Sistem pemanas surya. Elemen dasar dan diagram skema sistem pemanas surya

Elemen utama dari sistem suplai panas aktif adalah kolektor surya (SC). sistem suhu rendah sistem pasokan panas (hingga 100 °C), digunakan untuk mengubah energi matahari menjadi panas tingkat rendah untuk pasokan air panas, pemanasan dan proses termal lainnya, menggunakan apa yang disebut kolektor datar, yang merupakan penyerap surya di mana pendingin bersirkulasi ; strukturnya diisolasi secara termal dari belakang dan diglasir dari depan.

Dalam sistem pasokan panas suhu tinggi (di atas 100 °C), kolektor surya suhu tinggi digunakan. Saat ini, yang paling efisien adalah kolektor surya pemusatan Luza, yang merupakan palung parabola dengan tabung hitam di tengahnya, tempat radiasi matahari terkonsentrasi. Kolektor semacam itu sangat efektif dalam kasus di mana perlu untuk menciptakan kondisi suhu di atas 100 °C untuk industri atau produksi uap di industri tenaga listrik. Mereka digunakan di beberapa pembangkit panas matahari di California; untuk Eropa utara, mereka tidak cukup efektif, karena mereka tidak dapat menggunakan radiasi matahari yang tersebar.

Pengalaman dunia. Di Australia, memakai cairan di bawah 100 ° C menghabiskan sekitar 20% dari total energi yang dikonsumsi. Telah ditetapkan bahwa untuk menyediakan 80% bangunan tempat tinggal pedesaan dengan air hangat per orang, diperlukan 2 ... 3 m2 permukaan kolektor surya dan tangki air dengan kapasitas 100 ... 150 liter. Instalasi dengan luas 25 m2 dan boiler air untuk 1000 ... 1500 liter sangat diminati, menyediakan 12 orang dengan air hangat.

Di penduduk Inggris pedesaan memenuhi kebutuhan energi panas sebesar 40...50% karena penggunaan radiasi matahari.

Di Jerman, di stasiun penelitian dekat Düsseldorf, instalasi pemanas air tenaga surya aktif (area kolektor 65 m2) diuji, yang memungkinkan untuk memperoleh rata-rata 60% dari panas yang dibutuhkan per tahun, dan di musim panas 80 ... 90 %. Di Jerman, satu keluarga dengan 4 orang dapat sepenuhnya menyediakan panas jika ada atap energi dengan luas 6 ... 9 m2.

Energi panas matahari yang paling banyak digunakan digunakan untuk memanaskan rumah kaca dan menciptakan iklim buatan di dalamnya; beberapa cara untuk menggunakan energi matahari ke arah ini telah diuji di Swiss.

Di Jerman (Hannover) di Institut Teknologi, Hortikultura dan Pertanian, kemungkinan menggunakan kolektor surya ditempatkan di sebelah rumah kaca atau dibangun ke dalam strukturnya, serta rumah kaca itu sendiri sebagai kolektor surya, sedang diselidiki menggunakan cairan berwarna melewati lapisan ganda rumah kaca dan pemanasan radiasi matahari Hasil penelitian menunjukkan bahwa di kondisi iklim Di Jerman, pemanasan hanya menggunakan energi matahari sepanjang tahun tidak sepenuhnya memenuhi permintaan panas. Kolektor surya modern di Jerman dapat memenuhi kebutuhan pertanian di air hangat di musim panas sebesar 90%, di musim dingin sebesar 29 ... 30% dan dalam masa transisi - sebesar 55 ... 60%.

Sistem pemanas surya aktif paling umum di Israel, Spanyol, Taiwan, Meksiko, dan Kanada. Di Australia saja, lebih dari 400.000 rumah memiliki pemanas air tenaga surya. Di Israel, lebih dari 70% dari semua rumah keluarga tunggal (sekitar 900.000) dilengkapi dengan pemanas air tenaga surya dengan kolektor surya dengan luas total 2,5 juta m2, yang memberikan peluang penghematan bahan bakar tahunan sekitar 0,5 juta kaki.

Perbaikan struktural SC datar terjadi dalam dua arah:

• mencari bahan struktural non-logam baru;
• peningkatan karakteristik opto-termal dari rakitan elemen tembus-penyerap yang paling kritis.

Di Uni Soviet, ada beberapa sekolah ilmiah dan teknik pasokan panas matahari: Moskow (ENIN, IVTAN, MPEI, dll.), Kyiv (Kyiv ZNIIEPIO, Institut Teknik Sipil Kyiv, Institut Fisika Termal Teknis, dll.), Tashkent ( Institut Fisik-Teknis Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Uzbekistan, Tashkent ZNIIEP), Ashgabat (Institut Energi Surya dari Akademi Ilmu Pengetahuan TSSR), Tbilisi (Spetsgelioteplomontazh). Pada 1990-an, spesialis dari Krasnodar, kompleks pertahanan (kota Reutov, Wilayah Moskow dan Kovrov), Institut Teknologi Kelautan (Vladivostok), Rostovteploelektroproekt, bergabung dalam karya ini. sekolah asli instalasi surya dibuat di Ulan-Ude oleh G.P. Kasatkin.

Pemanasan matahari adalah salah satu teknologi tercanggih di dunia untuk mengubah energi matahari untuk pemanasan, air panas, dan pendinginan. Pada tahun 2016, total kapasitas sistem pemanas surya di dunia adalah 435,9 GW (622,7 juta m²). Di Rusia, pasokan panas matahari belum menerima penggunaan praktis yang luas, yang terutama disebabkan oleh tarif yang relatif rendah untuk panas dan listrik. Pada tahun yang sama, menurut data ahli, hanya sekitar 25 ribu m² instalasi surya yang beroperasi di negara kita. pada gambar. 1 menunjukkan foto pembangkit listrik tenaga surya terbesar di Rusia di kota Narimanov, Wilayah Astrakhan, dengan luas 4.400 m².

Mempertimbangkan tren global dalam pengembangan energi terbarukan, pengembangan pasokan panas matahari di Rusia membutuhkan pemahaman tentang pengalaman domestik. Sangat menarik untuk dicatat bahwa masalah penggunaan praktis energi matahari di Uni Soviet di tingkat negara bagian dibahas pada tahun 1949 di Konferensi All-Union Pertama tentang teknologi surya di Moskow. Perhatian khusus diberikan kepada sistem aktif dan pasif pemanas matahari bangunan.

Proyek sistem aktif dikembangkan dan diimplementasikan pada tahun 1920 oleh fisikawan V. A. Mikhelson. Pada 1930-an, sistem pemanas surya pasif dikembangkan oleh salah satu penggagas teknologi surya, insinyur-arsitek Boris Konstantinovich Bodashko (Leningrad). Pada tahun yang sama, Doktor Ilmu Teknis, Profesor Boris Petrovich Weinberg (Leningrad) melakukan penelitian tentang sumber daya energi surya di wilayah Uni Soviet dan mengembangkan landasan teoretis untuk pembangunan instalasi surya.

Pada tahun 1930-1932, K. G. Trofimov (kota Tashkent) mengembangkan dan menguji pemanas udara tenaga surya dengan suhu pemanasan hingga 225 °C. Salah satu pemimpin dalam pengembangan kolektor surya dan pasokan air panas surya (DHW) adalah Ph.D. Boris Valentinovich Petukhov. Dalam bukunya "Pemanas Air Tenaga Surya Tubular" yang diterbitkan olehnya pada tahun 1949, ia membuktikan kelayakan pengembangan dan solusi desain dasar untuk kolektor surya pelat datar (SC). Berdasarkan pengalaman sepuluh tahun (1938-1949) dalam konstruksi instalasi surya untuk sistem pasokan air panas, ia mengembangkan metodologi untuk desain, konstruksi, dan operasinya. Jadi, sudah pada paruh pertama abad terakhir, studi dilakukan di negara kita pada semua jenis sistem pasokan panas matahari, termasuk potensi dan metode perhitungan. radiasi sinar matahari, kolektor surya cair dan udara, pembangkit listrik tenaga surya untuk sistem DHW, sistem pemanas surya aktif dan pasif.

Di sebagian besar wilayah, penelitian dan pengembangan Soviet di bidang pemanas matahari menempati posisi terdepan di dunia. Pada saat yang sama, itu tidak menerima aplikasi praktis yang luas di Uni Soviet dan dikembangkan atas inisiatifnya sendiri. Jadi, Ph.D. B. V. Petukhov mengembangkan dan membangun lusinan instalasi surya dengan SC dengan desainnya sendiri di pos-pos perbatasan Uni Soviet.

Pada tahun 1980-an, mengikuti perkembangan luar negeri yang diprakarsai oleh apa yang disebut "krisis energi global", perkembangan dalam negeri di bidang energi energi matahari diintensifkan secara signifikan. Inisiator perkembangan baru adalah Institut Energi. G. M. Krzhizhanovsky di Moskow (ENIN), yang telah mengumpulkan pengalaman di bidang ini sejak 1949.

Ketua Komite Negara untuk Akademisi Sains dan Teknologi V. A. Kirillin mengunjungi sejumlah pusat ilmiah Eropa yang memulai penelitian dan pengembangan ekstensif di bidang energi terbarukan, dan pada tahun 1975, sesuai dengan instruksinya, Institut Suhu Tinggi Akademi Ilmu Pengetahuan terhubung untuk bekerja ke arah ini Uni Soviet di Moskow (sekarang Institut Bersama untuk Suhu Tinggi, JIHT RAS).

Pada 1980-an, Institut Teknik Tenaga Moskow (MPEI), Institut Teknik Sipil Moskow (MISI) dan Institut Paduan Ringan All-Union (VILS, Moskow) juga mulai terlibat dalam penelitian di bidang pasokan panas matahari di RSFSR pada 1980-an.

Pengembangan proyek percontohan untuk pembangkit listrik tenaga surya kekuatan tinggi dilakukan oleh Central Research and Design Institute of Experimental Design (TsNII EPIO, Moskow).

Pusat ilmiah dan teknik terpenting kedua untuk pengembangan pemanas matahari adalah Kyiv (Ukraina). Organisasi kepala di Uni Soviet untuk desain instalasi surya untuk perumahan dan layanan komunal oleh USSR Gosgrazhdanstroy adalah Institut Penelitian dan Desain Zona Kyiv (KievZNIIEP). Penelitian ke arah ini dilakukan oleh Institut Teknik dan Konstruksi Kyiv, Institut Fisika Termal Teknis dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ukraina, Institut Masalah Ilmu Material dari Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Ukraina dan Institut Kyiv. dari Elektrodinamika.

Pusat ketiga di Uni Soviet adalah kota Tashkent, di mana Institut Fisik-Teknis dari Akademi Ilmu Pengetahuan RSK Uzbekistan dan Institut Pedagogis Negara Karshi terlibat dalam penelitian. Pengembangan proyek untuk instalasi surya dilakukan oleh Tashkent Zonal Research and Design Institute of TashZNIIEP. PADA waktu Soviet pasokan panas matahari ditangani oleh Institut Energi Matahari dari Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Turkmenistan di kota Ashgabat. Di Georgia, studi kolektor surya dan instalasi surya dilakukan oleh Asosiasi "Spetsgelioteplomontazh" (Tbilisi) dan Institut Riset Energi dan Struktur Hidrolik Georgia.

Pada tahun 1990-an di Federasi Rusia Spesialis dari kota Krasnodar, kompleks pertahanan (JSC VPK NPO Mashinostroeniya, Pabrik Mekanik Kovrov), Institut Teknologi Kelautan (Vladivostok), Rostovteploelektroproekt, serta Institut Balneologi Sochi, bergabung dalam penelitian dan desain pembangkit listrik tenaga surya. Ulasan singkat konsep ilmiah dan perkembangan rekayasa disajikan dalam pekerjaan.

