Солнечные водонагревательные установки. Экономическая эффективность систем солнечного теплоснабжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Оптимальные значения параметров систем солнечного теплоснабжения и области их использования в большой степени зависят от капитальных вложений в эти системы, которые складываются из стоимостей отдельных элементов. В гелиоустановках нестандартным элементом является только солнечный коллектор, на долю которого по различным оценкам может приходиться до 60% стоимости всей установки. Поэтому экономическая эффективность использования солнечной энергии в системах теплоснабжения во многом определяется стоимостью солнечного коллектора, которая зависит от масштаба выпуска, материалов, используемых при изготовлении, конструктивных особенностей и области использования.

Для изготовления солнечных коллекторов применяются такие материалы, как сталь, алюминий, пластмассы, различные виды изоляции. Каждый из этих материалов обладает определенными преимуществами и недостатками.

В последнее время для изготовления коллекторов все большее применение находят полимерные материалы (стеклопластики, поли - акрилаты, поливинилхлориды, полиамиды и т. д.), которые легче и дешевле металлов, более устойчивы к коррозии, не подвержены разрушению при замерзании, дают большие возможности при конструировании. Эти материалы обладают достаточной устойчивостью к тепловым и атмосферным воздействиям и долговечностью (срок службы до 15 лет). Ведутся также исследования по использованию экструдированной резины и облегченных бетонов.

В условиях экспериментального производства удельная стоимость коллектора может меняться в широких пределах до 100-300 руб/м2. В этом случае при оценке сравнительной экономической эффективности гелиоустановки и традиционного источника теплоты нарушается сопоставимость вариантов по условиям производства оборудования. Поэтому представляет интерес оценка возможной удельной стоимости солнечного коллектора при серийном производстве на основе существующей технологии изготовления аналогичного оборудования (стальных отопительных радиаторов, пластинчатых теплообменников). Результаты оценки удельной стоимости солнечного коллектора в условиях серийного производства при использовании различных материалов представлены в табл. 3.3. Как видно из таблицы, удельная стоимость солнечного коллектора плоского типа в зависимости от конструкции и применяемых материалов меняется от 10 до 40 руб/м2. Наименьшую стоимость имеет солнечный коллектор, изготовленный из пластмассы, наибольшую - коллектор в алюминиевом корпусе с поглощающей панелью из алюминия.

Следует отметить высокую технологичность коллектора из полимерных материалов и меньшие в 1,5-2 раза трудовые затраты на его изготовление по сравнению с теми же характеристиками конструкций из металла (трудозатраты на изготовление солнечных коллекторов плоского типа, представленных в табл. 3.3, в среднем составляют 2-4 чел*ч/м2).

В таблице приведены массы солнечных коллекторов. Наибольшую массу имеет коллектор, выполненный из стали на основе стального отопительного радиатора типа РСГ.

Таблица 3.3. Удельная стоимость солнечных коллекторов

Использование двухстекольного покрытия приводит к увеличению удельной стоимости коллектора в пределах 1-2 руб/м2 и увеличению массы коллектора на 7-8 кг/м2 (при толщине стекла 3 мм). Большое значение имеет теплоемкость коллектора, которая определяет количество теплоты, идущей на прогрев коллектора до рабочей температуры после охлаждения за ночь. Наименьшую теплоемкость имеют коллекторы, содержащие пластмассовые элементы. Они же характеризуются меньшей массой и стоимостью. Для уменьшения количества теплоты, идущей на прогрев солнечного коллектора, и создания высокоэффективных установок необходимо стремиться к уменьшению массовых характеристик и применению элементов из малотеплоемких материалов.

В табл. 3.4 показана структура удельной стоимости солнечного коллектора плоского типа, рассчитанная по калькуляционным статьям затрат.

Таблица 3.4. Структура удельной стоимости солнечного коллектора плоского типа

В структуре удельной стоимости солнечного коллектора 40-60% стоимости приходится на стоимость поглощающей панели (большее значение относится к панели, выполненной из алюминия), около 10% - на остекление, изоляцию, сборку, остальное - на корпус коллектора.

