielai mājai ir vairāki kubikmetri stundā. Tālu viens no otra ir rezervuārs. Lietot urbumus tiešām nav visos gadījumos. Augsnei jābūt pietiekami caurlaidīgai, lai nodrošinātu ātru ūdens piepildīšanu ražošanas procesā un zemākos līmeņus injekcijas šahtās. Parasti ieteicamā augstuma starpība no siltumsūkņa līdz avota spogulim ir ne vairāk kā 15-20 m, palielinot sūknēšanas izmaksas. Ārējais ūdens parasti satur piemaisījumus, tāpēc, lai veiktu pirmapstrādi, ir vajadzīgi pasākumi. Periodiski, primārais siltummaiņa ķēde ir jātīra. Nevajadzētu aizmirst par sistēmas aizsardzību, ja iespējama ziemas ūdens iesaldēšana.

"Sālsūdens". Augsne ir visstabilākais siltumenerģijas avots, to saņemot no saules un zemes virsmas. Saules ietekme uz augsnes temperatūru ir jūtama dziļumā līdz 6-8 m, līmenī zem 10 m, tā temperatūra ir gandrīz nemainīga, nav atkarīga no sezonas un pakāpeniski pieaug ar pieaugošo dziļumu. Protams, siltā zeme "nogādā" sūknē nedarbojas, izvēle tiek veikta ar dzesēšanas šķidruma (visbiežāk glikoliskā antifrīzs) palīdzību, kas plūst caur plastmasas vai metāla plastmasas caurulēm, kas ir biezāka. Šādi sūkņi pieder pie slēgtām sistēmām un, neskatoties uz augstām izmaksām, aizņem lielāko daļu tirgus. Pēc uzstādīšanas ķēde spēj kalpot vismaz simtiem gadu. Siltummainis šajās sistēmās var būt divu veidu.

Siltumsūknis Stiebel Eltron katlu mājā

Horizontālais savācējs. Kā galvenā siltumapmaiņas kontūra tiek izmantotas caurules, kas novietotas uz lielas platības un relatīvi nelielā dziļumā, no viena līdz trim metriem. Atkarībā no augsnes īpašībām un izvēlēto apgabalu reljefa tiek izvēlēta uzstādīšanas shēma: zigzaga, cilpas, čūskas, dažādu formu horizontālās vai vertikālās spirāles. Parasti tiek izmantotas vairākas paralēli pievienotas ķēdes, kas savienotas ar kopēju izplatīšanas kolektīvu. Lai nezaudētu enerģiju šķidruma sūknēšanai pa visu sistēmu, siltajā laikā daļu no ķēdēm var bloķēt. Horizontālajiem kolektoriem galvenais siltuma avots ir saules starojums, tādēļ efektīvai siltuma noņemšanai apgabals, zem kura atrodas kolektors, vēlāk var tikt izmantots tikai kā zāliens vai zāliens. Nav iespējams to nokrāsot ar kokiem vai pat novietot konstrukcijas. Šādas zāliena izmērs var būt divas līdz trīs reizes lielāks par apsildāmo māju, kas ne vienmēr ir pieņemams. Ja tuvumā ir piemērots rezervuārs, labāk ir novietot kolektoru ūdenī.

