Solare Heizsysteme. Grundelemente und schematische Darstellungen von Solarheizungssystemen

Das Hauptelement aktiver Wärmeversorgungssysteme ist ein Sonnenkollektor (SC). Niedertemperatursysteme Wärmeversorgungssysteme (bis 100 °C), die zur Umwandlung von Sonnenenergie in minderwertige Wärme für die Warmwasserbereitung, Heizung und andere thermische Prozesse dienen, verwenden den sogenannten Flachkollektor, einen Solarabsorber, durch den das Kühlmittel zirkuliert ; der aufbau ist rückseitig wärmegedämmt und frontseitig verglast.

In Hochtemperatur-Wärmeversorgungssystemen (über 100 °C) werden Hochtemperatur-Solarkollektoren eingesetzt. Der derzeit effizienteste von ihnen ist der konzentrierende Sonnenkollektor Luza, eine Parabolrinne mit einer schwarzen Röhre in der Mitte, auf die die Sonnenstrahlung konzentriert wird. Solche Kollektoren sind sehr effektiv in Fällen, in denen es notwendig ist, Temperaturbedingungen über 100 °C für die Industrie oder die Dampferzeugung in der Elektrizitätsindustrie zu schaffen. Sie werden in einigen solarthermischen Anlagen in Kalifornien eingesetzt; für Nordeuropa sind sie nicht effektiv genug, da sie die gestreute Sonnenstrahlung nicht nutzen können.

Welterfahrung. In Australien verbraucht das Auftragen von Flüssigkeiten unter 100 °C etwa 20 % der gesamten verbrauchten Energie. Es wurde festgestellt, dass für die Warmwasserversorgung von 80% der ländlichen Wohngebäude pro Person 2 ... 3 m2 Sonnenkollektorfläche und ein Wassertank mit einem Fassungsvermögen von 100 ... 150 Litern erforderlich sind. Anlagen mit einer Fläche von 25 m2 und einem Wasserkocher für 1000 ... 1500 Liter sind sehr gefragt und versorgen 12 Personen mit warmem Wasser.

In Großbritannien ansässige Personen Landschaft Deckung des Bedarfs an thermischer Energie durch Nutzung der Sonnenstrahlung zu 40 ... 50 %.

In Deutschland wurde an einer Forschungsstation in der Nähe von Düsseldorf eine aktive solare Wassererwärmungsanlage (Kollektorfläche 65 m2) getestet, die es ermöglicht, durchschnittlich 60 % der benötigten Wärme pro Jahr zu gewinnen, im Sommer 80 ... 90 %. In Deutschland kann sich eine 4-köpfige Familie vollständig mit Wärme versorgen, wenn ein Energiedach mit einer Fläche von 6 ... 9 m2 vorhanden ist.

Die am weitesten verbreitete Solarthermie wird verwendet, um Gewächshäuser zu beheizen und in ihnen ein künstliches Klima zu schaffen; In der Schweiz wurden mehrere Möglichkeiten zur Nutzung der Sonnenenergie in dieser Richtung erprobt.

In Deutschland (Hannover) wird am Institut für Technik, Gartenbau und Landwirtschaft die Möglichkeit untersucht, neben dem Gewächshaus aufgestellte oder in dessen Struktur eingebaute Sonnenkollektoren sowie die Gewächshäuser selbst als Sonnenkollektor mit einer getönten Flüssigkeit zu nutzen das durch die Doppelbeschichtung des Gewächshauses dringt und die Sonnenstrahlung aufheizt Die Ergebnisse der Forschung zeigten, dass in Klimabedingungen In Deutschland deckt das ganzjährige Heizen ausschließlich mit Solarenergie den Wärmebedarf nicht vollständig. Moderne Sonnenkollektoren in Deutschland können den Warmwasserbedarf der Landwirtschaft im Sommer zu 90 %, im Winter zu 29 ... 30 % und in der Übergangszeit zu 55 ... 60 % decken.

Aktive Solarwärmesysteme sind am weitesten verbreitet in Israel, Spanien, Taiwan, Mexiko und Kanada. Allein in Australien haben über 400.000 Haushalte solare Warmwasserbereiter. In Israel sind mehr als 70 % aller Einfamilienhäuser (ca. 900.000) mit solaren Warmwasserbereitern mit Sonnenkollektoren ausgestattet mit Gesamtfläche 2,5 Mio. m2, was eine Möglichkeit für jährliche Kraftstoffeinsparungen von etwa 0,5 Mio. t RÖE bietet.

Die strukturelle Verbesserung des flachen SC erfolgt in zwei Richtungen:

• Suche nach neuen nichtmetallischen Strukturmaterialien;
• Verbesserung der optothermischen Eigenschaften der kritischsten Anordnung aus Absorber und lichtdurchlässigem Element.

In der UdSSR gab es mehrere wissenschaftliche und technische Schulen für solare Wärmeversorgung: Moskau (ENIN, IVTAN, MPEI usw.), Kiew (KievZNIIEPIO, Kiewer Institut für Bauingenieurwesen, Institut für technische thermische Physik usw.), Taschkent (Physico -Technisches Institut der Akademie der Wissenschaften der usbekischen SSR, Taschkent ZNIIEP), Ashgabat (Institut für Solarenergie der Akademie der Wissenschaften der TSSR), Tiflis (Spetsgelioteplomontazh). In den 1990er Jahren schlossen sich Spezialisten aus Krasnodar, dem Verteidigungskomplex (Stadt Reutov, Moskauer Gebiet und Kovrov), dem Institut für Meerestechnologien (Wladiwostok) und Rostovteploelektroproekt diesen Arbeiten an. ursprüngliche Schule Solaranlagen wurden in Ulan-Ude von G.P. Kasatkin.

Solarwärme ist eine der weltweit fortschrittlichsten Technologien zur Umwandlung von Sonnenenergie zum Heizen, Warmwasser und Kühlen. Im Jahr 2016 betrug die Gesamtkapazität der Solarwärmesysteme weltweit 435,9 GW (622,7 Mio. m²). In Russland hat die solare Wärmeversorgung noch keine breite praktische Anwendung gefunden, was vor allem auf relativ niedrige Tarife für Wärme und Strom zurückzuführen ist. Im selben Jahr waren nach Expertenangaben in unserem Land nur etwa 25.000 m² Solaranlagen in Betrieb. Auf Abb. 1 zeigt ein Foto der größten Solaranlage Russlands in der Stadt Narimanov, Region Astrachan, mit einer Fläche von 4400 m².

Unter Berücksichtigung globaler Trends in der Entwicklung erneuerbarer Energien erfordert die Entwicklung der solaren Wärmeversorgung in Russland ein Verständnis der einheimischen Erfahrungen. Es ist interessant festzustellen, dass die Fragen der praktischen Nutzung der Solarenergie in der UdSSR auf staatlicher Ebene 1949 auf der Ersten All-Union-Konferenz über Solartechnologie in Moskau diskutiert wurden. Besondere Aufmerksamkeit wurde aktiven und passiven Systemen gegeben Solarheizung Gebäude.

Das Projekt des aktiven Systems wurde 1920 vom Physiker V. A. Mikhelson entwickelt und umgesetzt. In den 1930er Jahren wurden passive Solarheizsysteme von einem der Initiatoren der Solartechnologie, dem Ingenieur-Architekten Boris Konstantinovich Bodashko (Leningrad), entwickelt. In denselben Jahren führte der Doktor der technischen Wissenschaften, Professor Boris Petrovich Weinberg (Leningrad), Forschungen über Solarenergieressourcen auf dem Territorium der UdSSR durch und entwickelte die theoretischen Grundlagen für den Bau von Solaranlagen.

In den Jahren 1930-1932 entwickelte und testete K. G. Trofimov (Stadt Taschkent) einen solaren Lufterhitzer mit einer Heiztemperatur von bis zu 225 °C. Einer der führenden Köpfe in der Entwicklung von Solarkollektoren und solarer Warmwasserbereitung (DHW) war Ph.D. Boris Walentinowitsch Petuchow. In seinem 1949 von ihm herausgegebenen Buch „Tubular Solar Water Heaters“ begründete er die Machbarkeit der Entwicklung und grundlegende Designlösungen für Flachkollektoren (SCs). Basierend auf zehn Jahren Erfahrung (1938-1949) im Bau von Solaranlagen für Warmwasserversorgungssysteme entwickelte er eine Methodik für deren Planung, Bau und Betrieb. So wurden in unserem Land bereits in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts Studien zu allen Arten von solaren Wärmeversorgungssystemen durchgeführt, einschließlich der Potenziale und Berechnungsmethoden Sonnenstrahlung, Flüssigkeits- und Luftkollektoren, Solaranlagen für Warmwassersysteme, aktive und passive Solarheizungen.

In den meisten Bereichen nahm die sowjetische Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Solarwärme eine weltweit führende Position ein. Gleichzeitig fand es in der UdSSR keine breite praktische Anwendung und wurde aus eigener Initiative entwickelt. Also, Ph.D. B. V. Petukhov entwickelte und baute Dutzende von Solaranlagen mit SC nach eigenem Design an den Grenzposten der UdSSR.

In den 1980er Jahren folgten ausländische Entwicklungen, die durch die sogenannte "globale Energiekrise" initiiert wurden, inländische Entwicklungen auf dem Gebiet der Solarenergie deutlich intensiviert. Initiator neuer Entwicklungen war das Energy Institute. G. M. Krzhizhanovsky in Moskau (ENIN), der seit 1949 Erfahrungen auf diesem Gebiet gesammelt hat.

Der Vorsitzende des Staatskomitees für Wissenschaft und Technologie, Akademiker V. A. Kirillin, besuchte eine Reihe europäischer Wissenschaftszentren, die mit umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien begannen, und 1975 gemäß seinen Anweisungen das Institut für hohe Temperaturen der Akademie of Sciences war mit der Arbeit in dieser Richtung verbunden UdSSR in Moskau (jetzt Joint Institute for High Temperatures, JIHT RAS).

In den 1980er Jahren begannen auch das Moskauer Institut für Energietechnik (MPEI), das Moskauer Institut für Bauingenieurwesen (MISI) und das All-Union Institute of Light Alloys (VILS, Moskau) mit der Forschung auf dem Gebiet der solaren Wärmeversorgung die RSFSR in den 1980er Jahren.

Entwicklung von Pilotprojekten für Solaranlagen hohe Energie durchgeführt vom Central Research and Design Institute of Experimental Design (TsNII EPIO, Moskau).

Das zweitwichtigste wissenschaftliche und technische Zentrum für die Entwicklung der Solarheizung war Kiew (Ukraine). Die führende Organisation in der Sowjetunion für den Entwurf von Solaranlagen für Wohnungen und kommunale Dienstleistungen durch die UdSSR Gosgrazhdanstroy war das Kyiv Zonal Research and Design Institute (KievZNIIEP). Forschungen in dieser Richtung wurden vom Kiewer Institut für Ingenieurwesen und Bauwesen, dem Institut für Technische Thermophysik der Akademie der Wissenschaften der Ukraine, dem Institut für Probleme der Materialwissenschaften der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR und dem Kiewer Institut durchgeführt der Elektrodynamik.

Das dritte Zentrum in der UdSSR war die Stadt Taschkent, in der das Physikalisch-Technische Institut der Akademie der Wissenschaften der Usbekischen SSR und das Staatliche Pädagogische Institut Karshi forschten. Die Entwicklung von Projekten für Solaranlagen wurde vom Tashkent Zonal Research and Design Institute von TashZNIIEP durchgeführt. BEIM Sowjetische Zeit Die solare Wärmeversorgung übernahm das Institut für Solarenergie der Akademie der Wissenschaften der turkmenischen SSR in der Stadt Aschgabat. In Georgien wurden von der Vereinigung „Spetsgelioteplomontazh“ (Tiflis) und dem Georgian Research Institute of Energy and Hydraulic Structures Studien zu Solarkollektoren und Solaranlagen durchgeführt.

In den 1990er Jahren Russische Föderation Spezialisten aus der Stadt Krasnodar, dem Verteidigungskomplex (JSC VPK NPO Mashinostroeniya, Kovrov Mechanical Plant), dem Institut für Meerestechnologien (Wladiwostok), Rostovteploelektroproekt sowie dem Sotschi-Institut für Balneologie beteiligten sich an der Forschung und Konstruktion von Solaranlagen. Kurze Review wissenschaftliche Konzepte und technische Entwicklungen werden in der Arbeit vorgestellt.

