Альтернативные источники отопления

Альтернативные источники отопления

Вопросы энергосбережения и экономии ресурсов в последнее время поднимаются все чаще. Еще недавно основные потребности в энергии человечество удовлетворяло за счет сжигания различных ресурсов, которые в большинстве своем относятся к невозобновляемым. Прежде всего, это, разумеется, нефть, уголь, газ и опасный уран. Едва ли не единственным исключением является гидроэнергетика. Но ГЭС не может удовлетворить все потребности, к тому же развитие атомной энергетики сейчас находится под большим вопросом. Так уж парадоксально устроен человек: все согласны с мыслью о том, что сжигание топлива вредно для экологии, но мало кто готов сократить потребление в ущерб собственному комфорту. При этом уже несколько десятилетий ведутся разговоры о том, что запасы углеводородов когда-нибудь кончатся. Иногда называются и конкретные сроки, правда, первые из них уже прошли. Тем не менее топливо и энергия постоянно дорожают, и тенденций к обратному не наблюдается.

В любом доме основные энергетические затраты приходятся на отопление и получение горячей воды, остальные - на работу электроприборов. Сократить потребление электричества возможно, приборы каждого нового поколения гораздо более экономичны, чем их «предки». С отоплением сложнее, для 


снижения затрат требуется целый комплекс дорогостоящих мер, направленных на утепление жилья (например - смонтируйте ПВХ окна, установка жалюзи и тканевых ролет и пр. помогут сохранить тепло в доме.

Увеличение стоимости топлива заставляет все чаще обращать внимание на альтернативные источники, которые раньше ввиду экзотичности, сложности и дороговизны практически не использовались. Все такие источники можно разделить на две группы: первая, к примеру, ветряки и солнечные батареи, вырабатывает электричество, вторая собирает тепловую энергию, которая буквально «валяется под ногами» и падает на нас с неба. К ней относятся гелиостанции и тепловые насосы. У каждой из этих групп своя «зона ответственности». Энергии, полученной от солнечной батареи и даже ветряка, вряд ли хватит для обогрева, преобразовать тепло воды в электрический ток со сколько-нибудь заметным КПД тоже не удастся. Установки, вырабатывающие электроэнергию, экономически оправданны не во всех регионах, в отличие от систем «альтернативного отопления», которые можно использовать практически везде с высокой степенью эффективности. Сейчас во многих странах Европы и США эти системы вырабатывают довольно значительную долю тепловой энергии, и этот рынок очень быстро развивается. Преимуществом таких устройств является низкая себестоимость энергии, экологическая безопасность и отсутствие вредных выбросов, а также частичная или даже полная автономность.

 

СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

Гелиоустановки, т.е. устройства для получения энергии от Солнца, можно разделить на солнечные батареи, вырабатывающие электричество, и коллекторы, используемые для нагрева воды. Несмотря на все конструкторские ухищрения, КПД солнечной батареи до сих пор остается не слишком высоким. Вероятно, в дальнейшем ситуация изменится, но пока к ним прибегают крайне редко. А вот с помощью солнечного коллектора вполне реально собрать довольно ощутимое количество тепла, причем практически бесплатно.

Плоский или плоскопанельный, коллектор.

Представляет собой короб, накрытый стеклом. Внутри размещается змеевик - изогнутая медная трубка, к которой приварены пластины - абсорберы. Возможно и более сложное строение в виде параллельно расположенных трубок. Это делается для уменьшения сопротивления, возникающего припрохождении теплоносителя. Солнце нагревает пластины, те передают тепло трубке, а она в свою очередь - циркулирующей в ней жидкости. Конструкция проста, но часть энергии неизбежно рассеется в окружающий воздух за счет конвекции. Для сбора максимального количества энергии требуется обеспечить как можно большее поглощение тепла на пластинах абсорбера и уменьшить тепловые потери в самой панели. Общеизвестно, что лучше всего поглощают тепло черные тела, но использование обычной краски не дает хороших результатов. Чаще применяют селективное покрытие абсорберов, которое препятствует конвекционным потерям энергии. Нижнюю часть короба заполняют утеплителем - слоем минеральной ваты. Свои требования предъявляются и к стеклу. Оно должно быть достаточно прочным, т. е. толстым, чтобы выдерживать град. Одновременно оно обязано быть максимально прозрачным, и тут как раз наоборот - чем тоньше, тем лучше. Важно и качество обработки поверхности. Обычно в ход идет закаленное оптическое стекло, в котором максимально снижено содержание металлов. Его коэффициент светопропускания превышает 90 %. Для сравнения, у обычных оконных стекол этот коэффициент может составлять 

