Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ОПЫТА В ОБЛАСТИ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 7
1.1 Обзор рынка солнечного теплоснабжения 7
1.2 Обзор мирового опыта в использовании солнечных вакуумных
коллекторов 17
1.3 Отечественный опыт использования вакуумных трубчатых
солнечных коллекторов 21
2 СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ. УСТРОЙСТВО, ХАРАКТЕРИСТИКИ,
РАСЧЕТЫ 26
2.1 Виды устройство и принципы работы солнечных коллекторов 26
2.2 Определение необходимой тепловой энергии у потребителя 37
2.3 Характеристика объекта. Расчеты потребности в энергии для его
теплоснабжения 42
3 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ. УСТРОЙСТВО, ХАРАКТЕРИСТИКИ,
РАСЧЕТЫ 50
3.1 Обоснование выбора и расчет системы отопления 50
3.2 Расчет выработки тепла солнечным вакуумным трубчатым
коллектором 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
ПРИЛОЖЕНИЯ 73
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
Актуальность работы обусловлена тем, что в современном мире при высоком уровне научно-технического прогресса из года в год наблюдается рост энергопотребления, в том числе энергия тратится и на теплоснабжение. Но, как показывают результаты многих исследований запасы органического (традиционного) топлива исчерпаемы, т.е. не бесконечны и уменьшаются с большой скоростью.
Климатические условия нашей планеты существенно различаются и наряду с теплыми и солнечными уголками существуют холодные зоны, где тепловая энергия просто необходима. Инфраструктура отдельных районов нашей страны не всегда позволяет пользоваться газом и электричеством для теплоснабжения. Таким образом, человечество нуждается в альтернативных источниках получения тепловой энергии.
Одним из источников получения тепловой энергии является Солнце. Люди нагревали воду при помощи Солнца с давних пор, задолго до того, как лидирующее место заняло ископаемое топливо. Солнце это мощный источник энергии. По оценкам учёных энергии солнца хватило бы покрыть все человеческие потребности на протяжении, как минимум пяти миллиардов лет [1,2]. Но в использовании энергии Солнца существуют и недостатки такие как:
• прерывистость и сезонная изменчивость;
• энергия Солнца рассеянная и её приходится собирать и преобразовывать, а это дополнительные затраты и, порой большие площади;
• на территориях, где солнечная радиация обильна, как правило, мало населения.
Несмотря на вышеперечисленные недостатки, солнечная энергетика имеет своё место и постоянно развивается. Принципы солнечного теплоснабжения были известны на протяжении тысячелетий. Чёрная поверхность сильней нагревается на солнце, чем светлая. На этом свойстве и основано использование солнечных коллекторов, известных так же как приспособления, непосредственно использующие энергию Солнца.
Цель работы: исследовать возможность круглогодичного снабжения горячей водой и теплом загородного дома при помощи вакуумного трубчатого солнечного коллектора.
Задачи: подобрать и изучить источники, изучить существующий опыт использования вакуумных коллекторов, изучить методы расчётов и варианты монтажа системы, исследовать возможность использования вакуумных
солнечных коллекторов для круглогодичного теплоснабжения, произвести необходимые расчёты.
В работе исследована возможность круглогодичного использования
вакуумных солнечных коллекторов для горячего водоснабжения и отопления загородного дома в Челябинской области (г. Челябинске). Результаты работы могут быть применены для решения проблемы горячего водоснабжения и отопления загородных домов.
По результатам работы можно отметить следующее
Анализ использования солнечной энергии для преобразования в тепловую в мире и в России в том числе в районе Челябинской области показал, что это направление находится на стадии развития. В России значительная часть от всех топливно-энергетических ресурсов расходуется для теплоснабжения. Использование солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения может существенно снизить расход. С точки зрения сбережения природных ресурсов, очень важно замещение традиционных источников теплоснабжения индивидуального дома. Существует необходимость в исследованиях потенциала использования вакуумных трубчатых солнечных коллекторов.
Рассмотрены методы расчетов необходимого количества тепла и способы снижения тепловых потерь за счет использования материалов с низкой теплоотдачей для стен, потолка и перекрытия пола и материалов. Рассмотрены способы эффективного отопления дома, в том числе использование материалов с высокой теплоотдачей для верхнего слоя покрытия пола с целью повысить коэффициент теплоотдачи от теплоносителя. Рассчитано необходимое количество гелиоколлекторов для отопления и горячего водоснабжения и возможность их монтажа.
Результаты расчетов показали, что необходимое количество коллекторов для теплоснабжения и горячего водоснабжения больше чем может разместиться на крыше дома, поэтому система должна быть снабжена догревателем, работающим на традиционном топливе или электроэнергии.
Также из расчетов видно, что угол наклона вакуумного коллектора 70о зимой позволяет увеличить количество энергии получаемой от солнца, а летом снизить. Это может использоваться для сглаживания сезонной неравномерности солнечной инсоляции.
Поставленные в проекте задачи выполнены, цель проекта - возможность круглогодичного теплоснабжения загородного дома исследована.
