سیستم های گرمایش خورشیدی. کلکتورهای حرارتی خورشیدی آنچه فناوری های مدرن می توانند ارائه دهند

2018-08-15

در اتحاد جماهیر شوروی چندین مدرسه علمی و مهندسی گرمایش خورشیدی وجود داشت: مسکو (ENIN، IVTAN، MPEI، و غیره)، کیف (KievZNIIEPIO، موسسه مهندسی عمران کیف، موسسه ترموفیزیک فنی و غیره)، تاشکند (فیزیک و فنی). مؤسسه آکادمی علوم UzSSR، TashZNIIEP، عشق آباد (موسسه انرژی خورشیدیآکادمی علوم TSSR، تفلیس ("Spetsgelioteplomontazh"). در دهه 1990 متخصصانی از کراسنودار، مجتمع دفاعی (شهر رئوتوف، منطقه مسکو و کووروف)، موسسه فناوری های دریایی (ولادیووستوک) و Rostovteploelektroproekt به این کار پیوستند. مدرسه اصلی نیروگاه های خورشیدی در Ulan-Ud توسط G.P. کاساتکین.

حرارت خورشیدی یکی از پیشرفته ترین فناوری های تبدیل انرژی خورشیدی در جهان برای گرمایش، آب گرم و سرمایش است. در سال 2016، کل ظرفیت سیستم های حرارتی خورشیدی در جهان 435.9 گیگاوات (622.7 میلیون متر مربع) بود. در روسیه، گرمایش خورشیدی هنوز کاربرد عملی گسترده ای دریافت نکرده است، که در درجه اول به دلیل تعرفه های نسبتا پایین برای گرما و انرژی الکتریکی. در همان سال بر اساس داده های کارشناسی، تنها حدود 25 هزار متر مربع نیروگاه خورشیدی در کشورمان راه اندازی شد. در شکل 1 عکسی از بزرگترین نیروگاه خورشیدی روسیه در شهر نریمانوف، منطقه آستاراخان، با مساحت 4400 متر مربع را نشان می دهد.

با در نظر گرفتن روندهای جهانی در توسعه انرژی های تجدیدپذیر، توسعه گرمایش خورشیدی در روسیه نیاز به درک تجربه داخلی دارد. جالب است بدانید که مسائل مربوط به استفاده عملی از انرژی خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی در سطح ایالتی در سال 1949 در اولین نشست سراسری در زمینه مهندسی خورشیدی در مسکو مورد بحث قرار گرفت. توجه ویژه ای به سیستم های فعال و غیرفعال شد گرمای خورشیدیساختمان ها

پروژه سیستم فعال در سال 1920 توسط فیزیکدان V. A. Mikhelson توسعه و اجرا شد. در دهه 1930، سیستم های گرمایش خورشیدی غیرفعال توسط یکی از مبتکران فناوری خورشیدی - مهندس معمار بوریس کنستانتینوویچ بوداشکو (شهر لنینگراد) توسعه یافت. در همین سالها، دکترای علوم فنی، پروفسور بوریس پتروویچ واینبرگ (لنینگراد) تحقیقاتی را در مورد منابع انرژی خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی انجام داد و توسعه داد. مبانی نظریساخت نیروگاه های خورشیدی

در سالهای 1930-1932، K. G. Trofimov (شهر تاشکند) یک بخاری هوای خورشیدی با دمای گرمایش تا 225 درجه سانتیگراد را توسعه داد و آزمایش کرد. یکی از رهبران در توسعه کلکتورهای خورشیدی و تاسیسات تامین آب گرم خورشیدی (DHW) Ph.D. بوریس والنتینوویچ پتوخوف. او در کتاب خود "آبگرمکن های خورشیدی نوع لوله ای" که توسط وی در سال 1949 منتشر شد، امکان سنجی توسعه و اصلی را اثبات کرد. تصمیمات سازندهکلکتورهای خورشیدی تخت (SC). وی بر اساس ده سال تجربه (1938-1949) در ساخت تاسیسات خورشیدی برای سیستم های تامین آب گرم، روشی را برای طراحی، ساخت و بهره برداری از آنها ایجاد کرد. بنابراین در نیمه اول قرن گذشته تحقیقاتی در کشور ما بر روی انواع سیستم های گرمایش خورشیدی از جمله پتانسیل و روش های محاسبه تابش خورشیدی، کلکتورهای خورشیدی مایع و هوا، تاسیسات خورشیدی برای سیستم های تامین آب گرم انجام شد. , سیستم های گرمایش خورشیدی فعال و غیرفعال .

در بیشتر مناطق، تحقیق و توسعه شوروی در زمینه گرمایش خورشیدی جایگاه پیشرو در جهان را به خود اختصاص داد. در همان زمان، در اتحاد جماهیر شوروی استفاده عملی گسترده ای دریافت نکرد و بر اساس ابتکار عمل توسعه یافت. بنابراین، Ph.D. B.V. Petukhov ده ها تاسیسات خورشیدی را با سلول های خورشیدی طراحی خود در پست های مرزی اتحاد جماهیر شوروی توسعه داد و ساخت.

در دهه 1980، به دنبال تحولات خارجی ناشی از به اصطلاح "بحران انرژی جهانی"، تحولات داخلی در این زمینه انرژی خورشیدیبه میزان قابل توجهی تشدید شده اند. آغازگر تحولات جدید مؤسسه انرژی بود که به نام آن نامگذاری شد. G. M. Krzhizhanovsky در مسکو (ENIN) که از سال 1949 در این زمینه تجربه اندوخته است.

رئیس کمیته دولتی علوم و فناوری، آکادمیسین V. A. Kirillin از تعدادی از مراکز علمی اروپایی که تحقیقات و توسعه گسترده ای را در زمینه انرژی های تجدید پذیر آغاز کردند، بازدید کرد و در سال 1975 مطابق با دستورالعمل وی، موسسه دماهای بالا آکادمی علوم درگیر کار در این راستا اتحاد جماهیر شوروی در مسکو بود (هم اکنون موسسه مشترک دماهای بالا، JIHT RAS).

در دهه 1980 در RSFSR، مؤسسه انرژی مسکو (MPEI)، مؤسسه مهندسی عمران مسکو (MISI) و مؤسسه اتحادیه آلیاژهای سبک (VILS، مسکو) نیز شروع به انجام تحقیقات در زمینه تأمین گرمای خورشیدی کردند. دهه 1980

توسعه پروژه های آزمایشی برای تاسیسات خورشیدی پرقدرت توسط موسسه تحقیقاتی و طراحی مرکزی طراحی تجربی (TsNII EPIO، مسکو) انجام شد.

دومین مرکز مهم علمی و مهندسی برای توسعه گرمایش خورشیدی کیف (اوکراین) بود. سازمان پیشرو در اتحاد جماهیر شوروی برای طراحی نیروگاه های خورشیدی برای مسکن و خدمات عمومی توسط کمیته دولتی مهندسی عمران اتحاد جماهیر شوروی به عنوان موسسه تحقیقات و طراحی منطقه کیف (KievZNIIEP) تعیین شد. تحقیقات در این راستا توسط موسسه مهندسی و ساخت کیف، موسسه ترموفیزیک فنی آکادمی علوم اوکراین، موسسه مسائل علم مواد آکادمی علوم SSR اوکراین و موسسه الکترودینامیک کیف انجام شد.

سومین مرکز در اتحاد جماهیر شوروی شهر تاشکند بود که در آن تحقیقات توسط موسسه فیزیک و فنی آکادمی علوم ازبکستان SSR و موسسه آموزشی دولتی کارشی انجام شد. توسعه پروژه های تاسیسات خورشیدی توسط موسسه تحقیقاتی و طراحی منطقه ای تاشکند TashZNIIEP انجام شد. در زمان شوروی، تامین گرمای خورشیدی توسط موسسه انرژی خورشیدی آکادمی علوم ترکمنستان SSR در شهر عشق آباد انجام می شد. در گرجستان، تحقیقات روی کلکتورهای خورشیدی و تاسیسات خورشیدی توسط انجمن Spetsgelioteplomontazh (تفلیس) و موسسه تحقیقات انرژی و سازه‌های هیدرولیک گرجستان انجام شد.

در دهه 1990 فدراسیون روسیهمتخصصانی از شهر کراسنودار، مجتمع دفاعی (JSC VPK NPO Mashinostroeniya، کارخانه مکانیکی Kovrov)، موسسه فناوری های دریایی (ولادیووستوک)، Rostovteploelektroproekt و همچنین موسسه بالنولوژی سوچی در تحقیق و طراحی تاسیسات خورشیدی شرکت کردند. بررسی کوتاهمفاهیم علمی و پیشرفت های مهندسی در کار ارائه شده است.

در اتحاد جماهیر شوروی سر سازمان علمیبرای تامین حرارت خورشیدی موسسه انرژی (ENIN*، مسکو) بود ( تقریبا توسط: فعالیت های ENIN در زمینه تامین گرمای خورشیدی توسط دکتر علوم فنی، پروفسور بوریس ولادیمیرویچ تارنیزفسکی (1930-2008) در مقاله "دایره خورشیدی" از مجموعه "ENIN" به طور کامل شرح داده شده است. خاطرات قدیمی ترین کارمندان» (2000).، که در سال 1930 سازماندهی شد و تا دهه 1950 توسط رهبر بخش انرژی اتحاد جماهیر شوروی، دوست شخصی وی. آی. لنین، گلب ماکسیمیلیانوویچ کرژیژانوفسکی (1872-1959) رهبری می شد.

در ENIN، به ابتکار G. M. Krzhizhanovsky در دهه 1940، یک آزمایشگاه مهندسی خورشیدی ایجاد شد که ابتدا توسط دکتر علوم فنی، پروفسور F. F. Molero، و سپس برای سالها (تا سال 1964) توسط دکتر علوم فنی رهبری شد. پروفسور والنتین آلکسیویچ باوم (1904-1985)، که وظایف رئیس آزمایشگاه را با کار معاون مدیر ENIN ترکیب کرد.

V. A. Baum بلافاصله به اصل موضوع پی برد و توصیه های مهمی برای دانشجویان فارغ التحصیل در مورد چگونگی ادامه یا تکمیل کار کرد. شاگردانش سمینارهای آزمایشگاه را با سپاس به یاد آوردند. خیلی جالب بودند و واقعا سطح خوب. V. A. Baum یک دانشمند بسیار فرهیخته، مردی با فرهنگ بالا، حساس و درایت بود. همه این صفات را تا سنین پیری حفظ کرد و از محبت و احترام شاگردانش برخوردار بود. حرفه ای بودن بالا، رویکرد علمیو نجابت این مرد خارق العاده را متمایز می کرد. بیش از 100 پایان نامه کارشناسی ارشد و دکتری به رهبری وی تهیه شد.

از سال 1956، B.V. Tarnizhevsky (1930-2008) دانشجوی کارشناسی ارشد V.A. Baum و جانشین شایسته ایده های او بوده است. حرفه ای بودن، رویکرد علمی و نجابت این فرد خارق العاده را متمایز می کرد. نویسنده این مقاله در میان ده ها شاگرد وی است. B.V. Tarnizhevsky به مدت 39 سال تا آخرین روزهای زندگی خود در ENIN کار کرد. در سال 1962، او برای کار در موسسه تحقیقات علمی همه روسی منابع فعلی، واقع در مسکو رفت و پس از 13 سال به ENIN بازگشت.

در سال 1964، پس از اینکه V. A. Baum به عنوان عضو اصلی آکادمی علوم ترکمن SSR انتخاب شد، به عشق آباد رفت و در آنجا ریاست موسسه فیزیک و فنی را بر عهده گرفت. جانشین او به عنوان رئیس آزمایشگاه مهندسی خورشیدی یوری نیکولاویچ مالوسکی (1932-1980) بود. در دهه 1970، او ایده ایجاد یک نیروگاه خورشیدی آزمایشی با ظرفیت 5 مگاوات از نوع برج با چرخه تبدیل ترمودینامیکی (SES-5، واقع در کریمه) را در اتحاد جماهیر شوروی مطرح کرد و رهبری کرد. یک تیم بزرگ متشکل از 15 سازمان برای توسعه و ساخت آن.

ایده دیگر یو.ن.مالفسکی ایجاد یک پایگاه آزمایشی جامع برای گرمایش و سرمایش خورشیدی در سواحل جنوبی کریمه بود که در عین حال یک مرکز نمایشی نسبتاً بزرگ و یک مرکز تحقیقاتی در این منطقه باشد. برای حل این مشکل، B.V. Tarnizhevsky در سال 1976 به ENIN بازگشت. در این زمان آزمایشگاه مهندسی خورشیدی 70 نفر داشت. در سال 1980، پس از مرگ Yu. N. Malevsky، آزمایشگاه مهندسی خورشیدی به آزمایشگاه نیروگاه های خورشیدی تقسیم شد (به سرپرستی پسر V. A. Baum - دکتر علوم فنی ایگور والنتینوویچ باوم، متولد 1946) و یک آزمایشگاه تامین حرارت خورشیدی تحت رهبری B.V. Tarnizhevsky که در ایجاد پایگاه تامین گرمایش و سرمایش کریمه نقش داشت. قبل از پیوستن به ENIN، I.V. Baum سرپرست آزمایشگاهی در NPO "Sun" آکادمی علوم ترکمن SSR (1973-1983) در عشق آباد بود.

در ENIN I.V. Baum مسئول آزمایشگاه SES بود. در دوره 1983 تا 1987، او کارهای زیادی برای ایجاد اولین نیروگاه خورشیدی ترمودینامیکی در اتحاد جماهیر شوروی انجام داد. در دهه 1980، کار بر روی استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و اول از همه، انرژی خورشیدی به بزرگترین پیشرفت خود در این موسسه رسید. در سال 1987 ساخت پایگاه آزمایشی کریمه در منطقه آلوشتا به پایان رسید. یک آزمایشگاه ویژه در محل برای عملکرد آن ایجاد شد.

در دهه 1980، آزمایشگاه تامین حرارت خورشیدی در کار بر روی معرفی کلکتورهای خورشیدی به تولیدات صنعتی انبوه، ایجاد تاسیسات تامین آب گرم خورشیدی و آب گرم، از جمله تاسیسات بزرگ با مساحت خورشیدی بیش از 1000 متر مربع، و موارد دیگر شرکت کرد. پروژه های بزرگ

همانطور که B.V. Tarnizhevsky به یاد می آورد، در زمینه تامین حرارت خورشیدی در دهه 1980، کار سرگئی ایوسیفوویچ اسمیرنوف ضروری بود، که در ایجاد اولین دیگ بخار سوخت خورشیدی کشور برای یکی از هتل های سیمفروپل، تعدادی از هتل ها شرکت کرد. سایر تاسیسات خورشیدی، و در توسعه روش های محاسبه شده برای طراحی تاسیسات گرمایش خورشیدی. S.I. Smirnov یک شخصیت بسیار قابل توجه و محبوب در موسسه بود.