In der UdSSR war das Energieinstitut (ENIN*, Moskau) die führende wissenschaftliche Organisation für solare Wärmeversorgung ( ca. Autor: Die Aktivitäten von ENIN auf dem Gebiet der solaren Wärmeversorgung werden vom Doktor der technischen Wissenschaften, Professor Boris Vladimirovich Tarnizevsky (1930-2008) im Artikel „The Solar Circle“ aus der Sammlung „ENIN. Erinnerungen der ältesten Mitarbeiter“ (2000).), die 1930 organisiert und bis in die 1950er Jahre vom Führer der sowjetischen Energieindustrie, einem persönlichen Freund von V. I. Lenin - Gleb Maksimilianovich Krzhizhanovsky (1872-1959), geleitet wurde.

Im ENIN wurde auf Initiative von G. M. Krzhizhanovsky in den 1940er Jahren ein Labor für Solartechnologie gegründet, das zuerst von Professor F. F. Molero, Doktor der technischen Wissenschaften, und dann geleitet wurde lange Jahre(bis 1964) Doktor der technischen Wissenschaften, Professor Valentin Alekseevich Baum (1904-1985), der die Aufgaben des Leiters des Labors mit der Arbeit des stellvertretenden Direktors des ENIN kombinierte.

V. A. Baum hat die Sache sofort auf den Punkt gebracht und Doktoranden wichtige Hinweise zur Weiterführung oder Vervollständigung der Arbeit gegeben. Seine Studenten erinnerten sich mit Dankbarkeit an die Seminare des Labors. Sie waren sehr interessant und auf einem wirklich guten Niveau. V. A. Baum war ein sehr gebildeter Wissenschaftler, ein Mann von hoher Kultur, großer Sensibilität und Fingerspitzengefühl. All diese Eigenschaften behielt er bis ins hohe Alter und genoss die Liebe und Achtung seiner Schüler. Hohe Professionalität, wissenschaftliche Herangehensweise und Anstand zeichneten diese herausragende Persönlichkeit aus. Unter seiner Leitung wurden mehr als 100 Diplom- und Doktorarbeiten erstellt.

Seit 1956 ist B. V. Tarnizhevsky (1930-2008) Postgraduierter von V. A. Baum und ein würdiger Nachfolger seiner Ideen. Hohe Professionalität, wissenschaftliche Herangehensweise und Anstand zeichneten diese herausragende Persönlichkeit aus. Unter Dutzenden seiner Schüler ist der Autor dieses Artikels. B. V. Tarnizhevsky arbeitete 39 Jahre lang bis zu den letzten Tagen seines Lebens in ENIN. 1962 arbeitete er am Allrussischen Forschungsinstitut für Stromquellen in Moskau und kehrte 13 Jahre später wieder zu ENIN zurück.

Nachdem V. A. Baum 1964 zum ordentlichen Mitglied der Akademie der Wissenschaften der Turkmenischen SSR gewählt worden war, ging er nach Aschgabat, wo er das Institut für Physik und Technologie leitete. Yury Nikolaevich Malevsky (1932-1980) wurde sein Nachfolger als Leiter des Labors für Solartechnik. In den 1970er Jahren vertrat er die Idee, in der Sowjetunion ein experimentelles Turm-Solarkraftwerk mit einer Leistung von 5 MW mit einem thermodynamischen Umwandlungszyklus (SES-5, auf der Krim) zu schaffen, und leitete eine große -Scale-Team von 15 Organisationen für seine Entwicklung und Konstruktion.

Eine andere Idee von Yu. N. Malevsky war es, an der Südküste der Krim eine integrierte Versuchsbasis für solare Wärme- und Kälteversorgung zu schaffen, die gleichzeitig ein ziemlich großes Demonstrationsobjekt und ein Forschungszentrum auf diesem Gebiet sein sollte. Um dieses Problem zu lösen, kehrte BV Tarnizhevsky 1976 zu ENIN zurück. Damals beschäftigte das Labor für Solartechnik 70 Mitarbeiter. 1980, nach dem Tod von Yu. B. V. Tarnizhevsky, der an der Schaffung der Krimbasis für die Wärme- und Kälteversorgung beteiligt war. I. V. Baum leitete, bevor er zu ENIN kam, das Labor an der NPO Solntse der Akademie der Wissenschaften der turkmenischen SSR (1973-1983) in Aschgabat.

Bei ENIN leitete I. V. Baum das SES-Labor. In der Zeit von 1983 bis 1987 hat er viel getan, um das erste thermodynamische Solarkraftwerk in der UdSSR zu bauen. In den 1980er Jahren erreichten die Arbeiten zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen und vor allem der Solarenergie die größte Entwicklung am Institut. 1987 wurde der Bau der Versuchsbasis auf der Krim in der Region Aluschta abgeschlossen. Für den Betrieb vor Ort wurde ein spezielles Labor geschaffen.

In den 1980er Jahren war das Solarwärmeversorgungslabor an der Einführung von Sonnenkollektoren in die industrielle Massenproduktion, der Erstellung von Solar- und Warmwasserversorgungsanlagen, einschließlich großer Anlagen mit einer SC-Fläche von mehr als 1000 m², und anderen großen beteiligt. Projekte skalieren.

Wie B. V. Tarnizhevsky erinnerte, war auf dem Gebiet der solaren Wärmeversorgung in den 1980er Jahren die Tätigkeit von Sergei Iosifovich Smirnov unverzichtbar, der an der Schaffung des ersten Solarbrennstoff-Kesselhauses des Landes für eines der Hotels in Simferopol, einer Reihe von, beteiligt war andere Solaranlagen, bei der Entwicklung berechneter Methoden zur Auslegung von Solarheizungsanlagen. S. I. Smirnov war eine sehr auffällige und beliebte Person am Institut.

Ein starker Intellekt, kombiniert mit Freundlichkeit und einer gewissen Impulsivität des Charakters, schuf den einzigartigen Charme dieser Person. Yu. L. Myshko, B. M. Levinsky und andere Mitarbeiter arbeiteten mit ihm in seiner Gruppe. Die Gruppe für die Entwicklung selektiver Beschichtungen unter der Leitung von Galina Alexandrovna Gukhman entwickelte eine Technologie zur chemischen Abscheidung selektiver absorbierender Beschichtungen auf Absorbern von Sonnenkollektoren sowie eine Technologie zur Abscheidung einer hitzebeständigen selektiven Beschichtung auf röhrenförmigen Receivern konzentrierte Sonnenstrahlung.

Anfang der 1990er Jahre übernahm das Labor für solare Wärmeversorgung die wissenschaftliche und organisatorische Leitung für ein Projekt zu Solarkollektoren der neuen Generation, das Teil des Umweltfreundlichen Energieprogramms war. In den Jahren 1993-1994 war es als Ergebnis der durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten möglich, Entwürfe zu erstellen und die Produktion von Sonnenkollektoren zu organisieren, die ausländischen Pendants in Bezug auf thermische und betriebliche Eigenschaften nicht unterlegen sind.

Unter der Leitung von B. V. Tarnizhevsky wurde das Projekt GOST 28310-89 „Sonnenkollektoren. Allgemeine technische Bedingungen". Um das Design von flachen Sonnenkollektoren (PSC) zu optimieren, schlug Boris Vladimirovich ein verallgemeinertes Kriterium vor: den Quotienten aus der Division der Kosten des Kollektors durch die Menge der von ihm über die geschätzte Lebensdauer erzeugten Wärmeenergie .

In den letzten Jahren der UdSSR wurden unter der Leitung des Doktors der technischen Wissenschaften, Professor B. V. Tarnizhevsky, die Konstruktionen und Technologien von acht Sonnenkollektoren entwickelt: einer mit einem Plattenabsorber aus Edelstahl, zwei mit Absorbern aus Aluminiumlegierungen, drei mit Absorbern und transparenter Isolierung aus Polymermaterialien, zwei Ausführungen von Luftkollektoren. Es wurden Technologien zum Züchten eines Spundrohr-Aluminiumprofils aus einer Schmelze, eine Technologie zur Herstellung von verstärktem Glas und das Aufbringen einer selektiven Beschichtung entwickelt.

Das von ENIN entwickelte Design des Sonnenkollektors wurde vom Bratsk Heating Equipment Plant in Serie hergestellt. Der Absorber ist eine stanzgeschweißte Stahlplatte mit einer selektiven galvanischen Beschichtung aus schwarzem Chrom. Der Körper ist gestanzt (Mulde) - Stahl, Glas - Fensterglas, Glasdichtung - Spezialkitt (Gerlen). Jährlich (nach Angaben von 1989) produzierte das Werk 42,3 Tausend m² Kollektoren.

B. V. Tarnizhevsky entwickelte Methoden zur Berechnung aktiver und passiver Wärmeversorgungssysteme für Gebäude. Von 1990 bis 2000 wurden am ENIN-Stand 26 verschiedene Solarkollektoren getestet, darunter alle, die in der UdSSR und in Russland hergestellt wurden.

1975 trat das Institut für hohe Temperaturen der Akademie der Wissenschaften (IVTAN) unter der Leitung des korrespondierenden Mitglieds der Russischen Akademie der Wissenschaften, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor Ewald Emilievich Shpilrain (1926- 2009). Die Arbeit von IVTANA zu erneuerbaren Energien wird ausführlich von Dr. Betriebssystem Popel im Artikel „JIHT RAS. Ergebnisse und Perspektiven“ aus der Jubiläumssammlung des Instituts 2010. In kurzer Zeit wurden zusammen mit Designorganisationen konzeptionelle Projekte von "Solar" -Häusern für den Süden des Landes entwickelt und begründet, Methoden zur mathematischen Modellierung von Solarwärmeversorgungssystemen entwickelt und der erste wissenschaftliche Test in Russland entworfen Standort "Solntse" am Ufer des Kaspischen Meeres in der Nähe der Stadt Makhachkala wurde gestartet.

Am ICT RAS wurde zunächst eine wissenschaftliche Gruppe und dann ein Labor unter der Leitung von Oleg Sergeevich Popel gegründet, in dem zusammen mit den Mitarbeitern des Special Design Bureau des ICT RAS neben der Gewährleistung der Koordination und theoretischen Begründung der entwickelte Projekte, Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Herstellung von elektrochemisch-optisch selektiven Beschichtungen für Sonnenkollektoren, Entwicklung sogenannter "Solar Ponds", Solarheizungssysteme in Kombination mit Wärmepumpen, Solartrockner, Arbeiten in anderen Bereichen wurden durchgeführt.

Eines der ersten praktischen Ergebnisse des ICT RAS-Teams war der Bau eines „Solarhauses“ im Dorf Merdzavan in der Region Echmiadzin in Armenien. Dieses Haus wurde das erste experimentelle energieeffiziente "Solarhaus" in der UdSSR, ausgestattet mit den notwendigen experimentellen Diagnosegeräten, an denen der Chefdesigner des Projekts, M. S. Kalashyan vom Institut "Armgiproselkhoz", unter Beteiligung von Mitarbeitern der ICT RAS führte einen sechsjährigen Zyklus ganzjähriger experimenteller Studien durch, die die Möglichkeit einer praktisch 100%igen Versorgung des Hauses mit Warmwasser und einer Deckung der Heizlast auf einem Niveau von mehr als 50% zeigten.

Ein weiteres wichtiges praktisches Ergebnis war die Einführung der bei ICT RAS von M. D. Fridberg (zusammen mit Spezialisten des Moskauer Abendmetallurgischen Instituts) entwickelten Heizgeräte im Werk Bratsk der Technologie zum Aufbringen elektrochemischer selektiver Beschichtungen "Schwarzchrom" auf Stahlplatten von Flachsonnen Sammler, deren Herstellung in dieser Manufaktur beherrscht wurde.

