Текущий уровень технологий позволяет проводить диверсификацию получения энергии и применения ее для бытовых нужд. Тенденция доминирующего использования традиционных источников, таких, как природный газ и электроэнергия, полученная из ископаемых энергоресурсов, постепенно меняет свое направление. Вместо них все более популярными становятся установки, использующие возобновляемые источники энергии. В этой статье пойдет речь о конкретных примерах практического применения таких видов оборудования
Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) содержит в себе неоспоримое преимущество, которое заключается в получении, по сути, бесплатной энергии. Расходы присутствуют только в виде вложений на сооружение и обслуживание соответствующего оборудования, стоимость которого с каждым годом уменьшается. Однако, исходя из происхождения конкретных возобновляемых источников энергии, применение некоторых систем оборудования в населенных пунктах, особенно в городах, может быть проблемой. Так, не всегда можно использовать геотермальные установки, тепловые насосы типа «вода-вода» и ряд других, особенно в условиях плотной застройки в городах либо при отсутствии близких водоемов. Тепловые насосы типа «воздух-вода», а также установки нагрева воды на базе солнечных коллекторов, обладают такой важной характеристикой, как универсальность, что позволяет использовать их на многих разных объектах.
Тепловые насосы «воздух-вода»: примеры установки
Тепловой насос типа «воздух-вода» − универсальный инструмент для обеспечения комфортных условий пребывания внутри помещения в любое время года. Такое оборудование способно работать в режиме обогрева, охлаждения, а при подключении бака косвенного нагрева – обеспечивать горячей водой.
Примером использования такого оборудования является установка системы тепловых насосов польского производства Hewalex WBR-21HB (рис. 1) в СОШ 1-3 ст. села Мурафа Винницкой области. Их назначение – подогрев воды для бассейна, который располагается в помещении школы. Монтажные работы проводились компанией «Апогей-ГмбХ».
Рис. 1 Внешние блоки тепловых насосов Hewalex WBR-21HB
Объем бассейна составляет 220 м³, и до модернизации системы подогрева воды использовалось, в среднем, 18222 кВт электроэнергии и 2191 м³ природного газа. При этом бассейн работал только во время отопительного сезона.
Тепловой насос Hewalex WBR-21HB способен подогревать воду до температуры 40°С. Этого вполне достаточно, исходя из его целевого назначения. Компрессор и теплообменник устройства изготовлены из титана, а его корпус – из стали, что позволяет существенно продлить срок их работы. Тепловой насос можно использовать в условиях химической защиты воды, в частности, методом хлорирования. Однако при этом важно принимать меры защиты теплообменника от влияния химических веществ.
Подробные технические характеристики устройства приведены в таблице 1.
Таблица 1. Технические характеристики теплового насоса Hewalex WBR-21HB
Подключения теплового насоса осуществлялось согласно схеме, изображенной на рис. 2.
Рис. 2. Схема подключения теплового насоса для обогрева бассейна
Ежегодная экономия средств после установки системы тепловых насосов будет составлять от 15200 грн. При этом расход электроэнергии для обогрева будет зависеть от интенсивности использования оборудования. Новая система с тепловыми насосами гораздо проще в обслуживании и будет служить не одно десятилетие.
Система отопления и охлаждения на базе теплового насоса
Следующий пример − тепловой насос, который используется в системе отопления и охлаждения. Объект установки: корпус № 20 НТТУ «КПИ им. И. Сикорского», помещения кафедры ВИЭ факультета электро-энерготехники и автоматики, общая площадь – 150 м². Здесь был установлен тепловой насос польского производителя Hewalex, мощностью 19,5 кВт , а обогрев осуществляется с помощью радиаторов и потолочных фанкойлов (рис. 3). Система способна в течение отопительного сезона выработать 14,1 Гкал энергии, а в весенне-летнее время года сможет обеспечивать охлаждение помещений.
Рис. 3. Схема установки теплового насоса в системе отопления и охлаждения
Использование электрического котла в системе необходимо для частичного догрева теплоносителя при слишком низких температурах воздуха снаружи помещения в холодное время года.
Применение систем на базе плоских коллекторов
Солнечные установки с использованием плоских коллекторов являются универсальным инструментом для преобразования энергии видимого и инфракрасного спектра солнечного излучения в полезную тепловую энергию. Температура теплоносителя в них может достигать 250-300°С. При благоприятных условиях они могут полностью обеспечить потребность в ГВС и до 30% потребности в отоплении.
Такого рода комплекс оборудования был установлен для обеспечения потребности в горячем водоснабжении корпуса № 30 НТТУ «КПИ им. И. Сикорского». Система горячего водоснабжения здания представлена 12 точками водозабора, по две на каждый из шести этажей. Точки отбора воды подсоединены к главному стояку ГВС, а рециркуляция горячей воды в системе осуществляется на первом этаже здания.
Смонтированная солнечная установка состоит из трех плоских коллекторов производителя Hewalex модели KS2000TLP-AC, общей площадью 5,5 м², в сочетании с бойлером косвенного нагрева Hewalex KOMPAKT 300HB (рис. 4). Монтаж осуществлялся на плоской крыше здания с использованием специальных монтажных каркасных конструкций для обеспечения оптимального угла наклона. Бойлер был размещен в чердачном помещении.