عقل قدرتمند، همراه با مهربانی و برخی تکانشگری شخصیت، جذابیت منحصر به فرد این مرد را ایجاد کرد. یو. ال میشکو، بی. ام. لوینسکی و سایر کارمندان در گروهش با او کار کردند. گروه توسعه پوشش‌های انتخابی به سرپرستی گالینا الکساندرونا گوخمان، یک فناوری برای اعمال شیمیایی پوشش‌های جذب انتخابی به جاذب‌های کلکتورهای خورشیدی، و همچنین یک فناوری برای اعمال پوشش انتخابی مقاوم در برابر حرارت برای گیرنده‌های لوله‌ای تشعشعات خورشیدی متمرکز ایجاد کرد. .

در اوایل دهه 1990، آزمایشگاه تامین گرمای خورشیدی رهبری علمی و سازمانی را برای پروژه نسل جدید کلکتورهای خورشیدی، که بخشی از برنامه "انرژی ایمن برای محیط زیست" بود، ارائه کرد. تا سال 1993-1994، در نتیجه کار تحقیق و توسعه، امکان ایجاد طرح‌ها و سازماندهی تولید کلکتورهای خورشیدی وجود داشت که از نظر ویژگی‌های حرارتی و عملیاتی از آنالوگ‌های خارجی پایین‌تر نبودند.

تحت رهبری B.V. Tarnizhevsky ، پروژه GOST 28310-89 "کلکتورهای خورشیدی" توسعه یافت. شرایط فنی عمومی». برای بهینه‌سازی طرح‌های کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت (PSC)، بوریس ولادیمیرویچ یک معیار تعمیم‌یافته را پیشنهاد کرد: ضریب تقسیم هزینه کلکتور بر مقدار انرژی حرارتی تولید شده توسط آن در طول عمر تخمینی.

در سال های اخیر اتحاد جماهیر شوروی، تحت رهبری دکترای علوم فنی، پروفسور B.V. Tarnizhevsky، طرح ها و فناوری های هشت کلکتور خورشیدی توسعه یافت: یکی با یک جاذب پانل ساخته شده از از فولاد ضد زنگ، دو با جاذب از آلیاژ آلومینیوم، سه با جاذب و عایق شفاف ساخته شده از مواد پلیمری، دو طرح کلکتور هوا. فن‌آوری‌هایی برای رشد پروفیل آلومینیومی ورق لوله از مذاب، فناوری تولید شیشه‌های تقویت‌شده و اعمال پوشش انتخابی توسعه داده شد.

طرح گرداورنده خورشیدی، توسعه یافته توسط ENIN، توسط کارخانه تجهیزات گرمایش براتسک به تولید انبوه رسید. جاذب یک پانل فولادی جوش داده شده با پوشش گالوانیک کروم مشکی انتخابی است. بدنه مهر شده (تغار) فولادی، شیشه پنجره، مهر و موم شیشه ای ماستیک مخصوص (گرلن) است. هر سال (طبق سال 1989) این کارخانه 42.3 هزار متر مربع کلکتور تولید می کرد.

B.V. Tarnizhevsky روش هایی را برای محاسبه سیستم های تامین گرمای فعال و غیرفعال برای ساختمان ها توسعه داد. از سال 1990 تا 2000، 26 کلکتور خورشیدی مختلف در غرفه ENIN آزمایش شدند، از جمله تمام آنهایی که در اتحاد جماهیر شوروی و روسیه تولید می شدند.

در سال 1975، مؤسسه دماهای بالا آکادمی علوم (IHTAN) به کار در زمینه انرژی های تجدیدپذیر تحت رهبری عضو مسئول آکادمی علوم روسیه، دکترای علوم فنی، پروفسور Evald Emilievich Shpilrain (1926-1926) پیوست. 2009). کار IVTANA در مورد انرژی های تجدید پذیر به تفصیل توسط دکتر توضیح داده شده است. O.S. پوپل در مقاله "JIHT RAS. نتایج و چشم اندازها» از مجموعه مقالات سالگرد مؤسسه در سال 1389. در مدت کوتاهی، همراه با سازمان های طراحی، طرح های مفهومی خانه های "خورشیدی" برای جنوب کشور توسعه و توجیه شد، روش هایی برای مدل سازی ریاضی سیستم های گرمایش خورشیدی توسعه یافت و اولین سایت آزمایش علمی روسیه "Sun" طراحی شد. در سواحل دریای خزر در نزدیکی شهر ماخاچکالا آغاز شد.

در IVT RAS ابتدا یک گروه علمی و سپس آزمایشگاهی به رهبری اولگ سرگیویچ پوپل ایجاد شد که در آن به همراه کارمندان دفتر طراحی ویژه IVT RAS همراه با اطمینان از هماهنگی و توجیه نظری نظری برای پروژه های در دست توسعه، تحقیقات در زمینه ایجاد پوشش های انتخابی نوری الکتروشیمیایی برای کلکتورهای خورشیدی، توسعه به اصطلاح "حوضچه های خورشیدی"، سیستم های گرمایش خورشیدی در ترکیب با پمپ های حرارتی، کارخانه های خشک کن خورشیدی آغاز شد و کار در سایر موارد انجام شد. جهت ها.

یکی از اولین نتایج عملی تیم IVT RAS ساخت «خانه خورشیدی» در روستای Merdzavan در منطقه Echmiadzin ارمنستان بود. این خانه اولین "خانه خورشیدی" آزمایشی با انرژی کارآمد در اتحاد جماهیر شوروی شد، مجهز به تجهیزات تشخیصی آزمایشی لازم، که بر روی آن طراح ارشد پروژه، M. S. Kalashyan از موسسه Armgiproselkhoz، با مشارکت کارکنان موسسه علوم کامپیوتر آکادمی علوم روسیه، یک چرخه شش ساله از مطالعات تجربی در طول سال را انجام داد که امکان تأمین 100٪ خانه با آب گرم و پوشش بار گرمایش را در سطح بیش از 50 نشان داد. ٪.

یکی دیگر از نتایج عملی مهم، معرفی فناوری توسعه یافته در IVT RAS توسط M.D. Friedberg (همراه با متخصصان موسسه متالورژی عصر مسکو) در کارخانه تجهیزات گرمایش براتسک برای اعمال پوشش های انتخابی الکتروشیمیایی "کروم سیاه" بر روی پانل های فولادی خورشیدی تخت بود. کلکسیونرهایی که تولید آنها در این کارخانه تسلط یافت.

در اواسط دهه 1980، سایت آزمایش Solntse IVT RAS در داغستان به بهره برداری رسید. محل آزمایش در زمینی به مساحت حدود 12 هکتار، همراه با ساختمان های آزمایشگاهی، شامل گروهی از "خانه های خورشیدی" در انواع مختلف، مجهز به کلکتورهای خورشیدی و پمپ های حرارتی بود. در محل آزمایش، یکی از بزرگترین شبیه سازهای تابش خورشیدی در جهان (در آن زمان) راه اندازی شد. منبع تابش یک لامپ زنون قدرتمند با قدرت 70 کیلووات بود که مجهز به فیلترهای نوری ویژه بود که امکان تنظیم طیف تابش از خارج از جو (AM0) تا زمینی (AM1.5) را فراهم می کرد. ایجاد این شبیه ساز امکان انجام آزمایشات تسریع شده مقاومت مواد و رنگ های مختلف در برابر تابش خورشیدی و همچنین آزمایش کلکتورهای خورشیدی با اندازه بزرگ و ماژول های فتوولتائیک را فراهم کرد.

متأسفانه، در دهه 1990، به دلیل کاهش شدید بودجه برای تحقیق و توسعه، بسیاری از پروژه های آغاز شده توسط IVT RAS در فدراسیون روسیه مجبور به مسدود شدن شدند. برای حفظ جهت کار در زمینه انرژی های تجدیدپذیر، تحقیق و توسعه آزمایشگاه به همکاری علمی با مراکز برجسته خارجی تغییر جهت داد. پروژه‌هایی تحت برنامه‌های INTAS و TASIS، برنامه چارچوب اروپا در زمینه صرفه‌جویی در انرژی، پمپ‌های حرارتی و واحدهای تبرید جذب خورشیدی انجام شد که از سوی دیگر امکان توسعه صلاحیت‌های علمی در زمینه‌های مرتبط علمی و علمی را فراهم کرد. فن آوری، تسلط و استفاده از روش های مدرن مدل سازی دینامیکی نیروگاه ها (Ph.D. S. E. Fried).

به ابتکار و تحت رهبری O. S. Popel، همراه با دانشگاه دولتی مسکو (Ph.D. S. V. Kiseleva)، "اطلس منابع انرژی خورشیدی در قلمرو فدراسیون روسیه" و سیستم اطلاعات جغرافیایی "منابع انرژی تجدید پذیر" توسعه یافت. روسیه" ایجاد شد "(gisre.ru). به همراه موسسه Rostovteploelektroproekt (نامزد علوم فنی A. A. Chernyavsky)، تاسیسات خورشیدی با کلکتورهای خورشیدی کارخانه مکانیکی Kovrov برای سیستم های گرمایش و آب گرم تاسیسات رصدخانه ویژه اخترفیزیک آکادمی علوم روسیه توسعه، ساخته و آزمایش شد. در کاراچای-چرکس. JIHT RAS تنها پایه تخصصی هیدرولیک حرارتی را در روسیه برای آزمایش حرارتی کامل کلکتورهای خورشیدی و نیروگاه های خورشیدی مطابق با استانداردهای روسی و خارجی ایجاد کرده است و توصیه هایی برای استفاده از نیروگاه های خورشیدی در مناطق مختلف ارائه شده است. فدراسیون روسیه. جزئیات بیشتر در مورد برخی از نتایج تحقیق و توسعه موسسه مشترک دماهای بالا آکادمی علوم روسیه در زمینه منابع انرژی تجدید پذیر را می توان در کتاب O. S. Popel و V. E. Fortov "انرژی های تجدید پذیر در دنیای مدرن" مشاهده کرد. ".

در موسسه انرژی مسکو (MPEI)، مسائل مربوط به تامین گرمای خورشیدی توسط دکتر علوم فنی بررسی شد. V. I. Vissarionov، دکترای علوم فنی بی.آی کازانجان و دکتری. M. I. Valov.

V. I. Vissarionov (1939-2014) ریاست بخش "منابع انرژی تجدید پذیر غیر سنتی" (در 1988-2004) را بر عهده داشت. تحت رهبری او، کار برای محاسبه منابع انرژی خورشیدی و توسعه تامین گرمای خورشیدی انجام شد. M.I. Valov، همراه با کارکنان MPEI، تعدادی مقاله در مورد مطالعه نیروگاه های خورشیدی در 1983-1987 منتشر کردند. یکی از آموزنده ترین کتاب ها، اثر M. I. Valov و B. I. Kazandzhan "سیستم های گرمایش خورشیدی" است که به بررسی مسائل تاسیسات خورشیدی کم پتانسیل (نمودار مدار، داده های آب و هوایی، ویژگی های SC، طراحی صفحات خورشیدی تخت)، محاسبه ویژگی های انرژی، کارایی اقتصادی استفاده از سیستم های گرمایش خورشیدی. دکترای علوم فنی B.I. Kazanjan طراحی را توسعه داد و در تولید کلکتور خورشیدی تخت Alten تسلط یافت. از ویژگی های خاص این کلکتور این است که جاذب از پروفیل آلومینیومی باله ای ساخته شده است که داخل آن یک لوله مسی فشرده شده و از پلی کربنات سلولی به عنوان عایق شفاف استفاده می شود.

کارمند موسسه مهندسی و ساخت و ساز مسکو (MISI)، دکتری. S. G. Bulkin کلکتورهای خورشیدی حرارتی (جاذب بدون عایق شفاف و عایق حرارتی محفظه) را توسعه داد. از ویژگی های خاص کار تامین مایع خنک کننده به آنها 5-3 درجه سانتی گراد زیر دمای محیط و امکان استفاده از گرمای نهان تراکم رطوبت و تشکیل یخبندان هوای جوی (پانل های جذب خورشیدی) بود. مایع خنک کننده گرم شده در این پانل ها توسط یک پمپ حرارتی ("هوا-آب") گرم می شود. یک ایستگاه آزمایشی با کلکتورهای خورشیدی حرارتی و چندین تاسیسات خورشیدی در مولداوی در MISS ساخته شد.

موسسه All-Union آلیاژهای سبک (VILS) یک SC با یک جاذب آلومینیومی جوش داده شده و عایق حرارتی بدنه فوم پلی اورتان ریخته شده را توسعه و تولید کرد. از سال 1991، تولید SCها برای پردازش آلیاژهای فلزات غیرآهنی به کارخانه باکو منتقل شد. در سال 1981، VILS دستورالعمل‌هایی را برای طراحی ساختمان‌های انرژی‌زا تهیه کرد. برای اولین بار در اتحاد جماهیر شوروی، جاذب در ساختار ساختمان ادغام شد که اقتصاد استفاده از انرژی خورشیدی را بهبود بخشید. رهبران این مسیر دکتری بودند. N. P. Selivanov و Ph.D. V. N. Smirnov.

موسسه تحقیقات علمی مرکزی تجهیزات مهندسی (CNII EPIO) در مسکو پروژه ای را توسعه داد که بر اساس آن یک دیگ بخار با سوخت خورشیدی با ظرفیت 3.7 مگاوات در عشق آباد ساخته شد و یک پروژه برای نصب پمپ حرارتی خورشیدی برای Privetlivy Bereg ساخته شد. هتلی در شهر گلندژیک با مساحت 690 متر مربع توسعه یافت. سه دستگاه تبرید MKT 220-2-0 به عنوان پمپ حرارتی استفاده شد که در حالت پمپ حرارتی با استفاده از گرما کار می کرد. آب دریا.

سازمان پیشرو در اتحاد جماهیر شوروی در طراحی تاسیسات خورشیدی، موسسه KievZNIIEP بود که 20 پروژه استاندارد و قابل استفاده مجدد را توسعه داد: یک تاسیسات تامین آب گرم خورشیدی مستقل با گردش طبیعی برای یک ساختمان مسکونی فردی. نصب یکپارچه تامین آب گرم خورشیدی برای ساختمان های عمومی با ظرفیت 5، 7، 15، 25، 30، 70 متر مکعب در روز. واحدها، قطعات و تجهیزات ساختمانهای مسکونی و عمومی انبوه سازی؛ تاسیسات آب گرم خورشیدی فصلی با ظرفیت 2.5; 10; سی 40; 50 متر مکعب در روز؛ راه حل های فنی و توصیه های روش شناختی برای تبدیل دیگ بخار خانه ها به تاسیسات سوخت خورشیدی.

