Статья посвящена анализу основных достоинств многофункционального гелиопрофиля ТЕПС. В ней говорится о теплопоглощающей панели солнечного коллектора, которую можно использовать при строительстве дома для крыши, для обогрева и охлаждения внутренних поверхностей морозильных, холодильных и термокамер, жидкостно-воздушных теплообменников и т. п.
Статья представляет интерес для широкого круга читателей.
Современные материалы, инженерные системы и технологии постепенно меняют традиционные подходы к строительству
Современные материалы, инженерные системы и технологии постепенно меняют традиционные подходы к строительству. Новое поколение жилых домов и производственных помещений приходит на смену убогим строениям, кардинально меняя внешний облик городов и жизнь их обитателей.
Новые дома в нашей стране по-прежнему экипируются по старинке, с централизованной зависимостью от электрических и газовых сетей. Даже модное сейчас автономное отопление на самом деле никакое не автономное. Учитывая постоянный рост цен на энергоносители, сегодня никто не может надеяться на стабильность в будущем. Где же выход?
От автономного дома – к независимому государству
Лучшие умы планеты давно изобрели оборудование, использующее энергию возобновляемых источников – солнца, ветра, воды, земли. Средний поток солнечной энергии на Землю составляет 200-250 Вт/м2, в то время как на хозяйственную деятельность человека необходимо всего – 2 Вт/м2 в неиндустриальных районах и не более 15-20 Вт/м2 в высокоиндустриальных. То есть, достаточно использовать от 1 до 8% солнечной энергии, чтобы полностью удовлетворить энергетические потребности человечества.
Дом, созданный из безопасных материалов и использующий при эксплуатации самое современное инженерное оборудование, обходится при строительстве гораздо дороже, чем здание традиционной конструкции. Однако в эксплуатации он несравнимо дешевле, а главное – чище. Чтобы осознать это, надо уметь не считать, а просчитывать на несколько шагов вперед. Автономный дом – это кирпичик, из которого можно сложить реальную автономию государства.
Украина сегодня на $1000 своего ВВП потребляет газа в 10 раз больше, чем Польша, и в 40 раз больше, чем Германия, что требует от нас кардинально изменить свое отношение к энергосбережению.
Солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья
Стран, у которых нет собственных энергоносителей, довольно много. Поэтому оборудование, использующее альтернативные источники энергии для отопления и подогрева воды, широко представлено на мировом рынке. Оно достаточно дорогое, но если учесть, что материальные затраты требуются только на покупку и монтаж оборудования и после этого финансовых затрат практически нет, выгодно в любом случае. Так, тепловые насосы (ТН), начавшие свое победное шествие по планете более четверти века назад, по прогнозам Мирового энергетического комитета, к 2020 году заменят все существующие теплоносители. Сегодня их количество исчисляется десятками миллионов.
Общая площадь гелиосистем, установленных на планете, составляет примерно 70 млн.м2. Программы по солнечной энергетике приняты в 70 странах мира.
В Украине сегодня 6 предприятий в разных регионах страны освоили выпуск солнечных коллекторов пяти различных конструкций. Их стоимость колеблется от 60 до 150 дол./м2. Сдерживает увеличение их выпуска отсутствие у предприятий оборотных средств, специальных фондов и льгот, предусмотренных Законом Украины «Об энергосбережении».
Широкому внедрению солнечных коллекторов мешает целый ряд их конструктивных недостатков. В поисках альтернативы проектанты пробовали разные варианты. Элементарным решением явился усовершенствованный солнечный коллектор – гелиопрофиль ТЕПС производства днепропетровской фирмы «ИНСОЛАР ЮСВ». Это изделие получило звание «Лучшее изобретение 2005 года в области энергетики».
Основное достоинство гелиопрофиля ТЕПС – многофункциональность. Это теплопоглощающая панель солнечного коллектора с каналами для жидкого и воздушного теплоносителей, которую можно использовать для обогрева и для охлаждения, выстилая внутренние поверхности и перегородки морозильных, холодильных и термокамер, жидкостно-воздушные теплообменники и т.п.
Оригинальное конструктивное решение позволяет делать из гелиопрофиля ТЕПС крышу или фасад, не создавая дополнительной нагрузки на здание. Себестоимость гелиопрофиля, по сравнению с солнечными коллекторами, ниже, а его возможности могут быть расширены, если на поверхности разместить фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии в электрическую.
Принцип работы гелиопрофиля следующий: солнце нагревает его поверхность, тепло передается теплоносителю, протекающему по цилиндрическому каналу, либо воздуху, который находится в призматической плоскости и поступает в комплексную систему энергообеспечения: горячего водоснабжения и отопления, вентиляции, кондиционирования. Для уменьшения потерь тепла тыльная сторона конструкции закрыта слоем стандартного теплоизоляционного материала, а лицевая – слоем прозрачной теплоизоляции. Это позволяет утилизировать с 1 квадратного метра поверхности 100-600 Вт мощности солнечного излучения. Рабочая температура жидкого теплоносителя на выходе из отводящего коллектора +30 – +90оС, воздуха +30 – +50оС.
Теплотехнические свойства гелиопрофиля были исследованы в НИИ энергетики Днепропетровского национального университета. Специалисты подсчитали, что строительство зданий с фасадами или крышами из гелиопрофиля ТЕПС площадью 1 млн. м2 эквивалентно введению в эксплуатацию теплогенерирующего оборудования мощностью 500 МВт, или приросту выработки тепловой энергии (5-6)х105 МВт/час, или экономии топлива до 150 т.у.т., уменьшению выбросов СО2 до 56,4 тыс. тонн.
Работа гелиопрофиля будет наиболее эффективной, если соединить его с тепловым нососом. Тепловой насос использует тепло, рассеянное в окружающей среде – в земле, воде, воздухе. Энергоактивная ограждающая конструкция (кровля, стена), то есть гелиопрофиль, играет в этом случае роль низкопотенциального источника тепла и сбросного конвектора тепловых излишков.
О тепловых насосах в нашей стране мало известно даже в среде строителей. Один тепловой насос заменяет котел, бойлер, кондиционер, осушитель и при этом обходится дешевле. В США, Японии, Германии, Швеции, Швейцарии, Австралии, Финляндии такие установки внедряются скоростными темпами. Затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить 3,4, а часто и 5-8 кВт тепловой энергии. А при использовании в системе с гелиопрофилем ТЕПС – до 8-12 кВт. В среднем 60-75% потребностей теплоснабжения дома ТН обеспечивает бесплатно. Первоначальные затраты на насос и монтаж системы сбора тепла довольно ощутимы и составляют $300-1200 на 1 кВт потребляемой мощности отопления. Но капиталовложения окупаются за 2-3 года, только за счет сберегаемого топлива и электричества. Тепловые насосы практически взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива, нет открытого огня, опасных газов и смесей. В сущности, ТН опасен не более, чем холодильник. Тепловые насосы имеют большой срок службы и работают полностью в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.
Во Львове на улице Саксаганского есть так называемое энергоактивное здание (с минимальным среднегодовым потреблением энергии внешних энергоносителей). Это первый дом, в котором фирма «Инсолар ЮСВ» в 2004 году на практике применила принципы использования гелиопрофиля ТЕПС и возобновляемых источников энергии. Идея «природной цивилизации» становится все ближе к повседневной реальности. Может это станет началом новой эпохи, менее агрессивной по отношению к природе и более гуманной к человеку.
(По материалам «Всеукраинской технической газеты»).