Mitte der 1980er Jahre wurde in Dagestan das ICT-RAS-Testgelände „Sun“ in Betrieb genommen. Das Hotel liegt auf einer Fläche von etwa 12 Hektar, einschließlich der Deponie Laborgebäude, eine Gruppe von "Solarhäusern" verschiedener Art, ausgestattet mit Sonnenkollektoren und Wärmepumpen. Auf dem Testgelände wurde einer der (damals) weltweit größten Sonnenstrahlungssimulatoren gestartet. Die Strahlungsquelle war eine leistungsstarke Xenonlampe mit einer Leistung von 70 kW, die mit speziellen optischen Filtern ausgestattet war, die es ermöglichten, das Strahlungsspektrum von der Atmosphäre (AM0) bis zum Boden (AM1,5) einzustellen. Die Erstellung des Simulators ermöglichte die Durchführung beschleunigter Tests der Beständigkeit verschiedener Materialien und Lacke gegenüber Sonneneinstrahlung sowie Tests von großformatigen Sonnenkollektoren und Photovoltaikmodulen.

Leider mussten in den 1990er Jahren aufgrund einer starken Kürzung der Haushaltsmittel für Forschung und Entwicklung die meisten Projekte, die von ICT RAS in der Russischen Föderation initiiert wurden, eingefroren werden. Um die Arbeitsrichtung auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien beizubehalten, wurden Forschung und Entwicklung des Labors auf wissenschaftliche Zusammenarbeit mit führenden ausländischen Zentren neu ausgerichtet. Unter den Programmen INTAS und TASIS, dem europäischen Rahmenprogramm, wurden Projekte in den Bereichen Energieeinsparung, Wärmepumpen und Solaradsorption durchgeführt Kühlaggregate, die es andererseits ermöglichten, wissenschaftliche Kompetenzen in verwandten Bereichen der Wissenschaft und Technik zu entwickeln, zu beherrschen und in verschiedenen Energieanwendungen einzusetzen moderne Methoden Dynamische Modellierung von Kraftwerken (Ph.D. S. E. Frid).

Auf Initiative und unter der Leitung von O. S. Popel wurde zusammen mit der Moskauer Staatsuniversität (Ph.D. S. V. Kiseleva) der Atlas der Solarenergieressourcen auf dem Territorium der Russischen Föderation entwickelt, das Geografische Informationssystem „Erneuerbare Energiequellen Russlands“. wurde erstellt » (gisre.ru). Gemeinsam mit dem Institut „Rostovteploelektroproekt“ (Ph.D. A.A. Chernyavsky) wurden Solaranlagen mit Sonnenkollektoren des Kovrov Mechanical Plant für Heizungs- und Warmwassersysteme an den Objekten des Special Astrophysical Observatory der Russian Academy of Sciences entwickelt, gebaut und getestet in Karatschai-Tscherkessien. Das JIHT RAS hat den einzigen spezialisierten thermohydraulischen Stand in Russland für umfassende thermische Tests von Solarkollektoren und Solaranlagen gemäß russischen und ausländischen Standards geschaffen, Empfehlungen für den Einsatz von Solaranlagen in verschiedenen Regionen Russlands wurden entwickelt Föderation. Weitere Details zu einigen Forschungs- und Entwicklungsergebnissen des JIHT RAS im Bereich RES finden Sie in dem Buch von O. S. Popel und V. E. Fortov „Renewable Energy in the Modern World“ .

Am Moscow Power Engineering Institute (MPEI) ist Dr.Sc. V. I. Vissarionov, Doktor der technischen Wissenschaften B. I. Kazandzhan und Ph.D. M. I. Valov.

V. I. Vissarionov (1939-2014) leitete die Abteilung für nicht-traditionelle erneuerbare Energiequellen (1988-2004). Unter seiner Leitung wurde an der Berechnung der Solarenergieressourcen und der Entwicklung der solaren Wärmeversorgung gearbeitet. In den Jahren 1983-1987 veröffentlichte M. I. Valov zusammen mit MPEI-Mitarbeitern eine Reihe von Artikeln zum Studium von Solaranlagen. Eines der informativsten Bücher ist die Arbeit von M. I. Valov und B. I. Kazandzhan „Solar Heat Supply Systems“, in der die Probleme von Solaranlagen mit niedrigem Potenzial (schematische Diagramme, Klimadaten, SC-Eigenschaften, flache SC-Designs), Energieberechnung Eigenschaften, Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Solaranlagen. Doktor der technischen Wissenschaften B. I. Kazandzhan entwickelte das Design und beherrschte die Produktion eines flachen Sonnenkollektors "Alten". Ein Merkmal dieses Kollektors ist, dass der Absorber aus einem Aluminiumlamellenprofil besteht, in das ein Kupferrohr eingepresst ist, und als transparente Isolierung wird zellulares Polycarbonat verwendet.

Ein Mitarbeiter des Moskauer Ingenieur- und Bauinstituts (MISI) Ph.D. S. G. Bulkin entwickelte thermoneutrale Sonnenkollektoren (Absorber ohne transparente Isolierung und Wärmeisolierung des Körpers). Ein Merkmal der Arbeit war die Zufuhr eines Kühlmittels zu ihnen 3-5 ° C unter der Umgebungstemperatur und die Möglichkeit, die latente Wärme der Feuchtigkeitskondensation und Reifbildung der atmosphärischen Luft (Solarabsorptionskollektoren) zu nutzen. Der in diesen Paneelen erhitzte Wärmeträger wurde durch eine Wärmepumpe ("air-to-water") aufgeheizt. Bei MISI wurden ein Prüfstand mit thermoneutralen Solarkollektoren und mehrere Solaranlagen in Moldawien aufgebaut.

Das All-Union Institute of Light Alloys (VILS) entwickelte und produzierte SC mit einem stempelgeschweißten Aluminiumabsorber und einer gelierten Polyurethanschaum-Wärmedämmung des Körpers. Seit 1991 wurde die Produktion von SC in das Baku-Werk zur Verarbeitung von Nichteisenmetalllegierungen verlagert. In VILS wurden 1981 entwickelt Richtlinien für die Gestaltung energieaktiver Gebäude. Bei ihnen wurde erstmals in der UdSSR der Absorber in die Gebäudestruktur integriert, was die Wirtschaftlichkeit der Nutzung von Solarenergie verbesserte. Die Führer dieser Richtung waren Ph.D. N. P. Selivanov und Ph.D. V. N. SMIRNOW

Zentrales Forschungsinstitut technische Ausrüstung(TsNII EPIO) in Moskau wurde ein Projekt entwickelt, nach dem ein Solarbrennstoff-Kesselhaus mit einer Leistung von 3,7 MW in Aschgabat gebaut wurde, ein Projekt für eine Solarwärmepumpenanlage im Friendly Beach Hotel in der Stadt Gelendschik mit einer Fläche von 690 m². Drei werden als Wärmepumpen eingesetzt. Kühlmaschinen MKT 220-2-0, der im Wärmepumpenmodus arbeitet und die Wärme des Meerwassers nutzt.

Die führende Organisation der UdSSR für die Planung von Solaranlagen war das KievZNIIEP-Institut, das 20 Standard- und wiederverwendbare Projekte entwickelte: eine eigenständige solare Warmwasserversorgungsanlage mit natürlichen Kreislauf für ein einzelnes Wohngebäude; einheitliche Installation der solaren Warmwasserversorgung öffentlicher Gebäude mit einer Kapazität von 5, 7, 15, 25, 30, 70 m³/Tag; Knoten, Teile und Ausrüstung von Wohn- und öffentlichen Gebäuden des Massenbaus; Installationen von solarer Warmwasserversorgung mit saisonaler Aktion mit einer Produktivität von 2,5; zehn; dreißig; 40; 50 m³/Tag; Technische Lösungen und Richtlinien für den Umbau von Heizkesseln zu Solarbrennstoffanlagen.

Dutzende experimenteller Projekte wurden von diesem Institut entwickelt, darunter solare Warmwasserversorgungssysteme für Schwimmbäder, Solarwärmepumpeninstallation für die Warmwasserversorgung. Nach dem Projekt von KievZNIIEP wurde das größte Solarkraftwerk in der Kastropol-Pension (Dorf Beregovoye, Südküste) auf der Krim mit einer Fläche von 1600 m² gebaut. In der Pilotanlage des KievZNIIEP-Instituts wurden Sonnenkollektoren hergestellt, deren Absorber aus Aluminiumrohren mit Serpentinenrippen bestehen Eigenproduktion.

Die Theoretiker der Solartechnologie in der Ukraine waren Doktor der Technischen Wissenschaften. Mikhail Davidovich Rabinovich (geboren 1948), Ph.D. Alexey Ruvimovich Fert, Ph.D. Victor Fedorovich Gershkovich (1934-2013). Sie waren die Hauptentwickler des Solar Hot Water Design Code und der Design Guidelines. M. D. Rabinovich befasste sich mit der Untersuchung der Sonneneinstrahlung, der hydraulischen Eigenschaften von SC, Solaranlagen mit natürlicher Zirkulation, Solarheizungssystemen, Solarbrennstoffkesseln, Hochleistungs-Solaranlagen und Solarsystemen. A. R. Fert entwickelte das Design des Simulators und führte Tests des SC durch, untersuchte die Regelung hydraulischer Solaranlagen und steigerte die Effizienz von Solaranlagen. Am Kiewer Ingenieur- und Bauinstitut, Ph.D. Nikolai Wassiljewitsch Charchenko. Er formulierte systemischer Ansatz zur Entwicklung solarer Wärmepumpen-Wärmeversorgungssysteme, schlug Kriterien zur Bewertung ihrer Energieeffizienz vor, untersuchte die Fragestellungen zur Optimierung des solaren Wärmeversorgungssystems, führte einen Vergleich durch verschiedene Methoden Berechnung von Solaranlagen. Eines seiner umfassendsten Bücher über kleine (einzelne) Solaranlagen ist zugänglich und informativ. Am Kiewer Institut für Elektrodynamik, Ph.D. A. N. Stronsky und Ph.D. A. V. Suprun. Ph.D. V. A. Nikiforov.

Der Leiter der wissenschaftlichen Ingenieurschule für Solartechnologie in Usbekistan (Taschkent) ist der Doktor der technischen Wissenschaften, Professor Rabbanakul Rakhmanovich Avezov (geb. 1942). In den Jahren 1966-1967 arbeitete er am physikalisch-technischen Institut von Ashgabat in Turkmenistan unter der Leitung des Doktors der technischen Wissenschaften, Professor V. A. Baum. R. R. Avezov entwickelt die Ideen eines Lehrers am Physikalisch-Technischen Institut Usbekistans, das sich zu einem internationalen Forschungszentrum entwickelt hat.

R. R. Avezov formulierte die wissenschaftlichen Forschungsrichtungen in seiner Doktorarbeit (1990, ENIN, Moskau), und ihre Ergebnisse sind in der Monographie "Solarsysteme für Heizung und Warmwasserversorgung" zusammengefasst. Er entwickelt ua Methoden zur Exergieanalyse von Flachkollektoren, zur Erstellung aktiver und passiver Solarwärmesysteme. Doktor der technischen Wissenschaften R. R. Avezov verlieh der einzigen Fachzeitschrift in der UdSSR und in den GUS-Staaten Applied Solar Energy („Heliotechnics“), die am veröffentlicht wird, großes Ansehen und internationale Anerkennung Englische Sprache. Seine Tochter Nilufar Rabbakumovna Avezova (geb. 1972) ist Doktorin der Technischen Wissenschaften, Generaldirektorin der NPO „Physics-Sun“ der Akademie der Wissenschaften Usbekistans.

Ph.D. Yusuf Karimovich Raschidow (geboren 1954). Institut "TashZNIIEP" entwickelt zehn Standardprojekte Wohngebäude, Solarduschen, ein Projekt für ein Solarkesselhaus, einschließlich Solaranlagen mit einer Kapazität von 500 und 100 l / Tag, Solarduschen für zwei und vier Kabinen. Von 1984 bis 1986 wurden 1200 typische Projekte von Solaranlagen realisiert.

In der Region Taschkent (Dorf Ilyichevsk) wurde ein Solar-Doppelhaus mit Heizung und Warmwasserversorgung mit einer Solaranlage mit einer Fläche von 56 m² gebaut. Am Staatlichen Pädagogischen Institut Karshi A.T. Teimurkhanov, A.B. Vardiyaschwili und andere beschäftigten sich mit der Erforschung von flachen Sonnenkollektoren.

