Уникальный двухконтурный солнечный тепловой насос: что это такое?

Выбор краски и инструментов

При работе с проолифленным материалом первостепенное значение имеет выбор правильной малярной краски. Тот, кто пытался положить на олифу краску, неизменно подмечал: свеженанесенное покрытие по мере высыхания «пузырится», а вскрытые пузыри имеют желтое, смолообразное содержимое и характерный запах олифы.

Все же есть несколько видов красящих веществ и отделочных материалов, которые смогу совладать с непростой олифой. К ним относятся:

масляная краска,
алкидная краска,
акрилатно-масляная краска,
пентафталевая эмаль (или по-другому называется ПФ-115),
нитроцеллюлозный лак (или по-другому называется НЦ-132),
жидкие обои на основе масла,
самоклеящаяся бумага или пленка.

Пентафталевая эмаль с лёгкостью справляется с олифой и прекрасно ложиться сверху неё

Любой из данных вариантов отлично подойдет для окрашивания не только деревянной, но также бетонной и металлической поверхности. Нельзя пытаться покрасить олифу быстросохнущей нитроэмалью или водосодержащей краской: наша хитрая пропитка на масляной основе просто «оттолкнет» слой малярной краски. Для использования водно-дисперсионной и водоэмульсионной краски поверхность нужно хорошо помыть и почистить, убрав пленку из олифы. В таком случае 2-3 слоя водной краски укроют поверхность, но, в отличии от других составов, не пропитают ее.

К стандартному набору инструментов покупается еще несколько новых приспособлений:

валик или кисть,
краскопульт, или пульверизатор,
лоток для смешивания краски,
ведро с мыльным раствором,
чистые тряпки,
щетка с жесткой щетиной или наждачная бумага,
металлический шпатель,
ленточная машина или ручная циклю,
обеззараживающий состав (антисептик, антипирен, ацетон, ксилол, сольвент),
шпаклевка по дереву или штукатурка по бетону,
грунтовка,
перчатки и респиратор.

Для оклейки самоклеющейся пленкой нужны:

канцелярский ножик,
пудра или тальк,
вода с моющим раствором,
сухая тряпка,
булавка или иголка.

Самоклеющаяся пленка хорошо смотрится, с лёгкостью проклеивается на поверхности заранее обработанные олифой

Все необходимое под рукой. Ничто не мешает приступить к работе.

Технология геообмена для получения энергии

Земляной тепловой насос в научных кругах больше известен под другими названиями, в частности:

геообмен (Geoexchange),
грунтовой теплообменник,
земная энергетическая система.

Инженеры, однако, чаще пользуются термином «земляные тепловые насосы», дабы избежать путаницы с традиционной геотермальной энергией, где используется высокотемпературный источник тепла для выработки электроэнергии.

Земляные тепловые насосы действуют по принципу сбора тепла, получаемого от Солнца и поглощаемого поверхностью Земли. Температура грунта ниже 6 метров от границы поверхности равна среднегодовой температуре воздуха для конкретной широты земного шара.

Структурная схема установки: 1 – природный земляной теплообменник на трубном петлевом замкнутом контуре; 2 (3) – тепловой насос; 4 – ресивер с горячей водой; 5 – тепло, направляемое в радиаторы или в систему тёплого пола; 6 – использование водного ресурса для хозяйственных нужд

В зависимости от параметра широты, температура под верхним слоем Земли поддерживается на постоянном уровне в диапазоне 10-16°C. Подобно холодильнику или кондиционеру, систему допустимо использовать в качестве теплового насоса для принудительной передачи тепла от грунта.

Тепловые насосы способны передавать энергию от холодной к тёплой области в противовес естественному направлению потока. Либо эти же устройства способны усиливать естественный поток тепла, направленный от теплой среды к холодной.

Последствия и меры

Фальшивые радиаторы на вид практически не отличаются от приборов отопления изготовленных согласно ГОСТу. Разница проявляется в процессе эксплуатации изделия для обогрева.

Батареи из «черного биметалла» не вмещают требуемого количества алюминия, что приводит к существенному снижению их теплоотдачи. Недорогой товар оказывается совершенно неэффективным. При этом страдает репутация производителей качественных биометрических радиаторов с высокими техническими характеристиками.

Причиной распространения поддельного отопительного оборудования считается отсутствие требований к документальному подтверждению качества продукции. Поэтому Правительством России было принято постановление, на основании которого с июня 2018 года любые типы приборов отопления подлежат обязательной сертификации.