Di Uni Soviet, Institut Energi (ENIN*, Moskow) adalah organisasi ilmiah terkemuka untuk pasokan panas matahari ( kira-kira pengarang: Kegiatan ENIN di bidang pasokan panas matahari dijelaskan secara rinci oleh Doktor Ilmu Teknis, Profesor Boris Vladimirovich Tarnizhevsky (1930-2008) dalam artikel "Lingkaran Surya" dari koleksi "ENIN. Memoar karyawan tertua "(2000).), yang diselenggarakan pada tahun 1930 dan dipimpin hingga tahun 1950-an oleh pemimpin industri energi Soviet, teman pribadi V. I. Lenin - Gleb Maksimilianovich Krzhizhanovsky (1872-1959).

Di ENIN, atas inisiatif G. M. Krzhizhanovsky, pada 1940-an, sebuah laboratorium teknologi surya diciptakan, yang pertama kali dipimpin oleh Doktor Ilmu Teknik, Profesor F. F. Molero, dan kemudian tahun yang panjang(hingga 1964) Doktor Ilmu Teknik, Profesor Valentin Alekseevich Baum (1904-1985), yang menggabungkan tugas kepala laboratorium dengan pekerjaan wakil direktur ENIN.

V. A. Baum langsung menangkap inti permasalahan dan memberikan nasihat penting bagi mahasiswa pascasarjana tentang bagaimana melanjutkan atau menyelesaikan pekerjaan. Murid-muridnya mengenang dengan rasa syukur seminar-seminar laboratorium. Mereka sangat menarik dan pada level yang sangat bagus. V. A. Baum adalah seorang ilmuwan terpelajar yang sangat luas, seorang pria dengan budaya tinggi, kepekaan dan kebijaksanaan yang tinggi. Dia mempertahankan semua kualitas ini sampai usia tua, menikmati cinta dan rasa hormat dari murid-muridnya. Profesionalisme tinggi, pendekatan ilmiah, dan kesopanan membedakan orang yang luar biasa ini. Di bawah kepemimpinannya, lebih dari 100 kandidat dan disertasi doktor disiapkan.

Sejak 1956, B. V. Tarnizhevsky (1930-2008) telah menjadi mahasiswa pascasarjana V. A. Baum dan penerus yang layak untuk ide-idenya. Profesionalisme tinggi, pendekatan ilmiah, dan kesopanan membedakan orang yang luar biasa ini. Di antara puluhan muridnya adalah penulis artikel ini. B.V. Tarnizhevsky bekerja di ENIN selama 39 tahun hingga hari-hari terakhir hidupnya. Pada tahun 1962, ia bekerja di Institut Penelitian Semua-Rusia untuk Sumber Saat Ini, yang berlokasi di Moskow, dan kemudian kembali ke ENIN lagi 13 tahun kemudian.

Pada tahun 1964, setelah V. A. Baum terpilih sebagai anggota penuh Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Turkmenistan, ia berangkat ke Ashgabat, di mana ia mengepalai Institut Fisika dan Teknologi. Yury Nikolaevich Malevsky (1932-1980) menjadi penggantinya sebagai kepala laboratorium teknologi surya. Pada 1970-an, ia mengajukan gagasan untuk membuat pembangkit listrik tenaga surya tipe menara eksperimental di Uni Soviet dengan kapasitas 5 MW dengan siklus konversi termodinamika (SES-5, terletak di Krimea) dan memimpin -tim skala 15 organisasi untuk pengembangan dan konstruksi.

Gagasan lain dari Yu. N. Malevsky adalah untuk membuat di pantai selatan Krimea basis eksperimental terintegrasi untuk pasokan panas dan dingin matahari, yang secara bersamaan akan menjadi objek demonstrasi yang cukup besar dan pusat penelitian di bidang ini. Untuk mengatasi masalah ini, BV Tarnizhevsky kembali pada tahun 1976 ke ENIN. Saat itu, laboratorium teknologi surya mempekerjakan 70 orang. Pada tahun 1980, setelah kematian Yu. B. V. Tarnizhevsky, yang terlibat dalam pembuatan pangkalan Krimea untuk pasokan panas dan dingin. I. V. Baum, sebelum bergabung dengan ENIN, mengepalai laboratorium di NPO Solntse dari Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Turkmenistan (1973-1983) di Ashgabat.

Di ENIN, I. V. Baum bertanggung jawab atas laboratorium SES. Pada periode 1983 hingga 1987, ia melakukan banyak hal untuk menciptakan pembangkit listrik tenaga surya termodinamika pertama di Uni Soviet. Pada 1980-an, bekerja pada penggunaan sumber energi terbarukan dan, pertama-tama, energi surya mencapai perkembangan terbesar di institut. Pada tahun 1987, pembangunan pangkalan eksperimental Krimea di wilayah Alushta selesai. Sebuah laboratorium khusus dibuat untuk operasinya di lokasi.

Pada 1980-an, laboratorium pasokan panas matahari berpartisipasi dalam pengenalan kolektor surya ke dalam produksi industri massal, pembuatan instalasi pasokan tenaga surya dan air panas, termasuk yang besar dengan luas SC lebih dari 1000 m², dan besar lainnya. proyek skala.

Seperti yang diingat B. V. Tarnizhevsky, di bidang pasokan panas matahari pada 1980-an, aktivitas Sergei Iosifovich Smirnov sangat diperlukan, yang berpartisipasi dalam pembangunan rumah boiler bahan bakar surya pertama di negara itu untuk salah satu hotel di Simferopol, sejumlah instalasi surya lainnya, dalam pengembangan metodologi terhitung untuk merancang instalasi pemanas surya. S. I. Smirnov adalah orang yang sangat mencolok dan populer di institut.

Kecerdasan yang kuat, dikombinasikan dengan kebaikan dan sifat impulsif, menciptakan pesona unik dari orang ini. Yu. L. Myshko, B. M. Levinsky dan kolaborator lainnya bekerja dengannya dalam kelompoknya. Kelompok untuk pengembangan pelapis selektif, dipimpin oleh Galina Alexandrovna Gukhman, mengembangkan teknologi untuk pengendapan kimia lapisan penyerap selektif pada penyerap kolektor surya, serta teknologi untuk pengendapan lapisan selektif tahan panas pada penerima tubular dari radiasi matahari terkonsentrasi.

Pada awal 1990-an, Laboratorium Pasokan Panas Matahari menyediakan manajemen ilmiah dan organisasi untuk proyek kolektor surya generasi baru, yang merupakan bagian dari Program Energi Ramah Lingkungan. Pada 1993-1994, sebagai hasil dari penelitian dan pengembangan yang dilakukan, dimungkinkan untuk membuat desain dan mengatur produksi kolektor surya yang tidak kalah dengan rekan asing dalam hal karakteristik termal dan operasional.

Di bawah kepemimpinan B. V. Tarnizhevsky, proyek GOST 28310-89 “Solar Collectors. Kondisi teknis umum". Untuk mengoptimalkan desain kolektor surya datar (PSC), Boris Vladimirovich mengusulkan kriteria umum: hasil bagi membagi biaya kolektor dengan jumlah energi panas yang dihasilkan olehnya selama perkiraan masa pakai .

Pada tahun-tahun terakhir Uni Soviet, di bawah bimbingan Doktor Ilmu Teknik, Profesor B.V. Tarnizhevsky, desain dan teknologi delapan kolektor surya dikembangkan: satu dengan penyerap panel yang terbuat dari baja tahan karat, dua dengan peredam yang terbuat dari paduan aluminium, tiga dengan peredam dan isolasi transparan yang terbuat dari bahan polimer, dua desain pengumpul udara. Teknologi untuk menumbuhkan profil aluminium lembaran-pipa dari lelehan, teknologi untuk pembuatan kaca yang diperkuat, dan penerapan lapisan selektif dikembangkan.

Desain kolektor surya, yang dikembangkan oleh ENIN, diproduksi secara massal oleh Pabrik Peralatan Pemanas Bratsk. Penyerapnya adalah panel baja yang dilas dengan stempel dengan lapisan galvanik selektif krom hitam. Tubuh dicap (palung) - baja, kaca - kaca jendela, segel kaca - damar wangi khusus (gerlen). Setiap tahun (menurut data 1989), pabrik menghasilkan 42,3 ribu m² pengumpul.

B. V. Tarnizhevsky mengembangkan metode untuk menghitung sistem pasokan panas aktif dan pasif untuk bangunan. Dari tahun 1990 hingga 2000, 26 kolektor surya yang berbeda diuji di stand ENIN, termasuk semua yang diproduksi di Uni Soviet dan Rusia.

Pada tahun 1975, Institut Suhu Tinggi Akademi Ilmu Pengetahuan (IVTAN) bergabung dengan pekerjaan di bidang energi terbarukan di bawah kepemimpinan Anggota Koresponden dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, Doktor Ilmu Teknik, Profesor Ewald Emilievich Shpilrain (1926- 2009). Karya IVTANA pada energi terbarukan dijelaskan secara rinci oleh Dr. OS Popel dalam artikel “JIHT RAS. Hasil dan Prospek” dari kumpulan artikel HUT institut tahun 2010. Dalam waktu singkat, bersama dengan organisasi desain, proyek konseptual rumah "solar" di selatan negara itu dikembangkan dan dibenarkan, metode pemodelan matematika sistem pasokan panas matahari dikembangkan, dan desain uji ilmiah pertama di Rusia situs "Solntse" di pantai Laut Kaspia dekat kota Makhachkala dimulai.

Di ICT RAS, kelompok ilmiah pertama dibuat, dan kemudian laboratorium di bawah kepemimpinan Oleg Sergeevich Popel, di mana, bersama dengan staf Biro Desain Khusus ICT RAS, memastikan koordinasi dan justifikasi teoretis dari proyek yang dikembangkan, penelitian dimulai di bidang pembuatan pelapis selektif optik elektrokimia untuk kolektor surya, pengembangan apa yang disebut "kolam surya", sistem pemanas surya dalam kombinasi dengan pompa panas, pengering surya, pekerjaan dilakukan di area lain.

Salah satu hasil praktis pertama dari tim ICT RAS adalah pembangunan "rumah surya" di desa Merdzavan di wilayah Echmiadzin, Armenia. Rumah ini menjadi "rumah surya" eksperimental hemat energi pertama di Uni Soviet, dilengkapi dengan peralatan diagnostik eksperimental yang diperlukan, di mana kepala perancang proyek, M. S. Kalashyan dari Institut "Armgiproselkhoz", dengan partisipasi karyawan ICT RAS, melakukan siklus enam tahun studi eksperimental sepanjang tahun yang menunjukkan kemungkinan hampir 100% penyediaan rumah dengan air panas dan menutupi beban pemanas pada tingkat lebih dari 50%.

Hasil praktis penting lainnya adalah pengenalan di pabrik Bratsk dari peralatan pemanas yang dikembangkan di ICT RAS oleh M. D. Fridberg (bersama dengan spesialis dari Institut Metalurgi Malam Moskow) teknologi untuk menerapkan pelapis selektif elektrokimia "krom hitam" pada panel baja panel surya datar kolektor, yang produksinya dikuasai di pabrik ini.

Pada pertengahan 1980-an, situs uji ICT RAS "Sun" dioperasikan di Dagestan. Berada di atas lahan seluas sekitar 12 hektar, termasuk TPA, beserta gedung laboratorium, sekelompok "rumah surya" dari berbagai jenis, dilengkapi dengan kolektor surya dan pompa panas. Salah satu simulator radiasi matahari terbesar di dunia (pada waktu itu) diluncurkan di lokasi pengujian. Sumber radiasi adalah lampu xenon yang kuat dengan daya 70 kW, dilengkapi dengan filter optik khusus yang memungkinkan untuk menyesuaikan spektrum radiasi dari atmosfer (AM0) ke tanah (AM1.5). Pembuatan simulator memungkinkan untuk melakukan uji percepatan ketahanan berbagai bahan dan cat terhadap radiasi matahari, serta pengujian kolektor surya berukuran besar dan modul fotovoltaik.

