Опубликовано

Автономные системы электроснабжения

Солнечные батареи

Это прогрессивное оборудование, используемое людьми на протяжении нескольких десятилетий. Долгое время разработки оставались нецелесообразными для бытового применения, но сейчас часто используются в частном секторе, на дачах. Какие особенности подталкивают пользователей к этому?

  • Отсутствие текущих затрат
  • Большая мощность
  • Долгий срок службы

Отсутствие текущих затрат делает системы автономного обеспечения рентабельными. Первоначальные расходы на приобретение и установку оборудования быстро окупаются. После требуется лишь регулярное обслуживание, но оно осуществляется только 1-2 раза в год, так что при расчетах оно не учитывается.

Высокая мощность считается ошибочным мнением, но оно оправдано реальными показателями. Современные схемы подключения состоят из нескольких частей, в частности, генераторов и аккумуляторов. Электричество быстро накапливается во время солнечного дня, а потом расходуется в ночное время.

Долгий срок службы — интересное преимущество, влияющее на общие расходы владельца. После монтажа можно не беспокоиться о трудностях на протяжении нескольких лет. Да, обслуживание и частичный ремонт приводит к некоторым затратам, которые незначительны.

Ветрогенераторные станции

Они редко применяются в домах, но подобные системы доступны населению. Отлично подходят для определенных регионов, где на открытых пространствах получается огромное количество энергии. Такие принципиальные схемы ранее использовались только на крупных объектах, но сейчас можно выделить особенности, способные заинтересовать семьи.

  • Хорошая мощность
  • Нестабильность работы
  • Минимальное обслуживание

Мощность складывается за счет определенного количества ветряных установок. Подобные автономки позволяют быстро зарядить объемные аккумуляторы для подачи энергии в дома. Причем процесс требует минимум времени, поэтому люди часто заинтересовываются такими решениями.

Только им стоит учесть серьезный минус — нестабильность работы. Достаточно мощный ветер редко поддерживается в одном и том же районе. Зависимость от погодных условий и капризов природы быстро наскучит семье, желающей получить полную автономность.

Минимальное обслуживание — неоспоримый плюс. Пусть первоначальные расходы на оборудование высоки, но системы окупаются за несколько лет. На протяжении них владельцам практически не придется тратить деньги на приобретение запчастей или вызов мастера.

Почему люди отказываются от альтернативной энергии?

По сей день альтернативные методы электроснабжения остаются редкостью. В быту они практически не применяются, хоть и доказали свою рентабельность. Пользователи привыкли к центральному энергоснабжению, поэтому не хотят обращаться к последним разработкам, которые немного пугают их новизной и нереальностью.

Пора забыть об устаревших принципах, как о нерентабельных. Раньше отсутствовали принципиальные схемы, обеспечивающие стабильную подачу, а сейчас отдельно стоящий дом может получить полную автономию. Семья не будет зависеть от центральных систем, поэтому продолжит наслаждаться комфортом без ограничений.

На самом деле, главным толчком должна стать колоссальная денежная экономия. Ежемесячные платежи в современном коттедже огромны, ведь электричество необходимо. Это заставляет задуматься об экономии, если провести несложные расчеты, можно узнать, насколько быстро вернутся средства, затраченные на приобретение необходимого оборудования. Соответственно, окажутся оправданными.

Получение энергии без централизованного источника — это не фантастика. Автономия доступна каждому, кто готов близко познакомиться с последними технологическими разработками. В результате пользователи смогут без ограничений подключать любые приборы и технику, наслаждаясь комфортом. Так что лучше воспользоваться интересными достижениями науки, которые откроют новый путь в светлое будущее.

Особенности подключения к сетям ЛЭП

Без электричества сейчас трудно представить комфортабельное жилье. Благодаря ему жилище освещается, обогревается, выполняется готовка пища, и нагрев воды. Вот только далеко не всегда есть возможность обеспечить электричеством жилье, особенно если дом находится далеко от города.

Многим владельцам загородных домов и дачных участков, особенно если они находятся далеко от цивилизации, приходится решать вопрос с энергообеспечением дома.

Самым распространенным решением является подключение дома к сетям ЛЭП, однако они далеко не везде имеются или же ближайшая линия находится на приличном удалении от дома.