این موسسه ده ها پروژه آزمایشی از جمله سیستم های تامین آب گرم خورشیدی برای استخرهای شنا، تاسیسات تامین آب گرم پمپ حرارتی خورشیدی را توسعه داده است. طبق پروژه KievZNIIEP، بزرگترین تاسیسات خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی در پانسیون "Kastropol" (روستای Beregovoye، ساحل جنوبی) در کریمه با مساحت 1600 متر مربع ساخته شد. در کارخانه آزمایشی موسسه KievZNIIEP، کلکتورهای خورشیدی تولید شد که جاذب های آنها از باله های سیم پیچ ساخته شده بود. لوله های آلومینیومی خود ساخته.

نظریه پردازان فناوری خورشیدی در اوکراین دکترای علوم فنی بودند. میخائیل داوودوویچ رابینوویچ (متولد 1948)، Ph.D. الکسی روویموویچ فرت، Ph.D. ویکتور فدوروویچ گرشکویچ (1934-2013). آنها توسعه دهندگان اصلی استانداردهای طراحی تاسیسات آب گرم خورشیدی و توصیه هایی برای طراحی آنها بودند. M.D. Rabinovich در مطالعه تابش خورشیدی، ویژگی های هیدرولیک سیستم های انرژی خورشیدی، نیروگاه های خورشیدی با گردش طبیعی، سیستم های گرمایش خورشیدی، خانه های دیگ بخار خورشیدی، نیروگاه های خورشیدی با قدرت بالا، سیستم های مهندسی خورشیدی شرکت داشت. A. R. Firth طراحی پایه شبیه ساز را توسعه داد و SC را آزمایش کرد، تنظیم نیروگاه های خورشیدی هیدرولیک و افزایش راندمان نیروگاه های خورشیدی را مطالعه کرد. در موسسه مهندسی عمران کیف، دکترا مشغول تحقیقات چند وجهی در مورد تاسیسات خورشیدی بود. نیکولای واسیلیویچ خرچنکو. او یک رویکرد سیستماتیک برای توسعه سیستم‌های گرمایش پمپ حرارتی خورشیدی تدوین کرد، معیارهایی را برای ارزیابی کارایی انرژی آنها پیشنهاد کرد، بهینه‌سازی سیستم گرمایش سوخت خورشیدی را مطالعه کرد و روش‌های مختلف محاسبه سیستم‌های خورشیدی را مقایسه کرد. یکی از جامع ترین کتاب های او در مورد تاسیسات خورشیدی کوچک (انفرادی) در دسترس و آموزنده است. در موسسه الکترودینامیک کیف در مورد مسائل مربوط به مدل سازی ریاضی حالت های عملکرد نیروگاه های خورشیدی، SK، تحقیقات تجربیویژگی های انرژی کلکتورهای خورشیدی کار دکترا. A. N. Stronsky و Ph.D. A. V. Suprun. در بالا مدل سازی ریاضیتاسیسات خورشیدی در کیف نیز دکترا کار می کرد. V. A. Nikiforov.

رهبر دانشکده مهندسی علمی مهندسی خورشیدی در ازبکستان (تاشکند) دکترای علوم فنی، پروفسور Rabbanakul Rahmanovich Avezov (متولد 1942) است. در سالهای 1966-1967 در مؤسسه فیزیک و فنی عشق آباد ترکمنستان زیر نظر دکترای علوم فنی پروفسور V. A. Baum مشغول به کار شد. R. R. Avezov ایده های معلم را در موسسه فیزیک و فنی ازبکستان توسعه می دهد که به یک مرکز تحقیقاتی بین المللی تبدیل شده است.

R. R. Avezov جهت های علمی تحقیق را در پایان نامه دکترای خود (1990، ENIN، مسکو) فرموله کرد و نتایج آن در مونوگراف "سیستم های تامین آب گرم و گرمایش خورشیدی" خلاصه شده است. او همچنین روش هایی را برای تجزیه و تحلیل اگزرژی کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و ایجاد سیستم های گرمایش خورشیدی فعال و غیرفعال توسعه می دهد. دکترای علوم فنی R. R. Avezov به تنها مجله تخصصی در اتحاد جماهیر شوروی و کشورهای مستقل مشترک المنافع ، انرژی خورشیدی کاربردی ("مهندسی خورشیدی") که به زبان انگلیسی منتشر می شود ، اعتبار و اعتبار بین المللی زیادی ارائه داد. دختر او نیلوفر رباکومونا آوزووا (متولد 1972) دکترای علوم فنی، مدیر کل NPO "Fizika-Solntsa" آکادمی علوم ازبکستان است.

توسعه پروژه‌های تاسیسات خورشیدی در موسسه تحقیقات منطقه‌ای تاشکند برای طراحی تجربی ساختمان‌های مسکونی و عمومی (TashZNIIEP) توسط Ph.D. یوسف کریموویچ رشیدوف (متولد 1954). موسسه TashZNIIEP ده طرح استاندارد برای ساختمان های مسکونی، دوش های خورشیدی، پروژه ای برای دیگ بخار با سوخت خورشیدی، شامل تاسیسات خورشیدی با ظرفیت 500 و 100 لیتر در روز، دوش های خورشیدی برای دو و چهار کابین ایجاد کرده است. از سال 1984 تا 1986، 1200 پروژه نصب استاندارد خورشیدی اجرا شد.

در منطقه تاشکند (روستای ایلیچفسک) یک خانه خورشیدی دو آپارتمانی با سیستم گرمایش و آب گرم با تاسیسات خورشیدی به مساحت 56 متر مربع ساخته شد. در موسسه آموزشی دولتی کارشی A.T. تیمورخانف، A.B. واردیاشویلی و دیگران به تحقیق در مورد کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت مشغول بودند.

ترکمن مدرسه علمیگرمایش خورشیدی توسط دکترای علوم فنی ایجاد شد. V. A. Baum، آکادمیک جمهوری انتخاب شد در سال 1964. او در مؤسسه فیزیک و فناوری عشق آباد، بخش انرژی خورشیدی را سازماندهی کرد و تا سال 1980 ریاست کل مؤسسه را بر عهده داشت. در سال 1979، بر اساس بخش انرژی خورشیدی، موسسه انرژی خورشیدی ترکمنستان ایجاد شد که توسط دانشجوی V. A. Baum - دکترای علوم فنی اداره می شد. رژپ بایراموویچ بایراموف (1933-2017). در حومه عشق آباد (روستای بیکروا) محل آزمایش علمی مؤسسه متشکل از آزمایشگاه ها، میزهای آزمایش، دفتر طراحی و کارگاه هایی با پرسنل 70 نفری ساخته شد. V. A. Baum تا پایان عمر خود (1985) در این موسسه کار کرد. R. B. Bayramov به همراه دکترای علوم فنی Ushakova Alda Danilovna کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت، سیستم های گرمایش خورشیدی و کارخانه های نمک زدایی خورشیدی را بررسی کرد. قابل ذکر است که در سال 2014، موسسه انرژی خورشیدی ترکمنستان - NPO "GUN" - در عشق آباد بازسازی شد.

در انجمن طراحی و تولید "Spetsgelioteplomontazh" (تفلیس) و موسسه تحقیقات انرژی و سازه های هیدرولیک گرجستان به رهبری دکترای علوم فنی. Nugzar Varlamovich Meladze (متولد 1937) طراحی و تسلط بر تولید سریال کلکتورهای خورشیدی، تاسیسات آب گرم خورشیدی جداگانه، تاسیسات خورشیدی و سیستم های پمپ حرارتی خورشیدی را توسعه داد. شرایط بازپرداخت برای ساخت نیروگاه های خورشیدی در مناطق مختلف گرجستان مشخص شد و آنها بر روی یک میز آزمایش در شرایط طبیعی آزمایش شدند. طرح های مختلفکلکتورهای خورشیدی

کلکتورهای خورشیدی Spetsgelioteplomontazh طراحی بهینه ای برای زمان خود داشتند: یک جاذب فولادی جوش داده شده با پوشش رنگ، بدنه ساخته شده از پروفیل های آلومینیومی و فولاد گالوانیزه، شیشه پنجره، عایق حرارتی ساخته شده از پلاستیک فوم و مواد سقف فویل.

به گفته N.V. Meladze، تنها در منطقه قفقاز تا سال 1990، 46.9 هزار متر مربع کلکتورهای خورشیدی، از جمله در آسایشگاه ها و هتل ها - 42.7٪، در تاسیسات خورشیدی صنعتی - 39.2٪، تاسیسات کشاورزی - 13.8٪، امکانات ورزشی - 3.6٪ نصب شده است. ، تاسیسات فردی - 0.7٪.

به گفته نویسنده، در منطقه کراسنوداردر سال 1988-1992، 4620 متر مربع کلکتورهای خورشیدی توسط Spetsgeliomontazh نصب شد. کار SGTM با همکاری دانشمندان موسسه تحقیقات انرژی و سازه های هیدرولیک گرجستان (GruNIIEGS) انجام شد.

موسسه TbilZNIIEP پنج طرح استاندارد برای نیروگاه های خورشیدی (SI) و همچنین پروژه ای برای واحد پمپ حرارتی خورشیدی ایجاد کرده است. SGTM شامل آزمایشگاهی بود که در آن کلکتورهای خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفتند. پمپ های حرارتی. جاذب های مایعات فولادی، آلومینیومی و پلاستیکی، جاذب های هوا با و بدون شیشه، جاذب هایی با متمرکز کننده ها و طرح های مختلفی از دستگاه های GI جداگانه ترموسیفون توسعه یافتند. از 1 ژانویه 1989، Spetsgeliomontazh 261 واحد دولتی را با مساحت 46 هزار متر مربع و 85 تاسیسات خورشیدی جداگانه برای سیستم های تامین آب گرم با مساحت 339 متر مربع ساخت.

در شکل شکل 2 یک تاسیسات خورشیدی را در خیابان Rashpilevskaya در کراسنودار نشان می دهد که به مدت 15 سال با کلکتورهای Spetsgelioteplomontazh (320 واحد با مساحت کل 260 متر مربع) با موفقیت کار کرده است.

دکترای علوم فنی در توسعه تامین حرارت خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی و روسیه از سوی مقامات درگیر بود. پاول پاولوویچ بزروکیخ (متولد 1936). در سالهای 1986-1992، به عنوان متخصص ارشد دفتر شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی برای مجتمع سوخت و انرژی، بر تولید سریال کلکتورهای خورشیدی در کارخانه تجهیزات گرمایش براتسک، در تفلیس، در انجمن Spetsgelioteplomontazh در کارخانه فرآوری آلیاژهای غیر آهنی باکو به ابتکار او و با مشارکت مستقیم، اولین برنامه توسعه انرژی های تجدیدپذیر در اتحاد جماهیر شوروی برای سال های 1987-1990 توسعه یافت.

از سال 1990، P. P. Bezrukikh مشارکت فعالی در توسعه و اجرای بخش "انرژی غیر سنتی" برنامه علمی و فنی دولتی "انرژی ایمن از نظر محیط زیست" داشته است. او یادداشت می کند نقش اصلیسرپرست علمی برنامه، دکتری علوم فنی E. E. Spielrain در مورد جذب دانشمندان و متخصصان برجسته اتحاد جماهیر شوروی در زمینه منابع انرژی تجدیدپذیر برای کار. از سال 1992 تا 2004، P. P. Bezrukikh، که در وزارت سوخت و انرژی روسیه کار می کرد و ریاست بخش، و سپس بخش پیشرفت علمی و فناوری را بر عهده داشت، سازمان تولید کلکتورهای خورشیدی را در کارخانه مکانیکی Kovrov، NPO Mashinostroenie رهبری کرد. (شهر رئوتوف، منطقه مسکو)، مجموعه ای از پیشرفت های علمی و فنی در تامین گرمای خورشیدی، اجرای مفهوم توسعه و استفاده از فرصت های انرژی در مقیاس کوچک و غیر سنتی در روسیه. شرکت در توسعه اولین استاندارد روسی GOST R 51595-2000 "کلکتورهای خورشیدی. شرایط فنی عمومی" و حل اختلافات بین نویسنده پروژه GOST R، دکترای علوم فنی. B.V. Tarnizhevsky و طراح اصلی سازنده منیفولد (کارخانه مکانیکی Kovrov) A.A. Lychagin.

در سال 2004-2013، در مؤسسه استراتژی انرژی (مسکو)، و سپس به عنوان رئیس بخش صرفه جویی در انرژی و منابع تجدید پذیر ENIN، P. P. Bezrukikh به پیشرفت ها از جمله تامین گرمای خورشیدی ادامه داد.

در قلمرو کراسنودار، کار بر روی طراحی و ساخت نیروگاه های خورشیدی توسط مهندس برق حرارتی V. A. Butuzov (متولد 1949) آغاز شد. توسعه امیدوار کنندهتامین گرما انجمن تولید "Kubanteplokommunenergo". از سال 1980 تا 1986، پروژه هایی توسعه یافت و شش دیگ بخار با سوخت خورشیدی به مساحت 1532 متر مربع ساخته شد. در طول سال ها، روابط سازنده ای با تولید کنندگان SC برقرار شده است: Bratsk Plant، Spetsgelioteplomontazh، KievZNIIEP. با توجه به عدم وجود اطلاعات در مورد تابش خورشیدی در کتاب های مرجع آب و هواشناسی شوروی در سال 1986، از سال 1977 تا 1986، نتایج قابل اعتمادی برای طراحی نیروگاه های خورشیدی از ایستگاه های هواشناسی در کراسنودار و گلندژیک به دست آمد.

پس از دفاع از پایان نامه دکترای خود در سال 1990، کار بر روی توسعه فناوری خورشیدی توسط آزمایشگاه کراسنودار صرفه جویی در انرژی و منابع انرژی غیر سنتی آکادمی خدمات عمومی (مسکو) که توسط V. A. Butuzov سازماندهی شد، ادامه یافت. چندین طرح از SCهای مسطح و پایه ای برای آزمایش در مقیاس کامل آنها توسعه یافته و بهبود یافته است. در نتیجه تعمیم تجربه طراحی و ساخت تاسیسات خورشیدی، ” الزامات کلیبه طراحی نیروگاه های خورشیدی و ایستگاه های حرارت مرکزی در خدمات شهری.