Sālsūdens siltumsūknis Buderus

Vertikālais augsnes zonde. Siltummaiņa caurules tiek nolaistas lielā dziļumā. Darbu izmaksas palielinās, palielinot urbšanas dziļumu, tādēļ, tā vietā, lai izveidotu vienu dziļu urbumu, viņi parasti izvēlas urbt vairākus 50-100 m dziļumus. Urbšanas izmaksas ir vairāk nekā atklātas rakšanas darbi, lai uzstādītu horizontālo savācēju, bet pēda ir minimāla, un augsnes projektētā temperatūra ir nedaudz augstāka. Tas ir 7-10 ° C, atkarībā no tā veida, un tāpēc cauruļvada paredzamais garums samazinās. Visbiežāk tiek izmantots U veida zondes projekts: divu cauruļu cilpas tiek nogāztas dziļumā līdz pilnam dziļumam, retāk otra ir to skaits. Iespējams arī koaksiālais izvietojums: bet iekšējā caurule "sālījumā" ar cirkulācijas sūkņa palīdzību tiek apstādināta un uz iztvaicētāju paceļas pa vienu vai vairākiem ārējiem. Tad caurule ar caurulēm ir piepildīta ar cementa maisījumu, kas nodrošina stabilu siltumapmaiņu un cauruļu aizsardzību. Dažreiz, tā vietā, lai urbtu akas, jūs varat saņemt, vadot pāļus, uz kuriem struktūra ir novietota ar zondēm, kas ar tām aizpildītas. Protams, šī iespēja ir iespējama tikai ar jaunu būvniecību.

Siltuma sūkņa efektivitāte

Daudzi sūkņi tiek izmantoti ne tikai siltuma ražošanai, bet arī reversajā režīmā, telpā dzesējot karstās dienas laikā, lai gan tas prasa papildu aprīkojumu. Lai noteiktu salīdzināšanas efektivitāti ar tradicionālajām sistēmām, t.i. siltuma katli un saldēšana. Transformācijas koeficients parāda, cik siltuma sūknis ražo uz vienu kilovatu patērētās elektroenerģijas, un tas ir atkarīgs no vairākiem parametriem. Jo mazāka ir temperatūras starpība primārajā kontūrā un starp to un sildīto šķidrumu, jo augstāka tā ir. Parasti zema temperatūras dzesēšanas šķidrums siltumsūkņa ķēdē samazina tā temperatūru par 3-5 ° C. Nav izdevīgi izvēlēties vairāk siltuma, lētāk ir palielināt dzesēšanas šķidruma sūknēšanas apjomu.

Vaillant geoTherm siltumsūknis no ūdens līdz ūdenim

Augstas temperatūras dzesēšanas šķidrums spēj uzsildīt līdz 50-60 ° C, un daudzos gadījumos pietiek ar 35 ° C. Pārveidošanas attiecība ir ierakstīta formā: B0 / W50 vai, piemēram, A35 / W20. Cipari norāda aprēķināto temperatūru primārajā un apkures lokos, burtus - dzesēšanas šķidruma veidu (no angļu valodas vārdiem "sālījumā", "ūdens" un "atmosfēra" - "sālījumā", "ūdens" un "gaiss"). Tādējādi pirmajā gadījumā mums ir siltumsūknis, kas darbojas siltumsūkņos, un apkures sistēmā, un otrajā - gaisa un ūdens siltumsūknis, kas ir iekļauts dzesēšanas režīmā. Gaisa un ūdens sūkņu vidējais transformācijas koeficients ir 2,5-3,5 (A2 / W35), "ūdens-ūdens" - 5-6 (W10 / W35) un "sālījumā līdz ūdenim" - 4-5 ( BO / W35). Ar turpmāku temperatūras paaugstināšanos katram grādam koeficients samazinās par aptuveni 2,5%.

Siltumsūknis Stiebel Eltron katlu mājā

Cits aprīkojums

Lai izveidotu pilnīgu sistēmu, lai iegūtu siltumenerģiju, izmantojot saules elektrostaciju vai siltumsūkni, būs vajadzīgi vairāki elementi. Saules kolektora uzglabāšanas tvertne ir aprakstīta iepriekš. Siltumsūkņiem no dažādiem ražotājiem ir dažādas konfigurācijas un elektroinstalācijas diagrammas, tās ir vienas vai vairāku ķēdes līnijas (šajā gadījumā ir domāts "karsto" ķēžu skaits), tos var arī pieslēgt savai sildīšanas tvertnei vai kolektora tvertnei. Antifrīzs parasti ielej autonomās sistēmas apkures lokā, otrā ķēde tiek izmantota karstā ūdens apgādei. Īpašo shēmu izvēlas atkarībā no vajadzībām, dažādus elementus var pārslēgt dažādās kombinācijās. Aizsargierīces un regulators visbiežāk tiek montētas ar sūkni vienā veselumā, bet cirkulācijas sūkņi, slēgto ķēžu membrānas izplešanās tvertnes, papildu sildīšanas sistēmas, dažādi sensori un cita iekārta var būt burtiski "jebkur", lai gan parasti daudzi no tiem tomēr ir sakārtoti sūkņa korpusā.