Все участники рыночных отношений должны придерживается установленным ГОСТ 31311-2005 требованиям, в которых четко указываются допускаемые стандарты для биметаллических радиаторов и других видов отопительного оборудования. При этом основными показателями качества являются прочность, уровень теплоотдачи, герметичность и гидравлические свойства. Также в отдельных пунктах прописаны обязательные параметры толщины стенок батарей.

При отсутствии сертификата на отопительные приборы на продавцов или импортеров налагается штраф от 100 до 500 тысяч рублей, а при подделке документации – до одного миллиона рублей. Такие меры должны не только снизить количество фальшивых устройств обогрева, а и повысить доверие к качественной отечественной продукции.

Устройство и область применения в быту

На сегодняшний день применяются такие типы гелиоустановок: плоскопластинчатые и вакуумные

Плоскопластинчатые

Это самые простые и дешевые устройства. Они состоят из улавливающей солнечное излучение пластины (абсорбера), прозрачного покрытия и закрывающей нижнюю поверхность теплоизоляции. На обращенную к солнцу поверхность пластины наносят черную краску или особое покрытие, например, из оксида титана или черного никеля. Оно называется селективным. Наиболее эффективными являются абсорберы, изготовленные из меди.

Светопропускающее покрытие выполняют из специального профильного поликарбонатного листа (с рифлением) или закаленного стекла, почти полностью очищенного от металлических примесей.

Все зазоры между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что способствует уменьшению теплопотерь вследствие конвекции.

Плоский пластинчатый коллектор

В воздушных коллекторах используемый в качестве теплоносителя воздух омывает непосредственно абсорбер – с одной или с двух сторон. В устройствах, ориентированных на применение жидкостного теплоносителя (вода, масло или антифриз), к абсорберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоско-пластинчатым коллектором тепло, он сможет нагреть воду до температуры в 190 – 210 градусов.

Для повышения эффективности таких установок применяют покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.

Вакуумные

Роль абсорбера в таком коллекторе играет поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она заключена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Таким образом, каждая трубка с теплоносителем окружена, подобно колбе термоса, вакуумом.

Вакуумный коллектор стоит дороже, но зато является более эффективным: с его помощью воду можно нагреть уже до 250 – 300 градусов.

Вакуумные коллекторы

Значительно повысить производительность вакуумного коллектора можно при помощи параболоцилиндрических отражателей. Это продолговатые элементы с вогнутой зеркальной поверхностью, которая в поперечном сечении образует параболу. Такие отражатели устанавливаются в коллекторе за трубками, фокусируя на них весь неусвоенный солнечный свет.

Оснащенная такими элементами установка может нагревать теплоноситель (применяется масло) до температуры в 300 – 390 градусов. Чтобы еще больше увеличить производительность коллектора, его оснащают системой слежения за солнцем.

Прочие элементы системы

Помимо собственно коллектора в гелиоустановке имеется накопительный бак с водой, которой при помощи встроенного теплообменника передается накопленная теплоносителем энергия.

Существуют системы как с естественной циркуляцией теплоносителя (накопительный бак устанавливается выше коллектора), так и с принудительной – при помощи насоса (бак можно устанавливать на любом уровне).

Гелиоколлекторы в системе отопления

Применение

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления. В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Какое бывает кондиционирование тепловым насосом?

Пассивное (без работы компрессора ТН);
Активное (с работой компрессора ТН).

ПАССИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Пассивное кондиционирование – охлаждение без работы компрессора ТН (без затрат электроэнергии). Может быть реализовано не во всех типах ТН, источник тепла должен обладать достаточно низкой температурой.

Для продолжительного получения пассивного холода наиболее подходят геотермальные тепловые насосы. Далее идут грунтовые насосы, которые в первые летние месяцы работают в режиме пассивного охлаждения, а далее, из-за нагрева почвы, переходят в активное охлаждение. Использование ТН в режиме охлаждения дает дополнительное преимущество – накопление тепла в грунте. В зимний период времени накопленное дополнительное тепло позволяет ТН работать более эффективно.

В режиме кондиционирование тепловым насосом теплоноситель первичного контура с грунтового зонда, минуя ТН, направляется в систему охлаждения дома. Расход электроэнергии при пассивном кондиционировании минимален. Энергия идет исключительно на работу циркуляционных насосов, перекачивающих теплоноситель. Затраты сопоставимы с затратами энергии лампочку 100 Вт.

Особенности и недостатки олифы

Олифа – это пленкообразующая жидкость, состоящая из осадков растительного масла (льняного, конопляного, подсолнечного, тутового и т.д.), которое обработано специальным образом (перегреванием или окислением). А растворители и сиккативы в составе роднят ее с масляными красками, лаками, грунтовками и шпаклевками. Другими словами, олифа как отделочная смесь может использоваться в качестве любого смазочного или окрашивающего сырья.