Sayangnya, pada 1990-an, karena pengurangan tajam dalam pendanaan anggaran untuk penelitian dan pengembangan, sebagian besar proyek yang dimulai oleh ICT RAS di Federasi Rusia harus dibekukan. Untuk menjaga arah kerja di bidang energi terbarukan, penelitian dan pengembangan laboratorium diorientasikan kembali pada kerjasama ilmiah dengan pusat-pusat luar negeri terkemuka. Proyek dilakukan di bawah program INTAS dan TASIS, Program Kerangka Eropa di bidang penghematan energi, pompa panas dan adsorpsi surya unit pendingin, yang di sisi lain memungkinkan untuk mengembangkan kompetensi ilmiah di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang terkait, untuk dikuasai dan digunakan dalam berbagai aplikasi energi metode modern pemodelan dinamis pembangkit listrik (Ph.D. S. E. Frid).

Atas inisiatif dan di bawah kepemimpinan O. S. Popel, bersama dengan Universitas Negeri Moskow (Ph.D. S. V. Kiseleva), Atlas sumber daya energi surya di wilayah Federasi Rusia dikembangkan, Sistem Informasi Geografis "Sumber Energi Terbarukan Rusia" telah dibuat » (gisre.ru). Bersama dengan institut "Rostovteploelektroproekt" (Ph.D. A.A. Chernyavsky), pembangkit surya dengan kolektor surya dari Pabrik Mekanik Kovrov dikembangkan, dibangun, dan diuji untuk sistem pemanas dan air panas di objek Observatorium Astrofisika Khusus dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia di Karachay-Cherkessia. JIHT RAS telah menciptakan satu-satunya dudukan termohidraulik khusus di Rusia untuk pengujian termal skala penuh dari kolektor surya dan instalasi surya sesuai dengan standar Rusia dan asing, rekomendasi telah dikembangkan untuk penggunaan instalasi surya di berbagai wilayah di Rusia. Federasi. Lebih jelasnya beberapa hasil penelitian dan pengembangan JIHT RAS di bidang RES dapat ditemukan dalam buku karya O. S. Popel dan V. E. Fortov “Renewable Energy in the Modern World” .

Di Institut Teknik Tenaga Moskow (MPEI), Dr.Sc. V. I. Vissarionov, Doktor Ilmu Teknik B.I. Kazandzhan dan Ph.D. M.I.Valov.

V. I. Vissarionov (1939-2014) mengepalai Departemen Sumber Energi Terbarukan Non-tradisional (tahun 1988-2004). Di bawah kepemimpinannya, pekerjaan dilakukan pada perhitungan sumber daya energi matahari, pengembangan pasokan panas matahari. Pada 1983-1987, M. I. Valov bersama karyawan MPEI menerbitkan sejumlah artikel tentang studi instalasi surya. Salah satu buku paling informatif adalah karya M. I. Valov dan B. I. Kazandzhan "Sistem Pasokan Panas Matahari", di mana masalah instalasi surya berpotensi rendah (diagram skema, data iklim, karakteristik SC, desain SC datar), perhitungan energi karakteristik, efisiensi ekonomi menggunakan sistem pemanas surya. Doktor ilmu teknik B. I. Kazandzhan mengembangkan desain dan menguasai produksi kolektor surya datar "Alten". Fitur kolektor ini adalah bahwa penyerap terbuat dari profil sirip aluminium, di mana tabung tembaga ditekan, dan polikarbonat seluler digunakan sebagai insulasi transparan.

Seorang karyawan Institut Teknik dan Konstruksi Moskow (MISI) Ph.D. S. G. Bulkin mengembangkan kolektor surya thermoneutral (peredam tanpa isolasi transparan dan isolasi termal tubuh). Fitur dari pekerjaan itu adalah pasokan pendingin kepada mereka 3-5 ° C di bawah suhu sekitar dan kemungkinan menggunakan panas laten kondensasi uap air dan pembentukan embun beku udara atmosfer (panel penyerapan surya). Pembawa panas dipanaskan di panel ini dipanaskan oleh pompa panas ("udara-ke-air"). Sebuah bangku uji dengan kolektor surya termonetral dan beberapa instalasi surya di Moldova dibangun di MISI.

All-Union Institute of Light Alloys (VILS) mengembangkan dan memproduksi SC dengan penyerap aluminium yang dilas dengan cap, insulasi termal busa poliuretan yang dijeli pada bodi. Sejak tahun 1991, produksi SC telah dialihkan ke Pabrik Baku untuk Pengolahan Paduan Logam Non-Ferrous. Di VILS pada tahun 1981 dikembangkan Pedoman untuk desain bangunan energi-aktif. Di dalamnya, untuk pertama kalinya di Uni Soviet, penyerap diintegrasikan ke dalam struktur bangunan, yang meningkatkan ekonomi penggunaan energi matahari. Pemimpin arah ini adalah Ph.D. N.P. Selivanov dan Ph.D. V.N. SMIRNOV

Lembaga Penelitian Pusat peralatan teknik(TsNII EPIO) di Moskow, sebuah proyek dikembangkan, yang menurutnya rumah boiler bahan bakar surya dengan kapasitas 3,7 MW dibangun di Ashgabat, sebuah proyek dikembangkan untuk instalasi pompa panas matahari di hotel Friendly Beach di kota Gelendzhik dengan luas 690 m². Tiga digunakan sebagai pompa panas. mesin pendingin MKT 220-2-0, beroperasi dalam mode pompa panas menggunakan panas air laut.

Organisasi terkemuka Uni Soviet untuk desain instalasi surya adalah Institut KievZNIIEP, yang mengembangkan 20 proyek standar dan dapat digunakan kembali: instalasi pasokan air panas tenaga surya yang berdiri sendiri dengan sirkulasi alami untuk bangunan tempat tinggal individu; instalasi terpadu pasokan air panas surya bangunan umum dengan kapasitas 5, 7, 15, 25, 30, 70 m³/hari; simpul, bagian dan peralatan bangunan perumahan dan publik dari konstruksi massal; instalasi pasokan air panas tenaga surya aksi musiman dengan produktivitas 2,5; sepuluh; tigapuluh; 40; 50 m³/hari; solusi teknis dan pedoman untuk konversi boiler pemanas menjadi pembangkit listrik tenaga surya.

Puluhan proyek eksperimental telah dikembangkan oleh lembaga ini, termasuk sistem pasokan air panas surya untuk kolam renang, instalasi pompa panas surya untuk pasokan air panas. Menurut proyek KievZNIIEP, pembangkit listrik tenaga surya terbesar di asrama Kastropol (desa Beregovoye, Pantai Selatan) di Krimea dengan luas 1600 m² dibangun. Di pabrik percontohan institut KievZNIIEP, kolektor surya diproduksi, yang peredamnya terbuat dari tabung aluminium sirip serpentin produksi sendiri.

Para ahli teori teknologi surya di Ukraina adalah Doctor of Technical Sciences. Mikhail Davidovich Rabinovich (lahir 1948), Ph.D. Alexey Ruvimovich Fert, Ph.D. Victor Fedorovich Gershkovich (1934-2013). Mereka adalah pengembang utama Kode Desain Air Panas Tenaga Surya dan Pedoman Desain. M. D. Rabinovich terlibat dalam studi radiasi matahari, karakteristik hidrolik SC, pembangkit listrik tenaga surya dengan sirkulasi alami, sistem pemanas matahari, boiler bahan bakar surya, pembangkit listrik tenaga surya, tata surya. A. R. Fert mengembangkan desain simulator dan melakukan tes SC, menyelidiki regulasi pembangkit listrik tenaga surya hidrolik, meningkatkan efisiensi pembangkit tenaga surya. Di Institut Rekayasa dan Konstruksi Kiev, Ph.D. Nikolay Vasilievich Kharchenko. Dia merumuskan pendekatan sistem untuk pengembangan sistem pasokan panas pompa panas surya, kriteria yang diusulkan untuk mengevaluasi efisiensi energi mereka, menyelidiki masalah mengoptimalkan sistem pasokan panas matahari, melakukan perbandingan berbagai metode perhitungan tata surya. Salah satu bukunya yang paling komprehensif tentang instalasi surya surya kecil (individual) dapat diakses dan informatif. Di Institut Elektrodinamika Kiev, Ph.D. A.N. Stronsky dan Ph.D. A.V. Suprun. Ph.D. V.A. Nikiforov.

Pemimpin sekolah teknik ilmiah teknologi surya di Uzbekistan (Tashkent) adalah Doktor Ilmu Teknik, Profesor Rabbanakul Rakhmanovich Avezov (lahir tahun 1942). Pada 1966-1967, ia bekerja di Ashgabat Physical-Technical Institute of Turkmenistan di bawah bimbingan Doctor of Technical Sciences, Profesor V. A. Baum. R. R. Avezov mengembangkan ide-ide seorang guru di Institut Fisika-Teknis Uzbekistan, yang telah menjadi pusat penelitian internasional.

R. R. Avezov merumuskan arah ilmiah penelitian dalam disertasi doktoralnya (1990, ENIN, Moskow), dan hasilnya dirangkum dalam monografi "Sistem tata surya pemanas dan pasokan air panas". Dia mengembangkan, antara lain, metode untuk analisis eksergi kolektor surya datar, pembuatan sistem pemanas surya aktif dan pasif. Doktor ilmu teknik R. R. Avezov memberikan prestise besar dan pengakuan internasional kepada satu-satunya majalah khusus di Uni Soviet dan di negara-negara CIS Energi Surya Terapan (“Helioteknik”), yang diterbitkan di bahasa Inggris. Putrinya Nilufar Rabbakumovna Avezova (lahir 1972) adalah Doktor Ilmu Teknik, Direktur Jenderal NPO "Fisika-Matahari" dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uzbekistan.

Ph.D. Yusuf Karimovich Rashidov (lahir 1954). Institut "TashZNIIEP" mengembangkan sepuluh proyek standar bangunan tempat tinggal, pancuran surya, proyek untuk rumah ketel bahan bakar surya, termasuk pembangkit listrik tenaga surya dengan kapasitas 500 dan 100 l / hari, pancuran tenaga surya untuk dua dan empat kabin. Dari tahun 1984 hingga 1986, 1200 proyek khas pembangkit listrik tenaga surya dilaksanakan.

Di wilayah Tashkent (desa Ilyichevsk), sebuah rumah surya semi-terpisah dengan pemanas dan pasokan air panas dengan instalasi surya seluas 56 m² dibangun. Di Institut Pedagogis Negara Karshi A.T. Teimurkhanov, A.B. Vardiyashvili dan lainnya terlibat dalam penelitian kolektor surya datar.

Sekolah Ilmiah Turkmenistan Pasokan Panas Matahari diciptakan oleh Doctor of Technical Sciences. V. A. Baum, terpilih pada tahun 1964 sebagai akademisi republik. Di Institut Fisika dan Teknologi Ashgabat, ia mengorganisir departemen energi matahari dan hingga tahun 1980 memimpin seluruh institut. Pada tahun 1979, atas dasar Departemen Energi Matahari, Institut Energi Matahari Turkmenistan didirikan, yang dipimpin oleh seorang mahasiswa V.A. Baum - Doktor Ilmu Teknik. Rejep Bayramovich Bayramov (1933-2017). Di pinggiran Ashgabat (desa Bikrova), tempat pengujian ilmiah institut dibangun, terdiri dari laboratorium, bangku tes, biro desain, bengkel dengan staf 70 orang. V. A. Baum sampai akhir hayatnya (1985) bekerja di institut ini. R.B. Bayramov bersama dengan Doctor of Technical Sciences. Ushakova Alda Danilovna meneliti kolektor surya datar, sistem pemanas surya dan tanaman desalinasi surya. Patut dicatat bahwa pada tahun 2014, Institut Energi Matahari Turkmenistan, NPO GUN, diciptakan kembali di Ashgabat.