بر اساس تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از پردازش مقادیر کل تابش خورشیدی برای شرایط کراسنودار به مدت 14 سال و گلندژیک به مدت 15 سال، در سال 2004، روش جدیدی برای ارائه مقادیر ماهانه تابش کل خورشیدی پیشنهاد شد. با تعیین مقادیر حداکثر و حداقل آنها و احتمال مشاهده آنها. مقادیر محاسبه شده ماهانه و سالانه تابش کل، مستقیم و پراکنده خورشید برای 54 شهر و مرکز اداری منطقه کراسنودار تعیین شد. مشخص شده است که برای مقایسه عینی SC از سازندگان مختلف، علاوه بر مقایسه هزینه‌ها و ویژگی‌های انرژی آنها با استفاده از روش‌های استاندارد بر روی میزهای آزمایش گواهی شده، لازم است هزینه‌های انرژی برای ساخت و بهره‌برداری آنها نیز در نظر گرفته شود. هزینه بهینه طراحی SC در تعیین می شود مورد کلینسبت هزینه انرژی حرارتی تولید شده و هزینه های ساخت و بهره برداری در طول عمر تخمین زده شده. همراه با کارخانه مکانیکی Kovrov، یک طرح SC توسعه یافت و به تولید انبوه رسید که نسبت بهینه هزینه و هزینه انرژی برای بازار روسیه داشت. پروژه هایی توسعه یافته و احداث تاسیسات آب گرم خورشیدی استاندارد با ظرفیت روزانه 200 لیتر تا 10 مترمکعب انجام شده است. از سال 1994، کار بر روی تاسیسات خورشیدی در شرکت انرژی روسیه جنوبی JSC ادامه یافته است. از سال 1987 تا 2003، توسعه و ساخت 42 نیروگاه خورشیدی به پایان رسید و طراحی 20 نیروگاه خورشیدی به پایان رسید. نتایج کار V.A. بوتوزوف در پایان نامه دکترای خود که در ENIN (مسکو) دفاع شده بود خلاصه شد.

از سال 2006 تا 2010، Teploproektstroy LLC تاسیسات خورشیدی را برای دیگ‌خانه‌های کم مصرف توسعه داد و ساخت، که با نصب، پرسنل عملیاتی را در تابستان کاهش می‌دهد، که دوره بازگشت تاسیسات خورشیدی را کاهش می‌دهد. در طی این سال ها نیروگاه های خورشیدی خود زهکشی توسعه و ساخته شدند که در آنها با توقف پمپ ها، آب از سیستم خورشیدی به مخازن تخلیه می شود و از گرم شدن بیش از حد مایع خنک کننده جلوگیری می کند. در سال 2011، طرحی ایجاد شد، نمونه های اولیه SC های مسطح ساخته شد و یک ایستگاه آزمایشی برای سازماندهی تولید SC در اولیانوفسک توسعه یافت. از سال 2009 تا 2013، JSC Yuzhgeoteplo (کراسنودار) پروژه ای را توسعه داد و بزرگترین نیروگاه خورشیدی را در منطقه کراسنودار با مساحت 600 متر مربع در شهر Ust-Labinsk ساخت (شکل 3). در همان زمان، تحقیقاتی برای بهینه‌سازی چیدمان SC با در نظر گرفتن سایه‌زنی، اتوماسیون کار و راه‌حل‌های مدار انجام شد. یک سیستم گرمایش خورشیدی زمین گرمایی با مساحت 144 متر مربع در روستای Rozovoy، منطقه کراسنودار توسعه و ساخته شد. در سال 2014، روشی برای ارزیابی بازده اقتصادی تاسیسات خورشیدی بسته به شدت تابش خورشیدی، کارایی تاسیسات خورشیدی و هزینه ویژه انرژی حرارتی جایگزین شده توسعه یافت.

همکاری طولانی مدت خلاق V. A. Butuzov با دکترای علوم فنی، استاد دانشگاه کشاورزی دولتی کوبان رابرت الکساندرویچ آمرخانوف (متولد 1948) در توسعه مبانی نظری برای ایجاد تاسیسات خورشیدی با قدرت بالا و زمین گرمایی ترکیبی اجرا شد. - سیستم های خورشیدیتامین حرارت تحت رهبری او ده ها نامزد علوم فنی از جمله در زمینه گرمایش خورشیدی آموزش دیدند. تک نگاری های متعددی از R. A. Amerkhanov در مورد طراحی نیروگاه های خورشیدی برای اهداف کشاورزی بحث می کند.

با تجربه ترین متخصص در طراحی تاسیسات خورشیدی، مهندس ارشد پروژه موسسه Rostovteploelektroproekt، Ph.D. آدولف الکساندرویچ چرنیاوسکی (متولد 1936). او بیش از 30 سال است که فعالانه در این زمینه مشارکت داشته است. او ده ها پروژه را توسعه داده است که بسیاری از آنها در روسیه و سایر کشورها اجرا شده است. سیستم های گرمایش خورشیدی و آب گرم منحصر به فرد در بخش مؤسسه دماهای بالا آکادمی علوم روسیه توضیح داده شده است. پروژه های A. A. Chernyavsky با شرح و بسط همه بخش ها از جمله جزئیات متمایز می شوند. توجیه اقتصادی. بر اساس کلکتورهای خورشیدی کارخانه مکانیکی Kovrov، "توصیه هایی برای طراحی ایستگاه های تامین حرارت خورشیدی" توسعه یافته است.

تحت رهبری A. A. Chernyavsky، پروژه های منحصر به فرد ایستگاه های فتوولتائیک با کلکتورهای حرارتی در شهر کیسلوودسک (6.2 مگاوات برق، 7 مگاوات حرارتی)، و همچنین یک ایستگاه در کالمیکیا با ظرفیت کل نصب شده 150 مگاوات ایجاد شد. پروژه های منحصر به فرد نیروگاه های خورشیدی ترمودینامیکی با ظرفیت الکتریکی نصب شده 30 مگاوات در ازبکستان، 5 مگاوات در منطقه روستوف تکمیل شد. پروژه های سیستم های گرمایش خورشیدی برای خانه های شبانه روزی در سواحل دریای سیاه با مساحت 40-50 متر مربع برای سیستم های گرمایش خورشیدی و تامین آب گرم برای تاسیسات یک رصدخانه اخترفیزیکی ویژه در کاراچای-چرکسی اجرا شد. موسسه Rostovteploelektroproekt با مقیاس پیشرفت های خود - ایستگاه های تامین گرمای خورشیدی برای روستاها و شهرها مسکونی مشخص می شود. نتایج اصلی پیشرفت های این مؤسسه که به طور مشترک با مؤسسه مشترک دماهای بالا آکادمی علوم روسیه انجام شده است در کتاب «سیستم های منبع تغذیه خودکار» منتشر شده است.

توسعه نیروگاه های خورشیدی در دانشگاه دولتی سوچی (موسسه کسب و کار و گردشگری توچال) توسط دکتر علوم فنی، پروفسور پاول واسیلیویچ سادیلوف، رئیس گروه مهندسی محیط زیست رهبری شد. او که مبتکر انرژی های تجدیدپذیر بود، چندین تاسیسات خورشیدی را توسعه داد و ساخت، از جمله در سال 1997 در روستای لازارفسکویه (سوچی) با مساحت 400 متر مربع، یک تاسیسات خورشیدی در موسسه بالنولوژی و چندین تاسیسات پمپ حرارتی.

در انستیتوی فن‌آوری‌های دریایی شعبه خاور دور آکادمی علوم روسیه (ولادیووستوک)، رئیس آزمایشگاه انرژی غیرسنتی دکترا است. الکساندر واسیلیویچ ولکوف، که در سال 2014 به طرز غم انگیزی درگذشت، ده ها تاسیسات خورشیدی را با مساحت 2000 متر مربع توسعه داد و ساخت، پایه ای برای آزمایش های مقایسه ای کلکتورهای خورشیدی، طرح های جدید صفحات خورشیدی تخت، و آزمایش اثربخشی. پانل های خورشیدی خلاء از تولید کنندگان چینی.

طراح و شخص برجسته آدولف الکساندروویچ لیچاگین (1933-2012) نویسنده چندین نوع موشک هدایت شونده ضد هوایی منحصر به فرد از جمله Strela-10M بود. در دهه 1980، او به عنوان طراح ارشد (به ابتکار خود) در کارخانه مکانیکی نظامی Kovrov (KMZ)، کلکتورهای خورشیدی را توسعه داد که توسط آنها متمایز بود. قابلیت اطمینان بالا، نسبت بهینه قیمت و بهره وری انرژی. او توانست مدیریت کارخانه را متقاعد کند که بر تولید انبوه کلکتورهای خورشیدی مسلط شود و یک آزمایشگاه کارخانه ای برای آزمایش کلکتورهای خورشیدی ایجاد کند. از سال 1991 تا 2011، KMZ حدود 3000 دستگاه تولید کرد. کلکتورهای خورشیدی، که هر یک از سه تغییر آنها با کیفیت عملکرد جدید متمایز شد. هدایت شده توسط "قیمت قدرت" از مجموعه، که در آن هزینه طرح های مختلف SCها تحت یک تابش خورشیدی مشابه مقایسه می شوند؛ A. A. Lychagin یک کلکتور با یک جاذب ساخته شده از یک شبکه لوله ای برنجی با دنده های جذب کننده فولاد ایجاد کرد. کلکتورهای خورشیدی هوابرد توسعه و تولید شدند. بالاترین مدارک مهندسی و شهود در آدولف الکساندرویچ با میهن پرستی، تمایل به توسعه فناوری های سازگار با محیط زیست، صداقت و ذوق هنری بالا ترکیب شد. پس از دو بار حمله قلبی، او توانست هزار کیلومتر را به طور خاص به مادرید طی کند تا به مدت دو روز نقاشی های باشکوه موزه پرادو را مطالعه کند.

JSC "VPK "NPO Mashinostroeniya" (شهر رئوتوف، منطقه مسکو) از سال 1993 مجموعه های خورشیدی تولید می کند. طراحی کلکتورها و تاسیسات گرمایش آب خورشیدی در شرکت توسط بخش طراحی دفتر طراحی مرکزی مهندسی مکانیک انجام می شود. مدیر پروژه - Ph.D. نیکولای ولادیمیرویچ دودارف. در اولین طرح های کلکتورهای خورشیدی، محفظه ها و جاذب های جوش داده شده از فولاد ضد زنگ ساخته می شدند. این شرکت بر اساس یک کلکتور 1.2 متر مربعی، سیستم های گرمایش آب خورشیدی ترموسیفون با مخازن با ظرفیت 80 و 120 لیتر را توسعه و تولید کرد. در سال 1994، فناوری تولید پوشش‌های جاذب انتخابی با استفاده از روش رسوب‌گذاری قوس الکتریکی خلاء توسعه و وارد تولید شد که در سال 1999 با روش رسوب‌گذاری خلاء مگنترون تکمیل شد. بر اساس این فناوری، تولید کلکتورهای خورشیدی از نوع "فالکون" آغاز شد. محفظه جاذب و کلکتور از پروفیل های آلومینیومی ساخته شده بود. در حال حاضر NPO کلکتورهای خورشیدی Sokol-Effect را با جاذب های مسی و آلومینیومی ورق لوله تولید می کند. تنها کلکتور خورشیدی روسی مطابق با استانداردهای اروپایی توسط موسسه SPF از Rapperswill در سوئیس (Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rappelswill) تایید شده است.

شرکت تحقیقاتی و تولیدی "رقیب" (از سال 2000 - "رادوگا-سی"، شهر ژوکوفسکی، منطقه مسکو) از سال 1992 مجموعه های خورشیدی "رادوگا" را تولید می کند. طراح اصلی - ویاچسلاو آلکسیویچ شرشنف.

جاذب جوش داده شده با مهر از ورق فولادی ضد زنگ ساخته شده است. جاذب با رنگ PVD انتخابی یا رنگ مات مشکی مقاوم در برابر حرارت پوشانده شده است. برنامه تحقیق و توسعه سالانه تا 4000 عدد. ویژگی های انرژی کلکتور در طول آزمایش در ENIN به دست آمد. تاسیسات خورشیدی ترموسیفون "Raduga-2M" نیز تولید شد که شامل دو SC 1 متر مربعی و یک مخزن با ظرفیت 200 لیتر بود. مخزن حاوی یک پانل گرمایش تخت بود که مایع خنک کننده را از SC دریافت می کرد و همچنین یک بخاری برقی پشتیبان با قدرت 1.6 کیلو وات.

New Polyus LLC (مسکو) دومین تولید کننده روسی است که طرح های خود را توسعه داده است و در حال حاضر مجموعه های خورشیدی صاف، هوای صاف، هوا-مایع تخت، کلکتورهای خورشیدی خلاء لوله ای، پروژه ها و نصب تاسیسات خورشیدی را تولید می کند. مدیر عامل- الکسی ویکتورویچ اسکوروباتیوک.

چهار مدل کلکتور مایع تخت از نوع YaSolar ارائه می شود. تمامی جاذب های مایع این سازنده از ورق مس با پوشش انتخابی تینوکس و لوله های مسی. اتصال بین لوله ها و ورق لحیم کاری و رول می شود. New Polyus LLC همچنین سه نوع SCهای لوله‌ای خلاء ساخت خود را با جاذب‌های مسی با لوله‌های U شکل ارائه می‌دهد.

یک متخصص برجسته، فردی پرانرژی و بسیار باهوش، گنادی پاولوویچ کاساتکین (متولد 1941)، مهندس معدن و طراح با سالها تجربه، در سال 1999 در شهر اولان اوده (بوریاتیا) کار خود را در زمینه مهندسی خورشیدی آغاز کرد. در مرکز فناوری های کارآمد انرژی (CEFT) که او سازماندهی کرد، چندین طرح از کلکتورهای مایع و هوا توسعه یافت و حدود 100 تاسیسات خورشیدی از انواع مختلف با مساحت کل 4200 متر مربع ساخته شد. بر اساس محاسباتی که وی انجام داد، نمونه های اولیه ساخته شد که پس از آزمایش در شرایط طبیعی، در تاسیسات خورشیدی جمهوری بوریاتیا تکرار شد.

مهندس G.P. Kasatkin چندین فناوری جدید ایجاد کرد: جوشکاری جاذب های پلاستیکی، ساخت محفظه های کلکتور.

او تنها نیروگاه خورشیدی در روسیه بود که چندین نیروگاه خورشیدی هوابرد را با کلکسیونرهایی با طراحی خودش توسعه داد و ساخت. از نظر زمانی، توسعه کلکتورهای خورشیدی او در سال 1990 با جاذب های فولادی لوله جوش داده شده آغاز شد. سپس انواع مس و منیفولدهای پلاستیکیبا جاذب های جوشی و متصل به چین و در نهایت طرح های مدرنبا ورق ها و لوله های انتخابی مس اروپایی. G.P. Kasatkin، با توسعه مفهوم ساختمان های فعال انرژی، یک نیروگاه خورشیدی ساخت که کلکتورهای آن در سقف ساختمان ادغام شده اند. در سال های اخیر، این مهندس وظایف رهبری در CEFT را به پسرش I. G. Kasatkin منتقل کرد که با موفقیت سنت های CEFT LLC را ادامه می دهد.