В таком случае обеспечение электричеством дома может оказаться очень дорогим удовольствием. Ведь придется согласовывать вопросы по поставкам этого источника энергии с соответствующими органами, оплачивать установку подстанции и опор ЛЭП для подведения к дому.

И особенно неприятно то, что приобретаемое оборудование, причем за немалые деньги (подстанция, провода, опоры) перейдут на баланс местных энергосетей, то есть владельцем всего будут являться они, а владельцу дома еще придется и платить за поставки электроэнергии.

Поэтому такой вариант для многих может стать нецелесообразным, достаточно хлопотным и дорогостоящим.

Солнечные панели

Сейчас все большую популярность завоевывают солнечные источники электроэнергии. Суть такого источника проста – имеются полупроводниковые фотоэлементы, в которых при попадании на них солнечных лучей генерируется электрический заряд.

Количество вырабатываемой энергии напрямую зависит от площади фотоэлементов, поэтому они собираются в панели.

Панель площадью в 1 м. кв. способна выдать 100 Ватт мощности с напряжением 20-25 В.

Чтобы полностью обеспечить дом электричеством площадь панелей должна быть значительной.

Из положительных качеств такого источника электроэнергии является его долговечность, полная экологичность, бесшумность.

Панели требуют минимум обслуживания, а электроэнергия, выработанная ими, является полностью бесплатной и доступной.

Но есть и недостатки. Для обеспечения электроэнергии в необходимом количестве, площадь панелей может достигать значительных размеров, которые еще нужно и правильно расположить.

Энергия эта непостоянна. В солнечные дни панели будут работать с максимальным выходом, но бывают же и пасмурные дни. Поэтому общее количество выработанной электрической энергии зависит от того, сколько солнечных дней в году в регионе, где располагается дом.

Еще один недостаток, причем весомый – это стоимость панелей. Цена за каждый Ватт выработанной энергии составляет сейчас примерно 1,5 $, то есть только за панели, вырабатывающие 1 кВт электроэнергии, придется выложить 1,5 тыс. долларов. А еще потребуется покупать и остальное оборудование, необходимое для работы системы.

Ветроэлектрические установки

Вторая по популярности автономная система энергообеспечения – ветряная. Для получения электроэнергии используются ветрогенераторы.

По сути, это обычные генераторы, на ротор которых надеты лопасти. За счет ветра ротор вращается и происходит генерация электричества.

Из положительных качеств ветрогенераторов отмечается достаточно компактные размеры, относительная бесшумность работы, экологичность, долговечность. Также существует возможность самодельного изготовления такого генератора.

Но недостатков у ветряной системы больше. Первый из них – стоимость, обойдутся ветряные генераторы не дешево.

Учитывая то, что КПД ветрогенераторов невысокая, то для полного обеспечения дома электричеством, потребуется установка трех и более ветряков небольшой мощности или же одного, но достаточно производительного. И в обоих случаях затраты на приобретение будут значительными.

Опять же необходимо учитывать и климатические условия. В зонах, где средний годовой показатель скорости ветра не превышает 8 м/с, использовать ветрогенераторы будет нецелесообразно, поскольку они неспособны будут работать в оптимальном режиме.

Стоит также учитывать, что в дни полнейшего безветрия можно остаться без электричества, поэтому использовать ветряную автономную систему энергообеспечения лучше, если имеется резервный источник электроэнергии.

Топливные генераторные установки

Резервным источником электроэнергии могут стать генераторы, работающие на жидком или газообразном топливе (бензин, дизтопливо, газ).

Здесь все просто: установка состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора. Двигатель вращает ротор, и генератор вырабатывает энергию.

Полностью автономной такую систему назвать нельзя, все-таки необходимо топливо, которое еще и дорожает постоянно. Но как резервный источник электроэнергии такие генераторные установки являются самыми оптимальными.

В случае, когда пасмурная погода стоит уже несколько дней или же наблюдается безветрие, всегда можно запустить генераторную установку для восполнения заряда батарей.

Из положительных качеств генераторных установок, работающих от топлива, отмечается постоянная доступность электроэнергии, такие установки сравнительно дешевые, они обеспечивают хороший выход энергии.

