Descripción:

De particular importancia en el diseño de instalaciones olímpicas en Sochi es el uso de fuentes de energía renovables ecológicas, principalmente radiación solar. En este sentido, la experiencia del desarrollo e implementación de sistemas pasivos de calefacción solar en edificios residenciales y públicos en la provincia de Liaoning (China) será de interés, ya que la ubicación geográfica y las condiciones climáticas de esta parte de China son comparables a las de Sochi.

Experiencia de la República Popular de China

Zhao JinlingCand. tecnología Sci., Universidad Politécnica de Dalian (China), pasante en el Departamento de Sistemas Industriales de Calor y Energía,

A. Ya.Shelginsky, doctor en tecnología. ciencias, prof., científico. Jefe, MPEI (TU), Moscú

De particular importancia en el diseño de instalaciones olímpicas en Sochi es el uso de fuentes de energía renovables ecológicas, principalmente radiación solar. En este sentido, la experiencia del desarrollo e implementación de sistemas pasivos de calefacción solar en edificios residenciales y públicos en la provincia de Liaoning (China) será de interés, ya que la ubicación geográfica y las condiciones climáticas de esta parte de China son comparables a las de Sochi.

El uso de fuentes de energía renovables (RES) para sistemas de suministro de calor es relevante y muy prometedor en la actualidad, sujeto a un enfoque competente para este tema, ya que las fuentes de energía tradicionales (petróleo, gas, etc.) no son ilimitadas. En este sentido, muchos países, incluida China, están cambiando al uso de fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente, uno de los cuales es el calor de la radiación solar.

La posibilidad de un uso eficiente del calor de la radiación solar en la República Popular de China depende de la región, ya que las condiciones climáticas en diferentes partes del país son muy diferentes: desde continental templado (oeste y norte) con veranos calurosos e inviernos severos, subtropical en las regiones centrales del país hasta monzón tropical en la costa sur e islas, está determinada por la ubicación geográfica del territorio en el que se encuentra el objeto (tabla).

Mesa Distribución de recursos solares en China

Zona Anual duración insolación, h Solar radiación, MJ / (m 2 .año) Distrito China Áreas relevantes en otros paises del mundo yo 2 800-3 300 7 550-9 250 Tibet, etc. Regiones del norte de Pakistán e India II 3 000-3 200 5 850-7 550 Hebei, etc. Yakarta, Indonesia) III 2 200-3 000 5 000-5 850 Beijing, Dalian, etc. Washington (EE. UU.) IV 1 400-2 200 4 150-5 000 Khubzhi, Hunan, etc. Milán (Italia), Alemania, Japón V 1 000-1 400 3 350-4 150 Sichuan y Guizhou París (Francia), Moscú (Rusia)

En la provincia de Liaoning, la intensidad de la radiación solar es de 5,000 a 5,850 MJ / m2 por año (en Sochi - aproximadamente 5,000 MJ / m2 por año), lo que hace posible el uso activo de sistemas de calefacción y refrigeración basados \u200b\u200ben el uso de energía de radiación solar. Dichos sistemas, que convierten el calor de la radiación solar y el aire exterior, se pueden dividir en activos y pasivos.

En los sistemas pasivos de suministro de calor solar (PSS), se utiliza la circulación natural del aire calentado (Fig. 1), es decir, las fuerzas gravitacionales.

En los sistemas activos de suministro de calor solar (Fig. 2), intervienen fuentes de energía adicionales para garantizar su funcionamiento (por ejemplo, electricidad). El calor de la radiación solar ingresa a los colectores solares, donde se acumula parcialmente y se transfiere a un portador de calor intermedio, que es transportado por bombas y distribuido por todas las instalaciones.

Son posibles sistemas con cero consumo de calor y frío, donde los parámetros de aire correspondientes en las instalaciones se proporcionan sin costos de energía adicionales debido a:

• aislamiento térmico requerido;
• selección de materiales de construcción con propiedades apropiadas de almacenamiento de calor y frío;
• uso en el sistema de acumuladores de calor y frío adicionales con características apropiadas.

En la Fig. 3 muestra un esquema mejorado del sistema de calefacción pasiva de un edificio con elementos (cortinas, válvulas) que permiten una regulación más precisa de la temperatura del aire interior. En el lado sur del edificio, se instala el llamado muro Trombus, que consiste en un muro masivo (concreto, ladrillo o piedra) y un tabique de vidrio instalado a poca distancia del muro en el exterior. La superficie exterior de la pared masiva está pintada oscura. La pared masiva y el aire entre la partición de vidrio y la pared masiva se calientan a través de la partición de vidrio. La pared masiva calentada, debido a la radiación y al intercambio de calor por convección, transfiere el calor acumulado a la habitación. Por lo tanto, este diseño combina las funciones de un colector y un acumulador de calor.

El aire en el espacio entre la partición de vidrio y la pared se usa en un período frío y en un día soleado como un portador de calor para suministrar calor a la habitación. Para evitar los flujos de calor al medio ambiente durante el período frío en la noche y los flujos de calor excesivos en los días soleados del período cálido, se utilizan cortinas, que reducen significativamente la transferencia de calor entre la pared masiva y el entorno externo.

Las cortinas están hechas de telas no tejidas con un acabado plateado. Para garantizar la circulación de aire necesaria, se utilizan válvulas de aire, que se encuentran en las partes superior e inferior de la pared masiva. El control automático de los amortiguadores de aire le permite mantener las ganancias de calor o los flujos de calor necesarios en la habitación con personal.

El sistema de calefacción solar pasiva funciona de la siguiente manera:

1. Durante el período frío (calefacción):

• día soleado: se levanta el telón, las válvulas están abiertas (Fig. 3a). Esto conduce al calentamiento de la pared masiva a través del tabique de vidrio y al calentamiento del aire en el espacio entre el tabique de vidrio y la pared. El calor ingresa a la habitación desde una pared calentada y el aire se calienta en la capa, circulando a través de la capa y la habitación bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales causadas por la diferencia en la densidad del aire a diferentes temperaturas (circulación natural);
• noche, tarde o día nublado: la cortina está baja, las válvulas están cerradas (Fig. 3b). Los flujos de calor al ambiente externo se reducen significativamente. La temperatura en la habitación se mantiene mediante el suministro de calor de una pared masiva que ha acumulado este calor de la radiación solar;

2. Durante el período cálido (enfriamiento):

• día soleado: la cortina está baja, las válvulas inferiores están abiertas, las superiores están cerradas (Fig. 3c). La cortina protege el calentamiento de la pared masiva de la radiación solar. El aire exterior ingresa a la habitación desde el lado sombreado de la casa y sale a través de la capa intermedia entre la partición de vidrio y la pared hacia el ambiente;
• noche, tarde o día nublado: se levanta la cortina, las válvulas inferiores están abiertas, las superiores están cerradas (Fig. 3d). El aire exterior ingresa a la habitación desde el lado opuesto de la casa y sale al medio ambiente a través de la capa intermedia entre la partición de vidrio y la pared masiva. La pared se enfría como resultado del intercambio de calor por convección con aire que pasa a través de la capa y debido a la salida de calor por radiación hacia el medio ambiente. La pared enfriada mantiene la temperatura requerida en la habitación durante el día.

Para calcular los sistemas de calefacción solar pasiva para edificios, se han desarrollado modelos matemáticos de transferencia de calor inestable bajo convección natural para proporcionar a los locales las condiciones de temperatura necesarias, dependiendo de las propiedades termofísicas de las estructuras envolventes, los cambios diarios en la radiación solar y la temperatura del aire exterior.

Para determinar la fiabilidad y el refinamiento de los resultados obtenidos en la Universidad Politécnica de Dalian, se desarrolló, fabricó y estudió un modelo experimental de un edificio residencial ubicado en Dalian con sistemas de calefacción solar pasiva. El muro de Trombus está ubicado solo en la fachada sur, con válvulas de aire automáticas y cortinas (Fig. 3, foto).

Durante el experimento utilizamos:

• pequeña estación meteorológica;
• dispositivos para medir la intensidad de la radiación solar;
• anemógrafo RHAT-301 para determinar la velocidad del aire en una habitación;
• termómetro TR72-S y termopares para medir la temperatura ambiente.

Los estudios experimentales se llevaron a cabo en períodos cálidos, de transición y fríos del año en diversas condiciones meteorológicas.

El algoritmo para resolver el problema se muestra en la Fig. 4)

Los resultados experimentales confirmaron la fiabilidad de las proporciones calculadas obtenidas e hicieron posible corregir dependencias individuales teniendo en cuenta las condiciones de contorno específicas.

Actualmente, hay muchos edificios residenciales y escuelas en la provincia de Liaoning que utilizan sistemas de calefacción solar pasivos.

El análisis de los sistemas pasivos de suministro de calor solar muestra que son bastante prometedores en ciertas regiones climáticas en comparación con otros sistemas por las siguientes razones:

• baratura;
• facilidad de mantenimiento;
• fiabilidad.

Las desventajas de los sistemas de calefacción solar pasiva incluyen el hecho de que los parámetros del aire interior pueden diferir de los requeridos (calculados) cuando la temperatura exterior cambia fuera de los límites adoptados en los cálculos.

Para lograr un buen efecto de ahorro de energía en los sistemas de suministro de calor y frío para edificios con un mantenimiento más preciso de las condiciones de temperatura dentro de los límites especificados, es recomendable utilizar sistemas combinados de suministro de frío y calor solar pasivo y activo.

En este sentido, se requieren más estudios teóricos y trabajos experimentales sobre modelos físicos, teniendo en cuenta los resultados obtenidos previamente.

Literatura

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Simulación dinámica de rendimiento térmico de una casa solar pasiva mejorada con pared de trombe ISES Solar word Congress, 2007, Beijing China, Vols 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Estudio sobre la respuesta térmica dinámica de los sistemas pasivos de calentamiento solar. Revista del Instituto de Tecnología de Harbin (Nueva Serie). 2007. vol. 14: 352-355.

¿Para qué se utilizan los colectores solares térmicos? Dónde puede usarlos: aplicaciones, aplicaciones, pros y contras de los coleccionistas, características técnicas, eficiencia. ¿Es posible hacerlo usted mismo y qué tan justificado está? Esquemas de aplicación y perspectivas.

Cita

El colector y el panel solar son dos dispositivos diferentes. Una batería utiliza la conversión de energía solar en energía eléctrica que se almacena en baterías y se utiliza para las necesidades domésticas. Los colectores solares, como una bomba de calor, están diseñados para recolectar y almacenar energía ecológica del Sol, cuya transformación se utiliza para calentar agua o calor. A escala industrial, las plantas de energía solar térmica se han utilizado ampliamente, convirtiendo el calor en electricidad.

