Рис. 1. Поступление солнечной энергии по метеостанциям Приморского края
Рис. 2. Различные конструкции солнечных коллекторов
Рис. 3. Солнечная водонагревательная установка в г. Партизанске
Рис. 4. Сезонная солнечная водо- нагревательная установка
Рис. 5. Солнечная водонагревательная установка с солнечным коллектором трубчатого типа
Рис. 6. Комбинированная солнечная водонагревательная установка
Рис. 7. Солнечная водонагревательная установка для горячего водоснабжения
Рис. 8. Опытно-экспериментальный стенд
Число солнечных дней в среднем по Приморскому краю составляет 310 при продолжительности солнечного сияния более 2000 ч.Территория края разделена на районы (рис. 2) по интенсивности и продолжительности поступления солнечной энергии, есть районы,где число дней без солнца всего 26 в году, продолжительность солнечного сияния 2494 ч (п. Пограничный). На северном побережье продолжительность солнечного сияния от 1900 до 2100 ч на южном от 2000 до 2200.
Для создания солнечных водонагревательных установок различного назначения в лаборатории были разработаны несколько конструкций солнечных коллекторов (рис. 3) с рабочей площадью от 0,6 до 3,5 м2, некоторые из них были выпущены сериями. Отдельные конструкции коллекторов запатентованы. На солнечные коллекторы разработаны технические условия ТУ 4938-001-01522367–99.
На основе проведенных исследований при использовании солнечных коллекторов, разработанных в лаборатории, созданы промышленные солнечные водонагревательные установки для горячего водоснабжения различной мощности. В 1991 г. в г. Партизанске Приморского края была создана сезонная солнечная водонагревательная установка (рис. 4), предназначенная для горячего водоснабжения бытового комбината с расходом до 2000 л теплой воды в сутки в течение трех сезонов: весна–лето– осень (при температурах наружного воздуха выше 0°С).
В установке были применены 18 солнечных коллекторов с общей площадью тепловоспринимающей поверхности 18 м2.Достигнута тепловая мощность 12–14 кВт. Опыт эксплуатации установки позволил разработать и в 1994 г. создать всесезонную солнечную водонагревательную установку (рис. 5).Установка размещалась на крыше здания Института проблем морских технологий ДВО РАН и выполняла функции экспериментальной установки и источника горячей воды.
В установке использовались 18 солнечных коллекторов с тепловоспринимающей поверхностью 0,6 м2 каждый и бак-аккумулятор емкостью 900 л. Конструктивные особенности: наличие двух контуров, двухъярусная компоновка блока нагревателей, одинарное остекление. Удельная тепловая мощность установки достигала 0,7 кВт/м2, среднегодовая тепловая мощность— 0,3 кВт/м2.
Для системы горячего водоснабжения частного дома в пригороде Владивостока в 1997 г. была разработана и создана солнечная водонагревательная установка с солнечным коллектором трубчатого типа, площадью тепловоспринимающей поверхности 3,5 м2 (рис. 6).Удельная тепловая мощность достигала 0,65 кВт/м2, температура воды, поступающей из коллекторов в бакаккумулятор, — 70°С.
Конструктивные особенности: наличие двух контуров, естественная циркуляция, одинарное остекление, простота конструкции. Установка включена в систему горячего водоснабжения дома и обеспечивает потребителей горячей водой в период весна–лето–осень. В остальное время года горячее водоснабжение обеспечивается бойлером. На основе разработок авторов ОАО «ПО Примагропромэнерго» освоило серийное производство солнечных коллекторов площадью 0,94 и 3 м2 и на их основе выпускает солнечные водонагревательные установки.
Первую солнечную комбинированную водонагревательную установку смонтировали в 1998 г. в с.Новопокровка для круглогодичного горячего водоснабжения прачечной центральной районной больницы (рис. 7).Площадь коллекторов— 18 м2, емкость бака-аккумулятора — 1,5 м3,мощность дублирующего источника— 6,0 кВт. Все вышеприведенные установки имеют естественную циркуляцию и используются только для горячего водоснабжения.
Опыт их эксплуатации позволил перейти к созданию комбинированных солнечнотопливных установок для теплоснабжения автономных объектов. В 2001 г. авторами разработана, изготовлена и смонтирована комбинированная солнечная система с принудительной циркуляцией для системы отопления и горячего водоснабжения частного дома (рис. 8).
Установка состоит из 10 солнечных коллекторов, общей площадью тепловоспринимающей поверхности 30 м2; бака-аккумулятора объемом 1,5 м3 с теплообменниками для горячей воды; системы отопления и контура солнечной установки; дублирующего источника и соединительных трубопроводов. В качестве дублирующего источника используется электрокотел мощностью 9 кВт.
Солнечная водонагревательная установка для горячего водоснабжения Центра социальной реабилитации несовершеннолетних представлена на рис. 9.Площадь тепловоспринимающей поверхности коллекторов— 40 м2, емкость двух баков-аккумуляторов— 2,8 м3.Установка обеспечивает горячей водой душевую, кухню и прачечную. Нами осуществляется постоянный мониторинг параметров установки.
В лаборатории постоянно совершенствуются солнечные водонагревательные установки, основывающиеся на непрерывно проводимых экспериментальных исследованиях, которые обеспечивают повышение эффективности рабочих процессов, происходящих в установках и их отдельных элементах. Для исследования в натурных условиях рабочих процессов солнечных коллекторов различных типов при финансовой поддержке фонда «Научный потенциал» был создан опытно-экспериментальный стенд (рис. 10).
На стенде можно одновременно проводить испытания двух-трех конструкций солнечных коллекторов. Сотрудники лаборатории постоянно информируют широкий круг лиц о возможностях применения солнечной энергии. В результате усилий сотрудников лаборатории в Приморском крае более 10 организаций различных форм собственности стали работать в области использования возобновляемых источников энергии. Следует отметить, что использование солнечной энергии позволяет улучшить экологическую обстановку за счет уменьшения выбросов в атмосферу.
Так, солнечная установка с площадью коллекторов 50 м2 может снизить выбросы в атмосферу до 16 850 кг СО2, до 620 кг SO2, до 60 кг NО2, до 58 600 кг загрязненных дымовых газов, потребление атмосферного кислорода до 12 300 кг, а также уменьшить количество отходов до 1590 кг золы в год. Что же мешает расширению объемов нетрадиционной энергетики, в частности ветроэнергетики, в энергобалансе России:
- привычка к глобальным, самым мощным и крупным в мире энергопроизводящим установкам;
- монополия «большой» энергетики. Поглощение и подавление «малой» энергетики;
- отсутствие протекционистской политики правительства и законодательной базы по нетрадиционной энергетике и ее взаимоотношениям с «большой» энергетикой.