Nesen ir parādījušies atsevišķi piegādāti moduļi, kas pievienoti kontrolierim, ļaujot tālvadību kontrolēt sistēmas, izmantojot mobilo sakaru un internetu. Vispārīgi runājot, regulators un siltumsūkņa vadības ierīces ir daudz sarežģītākas nekā saules kolektoru uzglabāšanas tvertnēs. Tas ir saistīts ar faktu, ka kolektorus galvenokārt izmanto karstā ūdens sagatavošanai, un sūkņus izmanto arī apkurei. Kolekcionators netraucē sadali abās šajās funkcijās, bet siltumsūknis ir daudz mazāk atkarīgs no laika apstākļiem, tāpēc apkures sezonas laikā būs nepieciešams mazāk enerģijas, kas saņemts no citiem avotiem. Turklāt, lai savāktu apkures vajadzībām piemērotu enerģiju, tas aizņems nevajadzīgi lielu skaitu moduļu. Tomēr jebkurš modernais kontrolleris ļauj programmēt dažādas temperatūras un darbības režīmus, ieskaitot savienojumus. Viena no interesantajām opcijām apkures režīmam ir antibakteriāla. Kā jau minēts, daudzos gadījumos pietiek ar 35 ° C temperatūru. Tas ir diezgan ērti, enerģijas patēriņš šāda ūdens sagatavošanā ir mazs. Tomēr šajā temperatūrā, visu veidu baktērijas labi audzē ūdenī. Laiku pa laikam saskaņā ar iepriekš noteiktu programmu regulators karsto ūdeni karst ūdeni 60-65 ° C temperatūrā. Visbiežāk tas prasa papildu apkuri, bet sildīšanas laiks un līdz ar to enerģijas patēriņš termiskai dezinfekcijai nav pārāk garš.

Un pēdējais, bet vissvarīgākais patērētāja sistēmas kontūrās ir karstā ūdens padeves līnija un / vai sildierīces. Mēs īpaši neminēsim pirmo - tās ir caurules, maisītāji, izlietnes, santehnikas iekārtas un, iespējams, sūkņi. Attiecībā uz sildierīcēm situācija ir daudz interesantāka. Slavenākie ir dažādi baterijas un radiatori. Var teikt, ka to dizains ir pārbaudīts gadsimtiem ilgi, bet tam ir būtiski trūkumi. Radiatoru lietošanai telpu apkure ir nevienmērīga, turklāt to lielums ir diezgan liels. Tomēr šādas sildīšanas ierīces bieži tiek izmantotas: to uzstādīšana ir pavisam vienkārša, un vecās mājas ir iespējams uzstādīt. Atsevišķām sistēmām galvenokārt tiek izmantoti tērauda, ​​alumīnija un bimetāla radiatori. Classic čuguna ir augsta termiskā inerce, un tā nav tik efektīva. Galvenais trūkums ir tas, ka radiatora darbībai dzesēšanas šķidrums ķēdē jāuzsilda līdz augstā temperatūrā, vismaz 50-60 ° C, un daudzos gadījumos vairāk. Siltuma sūknis spēj radīt šādu siltumu, bet tā efektivitāte samazināsies. Nesen ir kļuvusi aizvien populārāka zema temperatūras apkures sistēma, grīdas apkure. Mēs esam ieinteresēti šķidro šķirņu, un elektriskā, ar apkures kabeli, būtībā nekas (izņemot lielu enerģijas patēriņu) no tiem atšķiras. Šādas apkures sistēmas ir uzstādītas ēkas būvniecības vai kapitālā remonta laikā. Uz grīdas novieto siltumizolāciju, un uz tā ir novietots meander - cieta plastmasas vai stikla šķiedras caurule, izliekta ar cilpām. Pēc tam, kad apkures sistēma ir izlejusi grīdu. Katrai ķēdei var pievienot atsevišķus termostatus un temperatūras un pārkaršanas sensorus. Optimāla temperatūra siltā grīdai ir ne vairāk kā 35 ° C, vairs nav nepieciešama, turklāt, uzsildot līdz 40-50 ° C, segums sāk sabrukt. Izmantojot apsildāmu grīdu salīdzinājumā ar radiatoriem, tiek taupīta enerģija un izmantojamā telpa, kā arī nodrošina ērtāku un ātru apkuri: siltā gaisa padeve notiek no apakšas uz augšu caur visu apsildāmo telpu. Trūkums ir tāds, ka papildus augstākām izmaksām iekārtai ir nepieciešami kvalificēti darbinieki un sarežģīti aprēķini, izmantojot īpašas programmas.