Die Turkmenische Wissenschaftliche Schule für Solarwärmeversorgung wurde von einem Doktor der Technischen Wissenschaften gegründet. V. A. Baum, 1964 zum Akademiker der Republik gewählt. Am Ashgabat Institute of Physics and Technology organisierte er eine Abteilung für Solarenergie und leitete bis 1980 das gesamte Institut. 1979 wurde auf der Grundlage der Abteilung für Solarenergie das Institut für Solarenergie von Turkmenistan gegründet, das von einem Studenten von V. A. Baum - Doktor der technischen Wissenschaften - geleitet wurde. Rejep Bayramovich Bayramov (1933-2017). In den Vororten von Aschgabat (Dorf Bikrova) wurde ein wissenschaftliches Testgelände des Instituts errichtet, das aus Labors, Prüfständen, einem Konstruktionsbüro und Werkstätten mit 70 Mitarbeitern bestand. V. A. Baum war bis zu seinem Lebensende (1985) an diesem Institut tätig. R. B. Bayramov zusammen mit dem Doktor der Technischen Wissenschaften. Ushakova Alda Danilovna erforschte Flachkollektoren, Solarwärmesysteme und solare Entsalzungsanlagen. Es ist bemerkenswert, dass im Jahr 2014 das Institut für Solarenergie von Turkmenistan, NPO GUN, in Aschgabat neu gegründet wurde.

In der Design- und Produktionsvereinigung "Spetsgelioteplomontazh" (Tiflis) und dem georgischen Forschungsinstitut für Energie- und Wasserbau unter der Leitung des Doktors der technischen Wissenschaften. Nugzar Varlamovich Meladze (geboren 1937) entwickelte Entwürfe und beherrschte die Serienproduktion von Sonnenkollektoren, individuellen Warmwasser-Solaranlagen, Solaranlagen und Solarwärmepumpensystemen. Die Amortisationsbedingungen für den Bau von Solaranlagen in verschiedenen Regionen Georgiens wurden ermittelt, verschiedene Bauformen von Solarkollektoren auf einem Prüfstand unter natürlichen Bedingungen getestet.

Die Sonnenkollektoren von Spetsgelioteplomontazh hatten für ihre Zeit ein optimales Design: einen stanzgeschweißten Stahlabsorber mit einer Farb- und Lackbeschichtung, einem Körper aus Aluminiumprofile und verzinktem Stahl, Fensterglas, Wärmedämmung - aus Schaumkunststoff und Foliendachmaterial.

Laut N. V. Meladze wurden allein in der Kaukasusregion bis 1990 46,9 Tausend m² Sonnenkollektoren installiert, davon 42,7 % in Sanatorien und Hotels, 39,2 % in industriellen Solaranlagen, landwirtschaftlichen Einrichtungen - 13,8 %, Sportanlagen - 3,6 %, einzelne Installationen - 0,7%.

Nach Angaben des Autors in Krasnodar-Territorium 1988-1992 wurden 4620 m² Sonnenkollektoren von Spetsgeliomontazh installiert. Die Arbeiten des SGTM wurden in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Georgian Research Institute of Energy and Hydraulic Structures (GRUNIIEGS) durchgeführt.

Das Institut "TbilZNIIEP" entwickelte fünf typische Projekte von Solaranlagen (SP) sowie ein Projekt für eine Solarwärmepumpenanlage. SGTM umfasste ein Labor, in dem Sonnenkollektoren und Wärmepumpen untersucht wurden. Flüssigkeitsabsorber aus Stahl, Aluminium, Kunststoff, Luft-SCs mit und ohne Glas, SCs mit Konzentratoren, verschiedene Ausführungen individueller Thermosiphon-GUs wurden entwickelt. Zum 1. Januar 1989 baute Spetsgeliomontazh 261 GUs mit einer Gesamtfläche von 46.000 m² und 85 einzelne Solaranlagen für Warmwassersysteme mit einer Fläche von 339 m².

Auf Abb. Abbildung 2 zeigt eine Solaranlage in der Rashpilevskaya-Straße in Krasnodar, die seit 15 Jahren erfolgreich mit Kollektoren von Spetsgelioteplomontazh betrieben wird (320 Einheiten mit einer Gesamtfläche von 260 m²).

Die Entwicklung der solaren Wärmeversorgung in der UdSSR und in Russland wurde von den Behörden als Doktor der technischen Wissenschaften behandelt. Pavel Pavlovich Bezrukikh (geb. 1936). In den Jahren 1986-1992 beaufsichtigte er als Chefspezialist des Präsidiums des Ministerrates der UdSSR für den Brennstoff- und Energiekomplex die Massenproduktion von Sonnenkollektoren im brüderlichen Werk für Heizgeräte in Tiflis im Verband Spetsgelioteplomontazh im Werk Baku zur Verarbeitung von NE-Legierungen. Auf seine Initiative und mit direkter Beteiligung wurde das erste Entwicklungsprogramm für erneuerbare Energien in der UdSSR für 1987-1990 entwickelt.

Seit 1990 ist P. P. Bezrukikh aktiv an der Entwicklung und Umsetzung des Abschnitts „Nicht-traditionelle Energie“ des staatlichen wissenschaftlich-technischen Programms „Umweltsichere Energie“ beteiligt. Er stellt fest Hauptrolle Wissenschaftlicher Leiter des Programms, d.t.s. E. E. Shpilrain, um führende Wissenschaftler und Spezialisten der UdSSR für erneuerbare Energien zu engagieren. Von 1992 bis 2004 leitete P. P. Bezrukikh, der im russischen Ministerium für Brennstoffe und Energie arbeitete und die Abteilung und dann die Abteilung für wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt leitete, die Organisation der Produktion von Sonnenkollektoren im mechanischen Werk Kovrov, NPO Mashinostroyeniye (Reutov, Region Moskau) , ein Komplex von wissenschaftlichen und technischen Entwicklungen zur solaren Wärmeversorgung, die Umsetzung des Konzepts zur Entwicklung und Nutzung der Möglichkeiten kleiner und nicht traditioneller Energie in Russland. Beteiligt an der Entwicklung der ersten russischen Norm GOST R 51595-2000 „Sonnenkollektoren. Allgemeine technische Bedingungen“ und Lösung von Meinungsverschiedenheiten zwischen dem Autor des GOST R-Projekts, Doktor der technischen Wissenschaften. B. V. Tarnizhevsky und der Chefdesigner des Sammlerherstellers (Kovrov Mechanical Plant) A. A. Lychagin.

In den Jahren 2004-2013 am Institut für Energiestrategie (Moskau) und dann als Leiter der Abteilung für Energieeinsparung und erneuerbare Quellen von ENIN entwickelt sich P. P. Bezrukikh weiter, einschließlich der solaren Wärmeversorgung.

In der Region Krasnodar wurde die Arbeit an der Planung und dem Bau von Solaranlagen von einem Wärmekraftingenieur V. A. Butuzov (geb. 1949) begonnen, der die voraussichtliche Entwicklung der Wärmeversorgung leitete Produktionsverein Kubanteplokommunenergo. Von 1980 bis 1986 wurden Projekte entwickelt und sechs Solarkesselhäuser mit einer Gesamtfläche von 1532 m² gebaut. Im Laufe der Jahre wurden konstruktive Beziehungen zu SC-Herstellern aufgebaut: Bratsk Plant, Spetsgelioteplomontazh, KievZNIIEP. Aufgrund des Mangels an Daten zur Sonneneinstrahlung in sowjetischen klimatologischen Nachschlagewerken im Jahr 1986 wurden von 1977 bis 1986 zuverlässige Ergebnisse von den meteorologischen Stationen Krasnodar und Gelendschik für die Auslegung von Solaranlagen erhalten.

Nach der Verteidigung seiner Doktorarbeit im Jahr 1990 wurde die Arbeit an der Entwicklung der Solartechnologie vom Krasnodar Laboratory of Energy Saving and Non-traditional Energy Sources fortgesetzt, das von V. A. Butuzov von der Academy of Public Utilities (Moskau) organisiert wurde. Mehrere Designs von flachen SCs und ein Ständer für ihre umfassenden Tests wurden entwickelt und verbessert. Als Ergebnis der Zusammenfassung der Erfahrungen bei der Planung und dem Bau von Solaranlagen wurden die „Allgemeinen Anforderungen an die Planung von Solaranlagen und Heizzentralen in Stadtwerken“ entwickelt.

Basierend auf der Analyse der Ergebnisse der Verarbeitung der Werte der gesamten Sonneneinstrahlung für die Bedingungen von Krasnodar für 14 Jahre und Gelendschik für 15 Jahre wurde 2004 eine neue Methode zur Bereitstellung monatlicher Werte der gesamten Sonneneinstrahlung vorgeschlagen Bestimmung ihrer Maximal- und Minimalwerte, die Wahrscheinlichkeit ihrer Beobachtung. Es wurden berechnete Monats- und Jahreswerte der gesamten, direkten und gestreuten Sonnenstrahlung für 54 Städte und Verwaltungszentren des Krasnodar-Territoriums ermittelt. Es wurde festgestellt, dass für einen objektiven Vergleich von SCs verschiedener Hersteller neben dem Vergleich ihrer Kosten und Energiekennwerte, die nach dem Standardverfahren auf zertifizierten Prüfständen ermittelt wurden, die Energiekosten für ihre Herstellung und ihren Betrieb berücksichtigt werden müssen. Die optimalen Kosten des SC-Designs werden im allgemeinen Fall durch das Verhältnis der Kosten der erzeugten thermischen Energie und der Herstellungs- und Betriebskosten für die geschätzte Lebensdauer bestimmt. Zusammen mit dem Kovrov Mechanical Plant wurde ein SC-Design entwickelt und in Serie produziert, das optimal war Russischer Markt das Verhältnis von Kosten und Energiekosten. Projekte wurden entwickelt und der Bau von Standard-Warmwasser-Solaranlagen mit einer Tageskapazität von 200 l bis 10 m³ durchgeführt. Seit 1994 werden die Arbeiten an Solaranlagen bei JSC "South Russian Energy Company" fortgesetzt. Von 1987 bis 2003 wurden die Entwicklung und der Bau von 42 Solaranlagen abgeschlossen und die Planung von 20 Solaranlagen abgeschlossen. Die Ergebnisse von V.A. Butuzov wurden in einer am ENIN (Moskau) verteidigten Doktorarbeit zusammengefasst.

Von 2006 bis 2010 entwickelte und baute LLC „Teploproektstroy“ Solaranlagen für Kesselhäuser geringer Strom, in welchem ​​SC im Sommer installiert wird, wird das Betriebspersonal reduziert, was die Amortisationszeit von Solaranlagen verkürzt. In diesen Jahren wurden selbstentleerende Solaranlagen entwickelt und gebaut, bei denen die Pumpen gestoppt werden, wird Wasser aus dem SC in die Tanks abgelassen, um eine Überhitzung des Kühlmittels zu verhindern. Im Jahr 2011 wurde ein Design erstellt, Prototypen von flachen SCs hergestellt und ein Prüfstand entwickelt, um die Produktion von SCs in Uljanowsk zu organisieren. Von 2009 bis 2013 entwickelte JSC „Yuzhgeoteplo“ (Krasnodar) das Projekt und baute in der Stadt Ust-Labinsk mit einer Fläche von 600 m² die größte Solaranlage im Krasnodar-Territorium (Bild 3). Gleichzeitig wurden Studien durchgeführt, um das Layout des SC unter Berücksichtigung von Verschattung, Automatisierung von Arbeiten und Schaltungslösungen zu optimieren. Im Dorf Rozovy, Region Krasnodar, wurde eine geothermische Solaranlage mit einer Fläche von 144 m² entwickelt und gebaut. Im Jahr 2014 wurde eine Methodik zur Bewertung der wirtschaftlichen Amortisation von Solaranlagen in Abhängigkeit von der Intensität der Sonneneinstrahlung, der Effizienz einer Solaranlage und den Stückkosten der ersetzten thermischen Energie entwickelt.