К недостаткам же их относится потребность в топливе, что обеспечивает постоянные затраты. Такие установки не могут работать длительный период, а двигатели внутреннего сгорания требуют технического обслуживания.

Также для использования генераторных установок необходимо отведение отдельного помещения и организацию отвода выхлопных газов, ну и, естественно, ни о какой экологичности и речи быть не может.

Гидроэлектростанции

Реже всего в качестве автономного источника питания используется гидроэлектростанция по одной простой причине, далеко не у всех возле дома протекает река или мощный ручей.

Суть работы такой станции сводится к тому, что текущая вода вращает лопасти турбины, за счет чего в генератор вырабатывает электричество.

Положительные качества гидростанций таковы: стабильная подача энергии круглосуточно, поскольку вода в реке или ручье не замедляет скорость движения. Такие станции полностью экологичны, долговечны и практически не требуют обслуживания.

Главным же их недостатком является необходимость установки на берегу реки или возле ручья. При этом скорость движения воды должна быть высокая.

Гидростанция способна вырабатывать энергию и при медленном движении воды, но в таком случае река зимой будет покрываться льдом, и использовать станцию уже не получиться.

Большая же скорость воды будет являться гарантией того, что река или ручей не перемерзнут. Второй недостаток – стоимость станции.

И все же концепция обеспечения дома автономной системой энергообеспечения является перспективной и многие ею интересуются.

Выше мы рассмотрели основные виды источников электричества, но их одних недостаточно, чтобы в доме была электроэнергия.

Дополнительно стоит отметить, что эффективность любой автономной системы зависит от правильности расчетов.

Особенности установки и эксплуатации автономных источников

Перед тем как приобретать и устанавливать любую из систем, нужно правильно произвести все необходимые расчеты ведь со временем количество потребителей электроэнергии в доме может увеличиться, к примеру вы решите установить систему обогрева кровли и водостоков и это нужно учесть в расчетах.

Рассмотрим для начала на примере солнечной системы.

Солнечная автономная система.

Все расчеты нужно начинать с подсчетов суммарного потребления электроэнергии в доме, то есть подсчитать мощность всех потребителей. При этом важно их разделить.

Дело в том, что часть потребителей электроэнергии без проблем работают от сети с постоянным током и напряжением в 12 или 24 В. Такими потребителями могут быть те же светодиодные лампы, которые лучше установить вместо обычных ламп накаливания. Да и вообще, все работы следует начинать с оснащения дома экономичными потребителями электроэнергии.

Исходя из суммарной мощности потребления тока, производится подбор аккумуляторных батарей и инвертора. И только после этого переходят к подсчету количества солнечных панелей, а также подбора контроллера.

Можно и не заниматься вычислением площади солнечных панелей, емкостью АКБ и инвертора.

Многие производители предлагают уже готовые комплекты, включающие все необходимое оборудование. При приобретении такого комплекта достаточно знать только суммарное потребление электроэнергии.

Причем при выборе комплекта важно учитывать, чтобы у него имелся некий запас по мощности, чтобы вся система не работала на предельных значениях. Общая стоимость такой системы во многом зависит от ее мощности.

Монтаж солнечной батареи несложен.

Достаточно правильно выбрать место установки панелей, контроллера, АКБ и инвертора. Затем следует все правильно подсоединить.

Что касается техники безопасности при использовании такой системы, то сводится она к правильности размещения АКБ. Они хоть и являются герметичными и необслуживаемыми, но для них лучше отвести отдельное помещение, причем вентилируемое.

В остальном же все сводится только к надежности крепления все составных элементов, использования соответствующей проводки и правильности соединения составляющих в систему.

Ветряная система.

С расчетов начинается и установка ветрогенераторов. Все начинается с расчета суммарной мощности потребителей электроэнергии. Исходя из этого уже и подбирается комплект, включающий все необходимое – ветроэлектрическую установку (ВЭУ), контроллер, АКБ, инвертор и остальные комплектующие.

При использовании такой системы важно подобрать место установки ВЭУ. Ветряки при работе издают шум, хоть и несильный, поэтому рекомендуется их устанавливать на определенном удалении от дома.