примерно 80-85 %. Каждый лишний процент здесь важен, ведь вся энергия, задержанная стеклом, до абсорбера просто не дойдет и пропадет без толку. Полностью избавиться от конвекционных потерь в плоском коллекторе не удастся. Как ни крути, абсорбер будет отдавать часть энергии «на улицу», в воздух. В большинстве случаев с этим приходится смириться, хотя производители и предпринимают различные ухищрения с целью минимизации потерь. В современных моделях корпус тщательно герметизируют. Это препятствует попаданию внутрь пыли и влаги, увеличивает коррозионную стойкость элементов и препятствует образованию конденсата на внутренней поверхности стекла. Конденсат, в соответствии с законами физики, выпадает по утрам и препятствует прохождению солнечных лучей. Днем-то он, конечно, испарится, но до этого панель будет работать не в полную силу. Иногда корпус заполняют инертным аргоном. Теплопроводность аргона ниже, значит, потери еще снижаются. Конвективные потери неизбежно возрастают при уменьшении температуры окружающего воздуха. При отрицательных температурах эффективность плоских коллекторов невелика: солнца обычно и так немного, а большая часть собранного на абсорбере тепла 

уйдет впустую, в воздух. Способ избавиться от таких потерь прост - надо удалить воздух.

Вакуумные коллекторы.

Откачивать воздух из плоского ящика не имеет смысла, конструкция окажется чересчур хрупкой. Поэтому в вакуумных коллекторах используются параллельно расположенные трубчатые стеклянные элементы, собираемые в модуль. Трубки сделаны по принципу термоса и изготовлены из высококачественного оптического стекла. Внутреннюю часть трубки иногда гранят или делают U-образной. Конечно, по сравнению с плоскими панелями, такие модули получаются сложнее и дороже, но вакуумные коллекторы собирают тепла примерно в 1,2-1,4 раза больше, хорошо работают зимой, к тому же способны получать энергию от рассеянного и отраженного света (в облачную погоду и от снежного наста). Существуют различные конструкции модулей: в простых для замены трубок при их повреждении придется сливать теплоноситель из системы, более сложные допускают замену «на ходу».

Прямопроточные вакуумные коллекторы. Внутрь стеклянной колбы устанавливается коаксиальная медная трубка с приваренной абсорбирующей пластиной. Холодный теплоноситель течет по внутренней части трубки, в ее конце перетекает во внешний контур, нагревается, перетекает в магистральную трубу модуля, а затем и в общую магистраль.

Вакуумные коллекторы с принципом «тепловой трубы». Стеклянная колба такая же, а вот принцип работы совершенно иной. Внутри герметичной медной или стеклянной тепловой трубки находится небольшое количество жидкого теплоносителя: воды, антифриза или аммиака. Чтобы уменьшить температуру кипения, из трубки можно откачать часть воздуха. Один конец трубки выводится наружу и вставляется в теплообменник. Нагретый теплоноситель вскипает, пар поднимается наверх, передает тепло воде, конденсируется и стекает обратно. Это наиболее технически совершенная на данный момент конструкция, к тому же замена трубок при необходимости очень проста. Единственное ограничение - такие коллекторы нельзя устанавливать горизонтально, собирающая магистраль должна находиться выше трубок.

Альтернативные источники отопления

Другие элементы гелиосистемы.

