Sistema di riscaldamento solare. Schema, descrizione

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Impianti solari per il riscaldamento dell'acqua. Sistema di riscaldamento solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Sulla base dell'uso di impianti solari, è possibile risolvere i problemi di riscaldamento, raffreddamento e fornitura di acqua calda di edifici residenziali, amministrativi, industriali e agricoli. Gli impianti solari sono classificati come segue:

su prenotazione: impianti di adduzione acqua calda; impianti di riscaldamento; impianti combinati per la fornitura di calore e freddo;
per tipo di refrigerante utilizzato: liquido; aria;
per durata del lavoro: tutto l'anno; di stagione;
secondo la soluzione tecnica dello schema: circuito singolo; doppio circuito; multicircuito.

I mezzi di scambio termico più comunemente utilizzati negli impianti solari termici sono i liquidi (acqua, soluzione di glicole etilenico, materia organica) e l'aria. Ognuno di loro ha alcuni vantaggi e svantaggi. L'aria non gela, non crea grossi problemi associati a perdite e corrosione delle apparecchiature. Tuttavia, a causa della bassa densità e della capacità termica dell'aria, delle dimensioni degli impianti ad aria, il consumo energetico per il pompaggio del liquido di raffreddamento è superiore a quello dei sistemi a liquido. Pertanto, nella maggior parte dei sistemi di riscaldamento solare funzionanti, sono preferiti i liquidi. Per le esigenze abitative e comuni, il principale refrigerante è l'acqua.

Quando i collettori solari funzionano durante periodi con temperature esterne negative, è necessario utilizzare l'antigelo come refrigerante o evitare in qualche modo il congelamento del refrigerante (ad esempio, scaricando tempestivamente l'acqua, riscaldandola, isolando il collettore solare).

Gli impianti di acqua calda solare funzionanti tutto l'anno con una fonte di calore di riserva possono essere equipaggiati con case di tipo rurale, edifici a più piani e appartamenti, sanatori, ospedali e altre strutture. Le installazioni stagionali, come ad esempio le docce per i campi dei pionieri, le pensioni, le installazioni mobili per geologi, muratori, pastori, operano solitamente in estate e nei mesi di transizione dell'anno, durante i periodi con una temperatura esterna positiva. Possono avere o meno una fonte di calore di riserva, a seconda del tipo di struttura e delle condizioni operative.

Il costo degli impianti solari per l'acqua calda può variare dal 5 al 15% del costo dell'oggetto e dipende dalle condizioni climatiche, dal costo dell'attrezzatura e dal grado del suo sviluppo.

Negli impianti solari progettati per impianti di riscaldamento vengono utilizzati sia i liquidi che l'aria come vettori di calore. Negli impianti solari multicircuito è possibile utilizzare diversi vettori di calore in diversi circuiti (ad es. acqua in un circuito solare, aria in un circuito di distribuzione). Nel nostro paese vengono utilizzati prevalentemente impianti solari ad acqua per la fornitura di calore.

La superficie dei collettori solari necessaria per gli impianti di riscaldamento è tipicamente 3-5 volte la superficie dei collettori per gli impianti di acqua calda, quindi il tasso di utilizzo di questi impianti è inferiore, soprattutto in estate. Il costo di installazione per un sistema di riscaldamento può essere del 15-35% del costo dell'oggetto.

I sistemi combinati possono includere impianti per tutto l'anno per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda, nonché impianti funzionanti in modalità pompa di calore e tubi di calore per riscaldamento e raffreddamento. Questi sistemi non sono ancora ampiamente utilizzati nell'industria.

La densità di flusso della radiazione solare che arriva sulla superficie del collettore determina in gran parte l'ingegneria termica e le prestazioni tecniche ed economiche dei sistemi di fornitura di calore solare.

La densità di flusso della radiazione solare varia durante il giorno e durante tutto l'anno. Questa è una delle caratteristiche dei sistemi che utilizzano l'energia solare e, quando si eseguono calcoli ingegneristici specifici per impianti solari, la questione della scelta del valore calcolato di E è decisiva.

Come schema di progettazione per un sistema di fornitura di calore solare, si consideri lo schema mostrato in Fig. 3.3, che consente di tenere conto delle caratteristiche del funzionamento di vari sistemi. Il collettore solare 1 converte l'energia della radiazione solare in calore, che viene trasferito all'accumulo 2 attraverso lo scambiatore di calore 3. Lo scambiatore di calore può essere posizionato nell'accumulo stesso. La circolazione del liquido di raffreddamento è assicurata da una pompa. Il refrigerante riscaldato entra nei sistemi di acqua calda e riscaldamento. In caso di mancanza o assenza di irraggiamento solare, è inclusa nell'opera una fonte di calore di riserva per l'approvvigionamento di acqua calda o il riscaldamento 5.

Impianti solari per il riscaldamento dell'acqua. Sistema di riscaldamento solare
Fig.3.3. Schema del sistema di riscaldamento solare: 1 - collettori solari; 2 - serbatoio di accumulo dell'acqua calda; 3 - scambiatore di calore; 4 - edificio con riscaldamento a pavimento; 5 - duplicatore (fonte di energia aggiuntiva); 6 - sistema solare passivo; 7 - batteria di ciottoli; 8 - persiane; 9 - ventilatore; 10 - flusso di aria calda nell'edificio; 11- fornitura di aria di ricircolo dall'edificio

Il sistema di riscaldamento solare utilizza collettori solari di nuova generazione "Rainbow" di NPP "Concorrente" con prestazioni termiche migliorate grazie all'uso di un rivestimento selettivo su un pannello in acciaio inossidabile che assorbe il calore e un rivestimento traslucido di vetro extra forte ad alta ottica caratteristiche.

Il sistema utilizza come vettore di calore: acqua a temperatura positiva o antigelo durante il periodo di riscaldamento (circuito solare), acqua (circuito riscaldamento secondo pavimento) e aria (circuito riscaldamento solare terza aria).

Come fonte di riserva è stata utilizzata una caldaia elettrica.

L'aumento dell'efficienza dei sistemi di alimentazione solare può essere ottenuto attraverso l'uso di vari metodi di accumulo dell'energia termica, la combinazione razionale di sistemi solari con caldaie termiche e impianti a pompa di calore, una combinazione di sistemi attivi e passivi, lo sviluppo di mezzi e metodi efficaci di controllo automatico.

La diffusa introduzione di sistemi solari basati su SC per la fornitura stagionale di acqua calda e di sistemi solari passivi con accumulo di calore stagionale per il riscaldamento ridurrà drasticamente il consumo di combustibili fossili nelle aree a carenza energetica, prevenendo così il rilascio di decine di migliaia di tonnellate di anidride carbonica e migliorare l'ecologia ambientale.

Autore: Magomedov A.M.

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