Dalam asosiasi desain dan produksi "Spetsgelioteplomontazh" (Tbilisi) dan Institut Riset Energi dan Struktur Hidrolik Georgia di bawah arahan Doctor of Technical Sciences. Nugzar Varlamovich Meladze (lahir 1937) mengembangkan desain dan menguasai produksi serial kolektor surya, pembangkit surya air panas individu, instalasi surya dan sistem pompa panas surya. Kondisi pengembalian untuk pembangunan instalasi surya di berbagai wilayah Georgia ditentukan, berbagai desain kolektor surya diuji di bangku uji dalam kondisi alami.

Kolektor surya Spetsgelioteplomontazh memiliki desain yang optimal untuk zaman mereka: penyerap baja yang dilas dengan lapisan cat dan pernis, badan yang terbuat dari profil aluminium dan baja galvanis, kaca jendela, isolasi termal - dari plastik busa dan bahan atap foil.

Menurut N.V. Meladze, di wilayah Kaukasus saja, pada tahun 1990, 46,9 ribu m² kolektor surya dipasang, termasuk 42,7% di sanatorium dan hotel, 39,2% di instalasi surya industri, fasilitas pertanian - 13,8%, fasilitas olahraga - 3,6%, instalasi individu - 0,7%.

Menurut penulis, dalam Wilayah Krasnodar pada 1988-1992, 4620 m² kolektor surya Spetsgeliomontazh dipasang. Pekerjaan SGTM dilakukan bekerja sama dengan para ilmuwan dari Institut Penelitian Energi dan Struktur Hidrolik Georgia (GRUNIEGS).

Institut "TbilZNIIEP" mengembangkan lima proyek tipikal instalasi surya (SP), serta proyek untuk instalasi pompa panas surya. SGTM termasuk laboratorium di mana kolektor surya dan pompa panas dipelajari. Baja, aluminium, peredam cairan plastik, SC udara dengan dan tanpa kaca, SC dengan konsentrator, dan berbagai desain GU thermosyphon individu dikembangkan. Per 1 Januari 1989, Spetsgeliomontazh membangun 261 GU dengan luas total 46 ribu m² dan 85 instalasi surya individu untuk sistem air panas dengan luas 339 m².

pada gambar. Gambar 2 menunjukkan pembangkit listrik tenaga surya di Jalan Rashpilevskaya di Krasnodar, yang telah berhasil beroperasi selama 15 tahun dengan kolektor dari Spetsgelioteplomontazh (320 unit dengan luas total 260 m²).

Pengembangan pasokan panas matahari di Uni Soviet dan di Rusia ditangani oleh pihak berwenang oleh Doctor of Technical Sciences. Pavel Pavlovich Bezrukikh (lahir 1936). Pada 1986-1992, sebagai kepala spesialis Biro Dewan Menteri Uni Soviet untuk kompleks bahan bakar dan energi, ia mengawasi produksi massal kolektor surya di pabrik saudara peralatan pemanas, di Tbilisi, di asosiasi Spetsgelioteplomontazh di pabrik Baku untuk pengolahan paduan non-ferrous. Atas inisiatifnya dan dengan partisipasi langsung, program pengembangan energi terbarukan pertama di Uni Soviet untuk 1987-1990 dikembangkan.

Sejak 1990, P.P. Bezrukikh telah secara aktif terlibat dalam pengembangan dan implementasi bagian "Energi Non-tradisional" dari Program Ilmiah dan Teknis Negara "Energi Aman Lingkungan". Dia mencatat peran utama direktur ilmiah program, d.t.s. E. E. Shpilrain untuk melibatkan ilmuwan dan spesialis terkemuka Uni Soviet dalam energi terbarukan. Dari tahun 1992 hingga 2004, P. P. Bezrukikh, bekerja di Kementerian Bahan Bakar dan Energi Rusia dan mengepalai departemen, dan kemudian departemen kemajuan ilmiah dan teknologi, memimpin organisasi produksi kolektor surya di Pabrik Mekanik Kovrov, NPO Mashinostroyeniye (Reutov, Wilayah Moskow) , kompleks perkembangan ilmiah dan teknis tentang pasokan panas matahari, implementasi Konsep untuk pengembangan dan penggunaan kemungkinan energi kecil dan non-tradisional di Rusia. Berpartisipasi dalam pengembangan standar Rusia pertama GOST R 51595-2000 “Solar Collectors. Kondisi teknis umum” dan menyelesaikan ketidaksepakatan antara penulis proyek GOST R, Doctor of Technical Sciences. B. V. Tarnizhevsky dan kepala desainer produsen kolektor (Pabrik Mekanik Kovrov) A. A. Lychagin.

Pada tahun 2004-2013 di Institut Strategi Energi (Moskow), dan kemudian sebagai kepala departemen penghematan energi dan sumber terbarukan ENIN, P.P. Bezrukikh terus mengembangkan, termasuk pasokan panas matahari.

Di Wilayah Krasnodar, pekerjaan pada desain dan konstruksi instalasi surya dimulai oleh seorang insinyur tenaga panas V. A. Butuzov (lahir 1949), yang memimpin pengembangan prospektif pasokan panas asosiasi produksi Kubanteplokommunenergo. Dari tahun 1980 hingga 1986, proyek dikembangkan dan enam rumah boiler bahan bakar surya dengan luas total 1532 m² dibangun. Selama bertahun-tahun, hubungan konstruktif telah terjalin dengan produsen SC: Pabrik Bratsk, Spetsgelioteplomontazh, KievZNIIEP. Karena kurangnya data tentang radiasi matahari dalam buku referensi klimatologi Soviet pada tahun 1986, dari tahun 1977 hingga 1986 hasil yang dapat diandalkan diperoleh dari stasiun meteorologi Krasnodar dan Gelendzhik untuk desain instalasi surya.

Setelah mempertahankan tesis Ph.D-nya pada tahun 1990, pengerjaan pengembangan teknologi surya dilanjutkan oleh Laboratorium Krasnodar untuk Penghematan Energi dan Sumber Energi Non-Tradisional yang diselenggarakan oleh V. A. Butuzov dari Academy of Public Utilities (Moskow). Beberapa desain SC datar dan dudukan untuk pengujian skala penuhnya dikembangkan dan ditingkatkan. Sebagai hasil dari meringkas pengalaman merancang dan membangun instalasi surya, "Persyaratan umum untuk desain instalasi surya dan stasiun pemanas sentral di utilitas umum" dikembangkan.

Berdasarkan analisis hasil pengolahan nilai total radiasi matahari untuk kondisi Krasnodar selama 14 tahun, dan Gelendzhik selama 15 tahun, pada tahun 2004 diusulkan metode baru untuk memberikan nilai bulanan total radiasi matahari dengan menentukan nilai maksimum dan minimumnya, probabilitas pengamatannya. Nilai bulanan dan tahunan yang dihitung dari total, radiasi matahari langsung dan tersebar untuk 54 kota dan pusat administrasi Wilayah Krasnodar ditentukan. Telah ditetapkan bahwa untuk perbandingan objektif SC dari pabrikan yang berbeda, selain membandingkan biaya dan karakteristik energinya yang diperoleh dengan metode standar pada bangku uji bersertifikat, perlu untuk memperhitungkan biaya energi untuk pembuatan dan pengoperasiannya. Biaya optimal desain SC ditentukan dalam kasus umum dengan rasio biaya energi panas yang dihasilkan dan biaya manufaktur dan operasi untuk perkiraan masa pakai. Bersama dengan Pabrik Mekanik Kovrov, desain SC dikembangkan dan diproduksi secara massal, yang memiliki optimal pasar Rusia rasio biaya dan biaya energi. Proyek telah dikembangkan dan pembangunan pembangkit listrik tenaga surya air panas standar dengan kapasitas harian 200 l hingga 10 m³ telah dilakukan. Sejak 1994, pekerjaan instalasi surya telah dilanjutkan di JSC "Perusahaan Energi Rusia Selatan". Dari tahun 1987 hingga 2003, pengembangan dan pembangunan 42 pembangkit listrik tenaga surya telah selesai, dan desain 20 pembangkit tenaga surya telah selesai. Hasil V.A. Butuzov dirangkum dalam disertasi doktoral yang dipertahankan di ENIN (Moskow).

Dari 2006 hingga 2010 LLC "Teploproektstroy" mengembangkan dan membangun pembangkit listrik tenaga surya untuk rumah boiler daya rendah, ketika dipasang di mana SC di musim panas, personel operasi berkurang, yang mengurangi periode pengembalian instalasi surya. Selama tahun-tahun ini, pembangkit listrik tenaga surya self-draining dikembangkan dan dibangun, ketika pompa dihentikan, air dialirkan dari SC ke dalam tangki, mencegah pendingin yang terlalu panas. Pada tahun 2011, sebuah desain dibuat, prototipe SC datar dibuat, bangku tes dikembangkan untuk mengatur produksi SC di Ulyanovsk. Dari 2009 hingga 2013, JSC Yuzhgeoteplo (Krasnodar) mengembangkan proyek dan membangun pembangkit listrik tenaga surya terbesar di Wilayah Krasnodar dengan luas 600 m² di kota Ust-Labinsk (Gbr. 3). Pada saat yang sama, studi dilakukan untuk mengoptimalkan tata letak SC, dengan mempertimbangkan naungan, otomatisasi kerja, dan solusi sirkuit. Sistem pemanas matahari panas bumi dengan luas 144 m² dikembangkan dan dibangun di desa Rozovy, Wilayah Krasnodar. Pada tahun 2014, metodologi dikembangkan untuk menilai pengembalian ekonomi instalasi surya tergantung pada intensitas radiasi matahari, efisiensi instalasi surya, dan biaya satuan energi panas yang diganti.

Kolaborasi kreatif jangka panjang V. A. Butuzov dengan Doktor Ilmu Teknis, Profesor Universitas Agraria Negeri Kuban Robert Aleksandrovich Amerkhanov (lahir tahun 1948) diimplementasikan dalam pengembangan fondasi teoretis untuk pembuatan instalasi surya berdaya tinggi dan gabungan sistem pasokan panas panas bumi-matahari. Puluhan calon ilmu teknik telah dilatih di bawah kepemimpinannya, termasuk di bidang solar heating. Banyak monografi oleh R. A. Amerkhanov membahas desain pembangkit listrik tenaga surya untuk keperluan pertanian.

Spesialis paling berpengalaman dalam desain instalasi surya adalah chief project engineer dari Rostovteploelektroproekt Institute, Ph.D. Adolf Alexandrovich Chernyavsky (lahir 1936). Dia telah aktif di bidang ini selama lebih dari 30 tahun. Dia telah mengembangkan lusinan proyek, banyak di antaranya telah dilaksanakan di Rusia dan negara-negara lain. Sistem unik pemanas matahari dan pasokan air panas dijelaskan di bagian Institut JIHT RAS. Proyek-proyek A. A. Chernyavsky dibedakan oleh elaborasi semua bagian, termasuk pembenaran ekonomi yang terperinci. Berdasarkan kolektor surya dari Pabrik Mekanik Kovrov, "Rekomendasi untuk desain stasiun pasokan panas matahari" dikembangkan.