Что касается безопасности, то здесь все сводится к правильному монтажу мачты ВЭУ, поскольку она достаточно высокая.

Далее же безопасность сводится к правильному подключению и эксплуатации системы.

Топливные генераторные установки.

Генераторные установки – самые простейшие по монтажу. После подсчета суммарного потребления электроэнергии просто подбирается необходимая по мощности станция, работающая на предпочтительном для владельца дома топливе.

Оборудуются генераторно-аккумуляторные-инверторные системы.

Но обычно такие станции продаются отдельно, поэтому придется правильно подобрать контроллер, комплект АКБ и инвертор.

При использовании такой системы условия безопасности строже, чем у других систем.

Во-первых, генераторную установку необходимо устанавливать в отдельном помещении.

Во-вторых, должна быть организована система отвода отработанных газов.

В-третьих, должна соблюдаться правильность хранения горючих материалов.

Системы энергообеспечения, в которых используется гидроэлектростанции, рассматривать не будем, поскольку они применяются редко.

Автономное энергоснабжение на основе двигателя-генератора Стирлинга.

На основе двигателя-генератора Стирлинга созданы блок-контейнерные электростанции, предназначенные для автономной генерации тепловой и электрической энергии, в целях бесперебойного обеспечения электрической и тепловой энергией временных или стационарных объектов, предприятий, зданий, жилых домов, сооружений в местах отсутствия центральных электросетей.

Описание

Преимущества

Описание:

До недавнего времени автономное энергоснабжение использовало традиционные тепломеханические агрегаты, которые удовлетворяли существующему уровню развития общества и техники и экологическим требованиям (дизель-генераторы и пр.). Одним из перспективных путей в решении экологических и энергетических проблем, а также повышения КПД используемых традиционных решений является разработка и внедрение энергопреобразующих систем на основе машин, работающих по прямому и обратному циклам Стирлинга, – двигателей-генераторов Стирлинга.

Свободнопоршневой двигатель-генератор (машина) Стирлинга – это тепловая машина, работа которой основана на подводе внешнего тепла к одной его области (область нагрева) и охлаждению другой его области (область охлаждения). Работа в нем совершается при циклическом движении поршня из области с высоким давлением в область с низким давлением. Цикличность движений поршня задается за счет соосного с ним и двигающегося вытеснителя, который периодически перемещает рабочее тело из области нагрева в область охлаждения и обратно.

Свободнопоршневой двигатель является полностью не обслуживаемым устройством в течение всего срока службы. У него отсутствует система смазки, а конструкция является полностью герметичной и не предназначена для разборки в течение всего срока службы.

Тепло к двигателю подводится от внешней горелки, работающей от газа низкого давления, либо от жидких или твердых видов топлива. Ресурсные показатели двигателя не зависят от степени его нагрузки.

На основе двигателя-генератора Стирлинга созданы блок-контейнерные электростанции, предназначенные для автономной генерации тепловой и электрической энергии, в целях бесперебойного обеспечения электрической и тепловой энергией временных или стационарных объектов, предприятий, зданий, жилых домов, сооружений в местах отсутствия центральных электросетей.

Преимущества:

К преимуществам двигателям-генераторам (машин) Стирлинга следует отнести ряд принципиальных свойств, присущих только этим машинам и создающих предпосылки для их широкого использования практически во всех областях промышленности и техники как источника автономного энергоснабжения:

– широкая универсальность самого термодинамического цикла, позволяющего при различном конструктивном исполнении создавать как преобразователи прямого цикла, так и обратного цикла,

– наивысшая энергетическая эффективность (теоретический КПД цикла идеальной машины Стирлинга равен КПД цикла Карно, практический КПД – до 48%),

– высокая степень экологической чистоты как самих машин, так и отработанных сред, возникающих при их эксплуатации,

– возможность применения местного сырья и нетрадиционных источников тепла: солнечной радиации, природного газа, торфа, угля и т.д.,

– отсутствуют ограничения по количеству пусков,

– бесшумность работы,

– ресурс до 100 тыс. часов,

– отсутствие необходимости в периодическом техническом обслуживании,

– быстрое время развертывания и выхода на режим,

– возможность параллельного соединения нескольких модулей для увеличения мощности или повышения надежности,

– отсутствие необходимости в замене масла/смазывающей жидкости.