Dispositivo

Los colectores están compuestos por tres partes principales:

• paneles;
• avancamera;
• tanque de almacenamiento.

Los paneles se presentan en forma de radiador tubular colocado en una caja con una pared de vidrio exterior. Deben colocarse en cualquier lugar bien iluminado. El líquido ingresa al radiador del panel, que luego se calienta y se mueve a la cámara frontal, donde el agua fría se reemplaza por agua caliente, lo que crea una presión dinámica constante en el sistema. En este caso, el líquido frío ingresa al radiador y el caliente ingresa al tanque de almacenamiento.

Los paneles estándar son fáciles de adaptar a cualquier condición. Con la ayuda de perfiles de montaje especiales, se pueden instalar paralelos entre sí en un número ilimitado de filas. Los agujeros se taladran en los perfiles de montaje de aluminio y se fijan a los paneles desde abajo con pernos o remaches. Después de completar el trabajo, los paneles de absorción solar junto con los perfiles de montaje forman una sola estructura rígida.

El sistema de suministro de calor solar se divide en dos grupos: con aire y con un portador de calor líquido. Los colectores capturan y absorben radiación y, convirtiéndola en energía térmica, la transfieren a un elemento de almacenamiento, desde el cual se distribuye el calor por toda la habitación. Cualquiera de los sistemas puede complementarse con equipos auxiliares (bomba de circulación, sensores de presión, válvulas de seguridad).

Principio de funcionamiento

Durante el día, la radiación térmica se transfiere al refrigerante (agua o anticongelante) que circula por el colector. El refrigerante calentado transfiere energía al tanque del calentador de agua ubicado arriba y recolecta agua para el suministro de agua caliente. En la versión simple, el agua circula naturalmente debido a la diferencia de densidad entre el agua fría y caliente en el circuito, y se utiliza una bomba especial para garantizar que la circulación no se detenga. La bomba de circulación está diseñada para el bombeo activo de líquido a lo largo de la estructura.


En una versión complicada, el colector se incluye en un circuito separado lleno de agua o anticongelante. La bomba los ayuda a comenzar a circular, mientras transfiere la energía solar almacenada a un tanque de almacenamiento con aislamiento térmico, lo que le permite almacenar calor y tomarlo cuando sea necesario. Si la energía es insuficiente, el calentador eléctrico o de gas provisto en el diseño del tanque se enciende automáticamente y mantiene la temperatura requerida.

Tipos

Aquellos que desean un sistema de calefacción solar en su hogar deben decidir primero el tipo de colector más adecuado.

Colector plano

Se presenta en forma de caja, cubierta con vidrio templado, y tiene una capa especial que absorbe el calor solar. Esta capa está conectada a tuberías a través de las cuales circula el refrigerante. Cuanta más energía recibe, mayor es su eficiencia. La reducción de las pérdidas de calor en el panel en sí y garantizar la mayor absorción de calor en las placas absorbentes permite la máxima recolección de energía. En ausencia de estancamiento, los colectores planos son capaces de calentar agua hasta 200 ° C. Están diseñados para calentar agua en piscinas, necesidades domésticas y calefacción doméstica.

Colector de vacío

Es una batería de vidrio (una hilera de tubos huecos). La batería externa tiene una superficie transparente, mientras que la batería interna está cubierta con una capa especial que atrapa la radiación. La capa intermedia de vacío entre las baterías internas y externas ayuda a conservar aproximadamente el 90% de la energía absorbida. Los conductores de calor son tubos especiales. Cuando el panel se calienta, el líquido en la parte inferior de la batería se convierte en vapor, que sube y transfiere calor al colector. Este tipo de sistema es más eficiente que los colectores planos, ya que puede usarse a bajas temperaturas y en condiciones de poca luz. Una batería de vacío solar le permite calentar la temperatura del refrigerante hasta 300 ° C utilizando un recubrimiento de vidrio multicapa y creando un vacío en los colectores.

Bomba de calor

Los sistemas de calefacción solar funcionan de manera más eficiente con un dispositivo como una bomba de calor. Está diseñado para recolectar energía del medio ambiente independientemente de las condiciones climáticas y se puede instalar dentro de la casa. La fuente de energía aquí puede ser agua, aire o tierra. La bomba de calor puede funcionar utilizando solo colectores solares si hay suficiente energía solar. Cuando se utiliza un sistema combinado de "bomba de calor y colector solar", el tipo de colector no importa, pero la opción más adecuada sería una batería de vacío solar.

Que es mejor

El sistema de calefacción solar se puede instalar en cualquier tipo de techo. Los colectores planos se consideran más duraderos y confiables, en contraste con los de vacío, cuyo diseño es más frágil. Sin embargo, si el colector plano está dañado, se deberá reemplazar todo el sistema de absorción, mientras que en el caso de una aspiradora solo se debe reemplazar la batería dañada.


La eficiencia de un colector de vacío es mucho mayor que la de uno plano. Se pueden usar en invierno y producen más energía en tiempo nublado. La bomba de calor se ha extendido bastante, a pesar de su alto costo. La tasa de producción de energía de los colectores de vacío depende del tamaño de los tubos. Normalmente, las dimensiones de los tubos deben ser de 58 mm de diámetro con una longitud de 1.2-2.1 metros. Es bastante difícil instalar el colector usted mismo. Sin embargo, poseer cierto conocimiento, así como seguir las instrucciones detalladas para la instalación y la selección de la ubicación del sistema, indicadas al comprar el equipo, simplificará enormemente la tarea y ayudará a llevar el suministro de calor solar a la casa.

Los sistemas de calefacción se dividen de la siguiente manera: en pasivos (ver Capítulo 5); activo, que utiliza principalmente colectores solares líquidos y tanques de almacenamiento; conjunto.

En el exterior, los sistemas de calefacción de aire se usan ampliamente, donde las estructuras de construcción o el relleno especial de piedra debajo de este se usan como baterías. En nuestro país, la FTI de la Academia de Ciencias de la RSS de Uzbekistán y el TbilZNIIEP están trabajando en esta dirección, sin embargo, los resultados del trabajo son claramente insuficientes y no se han creado soluciones depuradas, aunque los sistemas de aire son teóricamente más eficientes que los líquidos, en los que el sistema de calefacción está hecho de panel radiante de baja temperatura o de alta temperatura con dispositivos de calefacción convencionales. En nuestro país, los edificios con sistemas de fluidos han sido desarrollados por IVTAN, FTI AN UzSSR, TashZNIIEP, TbilZNIIEP, KievZNIIEP y Dr. y en algunos casos fueron erigidos.

Una gran cantidad de información sobre sistemas activos de calefacción solar se da en un libro publicado en 1980. Además, el desarrollado KievZNIIEP, construyó y probó dos edificios residenciales individuales con sistemas autónomos de suministro de calor solar: con un sistema de calefacción radiante de panel a baja temperatura (edificio residencial en el pueblo de Kolesnoye, región de Odessa) y con una bomba de calor (edificio residencial en el pueblo de Bucuria, SSR de Moldavia) )

Al desarrollar un sistema de calefacción solar para un edificio residencial en el pueblo. Con ruedas, se han realizado una serie de cambios en la parte arquitectónica y de construcción de la casa (proyecto UkrNIIPgrazhdanselskstroy) con el objetivo de adaptarla a los requisitos de suministro de calor solar: se utilizó mampostería eficiente con aislamiento para las paredes exteriores y triple acristalamiento de las aberturas de las ventanas; las bobinas del sistema de calefacción se combinan con techos entre pisos; se proporciona un sótano para colocar el equipo; Se llevó a cabo un aislamiento adicional del ático y la recuperación de calor del aire de escape.

En términos de arquitectura y diseño, la casa está hecha en dos niveles. En el primer piso hay una sala delantera, una sala común, un dormitorio, una cocina, un baño y trasteros, y en el segundo piso hay dos dormitorios y un baño, se proporciona una estufa eléctrica para cocinar. El equipo de calefacción solar (excepto los colectores) se encuentra en el sótano; Los calentadores de agua eléctricos sirven como respaldo para el sistema, lo que permite una sola entrada de energía en el edificio y mejora la calidad confortable de la vivienda.

Sistema de calefacción solar de edificios residenciales (fig. 4.1) compuesto De tres circuitos: circulación receptora de calor y Circuitos de calefacción y suministro de agua caliente. El primero de ellos incluye calentadores de agua solares, un intercambiador de calor de bobina para un tanque de almacenamiento, una bomba de circulación y un intercambiador de calor de tubería en tubería para que el sistema funcione en modo de circulación natural en verano. El equipo está integrado por un sistema de tuberías con accesorios, instrumentación y dispositivos de automatización. Un intercambiador de calor de bobina de dos secciones con una superficie de 4,6 m2 para el refrigerante del circuito de circulación y un intercambiador de calor de una sola sección con una superficie de 1,2 m2 para un sistema de suministro de agua caliente se montan en un tanque de almacenamiento con una capacidad de 16 m3. La capacidad de calor de un tanque con una temperatura del agua de +45 ° C proporciona una demanda de calor de tres días para un edificio residencial. Un intercambiador de calor de tubería en tubería con una superficie de 1,25 m2 se encuentra debajo de la cresta del techo de la casa.

El circuito de calefacción consta de dos secciones conectadas en serie: un panel radiante con paneles de calefacción de flujo, que garantiza el funcionamiento del sistema en el modo básico con una diferencia de temperatura del agua de 45 ... 35 ° C, y una sección vertical de un tubo con convectores tipo Comfort, que proporciona cargas máximas del sistema calentamiento con una diferencia de temperatura del agua de 75 ... 70 ° C. Las bobinas de tubería de los paneles de calefacción están incrustadas en la capa de acabado de yeso de los paneles de techo de núcleo hueco. Los convectores se instalan debajo de las ventanas. La circulación en el sistema de calefacción es un incentivo. El calentamiento máximo del agua se realiza mediante un calentador de agua eléctrico que fluye EPV-2 con una capacidad de 10 kW; También sirve como respaldo para el sistema de calefacción.

El circuito de suministro de agua caliente incluye un intercambiador de calor integrado en el tanque de almacenamiento y un segundo calentador de agua eléctrico instantáneo como cerrador y respaldo del sistema.

Durante el período de calentamiento, el refrigerante (solución acuosa al 45% de etilenglicol) transfiere el calor de los colectores al agua en el tanque de almacenamiento, que se bombea a las bobinas del panel de calentamiento, y luego regresa al tanque de almacenamiento.

