Место под солнцем

Место под солнцем

О гелиоэнергетике молвят «нетрадиционная», «альтернативная». Из чего следует, что о полном отказе от «традиционной» энергетики речь сейчас вообщем не идет. Но занять свою нишу в производстве энергии серьезно и навечно нестандартная энергетика может и должна.

Направьте внимание: 1-ый атомный энергоблок был построен под управлением И.В. Курчатова относительно не так давно, в 1954 г., и атомная энергетика совершенно точно считается классической, а 1-ая промышленная гелиоустановка была запущена в 1912 г., и гелиоэнергетика как и раньше считается нестандартной. В чем все-таки предпосылки таковой «несправедливости»?

Попробуем охарактеризовать главные нюансы солнечной энергетики по сопоставлению с «традиционной»:

  • Неуправляемый режим поступления лучистой энергии от солнца.
  • Сравнимо низкая удельная энергетическая насыщенность (0,85 — 1,2 кВт/м2). Это ничтожно не достаточно, по сопоставлению с подобными показателями котлов и реакторов.
  • Невозможность совмещения графиков выработки и употребления энергии, как в дневном, так и годичном циклах просит сотворения надежных систем аккумулирования.

И это только некие трудности, «благодаря» которым гелиоэнергетика остается нестандартной, периодически престижной, но не имеет массового внедрения. В таком случае, можно ли вообщем гласить об действенной гелиоэнергетике?

Действенное Внедрение ЭНЕРГИИ СОЛНЦА

Основное понятие гелиоэнергетики — гелиосистема. Хоть какое здание (либо создание) можно и следует рассматривать как гелиосистему, если оно способно принимать, аккумулировать и преобразовывать солнечное излучение. К примеру, жилые строения, производственные помещения, школы и другие постройки как таковые являются гелиосистемами.

Различают пассивные и активные гелиосистемы. Активные — имеют одну специфическую функцию: преобразование, хранение либо транспортировка приобретенной от солнца энергии. Обычный пример активной гелиосистемы — солнечный коллектор. Это теплообменник, помещенный в корпус и заполненный энергоэлементом, выполняющий единственную функцию — преобразование лучистой энергии в термическую.

С другой стороны, пассивные гелиосистемы многофункциональны. К примеру, стенка дома — несущая, ограждающая конструкция, и, сразу, лучевоспринимающая поверхность и элемент накопителя гелиосистемы.

Итак вот, если рассматривать здание (вне зависимости от его предназначения) как гелиосистему, можно получить представление об энергетическом балансе объекта. Что, в свою очередь, позволит судить о его энергетических качествах и с инженерной точностью найти надобное для его эксплуатации количество энергии.

И когда некоторая постройка рассматривается как гелиосистема, строится либо реконструируется с учетом особенностей климата в данной местности, тогда система энергообеспечения, устроенная в здании, «берет на себя» часть расходов по отоплению и энергоснабжению. При этом, сроки окупаемости схожих систем не будут колоссальными, они соизмеримы со сроками окупаемости обыденных построек. И вот с этой точки зрения внедрение энергии солнца животрепещуще, современно и отлично.

В последние годы в мировой практике сформировались последующие подходы к строительству энергоэффективных объектов:

  • внедрение аккумулирующих стенок, имеющих огромную толщину с южной (более освещенной) стороны и наименьшую толщину, но наилучшую теплоизоляцию с северной (более прохладной);
  • устройство мощных полов, которые копят тепло в жаркое время года, и отдают в прохладное;
  • наилучшее размещение окон по сторонам света и т. п.

К огорчению, в Украине схожих разработок пока очень не достаточно, а вот у наших соседей в Польше их уже имеется достаточное количество. В тех странах, где обычных источников энергии фактически нет (Израиль, к примеру), делают ставку на солнечные системы, что совсем естественно.