Модули коллекторов можно установить на горизонтальной или вертикальной плоскости, закрепить на крыше или встроить в нее. Для этого понадобятся различного рода крепежные элементы, поставляемые производителями отдельно. Однотипные модули допускают возможность соединения в «батарею». При монтаже особое внимание следует уделить расположению модулей. Понятно, что максимально эффективная работа будет в том случае, если солнечные лучи падают на поверхность строго перпендикулярно. Сделать следящее устройство, разворачивающее модули, в принципе возможно, такие разработки есть, но на практике эти решения почти не применяются: стоимость аппаратуры окажется выше цены всей гелиосистемы.

Следует учесть и то, что Солнце зимой поднимается ниже, чем летом, а значит, оптимальный угол наклона модулей различается. В северных районах их можно поставить вертикально и улавливать лучи, отраженные от снежного наста. Если для работы достаточно пяти модулей, их обычно соединяют последовательно, один за другим. При одновременной установке большого количества модулей возможно параллельное соединение отдельных частей системы с целью уменьшения потерь на сопротивление протеканию теплоносителя. Сами по себе солнечные коллекторы - всего лишь часть системы, причем не самая дорогая. Для обеспечения горячей водой необходим теплоизолированный накопительный бак с устройствами контроля и управления.

В одноконтурных системах в коллектор поступает та вода, которая в дальнейшем расходуется из бака.

Преимущества - простота, высокий КПД, недостатки - повышенные требования к чистоте и жесткости воды, образование накипи и коррозия от растворенного в воде кислорода. К тому же зимой вода может замерзнуть, повредив установку. В двухконтурных системах используется отдельный контур теплоносителя, который передает энергию воде с помощью теплообменника, обычно змеевика, встроенного в бак. В качестве теплоносителя, как правило, используют специальные антифризы с низкой температурой замерзания. Преимущества - высокая надежность и долговечность системы, высокая коррозионная стойкость и отсутствие выпадения солей в контуре. Недостаток - немного уменьшается эффективность работы и требуется периодическая, раз в пять-семь лет, замена антифриза. Помимо этого, различают системы с естественной циркуляцией (термосифонные), когда горячий теплоноситель поднимается в бак, располагающийся выше коллектора, и системы с принудительной циркуляцией, у которых в контур встраивается небольшой насос.

Также по типу заполнения теплоносителем различают системы постоянного заполнения и самоопорожняющиеся. В первом случае (при двухконтурной системе) в конструкцию вводится мембранный бак, компенсирующий тепловое расширение, и клапан для удаления воздуха из системы. В самоопорожняющихся коллекторах объем контура больше объема теплоносителя. При отключении насоса гелиоконтура жидкость из коллектора сливается в бак. Такой тип системы особенно удобен при периодическом проживании: теплоноситель служит дольше. За работой системы в целом следит контроллер, управляющий циркуляционными насосами и нагревательными элементами. Часто большинство элементов системы собраны с баком воедино, что упрощает монтаж и техническое обслуживание. На коллекторе и внутри бака устанавливают датчики температуры. Система включается, когда температура теплоносителя в коллекторе начинает превышать температуру воды в баке. Понятно, что, если теплоноситель холоднее воды, включать циркуляцию бессмысленно. Иногда предусматриваются и другие датчики, измеряющие температуру в помещении и на улице.

В современных установках контроллер - сложное электронное устройство, позволяющее работать по различным программам. Чтобы получить больше тепла и не зависеть от солнечной погоды, баки оснащают системами дополнительного подогрева: тэном, а иногда и еще несколькими контурами, которые могут работать от котла или теплового насоса. Тут есть еще одно интересное преимущество. Днем основной приток энергии придет от коллектора, а ночью, возможно, потребуется дополнительный электроподогрев. При использовании многотарифного счетчика горячая вода будет доступна в любое время суток, а затраты на электричество существенно снизятся.

Тепловые насосы - основной элемент системы.

Альтернативные источники водоснабжения

Сетар Инвест Менеджмент предоставляет Единую Интегрированную Услугу по строительству Альтернативного Источника Водоснабжения с целью получения сбережений при оплате за воду, состоящую из следующих этапов работ:

  1. Оценка водного хозяйства предприятия
  2. Разработка предпроектных решений
  3. Подбор оптимального варианта финансирования
  4. Проектирование Альтернативного Источника Водоснабжения
  5. Строительство Альтернативного Источника Водоснабжения
  6. Эксплуатация Альтернативного Источника Водоснабжения
Альтернативный Источник Водоснабжения представляет собой:
  • ряд скважин с погружными насосами,
  • станцию водоподготовки (при необходимости)
  • инженерные сети.

Схема Альтернативного Источника Водоснабжения


Оценка водного хозяйства предприятия
 основывается на сборе всесторонней информации, необходимой для получения сбережений при оплате за воду, а именно:
  • гидрогеологические условия территории (наличие подземных вод);
  • стоимость закупаемой воды;
  • объём потребления предприятием питьевой и технической воды;
  • наличие свободных площадей для строительства Альтернативного Источника Водоснабжения;
  • наличие источников загрязнения почвы;
  • отвод сточных вод;
  • дополнительные потребности (полив, доочистка стоков, использование воды в оборотном цикле и т.п.).

Схема станции водоподготовки


Разработка предпроектного решениявыполняются с целью планирования работ по строительству Альтернативного Источника Водоснабжения и включает в себя:
  • составление технико-экономического обоснования (ТЭО);
  • разработку инвестиционного предложения;
  • проведение инженерно-гидрогеологических изысканий;
  • предварительный расчет экономических показателей.

Расчет снижения затрат (расчет сбережений) на приобретение воды базируется на разнице между ценой закупаемой воды в данное время и себестоимостью воды из собственного Альтернативного Источника Водоснабжения.

Сетар Инвест Менеджмент предлагает различные варианты Финансирования Единой Интегрированной Услуги по строительству Альтернативного Источника Водоснабжения:
  1. Контракт платы из сбережений
  2. Контракт "Плата за воду"

Выбор различных вариантов Финансирования позволяет Заказчику оптимально подойти к рассмотрению вопроса о строительстве и эксплуатации Альтернативного Источника Водоснабжения, при этом Заказчику не

 обязательно выступать в качестве Инвестора.

Сетар Инвест Менеджмент проводит все необходимые работы по проектированию:
  • составление проекта на строительство Альтернативного Источника Водоснабжения;
  • составление проекта станции водоподготовки (при необходимости) и инженерных сетей;
  • составление проекта зон санитарной охраны (при необходимости).
Строительство Альтернативного Источника Водоснабжения состоит из:
  • бурения и оснащение скважин;
  • строительство станции водоподготовки (при необходимости);
  • строительства инженерных сетей;
  • электроснабжение и автоматизация.

Сетар Инвест Менеджмент — это предприятие, работающее на основании строительной лицензии, а также лицензии на поиск и разведку подземных вод.

Сетар Инвест Менеджмент выполняет работы по получению необходимых документов для строительства и эксплуатации Альтернативного Источника Водоснабжения:
  • получение лицензии на проведение поисково-разведочных работ на конкретном участке;
  • получение разрешения на спецводопользование в региональной геологической службе (КП "Южукргеология") и областном управлении экологии;
  • расчет зон санитарной охраны скважин, с последующим согласованием в санитарно-эпидемиологической службе (при необходимости);
  • получение лицензии на опытно-промышленную разработку недр в Государственном управлении экологии и природных ресурсов Украины.

Сетар Инвест Менеджмент выполняет техническое обслуживание Альтернативного Источника Водоснабжения.

В зависимости от типа контракта, Сетар Инвест Менеджмент осуществляет и эксплуатацию Альтернативного Источника Водоснабжения.

Сетар Инвест Менеджмент гарантирует сервисное обслуживание Альтернативного Источника Водоснабжения.