در شکل 4 نصب خورشیدی هتل بایکال در شهر اولان اوده را با مساحت 150 متر مربع نشان می دهد.

نتیجه گیری

1. داده های محاسبه شده تابش خورشیدی برای طراحی نیروگاه های خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی بر اساس روش های مختلف برای پردازش آرایه های اندازه گیری از ایستگاه های هواشناسی بود. در فدراسیون روسیه، این روش ها با موادی از پایگاه های داده بین المللی رایانه های ماهواره ای تکمیل می شوند.

2. مدرسه پیشرو برای طراحی نیروگاه های خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی موسسه KievZNIIEP بود که دستورالعمل ها و ده ها پروژه را توسعه داد. در حال حاضر، استانداردها و توصیه های فعلی روسیه وجود ندارد. پیشرفته ترین پروژه های تاسیسات خورشیدی در موسسه روسی"Rostovteploelektroproekt" (PhD A.A. Chernyavsky) و در شرکت EnergotekhnologiiServis LLC (PhD V.V. Butuzov، کراسنودار).

3. مطالعات فنی و اقتصادی تاسیسات خورشیدی در اتحاد جماهیر شوروی توسط ENIN (مسکو)، KievZNIIEP، TsNIIEPIO (مسکو) انجام شد. در حال حاضر، این کار در موسسه Rostovteploelektroproekt و در شرکت Energotekhnologii-Service LLC در حال انجام است.

4. سازمان علمی پیشرو اتحاد جماهیر شوروی در مطالعه کلکتورهای خورشیدی موسسه انرژی به نام G. M. Krzhizhanovsky (مسکو) بود. بهترین طرح کلکسیونر برای زمان خود توسط Spetsgeliotepomontazh (تفلیس) تولید شد. در میان تولیدکنندگان روسی، کارخانه مکانیکی Kovrov کلکتورهای خورشیدی را با نسبت بهینه قیمت به بازده انرژی تولید کرد. تولید کنندگان مدرن روسی منیفولدها را از اجزای خارجی مونتاژ می کنند.

5. در اتحاد جماهیر شوروی، طراحی، ساخت کلکتورهای خورشیدی، نصب و راه اندازی توسط شرکت Spetsgelioteplomontazh انجام شد. تا سال 2010، CEFT LLC (Ulan-Ude) تحت این طرح فعالیت می کرد.

6. تجزیه و تحلیل داخلی و تجربه خارجیگرمایش خورشیدی چشم اندازهای بدون شک برای توسعه آن در روسیه و همچنین نیاز به حمایت دولت را نشان داد. از جمله اقدامات اولویت دار: ایجاد یک آنالوگ روسی از پایگاه داده کامپیوتری تابش خورشیدی. توسعه طرح‌های جدید کلکتورهای خورشیدی با نسبت بهینه قیمت به بازده انرژی، کارآمد انرژی جدید راه حل های طراحیبا انطباق با شرایط روسیه.

1. جلسات، کنگره ها، کنفرانس ها، اولین نشست اتحادیه سراسری در مورد فناوری خورشیدی. [برق متن]. حالت دسترسی: fs.nashaucheba.ru. تاریخ درخواست 2018/05/15.
2. پتوخوف V.V. آبگرمکن خورشیدی لوله ای. - M.-L.: Gosenergoizdat, 1949. 78 p.
3. بوتوزوف V.A. افزایش کارایی سیستم های تامین حرارت بر اساس استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر: دیس. سند فن آوری علوم به صورت خاص 05.14.08. - کراسنودار: ENIN، 2004. 297 ص.
4. تارنیژفسکی بی.وی. دایره خورشیدی. موسسه انرژی به نام. G.M. کرژیژانوفسکی: خاطرات قدیمی ترین کارمندان / آلادیف I.T. و دیگران // RAO "UES روسیه". - M.: ENIN im. G.M. کرژیژانوفسکی، 2000. 205 ص.
5. Tarnizhevsky B.V.، Myshko Yu.L.، Moiseenko V.V. معیار تعمیم یافته برای بهینه سازی طرح های کلکتورهای خورشیدی تخت // Heliotechnika، 1992. شماره 4. صص 7-12.
6. Popel O.S. منابع انرژی تجدید پذیر غیر سنتی - بخش جدیدی از انرژی مدرن و نتایج کار: JIHT RAS. نتایج و چشم اندازها. نشست مقالات اختصاص داده شده به پنجاهمین سالگرد JIHT RAS. - M.: Publishing House JIVT RAS, 2010. P. 416–443.
7. Popel O.S., Fortov V.E. انرژی های تجدیدپذیر در دنیای مدرن - م.: انتشارات MPEI، 2015. 450 ص.
8. Valov M.I.، کازانجان B.I. سیستم های گرمایش خورشیدی. - م.: انتشارات MPEI، 1991. 140 ص.
9. تمرین طراحی و بهره برداری از سیستم های گرمایش و سرمایش خورشیدی. - L.: Energoatomizdat, 1987. 243 p.
10. VSN 52-86. تاسیسات آب گرم خورشیدی. - M.: Gosgrazhdanstroy اتحاد جماهیر شوروی، 1987. 17 ص.
11. توصیه هایی برای طراحی تاسیسات آب گرم خورشیدی برای ساختمان های مسکونی و عمومی. - کیف: KievZNIIEP، 1987. 118 ص.
12. رابینوویچ M.D. مبانی علمی و فنی استفاده از انرژی خورشیدی در سیستم های تامین حرارت: دیس. سند فن آوری علوم به صورت خاص 05.14.01. - کیف، 2001. 287 ص.
13. خارچنکو N.V. شخصی تاسیسات خورشیدی. - M.: Energoatomizdat, 1991. 208 p.
14. Avezov R.R., Orlov A.Yu. سیستم های گرمایش خورشیدی و آب گرم. - تاشکند: FAN, 1988. 284 ص.
15. بایراموف R.B., Ushakova A.D. سیستم های گرمایش خورشیدی در تراز انرژی مناطق جنوبی کشور. - عشق آباد: یلیم، 1366. 315 ص.
16. سیستم های تامین خورشیدی و سرمایشی / ویرایش. E.V. سارناتسکی و اس.ا. تمیز. - م.: استروییزدات، 1990. 308 ص.
17. Butuzov V.A., Butuzov V.V. استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی حرارتی - M.: Teploenergetik، 2015. 304 ص.
18. امرخانوف R.A.، Butuzov V.A.، Garkavyi K.A. سوالات تئوری و راه حل های نوآورانههنگام استفاده از سیستم های انرژی خورشیدی - م.: Energoatomizdat، 2009. 502 ص.
19. Zaichenko V.M., Chernyavsky A.A. سیستم های منبع تغذیه مستقل. - م.: ندرا، 2015. 285 ص.
20. Sadilov P.V.، Petrenko V.N.، Loginov S.A.، Ilyin I.K. تجربه استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در منطقه سوچی // انرژی صنعتی، 2009. شماره 5. صص 50-53.
21. Kovalev O.P.، Volkov A.V.، Loschenkov V.V. تاسیسات گرمایش آب خورشیدی در منطقه پریمورسکی // مجله S.O.K.، 2006. شماره 10. صص 88-90.
22. لیچاگین A.A. تامین گرمای هوای خورشیدی در مناطق سیبری و پریموریه // انرژی صنعتی، 2009. شماره 1. صفحات 17-19.

تهیه شده توسط دانشجویان گروه B3TPEN31

سیستم های گرمایش خورشیدی سیستم هایی هستند که از تابش خورشید به عنوان منبع انرژی حرارتی استفاده می کنند. آنها تفاوت مشخصهمتفاوت از سایر سیستم های گرمایش با دمای پایین، استفاده از یک عنصر خاص است - یک گیرنده خورشیدی، که برای جذب تابش خورشید و تبدیل آن به انرژی حرارتی.

با توجه به روش استفاده از تابش خورشیدی، سیستم های گرمایش خورشیدی با دمای پایین به دو دسته غیرفعال و فعال تقسیم می شوند.

منفعل

سیستم‌های گرمایش خورشیدی غیرفعال سیستم‌هایی هستند که در آن خود ساختمان یا محوطه‌های جداگانه آن (ساختمان کلکتور، دیوار کلکتور، سقف کلکتور و غیره) به عنوان عنصری عمل می‌کنند که تابش خورشید را دریافت کرده و آن را به گرما تبدیل می‌کند.

سیستم گرمایش خورشیدی غیرفعال با دمای پایین "کلکتور دیواری": 1 - پرتوهای خورشیدی. 2 - صفحه نمایش شفاف 3 - دمپر هوا 4 - هوای گرم 5- هوای خنک شده از اتاق؛ 6 - تابش حرارتی موج بلند توده دیوار. 7- سطح دریافت کننده تیر سیاه دیوار; 8- پرده.

فعال

سیستم های گرمایش خورشیدی با دمای پایین فعال هستند که در آنها گیرنده خورشیدی یک دستگاه مستقل مستقل است که به ساختمان مربوط نمی شود. سیستم های خورشیدی فعال را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

بر اساس هدف (تامین آب گرم، سیستم های گرمایش، سیستم های ترکیبی برای اهداف تامین گرما و سرما).

بر اساس نوع خنک کننده مورد استفاده (مایع - آب، ضد یخ و هوا)؛

بر اساس مدت کار (در تمام طول سال، فصلی)؛

در مورد راه حل فنی مدارها (یک، دو، چند مدار).

طبقه بندی سیستم های حرارتی خورشیدی

را می توان بر اساس معیارهای مختلف طبقه بندی کرد:

بر اساس هدف:

1. سیستم های تامین آب گرم (DHW)؛

2. سیستم های گرمایشی؛

3. سیستم های ترکیبی؛

بر اساس نوع خنک کننده مورد استفاده:

1. مایع؛

2. هوا;

بر اساس مدت زمان کار:

1. در تمام طول سال؛

2. فصلی;

با توجه به راه حل فنی این طرح:

1. تک مدار;

2. دو مدار;

3. چند مداری.

هوا یک خنک کننده پرکاربرد است که در کل محدوده پارامترهای عملیاتی منجمد نمی شود. هنگام استفاده از آن به عنوان خنک کننده، امکان ترکیب سیستم های گرمایشی با سیستم تهویه وجود دارد. با این حال، هوا یک خنک کننده با ظرفیت حرارت کم است که منجر به افزایش مصرف فلز برای نصب سیستم های گرمایش هوا در مقایسه با سیستم های آبی می شود.

آب یک خنک کننده گرما فشرده و به طور گسترده ای در دسترس است. اما در دمای کمتر از 0 درجه سانتیگراد لازم است مایعات ضد یخ به آن اضافه شود. علاوه بر این، باید در نظر داشت که آب اشباع شده با اکسیژن باعث خوردگی خطوط لوله و تجهیزات می شود. اما مصرف فلز در سیستم های آب خورشیدی بسیار کمتر است که به میزان زیادی به استفاده گسترده از آنها کمک می کند.

سیستم های تامین آب گرم خورشیدی فصلی معمولا یک مداره هستند و در تابستان و ماه های انتقالی، در دوره هایی با دمای بیرونی مثبت کار می کنند. بسته به هدف شیء سرویس شده و شرایط عملیاتی، می توانند منبع گرمای اضافی داشته باشند یا بدون آن کار کنند.

سیستم‌های گرمایش خورشیدی ساختمان‌ها معمولاً دو مداره یا اغلب چند مداره هستند و خنک‌کننده‌های مختلفی را می‌توان برای مدارهای مختلف استفاده کرد (مثلاً در مدار خورشیدی - محلول‌های آبی مایعات غیر یخ‌زده، در مدارهای میانی - آب، و در مدار مصرف کننده - هوا).

سیستم های خورشیدی ترکیبی در تمام طول سال برای تامین گرما و سرما به ساختمان ها چند مداره هستند و شامل یک منبع گرمای اضافی به شکل یک مولد حرارت سنتی است که با سوخت های فسیلی یا یک ترانسفورماتور حرارتی کار می کند.

یک نمودار شماتیک از سیستم گرمایش خورشیدی در شکل 4.1.2 نشان داده شده است. این شامل سه مدار گردش خون است:

مدار اول، متشکل از کلکتورهای خورشیدی 1، پمپ گردش خون 8 و مبدل حرارتی مایع 3.

مدار دوم، متشکل از یک مخزن ذخیره 2، یک پمپ گردش خون 8 و یک مبدل حرارتی 3.

مدار سوم، متشکل از یک مخزن ذخیره 2، یک پمپ گردش خون 8، یک مبدل حرارتی آب-هوا (هیتر) 5.

نمودار شماتیک سیستم گرمایش خورشیدی: 1 – کلکتور خورشیدی. 2 - مخزن ذخیره سازی 3 – مبدل حرارتی 4 – ساختمان؛ 5 – بخاری؛ 6 – پشتیبان گیری از سیستم گرمایشی 7 – پشتیبان سیستم تامین آب گرم؛ 8 - پمپ گردش خون; 9 – پنکه

عمل

سیستم گرمایش خورشیدی به شرح زیر عمل می کند. خنک کننده (ضد یخ) مدار دریافت گرما، با گرم شدن در کلکتورهای خورشیدی 1، وارد مبدل حرارتی 3 می شود، جایی که گرمای ضد یخ به آب در حال گردش در فضای بین لوله مبدل حرارتی 3 تحت عمل انتقال می یابد. پمپ 8 مدار ثانویه آب گرم شده وارد مخزن آکومولاتور 2 می شود. آب توسط پمپ آبگرم 8 8 از مخزن آکومولاتور گرفته شده و در صورت لزوم به دمای مورد نیاز در پشتیبان 7 رسیده و وارد سیستم تامین آب گرم ساختمان می شود. مخزن ذخیره از منبع آب شارژ می شود.

برای گرم کردن، آب از مخزن ذخیره 2 توسط پمپ مدار سوم 8 به بخاری 5 می رسد که هوا با کمک فن 9 از آن عبور می کند و هنگام گرم شدن وارد ساختمان می شود 4. در غیاب خورشیدی. تابش یا کمبود انرژی حرارتی تولید شده توسط کلکتورهای خورشیدی، پشتیبان 6 روشن می شود.

انتخاب و چیدمان عناصر یک سیستم گرمایش خورشیدی در هر مورد خاص با توجه به عوامل آب و هوایی، هدف تاسیسات، رژیم مصرف گرما و شاخص های اقتصادی تعیین می شود.

نمودار شماتیک یک سیستم تامین آب گرم خورشیدی ترموسیفون تک مدار

یکی از ویژگی های سیستم ها این است که در مورد سیستم ترموسیفون، نقطه پایین مخزن ذخیره باید بالاتر از نقطه بالای کلکتور و حداکثر 3-4 متر از کلکتورها قرار گیرد و با گردش پمپ مایع خنک کننده، محل مخزن ذخیره می تواند دلخواه باشد.