Die langjährige kreative Zusammenarbeit von V. A. Butuzov mit dem Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Kuban State Agrarian University Robert Alexandrovich Amerkhanov (geb. 1948) wurde bei der Entwicklung der theoretischen Grundlagen für die Schaffung von Hochleistungs-Solaranlagen umgesetzt und kombiniert geothermisch-solare Wärmeversorgungssysteme. Unter seiner Leitung wurden Dutzende von Kandidaten technischer Wissenschaften ausgebildet, unter anderem im Bereich Solarwärme. Zahlreiche Monographien von R. A. Amerkhanov befassten sich mit der Auslegung von Solaranlagen für landwirtschaftliche Zwecke.

Der erfahrenste Spezialist für die Planung von Solaranlagen ist der leitende Projektingenieur des Instituts Rostovteploelektroproekt, Ph.D. Adolf Alexandrowitsch Tschernjawski (geboren 1936). Er ist seit mehr als 30 Jahren in diesem Bereich tätig. Er hat Dutzende von Projekten entwickelt, von denen viele in Russland und anderen Ländern umgesetzt wurden. Die einzigartigen Systeme der Solarheizung und Warmwasserversorgung werden im Abschnitt des Instituts JIHT RAS beschrieben. Die Projekte von A. A. Chernyavsky zeichnen sich durch die Ausarbeitung aller Abschnitte aus, einschließlich einer detaillierten wirtschaftlichen Begründung. Basierend auf den Sonnenkollektoren des Kovrov Mechanical Plant wurden "Empfehlungen für die Gestaltung von Solarwärmeversorgungsstationen" entwickelt.

Unter der Leitung von A. A. Chernyavsky wurden einzigartige Projekte von Photovoltaikstationen mit thermischen Kollektoren in der Stadt Kislovodsk (6,2 MW elektrisch, 7 MW thermisch) sowie eine Station in Kalmückien mit einer installierten Gesamtleistung von 150 MW geschaffen. Abgeschlossene einzigartige Projekte von thermodynamischen Solarkraftwerken mit einer installierten elektrischen Leistung von 30 MW in Usbekistan, 5 MW in der Region Rostow; realisierte Projekte für Solaranlagen in Pensionen an der Schwarzmeerküste mit einer Fläche von 40-50 m² für Solarheizung und Warmwassersysteme für Objekte eines speziellen astrophysikalischen Observatoriums in Karatschai-Tscherkessien. Das Institut Rostovteploelektroproekt zeichnet sich durch den Umfang der Entwicklungen aus - Solarwärmestationen für Wohnstädte und Städte. Die Hauptergebnisse der gemeinsam mit dem JIHT RAS durchgeführten Entwicklungen dieses Instituts sind in dem Buch Autonomous Power Supply Systems veröffentlicht.

Die Entwicklung von Solaranlagen in Sotschi staatliche Universität(Institut für Resort Business and Tourism) wurde von Professor Sadilov Pavel Vasilyevich, Doktor der Technischen Wissenschaften, Leiter der Abteilung für Ingenieurökologie, geleitet. Als Initiator erneuerbarer Energien entwickelte und baute er mehrere Solaranlagen, darunter 1997 im Dorf Lazarevsky (Sotschi) mit einer Fläche von 400 m² eine Solaranlage des Instituts für Balneologie, mehrere Wärmepumpenanlagen.

Am Institut für Meerestechnologien der Fernöstlichen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften (Wladiwostok), Ph.D. Alexander Vasilyevich Volkov, der 2014 auf tragische Weise starb, entwickelte und baute Dutzende von Solaranlagen mit einer Gesamtfläche von 2000 m², einen Stand für umfassende Vergleichstests von Solarkollektoren, neue Designs von Flachsolarzellen und testete die Effizienz von Vakuumsolarzellen chinesischer Hersteller.

Der herausragende Konstrukteur und Mann Adolf Alexandrovich Lychagin (1933-2012) war der Autor mehrerer Typen einzigartiger Flugabwehr-Lenkflugkörper, darunter Strela-10M. In den 1980er Jahren entwickelte er als Chefkonstrukteur (auf eigene Initiative) im militärischen Kovrov Mechanical Plant (KMZ) Sonnenkollektoren, die sich durch hohe Zuverlässigkeit, ein optimales Verhältnis von Preis und Energieeffizienz auszeichneten. Er konnte die Leitung des Werks davon überzeugen, die Massenproduktion von Sonnenkollektoren zu beherrschen und ein Fabriklabor zum Testen von SC einzurichten. Von 1991 bis 2011 produzierte KMZ etwa 3.000 Stück. Sonnenkollektoren, von denen sich jede der drei Modifikationen durch neue Leistungsmerkmale auszeichnete. Richtet sich nach dem „Kapazitätspreis“ des Sammlers, zu dem die Kosten fallen verschiedene Designs SC werden mit der gleichen Sonnenstrahlung verglichen, A. A. Lychagin schuf einen Kollektor mit einem Absorber aus einem Messingrohrgitter mit absorbierenden Stahlrippen. Luftsolarkollektoren wurden entwickelt und hergestellt. Höchste Ingenieurqualifikationen und Intuition verbanden sich bei Adolf Alexandrovich mit Patriotismus, dem Wunsch, umweltfreundliche Technologien zu entwickeln, Prinzipientreue und hohem künstlerischen Geschmack. Nachdem er zwei Herzinfarkte erlitten hatte, konnte er eigens für tausend Kilometer nach Madrid kommen, um zwei Tage lang prächtige Gemälde im Prado-Museum zu studieren.

JSC VPK NPO Mashinostroeniya (Reutov, Gebiet Moskau) stellt seit 1993 Sonnenkollektoren her. Die Entwicklung von Entwürfen für Kollektoren und solare Warmwasserbereitungsanlagen im Unternehmen wird von der Konstruktionsabteilung des Zentralen Konstruktionsbüros für Maschinenbau durchgeführt. Projektmanager - Ph.D. Nikolai Wladimirowitsch Dudarew. Bei den ersten Konstruktionen von Sonnenkollektoren bestanden die Gehäuse und stanzgeschweißten Absorber aus Edelstahl. Auf Basis eines 1,2 m² großen Kollektors entwickelte und fertigte das Unternehmen solare Thermosiphon-Warmwasserbereitungssysteme mit Speichern von 80 und 120 Liter Fassungsvermögen. 1994 wurde die Technologie zur Erzielung einer selektiv absorbierenden Beschichtung nach dem Verfahren der Vakuumlichtbogenabscheidung entwickelt und in die Produktion eingeführt, 1999 wurde sie durch das Magnetronverfahren der Vakuumabscheidung ergänzt. Auf der Grundlage dieser Technologie wurde mit der Produktion von Sonnenkollektoren des Typs Sokol begonnen. Absorber- und Kollektorgehäuse wurden aus Aluminiumprofilen gefertigt. Jetzt produziert NPO Solarkollektoren "Sokol-Effect" mit Kupferblech- und Aluminiumabsorbern. Der einzige russische Solarkollektor ist vom SPF-Institut aus Rappersville in der Schweiz (Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rappelswill) nach europäischen Standards zertifiziert.

Das Wissenschafts- und Produktionsunternehmen "Competitor" (seit 2000 - "Rainbow-C", Stadt Zhukovsky, Region Moskau) produziert seit 1992 Sonnenkollektoren "Rainbow". Chefdesigner - Vyacheslav Alekseevich Shershnev.

Der stanzgeschweißte Absorber wurde aus Edelstahlblech hergestellt. Absorberbeschichtung - selektive PVD- oder schwarze matte hitzebeständige Farbe. Jährliches KKW-Programm bis 4000 Stk. Die Energieeigenschaften des Kollektors wurden während der Tests bei ENIN erhalten. Es wurde auch eine Thermosiphon-Solaranlage „Raduga-2M“ hergestellt, bestehend aus zwei SCs von je 1 m² und einem Tank mit einem Fassungsvermögen von 200 Litern. Der Tank enthielt eine flache Heizplatte, in die das Kühlmittel vom SC zugeführt wurde, sowie eine elektrische Reserveheizung mit einer Leistung von 1,6 kW.

Novy Polyus LLC (Moskau) ist der zweite russische Hersteller, der eigene Konstruktionen entwickelt hat und derzeit flache Flüssigkeits-, flache Luft-, flache Luft-Flüssigkeits-Röhren-Vakuum-Solarkollektoren herstellt, Solaranlagen entwirft und installiert. Generaldirektor- Alexey Viktorovich Skorobatyuk.

Es werden vier Modelle von Flachkollektoren vom Typ YaSolar angeboten. Alle Flüssigkeitsabsorber dieses Herstellers sind aus selektiv tinoxbeschichtetem Kupferblech und Kupferrohren gefertigt. Die Verbindung der Rohre mit dem Blech wird durch Walzen gelötet. OOO Novy Polyus bietet auch drei Typen von Vakuumröhren-SCs aus eigener Herstellung mit Kupferabsorbern mit U-förmigen Röhren an.

Gennady Pavlovich Kasatkin (Jahrgang 1941), Bergbauingenieur und Designer mit langjähriger Erfahrung, ist ein hervorragender Spezialist, ein energischer und hochintelligenter Mensch. Er begann 1999 in der Stadt Ulan-Ude (Burjatien) mit der Solartechnik. In dem von ihm organisierten Center for Energy Efficient Technologies (CEFT) wurden mehrere Bauformen von Flüssigkeits- und Luftkollektoren entwickelt, etwa 100 Solaranlagen verschiedenster Art mit einer Gesamtfläche von 4200 m² errichtet. Auf der Grundlage der von ihm durchgeführten Berechnungen wurden Prototypen hergestellt, die nach Tests unter natürlichen Bedingungen in Solaranlagen in der Republik Burjatien nachgebaut wurden.

Der Ingenieur G. P. Kasatkin entwickelte mehrere neue Technologien: Schweißen von Kunststoffabsorbern, Herstellung von Kollektorgehäusen.

Als einziger in Russland entwarf und baute er mehrere Solar-Luft-Anlagen mit Kollektoren seines eigenen Designs. Chronologisch begann die Entwicklung der Sonnenkollektoren 1990 mit geschweißten Stahlblechabsorbern. Dann gab es Varianten von Kupfer- und Kunststoffkollektoren mit geschweißten und gecrimpten Absorbern und schließlich moderne Designs mit europäischen selektiven Kupferblechen und Rohren. GP Kasatkin, der das Konzept des energieaktiven Gebäudes entwickelte, baute eine Solaranlage, deren Kollektoren in das Dach des Gebäudes integriert sind. In den letzten Jahren hat der Ingenieur Führungsfunktionen im CEFT an seinen Sohn I. G. Kasatkin übertragen, der die Traditionen der CEFT LLC erfolgreich fortführt.

Auf Abb. 4 zeigt die Solaranlage des Baikal Hotels in der Stadt Ulan-Ude mit einer Fläche von 150 m².

Ergebnisse

1. Berechnete Sonnenstrahlungsdaten für die Auslegung von Solaranlagen in der UdSSR basierten auf verschiedenen Methoden zur Verarbeitung von Arrays von Messungen meteorologischer Stationen. In der Russischen Föderation werden diese Methoden durch Materialien aus internationalen Satelliten-Computerdatenbanken ergänzt.

2. Die führende Schule für das Design von Solaranlagen in der Sowjetunion war das KievZNIIEP Institute, das Richtlinien und Dutzende von Projekten entwickelt hat. Derzeit gibt es keine relevanten russischen Normen und Empfehlungen. Projekte von Solaranlagen auf modernem Niveau werden am russischen Institut "Rostovteploelektroproekt" (Ph.D. A.A. Chernyavsky) und in der Firma LLC "EnergotekhnologiiService" (Ph.D. V.V. Butuzov, Krasnodar) durchgeführt.

3. Technische und wirtschaftliche Studien zu Solaranlagen in der UdSSR wurden von ENIN (Moskau), KievZNIIEP, TsNIIEPIO (Moskau) durchgeführt. Derzeit werden diese Arbeiten am Institut Rostovteploelektroproekt und bei der Firma Energotekhnologii-Service LLC durchgeführt.

4. Die führende wissenschaftliche Organisation der UdSSR für das Studium von Sonnenkollektoren war das nach GM Krzhizhanovsky (Moskau) benannte Energieinstitut. Das beste Kollektordesign seiner Zeit wurde von Spetsgeliotepomontazh (Tiflis) hergestellt. Von den russischen Herstellern produzierte Kovrov Mechanical Plant Sonnenkollektoren mit einem optimalen Verhältnis von Preis und Energieeffizienz. Moderne russische Hersteller montieren Kollektoren aus ausländischen Komponenten.