карта сайта

автономная система энергоснабжения жилого дома
автономного солнечного энергоснабжения
автономное альтернативное энергоснабжение
автономное энергоснабжение дачи должно быть комплексным
автономное энергоснабжение дома своими руками
автономное энергоснабжение загородного дома
автономное энергоснабжение солнечных батареях сочи частного дома
автономные комплексов энергоснабжения
автономные системы энергоснабжения новокузнецк
автономный источник энергоснабжения
аккумулятор для автономного энергоснабжения
ооо предприятие технологии автономного энергоснабжения
системы автономного энергоснабжения

>Автономное энергоснабжение должно быть комплексным

Дата публикации: 8 октября 2015

О проблеме автономного энергообеспечения малых объектов

Проблема автономного энергообеспечения малых объектов – а это индивидуальное жилье, мелкие сельскохозяйственные производства, промыслы, отдаленные оздоровительные учреждения или объекты экологического назначения и туризма и т. д. – становится всё более актуальной. Она имеет прямое отношение и к выживанию ещё сохранившихся сельских поселений, и к освоению новых территорий, к вопросу занятости населения и, конечно же, к сохранению окружающей среды. Да и экономика энергоснабжения объектов даже в зоне доступности к инженерным сетям с каждым годом всё настойчивее принуждает к поиску альтернативных путей. Подтверждением тому является возрастающий интерес к решению этой задачи как со стороны специалистов в данной области, так и просто энтузиастов в практическом освоении альтернативной энергетики.

Однако, как показывает опыт использования самых разнообразных технических устройств, как собственного изготовления, так и промышленного – отечественного либо зарубежного (в основном – китайского), на сегодняшнем этапе нет удовлетворительных примеров автономного комплексного энергоснабжения даже малых объектов. В лучшем случае встречаются удачные решения по бесперебойному электроснабжению потребителей и то только при небольших нагрузках. А уж о стабильном автономном теплоснабжении от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) без тепловых её накопителей говорить не приходится.

Анализ всевозможных вариантов решения рассматриваемой проблемы убеждает, что автономное энергоснабжение от ВИЭ должно быть комплексным. Это – не только полная независимость от поставщиков энергии с их ценовым и правовым произволом, от аварийных и плановых, а также «веерных» отключений, но и оптимальное решение в смысле минимизации капитальных и эксплуатационных затрат, а также предельно высокая эффективность использования природных энергоресурсов. И если первые из упомянутых аргументов не нуждаются в пояснениях, то последние рассмотрим поподробнее.

За основную модель энерго-инфраструктурного комплекса для малых объектов примем «Пример комплексного энергоснабжения объектов от ВИЭ», являющийся приложением к статье «К разумной энергетике». Главным отличительным признаком этого варианта является наличие в нём теплового аккумулятора – накопителя тепловой энергии.

Разработано очень много конструкций тепловых аккумуляторов, отличающихся и по исполнению, и по виду используемого материала, и по энергоёмкости – вплоть до сезонного теплоснабжения крупных объектов. Они просты по своему устройству, состоят из недорогих и доступных материалов и практически не требуют никакого обслуживания. Для создания в них теплового резерва разработаны различные преобразователи солнечной, ветровой, волновой – то есть возобновляемой энергии. О них поговорим позже.

Вопрос теплоснабжения жилья, разных подсобных и хозяйственных объектов, теплиц и т. д. здесь решается просто. Более серьёзного внимания требует решение вопроса преобразования тепла в электрическую энергию: известные паросиловые агрегаты из-за своей сложности, небезопасности и низкой эффективности здесь заведомо не годятся, а уж о термопарах и говорить нечего.

В упомянутом «Примере» приводится тепломеханический преобразователь по патенту RU №2442906, 2012 г. Он прост в изготовлении, безопасен в эксплуатации, легко вписывается в схему автоматического управления. Но при использовании для его теплочувствительных элементов (ТЧЭ) обычных дюралевых труб реальный КПД будет ниже «паровозного». Конечно, при утилизации сбрасываемого им тепла на отопительные цели (по ниже приведенной блок-схеме) общий к.п.д. системы энергоснабжения остаётся очень высоким, однако соотношение затрат тепла – на обогрев и электроснабжение – может оказаться невыгодным.