Autonomo apkures sistēmu aprēķina pazīmes

Pilnīgu sistēmas aprēķinu var veikt tikai speciālists: jāņem vērā pārāk daudz dažādu faktoru. Šim nolūkam ir izstrādātas atbilstošas ​​datorprogrammas. Tomēr sākotnējo aprēķinu faktiski var izdarīt neatkarīgi. Siltuma iekārtas var darboties monovalentā vai divvērtīgā režīmā. Pirmajā gadījumā, pat aukstākajās dienās, jauda pārsniedz vajadzīgo enerģijas patēriņu. Praksē šis režīms tiek reti izmantots: iekārtu cena aug, un vairumā gadījumu tā darbojas veltīgi. Divvirzienu vai monoenerģiju režīmā daļa enerģijas nāk no citiem avotiem: dažādu veidu siltuma katli vai elektriskie sildītāji. Praksē tas ir optimāls, ja 60-70% no vidējā gada pieprasījuma nodrošina kolektori vai siltumsūkņi (vai no nepieciešamības pēc enerģijas uzturēšanās laikā, ja nav plānota ekspluatācija visa gada garumā).

Tipiska problēma izskatās tā. Ir nepieciešams optimizēt karstā ūdens piegādes un apkures izmaksas atsevišķā mazajā mājā, kurā dzīvo visu gadu. Ir pieejami ūdens un elektrība. Īpašie mājas parametri un cilvēku skaits var atšķirties. Parasti tradicionāli izmanto krāsnis vai katlus, kas darbojas ar šķidro vai cieto kurināmo. Ja ir gāzes katls, problēma tiek atrisināta pavisam vienkārši: mūsu gāze joprojām ir lētāka nekā enerģija, kas saņemta no siltumsūkņa. Bet, pirmkārt, gāze nav visur, un savienojuma izmaksas (ja tas tiešām ir iespējams) pēdējā laikā ir salīdzināma ar sūkņa cenu. Un, otrkārt, pat šeit varat ietaupīt naudu, uzstādot saules kolektoru, jo enerģijas ražošanas izmaksas parasti ir tuvas nullei: cirkulācijas sūkņa darbībai ir nepieciešama tikai enerģija. Lai arī mūsu apstākļos, kad ir pieejams gāzes katls, reti tiek domātas alternatīvas: galu galā saules stacija būs jāizlieto uzreiz, un tā atmaksāsies tikai pēc gadiem. Aprēķinot siltuma patēriņu šādā abstraktā mājā, ņem vērā divus komponentus: karstu ūdeni un apkuri. Pirmo vērtību gada laikā var uzskatīt par nemainīgu, otrais ir maksimālais ziemas mēnešos un vasarā samazinās līdz gandrīz nullei, vai pat līdz "negatīvajai vērtībai" (kurai jātērē zināms naudas ekvivalents): apkures vietā nepieciešams gaisa kondicionēšana. Parasti ir paredzēts izmantot saules staciju karstā ūdens sagatavošanai.

