太阳能加热系统的经济效率。方案、说明

太阳能热水装置。太阳能供暖系统的经济效益。无线电电子电气工程百科全书

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太阳能供暖系统参数的最佳值及其使用范围在很大程度上取决于这些系统的资本投资，其中包括各个元件的成本。在太阳能装置中，唯一的非标准元件是太阳能集热器，根据各种估算，太阳能集热器可占整个装置成本的 60%。因此，在供热系统中使用太阳能的经济效益很大程度上取决于太阳能集热器的成本，而太阳能集热器的成本取决于生产规模、制造所用材料、设计特点和使用面积。

太阳能集热器的制造使用钢、铝、塑料和各种绝缘材料等材料。这些材料中的每一种都有一定的优点和缺点。

近年来，越来越多地使用聚合材料（玻璃纤维、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺等）来制造集热器，它们比金属更轻、更便宜，更耐腐蚀，在冷冻过程中不会受到破坏，并提供更大的建设机遇。这些材料具有足够的耐热性和耐大气影响且耐用（使用寿命长达 15 年）。挤压橡胶和轻质混凝土的使用也在进行研究。

在实验生产条件下，集热器的具体成本差异很大，最高可达 100-300 卢布/平方米。在这种情况下，在评估太阳能装置和传统热源的比较经济效率时，违反了根据设备生产条件进行选择的可比性。因此，基于类似设备（钢制采暖散热器、板式换热器）的现有制造技术来估算大规模生产太阳能集热器可能的单位成本是有意义的。表中列出了在大规模生产条件下使用各种材料评估太阳能集热器单位成本的结果。 2. 从表中可以看出，平板式太阳能集热器的具体成本根据设计和使用材料的不同，在3.3至10卢布/平方米之间。成本最低的是由塑料制成的太阳能集热器，成本最高的是带有铝吸收板的铝制外壳中的集热器。

值得注意的是，由高分子材料制成的集热器具有较高的可制造性，与相同特性的金属结构相比，其制造的劳动力成本低1,5-2倍（平板型太阳能集热器的制造劳动力成本，如表3.3所示），平均2 -4人*h/m2)。

该表显示了太阳能集热器的质量。基于 RSG 型钢制散热器的钢制歧管具有最大的质量。

表 3.3。太阳能集热器的具体成本

太阳能热水装置。太阳能供暖系统的经济效率

使用两层玻璃涂层导致集热器的单位成本增加1-2卢布/平方米，集热器的质量增加2-7公斤/平方米（玻璃厚度为8毫米））。非常重要的是集热器的热容量，它决定了冷却过夜后将集热器加热至工作温度所需的热量。含有塑料元件的集热器具有最低的热容量。它们还具有重量轻、成本低的特点。为了减少用于加热太阳能集热器的热量并创建高效装置，有必要努力降低质量特性并使用低热容材料的元件。

表中图3.4显示了平板式太阳能集热器单位成本的结构，按成本项目计算。

表 3.4。平板式太阳能集热器单位成本的构成

太阳能热水装置。太阳能供暖系统的经济效率

在太阳能集热器的单位成本结构中，40-60%的成本属于吸收板的成本（较大值适用于铝制面板），约10%用于玻璃、隔热、组装，以及其余部分 - 在收集器主体上。

太阳能集热器的热效率由其效率决定，根据设计和操作条件，其效率可能会有很大差异。如前所述，在不使其设计复杂化的情况下，很难实现收集器效率的提高，特别是在加热液体与环境之间存在显着温差的情况下，这会导致单位成本的增加。

改善平板集热器特性的方法之一是处理吸收表面，创建选择性表面，以降低其在光谱的长波长部分的发射率，而不显着降低短波范围的吸收能力。作为选择性涂层，最常使用的是氧化铜、黑镍、黑铬，仅对于在 333 K 以上温度下工作的集热器来说，使用这些涂层是合理的。根据一些作者的说法，选择性涂层的使用会增加吸收涂层的成本。与黑色墨水涂层相比，集电体表面的厚度增加了 3-4 倍。因此，我们可以预计，基于现有低成本技术的选择性涂层的使用将导致集热器的具体成本增加2-4卢布/平方米。使用基于黑镍、铬等元素的选择性涂层可导致单位成本增加2-20卢布/平方米。

提高平板集热器热效率的另一种方法是使用真空集热器。采用具有反射层的LB型真空荧光灯的制造技术来制造这种集热器，可以预期集热器的具体成本将为50-70卢布/平方米（在批量生产条件下）。

太阳能集热器的热技术完美程度取决于该比率的值该比值越小，集热器的效率越高。然而，效率提高了，因此降低了通常与设计的复杂性和单位成本的增加有关。

未来，随着各类太阳能集热器制造技术的提高、单位成本的降低以及有机燃料关闭成本的增加，采用更先进设计的经济效益领域将会扩大。

集热器的具体成本为 18-22 卢布/平方米（这对应于最常见类型的太阳能集热器的成本水平 - 基于 RSG 散热器），太阳能加热系统中的成本结构，%住宅建筑的平均水平如表所示。 2.

表 3.5。成本结构，％

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笔记。分子 - 热水装置的值，分母 - 组合装置（供暖和热水供应）的值。

对于热水系统来说，由于太阳能发电厂的建设而导致的供热设施成本的增加可能会在 5-15% 范围内变化，对于楼层数较高的建筑物而言，价值较低。对于组合系统，平均成本增加20-30%。

建筑工程的成本包括在建筑物屋顶上准备太阳能集热器的区域或场地、锅炉房、水箱、热交换器、支撑结构的建造、设备的隔热和其他工作。创建支撑结构的成本平均占整个安装成本的 8-15%，并包含在建筑工程成本中。

一般来说，建筑和管道工程约占太阳能供暖系统总成本的 40-50%。这表明可以在太阳能发电厂元件的设计和安装阶段实现降低资本成本的巨大储备。当太阳能集热器与建筑物的屋顶和墙壁结构相结合、简化自动化系统、减少运输冷却剂时的通信等时，太阳能供热系统将具有最小的资本投资。

作者：马戈梅多夫 A.M.

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