Di bawah kepemimpinan A. A. Chernyavsky, proyek unik stasiun fotovoltaik dengan kolektor termal dibuat di kota Kislovodsk (listrik 6,2 MW, termal 7 MW), serta stasiun di Kalmykia dengan total kapasitas terpasang 150 MW. Menyelesaikan proyek unik pembangkit listrik tenaga surya termodinamika dengan kapasitas listrik terpasang 30 MW di Uzbekistan, 5 MW di wilayah Rostov; proyek instalasi surya rumah kos di pantai Laut Hitam dengan luas 40-50 m² untuk pemanas matahari dan sistem air panas untuk objek observatorium astrofisika khusus di Karachay-Cherkessia dilaksanakan. Institut Rostovteploelektroproekt dicirikan oleh skala perkembangan - stasiun pemanas surya untuk kota-kota tempat tinggal. Hasil utama pengembangan lembaga ini, yang dilakukan bersama dengan JIHT RAS, diterbitkan dalam buku Sistem Catu Daya Otonom.

Pengembangan instalasi surya di Sochi Universitas Negeri(Institute of Resort Business and Tourism) dipimpin oleh Doktor Ilmu Teknik, Profesor Sadilov Pavel Vasilyevich, Kepala Departemen Ekologi Teknik. Sebagai penggagas energi terbarukan, ia mengembangkan dan membangun beberapa instalasi surya, termasuk pada tahun 1997 di desa Lazarevsky (Sochi) dengan luas 400 m², instalasi surya Institut Balneologi, beberapa instalasi pompa panas.

Di Institut Teknologi Kelautan Cabang Timur Jauh dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (Vladivostok), Ph.D. Alexander Vasilyevich Volkov, yang meninggal secara tragis pada tahun 2014, mengembangkan dan membangun lusinan pembangkit listrik tenaga surya dengan luas total 2000 m², berdiri untuk uji komparatif skala penuh kolektor surya, desain baru sel surya datar, dan menguji efisiensi sel surya vakum dari produsen Cina.

Perancang dan pria luar biasa Adolf Alexandrovich Lychagin (1933-2012) adalah penulis beberapa jenis peluru kendali anti-pesawat yang unik, termasuk Strela-10M. Pada 1980-an, ia, dalam posisi kepala perancang (atas inisiatifnya sendiri) di Pabrik Mekanik Kovrov militer (KMZ), mengembangkan kolektor surya yang dibedakan oleh keandalan tinggi, rasio harga dan efisiensi energi yang optimal. Dia mampu meyakinkan manajemen pabrik untuk menguasai produksi massal kolektor surya, dan membuat laboratorium pabrik untuk pengujian SC. Dari tahun 1991 hingga 2011, KMZ memproduksi sekitar 3.000 buah. kolektor surya, masing-masing dari tiga modifikasi yang dibedakan oleh karakteristik kinerja baru. Dipandu oleh "harga kapasitas" kolektor, di mana biayanya desain yang berbeda SC dibandingkan dengan radiasi matahari yang sama, A. A. Lychagin menciptakan kolektor dengan penyerap dari kisi tabung kuningan dengan rusuk penyerap baja. Kolektor surya udara telah dirancang dan diproduksi. Kualifikasi teknik dan intuisi tertinggi digabungkan di Adolf Alexandrovich dengan patriotisme, keinginan untuk mengembangkan teknologi ramah lingkungan, kepatuhan pada prinsip, dan selera artistik yang tinggi. Setelah menderita dua kali serangan jantung, ia bisa datang ke Madrid khusus sejauh seribu kilometer untuk mempelajari lukisan-lukisan megah di Museum Prado selama dua hari.

JSC VPK NPO Mashinostroeniya (Reutov, Wilayah Moskow) telah memproduksi kolektor surya sejak 1993. Pengembangan desain untuk kolektor dan instalasi pemanas air tenaga surya di perusahaan dilakukan oleh departemen desain Biro Desain Pusat Teknik Mesin. Manajer Proyek - Ph.D. Nikolay Vladimirovich Dudarev. Dalam desain pertama kolektor surya, rumah dan peredam las stempel terbuat dari baja tahan karat. Atas dasar pengumpul 1,2 m², perusahaan mengembangkan dan memproduksi sistem pemanas air termosyphon surya dengan tangki dengan kapasitas 80 dan 120 liter. Pada tahun 1994, teknologi untuk memperoleh lapisan penyerap selektif dengan metode deposisi busur listrik vakum dikembangkan dan diperkenalkan ke dalam produksi, pada tahun 1999 dilengkapi dengan metode deposisi vakum magnetron. Atas dasar teknologi ini, produksi kolektor surya tipe Sokol dimulai. Rumah penyerap dan kolektor terbuat dari profil aluminium. Sekarang NPO memproduksi kolektor surya "Sokol-Effect" dengan peredam tembaga dan aluminium lembaran-pipa. Satu-satunya kolektor surya Rusia disertifikasi menurut standar Eropa oleh SPF Institute dari Rappersville di Swiss (Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rappelswill).

Perusahaan ilmiah dan produksi "Pesaing" (sejak 2000 - "Pelangi-C", kota Zhukovsky, wilayah Moskow) sejak 1992 menghasilkan kolektor surya "Pelangi". Kepala desainer - Vyacheslav Alekseevich Shershnev.

Penyerap yang dilas stempel terbuat dari lembaran baja tahan karat. Lapisan penyerap - PVD selektif atau cat tahan panas matte hitam. Program PLTN tahunan hingga 4000 pcs. Karakteristik energi kolektor diperoleh selama pengujian di ENIN. Pabrik solar thermosiphon "Raduga-2M" juga diproduksi, terdiri dari dua SC masing-masing 1 m² dan tangki dengan kapasitas 200 liter. Tangki berisi panel pemanas datar, di mana pendingin dari SC disuplai, serta pemanas listrik cadangan dengan daya 1,6 kW.

Novy Polyus LLC (Moskow) adalah pabrikan Rusia kedua yang telah mengembangkan desainnya sendiri dan saat ini memproduksi flat liquid, flat air, flat air-liquid, tubular vacuum solar collector, mendesain dan memasang instalasi surya. CEO- Alexey Viktorovich Skorobatyuk.

Empat model kolektor cairan panel datar tipe YaSolar ditawarkan. Semua peredam cairan dari pabrikan ini terbuat dari lembaran tembaga berlapis Tinox selektif dan tabung tembaga. Sambungan tabung dengan lembaran disolder dengan rolling. OOO Novy Polyus juga menawarkan tiga jenis tabung vakum SC produksi sendiri dengan peredam tembaga dengan tabung berbentuk U.

Seorang spesialis yang luar biasa, orang yang energik dan sangat cerdas Gennady Pavlovich Kasatkin (lahir 1941), seorang insinyur pertambangan dan desainer dengan pengalaman bertahun-tahun, mulai bekerja di bidang teknik surya pada tahun 1999 di kota Ulan-Ude (Buryatia). Dalam Center for Energy Efficient Technologies (CEFT) yang diselenggarakan olehnya, beberapa desain kolektor cairan dan udara dikembangkan, sekitar 100 pembangkit listrik tenaga surya dari berbagai jenis dengan luas total 4.200 m² dibangun. Berdasarkan perhitungannya, prototipe dibuat, yang, setelah pengujian dalam kondisi alami, direplikasi di pembangkit listrik tenaga surya di Republik Buryatia.

Insinyur G.P. Kasatkin mengembangkan beberapa teknologi baru: pengelasan peredam plastik, pembuatan kotak kolektor.

Satu-satunya di Rusia, ia merancang dan membangun beberapa pembangkit listrik tenaga surya dengan kolektor rancangannya sendiri. Secara kronologis, pengembangan kolektor surya dimulai pada tahun 1990 dengan peredam baja lembaran-tabung yang dilas. Lalu ada varian kolektor tembaga dan plastik dengan peredam yang dilas dan dikerutkan dan, akhirnya, desain modern dengan lembaran dan tabung tembaga selektif Eropa. GP Kasatkin, mengembangkan konsep bangunan aktif energi, membangun pembangkit listrik tenaga surya, yang kolektornya diintegrasikan ke dalam atap bangunan. Dalam beberapa tahun terakhir, insinyur telah mentransfer fungsi kepemimpinan di CEFT kepada putranya I. G. Kasatkin, yang berhasil melanjutkan tradisi CEFT LLC.

pada gambar. Gambar 4 menunjukkan instalasi surya Hotel Baikal di kota Ulan-Ude dengan luas 150 m².

temuan

1. Data radiasi matahari yang dihitung untuk desain pembangkit listrik tenaga surya di Uni Soviet didasarkan pada berbagai metode untuk memproses susunan pengukuran stasiun meteorologi. Di Federasi Rusia, metode ini dilengkapi dengan bahan dari database komputer satelit internasional.

2. Sekolah terkemuka untuk desain instalasi surya di Uni Soviet adalah Institut KievZNIIEP, yang mengembangkan pedoman dan lusinan proyek. Saat ini, tidak ada norma dan rekomendasi Rusia yang relevan. Proyek pembangkit listrik tenaga surya di tingkat modern dilakukan di Institut Rusia "Rostovteploelektroproekt" (Ph.D. A.A. Chernyavsky) dan di perusahaan LLC "EnergotekhnologiiService" (Ph.D. V.V. Butuzov, Krasnodar).

3. Studi teknis dan ekonomi instalasi surya di Uni Soviet dilakukan oleh ENIN (Moskow), KievZNIIEP, TsNIIEPIO (Moskow). Saat ini, pekerjaan ini sedang dilakukan di Institut Rostovteploelektroproekt dan di perusahaan Energotekhnologii-Service LLC.

4. Organisasi ilmiah terkemuka Uni Soviet untuk studi kolektor surya adalah Institut Energi yang dinamai GM Krzhizhanovsky (Moskow). Desain kolektor terbaik pada masanya diproduksi oleh Spetsgeliotepomontazh (Tbilisi). Dari pabrikan Rusia, Pabrik Mekanik Kovrov memproduksi kolektor surya dengan rasio harga dan efisiensi energi yang optimal. Pabrikan Rusia modern merakit kolektor dari komponen asing.

5. Di Uni Soviet, desain, pembuatan kolektor surya, pemasangan dan commissioning dilakukan oleh perusahaan Spetsgelioteplomontazh. Hingga 2010, CEFT LLC (Ulan-Ude) bekerja sesuai dengan skema ini.

6. Analisis pengalaman domestik dan asing dalam pasokan panas matahari menunjukkan prospek yang tidak diragukan untuk pengembangannya di Rusia, serta kebutuhan akan dukungan negara. Di antara langkah-langkah prioritas: pembuatan analog Rusia dari database komputer radiasi matahari; pengembangan desain baru kolektor surya dengan rasio harga dan efisiensi energi yang optimal, solusi desain hemat energi baru yang disesuaikan dengan kondisi Rusia.

1. Sesi, kongres, konferensi, konferensi All-Union pertama tentang teknologi surya. [Listrik. teks]. Mode akses: fs.nashaucheba.ru. Tanggal Aplikasi 15/05/2018.
2. Petukhov V.V. Pemanas air tenaga surya tipe tubular. - M.-L.: Gosenergoizdat, 1949. 78 hal.
3. Butuzov V.A. Meningkatkan efisiensi sistem penyediaan panas berdasarkan penggunaan sumber energi terbarukan: Diss. dokter. teknologi ilmu khusus 05.14.08. - Krasnodar: ENIN, 2004. 297 hal.
4. Tarnizhevsky B.V. lingkaran surya. Institut Energi. G.M. Krzhizhanovsky: Memoar karyawan tertua / Aladiev I.T. dll. // RAO UES Rusia. - M.: ENIN im. G.M. Krzhizhanovsky, 2000. 205 hal.
5. Tarnizhevsky B.V., Myshko Yu.L., Moiseenko V.V. Kriteria umum untuk mengoptimalkan desain kolektor surya datar // Geliotekhnika, 1992. No. 4. hal.7–12.
6. Paus O.S. Sumber energi terbarukan non-tradisional - sektor baru energi modern dan hasil karya: JIHT RAS. Hasil dan prospek. Duduk. artikel yang didedikasikan untuk HUT ke-50 JIHT RAS. - M.: Izd-vo OIVT RAN, 2010. S. 416–443.
7. Popel O.S., Fortov V.E. Energi terbarukan di dunia modern. - M.: Penerbitan MEI, 2015. 450 hal.
8. Valov M.I., Kazandzhan B.I. Sistem pemanas surya. - M.: Rumah Penerbit MEI, 1991. 140 hal.
9. Praktek desain dan pengoperasian sistem pasokan panas dan dingin matahari. - L.: Energoatomizdat, 1987. 243 hal.
10. VSN 52-86. Instalasi air panas tenaga surya. - M.: Gosgrazhdanstroy dari Uni Soviet, 1987. 17 hal.
11. Rekomendasi desain instalasi air panas tenaga surya untuk bangunan perumahan dan umum. - Kyiv: KievZNIIEP, 1987. 118 hal.
12. Rabinovich M.D. Basis ilmiah dan teknis untuk penggunaan energi matahari dalam sistem pasokan panas: Diss. dokter. teknologi ilmu khusus 05.14.01. - Kyiv, 2001. 287 hal.
13. Kharchenko N.V. Instalasi surya individu. - M.: Energoatomizdat, 1991. 208 hal.
14. Avezov R.R., Orlov A.Yu. Sistem pemanas matahari dan air panas. - Tashkent: FAN, 1988. 284 hal.
15. Bayramov R.B., Ushakova A.D. Sistem pemanas surya dalam keseimbangan energi wilayah selatan negara itu. - Ashgabat: Ylym, 1987. 315 hal.
16. Sistem pasokan surya dan dingin / Ed. E.V. Sarnatsky dan S.A. Chistovina. - M.: Stroyizdat, 1990. 308 hal.
17. Butuzov V.A., Butuzov V.V. Penggunaan energi matahari untuk produksi energi panas. - M.: Teploenergetik, 2015. 304 hal.
18. Amerkhanov R.A., Butuzov V.A., Garkavy K.A. Masalah teori dan solusi inovatif saat menggunakan sistem energi surya. - M.: Energoatomizdat, 2009. 502 hal.
19. Zaichenko V.M., Chernyavsky A.A. Sistem catu daya otonom. - M.: Nedra, 2015. 285 hal.
20. Sadilov P.V., Petrenko V.N., Loginov S.A., Ilyin I.K. Pengalaman dalam penggunaan sumber energi terbarukan di wilayah Sochi // Energi Industri, 2009. No. 5. hal.50–53.
21. Kovalev O.P., Volkov A.V., Loschenkov V.V. Instalasi pemanas air tenaga surya di Wilayah Primorsky // Jurnal S.O.K., 2006. No. 10. hal.88–90.
22. Lychagin A.A. Pemanasan udara surya di wilayah Siberia dan Primorye // Energi Industri, 2009. No. 1. hal.17–19.

Sebagian besar biaya pemeliharaan rumah Anda sendiri jatuh pada biaya pemanasan. Mengapa tidak menggunakan energi bebas dari sumber alam, seperti matahari, untuk memanaskan bangunan? Bagaimanapun, teknologi modern memungkinkan!

Untuk mengakumulasi energi sinar matahari, digunakan panel surya khusus yang dipasang di atap rumah. Setelah menerima, energi ini diubah menjadi energi listrik, yang kemudian menyimpang melalui listrik dan digunakan, seperti dalam kasus kami, dalam perangkat pemanas.

Dibandingkan dengan sumber energi lain - standar, otonom, dan alternatif - keunggulan panel surya jelas:

• praktis gratis untuk digunakan;
• kemandirian dari perusahaan pemasok energi;
• jumlah energi yang diterima mudah diatur dengan mengubah jumlah panel surya dalam sistem;
• umur panjang (sekitar 25 tahun) sel surya;
• kurangnya pemeliharaan sistematis.

Tentu saja, teknologi ini memiliki kekurangan:

• ketergantungan pada kondisi cuaca;
• kehadiran peralatan tambahan, termasuk baterai besar;
• biaya yang agak tinggi, yang meningkatkan periode pengembalian;
• Sinkronisasi tegangan baterai dengan tegangan gardu lokal memerlukan pemasangan peralatan khusus.

Aplikasi panel surya

Baterai yang mengubah energi matahari dipasang langsung di permukaan atap rumah dengan menghubungkannya satu sama lain untuk membentuk sistem daya yang dibutuhkan. Jika konfigurasi atap atau fitur struktural lainnya tidak memungkinkan untuk diperbaiki secara langsung, maka balok bingkai dipasang di atap atau bahkan di dinding. Sebagai opsi, dimungkinkan untuk memasang sistem pada rak terpisah di sekitar rumah.

Panel surya adalah generator energi listrik, yang dilepaskan selama reaksi fotolistrik. Efisiensi rendah elemen sirkuit dengan luas total 15-18 sq. m namun memungkinkan Anda untuk memanaskan ruangan yang luasnya melebihi 100 meter persegi. m! Perlu dicatat bahwa teknologi modern dari peralatan tersebut memungkinkan penggunaan energi matahari bahkan selama periode kekeruhan sedang.

Selain pemasangan panel surya, penerapan sistem pemanas memerlukan pemasangan elemen tambahan:

• perangkat untuk pemilihan arus listrik dari baterai;
• konverter utama;
• pengontrol untuk sel surya;
• baterai dengan pengontrolnya sendiri, yang secara otomatis akan mengalihkan sistem ke jaringan gardu jika terjadi kekurangan daya yang kritis;
• alat untuk mengubah arus listrik searah menjadi arus bolak-balik.

Paling pilihan terbaik sistem pemanas saat menggunakan sumber alternatif energi - sistem listrik. Ini akan memungkinkan Anda untuk memanaskan ruangan besar dengan memasang lantai konduktif. Terlebih lagi, sistem kelistrikan memungkinkan perubahan fleksibel dalam rezim suhu di tempat tinggal, dan juga menghilangkan kebutuhan untuk memasang radiator besar dan pipa di bawah jendela.

PADA ideal sistem listrik pemanas menggunakan energi matahari harus dilengkapi tambahan dengan termostat dan pengontrol suhu otomatis di semua kamar.

Aplikasi kolektor surya

Sistem pemanas berdasarkan kolektor surya memungkinkan Anda memanaskan tidak hanya bangunan tempat tinggal dan pondok, tetapi juga seluruh kompleks hotel dan fasilitas industri.

Kolektor semacam itu, yang prinsipnya didasarkan pada "efek rumah kaca", mengakumulasi energi matahari untuk penggunaan lebih lanjut praktis tanpa kehilangan. Ini memungkinkan beberapa kemungkinan:

• menyediakan tempat tinggal dengan pemanas penuh;
• mengatur mode otonom pasokan air panas;
• menerapkan pemanas air di kolam renang dan sauna.

Pekerjaan kolektor surya adalah mengubah energi radiasi matahari yang masuk ke ruang tertutup menjadi energi panas, yang terakumulasi dan disimpan dalam waktu lama. Desain kolektor tidak memungkinkan energi yang tersimpan keluar melalui instalasi transparan. Sistem pemanas hidrolik sentral menggunakan efek termosifon, yang menyebabkan cairan yang dipanaskan menggantikan yang lebih dingin, memaksa yang terakhir untuk pindah ke tempat pemanasan.

Ada dua implementasi dari teknologi yang dijelaskan:

• kolektor datar;
• manifold vakum.

Yang paling umum adalah kolektor surya datar. Karena desainnya yang sederhana, ia berhasil digunakan untuk pemanas ruangan di bangunan tempat tinggal dan sistem pemanas air domestik. Perangkat ini terdiri dari pelat penyerap energi yang dipasang di panel kaca.

Jenis kedua, manifold vakum perpindahan panas langsung, adalah tangki air dengan tabung yang diatur pada sudutnya, di mana air panas naik untuk memberi ruang bagi cairan dingin. Konveksi alami ini menyebabkan sirkulasi terus menerus cairan kerja dalam sirkuit kolektor tertutup dan distribusi panas ke seluruh sistem pemanas.

Konfigurasi manifold vakum lainnya adalah konstruksi tabung tembaga tertutup dengan cairan titik didih rendah khusus. Saat dipanaskan, cairan ini menguap, menyerap panas dari tabung logam. Uap yang diangkat ke atas mengembun dengan transfer energi panas ke pendingin - air dalam sistem pemanas atau elemen utama sirkuit.

Saat menerapkan pemanasan rumah melalui penggunaan energi matahari, perlu memperhitungkan kemungkinan restrukturisasi atap atau dinding bangunan untuk mendapatkan efek maksimal. Proyek harus mempertimbangkan semua faktor: dari lokasi dan penggelapan struktur hingga indikator cuaca geografis daerah tersebut.

Pada suatu sore di bulan Desember, tidak jauh dari Zurich, fisikawan A. Fischer sedang menghasilkan uap; saat itu matahari berada di titik terendah dan suhu udara 3°C. Sehari kemudian, sebuah kolektor surya dengan luas 0,7 m2 memanaskan 30 liter air dingin dari sumber air taman hingga +60°C.

Energi matahari di musim dingin dapat dengan mudah digunakan untuk memanaskan udara dalam ruangan. Di musim semi dan musim gugur, ketika cuaca sering cerah tetapi dingin, pemanas ruangan tenaga surya akan memungkinkan Anda untuk tidak menyalakan pemanas utama. Hal ini memungkinkan untuk menghemat energi, dan karena itu uang. Untuk rumah yang jarang digunakan, atau untuk perumahan musiman (dacha, bungalow), pemanas matahari sangat berguna di musim dingin, karena. menghilangkan pendinginan dinding yang berlebihan, mencegah kerusakan akibat kondensasi kelembaban dan jamur. Dengan demikian, biaya operasional tahunan pada dasarnya berkurang.

Saat memanaskan rumah dengan bantuan panas matahari, perlu untuk memecahkan masalah isolasi termal bangunan berdasarkan elemen arsitektur dan struktural, mis. sambil membuat sistem yang efektif pemanas matahari harus membangun rumah yang memiliki sifat isolasi termal yang baik.

Biaya panas
Pemanasan tambahan

Kontribusi matahari untuk pemanas rumah
Sayangnya, periode masuknya panas dari Matahari tidak selalu sefase dengan periode munculnya beban termal.

Sebagian besar energi yang kita miliki selama periode musim panas terbuang sia-sia karena kurangnya permintaan konstan untuk itu (sebenarnya sistem kolektor sampai batas tertentu merupakan sistem pengaturan sendiri: ketika suhu pembawa mencapai nilai keseimbangan, penyerapan panas berhenti, karena kehilangan panas dari kolektor surya menjadi sama dengan panas yang dirasakan).

Jumlah panas berguna yang diserap oleh kolektor surya tergantung pada 7 parameter:

1. jumlah energi matahari yang masuk;
2. rugi-rugi optik pada isolasi transparan;
3. sifat penyerapan permukaan penerima panas kolektor surya;
4. efisiensi perpindahan panas dari heat sink (dari permukaan penerima panas kolektor surya ke cairan, yaitu dari nilai efisiensi heat sink);
5. transmitansi isolasi termal transparan, yang menentukan tingkat kehilangan panas;
6. suhu permukaan penerima panas kolektor surya, yang pada gilirannya tergantung pada kecepatan pendingin dan suhu pendingin pada saluran masuk ke kolektor surya;
7. suhu luar ruangan.

Efisiensi kolektor surya, yaitu rasio energi yang digunakan dan energi datang akan ditentukan oleh semua parameter ini. Pada kondisi yang menguntungkan itu bisa mencapai 70%, dan dalam kasus kondisi yang tidak menguntungkan bisa turun menjadi 30%. Nilai efisiensi yang tepat dapat diperoleh dari perhitungan awal hanya dengan sepenuhnya memodelkan perilaku sistem, dengan mempertimbangkan semua faktor yang tercantum di atas. Jelas bahwa masalah seperti itu hanya dapat diselesaikan dengan menggunakan komputer.

