В статье представлена система теплоснабжения с использованием солнечной энергии. На основе теоретических исследований рассмотрены преимущества систем горячего водоснабжения и теплоснабжения в Республике Узбекистан.
Ключевые слова: теплоснабжение, горячее водоснабжение, солнечная радиация, солнечная энергия, солнечный коллектор
В районах республики с большим числом солнечных дней и жарким климатом целесообразно использование солнечной энергии для целей теплоснабжения и др. В формировании климата Узбекистана определяющее значение имеет радиационный фактор. Главные черты климата, – высокие температурные значения воздуха и почвы, а также чрезвычайная сухость летнего периода, формируются солнечным излучением. В теплое время года благодаря исключительной ясности неба поступление солнечной радиации настолько велико, что другой мощный климатообразующий фактор — циркуляция атмосферы – играет подчинительную роль. Общая продолжительность возможного солнечного сияния на равнинах Узбекистана составляет 4455–4475 часов в год. Фактически годовое число солнечного сияния здесь достигает 3000–3100 часов, что составляет 65–70 % от возможного. Зимой над территорией Узбекистана формируются воздушные фронты умеренных широт, в результате чего умеренные воздушные массы сталкиваются с тропическими массами и образуются циклоны, выпадают осадки.
Продолжительность солнечного сияния определяет количество поступающей солнечной радиации. Количество теплоты от суммарной радиации колеблется в пределах 140–160 ккал / 
в год. При этом на долю прямой радиации из этой общей суммы тепла приходится 65–70 %.
Под солнечным теплоснабжением понимается использование солнечной энергии для обеспечения горячего водоснабжения и отопления в индивидуальных домах, производственных помещениях и сельскохозяйственных профилях. Для определения эффективности солнечного теплоснабжения в том или ином пункте или регионе недостаточно только информации о климатических условиях [1].
Итак, ясно, что наиболее массовыми в условиях Узбекистана могут быть установки горячего водоснабжения и отопления. Определяющим фактором выбора, очевидно, будут экономические показатели, которые должны опираться на предварительные тепловые расчеты системы, выполненные с учетом данных каждого конкретного объекта, его расположения, характеристик, климатического района и стоимости замещаемого энергоресурса.
На основании анализа материалов, приведенных выше, можно сделать вывод, что наиболее применимой в условиях Узбекистана является солнечная установка, действующая в режиме сезонного или круглогодичного горячего водоснабжения. Учитывая климатические условия страны, ясно, что это должна быть одноконтурная линза собирательная система, где в коллекторном контуре циркулирует незамерзающий теплоноситель (антифризы (рис. 1)).
Рис. 1. Принципиальная схема одноконтурного линза собирательного солнечного водо-воздуха нагревателя: 1 – собирающая линза; 2 – аккумулирующий бак; 3 – солнечный коллектор; 4 – насос; 5, 6 – спиральный теплообменник; 7 – теплообменный бак; 8 – расширительный бак; 9 – вентилятор; 10 – воздушный вентиль
На выходе из СК в верхней точке контура аккумулирующего бака устанавливается автоматическая собирающая линза. Затем нагретый в СК теплоноситель проходит через опускной трубопровод и поступает в аккумулирующий бак и теплоноситель, нагретый до высоких температур собирающей линзой. Затем теплоносителя поступает в теплообменный бак, где охлаждается, передавая тепло расходной воде бака. После выхода из бака теплоноситель по трубопроводу поступает через насос в нижнюю часть СК. Вода нагревается до высокой температуры. Затем ее температура используется для нагревания воздуха окружающей среды. После выхода из бака нагретый воздух поступает в помещение через вентилятор. Если температура теплоносителя на выходе из аккумулирующего бака выше, чем температура воды в баке, то включается насос и тепло передается воде в бак. При использовании современных насосов в работе может производиться регулировка частоты вращения насоса, чтобы, по возможности, поддерживать постоянной установленную разность температур управляющих датчиков.
Многие зарубежные блоки управления имеют функции защиты установки от перегрева. Так, если температура СК превышает установленный уровень, то блок управления принудительно включает насос, пока температура коллекторов не понизится на 15 °С, не смотря на то, что сам бак будет разогреваться выше установленной предельной температуры. Но при достижении в баке максимальной температуры 100 °С насос выключается обязательно [2].
Реальным положительным эффектом от использования одноконтурного линза собирательного солнечного водо-воздуха нагревателя (кроме экологического) является экономия топлива. В условиях децентрализованного теплоснабжения этот КПД можно принимать равным 0,5–0,6. При этом в зависимости от режима использования установки и климатических условий в данном пункте удельная годовая (сезонная) экономия топлива (согласно расчетам) составляет от 0,06 до 0,3 т. у. т.
Литература:
- А. И. Анарбаев, Р. А. Захидов, Н. И. Орлова. Гелиотехника. 2007. № 1. C. 14–20.
- Иванова Е. А. Альтернативные источники теплоснабжения: методические указания / Томск: Изд-во Том. гос. архит. — строит. унта, 2013. С. 40.
