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:

Растения сигнализируют об опасности вулканической активности 17.06.2025

Извержения вулканов - одни из самых разрушительных природных явлений, и своевременное их предсказание является важной задачей для защиты жизни и имущества людей. Современные технологии позволяют отслеживать сейсмическую активность, тепловые аномалии и газовые выбросы, однако ученые из разных стран продолжают искать новые, более ранние признаки приближающейся опасности. Недавнее исследование команды под руководством вулканолога Николь Гвинн продемонстрировало необычный способ раннего обнаружения вулканической активности с помощью изменений в растительности вокруг вулкана Этна - одного из самых активных вулканов Европы. В ходе двухлетних наблюдений ученые выявили 16 случаев, когда увеличение содержания углекислого газа (CO2) в воздухе или почве совпадало с ростом показателя NDVI - нормализованного индекса растительности, отражающего интенсивность фотосинтеза и здоровье зеленых насаждений. Этот индекс широко используется для оценки густоты и жизнеспособности растительного покрова на сп ...>>

Магнит без использования полезных ископаемых 17.06.2025

Технологии все больше зависят от редких и дорогих материалов, добыча которых сопряжена с экологическими и геополитическими рисками. В связи с этим поиск альтернативных решений становится одной из важнейших задач науки и промышленности. Недавно американские ученые во главе с исследователем китайского происхождения Цзянь-Пин Ванг разработали магнит, изготовленный исключительно из железа и азота, который не содержит традиционных редкоземельных элементов. Это открытие может кардинально изменить подход к производству магнитных материалов и значительно снизить зависимость от нестабильных международных поставок. В отличие от широко используемых сегодня магнитов, содержащих редкие полезные ископаемые, такие как самарий и диспрозий, новый магнит отличается более простой и экологичной составной частью. По словам ученых, магнит, созданный из железа и азота, обладает силой магнитного поля, которая превосходит многие известные материалы на рынке. Это делает его перспективной заменой для постоянн ...>>

Скука полезна творческим людям 16.06.2025

Когда информационный поток непрерывно заполняет наше сознание, умение сделать паузу становится особенно важным. Именно в моменты кажущейся скуки мозг получает возможность перезагрузиться и активировать скрытые ресурсы, стимулирующие творческое мышление и саморефлексию. Ученые из Университета Саншайн-Кост в Австралии провели исследование, которое подтверждает, что короткие периоды скуки могут быть полезны для творческих людей и не только. Скука возникает в тот момент, когда способность человека удерживать внимание начинает снижаться, и активируется так называемая сеть пассивного режима мозга. Эта система отвечает за внутренние мысли и саморефлексию, в то время как активность исполнительной сети, которая обычно помогает сосредоточиться, заметно снижается. Таким образом, скука становится не просто неприятным ощущением, а своего рода переключателем, дающим мозгу возможность отдохнуть от постоянной концентрации. Современный ритм жизни сопровождается постоянной стимуляцией симпатическо ...>>

Случайная новость из Архива Абсолютно невидимые чернила 05.11.2017 Китайские химики и физики создали первые "полноценные" невидимые чернила, которые никак не проявляют себя и остаются невидимыми для глаз и приборов человека до обработки специальными наночастицами. Все типы существующих на сегодня "невидимых" чернил имеют один общий недостаток - они остаются незаметными для глаза лишь в очень конкретных условиях. Как правило, все такие чернила начинают светиться при облучении ультрафиолетом, а некоторые тайные записки можно увидеть, если просто согнуть лист бумаги или посмотреть на него под другим углом. Лян Ли (Liang Li) из университета Шанхая (Китай) и его коллеги создали более совершенную версию подобной краски, экспериментируя с двумя типами наноматериалов, открытых недавно - металл-органическими каркасами и нанокристаллами из так называемых перовскитов. Металл-органические каркасы (МОК) представляют собой сложные полимерные материалы, похожие по структуре на пчелиные соты и обладающие очень высокой пористостью и прочностью. Этой краской, как отмечают Ли и его коллеги, можно печатать при помощи обычного принтера, а "проявитель" в свою очередь, не меняет структуру МОК бесповоротно и его можно удалить из краски, используя раствор метанола или другого спирта. Благодаря этому секретное послание можно будет повторно сделать невидимым после прочтения. Подобные краски и проявители, как отмечают ученые, можно использовать не только для защиты секретных документов и различных ценных бумаг, но и для решения самых разных задач - создания различных датчиков вредных газов, "временных" светодиодов и множества других высокотехнологичных гаджетов.

Другие интересные новости:

▪ Самый большой в мире внешний дисплей от Samsung

▪ Электронный бюстгальтер следит за фигурой

▪ Одиссей жил не на Итаке

▪ Опасность электронного мусора

▪ Комплект для стриминга от Razer

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Овощерезка из стиральной машины. Чертеж, описание

▪ статья Какой пищевой продукт является настоящей корой деревьев? Подробный ответ

▪ статья Новозеландский шпинат. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Мигающий красный фонарь. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания для мультиметра DT-182. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025