El regulador automático RRT-2 mantiene la temperatura del aire requerida en la casa al encender y apagar el calentador de agua eléctrico en la sección del convector del sistema de calefacción.

En verano, el sistema satisface las necesidades de suministro de agua caliente desde un intercambiador de calor de tubería a tubería con circulación natural del refrigerante en el circuito receptor de calor. La transición a la circulación forzada se lleva a cabo utilizando el regulador diferencial electrónico RRT-2.

Sistema de calefacción solar para un edificio residencial de cuatro habitaciones en el pueblo. Bucuria de la RSS de Moldavia fue diseñada por el Instituto Moldgiprograzhdanselstroy bajo la supervisión científica de KievZNIIEP.

Edificio residencial - tipo ático. En el primer piso hay una sala común, una cocina, una sala de lavandería, un cuarto de servicio, y en el segundo hay tres dormitorios. Un garaje se encuentra en el piso del sótano, así como un trastero para un sistema de calefacción solar. Se bloquea una dependencia con la casa, que incluye una cocina de verano, ducha, cobertizo, inventario y taller.

Sistema de calentamiento solar autónomo (Fig. 4.2) es una unidad combinada de bomba de calor solar diseñada para satisfacer las necesidades de calefacción (pérdidas calculadas de calor - casa de 11 kW) y suministro de agua caliente durante todo el año. La falta de calor solar y del calor del compresor de la unidad de bomba de calor está cubierta por calefacción eléctrica. El sistema consta de cuatro circuitos: circulación de recepción de calor, circuitos de instalación de una bomba de calor, calefacción y suministro de agua caliente.

El equipo del circuito receptor de calor incluye colectores solares, un intercambiador de calor de tubería en tubería y un tanque de almacenamiento con una capacidad de 16 m3 con un intercambiador de calor incorporado con una superficie de 6 m2. Los colectores solares diseñados por KievZNIIEP con acristalamiento de doble capa con un área total de 70 m2 se colocan en un marco en la pendiente sur del techo de la casa en un ángulo de 55 ° con respecto al horizonte. Utilizado como refrigerante 45 % Una solución acuosa de etilenglicol. El intercambiador de calor se encuentra debajo de la cresta del techo, y el resto del equipo se encuentra en el sótano de la casa.

Una unidad de refrigeración de compresor-condensador AK1-9 con una capacidad de calentamiento de 11.5 kW y un consumo de energía de 4.5 kW sirve como unidad de bomba de calor. El agente de trabajo de la unidad de bomba de calor es Freon-12. Compresor - pistón sin sello, condensador y evaporador - carcasa y tubo con refrigeración por agua.

El equipo del circuito de calefacción incluye una bomba de circulación, dispositivos de calefacción del tipo "Confort", un calentador de agua eléctrico de flujo EPV-2 como cerrador y respaldo. El equipo del circuito de suministro de agua caliente incluye un calentador de agua capacitivo (0.4 m3) tipo STD con una superficie de intercambiador de calor de 0.47 m2 y un calentador eléctrico final BAS-10 / M 4-04 con una capacidad de 1 kW. Bombas de circulación de todos los circuitos: tipo TsVT, sin sello, vertical, silencioso, sin cimientos.

El sistema funciona de la siguiente manera. El refrigerante transfiere calor de los colectores al agua en el tanque de almacenamiento y al freón en el evaporador de la bomba de calor. El freón vaporizado, después de ser comprimido en el compresor, se condensa en el condensador, mientras calienta el agua en el sistema de calefacción y el agua del grifo en el sistema de suministro de agua caliente.

En ausencia de radiación solar y el uso de calor almacenado en el tanque de almacenamiento, la unidad de bomba de calor se apaga y el suministro de calor a la casa se realiza completamente desde calentadores de agua eléctricos (calderas eléctricas). En invierno, la unidad de bomba de calor está en funcionamiento solo a un cierto nivel de temperaturas negativas del aire exterior (no inferior a - 7 ° C) para evitar la congelación de agua en el tanque de almacenamiento. En verano, el sistema de suministro de agua caliente recibe calor principalmente por circulación natural del refrigerante a través de un intercambiador de calor de tubería en tubería. Como resultado de la implementación de varios modos de operación, la instalación combinada de bomba de calor solar le permite ahorrar calor de aproximadamente 40 GJ / año (los resultados de la operación de estas instalaciones se dan en el Capítulo 8).

La combinación de energía solar y bombas de calor se refleja en el equipo de ingeniería desarrollado por TsNIIEP

Higo. 4.3. Diagrama esquemático del sistema de suministro de calor en Gelendzhik 1 - colector solar; 2 - recalentando el intercambiador de calor con el portador de calor del circuito condensador de la bomba de calor; 3 - recalentador de calor con portador de calor de la red de calefacción; 4 - bomba del circuito condensador; 5 - Bomba de calor; 6 - Bomba del circuito evaporador; 7 - intercambiador de calor para calentar (enfriar) agua en el circuito del evaporador (condensador); 8 - Intercambiador de calor para calentar la fuente de agua (cruda); 9 - bomba de agua caliente; 10 - Tanques de batería; 11 - intercambiador de calor del circuito solar; 12 - bomba de circuito solar

Proyecto de suministro de calor del complejo hotelero "Privetlivy Bereg" en Gelendzhik (fig. 4.3).

El núcleo de la unidad de bomba de calor solar está formado por colectores solares planos con un área total de 690 m2 y tres máquinas de refrigeración MKT 220-2-0 producidas en serie que funcionan en modo de bomba de calor. La producción anual estimada de calor es de aproximadamente 21,000 GJ, incluida la planta solar, 1,470 GJ.

La fuente de calor de bajo grado para las bombas de calor es el agua de mar. Para garantizar un funcionamiento sin corrosión y sin incrustaciones de las superficies de calentamiento de los colectores, tuberías y condensadores, se llenan con agua suavizada y desaireada de la red de calefacción. En comparación con el esquema tradicional de suministro de calor de una sala de calderas, la atracción de fuentes de calor no tradicionales es

Sol y agua de mar, ahorra alrededor de 500 toneladas de conv. combustible / año.

Otro ejemplo típico del uso de nuevas fuentes de energía es un proyecto para calentar una casa señorial utilizando

Instalación de bomba de calor solar. El proyecto proporciona una satisfacción total durante todo el año de las necesidades de calefacción y suministro de agua caliente de una mansión mansarda con una superficie habitable de 55 m2. La fuente de calor de bajo potencial para la bomba de calor es el suelo. El efecto económico estimado de la implementación del sistema es de al menos 300 rublos. por apartamento en comparación con la opción tradicional de calefacción de un aparato de combustible sólido.

2018-08-15

En la URSS, había varias escuelas científicas y de ingeniería de suministro de calor solar: Moscú (ENIN, IVTAN, MEI, etc.), Kiev (KievZNIIEPIO, Instituto de Ingeniería y Construcción de Kiev, Instituto de Termofísica Técnica, etc.), Tashkent (Instituto Fisico-Técnico de la Academia de Ciencias de la RSS de Uzbekistán, TashZNIIEP), Ashgabat (Instituto de Energía Solar de la Academia de Ciencias de la TSSR), Tbilisi ("Spetshelioteplomontazh"). En la década de 1990, especialistas de Krasnodar, el complejo de defensa (la ciudad de Reutov en la región de Moscú y Kovrov), el Instituto de Tecnologías Marinas (Vladivostok) y Rostovteploelektroproekt se unieron a este trabajo. La escuela original de plantas de energía solar fue creada en Ulan-Uda por G.P. Kasatkin

La calefacción solar es una de las tecnologías de conversión de energía solar más avanzadas del mundo para calefacción, agua caliente y refrigeración. En 2016, la capacidad total de los sistemas de calefacción solar en el mundo era de 435,9 GW (622,7 millones de m²). En Rusia, el suministro de calor solar aún no ha recibido un uso práctico generalizado, que se asocia principalmente con tarifas relativamente bajas para el calor y la electricidad. En el mismo año en nuestro país, según datos de expertos, solo estaban en funcionamiento unos 25 mil metros cuadrados de plantas de energía solar. En la Fig. 1 muestra una fotografía de la planta solar más grande de Rusia en la ciudad de Narimanov, región de Astrakhan, con una superficie de 4400 m².

Teniendo en cuenta las tendencias mundiales en el desarrollo de energía renovable, el desarrollo del suministro de calor solar en Rusia requiere una comprensión de la experiencia doméstica. Es interesante observar que las cuestiones del uso práctico de la energía solar en la URSS a nivel estatal se discutieron en 1949 en la Primera Reunión de toda la Unión sobre Ingeniería Solar en Moscú. Se prestó especial atención a los sistemas de calefacción solar activos y pasivos para edificios.

El proyecto del sistema activo fue desarrollado e implementado en 1920 por el físico V.A.Mikhelson. En la década de 1930, uno de los iniciadores de la tecnología solar desarrolló los sistemas pasivos de calefacción solar: el ingeniero-arquitecto Boris Konstantinovich Bodashko (ciudad de Leningrado). En los mismos años, el Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Boris Petrovich Veinberg (Leningrado) realizó una investigación sobre los recursos de energía solar en la URSS y desarrolló los fundamentos teóricos para la construcción de plantas de energía solar.

En 1930-1932 KG Trofimov (ciudad de Tashkent) desarrolló y probó un calentador de aire solar con una temperatura de calentamiento de hasta 225 ° C. Uno de los líderes en el desarrollo de colectores solares y sistemas de agua caliente solar (ACS) fue Ph.D. Boris Valentinovich Petukhov. En el libro "Calentadores solares de agua de tipo tubular" publicado por él en 1949, corrobora la viabilidad del desarrollo y las principales soluciones de diseño para colectores solares planos (SC). Basado en diez años de experiencia (1938-1949) en la construcción de plantas solares para sistemas de suministro de agua caliente, desarrolló una metodología para su diseño, construcción y operación. Por lo tanto, ya en la primera mitad del siglo pasado, se llevaron a cabo investigaciones en nuestro país sobre todo tipo de sistemas de calefacción solar, incluido el potencial y los métodos para calcular la radiación solar, los colectores solares líquidos y de aire, las instalaciones solares para sistemas de suministro de agua caliente, los sistemas de calefacción solar activos y pasivos. ...

En la mayoría de las áreas, la investigación y el desarrollo soviéticos en el campo del suministro de calor solar ocuparon una posición de liderazgo en el mundo. Al mismo tiempo, no recibió una amplia aplicación práctica en la URSS y se desarrolló por iniciativa. Entonces, Ph.D. B.V. Petukhov diseñó y construyó docenas de plantas de energía solar con SC de su propio diseño en los puestos fronterizos de la URSS.

