В городе Окотокс, Альберта, Канада (51.1 с.ш. 114 з.д.) была реализована последняя и наиболее успешная отопительная солнечная система с сезонным грунтовым аккумулятором без теплового насоса - Drake Landing Solar Community (DLSC). При ее проектировании канадцы учли практический опыт и изучили результаты исследований европейцев в этой области с целью создать экономически выгодную и эффективную круглогодичную систему отопления с максимально возможной солнечной составляющей в общем энергопотреблении жилого района.
Солнечная отопительная система с грунтовым аккумулятором в районе Окотокс была введена в эксплуатацию в 2007 году. Это была первая солнечная отопительная система в Северной Америке, способная покрывать более 90% потребности в отоплении 52 частных домов. Централизованная система отопления жилого района спроектирована таким образом, чтобы запасать избыток солнечной энергии в теплый период с помощью грунтового аккумулятора для дальнейшего использования в период, когда необходимость в ней возрастает. Тепловая система состоит из:
Солнечная энергия, собранная посредством системы плоских солнечных коллекторов площадью 2 293 кв. м, аккумулируется в грунте и позднее, когда есть необходимость в отоплении, извлекается оттуда с целью дальнейшего распределения между домами в жилом районе. Грунтовый аккумулятор расположен на углу близлежащего парка, покрытый слоем изоляции под верхним слоем почвы, состоит из 144 скважин, 35 м глубиной каждая, расположенных в 24 параллельных контура. Соединение рядов последовательно соединенных скважин осуществлено таким образом, чтобы вода текла из центра к периферии во время зарядки аккумулятора и vice versa во время разрядки, таким образом, чтобы наиболее высокая температура всегда оставалась в центре. Для эффективного сбережения тепловой энергии в грунтовом аккумуляторе, температура которого может достигать 80 гр в теплый период года, он должным образом изолирован глиной, изоляцией R-40, песком, водоупорной мембраной и другими изолирующими материалами. В теплое время года сезонный аккумулятор получает тепловую энергию солнца через временный аккумулятор. В холодное время года, когда уровень солнечной радиации минимальный, возрастающие потребности в отоплении обеспечиваются грунтовым аккумулятором через временный аккумулятор. Когда температура временного аккумулятора не соответствует необходимому уровню, в энергетическом центре жилого района включается газовый котел.
Коттеджи были спроектированы на 30% более энергоэффективными, чем обычные дома и сертифицированы канадским стандартом R-2000. Каждый дом обеспечен современной изоляцией, воздушным барьером и рекуперативной вентиляцией. Их отопление осуществляется через 4 ветви распределительной сети, состоящей из двойных трубопроводов. Сплит-система кондиционирования и рекуперации тепла обеспечивает принудительное воздушное отопление и наличие свежего воздуха. Независимая 2х-коллекторная солнечная система подогрева горячей воды и высокоэффектиный газовый котел (back-up) обеспечивают бесперебойное горячее водоснабжение. Такая комбинация приводит к 65-70% снижению потребления газа.
Большая часть энергетического оборудования (насосы, контроллеры, вспомогательный газовый котел, etc), а также 2 временных тепловых бака-аккумулятора общим объемом 240 куб. м находятся в специализированном помещении – Энергетическом Центре.
Временный аккумулятор служит буфером между контуром солнечных коллекторов, распределительным контуром и грунтовым аккумулятором. Основные функции временного аккумулятора: получение и распределение тепловой энергии по мере необходимости. Баки-аккумуляторы для временного хранения тепловой энергии являются необходимой составляющей подобной системы, так как обладают более высокой теплопроводностью и позволяют утилизировать тепловую энергии более интенсивно, чем грунтовый аккумулятор, который, в свою очередь, обладает более высокой теплоемкостью. В теплый период года при высоком уровне солнечной радиации, грунтовый аккумулятор не может так же быстро поглотить солнечную энергию, как она может быть собрана солнечными коллекторами. Таким образом, временный аккумулятор накапливает дневную тепловую солнечную энергию и продолжает передавать ее грунтовому аккумулятору в течение ночи.
Таким образом, вся солнечная тепловая система имеет значительное положительное влияние на экологическую ситуацию в Drake Landing Solar Community путем снижения сокращения выбросов на 5 тонн парниковых газов ежегодно, а также имеет высокую экономическую эффективность, покрывая 86% (на 4м году функционирования) потребления энергии на отопление с помощью солнечной энергии.