Олифа является как красящим там и пропитывающим средством

В советские годы масляная краска на основе олифы была чуть ли не единственным доступным средством покраски поверхностей. Ее наносили буквально на все: пол, стены, потолок, двери, окна и даже мебель. Снимая обветшавшие обои слой за слоем, старую плитку в ванной или изношенный линолеум с большой долей вероятности можно наткнуться на проолифленную поверхность. Раньше без нее не обходился ни один ремонт.

С появлением на полках строительных магазинов новых лакокрасочных смесей, олифу стали использовать лишь в шпаклевочных целях, чтобы придать пористой структуре материала целостность и защитить от влаги. За счет вязкого состава олифа обладает хорошей наполняемостью, что значительно сокращает ее расход. Еще одна сфера ее применения – покраска металлических поверхностей и стен и потолков в служебных помещениях (туалете, раздевалке, на производственной кухне), где есть вытяжки. Кроме того, ею грунтуют бетонные поверхности и обновляют древесину в наружных работах.

При всех своих преимуществах олифа имеет ряд существенных недостатков, о которых хорошо осведомлены те, кто хоть раз пытались без предварительной обработки нанести на нее другое лакокрасочное вещество. Среди явных минусов следует отметить:

низкую адгезию (сцепляемость) по отношению к другим средствам окраски, поэтому даже самая дорогостоящая краска спустя короткое время «слезет»,
сильный запах, который ни в процессе, ни после него никогда до конца не улетучивается и в закрытом помещении создается спертая, неприятная атмосфера,
медленное высыхание, от нескольких часов до пары недель в зависимости от вида и состава (быстрее всех – натуральная, а дольше синтетическая),
пожаро- и взрывоопасность, по причине наличия в составе быстровоспламеняющихся растворителей,
неудобство применения, так как работать с ней нужно только в теплом помещении (свыше 20 градусов), заранее прогрев смесь,
недолговечность.

Красить дешёвой олифой не рекомендуется, она имеет ряд отрицательных качеств

Нужно сказать, что все вышеперечисленные отрицательные моменты по большей части свойственны некачественной, дешевой олифе. Хорошее покрытие обладает ими лишь отчасти.

Казалось бы, просто невозможно заново окрасить пропитанную олифой поверхность. Но ситуация не так плачевна, какой видится на первый взгляд. Главное – грамотно подобрать инструменты и краску.

Что такое геотермальный насос

Геотермальные тепловые насосы отопления – это автономные станции, использующие низко потенциальную тепловую энергию земли и грунтовых вод, для обогрева дома. Теплонасосы, использующие энергию грунта, уже давно используются в странах ЕС, Америки и Азии.

Многолетняя практика применения геотермальных тепловых насосов для отопления домов, не только показала целесообразность дальнейшего применения станций, но и позволила увидеть и устранить определенные недостатки.

Теплоснабжение с применением геотермальных насосов основано на использовании низко потенциальной энергии. По сути, теплонасос, это тот же кондиционер, только работающий на нагрев. Есть и отличия. Конструкция ТН более приспособлена на обогрев, чем на охлаждение помещений.

В отличие от воздушных теплонасосов, необходимыми условиями для эффективной работы не является положительная температура окружающей среды. Коллектор, по которому происходит забор тепловой энергии, расположен ниже уровня промерзания грунта. Поэтому, допускается применение теплового насоса в северных широтах.

Наибольшей популярностью пользуются комбинированные системы солнечного отопления и геотермального насоса. Работая в связке, оборудование получает достаточно энергии, для комфортного обогрева дома и обеспечения нужд ГВС.

Новые решения

За три года работы компания вышла на годовой оборот в 100 млн тенге. Большую часть первой прибыли Байсеитов реинвестировал в развитие бизнеса и новые разработки. Главной задачей он считает сделать KunTech научно-производственной фирмой.

– Для этого я пытаюсь разглядеть интересные проекты в вузах, которые мы могли бы взять под своё крыло, – говорит собеседник. – Последние пять лет МОН вместе со Всемирным банком через Фонд науки разыгрывают консорциальные гранты на коммерциализацию. Ключевым условием является наличие заказчика или инвестора, который в качестве гарантии интереса вкладывает часть суммы в проект. Таким инвестором KunTech выступила для ТОО «Green Well Mechanics» при КазНУ, которое занимается грунтовой аккумуляцией тепла. Под Алматы уже построен прототип из 14 скважин с использованием наших коллекторов, у нас два патента на технологию. С её помощью можно хранить летние избытки тепла в подземных слоях на зиму, а зимний холод – на лето для кондиционирования.