En la década de 1980, luego de desarrollos extranjeros iniciados por la llamada "crisis energética global", los desarrollos domésticos en el campo de la energía solar se volvieron mucho más activos. El iniciador de nuevos desarrollos fue el Instituto de Energía. G. M. Krzhizhanovsky en Moscú (ENIN), que ha acumulado experiencia en esta área desde 1949.

El académico V.A.Kirillin, presidente del Comité Estatal de Ciencia y Tecnología, visitó varios centros científicos europeos que comenzaron una extensa investigación y desarrollo en el campo de las energías renovables, y en 1975, de acuerdo con sus instrucciones, el Instituto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias participó en el trabajo en esta dirección. URSS en Moscú (ahora Instituto Conjunto para Altas Temperaturas, JIHT RAS).

En la década de 1980, el Instituto de Ingeniería Eléctrica de Moscú (MEI), el Instituto de Ingeniería Civil de Moscú (MISS) y el Instituto de Aleaciones Ligeras All-Union (VILS, Moscú) comenzaron a realizar investigaciones en el campo del suministro de calor solar en la década de 1980.

El desarrollo de proyectos experimentales para plantas solares de alta potencia fue llevado a cabo por el Instituto Central de Investigación y Diseño para el Diseño Experimental (TsNII EPIO, Moscú).

El segundo centro científico y de ingeniería más importante para el desarrollo del suministro de calor solar fue Kiev (Ucrania). La organización principal en la Unión Soviética para el diseño de plantas de energía solar para vivienda y servicios comunales, Gosgrazhdanstroy de la URSS, fue el Instituto de Investigación y Diseño Zonal de Kiev (KievZNIIEP). La investigación en esta dirección fue realizada por el Instituto de Ingeniería y Construcción de Kiev, el Instituto de Termofísica Técnica de la Academia de Ciencias de Ucrania, el Instituto de Problemas de Ciencia de Materiales de la Academia de Ciencias de la RSS de Ucrania y el Instituto de Electrodinámica de Kiev.

El tercer centro en la URSS fue la ciudad de Tashkent, donde el Instituto Fisico-Técnico de la Academia de Ciencias de la RSS de Uzbekistán y el Instituto Pedagógico Estatal de Karshi se dedicaron a la investigación. El desarrollo de proyectos para plantas de energía solar fue llevado a cabo por el Tashkent Zonal Research and Design Institute TashZNIIEP. En la época soviética, el Instituto de Energía Solar de la Academia de Ciencias de la RSS de Turkmenistán en la ciudad de Ashgabat se dedicaba al suministro de calor solar. En Georgia, la investigación sobre colectores solares y plantas solares fue realizada por la asociación "Spetshelioteplomontazh" (Tbilisi) y el Instituto Georgiano de Investigación de Energía y Estructuras Hidráulicas.

En la década de 1990, en la Federación de Rusia, especialistas de la ciudad de Krasnodar, el complejo de defensa (JSC VPK NPO Mashinostroeniya, Kovrov Mechanical Plant), el Instituto de Tecnologías Marinas (la ciudad de Vladivostok), Rostovteploelektroproekt se unieron a la investigación y diseño de plantas de energía solar, así como Instituto Sochi de Balneología. En el trabajo se presenta una breve descripción de conceptos científicos y desarrollos de ingeniería.

En la URSS, la organización científica principal para el suministro de calor solar fue el Instituto de Energía (ENIN *, Moscú) ( aprox. autor: La actividad de ENIN en el campo del suministro de calor solar está completamente descrita por el Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Boris Vladimirovich Tarnizhevsky (1930-2008) en el artículo "Círculo solar" de la colección "ENIN. Recuerdos de los empleados más antiguos ”(2000).), que fue organizado en 1930 y encabezado hasta la década de 1950 por el líder de la industria energética soviética, un amigo personal de V.I. Lenin - Gleb Maksimilianovich Krzhizhanovsky (1872-1959).

En el ENIN, por iniciativa de G.M.Krzhizhanovsky, se creó un laboratorio de ingeniería solar en la década de 1940, que fue dirigido primero por el Doctor en Ciencias Técnicas, el Profesor F.F.Molero, y luego por muchos años (hasta 1964) por el Doctor en Ciencias Técnicas. ., Profesor Valentin Alekseevich Baum (1904-1985), combinando los deberes del jefe del laboratorio con el trabajo del subdirector del ENIN.

VA Baum comprendió de inmediato la esencia del asunto y dio importantes consejos a los estudiantes de posgrado sobre la continuación o finalización del trabajo. Sus alumnos recordaron los seminarios de laboratorio con gratitud. Eran muy interesantes y de muy buen nivel. VA Baum fue un científico muy erudito, un hombre de alta cultura, gran sensibilidad y tacto. Retuvo todas estas cualidades hasta una edad avanzada, utilizando el amor y el respeto de sus alumnos. La alta profesionalidad, el enfoque científico y la decencia distinguieron a esta persona extraordinaria. Se prepararon más de 100 tesis doctorales y de candidatos bajo su supervisión.

Desde 1956, B.V. Tarnizhevsky (1930-2008) es un estudiante de posgrado de V.A. Baum y un digno sucesor de sus ideas. La alta profesionalidad, el enfoque científico y la decencia distinguieron a esta persona extraordinaria. Entre docenas de sus estudiantes está el autor de este artículo. En ENIN B.V. Tarnizhevsky trabajó hasta los últimos días de su vida durante 39 años. En 1962, fue a trabajar al Instituto de Investigación de Fuentes de Energía de toda Rusia, ubicado en Moscú, y luego, 13 años después, regresó a ENIN.

En 1964, después de que VA Baum fuera elegido miembro de pleno derecho de la Academia de Ciencias de la RSS de Turkmenistán, se fue a Ashgabat, donde dirigió el Instituto Fisico-Técnico. Yuri Nikolaevich Malevsky (1932-1980) se convirtió en su sucesor como jefe del laboratorio de tecnología solar. En la década de 1970, propuso la idea de crear en la Unión Soviética una planta de energía solar experimental con una capacidad de 5 MW de un tipo de torre con un ciclo de conversión termodinámica (SES-5, ubicada en Crimea) y dirigió un equipo a gran escala de 15 organizaciones para su desarrollo y construcción.

Otra idea de Yu. N. Malevsky fue crear una base experimental compleja para el suministro de calor y frío solar en la costa sur de Crimea, que al mismo tiempo sería un objeto de demostración bastante grande y un centro de investigación en esta área. Para resolver este problema, B.V. Tarnizhevsky regresó en 1976 a ENIN. En ese momento, el laboratorio solar tenía 70 personas. En 1980, después de la muerte de Yu.N. Malevsky, el laboratorio de tecnología solar se dividió en un laboratorio de plantas de energía solar (encabezado por el hijo de V.A. Baum - Doctor en Ciencias Técnicas Igor Valentinovich Baum, nacido en 1946) y un laboratorio de suministro de calor solar bajo el liderazgo de B.V. Tarnizhevsky, que se ocupó de la creación de la base de suministro de calor y frío de Crimea. Antes de unirse al ENIN, I.V. Baum estaba a cargo de un laboratorio en la Asociación Científica y de Producción "Sun" de la Academia de Ciencias de la RSS de Turkmenistán (1973-1983) en Ashgabat.

En ENIN, I.V. Baum estaba a cargo del laboratorio SES. En el período de 1983 a 1987, hizo mucho para crear la primera planta de energía solar termodinámica en la URSS. En la década de 1980, el trabajo sobre el uso de fuentes de energía renovables y, en primer lugar, la energía solar alcanzó el mayor cambio en el instituto. En 1987, se completó la construcción de la base experimental de Crimea en la región de Alushta. Para su funcionamiento, se creó un laboratorio especial en el sitio.

En la década de 1980, el laboratorio de suministro de calor solar participó en la implementación de colectores solares en la producción industrial en masa, la creación de instalaciones de suministro de agua solar y caliente, incluidas las grandes con un área de más de 1000 m2 y otros proyectos a gran escala.

Como recordó B.V. Tarnizhevsky, en el campo del suministro de calor solar en la década de 1980, las actividades de Sergei Iosifovich Smirnov fueron indispensables, quien participó en la creación de la primera sala de calderas de combustible solar del país para uno de los hoteles en Simferopol, una serie de otras instalaciones solares, en el desarrollo del diseño. Técnicas para el diseño de instalaciones de calefacción solar. SI Smirnov era una persona muy notable y popular en el instituto.

El intelecto poderoso combinado con amabilidad y cierta impulsividad de carácter crearon un encanto único de esta persona. Yu. L. Myshko, BM Levinsky y otros colaboradores trabajaron con él en su grupo. El Grupo de Desarrollo de Recubrimientos Selectivos, encabezado por Galina Aleksandrovna Gukhman, desarrolló una tecnología para la deposición química de recubrimientos absorbentes selectivos en absorbentes de colectores solares, así como una tecnología para aplicar un recubrimiento selectivo resistente al calor en receptores tubulares de radiación solar concentrada.

A principios de la década de 1990, el Laboratorio de Calefacción Solar proporcionó el liderazgo científico y organizativo para un proyecto de colector solar de nueva generación que formaba parte del Programa de Energía Ecológica. Para 1993-1994, como resultado del trabajo de investigación y desarrollo, fue posible crear diseños y organizar la producción de colectores solares, que no son inferiores a sus homólogos extranjeros en términos de características térmicas y operativas.

Bajo el liderazgo de BV Tarnizhevsky, el proyecto GOST 28310-89 “Colectores solares. Condiciones técnicas generales ". Para optimizar los diseños de los colectores solares planos (PSK), Boris Vladimirovich propuso un criterio generalizado: el cociente de dividir el costo del colector por la cantidad de energía térmica generada por él durante la vida útil estimada.

En los últimos años de la URSS, bajo el liderazgo del Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor B.V. Tarnizhevsky, se desarrollaron diseños y tecnologías de ocho colectores solares: uno con un absorbedor de paneles de acero inoxidable, dos con absorbedores de aleaciones de aluminio, tres con absorbedores y aislamiento transparente de materiales poliméricos, dos diseños de colectores de aire. Se desarrollaron tecnologías para el crecimiento de perfiles de aluminio de tubo de lámina a partir de una fusión, una tecnología para hacer vidrio endurecido y aplicar un recubrimiento selectivo.

