Версия для печати

Альтернативный источник тепла: солнечные батареи и коллекторы

02 Марта 2020 г.

Экскурс в историю развития теплоснабжения

Упоминание о первом централизованном теплоснабжении датируется II-IV вв до н.э. Тогда система отопления под названием "хюпокаустум" была в римских банях и термах. Примерно в это же время центральное отопление появилось и в Китае и называлось "Kang". Греция также не отставала и во II-III вв до н.э. имела систему подземных трубопроводов для отопления общественных бань.

Элементы отопления терм в РимеПомещения отапливались через широко используемые ныне "теплые полы", когда воздух нагревался от горения угля. Вскоре уже было придумано отопление и стеновых панелей. Благодаря применению централизованного отопления температура внутри помещений могла поддерживаться на уровне +18-30ºС.

В то время центральное теплоснабжении включало и систему горячего водоснабжения, когда в специальные емкости подавалась вода, нагревалась и смешивалась с водой из скважин.

В Средние века не уделялось должного внимания распространению отопления среди населения. Тепло и горячая вода была преимущественно только в замках, крепостях, монастырях и тому подобных зданий.

Основной толчок для развития централизованной системы теплоснабжения был сделан Леонардо Да Винчи в конце XV в.: был создан, так называемый, вытяжной дымоход, который послужил основой для создания комбинированной выработки тепла и воздушной системы отопления.

Следующей вехой стало создание парового подогревателя в 1745 году. В это же время системы теплоснабжения и ГВС уже использовались во Франции, Германии и Великобритании.

Самым основополагающим открытием стало создание парового отопления на остром паре в 1876 году, что позволило больше не использовать индивидуальные камины.

С развитием электрической промышленности в конце XIX века стало появляться много ТЭЦ, которые сначала могли обслуживать только одно зданиюе Вскоре ТЭЦ начали подавать теплоэнергию на несколько зданий сразу.

И уже тогда, в начале XX века прикладных ученых волновал вопрос об использовании различных видов топлива, а не только древесины и угля. Например, в Дании была построена установка по сжиганию отходов, которая снабжала теплом больницу.

Только после Второй мировой войны в рамках реконструкции энергетического комплекса промышленности начали вестись активные поиски альтернативных источников энергии, чтобы не зависеть от основного топлива - нефти.

Т​опливо для получения тепла и горячей воды

В разное время было популярным использовать разное топливо для получения теплоэнергии. Это были традиционные древесина в чистом виде (сейчас применяются пеллеты), уголь, электричество, продукты нефтепереработки (мазут, дизель) и природный газ.

В качестве альтернативных источников получения тепла можно назвать сжиженный углеводородный газ, биогаз, синтез-газ и даже солнце.

На последнем остановимся более подробно.

Что же такое солнечное отопление и как это работает?

Солнечные коллекторы для получения тепла и горячей водыСолнце - неиссякаемый источник энергии. Главное знать, как правильно его использовать с получением максимального эффекта. Понимая это, были созданы системы отопления и ГВС, которые работают на энергии, получаемой от солнца.

Существует несколько типов солнечных систем отопления. Их конструкция и принцип работы зависит от цели и условий использования, необходимой мощности и первоначальной стоимости оборудование.

Принцип работы любых солнечных систем одинаков: солнечное излучение попадает на солнечные батареи или коллекторы. Далее полученная энергия распределяется на отопление и/или ГВС в зависимости от конструкционных особенностей.

В солнечных коллекторах происходит транформация ультрафиолета в тепловую энергию. Далее образованное тепло аккумулируется в абсорбере. Это тепло нагревает водяной теплоноситель (отчего система называется водяной), который, в свою очередь, подогревает накопительный бак с конечным теплоносителем посредством находящегося внутри змеевика. Косвенный теплоноситель из змеевика, отдавший свое тепло на отопление и воду и остывший, возвращается обратно к солнечному коллектору.

В воздушных системах в качестве теплоносителя выступает горячий воздух, нагреваемый от тепловой энергии, поступаемой с коллекторов. Фактически, это - обычный воздухонагреватель с принудительной подачей теплого воздуха в помещение при помощи вентиляторов.

Существуют также вакуумные солнечные батареи (панели) для получения тепла и горячей воды. Их особенностью является принцип работы, схожий с работой водонагревателя: полученная теплоэнергия напрямую нагревает теплоноситель, поступающий в систему отопления и ГВС.

В промышленности все более широко распространяются солнечные тепловые электростанции для получения электричества, которое может быть использовано как для получения тепла и горячей воды, так и самого электричества.

Солнечные электростанции для получения электричества Солнечные батареи для системы теплоснабжения

При этом следует отметить, что из-за особенностей получения солнечной энергии, а именно, из-за отсутствия равномерного солнечного тепла нужной интенсивности круглогодично, солнечное отопление не может использоваться самостоятельно и не дублироваться другими системами, например, отоплением на природном или сжиженном углеводородном газе. Также для работы солнечных коллекторов необходимо электричество, от которого зависит работа насоса циркуляции теплоносителя. По этой причине солнечное отопление не всегда может использоваться автономно.