Ir divi galvenie parametri: kolektoru skaits un tvertnes tilpums. Sējumu aprēķina pēc likmes 50-100 litru dienā uz vienu iedzīvotāju. Kolekcionētāju skaits ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Lai aprēķinātu, jums jāzina saules enerģijas plūsmas vidējā intensitāte konkrētajā zonā pa mēnešiem. Pirmkārt, svarīga ir enerģijas daudzums vasarā (ziemā plūsma samazinās vairākas reizes). Ir visērtāk aprēķināt, lai uzstādītie vasaras kolektori pilnīgi apmierinātu karstā ūdens vajadzības. Lai aprēķinātu, jums jāzina kolektoru uzstādīšanas leņķis, to orientācija attiecībā pret kardinālajiem punktiem (optimāli, protams, paneļa uzstādīšana stingri uz dienvidiem, bet tas ne vienmēr ir iespējams), nepieciešamā karstā ūdens temperatūra tvertnē, kolektora tips un vairākas citas funkcijas un daudzumi. Pēc tam jūs varat izvēlēties nepieciešamo paneļu skaitu.

Šķiet, ir vērts pievienot vēl dažus paneļus, tad aukstā laikā ir nepieciešams mazāk tērēt papildu apkurei? Viss nav tik vienkārši. Papildus tam, ka paši paneļi un to uzstādīšana maksā daudz, ir jāņem vērā, ka, ja paneļu skaits tiek ņemts "ar rezervi", vasarā ir iespējams dzesēšanas šķidruma vārīšana tieši uz tām (stagnācija). Šis process nelabvēlīgi ietekmē antifrīza resursus un visu sistēmu. Šādos gadījumos ir nepieciešams vai nu paredzēt iespēju novirzīt lieko siltumu, piemēram, peldbaseinam, vai arī izmantot pašaizvietošanas sistēmas, kurās principā ir izslēgta stagnācija. Vidēja joslā saules staciju izmantošana ir attaisnojama sešus līdz septiņus mēnešus gadā, vienam panelis ar 2 metriem ir pietiekams, lai karsto ūdeni varētu piegādāt vienam vai diviem cilvēkiem. Apkure ar saules kolektoriem vidējā joslā gandrīz netiek praktizēta. Pārāk maz enerģijas viņi var savākt aukstumā. Siltumsūknis ir vēlams apkurei, un kolektorus var atstāt ar sistēmas atbalstu un lielāko daļu darba vasarā. Aprēķinot apkuri, tiek pieņemts, ka ēkas siltuma pieprasījums ir 5-10 kW / 100 m. Konkrētais skaitlis ir norādīts atkarībā no reģiona, pašas ēkas dizaina iezīmēm un tās siltumizolācijas. Pēc tam izvēlieties darbības režīmu. Monovalents reti tiek izmantots, šādas sūkņa izmaksas ir ievērojami palielinātas. Augsto slodžu dēļ aukstā laikā parasti ir iespējams pieslēgt papildu aprīkojumu, t.i. strādājiet divvērtīgā vai monoenerģētiskā režīmā, kad sūknis nodrošina 50-70% nepieciešamās enerģijas. Tajā ņemta vērā arī iespēja periodiski izslēgt elektroenerģijas padevi (reizināšanas koeficients 1,2) un karstā ūdens sagatavošanas izmaksas (0,1-0,3 kW uz vienu cilvēku). No šiem datiem tiek noteikta vajadzīgā sūkņa jauda.