El diseño del colector solar, desarrollado por ENIN, fue producido en masa por la planta de equipos de calefacción Bratsk. El absorbedor es un panel de acero soldado con estampado con un recubrimiento galvánico selectivo "cromo negro". Cuerpo forjado (comedero) - acero, vidrio - ventana, sello de vidrio - especialidad (guerlain). Anualmente (según datos de 1989) la planta producía 42.3 mil metros cuadrados de colectores.

B.V. Tarnizhevsky desarrolló métodos para calcular sistemas de suministro de calor activos y pasivos para edificios. De 1990 a 2000, se probaron 26 colectores solares diferentes en el stand de ENIN, incluidos todos los producidos en la URSS y Rusia.

En 1975, el Instituto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias (IVTAN) se unió al trabajo en el campo de las energías renovables bajo el liderazgo del Miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia, Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Evald Emilievich Shpilrain (1926-2009). El trabajo de IVTAN sobre energía renovable se describe en detalle por Ph.D. O.S. Popel en el artículo “JIHT RAS. Resultados y perspectivas ”de la colección de artículos de aniversario del Instituto en 2010. En poco tiempo, junto con organizaciones de diseño, se desarrollaron y corroboraron proyectos conceptuales de casas "solares" para el sur del país, se desarrollaron métodos de modelado matemático de sistemas de suministro de calor solar, y comenzó el diseño del primer sitio de prueba científico ruso "Sol" en la costa del Mar Caspio, cerca de la ciudad de Makhachkala.

En el ICT RAS, primero se creó un grupo científico, y luego un laboratorio bajo el liderazgo de Oleg Sergeevich Popel, en el que, junto con los empleados de la Oficina de Diseño Especial del ICT RAS, además de garantizar la coordinación y el cálculo y la justificación teórica de los proyectos que se están desarrollando, se inició la investigación en el campo de la creación de recubrimientos selectivos ópticos electroquímicos de la energía solar. colectores, el desarrollo de los llamados "estanques solares", sistemas de calefacción solar en combinación con bombas de calor, plantas de secado solar, el trabajo se llevó a cabo en otras direcciones.

Uno de los primeros resultados prácticos del equipo ICT RAS fue la construcción de una "casa solar" en el pueblo de Merdzavan, región de Echmiadzin en Armenia. Esta casa se convirtió en la primera "casa solar" de eficiencia energética experimental en la URSS, equipada con el equipo de diagnóstico experimental necesario, en el cual el diseñador jefe del proyecto, M. S. Kalashyan del Instituto "Armgiproselkhoz", con la participación del personal de ICT RAS, realizó un ciclo de seis años de investigación experimental durante todo el año, que mostró la posibilidad de prácticamente Suministro del 100% de la casa con agua caliente y cobertura de la carga de calefacción al nivel de más del 50%.

Otro resultado práctico importante fue la introducción en la planta Bratsk de equipos de calefacción desarrollados en el ICT RAS por M. D. Fridberg (junto con especialistas del Instituto de Metalurgia de la Noche de Moscú) para aplicar recubrimientos selectivos electroquímicos "cromo negro" en paneles de acero de colectores solares planos, cuya producción se dominó en Esta fábrica.

A mediados de la década de 1980, se puso en funcionamiento el sitio de prueba "Solntse" del ICT RAS en Daguestán. El vertedero, ubicado en un área de aproximadamente 12 hectáreas, incluía, junto con edificios de laboratorio, un grupo de "casas solares" de varios tipos, equipadas con colectores solares y bombas de calor. Uno de los simuladores de radiación solar más grandes del mundo (en ese momento) se lanzó en el sitio de prueba. La fuente de radiación era una poderosa lámpara de xenón de 70 kW, equipada con filtros ópticos especiales, que nos permitieron controlar el espectro de radiación desde la radiación transatmosférica (AM0) a la tierra (AM1.5). La creación del simulador permitió realizar pruebas aceleradas de la resistencia de diversos materiales y pinturas a los efectos de la radiación solar, así como pruebas de colectores solares y módulos fotovoltaicos de gran tamaño.

Desafortunadamente, en la década de 1990, debido a una fuerte reducción en la financiación presupuestaria para investigación y desarrollo, la mayoría de los proyectos lanzados por el ICT RAS en la Federación de Rusia tuvieron que congelarse. Para preservar la dirección del trabajo en el campo de las energías renovables, la investigación y el desarrollo del laboratorio se reorientaron a la cooperación científica con los principales centros extranjeros. Los proyectos se llevaron a cabo bajo los programas INTAS y TASIS, el Programa Marco Europeo en el campo del ahorro de energía, las bombas de calor y las unidades de refrigeración por adsorción solar, que, por otro lado, permitieron desarrollar competencias científicas en campos relacionados de la ciencia y la tecnología, para dominar y utilizar métodos modernos de dinámica modelado de plantas de energía (Ph.D. S. E. Frid).

Por iniciativa y bajo el liderazgo de O.S. Popel, junto con la Universidad Estatal de Moscú (Ph.D. S.V. Kiselev), se desarrolló el Atlas de Recursos de Energía Solar en la Federación de Rusia, y el Sistema de Información Geográfica de Fuentes de Energía Renovable de Rusia "(Gisre.ru). Junto con el Instituto "Rostovteploelektroproekt" (Ph.D. A. A. Chernyavsky), se han desarrollado, construido y probado instalaciones solares con colectores solares de la Planta Mecánica de Kovrov para sistemas de calefacción y suministro de agua caliente en el observatorio astrofísico especial de la Academia de Ciencias de Rusia en Karachay-Cherkessia. El JIHT RAS ha creado el único soporte termohidráulico especializado en Rusia para pruebas térmicas a gran escala de colectores solares y plantas solares de acuerdo con las normas rusas y extranjeras; se han desarrollado recomendaciones para el uso de plantas solares en varias regiones de la Federación Rusa. OS Popel y V. Ye. Fortov "Energía renovable en el mundo moderno" pueden encontrar más información sobre algunos de los resultados de la investigación y el desarrollo del Instituto Conjunto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia en el campo de las energías renovables.

En el Instituto de Ingeniería Eléctrica de Moscú (MPEI), los problemas del suministro de calor solar fueron tratados por D.Sc. V. I. Vissarionov, Doctor en Ciencias Técnicas B. I. Kazandzhan y Ph.D. M.I. Valov.

V. I. Vissarionov (1939-2014) dirigió el departamento “Fuentes de energía renovables no tradicionales (en 1988-2004). Bajo su liderazgo, se trabajó en el cálculo de los recursos de energía solar, el desarrollo del suministro de calor solar. MI Valov junto con el personal de MPEI en 1983-1987 publicó una serie de artículos sobre el estudio de las plantas de energía solar. Uno de los libros más informativos es el trabajo de M. I. Valov y B. I. Kazandzhan "Sistemas de suministro de calor solar", que investigó los problemas de las instalaciones solares de bajo potencial (diagramas esquemáticos, datos climáticos, características de SC, diseños de SC plano), cálculo de características de energía, Eficiencia económica del uso de sistemas de suministro de calor solar. Doctor en ciencias técnicas BI Kazandzhan desarrolló el diseño y dominó la producción del colector solar plano "Altan". Una característica de este colector es que el absorbedor está hecho de un perfil de aleta de aluminio, dentro del cual se presiona un tubo de cobre, y se usa policarbonato celular como aislamiento transparente.

Un empleado del Instituto de Ingeniería Civil de Moscú (MISS), Ph.D. SG Bulkin desarrolló colectores solares termoneutrales (absorbentes sin aislamiento transparente y aislamiento térmico del cuerpo). Una característica del trabajo fue el suministro de un refrigerante a ellos a 3-5 ° C por debajo de la temperatura ambiente y la posibilidad de utilizar el calor latente de la condensación de humedad y la formación de escarcha en el aire atmosférico (paneles de absorción solar). El portador de calor calentado en estos paneles fue calentado por una bomba de calor ("aire-agua"). En MISS se construyó un banco de pruebas con colectores solares termoneutral y varias plantas de energía solar en Moldavia.

El All-Union Institute of Light Alloys (VILS) ha desarrollado y producido un SC con un absorbedor de aluminio soldado con estampado, un aislamiento térmico de espuma de poliuretano en gelatina del cuerpo. Desde 1991, la producción de SC se transfirió a la planta de Bakú para el procesamiento de aleaciones no ferrosas. En 1981, VILS desarrolló Directrices para el diseño de edificios energéticamente eficientes. En ellos, por primera vez en la URSS, el absorbedor se integró en la estructura del edificio, lo que mejoró la economía del uso de la energía solar. Los líderes de esta dirección fueron Ph.D. N.P.Selivanov y Ph.D. V.N.Smirnov.

El Instituto Central de Investigación Científica de Equipos de Ingeniería (TSNII EPIO) en Moscú ha desarrollado un proyecto según el cual se construyó una caldera de combustible solar con una capacidad de 3,7 MW en Ashgabat, un proyecto para una instalación de bomba de calor solar para el Hotel Privetlivy Bereg en Gelendzhik con un área de SK 690 m². Se utilizaron tres máquinas de refrigeración MKT 220-2-0 como bombas de calor, que funcionan en el modo de bombas de calor que utilizan el calor del agua de mar.

La organización líder de la URSS para el diseño de plantas solares fue el Instituto KievZNIIEP, en el que se desarrollaron 20 proyectos estándar y reutilizables: una unidad de suministro de agua caliente solar independiente con circulación natural para un edificio residencial individual; instalación unificada de suministro de agua caliente solar para edificios públicos con una capacidad de 5, 7, 15, 25, 30, 70 m³ / día; unidades, partes y equipos de edificios residenciales y públicos de construcción en masa; instalaciones de suministro de agua caliente solar de acción estacional con una productividad de 2.5; diez; treinta; 40; 50 m³ / día; Soluciones técnicas y recomendaciones metodológicas para la conversión de calderas de calefacción en instalaciones de heliofuel.

Este instituto ha desarrollado docenas de proyectos experimentales, que incluyen sistemas de suministro de agua caliente solar para piscinas, instalación de bomba de calor solar para suministro de agua caliente. Según el proyecto de KievZNIIEP, se construyó la planta solar más grande de la URSS de la pensión Kastropol (pueblo de Beregovoe, costa sur) en Crimea con un área de 1600 m². En la planta piloto del Instituto KievZNIIEP, se produjeron colectores solares, cuyos absorbedores están hechos de tubos de aluminio con aletas helicoidales de nuestra propia producción.

