проектуємо майбутнє
Статті

Використання сонячної енергії для охолодження - технології та переспективи.

Літо 2015 року було найспекотнішим на планеті за всю історію метеорологічних спостережень, починаючи з 1880 року. І схоже , що цьогоріч буде встановлено новий температурний рекорд. Вже 4 травня у Києві було зафіксовано рекорд максимальної температури повітря. За даними спостережень метеостанції Центральної геофізичної обсерваторії імені Бориса Срезневського, після полудня стовпчик термометра піднявся до +30,1°С, що на 1,2°С вище попереднього максимуму 1911 року. Прогнозується, що влітку 2018 стовпчик термометра досягатиме і до +40 градусів та зросте кількість днів з температурою +30…+35°С.

Зміни клімату відбуваються , і в майбутньому охолодженння буде необхідною складовою створення комфорту в наших оселях. Прогнозується , що до 2020 року споживання енергії для охолодження щорічно зростатиме більш ніж на 10%.

Сучасні будинки це енергозберігаючі , добре утеплені об’єкти. Завдяки низькому енергоспоживанню ми отримали можливість ефективно використовувати відновлювальні джерела енергії: сонце , енергію землі та повітря , біомасу. А яке майбутнє систем охолодження , які «зелені» технології ми можемо використовувати , щоб забезпечувати оптимальні температури в літній період?

Звичайно , для створення комфортних умов важливим є використання пасивних методів: якісне теплоізолювання будівель , низькоемісійні віконні конструкції , застосування зовнішніх сонцезахисних систем , природнє затінення і т.п. Правильне проектування об’єкту та якісне будівництво суттєво знижують витрати енергії для охолодження.

Однією з наявних технологій кліматизації є використання теплових насосів , які здатні сумістити функції опалення та охолодження в одному пристрої. Використання енергії навколишнього середовища та багатофункціональність роблять тепловий насос одним з найперспективніших генераторів енергії.

Мал.1 - Системне рішення компанії Waterkotte , що передбачає використання фотоелектричних панелей для живлення теплового насосу , який забезпечуватиме опалення , гаряче водопостачання та охолодження будинку

Якщо ж розглядати можливість електропостачання теплового насосу за допомогою фотоелектричних установок , ми отримаємо рішення , що повністю забезпечуватиметься відновлювальною енергією. Враховуючи , що сонячна генерація влітку найвища, ми можемо отримати максимальну кількість енергії , необхідної для роботи системи охолодження.

Суттєву перевагу в плані охолодження, звичайно, мають геотермальні теплові насоси, що використовують низьку температуру грунту чи води для кондиціонування приміщень. Таке " пасивне" охолодження забезпечує не тільки високий комфорт, але і найнижчі експлуатаційні витрати,  оскільки процес відбувається без вмикання компресора і електроенергія витрачається лише на роботу циркуляційного насосу геотермального контуру.

Зростання кількості сонячних днів призводить до збільшення витрат енергії на охолодження будівель, але з іншого боку це суттєво покращує потенціал використання геліоустановок в кліматичних системах. Енергія сонця може застосовуватись для охолодження за наступними схемами:

  • виробництво фотоелектричними панелями електроенергії , яка надалі використовується для живлення традиційних, обладнаних компресорами, холодильних машин
  • використання сонячного тепла в холодильних машинах з термічним приводом для прямого процесу кондиціонування

Мал.2 - Геліотермічна установка Ritter XL Solar заводу Festo ( Німеччина ) використовується для опалення , гарячого водопостачання та охолодження виробничих приміщень

Використання сонячного тепла є перспективним та має ряд переваг:

  • геліотермічні колектори більш ефективні , ніж панелі для виробництва електроенергії
  • в системах прямого охолодження застосовуються екологічно чисті холодоагенти
  • термічні чилери споживають мінімальну кількість електроенергії
  • значно нижчий рівень шуму в порівнянні з компресорними машинами
  • геліотермічні колектори можуть паралельно з охолодженням забезпечувати гаряче водопостачання та підтримку опалення
  • установки прямого охолодження практично не потребують обслуговування.