Pneimatiskie sūkņi, uzstādīšanas izmaksas ir salīdzinoši nelielas. Aprēķinot aplēses par ūdens-ūdens sūkņa uzstādīšanu, ir jāpapildina urbšanas urbumu un ūdens sūknēšanas iekārtu izmaksas. Bet, kā jau minēts, ūdens-ūdens sūkņi nav piemērojami visur. Turklāt to izmantošanas projekts ir jākoordinē ar attiecīgajiem departamentiem. Visbiežāk pastāvīgai darbībai ir ieteicams sālsūdens sūkņus, un to uzstādīšanas izmaksas veido ievērojamu daļu sālsūdens ķēdes uzstādīšanas. Lai aprēķinātu kontūru caurules garumu, ir jāņem vērā augsnes sastāvs. Māla savācējiem siltuma noņemšanas daudzums ir 10-35 W uz darbības metru, precīzāk, 10 W smilšainās augsnēs, 20 mālī un līdz 35, ja kolektors iet augsnē ar augstu mitruma saturu. Tiek uzskatīts, ka attālums starp caurulēm ir 0,7-1,2 m. Ar vienu metru vertikālās māla zondes var "noņemt" vairāk. Ar visbiežāk lietoto shēmu, kad vienā urbā ievieto divas U veida caurules, tiek pieņemts, ka pirmajā tuvumā siltuma avots ir 50 W / m. Precīzas vērtības atpazīs tikai ar urbšanu. Princips ir vienāds: vai blīvāks ir klintis, un jo vairāk tā mitrina, jo augstāka ir siltuma atdalīšanas veiktspēja. Parasti vairākas zondes tiek ņemtas ar minimālo 5-6 m attālumu starp tām, vienlaikus ņemot vērā gruntsūdeņu kustības virzienu tā, lai dzesētais ūdens no vienas zondes neplūst tālāk uz nākamo. Teorētiski situācija ir iespējama, ja ziemas māla zondes laikā no apkārtējās augsnes uzņems tik daudz siltuma, ka tai nebūs laika piepildīt vasarā. Tā rezultātā nākamajā gadā uzstādīšanas efektivitāte samazināsies. Pētījumi par šo jautājumu tika veikti, tika konstatēts, ka pat ar diezgan intensīvu darbību augsnes temperatūras kritums pirmajā gadā ir 1-3 grādi, bet otrajā - vēl mazāk, un pēc tam ievērojams samazinājums nenotiek. Ja vasarā sūknis darbojas kā dzesēšanas ierīce un siltums tiek sūknēts zemē, temperatūras starpība starp augsni tuvu zondei un ļoti ātri kļūst nenozīmīga. Lai nepieaugtu augsni, pieļaujamā siltuma noņemšana no zondes kustības mērītāja nedrīkst pārsniegt 100 kWh gadā. No šiem datiem aprēķiniet kontūru garumu un zemes darbu apjomu, pēc tam atlasiet nepieciešamo cauruļvadu un citu vajadzīgo iekārtu diametru un pēc tam aprēķiniet projekta izmaksas. Kā redzat, aprēķins nav vienkāršs, darba cena ir arī lieliska, bet sālsūdens kolektoru deklarētā ilgmūžība ir vairāk nekā simts gadi. Tomēr, lai uzkrātu statistiku un pārbaudītu šī apgalvojuma pareizību, jums būs jāgaida vismaz gadsimts. No pirmā acu uzmetiena var likties, ka prieks par lētas siltumenerģijas nodrošināšanu ir dārgs. Praksē izrādās, ka vienreizējas sākotnējās izmaksas ir diezgan ātri pamatotas. Sistēmu atmaksāšanās periods pašreizējās enerģijas cenās ir 5-10 gadi. Mūža laiku var izmērīt desmitiem un simtiem gadu, un "lielajiem remontiem" parasti ir pietiekami mainīt tikai dažas sastāvdaļas, jo īpaši sūkņus un kompresorus.

Top