Рис. 4. Общая схема солнечной установки для системы ГВС
Солнечный коллектор KS2000-TLP-AC польского изготовителя Hewalex оснащен алюминиево-медным абсорбером.Медные трубы с алюминиевыми пластинами абсорбера соединены с помощью технологии лазерной сварки. Применение алюминия позволяет снизить массу конструкции, обеспечивая высокую эффективность оборудования. Поверхность коллектора защищена структурированным закаленным стеклом, коэффициент проникновения солнечных лучей которого имеет уровень U1, то есть, оно пропускает до 92% всего излучения. Кроме этого, стекло защищено от механических повреждений − снегом, градом или сильным ветром. Это подтверждено наличием сертификата соответствия PN-EN 12975-2.
Поверхность плоского коллектора имеет PVD-покрытие (physical vapor deposition – напыление конденсацией из газовой фазы), что позволяет увеличить поглощение солнечного излучения до 95%. При этом теплоотдача в окружающую среду составляет только 5%.
Другие технические характеристики солнечного коллектора данной модели приведены в таблице 2.
Таблица 2. Основные технические характеристики солнечного коллектора KS2000TLP-AC
Солнечные коллекторы предназначены аккумулировать максимальное количество тепла от солнечного излучения и преобразовать его в полезную тепловую энергию. В процессе работы нужно минимизировать потери тепла теплоносителем вследствие взаимодействия с внешней средой. Поэтому, дно и боковые стенки корпуса коллектора покрыты слоем термоизоляции из минеральной ваты. Кроме этого, устройство защищено от перегревания, благодаря применению формы арфы трубопровода с теплоносителем.
Бойлер косвенного нагрева Hewalex KOMPAKT 300HB
Назначение бойлера косвенного нагрева в схеме заключается в непосредственной передаче тепловой энергии от теплоносителя воде в системе ГВС (рис. 5).
Рис. 5. Конструкция бойлера косвенного нагрева Hewalex KOMPAKT 300HB
При благоприятных погодных условиях солнечный коллектор может покрывать потребность в горячем водоснабжении на 100%, производя до 20 кВт/ч тепловой энергии. Однако, в среднегодовом расчете солнечный коллектор позволяет удовлетворить потребность в ГВС приблизительно на 50%. При менее благоприятных погодных условиях, когда энергии солнечных лучей недостаточно, чтобы нагреть воду до необходимой температуры (55°С), система продолжает работать, обеспечивая нагрев до максимально возможного уровня. Для достижения желаемой температуры используется встроенный в бойлер косвенного нагрева дополнительный источник тепла (в виде ТЭНа). Мощность нагревательного элемента в установленном бойлере составляет 2 кВт. При необходимости встроенный змеевик в бойлере можно присоединить к существующей системе отопления.
Подробные технические характеристики бойлера приведены в таблице 3.
Таблица 3. Технические характеристики бойлера косвенного нагрева Hewalex KOMPAKT 300HB
Для того, чтобы гарантировать нагрев воды до нужной температуры, в системе было установлено четыре температурных датчика:
• на выходе из панели солнечного коллектора;
• в нижней части бойлера;
• в верхней части бойлера;
• для замера температуры в желаемой точке системы ГВС.
Применение подобной схемы в обустройстве системы ГВС имеет ряд преимуществ. Прежде всего – это универсальность такой схемы и возможность выбирать оптимальный способ получения горячей воды соответствующей температуры. Основным источником тепла является солнечная установка, а когда ее мощности недостаточно, − пользователь имеет возможность применить электрический догрев. Кроме этого, его можно осуществлять при помощи системы отопления, в том числе с помощью теплового насоса.
Обустройство системы ГВС для Шаргородской районной гимназии
По схожему принципу компанией «Апогей-ГмбХ» было оборудовано систему снабжения горячей водой в котельном помещении Шаргородской районной гимназии (рис. 6).
Рис. 6. Система солнечных коллекторов для обеспечения ГВС в Шаргородской районной гимназии
Солнечная установка состоит из 12 плоских солнечных коллекторов польского производителя Hewalex. Подключение осуществлялось по аналогичной схеме, как и в предыдущем примере. Система оборудована двумя бойлерами косвенного нагрева, емкостью по 720 л каждый.
Тепловые насосы и солнечные установки на базе коллекторных панелей являются универсальным оборудованием, монтаж которого возможен практически на любых объектах. Их можно использовать как в многоэтажных зданиях, так и в частном секторе, а также на коммерческих или промышленных сооружениях. Эффективность установленного оборудования зависит от правильности его подбора в соответствии с потребностями потребления. Также очень большое значение имеет качество самих комплектующих и правильность их монтажа.
Применение систем оборудования, использующих возобновляемые источники энергии, является оправданной инвестицией в обеспечение комфортных климатических и санитарных условий. Этот вопрос становится особенно актуальным на фоне постоянного подорожания электроэнергии и природного газа. К тому же, стоимость капитальных вложений на внедрение таких систем постоянно уменьшается благодаря усовершенствованию технологий и увеличению конкуренции на рынке оборудования. Пока эти тенденции сохраняются, можно смело говорить о том, что количество установленного оборудования такого типа будет постоянно возрастать.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 3 710
