太陽熱暖房システムの経済効率。スキーム、説明

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太陽熱温水器の設置。太陽熱利用システムの経済性。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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太陽熱暖房システムのパラメータの最適値とその使用領域は、個々の要素のコストで構成されるこれらのシステムへの資本投資に大きく依存します。太陽光発電設備では、太陽光集熱器のみが非標準要素であり、さまざまな推定によれば、これが設備全体のコストの最大 60% を占める可能性があります。したがって、熱供給システムで太陽エネルギーを使用する経済効率は、生産規模、製造に使用される材料、設計上の特徴、使用地域によって異なる太陽熱集熱器のコストによって主に決まります。

太陽熱集熱器の製造には、鋼鉄、アルミニウム、プラスチック、さまざまな種類の断熱材などの材料が使用されます。これらの素材にはそれぞれ、特定の長所と短所があります。

最近、コレクタの製造には、金属よりも軽くて安価で、耐腐食性が高く、凍結時に破壊されず、また、建設の大きなチャンス。これらの材料は、熱や大気の影響に対する十分な耐性と耐久性 (最大 15 年の耐用年数) を備えています。押出ゴムや軽量コンクリートの利用も研究中です。

実験的な生産条件下では、コレクターの具体的なコストは最大100〜300ルーブル/平方メートルまで大きく変動する可能性があります。この場合、太陽光発電所と従来の熱源の経済効率の比較を評価する際、機器の生産条件に応じたオプションの比較可能性に違反します。したがって、同様の機器（鋼製暖房ラジエーター、プレート熱交換器）を製造するための既存の技術に基づいて、連続生産におけるソーラーコレクターの可能な単価を見積もることは興味深いことです。さまざまな材料を使用した連続生産条件での太陽熱集熱器の単価を評価した結果を表に示します。 2. 表からわかるように、フラットタイプのソーラーコレクターの単価は、設計と使用される材料に応じて、3.3から10ルーブル/平方メートルまで異なります。最もコストが低いのはプラスチック製のソーラーコレクターで、最も高いのは吸収アルミニウムパネルを備えたアルミニウムケースに入ったコレクターです。

ポリマー材料で作られたコレクタの高い製造性と、金属構造の同じ特性と比較してその製造の人件費が 1,5 ～ 2 倍低いことに注意する必要があります（表 3.3 に示すフラット型太陽コレクタの製造の人件費）。、平均2〜4人*時間/平方メートル）。

表はソーラーコレクターの質量を示しています。最大の質量には、RSGタイプの鋼製加熱ラジエーターをベースにした鋼製のコレクタがあります。

表3.3. 太陽光集熱器の単価

太陽熱温水設備。太陽熱暖房システムの経済効率

1 枚のガラスコーティングを使用すると、コレクタの固有コストが 2 ～ 2 ルーブル/m7 増加し、コレクタの質量が 8 ～ 2 kg/m3 増加します (ガラス厚 XNUMX mm の場合)。）。非常に重要なのはコレクタの熱容量で、一晩冷却した後にコレクタを動作温度まで温めるのに使用される熱量が決まります。プラスチック要素を含むコレクタの熱容量は最も低くなります。また、重量とコストが低いことも特徴です。太陽熱集熱器を暖めるために使用される熱量を削減し、高効率の設備を作成するには、質量特性の低減に努め、低熱容量材料の要素を使用する必要があります。

テーブル内。 3.4に平板型太陽光集熱器の費用項目別に計算した単価構成を示します。

表3.4. 平面型太陽光集熱器の単価の仕組み

太陽熱温水設備。太陽熱暖房システムの経済効率

ソーラーコレクターの単価の構造では、コストの40〜60％が吸収パネルのコストに当てられ（より大きな値はアルミニウム製のパネルに適用されます）、約10％がガラス、断熱材、組み立てにかかります。、残りはコレクター本体にあります。

太陽熱集熱器の熱効率はその効率によって決まりますが、その効率は設計や動作条件によって大きく異なります。前述したように、特に加熱された液体と周囲の温度差が大きい場合、コレクターの効率を高めるには、設計を複雑にする必要があり、単価の上昇につながります。

平板コレクタの特性を改善する方法の 333 つは、吸収面の処理、つまりスペクトルの長波長部分の吸収率を大幅に低下させることなく放射率を下げるために選択面を作成することです。短波長域。選択的コーティングとしては、酸化銅、黒ニッケル、黒クロムが最もよく使用されますが、その使用が正当化されるのは、3 K を超える温度で動作するコレクタに対してのみです。一部の著者によると、選択的コーティングの使用は、装置のコストの増加を引き起こすとのことです。黒インクベースのコーティングと比較して、コレクターの吸収面を 4 ～ 2 倍コーティングします。したがって、既存の低コスト技術に基づく選択的コーティングの使用は、コレクタの単価の 4 ～ 2 ルーブル/m20 の増加につながることが予想されます。黒ニッケル、クロム、その他の元素をベースにした選択的コーティングを使用すると、単位コストが 30 ～ 2 ルーブル/mXNUMX 増加する可能性があります。

平板コレクタの熱効率を高めるもう 50 つの方法は、真空コレクタを使用することです。反射層を備えた LB タイプの真空蛍光ランプを製造する技術を使用してこのような集光器を作成すると、集光器の具体的なコストは 70 ～ 2 ルーブル/mXNUMX (連続生産条件下) になることが予想されます。

太陽熱集熱器の熱技術的な完璧さは、比率の値によって決まります。この比率が小さいほど、コレクタの効率は高くなります。ただし、効率が向上するため、効率は低下します。ほとんどの場合、設計の複雑化とその固有のコストの増加に関連しています。

将来的には、さまざまなタイプの太陽熱集熱器の製造技術の向上、その単価の低下、有機燃料のクロージングコストの増加に伴い、より高度な設計の使用による経済効率の領域が拡大すると考えられます。

特定のコレクターコストが18〜22ルーブル/ m2（これは、DC加熱ラジエーターに基づく、最も一般的なタイプのソーラーコレクターのコストレベルに相当します）、太陽熱供給システムの平均コスト構造、％住宅用建物の場合は表に示されています。 3.5.

表3.5。コスト構造、％

太陽熱温水設備。太陽熱暖房システムの経済効率

ノート。分子 - 給湯設備の値、分母 - 組み合わせた設備（暖房と給湯）の値。

太陽光発電所の建設による熱供給設備のコストの増加は、給湯システムの場合は 5 ～ 15% の範囲で変動しますが、建物の階数が高くなると値が低くなります。複合システムの場合、価格の平均上昇率は 20 ～ 30% です。

建設工事の費用には、太陽熱集熱器、ボイラー室、タンク、熱交換器用の建物の屋上の領域またはプラットフォームの準備、支持構造の建設、機器の断熱およびその他の作業が含まれます。支持構造の作成コストは、設置全体のコストの平均 8 ～ 15% であり、建設作業のコストに含まれています。

一般に、太陽熱利用システムの総コストの約 40 ～ 50% は、建設と配管工事で占められます。これは、資本コストを削減するための相当な予備費があり、太陽光発電要素の設計と設置の段階で実現できることを示しています。太陽熱供給システムは、太陽熱集熱器を建物の屋根や壁の構造と組み合わせ、自動化システムを簡素化し、冷媒輸送時の通信を削減するなど、設備投資が最小限で済みます。

著者：マゴメドフA.M.

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