Тепловая эффективность солнечного коллектора определяется его КПД, который может изменяться в широких пределах в зависимости от конструкции и условий эксплуатации. Повышение эффективности коллектора, особенно при значительной разности температур нагреваемой жидкости и окружающей среды, как указывалось ранее, редко может быть достигнуто без усложнения его конструкции, что приводит к увеличению удельной стоимости.

Одним из путей улучшения характеристик плоских коллекторов является обработка поглощающей поверхности, создание селективной поверхности с целью снижения ее степени черноты в длинноволновой части спектра без существенного уменьшения поглощательнои способности в коротковолновом диапазоне. В качестве селективных покрытий, чаще всего используют оксидированную медь, черный никель, черный хром, применение которых оправдано только для коллекторов, работающих при температурах выше 333 К. По данным некоторых авторов применение селективных покрытий вызывает увеличение стоимости покрытия поглощающей поверхности коллектора в 3-4 раза, по сравнению с покрытием на основе черной краски. Поэтому можно ожидать, что использование селективного покрытия на основе существующих недорогих технологий приведет к увеличению удельной стоимости коллектора на 2-4 руб/м2. Использование селективных покрытий на основе черного никеля, хрома и других элементов может привести к увеличению удельной стоимости на 20-30 руб /м2.

Другим путем повышения тепловой эффективности плоского коллектора является применение вакуумированных коллекторов. Используя для создания таких коллекторов технологию изготовления вакуумированных люминесцентных ламп типа ЛБ с рефлекторным слоем, можно ожидать, что удельная стоимость коллектора составит 50-70 руб/м2 (в условиях серийного производства).

Теплотехническое совершенство солнечного коллектора определяется значением отношения Чем меньше это отношение, тем выше КПД коллектора. Однако повышение КПД, следовательно, уменьшение связано чаще всего с усложнением конструкции и увеличением его удельной стоимости.

В дальнейшем при совершенствовании технологии изготовления солнечных коллекторов различных типов, уменьшении их удельной стоимости и повышении замыкающих затрат на органическое топливо области экономической эффективности применения более совершенных конструкций будут расширяться.

При удельной стоимости коллектора 18-22 руб /м2 (это соответствует уровню стоимости солнечного коллектора наиболее распространенного типа - на основе отопительного радиатора РСГ) структура затрат,%, в системе солнечного теплоснабжения в среднем по жилым домам приведена в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Структура затрат,%

Примечание. Числитель - значения для установок горячего водоснабжения, знаменатель - для комбинированных установок (отопление и горячее водоснабжение).

Удорожание объекта теплоснабжения за счет строительства гелиоустановки может изменяться для систем горячего водоснабжения в пределах 5-15%, причем меньшее значение относится к зданиям большей этажности. Для комбинированных систем удорожание в среднем составляет 20-30%.

В стоимость строительных работ входит подготовка территории или площадки на крыше здания под солнечные коллекторы, бойлерную, баки, теплообменники, возведение опорных конструкций, теплоизоляция оборудования и другие работы. Затраты на создание опорных конструкций составляют в среднем 8-15% стоимости всей установки и входят в стоимость строительных работ.

В целом, около 40-50% общей стоимости систем солнечного теплоснабжения приходится на строительные и санитарно-технические работы. Это указывает на значительные резервы снижения капитальных затрат, которые могут быть реализованы на стадии проектирования и монтажа элементов гелиоустановки. Наименьшие капитальные вложения будут иметь системы солнечного теплоснабжения при совмещении солнечных коллекторов с конструкциями крыш и стен здания, упрощении системы автоматики, сокращении коммуникаций при транспортировке теплоносителя и т. д.