گرمایش خورشیدی روشی برای گرم کردن ساختمان های مسکونی است که هر روز در بسیاری از کشورهای عمدتاً توسعه یافته جهان رواج بیشتری پیدا می کند. بزرگترین موفقیت ها در زمینه انرژی حرارتی خورشیدی امروزه می تواند در کشورهای اروپای غربی و مرکزی به رخ بکشد. در اتحادیه اروپا، طی دهه گذشته، رشد سالانه صنعت انرژی های تجدیدپذیر بین 10 تا 12 درصد بوده است. این سطح از توسعه یک شاخص بسیار مهم است.

گرداورنده خورشیدی

یکی از بارزترین زمینه های کاربرد انرژی خورشیدی، استفاده از آن برای گرم کردن آب و هوا (به عنوان خنک کننده) است. در مناطق آب و هوایی که هوای سرد حاکم است، برای زندگی راحت مردم، محاسبه و سازماندهی سیستم های گرمایشی برای هر ساختمان مسکونی الزامی است. برای نیازهای مختلف باید آب گرم داشته باشند و خانه ها نیز باید گرم شوند. قطعا، بهترین گزینهدر اینجا یک برنامه کاربردی وجود دارد که در آن سیستم های تامین گرمای خودکار کار می کنند.

حجم زیادی از تامین آب گرم روزانه در طول فرآیند تولید نیاز دارد شرکت های صنعتی. به عنوان مثال استرالیا است که تقریباً 20 درصد از کل انرژی مصرف شده صرف گرم کردن مایع خنک کننده تا دمایی بیش از 100 درجه سانتیگراد می شود. به همین دلیل در برخی از کشورهای پیشرفته غربی و تا حد زیادی در اسرائیل، آمریکای شمالی، ژاپن و البته استرالیا، تولید سیستم های گرمایش خورشیدی بسیار سریع در حال گسترش است.

در آینده نزدیک، توسعه انرژی بدون شک به سمت استفاده از تابش خورشیدی سوق داده خواهد شد. چگالی تابش خورشید در سطح زمین به طور متوسط ​​250 وات بر متر مربع است. و این در حالی است که برای رفع نیازهای اقتصادی انسان در کمترین میزان صنعتی بودن دو وات بر متر مربع کافی است.

تفاوت سودمند بین انرژی خورشیدی و سایر بخش‌های انرژی که از فرآیندهای احتراق سوخت فسیلی استفاده می‌کنند، سازگاری با محیط زیست انرژی تولید شده است. عملکرد تجهیزات خورشیدی منجر به انتشار گازهای گلخانه ای مضر در جو نمی شود.

انتخاب طرح کاربردی تجهیزات، سیستم های غیرفعال و فعال

دو طرح برای استفاده از تابش خورشیدی به عنوان سیستم گرمایش خانه وجود دارد. اینها سیستم های فعال و غیرفعال هستند. سیستم‌های گرمایش خورشیدی غیرفعال سیستم‌هایی هستند که در آن ساختار خود خانه یا بخش‌های جداگانه آن به عنوان عنصری عمل می‌کند که مستقیماً تابش خورشید را جذب کرده و از آن گرما تولید می‌کند. این عناصر می توانند یک حصار، یک سقف یا بخش های جداگانه یک ساختمان باشند که بر اساس یک طرح خاص ساخته شده اند. سیستم های غیرفعال از قطعات متحرک مکانیکی استفاده نمی کنند.

سیستم های فعال بر اساس طرح مخالف برای گرم کردن خانه عمل می کنند؛ آنها به طور فعال از دستگاه های مکانیکی (پمپ ها، موتورها) استفاده می کنند؛ هنگام استفاده از آنها، محاسبات نیز انجام می شود. قدرت مورد نیاز).

سیستم‌های غیرفعال از نظر طراحی ساده‌ترین و از نظر مالی کمتر در هنگام نصب مدار هستند. چنین طرح های گرمایشی نیازی به نصب ندارند دستگاه های اضافیبرای جذب و توزیع بعدی تابش خورشیدی در سیستم گرمایش خانه. عملکرد چنین سیستم هایی بر اساس اصل گرمایش مستقیم فضای زندگی به طور مستقیم از طریق دیوارهای انتقال نور واقع در ضلع جنوبی است. عملکرد اضافیگرمایش توسط سطوح خارجی عناصر حصار خانه انجام می شود که مجهز به لایه ای از صفحه نمایش شفاف است.

برای شروع فرآیند تبدیل تابش خورشیدی به انرژی گرمایی، از یک سیستم طراحی مبتنی بر استفاده از گیرنده های خورشیدی با سطح شفاف استفاده می شود که در آن "اثر گلخانه ای" عملکرد اصلی را ایفا می کند؛ از توانایی شیشه برای حفظ تابش حرارتی استفاده می شود. ، در نتیجه دمای داخل اتاق افزایش می یابد.

شایان ذکر است که استفاده از تنها یک نوع سیستم ممکن است کاملاً موجه نباشد. اغلب، محاسبات دقیق نشان می دهد که کاهش قابل توجهی در اتلاف حرارت و انرژی مورد نیاز ساختمان با استفاده از سیستم های یکپارچه قابل دستیابی است. کار کلی هر دو سیستم فعال و غیرفعال با ترکیب ویژگی های مثبت حداکثر تأثیر را خواهد داشت.

یک محاسبه معمولی بازده نشان می دهد که تابش خورشیدی غیرفعال تقریباً 14 تا 16 درصد از نیازهای گرمایشی خانه شما را تامین می کند. چنین سیستمی جزء مهمی از فرآیند تولید گرما خواهد بود.

با این حال، با وجود ویژگی‌های مثبت خاص سیستم‌های غیرفعال، توانایی اولیه برای برآورده کردن کامل نیازهای حرارتی ساختمان همچنان مستلزم استفاده از تجهیزات گرمایش فعال است. سیستم هایی که وظیفه آنها جذب، انباشت و توزیع مستقیم تابش خورشیدی است.

برنامه ریزی و محاسبه

محاسبه امکان نصب سیستم های گرمایش فعال با استفاده از انرژی خورشیدی (سلول های خورشیدی کریستالی، کلکتورهای خورشیدی) ترجیحاً در مرحله طراحی ساختمان. اما هنوز هم این نکته اجباری نیست؛ نصب چنین سیستمی بدون در نظر گرفتن سال ساخت آن بر روی یک پروژه موجود نیز امکان پذیر است (مبنای موفقیت محاسبه صحیح کل طرح است).

تجهیزات در ضلع جنوبی خانه نصب شده است. این آرایش شرایطی را برای حداکثر جذب تابش خورشیدی ورودی در زمستان ایجاد می کند. فتوسل‌هایی که انرژی خورشیدی را تبدیل می‌کنند و روی یک سازه ثابت نصب می‌شوند، زمانی مؤثرتر هستند که نسبت به سطح زمین در زاویه‌ای برابر با موقعیت جغرافیایی ساختمان گرم‌شده نصب شوند. زاویه سقف، درجه چرخش خانه به سمت جنوب - اینها نکات قابل توجهی هستند که هنگام محاسبه کل طرح گرمایش باید در نظر گرفته شوند.

فتوسل های خورشیدی و کلکتورهای خورشیدی باید تا حد امکان نزدیک به محل مصرف انرژی نصب شوند. به یاد داشته باشید که هر چه حمام و آشپزخانه را نزدیک‌تر کنید، تلفات حرارتی کمتری خواهید داشت (در این گزینه می‌توانید با یک کلکتور خورشیدی که هر دو اتاق را گرم می‌کند، از پس آن برآیید). معیار اصلی ارزیابی هنگام انتخاب تجهیزات مورد نیاز، کارایی آن است.

سیستم های گرمایش خورشیدی فعال با توجه به معیارهای زیر به گروه های زیر تقسیم می شوند:

1. استفاده از مدار پشتیبان.
2. فصلی بودن کار (در طول سال یا در یک فصل خاص)؛
3. اهداف عملکردی - گرمایش، تامین آب گرم و سیستم های ترکیبی؛
4. خنک کننده مورد استفاده مایع یا هوا است.
5. راه حل فنی کاربردی برای تعداد مدارها (1، 2 یا بیشتر).

داده های اقتصادی عمومی به عنوان عامل اصلی در انتخاب یکی از انواع تجهیزات خواهد بود. محاسبه حرارتی مناسب کل سیستم به شما در تصمیم گیری صحیح کمک می کند. محاسبه باید با در نظر گرفتن شاخص های هر اتاق خاص که در آن سازمان گرمایش خورشیدی و (یا) تامین آب گرم برنامه ریزی شده است، انجام شود. ارزش در نظر گرفتن موقعیت ساختمان، شرایط طبیعی آب و هوایی و مقدار هزینه منبع انرژی جابجا شده را دارد. محاسبه صحیح و انتخاب خوبطرح های سازمان تامین گرما کلید امکان سنجی اقتصادی استفاده از تجهیزات انرژی خورشیدی است.

سیستم گرمایش خورشیدی

رایج ترین طرح گرمایش مورد استفاده نصب کلکتورهای خورشیدی است که عملکرد ذخیره انرژی جذب شده را در یک ظرف مخصوص - باتری ارائه می دهد.

امروزه، گسترده ترین طرح های گرمایش دو مداره برای اماکن مسکونی است که در آنها سیستم اجباریگردش مایع خنک کننده در کلکتور اصل عملکرد آن به شرح زیر است. آب گرم از نقطه بالای مخزن ذخیره می شود، این فرآیند طبق قوانین فیزیک به طور خودکار انجام می شود. آب سرد جاری با فشار وارد قسمت پایینی مخزن می شود، این آب آب گرم شده ای را که در قسمت بالایی مخزن جمع می شود جابجا می کند و سپس برای رفع نیازهای خانگی و گرمایشی آن وارد سیستم تامین آب گرم خانه می شود.

برای یک خانه یک خانواده معمولا یک مخزن ذخیره با ظرفیت 400 تا 800 لیتر نصب می شود. برای گرم کردن چنین حجمی از مایع خنک کننده، بسته به شرایط طبیعی، لازم است که سطح کلکتور خورشیدی به درستی محاسبه شود. همچنین توجیه اقتصادی استفاده از تجهیزات ضروری است.

مجموعه استاندارد تجهیزات نصب سیستم گرمایشدر مورد تابش خورشیدی به شرح زیر است:

• مستقیماً خود کلکتور خورشیدی؛
• سیستم چفت و بست (تکیه کننده ها، تیرها، نگهدارنده ها)؛
• مخزن ذخیره سازی؛
• مخزن جبران انبساط بیش از حد مایع خنک کننده؛
• دستگاه کنترل عملکرد پمپ؛
• پمپ (مجموعه دریچه ها)؛
• سنسورهای دما؛
• دستگاه های تبادل گرما (مورد استفاده در مدارهای با حجم زیاد)؛
• لوله های عایق حرارتی؛
• شیرهای ایمنی و کنترل؛
• مناسب.

سیستم مبتنی بر پانل های جاذب گرما. چنین پانل ها معمولا در مرحله ساخت و ساز جدید استفاده می شود. برای نصب آنها لازم است سازه خاصی به نام سقف داغ ساخته شود. این بدان معنی است که پانل ها باید مستقیماً در ساختار سقف نصب شوند و از عناصر سقف به عنوان اجزای بدنه تجهیزات استفاده شود. چنین نصبی هزینه های شما را برای ایجاد یک سیستم گرمایشی کاهش می دهد، اما به کار با کیفیت بالا برای ضد آب کردن مفاصل دستگاه ها و سقف نیاز دارد. این روش نصب تجهیزات مستلزم طراحی و برنامه ریزی دقیق تمام مراحل کار است. حل بسیاری از مشکلات مربوط به مسیریابی لوله، قرار دادن مخزن ذخیره، نصب پمپ و تنظیم شیب ها ضروری است. اگر ساختمان به بهترین شکل به سمت جنوب چرخیده نشود، مشکلات زیادی در حین نصب باید حل شود.

به طور کلی، یک پروژه سیستم گرمایش خورشیدی به درجات مختلف با سایر پروژه ها متفاوت خواهد بود. فقط اصول اساسیسیستم های. بنابراین، یک لیست دقیق ارائه دهید جزئیات لازمبرای نصب کامل کل سیستم امکان پذیر نیست، زیرا در طول فرآیند نصب ممکن است استفاده از آن ضروری باشد عناصر اضافیو مواد.

سیستم های گرمایش مایع

در سیستم هایی که بر اساس یک خنک کننده مایع کار می کنند، از آب معمولی به عنوان یک محیط ذخیره استفاده می شود. جذب انرژی در کلکتورهای خورشیدی اتفاق می افتد طراحی مسطح. انرژی در مخزن ذخیره می شود و در صورت نیاز مصرف می شود.

برای انتقال انرژی از دستگاه ذخیره سازی به ساختمان از مبدل حرارتی آب به آب یا آب به هوا استفاده می شود. سیستم تامین آب گرم مجهز به یک مخزن اضافی است که به آن مخزن پیش گرم می گویند. آب در آن در اثر تابش خورشید گرم می شود و سپس وارد آبگرمکن معمولی می شود.

سیستم گرمایش هوا

این سیستم از هوا به عنوان حامل گرما استفاده می کند. مایع خنک کننده در یک کلکتور خورشیدی تخت گرم می شود و سپس هوای گرم شده وارد اتاق گرم شده یا به یک دستگاه ذخیره سازی ویژه می شود، جایی که انرژی جذب شده در یک نازل مخصوص جمع می شود که توسط هوای گرم ورودی گرم می شود. به لطف این ویژگی، این سیستم حتی در شب که تابش خورشیدی در دسترس نیست به تامین گرمای خانه ادامه می دهد.

سیستم هایی با گردش اجباری و طبیعی

اساس عملکرد سیستم های گردش طبیعی حرکت مستقل مایع خنک کننده است. تحت تاثیر افزایش دما، چگالی خود را از دست می دهد و در نتیجه به قسمت بالایی دستگاه تمایل پیدا می کند. تفاوت فشار ناشی از آن چیزی است که باعث عملکرد تجهیزات می شود.

کلکتورهای خورشیدی حرارتی برای چه مواردی استفاده می شود؟ کجا می توان از آنها استفاده کرد - زمینه های کاربرد، گزینه های کاربردی، جوانب مثبت و منفی کلکتورها، ویژگی های فنی، کارایی. آیا می توان این کار را خودتان انجام داد و چقدر موجه است؟ طرح های کاربردی و چشم انداز.

هدف

کلکتور و باتری خورشیدی دو دستگاه متفاوت هستند. این باتری از تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی استفاده می کند که در باتری ها ذخیره می شود و برای نیازهای خانگی استفاده می شود. کلکتورهای خورشیدی، مانند یک پمپ حرارتی، برای جمع آوری و انباشت انرژی سازگار با محیط زیست از خورشید طراحی شده اند، که تبدیل آن برای گرم کردن آب یا گرمایش استفاده می شود. نیروگاه های حرارتی خورشیدی که گرما را به الکتریسیته تبدیل می کنند، به طور گسترده در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند.

دستگاه

کلکتورها از سه بخش اصلی تشکیل شده اند:

• پانل ها؛
• دوربین جلو؛
• مخزن ذخیره سازی.

پانل ها به شکل یک رادیاتور لوله ای قرار داده شده در جعبه ای با دیواره بیرونی شیشه ای ارائه می شوند. آنها باید در هر مکان با نور مناسب قرار گیرند. مایع وارد رادیاتور پنل می شود که سپس گرم می شود و به محفظه جلو منتقل می شود، جایی که آب سرد با آب گرم جایگزین می شود که فشار دینامیکی ثابتی در سیستم ایجاد می کند. در این حالت مایع سرد وارد رادیاتور می شود و مایع داغ وارد مخزن ذخیره می شود.

پانل های استاندارد به راحتی با هر شرایطی سازگار می شوند. با استفاده از پروفیل های مخصوص نصب می توان آنها را به موازات یکدیگر در یک ردیف به تعداد نامحدود نصب کرد. سوراخ ها در پروفیل های نصب آلومینیومی حفر می شوند و از پایین با پیچ و مهره یا پرچ روی پانل ها محکم می شوند. پس از تکمیل، پانل های جاذب خورشیدی، همراه با پروفیل های نصب، یک ساختار سفت و سخت را تشکیل می دهند.

سیستم گرمایش خورشیدی به دو گروه هوا خنک و مایع خنک تقسیم می شود. جمع کننده ها تشعشع را جذب و جذب می کنند و با تبدیل آن به انرژی حرارتی، آن را به یک عنصر ذخیره سازی منتقل می کنند که از آن گرما در سراسر اتاق پخش می شود. هر یک از سیستم ها را می توان با تجهیزات کمکی (پمپ گردش خون، سنسورهای فشار، شیرهای ایمنی) تکمیل کرد.

اصل عملیات

که در روزتابش حرارتی به مایع خنک کننده (آب یا ضد یخ) که از طریق کلکتور در گردش است، منتقل می شود. خنک کننده گرم شده انرژی را به مخزن آبگرمکن که در بالای آن قرار دارد و آب را برای تامین آب گرم جمع آوری می کند، منتقل می کند. در نسخه ساده، آب به دلیل تفاوت چگالی بین گرم و آب سرددر مدار، و برای اطمینان از عدم توقف گردش، از یک پمپ مخصوص استفاده می شود. پمپ سیرکولاسیون برای پمپاژ فعال مایع در ساختار طراحی شده است.


در یک نسخه پیچیده تر، کلکتور در یک مدار جداگانه پر از آب یا ضد یخ قرار می گیرد. پمپ به آنها کمک می کند تا شروع به گردش کنند و انرژی خورشیدی ذخیره شده را به یک مخزن ذخیره حرارتی عایق منتقل می کند، که اجازه می دهد تا گرما ذخیره شود و در صورت نیاز پس گرفته شود. اگر انرژی کافی وجود ندارد، برق یا بخاری گازی، به طور خودکار روشن می شود و دمای مورد نیاز را حفظ می کند.

انواع

کسانی که می خواهند یک سیستم گرمایش خورشیدی در خانه خود داشته باشند ابتدا باید بیشترین تصمیم را بگیرند نوع مناسبگردآورنده

کلکتور نوع تخت

ارائه شده به صورت جعبه ای که با شیشه سکوریت پوشانده شده و دارای لایه خاصی است که گرمای خورشید را جذب می کند. این لایه به لوله هایی متصل است که مایع خنک کننده از طریق آنها به گردش در می آید. هر چه انرژی بیشتری دریافت کند، بازده آن بیشتر می شود. کاهش تلفات حرارتی در خود پانل و حصول اطمینان از بیشترین جذب حرارت در صفحات جاذب امکان جمع آوری حداکثر انرژی را فراهم می کند. در غیاب رکود، کلکتورهای مسطح می توانند آب را تا 200 درجه سانتیگراد گرم کنند. آنها برای گرم کردن آب در استخرهای شنا، نیازهای خانگی و گرم کردن خانه طراحی شده اند.

منیفولد نوع خلاء

از باتری های شیشه ای (یک سری لوله های توخالی) تشکیل شده است. باتری بیرونی یک سطح شفاف دارد و باتری داخلی با لایه خاصی پوشانده شده است که تشعشعات را به دام می اندازد. لایه خلاء بین باتری های داخلی و خارجی به صرفه جویی در حدود 90 درصد از انرژی جذب شده کمک می کند. هادی های حرارتی لوله های خاصی هستند. هنگامی که پانل گرم می شود، مایعی که در پایین باتری قرار دارد به بخار تبدیل می شود که بالا آمده و گرما را به کلکتور منتقل می کند. این نوع سیستم در مقایسه با کلکتورهای نوع تخت دارای کارایی بیشتری است، زیرا می توان از آن در دماهای پایین و در شرایط نور کم استفاده کرد. یک باتری خورشیدی خلاء به شما امکان می دهد دمای مایع خنک کننده را تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید، با استفاده از یک پوشش شیشه ای چند لایه و ایجاد خلاء در کلکتورها.

پمپ حرارتی

سیستم های حرارتی خورشیدی با دستگاهی مانند پمپ حرارتی کارآمدترین کار را انجام می دهند. طراحی شده برای جمع آوری انرژی از محیط بدون توجه به شرایط آب و هوایی و قابل نصب در داخل خانه. منبع انرژی در اینجا می تواند آب، هوا یا خاک باشد. اگر انرژی خورشیدی کافی وجود داشته باشد، یک پمپ حرارتی می تواند فقط با استفاده از کلکتورهای خورشیدی کار کند. هنگام استفاده از پمپ حرارتی ترکیبی و سیستم کلکتور خورشیدی، نوع کلکتور مهم نیست، اما مناسب ترین گزینه باتری خلاء خورشیدی خواهد بود.

چی بهتره

سیستم گرمایش خورشیدی را می توان بر روی هر نوع سقفی نصب کرد. در مقایسه با کلکتورهای خلاء که طراحی آنها شکننده تر است، کلکتورهای صفحه تخت بادوام تر و قابل اعتمادتر در نظر گرفته می شوند. با این حال، اگر یک کلکتور تخت آسیب دیده باشد، کل سیستم جذب باید تعویض شود، در حالی که برای کلکتور خلاء فقط باتری آسیب دیده باید تعویض شود.


راندمان منیفولد خلاء بسیار بیشتر از منیفولد مسطح است. آنها را می توان در زمستان استفاده کرد و در هوای ابری انرژی بیشتری تولید کرد. پمپ حرارتی علی رغم وجود آن بسیار گسترده شده است هزینه بالا. میزان تولید انرژی کلکتورهای خلاء به اندازه لوله ها بستگی دارد. به طور معمول، ابعاد لوله ها باید 58 میلی متر قطر با طول 1.2-2.1 متر باشد. نصب کلکتور خودتان بسیار دشوار است. با این حال، داشتن دانش خاص و همچنین پیروی از دستورالعمل های دقیق برای نصب و انتخاب مکان سیستم مشخص شده در هنگام خرید تجهیزات، کار را به طور قابل توجهی ساده می کند و به ورود گرمایش خورشیدی به خانه کمک می کند.

بوم شناسی مصرف املاک: بیشتر سال ما مجبوریم برای گرم کردن خانه هایمان پول خرج کنیم. در چنین شرایطی، هر کمکی مفید خواهد بود. انرژی خورشیدی برای این اهداف عالی است: کاملاً سازگار با محیط زیست و رایگان.

بیشتر سال ما مجبوریم برای گرم کردن خانه هایمان پول خرج کنیم. در چنین شرایطی، هر کمکی مفید خواهد بود. انرژی خورشیدی برای این اهداف عالی است: کاملاً سازگار با محیط زیست و رایگان. فن آوری های مدرن امکان گرمایش خورشیدی یک خانه خصوصی را نه تنها در مناطق جنوبی، بلکه در منطقه میانی نیز فراهم می کند.

آنچه فناوری های مدرن می توانند ارائه دهند

به طور متوسط ​​1 متر مربع از سطح زمین 161 وات انرژی خورشیدی در ساعت دریافت می کند. البته در خط استوا این رقم چندین برابر قطب شمال خواهد بود. علاوه بر این، چگالی تابش خورشید به زمان سال بستگی دارد. در منطقه مسکو، شدت تابش خورشیدی در دسامبر-ژانویه بیش از پنج برابر از ماه مه-ژوئیه متفاوت است. با این حال، سیستم های مدرن آنقدر کارآمد هستند که می توانند تقریباً در هر نقطه از زمین کار کنند.

مشکل استفاده از انرژی تابش خورشیدی با حداکثر بازده به دو روش گرمایش مستقیم در کلکتورهای حرارتی و باتری های فتوولتائیک خورشیدی حل می شود.

پنل های خورشیدی ابتدا انرژی پرتوهای خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند، سپس آن را از طریق یک سیستم خاص به مصرف کنندگان منتقل می کنند، به عنوان مثال یک دیگ برقی.

کلکتورهای حرارتی هنگامی که توسط اشعه خورشید گرم می شوند، خنک کننده سیستم های گرمایش و تامین آب گرم را گرم می کنند.

کلکتورهای حرارتی در انواع مختلفی از جمله باز و سیستم های بسته، طرح های تخت و کروی، کلکتورهای نیمکره ای، متمرکز کننده ها و بسیاری گزینه های دیگر.

انرژی حرارتی به دست آمده از کلکتورهای خورشیدی برای گرم کردن آب گرم یا سیال گرمایشی استفاده می شود.

اگرچه پیشرفت های واضحی در توسعه راه حل هایی برای برداشت، ذخیره و استفاده از انرژی خورشیدی صورت گرفته است، اما مزایا و معایبی وجود دارد.

راندمان گرمایش خورشیدی در عرض های جغرافیایی ما بسیار کم است، که با مقدار ناکافی توضیح داده می شود. روزهای آفتابیبرای عملکرد منظم سیستم

مزایا و معایب استفاده از انرژی خورشیدی

بارزترین مزیت استفاده از انرژی خورشیدی در دسترس بودن جهانی آن است. در واقع، حتی در تاریک ترین و ابری ترین هوا، انرژی خورشیدی قابل جمع آوری و استفاده است.

مزیت دوم آلایندگی صفر است. در واقع دوستدار محیط زیست و طبیعی ترین شکل انرژی است. پنل های خورشیدی و کلکتورها صدا تولید نمی کنند. در بیشتر موارد، بدون اشغال فضای قابل استفاده یک منطقه حومه شهر، بر روی پشت بام ساختمان ها نصب می شوند.

معایب مربوط به استفاده از انرژی خورشیدی تغییرپذیری روشنایی است. در شب چیزی برای جمع آوری وجود ندارد، وضعیت با این واقعیت بدتر می شود که اوج فصل گرما در کوتاه ترین ساعات روز سال اتفاق می افتد.

یکی از معایب قابل توجه گرمایش مبتنی بر استفاده از کلکتورهای خورشیدی عدم توانایی در انباشت انرژی حرارتی است. فقط مخزن انبساط در مدار گنجانده شده است

نظارت بر تمیزی نوری پانل ها ضروری است؛ آلودگی جزئی کارایی را به شدت کاهش می دهد.

علاوه بر این، نمی توان گفت که راه اندازی یک سیستم انرژی خورشیدی کاملا رایگان است، هزینه های ثابتی برای استهلاک تجهیزات، عملکرد پمپ گردش خون و الکترونیک کنترل وجود دارد.

کلکتورهای خورشیدی باز

یک کلکتور خورشیدی باز سیستمی از لوله ها است که در برابر تأثیرات خارجی محافظت نشده است و از طریق آن مایع خنک کننده که مستقیماً توسط خورشید گرم می شود به گردش در می آید. از آب، گاز، هوا و ضد یخ به عنوان خنک کننده استفاده می شود. لوله ها یا به شکل سیم پیچ به پانل نگهدارنده ثابت می شوند یا در ردیف های موازی به لوله خروجی متصل می شوند.

کلکتورهای خورشیدی نوع بازقادر به مقابله با گرمایش یک خانه خصوصی نیستند. به دلیل نداشتن عایق، مایع خنک کننده به سرعت خنک می شود. آنها در تابستان عمدتاً برای گرم کردن آب در دوش ها یا استخرهای شنا استفاده می شوند.

کلکتورهای باز معمولاً عایق ندارند. طراحی بسیار ساده است، بنابراین هزینه پایینی دارد و اغلب به طور مستقل ساخته می شود.

به دلیل نداشتن عایق، عملا انرژی دریافتی از خورشید را ذخیره نمی کنند و بازده پایینی دارند. آنها عمدتاً در تابستان برای گرم کردن آب در استخرهای شنا یا دوش های تابستانی استفاده می شوند. نصب در مناطق آفتابی و گرم با اختلاف کمی در دمای هوای محیط و آب گرم. آنها فقط در هوای آفتابی و بدون باد خوب کار می کنند.

ساده ترین کلکتور خورشیدی با سینک حرارتی ساخته شده از سیم پیچی از لوله های پلیمری، تامین آب گرم خانه را برای آبیاری و نیازهای خانگی فراهم می کند.

کلکتورهای خورشیدی لوله ای

کلکتورهای خورشیدی لوله‌ای از لوله‌های مجزا جمع‌آوری می‌شوند که از طریق آنها آب، گاز یا بخار جریان می‌یابد. این یکی از انواع سیستم های خورشیدی باز است. با این حال، خنک کننده در حال حاضر بسیار بهتر از منفی خارجی محافظت می شود. به خصوص در تاسیسات خلاء، طراحی شده بر اساس اصل قمقمه.

هر لوله به طور جداگانه و موازی با یکدیگر به سیستم متصل می شود. اگر یکی از لوله ها خراب شود، به راحتی می توان آن را با یک لوله جدید جایگزین کرد. کل ساختار را می توان مستقیماً روی سقف ساختمان مونتاژ کرد که نصب را بسیار ساده می کند.

کلکتور لوله ای ساختاری مدولار دارد. عنصر اصلی یک لوله خلاء است؛ تعداد لوله ها از 18 تا 30 متغیر است که به شما امکان می دهد قدرت سیستم را با دقت انتخاب کنید.

مزیت قابل توجه کلکتورهای خورشیدی لوله ای شکل استوانه ای عناصر اصلی است که به لطف آن تابش خورشیدی در تمام طول روز بدون استفاده از سیستم های گران قیمت برای ردیابی حرکت لامپ جذب می شود.