5. In der UdSSR wurden die Konstruktion, Herstellung von Sonnenkollektoren, Installation und Inbetriebnahme von der Firma Spetsgelioteplomontazh durchgeführt. Bis 2010 arbeitete CEFT LLC (Ulan-Ude) nach diesem Schema.

6. Eine Analyse der in- und ausländischen Erfahrungen mit der solaren Wärmeversorgung zeigte unbestrittene Aussichten für ihre Entwicklung in Russland sowie die Notwendigkeit staatlicher Unterstützung. Unter den vorrangigen Maßnahmen: die Schaffung eines russischen Analogons einer Computerdatenbank der Sonnenstrahlung; Entwicklung neuer Designs von Sonnenkollektoren mit einem optimalen Verhältnis von Preis und Energieeffizienz, neue energieeffiziente Designlösungen, die an russische Bedingungen angepasst sind.

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Der Großteil der Kosten für den Unterhalt Ihres Eigenheims entfällt auf die Heizkosten. Warum nicht die kostenlose Energie natürlicher Quellen wie der Sonne nutzen, um das Gebäude zu heizen? Moderne Technik macht es schließlich möglich!

Um die Energie des Sonnenlichts zu speichern, werden spezielle Sonnenkollektoren verwendet, die auf dem Dach des Hauses installiert sind. Nach dem Empfang wird diese Energie in elektrische Energie umgewandelt, die dann durch das Stromnetz abgeleitet und wie in unserem Fall in Heizgeräten verwendet wird.

Im Vergleich zu anderen Energiequellen – Standard, autonom und alternativ – liegen die Vorteile von Solarmodulen auf der Hand:

• praktisch kostenlos nutzbar;
• Unabhängigkeit von Energieversorgungsunternehmen;
• Die erhaltene Energiemenge lässt sich leicht regulieren, indem die Anzahl der Solarmodule im System geändert wird.
• lange Lebensdauer (ca. 25 Jahre) von Solarzellen;
• Mangel an systematischer Wartung.

Natürlich hat diese Technologie ihre Nachteile:

• Abhängigkeit von Wetterbedingungen;
• das Vorhandensein zusätzlicher Ausrüstung, einschließlich sperriger Batterien;
• ziemlich hohe Kosten, die die Amortisationszeit erhöhen;
• Die Synchronisierung der Batteriespannung mit der Spannung der örtlichen Unterstation erfordert die Installation einer speziellen Ausrüstung.

Anwendung von Sonnenkollektoren

Batterien, die Sonnenenergie umwandeln, werden direkt auf der Dachfläche des Hauses montiert, indem sie miteinander verbunden werden, um ein System mit der erforderlichen Leistung zu bilden. Wenn die Konfiguration des Daches oder andere strukturelle Merkmale eine direkte Befestigung nicht zulassen, werden Rahmenblöcke auf dem Dach oder sogar an den Wänden installiert. Optional ist es möglich, das System auf separaten Gestellen in der Nähe des Hauses zu installieren.

Sonnenkollektoren sind ein Generator elektrische Energie, das bei photoelektrischen Reaktionen freigesetzt wird. Geringer Wirkungsgrad von Schaltungselementen mit einer Gesamtfläche von 15-18 qm. m ermöglicht es Ihnen dennoch, Räume mit einer Fläche von mehr als 100 Quadratmetern zu beheizen. m! Es ist erwähnenswert, dass die moderne Technologie solcher Geräte die Nutzung der Sonnenenergie auch bei mittlerer Bewölkung ermöglicht.

Neben der Installation von Sonnenkollektoren erfordert die Implementierung des Heizsystems die Installation zusätzlicher Elemente:

• ein Gerät zur Auswahl von elektrischem Strom aus Batterien;
• primärer Konverter;
• Steuerungen für Solarzellen;
• Batterien mit eigener Steuerung, die das System bei kritischem Lademangel automatisch auf das Umspannwerksnetz umschalten;
• ein Gerät zum Umwandeln von elektrischem Gleichstrom in Wechselstrom.

Die meisten Beste Option Heizsystem bei der Verwendung alternative Quelle Energie - elektrisches System. Auf diese Weise können Sie große Räume heizen, indem Sie leitfähige Böden verlegen. Darüber hinaus ermöglicht das elektrische System die Flexibilität, die Temperatur in den Wohnräumen zu ändern, und eliminiert die Notwendigkeit, sperrige Heizkörper und Rohre unter Fenstern zu installieren.

BEIM Ideal die elektrische heizungsanlage mit solarenergie muss zusätzlich mit einem thermostat und automatischen temperaturreglern in allen räumen ausgestattet werden.

Anwendung von Sonnenkollektoren

Mit Heizsystemen auf Basis von Sonnenkollektoren können Sie nicht nur Wohngebäude und Landhäuser, sondern auch ganze Hotelkomplexe und Industrieanlagen beheizen.

Solche Kollektoren, deren Prinzip auf dem „Treibhauseffekt“ beruht, akkumulieren Sonnenenergie z weiterer Gebrauch praktisch verlustfrei. Dies ermöglicht eine Reihe von Möglichkeiten:

• Wohnräume voll beheizen;
• stellen Sie einen autonomen Modus der Warmwasserversorgung ein;
• Wassererwärmung in Schwimmbädern und Saunen realisieren.

Die Aufgabe eines Sonnenkollektors besteht darin, die Energie der in einen geschlossenen Raum eintretenden Sonnenstrahlung in thermische Energie umzuwandeln, die angesammelt und für lange Zeit gespeichert wird. Das Design der Kollektoren lässt die gespeicherte Energie nicht durch die transparente Installation entweichen. Das zentrale hydraulische Heizsystem nutzt den Thermosyphon-Effekt, durch den die erwärmte Flüssigkeit die kältere verdrängt und diese dazu zwingt, sich an den Ort der Erwärmung zu bewegen.

Es gibt zwei Implementierungen der beschriebenen Technologie:

• Flachkollektor;
• Vakuumverteiler.

Am gebräuchlichsten ist ein flacher Sonnenkollektor. Aufgrund seines einfachen Aufbaus wird es erfolgreich zur Raumheizung in Wohngebäuden und Trinkwassererwärmungsanlagen eingesetzt. Das Gerät besteht aus einer Energieabsorberplatte, die in einer Glasscheibe montiert ist.

Der zweite Typ, der Vakuumverteiler mit direkter Wärmeübertragung, ist ein Wassertank mit schräg dazu angeordneten Rohren, durch die das erhitzte Wasser aufsteigt, um Platz für die kalte Flüssigkeit zu schaffen. Diese natürliche Konvektion bewirkt eine kontinuierliche Zirkulation Arbeitsflüssigkeit im geschlossenen Kollektorkreislauf und Wärmeverteilung im gesamten Heizsystem.

Eine weitere Vakuumverteilerkonfiguration ist eine geschlossene Kupferrohrkonstruktion mit einer speziellen Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt. Beim Erhitzen verdampft diese Flüssigkeit und absorbiert Wärme von den Metallrohren. Die nach oben aufsteigenden Dämpfe kondensieren unter Übertragung von Wärmeenergie auf das Kühlmittel - Wasser im Heizsystem oder das Hauptelement des Kreislaufs.

Bei der Umsetzung der Hausheizung durch die Nutzung von Solarenergie ist es notwendig, die mögliche Umstrukturierung des Daches oder der Wände des Gebäudes zu berücksichtigen, um die maximale Wirkung zu erzielen. Das Projekt muss alle Faktoren berücksichtigen: von der Lage und Verdunkelung der Struktur bis zu den geografischen Wetterindikatoren des Gebiets.

An einem Dezembernachmittag, nicht weit von Zürich, machte der Physiker A. Fischer Dampf; Das war, als die Sonne am tiefsten stand und die Lufttemperatur 3°C betrug. Einen Tag später erwärmte ein Sonnenkollektor mit einer Fläche von 0,7 m2 30 Liter kaltes Wasser aus der Gartenwasserversorgung auf +60°C.

Solarenergie kann im Winter problemlos zur Erwärmung der Raumluft genutzt werden. Im Frühjahr und Herbst, wenn es oft sonnig, aber kalt ist, können Sie mit einer Solarraumheizung die Hauptheizung nicht einschalten. Dadurch lässt sich etwas Energie und damit Geld sparen. Für Häuser, die selten genutzt werden, oder für Saisonwohnungen (Datschen, Bungalows), ist die Solarheizung im Winter besonders nützlich, weil. eliminiert übermäßiges Abkühlen der Wände und verhindert Zerstörung durch Feuchtigkeitskondensation und Schimmel. Somit werden die jährlichen Betriebskosten grundsätzlich reduziert.

Beim Heizen von Häusern mit Hilfe von Sonnenwärme muss das Problem der Wärmedämmung von Räumen auf der Grundlage architektonischer und struktureller Elemente gelöst werden, d.h. beim Erstellen effektives System Solarheizung sollte Häuser bauen, die gute Wärmedämmeigenschaften haben.

Heizkosten
Behelfsheizung

Solarer Beitrag zur Hausheizung
Leider fällt der Zeitraum des Wärmeeintrags von der Sonne nicht immer phasengleich mit dem Zeitraum des Auftretens thermischer Belastungen zusammen.

Der größte Teil der Energie, die uns im Sommer zur Verfügung steht, wird verschwendet, weil sie nicht ständig nachgefragt wird (tatsächlich Kollektorsystem ist gewissermaßen ein selbstregulierendes System: Wenn die Temperatur des Trägers einen Gleichgewichtswert erreicht, hört die Wärmeaufnahme auf, da die Wärmeverluste des Sonnenkollektors gleich der wahrgenommenen Wärme werden).

Die vom Sonnenkollektor aufgenommene Nutzwärmemenge hängt von 7 Parametern ab:

1. die Menge der einfallenden Sonnenenergie;
2. optische Verluste in transparenter Isolierung;
3. Absorptionseigenschaften der wärmeaufnehmenden Oberfläche des Sonnenkollektors;
4. Wirkungsgrad der Wärmeübertragung vom Kühlkörper (von der Wärmeempfangsfläche des Sonnenkollektors zur Flüssigkeit, d. h. vom Wert des Wirkungsgrads des Kühlkörpers);
5. Durchlässigkeit der transparenten Wärmedämmung, die den Wärmeverlust bestimmt;
6. die Temperatur der Wärmeempfangsfläche des Sonnenkollektors, die wiederum von der Geschwindigkeit des Kühlmittels und der Temperatur des Kühlmittels am Eintritt in den Sonnenkollektor abhängt;
7. Außentemperatur.

Wirkungsgrad des Sonnenkollektors, d.h. das Verhältnis der eingesetzten Energie zur einfallenden Energie wird durch alle diese Parameter bestimmt. Beim Bevorzugte Umstände sie kann 70 % erreichen und bei ungünstigen Bedingungen bis auf 30 % sinken. Der genaue Wert des Wirkungsgrades kann nur durch eine vollständige Modellierung des Verhaltens des Systems unter Berücksichtigung aller oben aufgeführten Faktoren aus einer vorläufigen Berechnung erhalten werden. Es ist offensichtlich, dass ein solches Problem nur mit Hilfe eines Computers gelöst werden kann.

Da sich die Flussdichte der Sonnenstrahlung ständig ändert, ist es möglich, die Gesamtsummen der Strahlung pro Tag oder sogar pro Monat für Berechnungsabschätzungen zu verwenden.

Im Tisch. 1 als Beispiel seien genannt:

Tabelle 1. Monatliche Sonneneinstrahlung für Kew (in der Nähe von London)

Die Tabelle zeigt, dass eine Fläche mit optimalem Neigungswinkel (im Durchschnitt während 8 Wintermonaten) etwa 1,5-mal mehr Energie erhält als eine horizontale Fläche. Wenn die Summen der Sonneneinstrahlung auf einer horizontalen Fläche bekannt sind, können sie zur Umrechnung auf eine geneigte Fläche mit dem Produkt dieses Koeffizienten (1,5) und dem akzeptierten Wert des Solarkollektorwirkungsgrads von 40 multipliziert werden %, d.h.

