Слънчева енергия за битови нужди Слънчевите отоплителни системи са не само изгодна инвестиция за пестене на средства за отопление - те са модерен начин на мислене. Освен това, оползотворяването на слънчевата енергия за затопляне на вода за битови нужди е приложимо при почти всякакви климатични условия.
текст инж. Вера Ангелова
Все повече потребители – собственици на жилища и помещения в обществени сгради, в световен мащаб използват слънчевата енергия за ефективно затопляне на вода за битови нужди при почти всякакви климатични условия.
Предвид на климата в страната, смело може да се твърди, че една добре подбрана спрямо размерите на жилищната или административната сграда система за оползотворяване на слънчевата енергия може да задоволи напълно потребностите от топла вода през летния сезон. През зимата такава система може да покрие само част от нуждите, така че тя трябва да се съчетава с друг източник на енергия. И в двата случая, използването на слънчева енергия за затопляне на вода помага за намаляване на енергопотреблението и разходите за комунални услуги и спомага за опазването на околната среда.
Ефективността на една система за оползотворяване на слънчевата енергия зависи най-вече от температурата навън, температурата, до която ще се нагрява водата, и количеството слънчева топлина, което достига до колектора - устройството, предназначено за улавяне на слънчевата енергия.
"Aктивните" слънчеви нагреватели използват помпи, за да осигурят циркулацията на вода или друга течност от колекторите, в които водата се загрява от слънчевата енергия, към резервоара за съхранение, където тя остава до момента, в който възникне нужда от нея. Активните системи се класифицират най-общо в две групи: индиректни системи, които използват течности с ниска точка на замръзване (например пропиленгликол) в контура на колектора, и директни системи, при които в колектора се използва вода. Водата се източва автоматично при липса на слънчево греене.
"Пасивните" слънчеви нагреватели, чиято работа се базира на принципа на гравитацията, обикновено са системи с интегрирани колектор и съхранение (ICS) или термосифонни системи. Основното предимство на тези нагреватели е, че те не се нуждаят от управление, помпи, датчици или други механични компоненти, така че изискванията за поддръжката им са минимални. Те са по-евтини от активните системи за оползотворяване на слънчева енергия и се използват само в топъл климат с обилно слънчево греене. При системите, които се монтират на покрива, е необходимо конструкцията да може да издържи резервоара за съхранение.
Съществуват четири основни типа слънчеви колектори: неглазирани нагреватели за плувни басейни, плоски, вакуумно-тръбни и параболични концентриращи колектори.
Неглазираният нагревател за плувен басейн представлява пластмасов абсорбатор с екструдирани поточни пасажи. Подходящ е за нискотемпературни приложения, при които загубите на топлина в околната атмосфера са пренебрежимо малки.
Плоският колектор представлява оформена като панел кутия, в която се поместени пълни с течност тръби, монтирани върху абсорбатор, оцветен в тъмен цвят и в повечето от случайте обработен със селективно покритие. Препоръчва се както за домакински, така и за други нужди, и работи добре при облачно време, при който слънчевата светлина е по-дифузна и размита в атмосферата, отколкото при директното слънчево греене.
При вакуумно-тръбните колектори абсорбентната плоча е обвита в стъклена тръба и вакуумът между плочата и тръбата предоставя изолацията, която предотвратява загубата на топлина. Този колектор работи високоефективно при високи температури, като използва пряката и дифузна слънчева светлина. Особено важно при него е качеството на обезвъздушаване, защото при нарушаването на спомената вакуумна среда се създават предпоставки за много големи загуби на енергия.
Параболичните концентриращи колектори се състоят от дълго U-образно огледало (улей), което фокусира слънчевите лъчи върху пълната с течност тръба, разположена централно по дължината на улея. Тази високоефективна система зависи от разположението на слънчевите лъчи и се нуждае от директна, а не от дифузна слънчева светлина. Използва се главно за нуждите на обществени заведения и институции, например за затвори, болници и други.
Системите за оползотворяване на слънчевата енергия за затопляне на вода за битови нужди може да се прилагат за почти всички типове сгради:
- Жилищни — за бани, кухни и перални помещения в еднофамилни жилища, общи спални, казарми и други.
- Търговски и обществени — за спортни и увеселителни съоръжения с душове, големи търговски обекти със заведения, центрове за дневни грижи, обществени перални и др.
- Обществени институции — за библиотеки, училища, болници, клиники, затвори и др.
Използването на слънчевата енергия за затопляне на вода за битови нужди е ефективно при почти всякакви климатични условия, въпреки че системите с интегрирани колектор и съхранение (ICS) и термосифонните системи работят най-добре в топли райони.
Какво е необходимо?
Няколко са факторите, които гарантират успешна работа във времето на слънчевата инсталация за затопляне на вода за битови нужди.
Устойчиво топлинно натоварване — топлинното натоварване на водата трябва да бъде сравнително постоянно в рамките на седмицата и в рамките на годината; системите в сгради, които престават да се използват за определен период от време (от няколко последователни дни до цял сезон, напр. училища), ще се изплатят за по-дълго време, тъй като не се използват през цялото време.
Ефективност от гледна точка на разходите — системите за оползотворяване на слънчевата енергия са много по-ефективни от гледна точка на разходите от електрическите или газовите нагреватели на вода.
Участък на инсталиране — на покрива или на земята трябва да има достатъчно пространство за инсталиране на подходящ по размери колектор; покривът може да бъде плосък или с наклон, но не трябва да бъде засенчен от по-високи сгради през нито един сезон.
Каква е цената?
Слънчевите нагреватели обикновено задоволяват 40%–80% от годишните нужди от топла вода на една сграда. Разходите варират в зависимост от размера и вида на избраната система. Икономическите ползи са най-очевидни при сравняване на нагряването на вода със слънчева енергия, от една страна, и с електричество, от друга страна. Все пак ефективността от гледна точка на разходите варира в зависимост от конкретното местоположение, количество използвана вода и показателите на потребление. Инсталирането на слънчеви системи в новоизградено строителство е по-ефективно от монтирането им в преустроени сгради, тъй като разходите обикновено са по-ниски.
Важна терминология
Система с обратно оттичане — система, при която водата от контура на колектора се оттича в резервоара, когато помпата спре да работи.
Система с долно оттичане — система, при която водата, при условия на замръзване, се оттича от контура на колектора и от тръбите в приемник. Исторически погледнато, това решение не е толкова надеждно както системата с обратно оттичане
Система с интегрирани колектор и съхранение (ICS) — наречена също "партидна" или "кутийна", тази система е подходяща за мек климат; тя комбинира в едно колектора и резервоара за съхранение. Слънчевата енергия, достигаща до колектора, директно въздейства и върху резервоара, като загрява водата в него. Голямата термална маса на водата, заедно с термоизолацията, която намалява загубата на топлина през стените на резервоара, предотвратява замръзването на водата.
Рециркулационна система — при условия на замръзване топлата вода от резервоара за съхранение циркулира из колекторите и откритите тръби. Тази система е подходяща за мек климат.
Термосифонна система — разполага с отделен резервоар за съхранение, разположен над колектора. Топлата и с по-малка плътност течност от колектора естествено се издига над него и остава в резервоара, докато възникне нужда от нея. При охлаждане на водата в резервоара, тя се сгъстява и естествено пада надолу в колектора.13/07/2011 |