Кстати, в почти всех старенькых домах в западной Украине либо на севере Рф, построенных с учетом традиций государственного жилищного строения, верно учтены климатические особенности местности. Другой пример — арабское изобретение XII века — дом с большенными свесами кровли. Свес делается таким макаром, чтоб летом солнечные лучи не «жгли» в стекло и не нагревали помещение. Зимой же, когда солнышко несет тепло, комфорт и удовлетворенность, но при всем этом подымается ниже по небосводу, его лучи попадают в окно. Кстати, америкосы подсчитали, что таковой свес, хотя и не поменяет кондюк совершенно, но позволит сберечь значительную сумму на его использовании.

Говоря об Украине, необходимо отметить, что на местности нашего страны порядка 10 миллионов личных домов, а личный дом — это гелиосистема в чистом виде. Давайте попробуем проанализировать средний личный дом в Харьковской области. В нашей местности преобладающий зимний ветер — северо-восточный. И, если дверь дома раскрывается на северо-восток, то, вроде бы этот дом не утепляли, он все равно будет прохладным из-за того, что всякий раз при открытии входной двери в помещение врывается прохладный зимний воздух.

Последующий фактор — размещение окон. Географическое положение Украины таково, что с северной части неба солнечный свет в окна фактически не попадает, только с южной. Это в таких странах как Аргентина, солнце светит с севера. А в таких погодных зонах как Великобритания, где преобладает облачная погода, и солнечный свет рассеивается (в неких областях рассеяние света добивается 50%) — там нет значимой различия, с какой стороны размещаются окна в доме.

Удобные америкосы вывели наилучшее соотношение площадей остекления (более действенный размер окон, нацеленных на различные стороны света), которое обеспечивает наивысшую освещенность, но при всем этом минимизирует утраты тепла.

Более того, в строительной теплофизике уже издавна определены, просчитаны термические балансы построек (сколько процентов тепла зимой уходит через стенки, сколько через окна, сколько через пол, потолок и сколько с вентиляцией). При этом, все эти данные не являются скрытой информацией, они выложены — бери и пользуйся. Строительство с учетом погодных особенностей местности — это 1-ый шаг к разумному использованию гелиосистем.

Последующий шаг — внедрение активных гелиосистем, которые конвертируют энергию солнца, а в конечном итоге сумеют восполнить значительную часть расходов на содержание строения. Тут необходимо учесть последующее: из-за малой энергонасыщенности система занимает много места, потому сбалансированный вариант — интегрировать активную гелиосистему в площадь проекции объекта, располагать ее элементы (фотопреобразователь либо преобразователь тепла) конкретно на здании. Не считая того, использовать площадь под зданием для сотворения теплоаккумулятора.

Способности ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКИ

Место под солнцем

По сути, ситуации, в каких употребляется конкретно «электричество в чистом виде», можно перечесть по пальцам. Еще почаще употребляется тепло, которое выделяется в процессе прохождения электронного тока, механическое движение, искусственное освещение и др. А электричество — только комфортная форма для транспортировки энергии. Совсем естественно появляется вопрос: может быть ли сходу получать готовый продукт, минуя промежные стадии преобразования?

Например, разглядим процесс получения питьевой воды с внедрением фотоэлектрической солнечной батареи. В этом случае, питьевая вода — готовый продукт, создавать и копить который можно при наличии солнечного излучения, а потреблять при необходимости. Это практически позволяет скооперировать графики выработки энергии гелиосистемой с графиком использования готового продукта.

Данное приложение гелиосистем в особенности животрепещуще для приморских районов, где солнца довольно, а уровень свойства воды очень маленький. На берегу моря можно установить автономный модуль, не требующий питания снаружи, и при помощи химического процесса водоподготовки получать доброкачественную питьевую воду.

Дальше, грунт на глубине 5 м имеет температуру (+8 +10 °С), при этом вне зависимости от времени года. Этому факту существует обычное применение: устроить подземный теплообменник. Если закачать воздух для вентиляции под грунт, то зимой придется нагревать его лишь на 12 °С (не с -20, а с 8 °С до +20 °С), а летом не нужен будет кондюк. Такие системы (грунтовые теплообменники) используются в Германии, Финляндии и Польше.

А если гласить не о воздухе, имеющем малую теплоемкость, а о системах, использующих воду в качестве теплоносителя, либо еще больше действенных системах с термическими насосами, то в этих случаях производительность по теплу будет существенно выше. Термический насос — один из самых действенных методов получения тепла, а если ему предоставить тепло, приобретенное активной частью гелиосистемы, то его мощности будет довольно для отопления помещения.

Давайте оценим «отопительные возможности» гелиосистемы, к примеру, в Харьковской области. Для начала представим, что активная гелиосистема в состоянии обеспечить мощность с 1 кв. м лучевоспринимающей поверхности P= 500-800 Вт действенных. Пусть это будет в самый «плохой» год солнечного сияния (это N=1000 часов). Тогда с 1-го квадратного метра лучевоспринимающей поверхности можно получить: Q=PN=0.5*1000=500кВтч, либо 1800 Мдж.

С другой стороны, отопление солидного уровня просит около 100 Вт на 1 кв. м жилой площади. В Харькове отопительный сезон составляет 180 дней. Энергия, нужная для отопления, составит: Qот=0.1*180 *24=432кВтч, либо 1555 МДж.

Таким макаром, для отопления 1 кв. м жилища нужно 0,86 кв. м гелиоколлектора с учетом того, что выработанную энергию получится сохранить до пришествия отопительного сезона в теплоаккумуляторе.

Таким макаром, оценочный расчет указывает, что нужная для отопления энергия может быть получена с площади гелиоколлекторов не превосходящей площадь самого строения. Так есть ли смысл заниматься схожими проектами? Возможно, есть.

Термомодернизация строения — комплекс строй работ, направленных на приведение теплотехнических характеристик всех ограждающих конструкций к современным требованиям без конфигурации инженерного оборудования и объемно-планировочного решения строения. 1-ая промышленная гелиоустановка была построена британцами в Каире для просушки табака и имела достаточную для тех пор мощность в 1,2 МВт.

Что касается производственных помещений — там также вероятна термомодернизация, и подход к сбережению энергии схож. Сначала необходимо оглядеть здание, ведь все объекты персональны. А дальше все аналогично:

  • Окна размещаем на южной стенке (для Украины).
  • Стенку, на которую светит солнце, делаем толще.
  • Северные и восточные стенки должны быть самыми легкими и самыми теплоизолированными.
  • Убрать излишние конвективные потоки, которые уносят много тепла. Специфичность производственного помещения такая, что в нем сразу находится много людей, означает, почаще раскрывается дверь, потому необходимы термические завесы и тамбур на входе, создающий буферную зону прохладному воздуху.
  • На кровле расположить солнечные коллекторы (площадь крыши производственных помещений всегда достаточна для того, чтоб получать существенное количество энергии).

Обычно в цехах толстые бетонные полы, а бетон сам по для себя красивый теплоаккумулятор. Обычно, в цехах есть сеть каналов, в каких проложены кабели либо трубы. Эти каналы также можно использовать для скопления тепла (холода). Летом, к примеру, можно прогонять через их воздух (за ранее очистив его), тем охлаждать помещение. А зимой, соответственно, сохраненное тепло сумеет подогревать пол и отчасти отапливать помещение.

Четкий объем финансовложений в термомодернизацию определяется в итоге анализа на месте.

Имея данные определенного объекта (площадь помещения, высоту и размещение стенок), можно высчитать, сколько солнечной энергии будет нужно для отопления и электроснабжения. А, исходя из данных мониторинга о количестве тепла и электроэнергии, которые можно получить в данном месте в случае внедрения активных частей гелиосистем, рассчитывается, сколько энергии будет нужно для отопления строения, какое количество энергии можно распределить на другие потребности. В любом случае, в нашей климатической зоне выходит настоящая экономия применяемых энергоэлементов.

Трохин М.В., Лысенко В.В., Мараховский М.Б.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

plazmorez.com