Основою систем сонячного охолодження є термічні процеси. Більшість установок об’єднує використання сорбційних процесів :

  • абсорбції (поглинання рідин та газів всім об’ємом твердого або рідкого робочого тіла, що є абсорбентом)
  • адсорбції (поглинання рідин та газів поверхневим шаром твердого тіла, що є адсорбентом)

Існують також інші технології , такі як струменевий пароінжектор або термічний привід компресора / https://caxapa.ua/ru/kompaniya/statti/oholodzhennja-za-dopomogoju-pari-ta-sonjachnih-kolektoriv /

Але розглянемо більш детально саме холодильні машини, які застосовують процеси сорбції та є сьогодні доступними на ринку:

  • адсорбційні машини: використовують тверді сорбенти - діоксид кремнію або цеоліт. В якості холодоагенту слугує звичайна вода.
  • абсорбційні машини: використовуються рідкі сорбенти. На ринку доступні бромистолітієві холодильні машини , з водою в якості холодоагенту або установки з водою , в якості сорбента та аміаку , як холодоагенту. При використанні аміаку можливо досягнути температури пари нижче 0°С .

Мал.3 - Робочі цикли адсорбційної холодильної машини

Ефективність чилерів визначається коефіцієнтом корисної дії COP (Coefficient of Performance). Для електричних компресійних холодильних машин також використовується подібний COP коефіцієнт енергетичної ефективності - EER. Типові значення COP для сорбційних машин знаходяться в діапазоні між 0,5 і 0,8. Більша ефективність холодильної машини зменшує вартість системи та знижує експлуатаційні витрати. COP установки в значній мірі залежить від температури теплоносія , необхідного для активації машини , від температури холодильної води та від температури охолоджуючого контуру.

Мал.4 - Формування коефіцієнтів корисної дії холодильних машин

Зростання COP досягається за рахунок більш ефективної технології або оперативних умов експлуатації. Наприклад , підвищення температури холодильної води зменшує попит на тепло і повторне охолодження та призводить до покращення ефективності системи охолодження. Підвищення температури холодильної води можливо досягнути використовуючи фанкойли із збільшеною площею теплообміну або застосовуючи системи поверхневого охолодження: холодні стелі та стіни. Панельне охолодження збільшує COP системи , зменшує експлуатаційні витрати та покращує комфортність для користувача. Важливою перевагою сорбційних чилерів є низьке споживання електроенергії , до 95% нижче в порівнянні з компресорними машинами.

Мал.5 - Охолоджувальна установка на основі двох чилерів InvenSor LTC 10 plus FC (Загальна потужність - 20кВт)

При виборі холодильної машини важливо розуміти граничні умови роботи, такі як температура теплоносія та мінімальна температура холодильної води, також необхідно перевірити робочі точки за різних умов експлуатації.Так , наприклад , абсорбційні машини потребують вищої температури термічного приводу ніж адсорбційні установки. Використання сонячної теплової енергії передбачає використання накопичувальної ємкості ( 50 - 80 літрів на кв.м сонячних колекторів ) , теплоносій з якої буде за потребою використовуватись на тепло- або холодопостачання. В випадку недостатньої кількості сонячного випромінювання , догрів відбудеться за допомогою основного теплогенератора (газовий або твердопаливний котел).

Мал.6 - Принципова схема використання сонячної енергії для охолодження будівель

При підборі сонячних колекторів для охолодження необхідно враховувати , що сорбційні машини використовують робочий теплоносій температурою не менше 65°C і зазвичай потребують більше 75 °С. Тому доцільним є використання вакуумних колекторів , які на відміну від плоских панелей ефективно працюють з високими температурами. А використання установок Paradigma, які застосовують воду в якості теплоносія, ще більше підвищить продуктивність холодильної машини.

Компанія Сахара пропонує комплексне рішення для облаштування системи охолодження з використанням теплових насосів та сонячної енергії. Поєднання високоефективних сонячних колекторів Paradigma, які використовують воду в якості теплоносія та адсорбційної установки Invensor гарантуватиме високу ефективність системи охолодження. Використання геліотермічної енергії протягом року для гарячого водопостачання , опалення та охолодження підвищує економічну доцільність впровадження систем сонячного охолодження.

Більше про сонячні установки Paradigma: http://caxapa.ua/produkciya/sonyachni-akvasistemi/paradigma-presentation#vakuumnij-kolektor-aqua-plasma

Більше про адсорбційні холодильні машини Invensor : http://caxapa.ua/produkciya/konditsioneri/invensor/adsorbtsijni-holodilni-mashini
та
https://caxapa.ua/kompaniya/statti/adsorbtsijni-mashini-pojednannja-oholodzhennja-ta-energija-sontsja

 

Грунтовий акумулятор тепла eTank - ще одне рішення для ефективного використання відновлювальних джерел енергії
Використання сонячної енергії для охолодження - технології та переспективи.
Поставити питання
Консультант
-

Адміністратор в мережі. Вкажіть ваше питання, натисніть відправити та дочекайтесь підключення консультанта.

В даний момент адміністратор не в мережі. Ви можете залишити свою ел. адресу і питання.

Чекаємо консультанта...
Загрузка....