Сейчас уже созданы новые материалы, позволяющие изготовить теплочувствительные элементы с улучшенными механическими свойствами и таким образом повысить в разы к.п.д. преобразователя, но эти материалы пока отсутствуют в широком доступе.

С учетом этих обстоятельств был разработан более совершенный компактный тепломеханический преобразователь с более высоким (по крайней мере – на порядок) КПД., чем у выше рассмотренного. При этом он также безопасен и практически не требует никакого обслуживания. Но для освоения его производства должны быть соответствующие производственные условия, а также выполнение определенных формальностей, связанных с патентованием этой модели.

Однако вернёмся к первичным преобразователям возобновляемой энергии. В описаниях упомянутых в «Примере» ветротепловых установок (ВТУ) указаны их главные достоинства: безопасность при всякой погоде и на всей прилегающей территории (т. е. отсутствие «опасной зоны»), способность надежно работать в широком диапазоне ветровых нагрузок, оптимальная динамика работы за счет строгой согласованности силовых характеристик ветроколеса и теплогенератора, защита от запредельных режимов, а также вполне приемлемые капитальные затраты, сопоставимые со стоимостью системы отопления подобных объектов с подключением к газовой сети. Одна – наиболее простая по конструкции – установка схематично показана на рис. 1. У неё такой же ветряк, как у ВТУ по патенту РФ №2253041, а теплогенератор конструкционно совмещен с теплоаккумулятором.

Но более перспективной представляется «Парусная импульсная ветроустановка» (патент РФ №2469209), опять же в варианте с тепловым преобразованием энергии: она вообще не имеет вращающихся органов, сохраняет свою работоспособность даже в экстремальных ветровых условиях, обладает свойством самооптимизации режима работы во всем диапазоне ветровых нагрузок и, таким образом, может быть использована на территории с самой плотной застройкой.

Что касается солнечных коллекторов, то хотелось бы остановиться на самых простых вариантах их конструкции, один из них показан на рис. 2.

Разработан и «Солнечный самонаводящийся коллектор-нагнетатель» — патент РФ № 2535193, не требующий электроэнергии для циркуляции теплоносителя и ориентации абсорбера на источник излучения, а также солнечные коллекторы с защитой от атмосферных осадков (в т.ч. града, снега и гололёда, доставляющих много хлопот при их эксплуатации).

Для автономного энергоснабжения малых объектов на побережьях создан «Импульсный преобразователь волновой энергии» — патент РФ № 2374485.

В заключение следует привести пару примеров комплексного энергоснабжения с краткими пояснениями их практического исполнения.

При выборе вариантов за основу были приняты следующие соображения:

  • требование бесперебойности энергообеспечения объектов даже в самые холодные зимы;
  • целесообразность начать освоение этого нового направления (т. е. с использованием энергоёмких теплоаккумуляторов) с самых простейших конструкций;
  • необходимость обеспечения полной безопасности ветроустановок, позволяющей использовать их на ограниченных земельных участках, где исключена возможность отчуждения территории под «опасную зону», а также максимальное снижение уровня причиняемого дискомфорта;
  • сведéние к минимуму капитальных затрат и эксплуатационных издержек.

В соответствии с этим были выбраны по одному варианту для каждого вида ВИЭ, которые, кстати, в ниже описанном исполнении ещё не апробированы. При этом в качестве теплоносителя используется воздух, что позволяет максимально упростить всю систему теплоснабжения и обеспечить её надежность при любой погоде.

1. Вариант с ветротепловой установкой

Первичным преобразователем ветровой энергии в этом варианте принята упрощенная установка, предназначенная для совместной работы с простейшим галечным аккумулятором (такой вариант упоминается в «Примере комплексного энергоснабжения объектов от ВИЭ»). Используется принцип аэродинамического нагрева (как в аэродинамической сушильной камере, только вместо просушиваемого материала здесь воздухопроницаемый экологически чистый накопитель тепла – промытый гравий, мелкий булыжник и т.п.). Мощный осевой вентилятор с меняющимся углом поворота лопастей создает возможность автоматического регулирования нагрузки на ветроколесо, чем обеспечивается его вращение практически с постоянной скоростью при любом напоре ветра в расчетном интервале. Предусмотрена защита от запредельных режимов, от опасной вибрации (в этом случае автоматическое повторное включение исключено), а при наличии потенциальной опасности – и от шквальных ударов ветра. Конструкция лопастей и их креплений исключает возможность разрушения ветроколеса с потерей его фрагментов. Таким образом, «опасной зоны» не существует.