Los teóricos de la ingeniería solar en Ucrania fueron D.Sc. Mikhail Davidovich Rabinovich (nacido en 1948), Ph.D. Alexey Ruvimovich Firth, Ph.D. Victor Fedorovich Gershkovich (1934-2013). Fueron los principales desarrolladores de los Estándares de Diseño y Directrices de Diseño de Agua Caliente Solar. El Dr. Rabinovich se dedicó a la investigación de radiación solar, características hidráulicas de SC, instalaciones solares con circulación natural, sistemas de suministro de calor solar, calderas de combustible solar, instalaciones solares de alta potencia, sistemas de ingeniería solar. A.R. Firth desarrolló el diseño del soporte del simulador y realizó pruebas del SC, investigó la regulación de las plantas de energía solar hidráulica, aumentando la eficiencia de las plantas de energía solar. En el Instituto de Ingeniería Civil de Kiev, la investigación multifacética de las plantas de energía solar fue realizada por Ph.D. Nikolai Vasilievich Kharchenko. Formuló un enfoque sistemático para el desarrollo de sistemas de bomba de calor solar, propuso criterios para evaluar su eficiencia energética, investigó la optimización de un sistema de suministro de calor solar y comparó varios métodos para calcular los sistemas solares. Uno de sus libros más completos sobre plantas solares solares pequeñas (individuales) es accesible e informativo. En el Instituto de Electrodinámica de Kiev sobre los temas de modelado matemático de los modos de funcionamiento de las plantas de energía solar, SC, el estudio experimental de las características de energía de los colectores solares trabajó Ph.D. A. N. Stronsky y Ph.D. A. V. Suprun. Candidato de ciencias técnicas también trabajó en modelado matemático de plantas de energía solar en Kiev. V.A. Nikiforov.

El líder de la escuela de ingeniería científica de ingeniería solar en Uzbekistán (Tashkent) es Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Rabbanakul Rakhmanovich Avezov (nacido en 1942). En 1966-1967, trabajó en el Ashgabat Physico-Technical Institute de Turkmenistán bajo la dirección del Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor V. A. Baum. RR Avezov desarrolla las ideas de los docentes en el Instituto Fisico-Técnico de Uzbekistán, que se ha convertido en un centro internacional de investigación.

RR Avezov formuló direcciones científicas de investigación en su disertación doctoral (1990, ENIN, Moscú), y sus resultados se resumen en la monografía "Sistemas de calefacción solar y suministro de agua caliente". Desarrolla, entre otras cosas, los métodos de análisis de exergía de colectores solares planos, la creación de sistemas de calefacción solar activos y pasivos. Doctor en ciencias técnicas RR Avezov ha otorgado gran autoridad y reconocimiento internacional a la única revista especializada en la URSS y los países de la CEI, Applied Solar Energy ("Heliotekhnika"), que se publica en inglés. Su hija Nilufar Rabbakumovna Avezova (nacido en 1972) - Doctor en Ciencias Técnicas, Director General de la Asociación Científica y de Producción "Física-Solnta" de la Academia de Ciencias de Uzbekistán.

El desarrollo de proyectos para plantas de energía solar en el instituto de investigación zonal de Tashkent para el diseño experimental de edificios residenciales y públicos (TashZNIIEP) fue llevado a cabo por Ph.D. Yusuf Karimovich Rashidov (nacido en 1954). El Instituto "TashZNIIEP" desarrolló diez proyectos estándar de edificios residenciales, salas de calderas con energía solar, calderas de combustible solar, incluidas plantas solares con una capacidad de 500 y 100 l / día, con energía solar para dos y cuatro cabinas. De 1984 a 1986, se implementaron 1200 proyectos típicos de plantas solares.

En la región de Tashkent (asentamiento de Ilyichevsk), se construyó una casa solar de dos apartamentos con calefacción y suministro de agua caliente con una planta solar con un área de 56 m². En el Instituto Pedagógico Estatal Karshi A.T. Teymurkhanov, A.B. Vardiyashvili y otros se dedicaron a la investigación de colectores solares planos.

La escuela científica turcomana de suministro de calor solar fue creada por Ph.D. V. A. Baum, elegido en 1964 como académico de la república. En el Instituto de Física y Tecnología de Ashgabat, organizó un departamento de energía solar y hasta 1980 dirigió todo el instituto. En 1979, sobre la base del Departamento de Energía Solar, se creó el Instituto de Energía Solar de Turkmenistán, dirigido por el estudiante de V. A. Baum, Doctor en Ciencias Técnicas. Recep Bayramovich Bayramov (1933-2017). En el suburbio de Ashgabat (el pueblo de Bikrova), se construyó un campo de pruebas científicas del instituto, que consta de laboratorios, bancos de pruebas, una oficina de diseño, talleres con un personal de 70 personas. VA Baum hasta el final de su vida (1985) trabajó en este instituto. RB Bayramov junto con Doctor en Ciencias Técnicas Ushakova Alda Danilovna investigó colectores solares planos, sistemas de calefacción solar y plantas de desalinización solar. Es de destacar que en 2014 en Ashgabat se recreó el Instituto de Energía Solar de Turkmenistán - NPO "GUN".

En la asociación de diseño y producción "Spetsgelioteplomontazh" (Tbilisi) y el Instituto Georgiano de Investigación de Estructuras Energéticas e Hidráulicas bajo el liderazgo del Dr. Sc. Nugzar Varlamovich Meladze (nacido en 1937), se desarrollaron diseños y se dominó la producción en serie de colectores solares, instalaciones individuales de agua caliente solar, instalaciones solares y sistemas de bombas de calor solares. Se determinaron las condiciones para la recuperación de la construcción de plantas de energía solar en varias regiones de Georgia; se probaron varios diseños de colectores solares en un banco de pruebas en condiciones a gran escala.

Los colectores solares "Spetsgelioteplomontazh" tenían un diseño óptimo para su época: un absorbedor de acero soldado con estampado con un revestimiento de pintura y laca, un cuerpo hecho de perfiles de aluminio y acero galvanizado, vidrio de ventana, aislamiento térmico de espuma de plástico y lámina de ruberoide.

Según N. V. Meladze, solo en la región del Cáucaso en 1990 se instalaron 46,9 mil metros cuadrados de colectores solares, incluido el 42,7% en sanatorios y hoteles, el 39,2% en instalaciones solares industriales e instalaciones agrícolas. - 13.8%, instalaciones deportivas - 3.6%, instalaciones individuales - 0.7%.

Según el autor, en el territorio de Krasnodar en 1988-1992, se instalaron 4620 m² de colectores solares Spetsgeliomontazh. El trabajo de la SGTM se llevó a cabo en cooperación con científicos del Instituto Georgiano de Investigación de Energía y Estructuras Hidráulicas (GruNIIEGS).

El Instituto "TbilZNIIEP" desarrolló cinco diseños estándar de instalaciones solares (SU), así como un proyecto de instalación de bomba de calor solar. El SGTM incluyó un laboratorio en el que se estudiaron los colectores solares y las bombas de calor. Acero, aluminio, absorbedores líquidos de plástico, SC de aire con y sin vidrio, SC con concentradores, se desarrollaron varios diseños de unidades de manipulación individuales de termosifón. A partir del 1 de enero de 1989, "Spetsgeliomontazh" había construido 261 PS con un área total de 46 mil metros cuadrados y 85 instalaciones solares individuales para sistemas de suministro de agua caliente con un área de 339 metros cuadrados.

En la Fig. 2 muestra una planta solar en la calle Rashpilevskaya en Krasnodar, que ha estado funcionando con éxito durante 15 años con recolectores de "Spetsgelioteplomontazh" (320 piezas. Con un área total de 260 m²).

El desarrollo del suministro de calor solar en la URSS y en Rusia desde el lado de las estructuras gubernamentales fue llevado a cabo por el Doctor en Ciencias Técnicas. Pavel Pavlovich Bezrukikh (nacido en 1936). En 1986-1992, en el cargo de especialista principal de la Oficina del Consejo de Ministros de la URSS en el complejo de combustible y energía, supervisó la producción en serie de colectores solares en la planta de equipos de calefacción fraterna, en Tbilisi en la asociación Spetshelioteplomontazh en la planta de procesamiento de aleaciones no ferrosas de Bakú. Por iniciativa propia y con participación directa, se desarrolló el primer programa de la URSS para el desarrollo de energías renovables para 1987-1990.

Desde 1990, PP Bezrukikh ha participado activamente en el desarrollo y la implementación de la sección "Energía no tradicional" del Programa Estatal Científico y Técnico "Energía ambientalmente segura". Señala el papel principal del supervisor científico del programa, Ph.D. E. E. Shpilrain sobre la atracción de científicos y especialistas líderes de la URSS en fuentes de energía renovables. De 1992 a 2004, P. P. Bezrukikh, trabajando en el Ministerio de Combustible y Energía de Rusia y dirigiendo el departamento, y luego el departamento de progreso científico y técnico, dirigió la organización de la producción de colectores solares en la Planta Mecánica de Kovrov, NPO Mashinostroenie (Reutov, Región de Moscú) , un complejo de desarrollos científicos y técnicos en el suministro de calor solar, la implementación del Concepto para el desarrollo y el uso de oportunidades para la energía pequeña y no tradicional en Rusia. Participó en el desarrollo del primer estándar ruso GOST R 51595-2000 “Colectores solares. Condiciones técnicas generales "y resolución de desacuerdos del autor del proyecto de GOST R Doctor en Ciencias Técnicas. B. V. Tarnizhevsky y diseñador jefe del fabricante de coleccionistas (planta mecánica de Kovrov) A. A. Lychagin.

En 2004-2013 en el Instituto de Estrategia Energética (Moscú), y luego como jefe del departamento de conservación de energía y fuentes renovables de ENIN, P.P. Bezrukikh continúa desarrollándose, incluido el suministro de calor solar.

En el territorio de Krasnodar, el ingeniero de calor y energía V. A. Butuzov (nacido en 1949), quien dirigió el prometedor desarrollo del suministro de calor en la asociación de producción Kubanteplokommunenergo, comenzó a trabajar en el diseño y construcción de plantas de energía solar. De 1980 a 1986, se desarrollaron proyectos y se construyeron seis calderas de combustible solar con un área total de 1532 m². Con los años, se han establecido relaciones constructivas con los fabricantes de la planta de IC: Bratsk, "Spetsgelioteplomontazh", KievZNIIEP. Debido a la ausencia de datos de radiación solar en los libros de referencia climatológicos soviéticos en 1986, de 1977 a 1986 se obtuvieron resultados confiables de las estaciones meteorológicas de Krasnodar y Gelendzhik para el diseño de plantas de energía solar.