Автор: Магомедов А.М.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Антиматерия падает вниз подобно обычной материи 17.01.2022 Ученые-физики из Европейской организации ядерных исследований CERN провели ряд исследований и определили, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, и падает в "правильном" направлении, т.е. вниз. Несомненно, что это походит на вполне очевидную вещь, тем не менее, ученые в течение достаточно долгого времени не могли ни подтвердить, ни опровергнуть этот факт, и лишь последний эксперимент позволил им дать более-менее точный ответ, но и то с некоторыми допущениями. Антиматерия является точной копией материи с одним лишь важным различием - наличием противоположного электрического заряда. И это различие имеет некоторые серьезные последствия, каждый раз, когда частица обычной материи и антиматерии сталкиваются в пространстве, они взаимно уничтожают друг друга, превращаясь в чистую энергию. К счастью для всех нас и окружающего нас мира, состоящего из обычной материи, антиматерия является большой редкостью во Вселенной. И в этом заключен один из главных фундаментальных вопросов современной физики, ведь во время Большого Взрыва во Вселенной должно было образоваться равное количество материи и антиматерии. Но во все это вмешался какой-то неизвестный фактор, который нарушил баланс между количеством материи и ее антипода, и не дал всей Вселенной сразу же погибнуть в огне аннигиляции. Поэтому ученые-физики путем изучения антивещества продолжают упорно искать этот неизвестный фактор, который может скрываться в самых незначительных различиях между определенными частицами материи и их античастицами. Согласно Стандартной Модели таких различий не должно быть, и если ученым удастся найти что-либо, это откроет перед ними целый новый мир совершенно иной физики. Из сказанного чуть выше следует, что спектральные линии материи и антиматерии должны быть одинаковыми. Этот факт был проверен и подтвержден в 2016 году учеными CERN на примере водорода и аниводорода. Так же ученые достаточно долго задавались вопросом взаимодействия антиматерии с гравитацией, несмотря на кажущуюся простоту этого вопроса, поиски ответа на него заняли целые годы интенсивных исследований. Опять же, согласно той же Стандартной Модели, антиматерия должна взаимодействовать с гравитацией подобно обычной материи, но существует крошечный шанс того, что это взаимодействие может иметь "обратный знак" и антиматерия под воздействие гравитации будет "падать вверх". Для проверки вектора взаимодействия антиматерии и гравитации ученые поместили антипротоны и ионы водорода в электромагнитное устройство, известное под названием ловушки Пеннинга. Находясь внутри ловушки, заряженные частицы движутся по циклической траектории под воздействием сложных магнитных полей. Измеряя частоты этого движения, ученые могут вычислить соотношение масс к зарядам частиц, которые должны быть одинаковыми для материи и антиматерии. Но любые различия, которые могли быть обнаружены, стали бы указанием на разницу во взаимодействии с силами гравитации. То, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, не стало большой неожиданностью для ученых. О достоверности полученных результатов говорит то, что все измерения были проведены с точностью в 97 процентов, в четыре раза точней, чем подобные измерения, проведенные ранее. Тем не менее, в оставшихся трех процентах скрывается крошечная лазейка, позволяющая закрасться во все это причудливым законам иной физики. Вполне вероятно, что другие эксперименты, использующие более простой подход, могут дать совершенно иные результаты, противоположные результатам, полученным учеными из CERN. И тогда это все станет не просто намеком, а огромным "дорожным указателем", показывающим направление на область физики, лежащей вне пределов Стандартной Модели.

Другие интересные новости:

▪ Увеличение жизни ультрахолодных молекул

▪ Очки с музыкой

▪ Графен скрещен с нанотрубками

▪ Флуоресцентая микроскопия высокого разрешения

▪ Бескаркасные солнечные панели на липкой основе

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Американская мечта. Крылатое выражение

▪ статья Почему марафонская дистанция - 42 км 195 м? Подробный ответ

▪ статья Лабазник вязолистный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Технология солнечных фотоэлектрических элементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Шляпа-цилиндр Аллаказама. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025