1,5*0,4=0,6

Daraus ergibt sich die Menge nützliche Energie während eines bestimmten Zeitraums von der geneigten Wärmeempfangsfläche absorbiert wird.

Um den effektiven Beitrag der Sonnenenergie zur Wärmeversorgung eines Gebäudes auch durch manuelle Berechnungen zu ermitteln, ist es notwendig, mindestens monatliche Bilanzen von Verbrauch und Nutzwärme der Sonne zu erstellen. Betrachten Sie zur Verdeutlichung ein Beispiel.

Unter Verwendung der obigen Daten und unter Berücksichtigung eines Hauses mit einer Wärmeverlustrate von 250 W/°C hat der Standort einen jährlichen Gradtag von 2800 (67200°C*h). und die Fläche der Sonnenkollektoren beispielsweise 40 m2 beträgt, dann ergibt sich folgende Verteilung nach Monaten (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2. Berechnung des effektiven Beitrags der Sonnenenergie

Heizkosten
Nachdem die von der Sonne bereitgestellte Wärmemenge berechnet wurde, muss sie in Geld ausgedrückt werden.

Die Kosten der erzeugten Wärme hängen ab von:

Die so ermittelten Betriebskosten können dann den Investitionskosten einer Solarthermieanlage gegenübergestellt werden.

In Übereinstimmung damit, wenn wir davon ausgehen, dass im obigen Beispiel die Solar Heizungssystem anstelle eines herkömmlichen Heizsystems verwendet wird, das beispielsweise Gasbrennstoff verbraucht und Wärme zu einem Preis von 1,67 Rubel / kWh erzeugt, dann benötigen Sie zur Bestimmung der resultierenden jährlichen Einsparung 8358 kWh, die durch Sonnenenergie bereitgestellt werden (gemäß dem Berechnungen in Tabelle 2 für eine Kollektorfläche von 40 m2), multipliziert mit 1,67 Rubel / kWh, was ergibt

8358 * 1,67 \u003d 13957,86 Rubel.

Behelfsheizung
Eine der am häufigsten gestellten Fragen von Menschen, die die Nutzung von Solarenergie zum Heizen (oder zu anderen Zwecken) verstehen möchten, ist die Frage: „Was machst du, wenn die Sonne nicht scheint?“ Nachdem sie das Konzept der Energiespeicherung verstanden haben, stellen sie sich folgende Frage: „Was tun, wenn keine thermische Energie mehr in der Batterie vorhanden ist?“ Die Frage ist berechtigt, und die Notwendigkeit eines redundanten, oft traditionellen Systems ist ein großes Hindernis für die weit verbreitete Einführung von Solarenergie als Alternative zu bestehenden Energiequellen.

Wenn die Kapazität eines Solarheizsystems nicht ausreicht, um ein Gebäude durch eine Periode kalten, bewölkten Wetters zu ernähren, können die Folgen selbst einmal pro Winter so schwerwiegend sein, dass ein konventionelles Heizsystem in vollem Umfang in Betracht gezogen werden muss eine Sicherung. Die meisten Gebäude, die mit Solarenergie beheizt werden, benötigen ein vollständiges Backup-System. Derzeit sollte Solarenergie in den meisten Bereichen als Mittel zur Verringerung des Verbrauchs herkömmlicher Energieformen und nicht als vollständiger Ersatz für diese betrachtet werden.

Herkömmliche Heizungen sind ein geeigneter Ersatz, aber es gibt viele andere Alternativen, zum Beispiel:

Kamine;
- Holzöfen;
- Holzöfen.

Angenommen, wir wollten eine Solaranlage groß genug machen, um einen Raum unter den ungünstigsten Bedingungen mit Wärme zu versorgen. Da die Kombination von sehr kalten Tagen und langen Bewölkungsperioden selten ist, wäre die für diese Gelegenheiten erforderliche zusätzliche Solarkraftwerksgröße (Kollektor und Batterie) für eine relativ geringe Brennstoffeinsparung zu teuer. Außerdem arbeitet das System die meiste Zeit mit weniger als der Nennleistung.

Eine Solaranlage, die für 50 % der Heizlast ausgelegt ist, kann bei sehr kaltem Wetter nur für 1 Tag ausreichend Wärme liefern. Durch die Verdoppelung der Größe der Solaranlage wird das Haus für 2 kalte bewölkte Tage mit Wärme versorgt. Bei Zeiträumen von mehr als 2 Tagen ist eine nachträgliche Vergrößerung ebenso ungerechtfertigt wie die vorherige. Darüber hinaus wird es milde Wetterperioden geben, in denen eine zweite Erhöhung nicht erforderlich ist.

Wenn wir nun die Fläche der Kollektoren der Heizungsanlage noch einmal um das 1,5-fache vergrößern, um 3 kalte und bewölkte Tage durchzuhalten, dann reicht es theoretisch aus, 1/2 des gesamten Bedarfs des Hauses zu decken im Winter. Aber natürlich ist dies in der Praxis möglicherweise nicht der Fall, da manchmal 4 (oder mehr) aufeinanderfolgende Tage mit kaltem, bewölktem Wetter auftreten. Um diesen 4. Tag zu berücksichtigen, benötigen wir eine Solarheizung, die theoretisch 2-mal mehr Wärme sammeln kann, als das Gebäude benötigt Heizperiode. Es ist klar, dass Kälte- und Bewölkungsperioden länger sein können als in der Auslegung des Solarheizsystems vorgesehen. Je größer der Kollektor ist, desto weniger intensiv wird jedes zusätzliche Inkrement seiner Größe genutzt, desto weniger Energie wird pro Flächeneinheit des Kollektors eingespart und desto geringer ist der Return on Investment für jede zusätzliche Flächeneinheit.

Es wurden jedoch mutige Versuche unternommen, genügend thermische Energie aus Sonneneinstrahlung zu speichern, um den gesamten Heizbedarf zu decken und auf die Zusatzheizung zu verzichten. Mit der seltenen Ausnahme von Systemen wie dem G. Hay Solar House ist die Langzeitwärmespeicherung vielleicht die einzige Alternative zu einem Hilfssystem. Mr. Thomason kam in seinem ersten Haus in Washington fast auf 100 % Solarheizung; nur 5 % der Heizlast wurden von einer Standard-Ölheizung abgedeckt.

Wenn das Hilfssystem nur einen kleinen Prozentsatz der Gesamtlast abdeckt, ist es sinnvoll, eine elektrische Heizung einzusetzen, obwohl dafür eine erhebliche Menge an Energie im Kraftwerk erzeugt werden muss, die dann in Wärme zum Heizen umgewandelt wird (10500 ... 13700 kJ werden im Kraftwerk verbraucht, um 1 kWh thermische Energie im Gebäude zu erzeugen). In den meisten Fällen wird eine elektrische Heizung billiger sein als eine Öl- oder Gasherd, und die relativ geringe Menge an Strom, die zum Heizen eines Gebäudes benötigt wird, kann seine Verwendung rechtfertigen. Darüber hinaus ist eine elektrische Heizung aufgrund der relativ geringen Materialmenge (im Vergleich zu einer Heizung), die zur Herstellung elektrischer Spulen verwendet wird, ein weniger materialintensives Gerät.

Da der Wirkungsgrad eines Solarkollektors deutlich steigt, wenn er bei niedrigen Temperaturen betrieben wird, muss die Heizungsanlage so ausgelegt werden, dass möglichst niedrige Temperaturen genutzt werden – auch in Höhe von 24...27°C. Einer der Vorteile des Thomason-Warmluftsystems besteht darin, dass es der Batterie auch bei Temperaturen nahe der Raumtemperatur nutzbare Wärme entzieht.

Im Neubau kann man sich darauf verlassen, dass Heizsysteme niedrigere Temperaturen verwenden, zum Beispiel durch Verlängerung von Warmwasser-Rohrrippenheizkörpern, Vergrößerung von Strahlplatten oder Erhöhung des Luftvolumens bei niedrigerer Temperatur. Designer entscheiden sich am häufigsten für eine Raumheizung mit warmer Luft oder die Verwendung von vergrößerten Strahlungsplatten. Das Luftheizsystem nutzt die gespeicherte Niedertemperaturwärme optimal aus. Strahlungsheizplatten haben eine lange Verzögerung (zwischen dem Einschalten des Systems und dem Aufheizen des Luftraums) und erfordern normalerweise höhere Betriebstemperaturen als Heißluftsysteme. Daher wird die Wärme aus dem Speicher bei niedrigeren Temperaturen, die für Warmluftsysteme akzeptabel sind, nicht vollständig genutzt, und der Gesamtwirkungsgrad eines solchen Systems ist geringer. Die Überdimensionierung eines Strahlplattensystems, um ähnliche Ergebnisse wie mit Luft zu erzielen, kann erhebliche zusätzliche Kosten verursachen.

Um das Ganze zu verbessern Systemeffizienz(Solarheizung und zusätzliches Back-up-System) bei gleichzeitiger Reduzierung der Gesamtkosten durch Eliminierung von Ausfallzeiten Bestandteile haben viele Konstrukteure den Weg gewählt, Solarkollektor und Batterie mit einem Hilfssystem zu integrieren. Die gemeinsamen Elemente sind:

Ventilatoren;
- Pumpen;
- Wärmetauscher;
- Leitungsgremien;
- Rohre;
- Luftkanäle.

Die Abbildungen im Artikel Systems Engineering zeigen verschiedene Schemata solcher Systeme.

Der Fallstrick bei der Gestaltung von Schnittstellen zwischen Systemen ist die Zunahme von Steuerungen und beweglichen Teilen, was die Wahrscheinlichkeit eines mechanischen Ausfalls erhöht. Die Versuchung, den Wirkungsgrad um 1-2 % zu steigern, indem man ein weiteres Gerät an der Verbindungsstelle von Systemen hinzufügt, ist fast unwiderstehlich und kann der häufigste Grund für den Ausfall einer Solaranlage sein. Normalerweise sollte die Zusatzheizung das Fach des Solarwärmespeichers nicht beheizen. In diesem Fall ist die Solarwärmegewinnungsphase weniger effizient, da dieser Prozess fast immer bei höheren Temperaturen stattfindet. Bei anderen Systemen verbessert das Absenken der Batterietemperatur aufgrund der Nutzung von Wärme durch das Gebäude die Gesamteffizienz des Systems.

Die Gründe für andere Nachteile dieser Schaltung liegen in der großen Verlustwärme der Batterie aufgrund ihrer konstant hohen Temperaturen. Bei Systemen, bei denen die Nebenaggregate die Batterie nicht erwärmen, verliert diese deutlich weniger Wärme, wenn mehrere Tage keine Sonne scheint. Auch bei so ausgelegten Anlagen beträgt der Wärmeverlust des Containers 5...20 % der gesamten von der Solaranlage aufgenommenen Wärme. Mit Batterie beheizt Zusatzausrüstung, wird der Wärmeverlust viel höher sein und ist nur zu rechtfertigen, wenn sich der Batteriecontainer im beheizten Raum des Gebäudes befindet

Solarheizung ist eine Möglichkeit, ein Wohngebäude zu beheizen, die in vielen, meist entwickelten Ländern der Welt von Tag zu Tag beliebter wird. Die größten Erfolge auf dem Gebiet der Solarthermie können sich heute in den Ländern West- und Mitteleuropas rühmen. Auf dem Gebiet der Europäischen Union gab es in den letzten zehn Jahren ein jährliches Wachstum in der Branche der erneuerbaren Energien um 10-12%. Dieser Entwicklungsstand ist ein sehr aussagekräftiger Indikator.

Solarkollektor

Eine der naheliegendsten Anwendungen der Sonnenenergie ist die Erwärmung von Wasser und Luft (als Wärmeträger). In Klimaregionen, in denen kaltes Wetter herrscht, ist für einen angenehmen Aufenthalt der Menschen die Berechnung und Organisation von Heizsystemen für jedes Wohngebäude obligatorisch. Sie sollten eine Warmwasserversorgung für verschiedene Bedürfnisse haben, außerdem müssen Häuser beheizt werden. Die beste Option wäre hier natürlich, das Schema zu verwenden, in dem sie funktionieren automatisierte Systeme Wärmeversorgung.