یک پوشش چند لایه خاص نوعی تله نوری برای نور خورشید ایجاد می کند. نمودار تا حدی دیواره بیرونی فلاسک خلاء را نشان می دهد که پرتوها را به دیواره های فلاسک داخلی منعکس می کند.

بر اساس طراحی لوله ها، کلکتورهای خورشیدی پر و کواکسیال متمایز می شوند.

لوله کواکسیال یک ظرف Diaur یا یک قمقمه آشنا است. ساخته شده از دو فلاسک که هوا بین آنها تخلیه می شود. یک پوشش بسیار انتخابی بر روی سطح داخلی لامپ داخلی اعمال می شود که به طور موثر انرژی خورشیدی را جذب می کند.

انرژی حرارتی از لایه انتخابی داخلی به یک لوله حرارتی یا مبدل حرارتی داخلی ساخته شده از صفحات آلومینیومی منتقل می شود. در این مرحله از دست دادن حرارت ناخواسته رخ می دهد.

لوله پر یک استوانه شیشه ای است که یک جاذب پر در داخل آن قرار داده شده است.

برای عایق حرارتی خوب، هوا از لوله تخلیه شده است. انتقال حرارت از جاذب بدون تلفات صورت می گیرد، بنابراین راندمان لوله های پر بالاتر است.

با توجه به روش انتقال حرارت، دو سیستم وجود دارد: جریان مستقیم و با لوله حرارتی.

لوله حرارتی یک ظرف مهر و موم شده با مایعی است که به راحتی تبخیر می شود.

در داخل لوله حرارتی مایعی وجود دارد که به راحتی تبخیر می شود و گرما را از دیواره داخلی فلاسک یا از جاذب پر دریافت می کند. تحت تأثیر دما، مایع به صورت بخار می جوشد و بالا می رود. پس از انتقال گرما به خنک کننده گرمایش یا آب گرم، بخار به مایع متراکم شده و به سمت پایین جریان می یابد.

آب اغلب به عنوان یک مایع تبخیر آسان در فشار کم استفاده می شود.

یک سیستم یک بار عبور از یک لوله U شکل استفاده می کند که آب یا مایع گرم کننده از طریق آن در گردش است.

نیمی از لوله U شکل برای خنک کننده سرد در نظر گرفته شده است، دومی لوله گرم شده را حذف می کند. هنگامی که گرم می شود، مایع خنک کننده منبسط می شود و وارد مخزن ذخیره می شود و گردش طبیعی را فراهم می کند. همانند سیستم های ترموتیوب، حداقل زاویهشیب باید حداقل 20⁰ باشد.

سیستم های جریان مستقیم کارآمدتر هستند زیرا بلافاصله مایع خنک کننده را گرم می کنند.

اگر قرار است از سیستم های کلکتور خورشیدی در تمام طول سال استفاده شود، ضد یخ مخصوص به آنها پمپ می شود.

مزایا و معایب کلکتورهای لوله ای

استفاده از کلکتورهای خورشیدی لوله ای دارای مزایا و معایبی است. طراحی یک کلکتور خورشیدی لوله ای از عناصر یکسانی تشکیل شده است که جایگزینی نسبتاً آسانی دارند.

مزایای:

• اتلاف حرارت کم؛
• توانایی کار در دمای تا -30⁰С؛
• عملکرد کارآمد در طول ساعات روز؛
• عملکرد خوب در مناطق با آب و هوای معتدل و سرد؛
• باد کم، که با توانایی سیستم های لوله ای برای عبور توده های هوا از خود توجیه می شود.
• امکان تولید خنک کننده با دمای بالا

از نظر ساختاری، ساختار لوله ای دارای سطح دیافراگم محدودی است. دارای معایب زیر است:

• قادر به تمیز کردن خود از برف، یخ، یخبندان نیست.
• قیمت بالا

علیرغم هزینه بالای اولیه، کلکسیونرهای لوله ای هزینه خود را سریعتر پرداخت می کنند. عمر مفید بالایی دارند.

کلکتورهای خورشیدی بسته تخت

کلکتور صفحه تخت شامل قاب آلومینیومی، یک لایه جاذب ویژه - جاذب، پوشش شفاف، خط لوله و عایق.

مس ورق سیاه شده به عنوان جاذب استفاده می شود که دارای رسانایی گرمایی ایده آل برای ایجاد سیستم های خورشیدی است. هنگامی که انرژی خورشیدی توسط یک جاذب جذب می شود، انرژی خورشیدی دریافتی به یک خنک کننده منتقل می شود که از طریق یک سیستم لوله مجاور جاذب در گردش است.

در خارج، پانل بسته توسط یک پوشش شفاف محافظت می شود. از شیشه مقاوم در برابر ضربه با باند انتقال 0.4-1.8 میکرون ساخته شده است. این محدوده بیشترین تابش خورشیدی را به خود اختصاص می دهد. شیشه ضد ضربه محافظت خوبی در برابر تگرگ ایجاد می کند. در قسمت پشتی، کل پانل به طور قابل اعتماد عایق بندی شده است.

کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت با حداکثر کارایی و طراحی ساده مشخص می شوند. کارایی آنها به دلیل استفاده از جاذب افزایش می یابد. آنها قادر به جذب تابش پراکنده و مستقیم خورشید هستند

لیست مزایای پانل های تخت بسته شامل موارد زیر است:

• سادگی طراحی؛
• عملکرد خوب در مناطق با آب و هوای گرم؛
• امکان نصب در هر زاویه با دستگاه هایی برای تغییر زاویه شیب.
• توانایی خود تمیز کردن از برف و یخ زدگی؛
• قیمت پایین.

کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت به ویژه در صورتی که استفاده از آنها در مرحله طراحی برنامه ریزی شده باشد، سودمند هستند. عمر مفید محصولات با کیفیت 50 سال است.

معایب عبارتند از:

• اتلاف حرارت بالا؛
• وزن سنگین؛
• باد زیاد هنگامی که پانل ها در یک زاویه نسبت به افقی قرار می گیرند.
• محدودیت های عملکرد زمانی که تغییرات دما از 40 درجه سانتی گراد بیشتر شود.

دامنه کاربرد کلکتورهای بسته بسیار گسترده تر از سیستم های خورشیدی نوع باز است. در تابستان آنها می توانند به طور کامل نیاز به آب گرم را برآورده کنند. در روزهای خنک که خدمات شهری آنها را در دوره گرمایش قرار نمی دهند، می توانند به جای بخاری های گازی و برقی کار کنند.

مقایسه مشخصات کلکتور خورشیدی

مهمترین شاخص کلکتور خورشیدی راندمان است. عملکرد مفید کلکتورهای خورشیدی با طرح های مختلف به اختلاف دما بستگی دارد. در عین حال، کلکتورهای مسطح بسیار ارزان تر از کلکتورهای لوله ای هستند.

مقادیر کارایی به کیفیت ساخت کلکتور خورشیدی بستگی دارد. هدف از نمودار نشان دادن اثربخشی استفاده از سیستم های مختلف بسته به اختلاف دما است

هنگام انتخاب کلکتور خورشیدی باید به تعدادی از پارامترهای نشان دهنده کارایی و قدرت دستگاه توجه کنید.

چندین ویژگی مهم برای کلکتورهای خورشیدی وجود دارد:

• ضریب جذب - نسبت انرژی جذب شده به کل را نشان می دهد.
• ضریب انتشار - نسبت انرژی منتقل شده به انرژی جذب شده را نشان می دهد.
• سطح کل و دیافراگم؛
• بهره وری

ناحیه دیافراگم ناحیه کار کلکتور خورشیدی است. یک کلکتور صفحه تخت دارای حداکثر سطح دیافراگم است. سطح دیافراگم برابر با ناحیه جذب کننده است.

روش های اتصال به سیستم گرمایشی

از آنجایی که دستگاه های خورشیدی نمی توانند منبع انرژی پایدار و شبانه روزی را تامین کنند، سیستمی که در برابر این کاستی ها مقاوم باشد مورد نیاز است.

برای روسیه مرکزی دستگاه های خورشیدینمی توانند جریان پایدار انرژی را تضمین کنند، بنابراین از آنها به عنوان یک سیستم اضافی استفاده می شود. ادغام در سیستم موجودتامین گرمایش و آب گرم برای کلکتور خورشیدی و باتری خورشیدی متفاوت است.

نمودار اتصال کلکتور حرارتی

بسته به هدف استفاده از کلکتور حرارتی، سیستم های مختلفاتصالات ممکن است چندین گزینه وجود داشته باشد:

1. گزینه تابستانی برای تامین آب گرم
2. گزینه زمستانی برای گرمایش و تامین آب گرم

گزینه تابستانی ساده ترین است و حتی می تواند بدون پمپ گردش خون با استفاده از گردش طبیعی آب انجام شود.

آب در کلکتور خورشیدی گرم می شود و در اثر انبساط حرارتی وارد مخزن ذخیره یا دیگ بخار می شود. در این حالت گردش طبیعی اتفاق می افتد: به جای آب گرم، آب سرد از مخزن مکیده می شود.

در زمستان، در دمای زیر صفر، گرم کردن مستقیم آب امکان پذیر نیست. ضد یخ مخصوص از طریق یک مدار بسته به گردش در می آید و از انتقال حرارت از کلکتور به مبدل حرارتی در مخزن اطمینان حاصل می کند.

مانند هر سیستم مبتنی بر گردش طبیعیخیلی کارآمد کار نمی کند و نیاز به رعایت شیب های لازم دارد. علاوه بر این، مخزن ذخیره باید بالاتر از کلکتور خورشیدی باشد.

برای حفظ آب تا حد امکان مخزن داغباید به دقت عایق بندی شوند.

اگر واقعاً می خواهید به کارآمدترین عملکرد کلکتور خورشیدی برسید، نمودار اتصال پیچیده تر می شود.

خنک کننده غیر یخبندان از طریق سیستم کلکتور خورشیدی گردش می کند. گردش اجباری توسط یک پمپ کنترل شده توسط یک کنترل کننده ارائه می شود.

کنترل کننده عملکرد پمپ گردش خون را بر اساس قرائت حداقل دو مورد کنترل می کند سنسورهای دما. سنسور اول دما را در مخزن ذخیره می کند، دومی - روی لوله تامین خنک کننده داغ کلکتور خورشیدی. به محض اینکه دمای مخزن از دمای مایع خنک کننده بیشتر شد، کنترل کننده در کلکتور پمپ گردش خون را خاموش می کند و گردش مایع خنک کننده را در سیستم متوقف می کند.

به نوبه خود، هنگامی که دمای مخزن ذخیره از مقدار تنظیم شده پایین می آید، دیگ گرمایش روشن می شود.

نمودار اتصال باتری خورشیدی

اعمال یک طرح مشابه برای اتصال باتری خورشیدی به شبکه برق وسوسه انگیز است، همانطور که در مورد یک کلکتور خورشیدی اجرا می شود و انرژی دریافت شده در طول روز را انباشته می کند. متأسفانه، برای سیستم منبع تغذیه یک خانه خصوصی، ایجاد یک بسته باتری با ظرفیت کافی بسیار گران است. بنابراین، نمودار اتصال به این شکل است.

هنگامی که قدرت جریان الکتریکی از باتری خورشیدی کاهش می یابد، واحد ATS (روشن شدن خودکار یک ذخیره) اتصال مصرف کنندگان به شبکه برق عمومی را تضمین می کند.

با پنل های خورشیدیشارژ به کنترل کننده شارژ عرضه می شود که چندین عملکرد را انجام می دهد: شارژ مجدد باتری ها را تضمین می کند و ولتاژ را تثبیت می کند. به علاوه برقبه اینورتر عرضه می شود که در آن جریان مستقیم 12 ولت یا 24 ولت به جریان متناوب تک فاز 220 ولت تبدیل می شود.

افسوس، شبکه های الکتریکی ما برای دریافت انرژی مناسب نیستند، آنها فقط می توانند در یک جهت از منبع تا مصرف کننده کار کنند. به همین دلیل نمی توانید برق استخراج شده را بفروشید یا حداقل کاری کنید که کنتور در جهت مخالف بچرخد.

استفاده از پنل‌های خورشیدی از این جهت مفید است که نوع انرژی متنوع‌تری را ارائه می‌کنند، اما در عین حال نمی‌توانند از نظر کارایی با کلکتورهای خورشیدی مقایسه شوند. با این حال، دومی ها برخلاف باتری های فتوولتائیک خورشیدی، توانایی ذخیره انرژی را ندارند.

نحوه محاسبه توان کلکتور مورد نیاز

هنگام محاسبه توان مورد نیاز یک کلکتور خورشیدی، محاسبات اغلب به اشتباه بر اساس انرژی خورشیدی دریافتی در سردترین ماه های سال انجام می شود.

واقعیت این است که در ماه های باقی مانده از سال کل سیستم دائماً بیش از حد گرم می شود. در تابستان، دمای مایع خنک کننده در خروجی کلکتور خورشیدی می تواند به 200 درجه سانتیگراد در هنگام گرم کردن بخار یا گاز، 120 درجه سانتیگراد برای ضد یخ، 150 درجه سانتیگراد برای آب برسد. اگر مایع خنک کننده بجوشد، تا حدی تبخیر می شود. در نتیجه باید تعویض شود.

• تامین آب گرم بیش از 70٪؛
• ارائه سیستم گرمایش بیش از 30٪.

بقیه گرمای مورد نیاز باید توسط تجهیزات گرمایشی استاندارد تولید شود. با این وجود، با چنین شاخص هایی، به طور متوسط ​​حدود 40٪ در سال در گرمایش و تامین آب گرم صرفه جویی می شود.

توان تولید شده توسط یک لوله از یک سیستم خلاء به موقعیت جغرافیایی بستگی دارد. میزان افت انرژی خورشیدی به ازای هر 1 متر مربع زمین در سال، تابش نور نامیده می شود. با دانستن طول و قطر لوله، می توانید دیافراگم - ناحیه جذب موثر را محاسبه کنید. باقی مانده است که ضرایب جذب و انتشار را برای محاسبه توان یک لوله در سال اعمال کنیم.

مثال محاسبه:

طول لوله استاندارد 1800 میلی متر است، طول موثر 1600 میلی متر است. قطر 58 میلی متر. دیافراگم ناحیه سایه‌دار ایجاد شده توسط لوله است. بنابراین، مساحت مستطیل سایه خواهد بود:

S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m2

راندمان لوله میانی 80٪ است، تابش خورشیدی برای مسکو حدود 1170 کیلووات ساعت / متر مربع در سال است. بنابراین، یک لوله در سال تولید می کند:

W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86 کیلووات ساعت

لازم به ذکر است که این یک برآورد بسیار تقریبی است. مقدار انرژی تولید شده به جهت نصب، زاویه، میانگین دمای سالانه و غیره بستگی دارد. منتشر شده