Karena kerapatan fluks radiasi matahari terus berubah, dimungkinkan untuk menggunakan jumlah total radiasi per hari atau bahkan per bulan untuk perkiraan perhitungan.

Di meja. 1 sebagai contoh diberikan:

Tabel 1. Jumlah radiasi matahari bulanan untuk Kew (dekat London)

Tabel menunjukkan bahwa permukaan dengan sudut kemiringan yang optimal menerima (rata-rata selama 8 bulan musim dingin) sekitar 1,5 kali lebih banyak energi daripada permukaan horizontal. Jika jumlah kedatangan radiasi matahari pada permukaan horizontal diketahui, maka untuk mengubahnya menjadi permukaan miring, mereka dapat dikalikan dengan produk koefisien ini (1,5) dan nilai efisiensi kolektor surya yang diterima, sama dengan 40 %, yaitu

1,5*0,4=0,6

Ini akan menghasilkan kuantitas energi yang berguna diserap oleh permukaan penerima panas miring selama periode tertentu.

Untuk menentukan kontribusi efektif energi matahari terhadap pasokan panas bangunan, bahkan dengan perhitungan manual, perlu untuk membuat setidaknya keseimbangan bulanan permintaan dan panas berguna yang diterima dari Matahari. Untuk kejelasan, pertimbangkan sebuah contoh.

Menggunakan data di atas dan mempertimbangkan sebuah rumah dengan tingkat kehilangan panas 250 W/°C, lokasi tersebut memiliki derajat hari tahunan 2800 (67200 °C*h). dan luas kolektor surya misalnya 40 m2, maka diperoleh distribusi bulan berikut (lihat Tabel 2).

Tabel 2. Perhitungan kontribusi efektif energi surya

Biaya panas
Setelah menghitung jumlah panas yang disediakan oleh Matahari, perlu untuk menyajikannya dalam bentuk uang.

Biaya panas yang dihasilkan tergantung pada:

Biaya operasi yang diperoleh kemudian dapat dibandingkan dengan biaya modal sistem pemanas surya.

Sesuai dengan ini, jika kita berasumsi bahwa dalam contoh di atas, matahari sistem pemanas digunakan sebagai pengganti sistem pemanas tradisional yang mengkonsumsi, misalnya, bahan bakar gas dan menghasilkan panas dengan biaya 1,67 rubel / kWh, kemudian untuk menentukan penghematan tahunan yang dihasilkan, Anda memerlukan 8358 kWh yang disediakan oleh energi surya (menurut perhitungan pada Tabel 2 untuk area kolektor 40 m2), kalikan dengan 1,67 rubel / kWh, yang memberikan

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

Pemanasan tambahan
Salah satu pertanyaan yang paling sering diajukan oleh orang-orang yang ingin memahami penggunaan energi matahari untuk pemanasan (atau tujuan lainnya) adalah pertanyaan, "Apa yang Anda lakukan ketika matahari tidak bersinar?" Setelah memahami konsep penyimpanan energi, mereka mengajukan pertanyaan berikut: "Apa yang harus dilakukan ketika tidak ada lagi energi panas yang tersisa di baterai?" Pertanyaannya sah, dan kebutuhan akan sistem tradisional yang berlebihan seringkali menjadi batu sandungan utama bagi adopsi energi surya secara luas sebagai alternatif sumber energi yang ada.

Jika kapasitas sistem pemanas matahari tidak cukup untuk menopang bangunan melalui periode cuaca dingin dan berawan, maka konsekuensinya, bahkan sekali per musim dingin, dapat cukup parah sehingga memerlukan sistem pemanas skala penuh konvensional untuk dipertimbangkan sebagai cadangan. Sebagian besar bangunan yang dipanaskan oleh energi matahari membutuhkan sistem cadangan penuh. Saat ini, di sebagian besar wilayah, energi surya harus dianggap sebagai sarana untuk mengurangi konsumsi bentuk energi tradisional, dan bukan sebagai pengganti yang lengkap.

Pemanas konvensional adalah pengganti yang cocok, tetapi ada banyak alternatif lain, misalnya:

Perapian;
- tungku kayu;
- pemanas kayu.

Namun, seandainya kita ingin membuat sistem pemanas surya yang cukup besar untuk menyediakan panas ke ruangan dalam kondisi yang paling buruk. Karena kombinasi hari-hari yang sangat dingin dan cuaca mendung dalam waktu lama jarang terjadi, ukuran pembangkit listrik tenaga surya tambahan (kolektor dan baterai) yang akan diperlukan untuk situasi ini akan terlalu mahal untuk penghematan bahan bakar yang relatif kecil. Selain itu, sebagian besar waktu sistem akan beroperasi pada daya kurang dari nominal.

Sistem pemanas surya yang dirancang untuk memasok 50% dari beban pemanas hanya dapat menyediakan panas yang cukup untuk 1 hari dalam cuaca yang sangat dingin. Dengan menggandakan ukuran tata surya, rumah akan diberi panas selama 2 hari berawan dingin. Untuk periode yang lebih lama dari 2 hari, peningkatan ukuran berikutnya akan sama tidak adilnya dengan yang sebelumnya. Selain itu, akan ada periode cuaca ringan ketika kenaikan kedua tidak diperlukan.

Sekarang, jika kita menambah area pengumpul sistem pemanas 1,5 kali lagi untuk bertahan selama 3 hari yang dingin dan berawan, maka secara teoritis itu akan cukup untuk menyediakan 1/2 dari seluruh permintaan rumah selama musim dingin. Namun, tentu saja, hal ini mungkin tidak terjadi dalam praktiknya, karena terkadang cuaca mendung dingin terjadi selama 4 (atau lebih) hari berturut-turut. Untuk memperhitungkan hari ke-4 ini, diperlukan sistem pemanas matahari yang secara teoritis dapat mengumpulkan panas 2 kali lebih banyak dari kebutuhan bangunan untuk musim pemanasan. Jelas bahwa periode dingin dan berawan mungkin lebih lama dari yang diperkirakan dalam desain sistem pemanas surya. Semakin besar kolektor, semakin kurang intensif setiap penambahan ukuran yang digunakan, semakin sedikit energi yang disimpan per satuan luas kolektor, dan semakin sedikit pengembalian investasi untuk setiap tambahan satuan luas.

Namun, upaya berani telah dilakukan untuk menyimpan energi panas yang cukup dari radiasi matahari untuk menutupi seluruh permintaan pemanasan dan untuk meninggalkan sistem pemanas tambahan. Dengan pengecualian yang jarang terjadi pada sistem seperti G. Hay Solar House, penyimpanan panas jangka panjang mungkin merupakan satu-satunya alternatif untuk sistem tambahan. Mr Thomason mendekati 100% pemanas matahari di rumah pertamanya di Washington; hanya 5% dari beban pemanasan yang ditutupi oleh pemanas berbahan bakar minyak standar.

Jika sistem tambahan hanya mencakup sebagian kecil dari total beban, maka masuk akal untuk menggunakan pemanas listrik, terlepas dari kenyataan bahwa itu membutuhkan produksi sejumlah besar energi di pembangkit listrik, yang kemudian diubah menjadi panas untuk pemanasan. (10500 ... 13700 kJ dikonsumsi di pembangkit listrik untuk menghasilkan 1 kWh energi panas di gedung). Dalam kebanyakan kasus, pemanas listrik akan lebih murah daripada minyak atau oven gas, dan jumlah listrik yang relatif kecil yang dibutuhkan untuk memanaskan bangunan dapat membenarkan penggunaannya. Selain itu, pemanas listrik adalah perangkat yang kurang intensif bahan karena jumlah bahan yang relatif kecil (dibandingkan dengan pemanas) yang digunakan untuk memproduksi kumparan listrik.

Karena efisiensi kolektor surya meningkat secara signifikan jika dioperasikan pada suhu rendah, sistem pemanas harus dirancang untuk menggunakan suhu serendah mungkin - bahkan pada tingkat 24...27°C. Salah satu keuntungan dari sistem udara hangat Thomason adalah terus mengekstrak panas yang berguna dari baterai pada suhu yang mendekati suhu kamar.

Dalam konstruksi baru, sistem pemanas dapat diandalkan untuk menggunakan suhu yang lebih rendah, misalnya dengan memperpanjang radiator bersirip tabung air panas, meningkatkan ukuran panel pancaran, atau meningkatkan volume udara pada suhu yang lebih rendah. Desainer paling sering memilih pemanas ruangan dengan udara hangat atau penggunaan panel pancaran yang diperbesar. Sistem pemanas udara memanfaatkan panas yang tersimpan dengan suhu rendah dengan sebaik-baiknya. Panel pemanas radiasi memiliki penundaan yang lama (antara menyalakan sistem dan memanaskan ruang udara) dan biasanya memerlukan suhu pengoperasian yang lebih tinggi daripada sistem udara panas. Oleh karena itu, panas dari perangkat penyimpanan tidak sepenuhnya digunakan pada suhu yang lebih rendah, yang dapat diterima untuk sistem udara hangat, dan efisiensi keseluruhan sistem tersebut lebih rendah. Melebihi ukuran sistem panel pancaran untuk mencapai hasil yang serupa dengan udara dapat menimbulkan biaya tambahan yang signifikan.

Untuk meningkatkan keseluruhan Efisiensi sistem(pemanas surya dan sistem cadangan tambahan) sekaligus mengurangi biaya keseluruhan dengan menghilangkan waktu henti bagian penyusun, banyak desainer telah memilih jalur mengintegrasikan kolektor surya dan baterai dengan sistem tambahan. Elemen umum adalah:

penggemar;
- pompa;
- penukar panas;
- badan pengatur;
- pipa;
- saluran udara.

Angka-angka dalam artikel Rekayasa Sistem menunjukkan berbagai skema sistem tersebut.

Sebuah perangkap dalam merancang antarmuka antara sistem adalah peningkatan kontrol dan bagian yang bergerak, yang meningkatkan kemungkinan kegagalan mekanis. Godaan untuk meningkatkan efisiensi sebesar 1-2% dengan menambahkan perangkat lain di persimpangan sistem hampir tak tertahankan dan dapat menjadi alasan paling umum untuk kegagalan sistem pemanas surya. Biasanya, pemanas booster tidak boleh memanaskan kompartemen akumulator panas matahari. Jika ini terjadi, maka fase pemanenan panas matahari akan menjadi kurang efisien, karena proses ini hampir selalu berlangsung pada suhu yang lebih tinggi. Di sistem lain, menurunkan suhu baterai karena penggunaan panas oleh bangunan akan meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan.

Alasan kerugian lain dari sirkuit ini adalah karena kehilangan panas yang besar dari baterai karena suhunya yang terus-menerus tinggi. Dalam sistem di mana peralatan tambahan tidak memanaskan baterai, yang terakhir akan kehilangan panas secara signifikan lebih sedikit jika tidak ada matahari selama beberapa hari. Bahkan dalam sistem yang dirancang dengan cara ini, kehilangan panas dari wadah adalah 5...20% dari total panas yang diserap oleh sistem pemanas matahari. Dengan baterai dipanaskan peralatan bantu, kehilangan panas akan jauh lebih tinggi dan hanya dapat dibenarkan jika wadah baterai terletak di dalam ruang berpemanas gedung

Pemanasan matahari adalah cara memanaskan bangunan tempat tinggal, yang menjadi semakin populer setiap hari di banyak negara, sebagian besar maju, di dunia. Keberhasilan terbesar di bidang energi panas matahari saat ini dapat dibanggakan di negara-negara Eropa Barat dan Tengah. Di wilayah Uni Eropa selama dekade terakhir, telah terjadi pertumbuhan tahunan dalam industri energi terbarukan sebesar 10-12%. Tingkat perkembangan ini merupakan indikator yang sangat signifikan.

kolektor surya

Salah satu aplikasi energi matahari yang paling jelas adalah penggunaannya untuk memanaskan air dan udara (sebagai pembawa panas). Di daerah iklim di mana cuaca dingin terjadi, untuk masa tinggal orang yang nyaman, perhitungan dan pengaturan sistem pemanas untuk setiap bangunan tempat tinggal adalah wajib. Mereka harus memiliki pasokan air panas untuk berbagai kebutuhan, selain itu, rumah perlu dipanaskan. Tentu saja, opsi terbaik di sini adalah menggunakan skema tempat mereka bekerja sistem otomatis pasokan panas.

