Альтернативные источники тепловой энергии

Использование альтернативных источников тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения

Источниками энергетических ресурсов для отопления, горячего водоснабжения и электричества может быть не только сжигание топлива в различных энергетических установках или использование энергии падающей воды в гидротехнических сооружениях. В настоящее время, в мире активно идет развитие альтернативной энергетики, которая использует такие источники, как тепловую энергию солнечного излучения (гелиоколлекторы, гелиоприемники, солнечные батареи и прочее), низкопотенциальная геотермальная энергия (тепловые насосы), горячие геотермальные источники, энергию уходящих разогретых газов и сбросной воды технологических установок (абсорбционные тепловые насосы, экономайзеры и утилизаторы).

Солнечная тепловая энергия распространяется в пространстве волновым или радиационным способом. Для улавливания теплоты от солнечных лучей, для дальнейшей передачи ее в систему солнечного отопления, используются специальные тепловоспринимающие элементы, называемые гелиоприемниками. Системы отопления, использующие солнечное тепло, делятся на пассивные и активные.

Пассивные системы солнечного отопления.

Здесь, в качестве гелиоприемника, используется поверхность внутренних конструкций здания, стен, которые окрашиваются в темные цветовые тона. Солнечное инфракрасное излучение попадает внутрь помещения через проемы внешних конструкций строения, поглощается внутренними поверхностями, ориентированными на южную сторону, а те, в свою очередь, отдают тепло во внутреннее пространство дома. Используя такой несложный, но эффективный прием, можно в некоторых условиях частично и даже полностью компенсировать тепловые потери помещения в холодный период года.

Активные системы солнечного отопления.

Для организации активной системы солнечного отопления применяют концентрирующие и плоские гелиоприемники.

Концентрирующий гелиоприемник состоит из зеркал сферической или параболической формы, выполненных из полированного металла и тепловоспринимающего элемента (солнечного котла), расположенного в фокусе солнечных лучей, отраженных зеркалами.

Плоский гелиоприемник представляет собой тепловоспринимающее устройство, изготовленное из медных трубок, пластин с каналами для циркуляции теплоносителя или стальных штампованных радиаторов, расположенное между задней утепленной стенкой и остеклением с повышенной проницаемостью солнечных лучей. Для обеспечения сохранности полученного солнечного тепла и снижения тепловых потерь между тепловоспринимающими трубами с теплоносителем и светопроницаемой поверхностью может находиться вакуум. Плоские гелиоприемники, гелиоколлекторы располагают на южных склонах наклонной кровли.

В качестве теплоносителя в гелиоколлекторах используется вода или незамерзающий теплоноситель. Плоские гелиоприемники, для получения наибольшего эффекта, хорошо использовать в местах со значительным количеством солнечных дней в году, например, в южных регионах.

Низкопотенциальное геотермальное тепло можно использовать для получения горячей воды и подачи ее в систему отопления, а также водоснабжения с помощью тепловых насосов. Сбор теплоты грунта или грунтовой воды осуществляется через уложенные горизонтально или вертикально трубопроводы с незамерзающим первичным теплоносителем, который переносит тепло к внутреннему контуру теплового насоса, для дальнейшей передачи его тепловым приборам.

Горячие геотермальные источники можно использовать напрямую, где они имеются. Воду со степенью минерализации до 10 г/л можно непосредственно подавать в систему отопления и горячего водоснабжения. При большей минерализации горячую геотермальную воду используют, как первичный теплоноситель, который нагревает подготовленную воду через стенку теплообменника.

В производственных зданиях и цехах теплоту уходящих разогретых дымовых газов, пара или другой сбросной теплоты, можно использовать для подогрева питательного или подающего контура теплогенерирующей установки с помощью специальных теплообменников – экономайзеров-утилизаторов.