8(495)223-05-34

Тепло

Тепловые насосы

    

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) ктепловой насос потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой

 Тепловой насос относительно недавно появился на российском рынке инженерных решений и пок а считается весьма экзотичным оборудованием. Вместе с тем, именно с помощью тепловых насосов владельцы частных домов по всему миру вот уже более 4 десятков лет обеспечивают свои дома и офисы теплом и горячей водой. В Европе, Северной Америке, Канаде, даже в суровых климатических условиях тепловые насосы прекрасно справляются со своей задачей. Примечательно, что это универсальное  климатическое оборудование может служить как для отопления и горячего водоснабжения, так и для кондиционирования воздуха. Удобно и практично. Важнейшее достоинство теплового насоса – его автономное функционирование на основе тепловой насос1альтернативных возобновляемых источников энергии, которые есть буквально повсюду. Источников рассеянного тепла очень много-это грунт, вода, воздух. Тепловой насос умеет отбирать это тепло и передавать его в отопительную систему, преобразовывать в тепло для вашего дома. Где бы ни находился ваш участок, независимо от климатической зоны и отсутствия газопровода, отопление здания с помощью теплового насоса доступно везде.

 

Солнечный коллектор

 

 

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя.

Солнечные коллекторы бывают двух типов:

  1. Плоский

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. солнечный коллектор плоскийАбсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрной краской либо специальным селективным покрытием (обычно чёрный никель или напыление оксида титана) для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурит). Трубки, по которым распространяется теплоноситель, изготавливаются из сшитого полиэтилена либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней заделываются силиконовым герметиком.

При отсутствии забора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть воду до 190—210 °C. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре, эффективность которого может составлять около 95%. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4 % (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение «запаса мощности» по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой). Также высокая эффективность достигается увеличением площади контакта трубки и медного листа: у формованного листа и паянного соединение она максимальна, у соединения ультразвуковой сваркой — меньше. Используется также алюминиевый экран.

 

  1. Вакуумный

Существует возможность повысить температуру теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёсолнечный коллектор вакуумныйт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная тепловая труба имеет устройство, схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95 % улавливаемой тепловой энергии.

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь, превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД(по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре

Вакуумные трубчатые Плоские высокоселективные
Преимущества Преимущества
Низкие теплопотери Способность очищаться от снега и инея
Работоспособность в холодное время года до −30С Высокая производительность летом
Способность генерировать высокие температуры Отличное соотношение цена/производительность для южных широт и тёплого климата
Длительный период работы в течение суток Возможность установки под любым углом
Удобство монтажа Меньшая начальная стоимость
Низкая парусность
Отличное соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата
Недостатки Недостатки
Неспособность к самоочистке от снега Высокие теплопотери
Относительно высокая начальная стоимость проекта Низкая работоспособность в холодное время года
Рабочий угол наклона не менее 20° Сложность монтажа, связанная с необходимостью доставки на крышу собранного коллектора
Высокая парусность

 

 

Пример использования

Кампус Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) на о. Русском стал полигоном для использования дополнительных источников альтернативной энергетики.

В одном из жилых корпусов уже полгода успешно работает уникальная солнечная водонагревательная установка, которая ежедневно обеспечивает горячей водой почти 500 проживающих там студентов, сотрудников и преподавателей ДВФУ. Данная система является самой мощной из тех, что имеются в российских вузах, и позволяет экономить около 30% тепловой энергии, расходуемой на получение ГВС.

Как сообщила директор «Центра энергоэффективности» ДВФУ Галина Богданович, солнечную энергию на крыше жилого корпуса впитывают 90 коллекторов, где в трубках течет пропиленгликоль. Это специальное вещество является теплоносителем, который нагревается от солнца и отдает тепло воде, циркулирующей в системе. Поступающая в корпус холодная вода нагревается в тепловом пункте сначала до 41 градуса, а затем с помощью солнечной энергии ее температура повышается до 60-62 градусов.

Таким образом, за счет солнца традиционные энергоресурсы экономятся почти на треть, — пояснила Галина Богданович. — Подобные установки есть и в других университетах страны, но они гораздо меньше по мощности и обеспечивают небольшие учебные здания, в основном используются для проведения исследований в лабораториях. Уникальность системы в ДВФУ состоит еще и в том, что работа насосной группы для постоянной циркуляции воды обеспечивается за счет энергии от 176 фотоэлектрических панелей, которые так же расположены на крыше корпуса.

«Сердце» системы находится в подвальном помещении, где происходит нагрев воды теплоносителем. Здесь же установлено специальное оборудование для непрерывного мониторинга — со специальных датчиков оператор в режиме реального времени получает информацию как о температуре самого пропиленгликоля, так и о температуре воды, которая поступает в жилые комнаты. Для получения этой информации постоянно дежурить у пульта не обязательно, а данные с установки можно снимать онлайн из любой точки планеты.

Работа «Центра энергоэффективности Дальневосточного федерального университета» направлена на экономию всей электрической и тепловой энергии на объектах вуза. Специалисты следят за тем, чтобы в университете устанавливалось энергоэфффективное оборудование, планируют оснастить помещения датчиками на движение. Кроме того, на крышах корпусов Инженерной школы начали устанавливать фотопанели для получения электричества из солнечной энергии. Внедряемые современные технологии в сфере энергоресурсосбережения помимо практического применения используются в учебном процессе для подготовки специалистов, а также для научных исследований.