Después de defender su tesis doctoral en 1990, el Laboratorio Krasnodar de Ahorro de Energía y Fuentes de Energía No Convencional de la Academia de Servicios Públicos (Moscú), organizado por V. A. Butuzov, continuó con el desarrollo de la tecnología solar. Se desarrollaron y mejoraron varios diseños de SC planos, un soporte para sus pruebas a gran escala. Como resultado de la generalización de la experiencia en el diseño y construcción de plantas solares, se desarrollaron "Requisitos generales para el diseño de plantas solares y estaciones de calefacción central en servicios públicos".

Basado en el análisis de los resultados del procesamiento de los valores de la radiación solar total para las condiciones de Krasnodar durante 14 años y Gelendzhik durante 15 años, en 2004, se propuso un nuevo método para proporcionar valores mensuales de la radiación solar total con la determinación de sus valores máximos y mínimos, la probabilidad de su observación. Valores mensuales y anuales calculados de la radiación solar total, directa y dispersa para 54 ciudades y centros administrativos del territorio de Krasnodar. Se ha establecido que para una comparación objetiva de SC de diferentes fabricantes, además de comparar sus costos y características de energía obtenidas por el método estándar en bancos de prueba certificados, es necesario tener en cuenta el consumo de energía para su fabricación y operación. El costo óptimo de la estructura SC está determinado en el caso general por la relación del costo de la energía térmica generada y los costos de fabricación, operación para la vida útil estimada. Junto con la planta mecánica de Kovrov, se desarrolló y produjo en masa un diseño SC, que tenía la relación óptima de costo y costos de energía para el mercado ruso. Se han desarrollado proyectos y se ha realizado la construcción de unidades típicas de suministro de agua caliente solar con capacidad diaria de 200 la 10 m³. Desde 1994, el trabajo en plantas de energía solar se ha continuado en la empresa de energía del sur de Rusia JSC. De 1987 a 2003, se llevó a cabo el desarrollo y la construcción de 42 plantas solares, así como el diseño de 20 plantas solares. Los resultados de V.A. Butuzov se resumió en una disertación doctoral defendida en ENIN (Moscú).

De 2006 a 2010, OOO Teploproektstroy desarrolló y construyó plantas solares para salas de calderas de baja potencia, cuando se instalaron en las que el SC en verano reduce el personal operativo, lo que reduce el período de recuperación de las plantas solares. Durante estos años, se desarrollaron y construyeron plantas de energía solar autodrenantes, cuando se detuvieron las bombas, en las que se drenó el agua del SC a los tanques, evitando el sobrecalentamiento del refrigerante. En 2011, se creó una estructura, se hicieron prototipos de SC planos, se desarrolló un banco de pruebas para organizar la producción de SC en Ulyanovsk. De 2009 a 2013, Yuzhgeoteplo JSC (Krasnodar) desarrolló un proyecto y construyó la mayor planta de energía solar en el territorio de Krasnodar con un área de 600 m² en la ciudad de Ust-Labinsk (Fig. 3). Al mismo tiempo, se realizaron estudios para optimizar el diseño del SC, teniendo en cuenta el sombreado, la automatización del trabajo y las soluciones de circuito. Desarrollé y construí un sistema de suministro de calor solar geotérmico con un área de 144 m² en el pueblo de Rozovoy, territorio de Krasnodar. En 2014, se desarrolló un método para evaluar la recuperación económica de las plantas de energía solar, dependiendo de la intensidad de la radiación solar, la eficiencia de la planta de energía solar y el costo unitario de la energía térmica reemplazada.

La colaboración creativa a largo plazo de V.A. Butuzov con el Doctor en Ciencias Técnicas, profesor de la Universidad Agraria Estatal de Kuban Robert A. Amerkhanov (nacido en 1948) se implementó en el desarrollo de fundamentos teóricos para la creación de plantas solares de alta potencia y sistemas combinados de suministro de calor geotérmico-solar. Docenas de candidatos de ciencias técnicas fueron capacitados bajo su liderazgo, incluidos aquellos en el campo del suministro de calor solar. En numerosas monografías de R. A. Amerkhanov, se consideran los problemas de diseño de las instalaciones solares para fines agrícolas.

El especialista más experimentado en el diseño de plantas de energía solar es el ingeniero jefe de proyectos del Instituto "Rostovteploelektroproekt" Ph.D. Adolf Alexandrovich Chernyavsky (nacido en 1936). Lleva más de 30 años trabajando en esta dirección por iniciativa propia. Ha desarrollado docenas de proyectos, muchos de los cuales se han implementado en Rusia y otros países. Los sistemas únicos de calefacción solar y suministro de agua caliente se describen en la sección del Instituto de JIHT RAS. Los proyectos de A. A. Chernyavsky se distinguen por la elaboración de todas las secciones, incluido un estudio detallado de viabilidad económica. Sobre la base de los colectores solares de la planta mecánica de Kovrov, se desarrollaron "Recomendaciones para el diseño de estaciones de suministro de calor solar".

Bajo el liderazgo de A.A.Chernyavsky, se crearon proyectos únicos de plantas de energía fotovoltaica con colectores térmicos en la ciudad de Kislovodsk (6.2 MW eléctricos, 7 MW térmicos), así como una estación en Kalmykia con una capacidad instalada total de 150 MW. Se han completado proyectos únicos de plantas de energía solar termodinámicas con una capacidad eléctrica instalada de 30 MW en Uzbekistán, 5 MW en la región de Rostov; Se han implementado proyectos de instalaciones solares de pensiones en la costa del Mar Negro con un área de 40-50 m² para sistemas de calefacción solar y suministro de agua caliente de objetos de un observatorio astrofísico especial en Karachay-Cherkessia. El Instituto Rostovteploelektroproekt se caracteriza por la escala del desarrollo: estaciones de suministro de calor solar para asentamientos residenciales y ciudades. Los principales resultados de los desarrollos de este instituto, llevados a cabo conjuntamente con el JIHT RAS, se publican en el libro "Sistemas de suministro de energía autónomos".

El desarrollo de plantas de energía solar en la Universidad Estatal de Sochi (Instituto de Negocios y Turismo de Centros Turísticos) fue supervisado por el Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Pavel Vasilyevich Sadilov, Jefe del Departamento de Ingeniería Ambiental. Iniciador de las energías renovables, diseñó y construyó varias plantas solares, incluso en 1997 en el pueblo de Lazarevskoye (la ciudad de Sochi) con un área de 400 m², una planta solar del Instituto de Balneología, varias plantas de bombas de calor.

En el Instituto de Tecnologías Marinas de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia (Vladivostok), el jefe del laboratorio de energía no convencional, Ph.D. Alexander Vasilyevich Volkov, quien murió trágicamente en 2014, diseñó y construyó docenas de plantas de energía solar con un área total de 2000 m², un stand para pruebas comparativas de campo de colectores solares, nuevos diseños de SC planos y probó la eficiencia de los SC de vacío de fabricantes chinos.

Un destacado diseñador y persona, Adolf Alexandrovich Lychagin (1933-2012) fue el autor de varios tipos de misiles guiados antiaéreos únicos, incluido el Strela-10M. En la década de 1980, en el puesto de diseñador jefe (por iniciativa propia) en la planta mecánica militar de Kovrov (KMZ), desarrolló colectores solares que se distinguían por su alta fiabilidad, precio óptimo / eficiencia energética. Pudo convencer a la gerencia de la planta para dominar la producción en serie de colectores solares y crear un laboratorio de fábrica para probar el SC. De 1991 a 2011, KMZ produjo alrededor de 3.000 piezas. colectores solares, cada una de las tres modificaciones tenía nuevas características de rendimiento. Guiado por el "precio de la energía" del colector, en el cual los costos de diferentes estructuras SC se comparan con la misma radiación solar, A. A. Lychagin creó un colector con un absorbedor hecho de una rejilla de tubo de latón con nervaduras absorbentes de acero. Los colectores solares de aire han sido diseñados y fabricados. Las más altas calificaciones de ingeniería y la intuición se combinaron en Adolf Aleksandrovich con el patriotismo, el deseo de desarrollar tecnologías respetuosas con el medio ambiente, la adhesión a los principios y el alto gusto artístico. Después de sufrir dos ataques al corazón, pudo venir a Madrid especialmente durante mil kilómetros para estudiar las magníficas pinturas en el Museo del Prado durante dos días.

JSC "MIC" NPO Mashinostroeniya "(Reutov, región de Moscú) ha estado produciendo colectores solares desde 1993. El departamento de diseño de la Oficina Central de Diseño de Ingeniería Mecánica realiza el desarrollo de diseños para colectores y plantas de calentamiento solar de agua en la empresa. Gerente de proyecto - Ph.D. Nikolay Vladimirovich Dudarev. En los primeros diseños de colectores solares, las carcasas y los absorbedores soldados estaban hechos de acero inoxidable. Sobre la base de un colector de 1,2 m², la compañía ha desarrollado y fabricado unidades de calentamiento de agua con termosifón solar con tanques con una capacidad de 80 y 120 litros. En 1994, se desarrolló e introdujo en producción una tecnología para obtener un recubrimiento absorbente selectivo mediante el método de pulverización con arco eléctrico al vacío, que se complementó en 1999 con el método de pulverización al vacío magnetrón. Basado en esta tecnología, se inició la producción de colectores solares tipo Sokol. El absorbedor y el cuerpo del colector estaban hechos de perfiles de aluminio. Ahora NPO produce colectores solares "Efecto Sokol" con absorbentes de aluminio y cobre de tubo de lámina. El único colector solar ruso está certificado según los estándares europeos por el Instituto SPF de Rapperswill, Suiza (Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rappelswill).

Empresa de Investigación y Producción "Competidor" (desde 2000 - "Raduga-Ts", la ciudad de Zhukovsky, región de Moscú) desde 1992 produjo colectores solares "Raduga". Jefe de diseño - Vyacheslav Alekseevich Shershnev.

El absorbedor soldado a presión estaba hecho de chapa de acero inoxidable. El absorbente está recubierto con PVD selectivo o pintura negra mate resistente al calor. Programa anual de NPP hasta 4000 pcs. Las características de energía del colector se obtuvieron durante las pruebas en ENIN. También se produjo la planta de energía solar con termosifón Raduga-2M, que consta de dos SC de 1 m² y un tanque con una capacidad de 200 litros. El tanque contenía un panel de calefacción plano, que recibió el refrigerante del SC, así como un calentador eléctrico de respaldo con una capacidad de 1,6 kW.

LLC "New Polyus" (Moscú) es el segundo fabricante ruso que ha desarrollado sus propios diseños y actualmente produce colectores solares de líquido plano, aire plano, aire-líquido plano, vacío tubular, realiza proyectos e instalación de plantas solares. Director General - Alexey Viktorovich Skorobatyuk.