Над теплоаккумулятором, занимающем определённую площадь, целесообразно разместить теплицу (оранжерею) или какую-либо хозяйственную постройку: кухню, баню либо сушилку. Здесь же можно расположить и предусмотренную в «Примере» микроТЭЦ. Отопление помещений обеспечивается потоком тёплого воздуха от контура охлаждения теплочувствительных элементов тепломеханического преобразователя (ТМП). При повышенной потребности тепла можно замкнуть этот контур и даже добавить тепло прямо от теплоаккумулятора. Поток теплого воздуха пропускается под полом, а выход его предусмотрен по внутреннему периметру наружных стен – за плинтусом через специально оставленную щель в 2 – 3 мм. В результате имеем очень тёплые полы и никаких труб и батарей!

Постоянство частоты вращения вала ТМП (а, следовательно, и электрогенератора) обеспечивается автоматическим регулированием подачи теплоносителя в контур нагрева ТЧЭ.

Вариант ВТУ описанной системы показан на рис.1 выше.

2. Вариант с солнечным нагревателем

Простейшим техническим решением системы с использованием солнечной энергии мог бы стать вариант с размещением предельно упрощенного солнечного коллектора на одном либо двух соседних скатах кровли. При строительстве новых помещений такие, но конструктивно усиленные коллекторы, целесообразно использовать как элементы конструкции крыши, установив их под оптимальным углом наклона (для географической широты средней полосы России — с учетом солнечного склонения в зимнее время – около 30 град. к вертикали).

В качестве теплоаккумулятора следует принять такой же галечный накопитель, однако предпочтительной конструкцией его была бы известная разновидность «теплоаккумулятор СТЕНА», которая примыкает к «глухой» стенке помещения.

Стационарный теплоаккумулятор СТЭ типа «Стена»

В варианте представленного комплекса имеется, однако, один существенный недостаток. При всем удобстве использования «твердых» накопителей тепла теплоемкость материала в 3 – 4 раза ниже, чем у воды. Если при аэродинамическом нагреве его общую теплоёмкость можно увеличить за счёт повышенной температуры нагрева, то в рассматриваемом солнечном варианте такая возможность ограничена, а, следовательно, потребуется увеличение объема и габаритов теплоаккумулятора, при этом не будет оптимальной и температура отбираемого воздуха для работы ТМП и некоторых других целей. Выход представляется в замене обычного коллектора на такой же простейший солнечный нагреватель, но с большей концентрацией лучей и с защитой от атмосферных осадков, (он сейчас проходит экспертизу в Роспатенте). С помощью такого нагревателя можно поднять температуру в аккумуляторе выше 200 oС, обеспечив запас тепла, соизмеримый с энергоёмкостью жидкостного теплоаккумулятора такого же объёма.

Пример простейшей конструкции «встроенного» плоского солнечного коллектора представлен на рис. 2. Для повышения интенсивности облучения абсорбера в зимнее время здесь предусмотрен дополнительный козырек с отражающими нижней и боковыми поверхностями. В холодные сезоны он практически удвоит эффективность коллектора, а с повышением солнца над горизонтом в летнее время этот дополнительный эффект снижается до минимума.

Отражатели – металлические листы с зеркальной поверхностью. Абсорбером служит также лёгкий листовой прокат, освещаемая сторона которого имеет селективное покрытие. Защитное покрытие коллектора – структурные листы поликарбоната, трубопроводов – известные тонкопленочные теплоизоляционные покрытия. Каркас с нижним и верхним каналами для протока теплоносителя сварен из труб, например, прямоугольного сечения.

Остается напомнить, что описания патентов можно найти в открытых реестрах ФИПС.

Н. Ясаков, Новороссийск

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *