Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Солнечные отопительные системы с грунтовыми аккумуляторами тепла

Wednesday, 14 March, 20:03, solareview.blogspot.com
Данной статьей мы продолжаем цикл статей на тему применения грунтовых аккумулятором тела в солнечных отопительных системах. Ранее вы могли ознакомиться с статьями "Применение сезонного грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса" и "Исследование эффективности работы грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса". В городе Окотокс, Альберта, Канада (51.1 с.ш. 114 з.д.) была реализована последняя и наиболее успешная отопительная солнечная система с сезонным грунтовым аккумулятором без теплового насоса - Drake Landing Solar Community (DLSC). При ее проектировании канадцы учли практический опыт и изучили результаты исследований европейцев в этой области с целью создать экономически выгодную и эффективную круглогодичную систему отопления с максимально возможной солнечной составляющей в общем энергопотреблении жилого района.pic-1.pngРис. 1. Drake Landing Solar Community (DLSC) Солнечная отопительная система с грунтовым аккумулятором в районе Окотокс была введена в эксплуатацию в 2007 году. Это была первая солнечная отопительная система в Северной Америке, способная покрывать более 90% потребности в отоплении 52 частных домов. Централизованная система отопления жилого района спроектирована таким образом, чтобы запасать избыток солнечной энергии в теплый период с помощью грунтового аккумулятора для дальнейшего использования в период, когда необходимость в ней возрастает. Тепловая система состоит из: - 800 солнечных коллекторов с углом наклона 450, которые закреплены на крышах гаражей и перекрытиях между ними по всей территории жилого района; - временного аккумулятора тепловой солнечной энергии (2 металлических бака 120 куб.м каждый); - грунтового аккумулятора (144 скважины глубиной 37 м и расстоянием 2,25 между ними, диаметр площади поверхности 35 м); - местной распределительной системы; - 52 энергоэффективных дома.pic-2.pngРис. 2. Упрощенная схема солнечной отопительной системы с грунтовым аккумулятором Солнечная энергия, собранная посредством системы плоских солнечных коллекторов площадью 2 293 кв. м, аккумулируется в грунте и позднее, когда есть необходимость в отоплении, извлекается оттуда с целью дальнейшего распределения между домами в жилом районе. Грунтовый аккумулятор расположен на углу близлежащего парка, покрытый слоем изоляции под верхним слоем почвы, состоит из 144 скважин, 35 м глубиной каждая, расположенных в 24 параллельных контура. Соединение рядов последовательно соединенных скважин осуществлено таким образом, чтобы вода текла из центра к периферии во время зарядки аккумулятора и vice versa во время разрядки, таким образом, чтобы наиболее высокая температура всегда оставалась в центре. Для эффективного сбережения тепловой энергии в грунтовом аккумуляторе, температура которого может достигать 80 гр в теплый период года, он должным образом изолирован глиной, изоляцией R-40, песком, водоупорной мембраной и другими изолирующими материалами. В теплое время года сезонный аккумулятор получает тепловую энергию солнца через временный аккумулятор. В холодное время года, когда уровень солнечной радиации минимальный, возрастающие потребности в отоплении обеспечиваются грунтовым аккумулятором через временный аккумулятор. Когда температура временного аккумулятора не соответствует необходимому уровню, в энергетическом центре жилого района включается газовый котел. Коттеджи были спроектированы на 30% более энергоэффективными, чем обычные дома и сертифицированы канадским стандартом R-2000. Каждый дом обеспечен современной изоляцией, воздушным барьером и рекуперативной вентиляцией. Их отопление осуществляется через 4 ветви распределительной сети, состоящей из двойных трубопроводов. Сплит-система кондиционирования и рекуперации тепла обеспечивает принудительное воздушное отопление и наличие свежего воздуха. Независимая 2х-коллекторная солнечная система подогрева горячей воды и высокоэффектиный газовый котел (back-up) обеспечивают бесперебойное горячее водоснабжение. Такая комбинация приводит к 65-70% снижению потребления газа. Большая часть энергетического оборудования (насосы, контроллеры, вспомогательный газовый котел, etc), а также 2 временных тепловых бака-аккумулятора общим объемом 240 куб. м находятся в специализированном помещении – Энергетическом Центре. Временный аккумулятор служит буфером между контуром солнечных коллекторов, распределительным контуром и грунтовым аккумулятором. Основные функции временного аккумулятора: получение и распределение тепловой энергии по мере необходимости. Баки-аккумуляторы для временного хранения тепловой энергии являются необходимой составляющей подобной системы, так как обладают более высокой теплопроводностью и позволяют утилизировать тепловую энергии более интенсивно, чем грунтовый аккумулятор, который, в свою очередь, обладает более высокой теплоемкостью. В теплый период года при высоком уровне солнечной радиации, грунтовый аккумулятор не может так же быстро поглотить солнечную энергию, как она может быть собрана солнечными коллекторами. Таким образом, временный аккумулятор накапливает дневную тепловую солнечную энергию и продолжает передавать ее грунтовому аккумулятору в течение ночи. Таким образом, вся солнечная тепловая система имеет значительное положительное влияние на экологическую ситуацию в Drake Landing Solar Community путем снижения сокращения выбросов на 5 тонн парниковых газов ежегодно, а также имеет высокую экономическую эффективность, покрывая 86% (на 4м году функционирования) потребления энергии на отопление с помощью солнечной энергии.Сравнение шведской и канадской солнечной тепловой систем с грунтовыми аккумуляторами, работающими без тепловых насосов Канадская солнечная система с сезонным аккумулятором на сегодняшний день является наиболее успешной с самой большой величиной солнечной составляющей в общем потреблении энергии на отопление – 86%. Грунтовый аккумулятор еще не достиг стационарного состояния температур, но результаты уже на сегодняшний момент многообещающие. Предлагаю вашему вниманию, приведенное ниже сравнение основных параметров двух солнечных отопительных систем с грунтовым аккумулятором: в Канаде и в Швеции.pic-3.png К восьмому году функционирования шведская солнечная отопительная система в Аннеберге достигла стационарного состояния температур и солнечная составляющая в общем энергопотреблении, полученная в результате проведенного детального анализа системы, составляла 28%. В 2002 году, когда система была запущена в эксплуатацию, она была единственной и уникальной в своем роде. Во время проектирования и монтажа системы возник ряд трудностей, кроме того были допущены некоторые ошибки, как при проведении расчетов так и при строительстве. Тем не менее, система осуществляет свою главную функцию и дает неоценимый практический опыт для последователей. Используя эти знания и мировой опыт применения солнечных технологий для крупномасштабных отопительных систем с сезонными аккумуляторами, новая система была введена в эксплуатацию в Канаде в 2007 году и успешно функционирует и по сей день. Главный вывод, который был сделан после проведенной оценки работы шведской системы – это уровень потерь, который оказался намного выше, чем было предусмотрено на этапе проектирования. Чтобы избежать таких последствий, солнечная отопительная система DLSC была надлежащим образом изолирована. Кроме того, был построен только 1 Энергетический Центр с двумя большими водными баками-аккумуляторами с высокой степенью стратификации 120 000 л каждый, вместо 13 небольших сабъюнитов с одним-двумя баками по 750 литров. Такая стратегия привела к тому, что большее количество возможных потерь тепловой энергии, удалось избежать. В сравнительной таблице обозначены все основные различия в конфигурации и организации двух солнечных тепловых систем. В отличие от шведской, канадская система оборудована современной системой мониторинга и контроля, которая обеспечивает запись и хранение данных всех установленных датчиков. Такая детальная система мониторинга была разработана в целях проведения дальнейших исследований реально существующей системы и сравнения ее с моделью, созданной в программе TRNSYS. Координатор проекта SAIC Canada постоянно следит за работой системы, занимается усовершенствованием оборудования мониторинга и контроля, а также проводит инспекции рабочих помещений по всей территории жилого района. Это помогает выявить неполадки и ошибки, которые могут возникнуть в работе системы, и вовремя их устранить. Можно сделать вывод, что два приведенных примера: первая шведская солнечная система и затем канадская, доказали возможность успешного круглогодичного использования солнечной энергии для местной системы отопления в жилых районах в условиях холодного климата для обеспечения отопления и горячего водоснабжения. Приведенные выше системы сделали значительный шаг вперед в продвижении технологий солнечной энергетики по всему миру и служат ярким примером применения эффективных и экологически чистых энергетических систем.References:SAIC Canada, 2010. Annual Report for 2008-2009. Drake Landing Solar Community. Okotoks Alberta, Canada, February 3. Natural Resources Canada, 2010. Newsletter Issue 2, Winter 2010. Drake Landing Solar Community. Okotoks Alberta, Canada W.P. Wong, J.L. McClung, J.P. Kokko, A.L. Snijders. First Large-Scale Solar Seasonal Borehole Thermal Energy Storage in Canada. In: Proceedings of Ecostock 2006. Richard Stockton College of New Jersey, New Jersey, USA. Анна Пономарева, инженер-проектировщик, компания Рентехно3638524534859153281-5454866911840022181?l=solareview.blogspot.com solareview?d=yIl2AUoC8zA solareview?d=63t7Ie-LG7Y solareview?d=dnMXMwOfBR0 solareview?d=7Q72WNTAKBA Ri1YzW2gkNM
Читать полную новость с источника 