Hay cuatro modelos de colectores de líquido plano YSolar. Todos los absorbedores de líquidos de este fabricante están hechos de láminas de cobre recubiertas con Tinox y tubos de cobre selectivos. La conexión de los tubos a la lámina se suelda con abocinamiento. LLC "New Polyus" también ofrece tres tipos de tubos de vacío SC de su propia producción con absorbedores de cobre con tubos en forma de U.

Gennady Pavlovich Kasatkin (nacido en 1941), un destacado especialista, enérgico y altamente intelectual, ingeniero de minas y diseñador con muchos años de experiencia, comenzó a dedicarse a la ingeniería solar en 1999 en la ciudad de Ulan-Ude (Buriatia). En el Centro de Tecnologías Eficientes de Energía (CEFT) organizado por él, se desarrollaron varios diseños de colectores de líquido y aire, se construyeron alrededor de 100 plantas solares de varios tipos con un área total de 4200 m². Sobre la base de sus cálculos, se hicieron prototipos que, después de las pruebas en condiciones a gran escala, se replicaron en las plantas de energía solar de la República de Buriatia.

El ingeniero G.P. Kasatkin desarrolló varias tecnologías nuevas: soldadura de absorbedores de plástico, fabricación de cuerpos colectores.

El único en Rusia, diseñó y construyó varias plantas solares de aire con colectores de su propio diseño. Cronológicamente, su desarrollo del colector solar comenzó en 1990 con absorbedores de tubos de acero soldados. Luego vinieron las opciones para colectores de cobre y plástico con absorbentes soldados y acoplados a presión y, finalmente, diseños modernos con láminas y tubos europeos de cobre selectivo. G.P. Kasatkin, desarrollando el concepto de edificios energéticamente activos, construyó una planta solar, cuyos colectores están integrados en el techo del edificio. En los últimos años, el ingeniero entregó las funciones de gestión en CEFT a su hijo I. G. Kasatkin, quien continúa con éxito las tradiciones de CEFT LLC.

En la Fig. 4 muestra la planta solar del hotel Baikal en la ciudad de Ulan-Ude con una superficie de 150 m².

conclusiones

1. Los datos calculados de radiación solar para el diseño de plantas de energía solar en la URSS se basaron en una variedad de métodos para procesar conjuntos de mediciones de estaciones meteorológicas. En la Federación de Rusia, estos métodos se complementan con materiales de bases de datos internacionales de computadoras satelitales.

2. La escuela líder para el diseño de instalaciones solares en la Unión Soviética fue el Instituto KievZNIIEP, que desarrolló directrices y docenas de proyectos. Actualmente, no existen normas y recomendaciones rusas actuales. Los proyectos de plantas de energía solar a nivel moderno se llevan a cabo en el instituto ruso "Rostovteploelektroproekt" (Ph.D. AA Chernyavsky) y en la empresa EnergotekhnologiiServis LLC (Ph.D. VV Butuzov, Krasnodar).

3. La investigación técnica y económica de las plantas de energía solar en la URSS fue realizada por ENIN (Moscú), KievZNIIEP, TsNIIEPIO (Moscú). Actualmente, estos trabajos se llevan a cabo en el Instituto Rostovteploelektroproekt y en Energotekhnologii-Service LLC.

4. La principal organización científica de la URSS para el estudio de los colectores solares fue el Instituto de Energía que lleva el nombre del GM Krzhizhanovsky (Moscú). El mejor diseño de coleccionista para su época fue producido por "Spetsgeliotepomontazh" (Tbilisi). Entre los fabricantes rusos, la planta mecánica de Kovrov produjo colectores solares con una relación óptima de precio y eficiencia energética. Los fabricantes rusos modernos ensamblan colectores de componentes extranjeros.

5. En la URSS, la empresa "Spetshelioteplomontazh" llevó a cabo el diseño, la fabricación de colectores solares, la instalación y la puesta en servicio. Hasta 2010, la compañía CEFT LLC (Ulan-Ude) operaba de acuerdo con este esquema.

6. El análisis de la experiencia nacional y extranjera en el suministro de calor solar ha mostrado perspectivas indudables para su desarrollo en Rusia, así como la necesidad de apoyo estatal. Entre las medidas de máxima prioridad: la creación de un análogo ruso de una base de datos informática de radiación solar; desarrollo de nuevos diseños de colectores solares con una relación óptima de precio y eficiencia energética, nuevas soluciones de diseño energéticamente eficientes con adaptación a las condiciones rusas.

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Preparado por los alumnos del Grupo B3TPEN31

Los sistemas de calefacción solar son sistemas que utilizan la radiación solar como fuente de energía térmica. Su diferencia característica de otros sistemas de calefacción a baja temperatura es el uso de un elemento especial: un colector solar diseñado para capturar la radiación solar y convertirla en energía térmica.

De acuerdo con el método de uso de radiación solar, los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se dividen en pasivos y activos.

Pasivo

Los sistemas de calefacción solar pasiva se denominan sistemas pasivos en los que el edificio mismo o sus recintos individuales (edificio colector, pared colectora, techo colector, etc.) sirven como un elemento que recibe radiación solar y la convierte en calor.

Sistema de calentamiento solar pasivo de baja temperatura "colector de pared": 1 - rayos solares; 2 - pantalla transparente al haz; 3 - compuerta de aire; 4 - aire calentado; 5 - aire enfriado de la habitación; 6 - radiación térmica propia de onda larga del conjunto de paredes; 7 - superficie de la pared perceptora de rayos negros; 8 - persianas.

Activo

Los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se denominan sistemas activos, en los que el colector solar es un dispositivo independiente y separado que no está relacionado con el edificio. Los sistemas solares activos se pueden subdividir:

por propósito (sistemas de suministro de agua caliente, sistemas de calefacción, sistemas combinados para fines de suministro de calor y frío);

por el tipo de refrigerante utilizado (líquido - agua, anticongelante y aire);

por la duración del trabajo (todo el año, estacional);

de acuerdo con la solución técnica de los esquemas (uno, dos, múltiples circuitos).

Clasificación de sistemas de calefacción solar.

se puede clasificar de acuerdo con varios criterios:

con cita:

1. sistemas de suministro de agua caliente (ACS);

2. sistemas de calefacción;

3. sistemas combinados;

Por el tipo de refrigerante utilizado:

1. líquido;

2. aire;

Por la duración del trabajo:

1. todo el año;

2. estacional;

Según la solución técnica del esquema:

1. circuito único;

2. doble circuito;

3. multicircuito.

El aire es un refrigerante generalizado que no se congela en toda la gama de parámetros operativos. Cuando se usa como portador de calor, es posible combinar sistemas de calefacción con un sistema de ventilación. Sin embargo, el aire es un portador de bajo calor, lo que conduce a un aumento en el consumo de metal para el dispositivo de los sistemas de calentamiento de aire en comparación con los sistemas de agua.

El agua es un portador de calor que retiene el calor y está ampliamente disponible. Sin embargo, a temperaturas inferiores a 0 ° C, es necesario agregarle líquidos anticongelantes. Además, debe tenerse en cuenta que el agua saturada con oxígeno provoca la corrosión de tuberías y aparatos. Pero el consumo de metal en los sistemas solares de agua es mucho menor, lo que contribuye en gran medida a su aplicación más amplia.

Los sistemas de agua caliente solar estacionales son generalmente de un solo circuito y funcionan en el verano y en los meses de transición, durante los períodos con una temperatura exterior positiva. Pueden tener una fuente de calor adicional o prescindir de ella, dependiendo del propósito de la instalación y las condiciones de operación.

Los sistemas de calefacción solar para edificios suelen ser de doble circuito o, con mayor frecuencia, de múltiples circuitos, y se pueden usar diferentes portadores de calor para diferentes circuitos (por ejemplo, en el circuito solar - soluciones acuosas de líquidos no congelantes, en los circuitos intermedios - agua y en el circuito de consumo - aire).

Los sistemas solares combinados durante todo el año para el suministro de calor y frío de los edificios son de múltiples circuitos e incluyen una fuente de calor adicional en forma de un generador de calor o transformador de calor con combustibles fósiles tradicionales.

Un diagrama esquemático de un sistema de suministro de calor solar se muestra en la Figura 4.1.2. Incluye tres circuitos de circulación:

un primer circuito que consiste en colectores solares 1, una bomba de circulación 8 y un intercambiador de calor líquido 3;

un segundo circuito que consiste en un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8 y un intercambiador de calor 3;

el tercer circuito, que consiste en un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8, un intercambiador de calor agua-aire (calentador de aire) 5.

Diagrama esquemático del sistema de suministro de calor solar: 1 - colector solar; 2 - tanque de almacenamiento; 3 - intercambiador de calor; 4 - edificio; 5 - calentador de aire; 6 - sistema de calefacción de respaldo; 7 - duplicador del sistema de suministro de agua caliente; 8 - bomba de circulación; 9 - ventilador.

Marcha

El sistema de suministro de calor solar funciona de la siguiente manera. El portador de calor (anticongelante) del circuito receptor de calor, que se calienta en los colectores solares 1, ingresa al intercambiador de calor 3, donde el calor del anticongelante se transfiere al agua que circula en el espacio de la carcasa del intercambiador de calor 3 bajo la acción de la bomba 8 del circuito secundario. El agua calentada ingresa al tanque acumulador 2. Desde el tanque acumulador, el agua es tomada por la bomba de suministro de agua caliente 8, es llevada, si es necesario, a la temperatura requerida en el respaldo 7 y entra al sistema de suministro de agua caliente del edificio. El tanque de almacenamiento se repone del suministro de agua.

Para calentar, el agua del tanque de almacenamiento 2 es suministrada por la bomba del tercer circuito 8 al calentador 5, a través del cual pasa el aire con la ayuda del ventilador 9 y, cuando se calienta, ingresa al edificio 4. En ausencia de radiación solar o falta de energía térmica generada por los colectores solares, entra en funcionamiento espera 6 enciende.

La elección y disposición de los elementos del sistema de suministro de calor solar en cada caso específico están determinados por factores climáticos, el propósito del objeto, el modo de consumo de calor y los indicadores económicos.

Diagrama esquemático de un sistema de suministro de agua caliente solar con termosifón de circuito único

Una característica de los sistemas es que, en el caso de un sistema de termosifón, el punto inferior del tanque acumulador debe ubicarse por encima del punto superior del colector y a no más de 3-4 m de los colectores, y con la circulación de la bomba del refrigerante, la ubicación del tanque acumulador puede ser arbitraria.