Perusahaan industri membutuhkan volume besar air panas harian dalam proses produksi. Contohnya adalah Australia, di mana hampir 20 persen dari semua energi yang dikonsumsi dihabiskan untuk memanaskan fluida perpindahan panas hingga suhu tidak melebihi 100 o C. Karena alasan ini, di sebagian negara maju di Barat, dan sebagian besar di Israel, Amerika Utara, Jepang dan, tentu saja, di Australia, perluasan produksi sistem pemanas surya sangat cepat.

Dalam waktu dekat, pengembangan energi tidak diragukan lagi akan diarahkan pada penggunaan radiasi matahari. Densitas radiasi matahari pada permukaan bumi rata-rata 250 watt per meter persegi. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa dua watt per meter persegi sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan ekonomi seseorang di kawasan industri paling sedikit.

Perbedaan yang menguntungkan antara energi surya dan industri energi lain yang menggunakan proses pembakaran bahan bakar fosil adalah keramahan lingkungan dari energi yang diterima. Pengoperasian peralatan surya tidak memerlukan pelepasan emisi berbahaya ke atmosfer.

Pemilihan skema aplikasi peralatan, sistem pasif dan aktif

Ada dua skema untuk menggunakan radiasi matahari sebagai sistem pemanas untuk rumah. Ini adalah sistem aktif dan pasif. Sistem pemanas matahari pasif - sistem di mana elemen yang secara langsung menyerap radiasi matahari dan membentuk panas darinya adalah struktur rumah itu sendiri atau bagian-bagiannya. Elemen-elemen ini dapat berupa pagar, atap, bagian terpisah dari bangunan yang dibangun berdasarkan skema tertentu. Sistem pasif tidak menggunakan bagian mekanis yang bergerak.

Sistem aktif beroperasi berdasarkan skema pemanas rumah yang berlawanan, mereka secara aktif menggunakan perangkat mekanis (pompa, motor, saat menggunakannya, mereka juga menghitung daya yang diperlukan).

Yang paling sederhana dalam desain dan lebih murah dalam hal keuangan saat memasang sirkuit adalah sistem pasif. Sirkuit pemanas semacam itu tidak memerlukan pemasangan perangkat tambahan untuk penyerapan dan distribusi radiasi matahari selanjutnya di sistem pemanas rumah. Pengoperasian sistem semacam itu didasarkan pada prinsip pemanasan langsung ruang hidup secara langsung melalui dinding pemancar cahaya yang terletak di sisi selatan. Fungsi pemanasan tambahan dilakukan oleh permukaan luar elemen pagar rumah, yang dilengkapi dengan lapisan layar transparan.

Untuk memulai proses konversi radiasi matahari menjadi energi panas, digunakan sistem struktur berdasarkan penggunaan penerima surya dengan permukaan transparan, di mana "efek rumah kaca" memainkan fungsi utama, kemampuan kaca untuk menahan radiasi termal digunakan , yang meningkatkan suhu di dalam ruangan.

Perlu dicatat bahwa penggunaan hanya satu dari jenis sistem mungkin tidak sepenuhnya dibenarkan. Seringkali perhitungan yang cermat menunjukkan bahwa pengurangan yang signifikan dalam kehilangan panas dan pengurangan kebutuhan energi bangunan dapat dicapai melalui penggunaan sistem terintegrasi. Keseluruhan kerja baik sistem aktif maupun pasif melalui kombinasi kualitas positif akan memberikan efek yang maksimal.

Perhitungan efisiensi yang umum digunakan menunjukkan bahwa penggunaan radiasi matahari secara pasif akan menyediakan sekitar 14 hingga 16 persen dari kebutuhan pemanas rumah Anda. Sistem seperti itu akan menjadi bagian penting dari proses pembangkitan panas.

Namun, meskipun pasti sifat positif sistem pasif, kemungkinan utama untuk sepenuhnya memenuhi kebutuhan bangunan dalam panas, masih perlu menggunakan peralatan pemanas aktif. Sistem yang fungsinya langsung penyerapan, akumulasi dan distribusi radiasi matahari.

Perencanaan dan perhitungan

Hitung kemungkinan memasang sistem pemanas aktif menggunakan energi matahari (sel surya kristal, kolektor surya), sebaiknya pada tahap desain bangunan. Tapi tetap saja, momen ini tidak wajib, pemasangan sistem seperti itu juga dimungkinkan pada tugas yang ada, terlepas dari tahun konstruksinya (dasar keberhasilan adalah perhitungan yang benar dari seluruh skema).

Pemasangan peralatan dilakukan di sisi selatan rumah. Lokasi ini menciptakan kondisi untuk penyerapan maksimum radiasi matahari yang masuk di musim dingin. Fotosel yang mengubah energi matahari dan dipasang pada struktur tetap paling efektif bila dipasang relatif terhadap permukaan bumi pada sudut yang sama dengan lokasi geografis bangunan yang dipanaskan. Sudut atap, tingkat belokan rumah ke selatan - ini adalah poin penting yang harus diperhitungkan saat menghitung seluruh skema pemanasan.

Fotosel surya dan kolektor surya harus dipasang sedekat mungkin dengan tempat konsumsi energi. Ingatlah bahwa semakin dekat Anda membangun kamar mandi dan dapur, semakin sedikit kehilangan panas (dalam hal ini, Anda bisa bertahan dengan satu kolektor surya yang akan memanaskan kedua ruangan). Kriteria utama untuk mengevaluasi pemilihan peralatan yang Anda butuhkan adalah efisiensinya.

Sistem pemanas surya aktif dibagi menjadi beberapa kelompok berikut sesuai dengan kriteria berikut:

1. Penggunaan sirkuit cadangan;
2. Musim kerja (sepanjang tahun atau pada musim tertentu);
3. Tujuan fungsional - pemanas, pasokan air panas, dan sistem gabungan;
4. Pembawa panas yang digunakan adalah cairan atau udara;
5. Solusi teknis yang diterapkan untuk jumlah sirkuit (1, 2 atau lebih).

Data ekonomi umum akan menjadi faktor utama dalam memilih salah satu jenis peralatan. Perhitungan termal yang kompeten dari seluruh sistem akan membantu Anda memutuskan dengan benar. Perhitungan harus dilakukan dengan mempertimbangkan indikator setiap ruangan tertentu di mana organisasi pemanas matahari dan (atau) pasokan air panas direncanakan. Penting untuk mempertimbangkan lokasi bangunan, kondisi alam iklim, ukuran biaya sumber daya energi yang dipindahkan. Perhitungan yang benar dan pilihan skema organisasi pasokan panas yang berhasil adalah kunci kelayakan ekonomi menggunakan peralatan energi surya.

Sistem pemanas surya

Skema pemanasan yang paling umum digunakan adalah pemasangan kolektor surya, yang menyediakan akumulasi energi yang diserap dalam wadah khusus - baterai.

Sampai saat ini, yang paling luas adalah skema pemanas sirkuit ganda untuk tempat tinggal, di mana sistem sirkulasi paksa pendingin di kolektor dipasang. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut. Air panas disuplai dari atas tangki penyimpanan, prosesnya terjadi secara otomatis sesuai dengan hukum fisika. Air dingin mengalir disuplai oleh tekanan ke bagian bawah tangki, air ini menggantikan air panas yang dikumpulkan di bagian atas tangki, yang kemudian memasuki sistem pasokan air panas rumah untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga dan pemanas.

Untuk rumah satu keluarga, biasanya dipasang tangki penyimpanan dengan kapasitas 400 hingga 800 liter. Untuk memanaskan pembawa panas dengan volume seperti itu, tergantung pada kondisi alam diperlukan untuk menghitung dengan benar luas permukaan kolektor surya. Juga perlu untuk membenarkan penggunaan peralatan secara ekonomis.

Perangkat standar untuk memasang sistem pemanas surya adalah sebagai berikut:

• Langsung kolektor surya itu sendiri;
• Sistem pemasangan (penopang, balok, dudukan);
• tangki penyimpanan;
• Tangki mengkompensasi ekspansi berlebih dari pembawa termal;
• Perangkat kontrol pompa;
• Pompa (set katup);
• Sensor suhu;
• Perangkat pertukaran panas (digunakan dalam skema dengan volume besar);
• pipa berinsulasi panas;
• Perlengkapan keamanan dan kontrol;
• Tepat.

Sistem berdasarkan panel penyerap panas. Panel seperti itu, sebagai suatu peraturan, digunakan pada tahap konstruksi baru. Untuk pemasangannya, perlu membangun struktur khusus yang disebut atap panas. Ini berarti bahwa panel harus dipasang langsung ke dalam struktur atap, menggunakan elemen atap sebagai elemen integral dari penutup peralatan. Instalasi semacam itu akan mengurangi biaya Anda untuk membuat sistem pemanas, namun, itu akan membutuhkan pekerjaan berkualitas tinggi untuk waterproofing sambungan perangkat dan atap. Cara memasang peralatan ini mengharuskan Anda merancang dan merencanakan semua tahapan pekerjaan dengan cermat. Hal ini diperlukan untuk memecahkan banyak masalah yang berkaitan dengan perpipaan, penempatan tangki penyimpanan, pemasangan pompa, penyesuaian kemiringan. Cukup banyak masalah pemasangan yang harus diselesaikan jika bangunan tidak berbelok ke selatan dengan cara yang paling berhasil.

Secara umum, proyek sistem pemanas surya akan berbeda dari yang lain sampai tingkat tertentu. Hanya prinsip-prinsip dasar sistem yang akan tetap tidak berubah. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk memberikan daftar yang tepat dari bagian-bagian yang diperlukan untuk pemasangan lengkap seluruh sistem, karena selama proses pemasangan mungkin perlu menggunakan elemen dan bahan tambahan.

Sistem pemanas cair

Dalam sistem yang beroperasi berdasarkan pembawa panas cair, air biasa digunakan sebagai media penyimpanan. Penyerapan energi terjadi di kolektor surya datar. Energi disimpan dalam tangki penyimpanan dan digunakan sesuai kebutuhan.

Untuk mentransfer energi dari perangkat penyimpanan ke gedung, penukar panas air-ke-air atau air-ke-udara digunakan. Sistem pasokan air panas dilengkapi dengan tangki tambahan, yang disebut tangki pemanasan awal. Air dipanaskan di dalamnya karena radiasi matahari dan kemudian memasuki pemanas air konvensional.

Sistem pemanas udara

Sistem seperti itu menggunakan udara sebagai pembawa panas. Pendingin dipanaskan dalam kolektor surya datar, dan kemudian udara panas memasuki ruangan yang dipanaskan atau ke perangkat penyimpanan khusus, di mana energi yang diserap disimpan dalam nosel khusus, yang dipanaskan oleh udara panas yang masuk. Berkat fitur ini, sistem terus memasok panas ke rumah bahkan di malam hari saat radiasi matahari tidak tersedia.

Sistem dengan sirkulasi paksa dan alami

Dasar pengoperasian sistem dengan sirkulasi alami adalah pergerakan independen dari pendingin. Di bawah pengaruh kenaikan suhu, ia kehilangan kepadatannya dan karenanya cenderung ke bagian atas perangkat. Perbedaan tekanan yang dihasilkan membuat peralatan berfungsi.