Комментарии (2)  

Ильгизар - 2013-02-01 21:10:54

Аккумулирование энергии солнца и тепла летнего сезона для отопления зимой – это весьма заманчивая идея. Реализация такого проекта могла бы привести в России к колоссальным положительным энергетическим и экономическим последствиям, особенно в малоэтажном строительстве. Как нигде у нас холодная зима, аккумулирование энергии солнца и тепла летнего сезона при отоплении сулит огромную выгоду, для большинства стран мира потребление энергоресурсов на отопление не столь жизненно необходимо. Какой тепловой аккумулятор летней тепловой солнечной энергии нужен для отопления загородного дома зимой. Удобным в эксплуатации и примитивным в изготовлении, дешевым, чтобы появилась экономическая заинтересованность замены энергии газа, дров, в том числе и угля, как самого трудоемкого в добыче и стоящей здоровья и жизни шахтеров. Самое заманчивое для аккумулирования тепловой энергии солнца во внушительных количествах по теплоемкости является вода, но не везде доступна и в зависимости от технологии может быть дороговато. Вода, конечно, хорошо прогревается инфракрасным солнечным излучением, тепло легко подать к жилью по трубам, вода большинству общедоступна. Но самое дешевое и в тоже время доступное повсеместно любому смертному для аккумулирования тепла энергии солнца это земля, подземные каналы как искусственного, так и естественного происхождения. Наш проект рассчитан на покрытие 90% потребности в энергоресурсах.

Леонид - 2014-06-25 22:26:52

В наше время всех призывают использовать энергосберегающую технологию, потому что с каждым годом дорожает тепло, газ, эл. энергия, а для этого эффективные энергоустановки упорно не хотят производить. На стройке вроде-бы используют тепло сохраняющие материалы, но они желаемого результата не дают. Когда работал в строительной организации, руководителям предложил комплектовать при строительстве каждый дом моим мини ТЭЦ для автономного энергоснабжения, чтобы привлечь покупателя. В России как правило не принято использовать отечественное изобретение. Нам в школе говорили: первобытная женщина для улучшения быта придумала и начала использовать вечный двигатель, ведь ее изобретением пользуются до сих пор, она же придумала техническое устройство для сохранения тепла в жилище - народ его называет тамбур, а в технике принято называть шлюзовой камерой. Вот я используя только ее изобретение решил делать эффективную энергоустановку работающего даром и вечно. Для этого сравнивал, анализировал двигателя разной конструкции, сделал вывод, что их все объединяет одно, ведь для работы двигателя, прежде, надо получить давление (рабочее тело). Для получения давления древние изобретатели придумали идеальное техническое устройство - это рабочий котел, но вот у него КПД низкое, потому что при нагреве котла часть тепла уходит в трубу. Я решил в рабочем котле рабочее тело нагреть изнутри, такое техническое решение подсказал ДВС, ведь цилиндр у ДВС можно представить как рабочий котел внутреннего сгорания, моментально выходящий в рабочий режим, но не может работать без системы охлаждения а идеальная энергоустановка должна работать без охлаждения. Топливо и воздух для горения в рабочий котел можно подать через шлюзовую камеру. Таким способом можно делать конструктивно простой, компактный, легкий, дешевый, технически безопасный, эко. чистый рабочий котел. Рабочий котел ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ не надо регистрировать, может работать вечно на любом топливе с высоким КПД или даром от тепловой энергии солнца, для его устойчивой работы тепловую энергию можно аккумулировать в бассейне с водой. Воду в бассейне можно быстро нагреть газом высокой температуры получаемого в котле внутреннего сгорания как паром воду, а для экономии топлива воду подогреваем параллельно теплом от солнца. Наш рабочий котел (генератор рабочего тела) работает на разнице температуры между нагретой и охлажденной средой как двигатель Стирлинг только без охлаждения. Для нашей энергоустановки надо герметичный бак, шлюзовая камера (прневмонасос), пневмомотор и бассейн. В бассейне для воздушного отопления установим контур, вот вам самая дешевая, вечно работающая система отопления. Для надежности бассейн надо ставить около каждого дома, он же дополнительно будет выполнять роль противопожарной емкости. Бассейн самый дешевый нагреватель теплицы, от испарения поверхность воды накрываем пленкой, еще для ускоренного роста растения корни надо держать в тепле. Отсюда, ящики с растениями надо ставить на воду. Хорошие эксплуатационные показатели нашей энергоустановки над долго перечислять. Получается, я изобретение первобытной женщины присвоил и получил патент, собственно в шлюзовой камере я добавил деталь (поршень)и она превратилась в пневмонасос для принудительного перемещения атмосферного в воздуха в рабочий котел внутреннего сгорания. Благодаря ее изобретению теперь можно делать идеальный локомобиль для мини ТЭЦ. Локомобиль можно использовать в качестве двигателя на тракторе, мототехнике. Тут надо заметить в качестве смазки поршня в пневмомоторе можно использовать обычную воду. Для серийного производства локомобиля, всего лишь надо наладить производство шлюзовой камеры (пневмонасоса). Правда, для энергоустановки для загородного дома можно использовать другую конструкцию более простую, через турбину. Конструктивных решений много. Все это можно делать полностью из стекла, керамики, полимера. Только таким способом можно делать автономный дом, чтобы жить в гармонии с природой и он будет конкурентоспособным. С уважением Леонид mailto:perpetobile@gmail.com http://perpetobile.livejournal.com/