Industrieunternehmen benötigen im Produktionsprozess täglich große Mengen an Warmwasser. Ein Beispiel ist Australien, wo fast 20 Prozent der gesamten verbrauchten Energie für das Erhitzen einer Wärmeübertragungsflüssigkeit auf eine Temperatur von nicht mehr als 100 o C aufgewendet wird. Aus diesem Grund werden in einem Teil der entwickelten Länder des Westens und in größerem Umfang in Israel Nordamerika, Japan und natürlich in Australien erfolgt der Ausbau der Produktion von Solarthermieanlagen sehr schnell.

Die Energieentwicklung wird sich in naher Zukunft zweifellos zugunsten der Nutzung der Sonnenstrahlung richten. Die Dichte der Sonnenstrahlung auf Erdoberfläche durchschnittlich 250 Watt pro Quadratmeter. Und das, obwohl zwei Watt pro Quadratmeter ausreichen, um den wirtschaftlichen Bedarf eines Menschen in den wenigsten Industriegebieten zu decken.

Der vorteilhafte Unterschied zwischen Solarenergie und anderen Energieindustrien, die fossile Brennstoffe verwenden, ist die Umweltfreundlichkeit der erhaltenen Energie. Beim Betrieb von Solaranlagen werden keine schädlichen Emissionen in die Atmosphäre freigesetzt.

Auswahl des Geräteanwendungsschemas, passive und aktive Systeme

Es gibt zwei Schemata, um Sonnenstrahlung als Heizsystem für ein Haus zu nutzen. Dies sind aktive und passive Systeme. Passive Solarheizungssysteme - solche, bei denen das Element, das die Sonnenstrahlung direkt absorbiert und daraus Wärme erzeugt, die Struktur des Hauses selbst oder seiner Einzelteile ist. Diese Elemente können ein Zaun, ein Dach oder separate Gebäudeteile sein, die nach einem bestimmten Schema gebaut wurden. Passive Systeme verwenden keine mechanisch beweglichen Teile.

Aktive Systeme arbeiten auf der Grundlage des entgegengesetzten Heimheizungsschemas, sie verwenden aktiv mechanische Geräte (Pumpen, Motoren, wenn sie sie verwenden, berechnen sie auch die erforderliche Leistung).

Am einfachsten im Design und finanziell kostengünstiger bei der Installation einer Schaltung sind passive Systeme. Solche Heizkreise erfordern keine Installation zusätzlicher Geräte zur Absorption und anschließenden Verteilung der Sonnenstrahlung in der Hausheizung. Der Betrieb solcher Anlagen basiert auf dem Prinzip der direkten Beheizung des Wohnraums direkt durch die auf der Südseite befindlichen lichtdurchlässigen Wände. Eine zusätzliche Heizfunktion übernehmen die Außenflächen der Hauszaunelemente, die mit einer Lage transparenter Blenden ausgestattet sind.

Um den Prozess der Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärmeenergie zu starten, wird ein System von Strukturen verwendet, das auf der Verwendung von Sonnenempfängern mit einer transparenten Oberfläche basiert, wobei der "Treibhauseffekt" die Hauptfunktion spielt und die Fähigkeit des Glases, Wärmestrahlung zurückzuhalten, genutzt wird , wodurch die Temperatur im Raum erhöht wird.

Es ist zu beachten, dass die Verwendung nur eines der Systemtypen möglicherweise nicht vollständig gerechtfertigt ist. Oft zeigt eine sorgfältige Berechnung, dass durch den Einsatz integrierter Systeme eine deutliche Reduzierung der Wärmeverluste und eine Reduzierung des Energiebedarfs eines Gebäudes erreicht werden kann. Die Gesamtarbeit sowohl aktiver als auch passiver Systeme durch eine Kombination positiver Eigenschaften wird die maximale Wirkung erzielen.

Eine häufig verwendete Effizienzberechnung zeigt, dass die passive Nutzung der Sonnenstrahlung etwa 14 bis 16 Prozent des Heizbedarfs Ihres Hauses deckt. Ein solches System wird ein wichtiger Teil des Wärmeerzeugungsprozesses sein.

Doch trotz gewisser positive Eigenschaften Passive Systeme, die Hauptmöglichkeiten, um den Wärmebedarf des Gebäudes vollständig zu decken, ist es immer noch notwendig, aktive Heizgeräte zu verwenden. Systeme, deren Funktion die direkte Absorption, Akkumulation und Verteilung der Sonnenstrahlung ist.

Planung und Kalkulation

Berechnen Sie die Möglichkeit, aktive Heizsysteme mit Sonnenenergie (kristalline Solarzellen, Sonnenkollektoren) zu installieren, vorzugsweise in der Entwurfsphase des Gebäudes. Dieser Moment ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die Installation eines solchen Systems ist auch an einer bestehenden Aufgabe möglich, unabhängig vom Baujahr (Grundlage für den Erfolg ist die korrekte Berechnung des gesamten Schemas).

Die Installation der Geräte erfolgt auf der Südseite des Hauses. Dieser Standort schafft Bedingungen für eine maximale Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung im Winter. Fotozellen, die die Energie der Sonne umwandeln und auf einer festen Struktur installiert sind, sind am effektivsten, wenn sie relativ zur Erdoberfläche in einem Winkel montiert sind, der dem geografischen Standort des beheizten Gebäudes entspricht. Die Dachneigung, der Grad der Süddrehung des Hauses - das sind wichtige Punkte, die bei der Berechnung des gesamten Heizschemas berücksichtigt werden müssen.

Solarfotozellen und Solarkollektoren müssen so nah wie möglich am Ort des Energieverbrauchs installiert werden. Denken Sie daran, dass je näher Sie ein Badezimmer und eine Küche bauen, desto weniger Wärmeverluste auftreten (in diesem Fall können Sie mit einem Solarkollektor auskommen, der beide Räume beheizt). Das Hauptkriterium für die Bewertung der Auswahl der von Ihnen benötigten Ausrüstung ist deren Effizienz.

Aktive Solarwärmesysteme werden nach folgenden Kriterien in folgende Gruppen eingeteilt:

1. Die Verwendung einer Backup-Schaltung;
2. Saisonalität der Arbeit (ganzjährig oder in einer bestimmten Saison);
3. Funktionszweck - Heizung, Warmwasserversorgung und kombinierte Systeme;
4. Als Wärmeträger wird Flüssigkeit oder Luft verwendet;
5. Angewandte technische Lösung für die Anzahl der Kreisläufe (1, 2 oder mehr).

Allgemeine Wirtschaftsdaten werden als Hauptfaktor bei der Auswahl eines der Gerätetypen dienen. Eine kompetente thermische Berechnung des Gesamtsystems hilft Ihnen bei der richtigen Entscheidung. Die Berechnung muss unter Berücksichtigung der Indikatoren jedes spezifischen Raums durchgeführt werden, in dem die Organisation der Solarheizung und (oder) Warmwasserversorgung geplant ist. Es ist notwendig, den Standort des Gebäudes, die klimatischen natürlichen Bedingungen und die Höhe der Kosten der verdrängten Energieressource zu berücksichtigen. Die richtige Berechnung und die erfolgreiche Wahl des Organisationsschemas der Wärmeversorgung ist der Schlüssel zur wirtschaftlichen Machbarkeit des Einsatzes von Solarenergieanlagen.

Solares Heizsystem

Das am häufigsten verwendete Heizschema ist die Installation von Sonnenkollektoren, die für die Akkumulation der absorbierten Energie in einem speziellen Behälter - einer Batterie - sorgen.

Am weitesten verbreitet sind bisher Zweikreisheizungen für Wohngebäude, bei denen ein Zwangsumlaufsystem des Kühlmittels im Kollektor installiert ist. Das Prinzip seiner Arbeit ist das folgende. Heißes Wasser wird von oben aus dem Speicher zugeführt, der Vorgang erfolgt automatisch nach den Gesetzen der Physik. Dem unteren Teil des Tanks wird kaltes fließendes Wasser unter Druck zugeführt, dieses Wasser verdrängt das im oberen Teil des Tanks gesammelte erwärmte Wasser, das dann in das Warmwasserversorgungssystem des Hauses eintritt, um seinen Haushalts- und Heizbedarf zu decken.

Bei einem Einfamilienhaus wird in der Regel ein Speicher mit einem Fassungsvermögen von 400 bis 800 Liter eingebaut. Um den Wärmeträger solcher Volumina aufzuheizen, je nach natürliche Bedingungen Es ist erforderlich, die Oberfläche des Sonnenkollektors korrekt zu berechnen. Es ist auch notwendig, den Einsatz von Geräten wirtschaftlich zu rechtfertigen.

Die Standardausstattung für die Installation einer Solaranlage ist wie folgt:

• Direkt der Sonnenkollektor selbst;
• Montagesystem (Stützen, Balken, Halter);
• Lagertank;
• Tank kompensiert übermäßige Ausdehnung des Wärmeträgers;
• Pumpensteuergerät;
• Pumpe (Ventilsatz);
• Temperatursensoren;
• Wärmetauschergeräte (verwendet in Systemen mit großen Volumina);
• Wärmeisolierte Rohre;
• Sicherheits- und Kontrollarmaturen;
• Passend zu.

System basierend auf wärmeabsorbierenden Paneelen. Solche Paneele werden in der Regel in der Neubauphase verwendet. Für ihre Installation ist es notwendig, eine spezielle Struktur namens Heißdach zu bauen. Das bedeutet, dass die Paneele direkt in die Dachstruktur eingebaut werden müssen, während die Dachelemente als integrale Elemente des Gerätegehäuses verwendet werden. Eine solche Installation reduziert Ihre Kosten für die Erstellung eines Heizsystems, erfordert jedoch hochwertige Arbeiten zur Abdichtung der Fugen von Geräten und des Daches. Bei dieser Art der Installation von Geräten müssen Sie alle Arbeitsschritte sorgfältig entwerfen und planen. Es müssen viele Probleme im Zusammenhang mit der Verrohrung, der Platzierung eines Speichers, der Installation einer Pumpe und der Anpassung von Gefällen gelöst werden. Eine ganze Menge Installationsprobleme müssen gelöst werden, wenn das Gebäude nicht optimal nach Süden gedreht wird.

Im Allgemeinen wird sich das Projekt von Solarwärmesystemen bis zu einem gewissen Grad von anderen unterscheiden. Lediglich die Grundprinzipien des Systems bleiben unverändert. Daher ist es unmöglich, eine genaue Liste der erforderlichen Teile für die vollständige Installation des gesamten Systems anzugeben, da während des Installationsvorgangs möglicherweise zusätzliche Elemente und Materialien verwendet werden müssen.

Flüssigkeitsheizsysteme

Bei Systemen, die auf Basis eines flüssigen Wärmeträgers arbeiten, wird gewöhnliches Wasser als Speichermedium verwendet. Die Energieaufnahme findet in flachen Sonnenkollektoren statt. Energie wird in einem Speicher gespeichert und bei Bedarf genutzt.

Zur Energieübertragung vom Speicher zum Gebäude wird ein Wasser-Wasser- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher eingesetzt. Das Warmwassersystem ist mit einem zusätzlichen Tank ausgestattet, der als Vorwärmtank bezeichnet wird. Darin wird Wasser durch Sonneneinstrahlung erhitzt und gelangt dann in einen herkömmlichen Warmwasserbereiter.

Luftheizung

Ein solches System verwendet Luft als Wärmeträger. Das Kühlmittel wird in einem flachen Sonnenkollektor erhitzt, und dann tritt die erhitzte Luft in den beheizten Raum oder in einen speziellen Speicher ein, wo die absorbierte Energie in einer speziellen Düse gespeichert wird, die durch die einströmende heiße Luft erhitzt wird. Dank dieser Funktion versorgt das System das Haus auch nachts, wenn keine Sonneneinstrahlung vorhanden ist, mit Wärme.

Anlagen mit Zwangs- und Naturumlauf

Die Grundlage für den Betrieb von Systemen mit Naturumlauf ist die unabhängige Bewegung des Kühlmittels. Unter dem Einfluss steigender Temperatur verliert es an Dichte und neigt daher zum oberen Teil des Gerätes. Der entstehende Druckunterschied bringt die Anlage in Funktion.