Канадская солнечная система с сезонным аккумулятором на сегодняшний день является наиболее успешной с самой большой величиной солнечной составляющей в общем потреблении энергии на отопление – 86%. Грунтовый аккумулятор еще не достиг стационарного состояния температур, но результаты уже на сегодняшний момент многообещающие. Предлагаю вашему вниманию, приведенное ниже сравнение основных параметров двух солнечных отопительных систем с грунтовым аккумулятором: в Канаде и в Швеции.
К восьмому году функционирования шведская солнечная отопительная система в Аннеберге достигла стационарного состояния температур и солнечная составляющая в общем энергопотреблении, полученная в результате проведенного детального анализа системы, составляла 28%. В 2002 году, когда система была запущена в эксплуатацию, она была единственной и уникальной в своем роде. Во время проектирования и монтажа системы возник ряд трудностей, кроме того были допущены некоторые ошибки, как при проведении расчетов так и при строительстве. Тем не менее, система осуществляет свою главную функцию и дает неоценимый практический опыт для последователей.
Используя эти знания и мировой опыт применения солнечных технологий для крупномасштабных отопительных систем с сезонными аккумуляторами, новая система была введена в эксплуатацию в Канаде в 2007 году и успешно функционирует и по сей день. Главный вывод, который был сделан после проведенной оценки работы шведской системы – это уровень потерь, который оказался намного выше, чем было предусмотрено на этапе проектирования. Чтобы избежать таких последствий, солнечная отопительная система DLSC была надлежащим образом изолирована. Кроме того, был построен только 1 Энергетический Центр с двумя большими водными баками-аккумуляторами с высокой степенью стратификации 120 000 л каждый, вместо 13 небольших сабъюнитов с одним-двумя баками по 750 литров. Такая стратегия привела к тому, что большее количество возможных потерь тепловой энергии, удалось избежать.
В сравнительной таблице обозначены все основные различия в конфигурации и организации двух солнечных тепловых систем. В отличие от шведской, канадская система оборудована современной системой мониторинга и контроля, которая обеспечивает запись и хранение данных всех установленных датчиков. Такая детальная система мониторинга была разработана в целях проведения дальнейших исследований реально существующей системы и сравнения ее с моделью, созданной в программе TRNSYS. Координатор проекта SAIC Canada постоянно следит за работой системы, занимается усовершенствованием оборудования мониторинга и контроля, а также проводит инспекции рабочих помещений по всей территории жилого района. Это помогает выявить неполадки и ошибки, которые могут возникнуть в работе системы, и вовремя их устранить.
Можно сделать вывод, что два приведенных примера: первая шведская солнечная система и затем канадская, доказали возможность успешного круглогодичного использования солнечной энергии для местной системы отопления в жилых районах в условиях холодного климата для обеспечения отопления и горячего водоснабжения. Приведенные выше системы сделали значительный шаг вперед в продвижении технологий солнечной энергетики по всему миру и служат ярким примером применения эффективных и экологически чистых энергетических систем.
Ильгизар
Как сохранить тепло в доме. Энергосберегающие технологии!!
Отопление дома, менее 1 М3 газа, или 3 кг дров в сутки, только при отсутствии солнца в течение 3 дней.
Солнечный коллектор с селективным покрытием или воздушные коллекторы с аккумулированием тепла!!
Полная рекуперация отработанного воздуха, рекуперационная воздушная система отопления.
Умная вентиляция с рекуперацией и кондиционирование, подземный летний кондиционер.
Датчики контролируют содержание влаги и углекислого газа в помещении, и установка автоматически регулирует мощность вентиляции.
Использование тепла земли, в тоже время постоянное накопление излишков солнечного тепла в земле.
Теплоотражающие (теплозащитные) энергосберегающие пленки на окна, исключение инфильтрации.
Отражающая теплоизоляция всех ограждающих конструкцией дома, оптимальная толщина для алюминиевой фольги hAl — 9- 15 мкм.
Для отражающей теплоизоляции - наличие воздушного зазора в 20 мм между отражателем и обшивкой со стороны источника тепла.
Феноменальный дешевый утеплитель солома толщина 35 см, обшивка дома палубная доска, или ТЕРРАСНАЯ ДОСКА ИЗ соломы ДПК, пол, потолок половая доска.
Гибридный каркасный дом, из досок и кирпича, как аккумулятор тепла для стабильности температуры!!!!
С уважением Зарипов Ильгизар http://straw-house.ru/