10 тыс. гектаров высохшего дна Арала планируют озеленить саксаулом в 2019

Одним из наиболее перспективных направлений роста для KunTech Байсеитов считает совместный с ТОО «VIMA» проект по изготовлению гелиофасадов для зданий.

– Арендуя у VIMA цех, я заметил, что их фасадные решения в производстве похожи на наши, и предложил интегрировать в них наш абсорбер, – поясняет собеседник. – В мире были попытки устанавливать коллекторы на стену из-за нехватки места на крыше, но создавать при этом эстетичные фасады стало вызовом для городской среды. Наше решение делает это.

Среди других разработок, над которыми трудится компания, – солнечные опреснители воды, солнечные световоды, система солнечного охлаждения и солнечный тепловой насос для отопления (совместно с Q-Alt при КазНУ). Для команды KunTech подобные новые проекты позволят расширить ассортимент доступных решений на базе основного продукта.

В планах – перейти от реализации продукции к продаже энергии, что возможно при работе в формате ГЧП или по энергосервисным контрактам (ЭСКО). KunTech также в поиске региональных дилеров и профессионального инвестора, который сможет помочь с расширением филиальной сети и установкой демонстрационных объектов.

– В целом Казахстан – одна из ведущих стран региона по потенциалу инсоляции. Годовая длительность солнечного времени здесь в среднем составляет 2200–3000 часов

Государство, конечно, официально поддерживает ВИЭ и стремится достичь 50% альтернативной выработки к 2050 году, но почему-то внимание уделяется только крупным электрическим солнечным и ветровым станциям. Население пока не пользуется инструментом поддержки «чистой» энергетики

Узбекистан, к примеру, ещё в позапрошлом году принял закон, согласно которому к 2021 году все многоэтажные дома и соцобъекты будут планомерно отрезаны от центральных газовых сетей с переводом на солнечное отопление и ГВС. Они осознают, что газ выгоднее продавать на экспорт. Нам также стоит задуматься над этим. Тем более что некоторые наши регионы по показателю солнечного излучения не уступают таким странам, как Израиль, Турция и даже Мексика, где иметь водогрейную панель считается естественным, – говорит Байсеитов.

Солнечные коллекторы трубчатого типа

Для сборки трубчатого солнечного коллектора используются отдельные трубки, заполненные водой, газом или паром. Такая конструкция является одним из видов открытых гелиосистем, но с более теплоносителем, более защищенным от негативного воздействия внешних факторов. Сюда относятся вакуумные установки, устроенные по принципу термоса.

В трубчатом солнечном коллекторе трубки расположены параллельно с индивидуальным подключением к общей системе. Это позволяет заменять вышедшую из строя трубку новым элементом без ущерба для работы всей конструкции. Кроме того систему можно собирать непосредственно на крыше здания, что во многом упрощает монтажный процесс.

Главным преимуществом трубчатого солнечного коллектора является цилиндрическая форма основных элементов. Благодаря этому солнечная энергия собирается на протяжении всего светового дня, причем для этого не требуется установка дополнительных устройств, которые следят за передвижение солнца.

В зависимости от конструктивных особенностей солнечные коллекторы делятся на два вида: перьевые и коаксиальные.

Трубки коаксиального типа имеют некоторое сходство с обычным термосом. Их конструкция представляет собой две колбы с откачанным между ними воздухом. Поверхность внутри первой колбы покрыта высокоселективным веществом, которое способно максимально поглощать солнечную энергию. Именно этот слой служит своеобразным проводником тепловой энергии к внутреннему теплообменнику, состоящему из алюминиевых пластинок. Однако этот этап характеризуется большим количеством нежелательных потерь тепла.

Трубки перьевого типа выполнены из стекла и имеют цилиндрическую форму, внутри стеклянного цилиндра располагается перьевой абсорбер. Отсутствие воздуха внутри трубки существенно повышает теплоизоляционные характеристики. Количество передаваемого от абсорбера тепла практически не снижается, следовательно, коэффициент полезного действия таких коллекторов значительно выше.

Передача тепла осуществляется прямоточной системой и посредством термотрубки.

Термотрубка – это запаянная емкость, внутрь которой залита легкоиспаряющаяся жидкость, в качестве которой чаще всего используется вода под низким давлением. Нагреваясь от внутренних стенок емкости или перьевого абсорбера, жидкость закипает, и ее пары поднимаются вверх. После передачи тепловой энергии теплоносителю отопительной системы или горячего водоснабжения происходит конденсация пара в жидкость, которая по стенкам стекает вниз.

Прямоточная система представляет собой U-образную трубку с циркулирующим внутри теплоносителем.

В одной половине трубки располагается холодный теплоноситель, посредством второй части отводится нагретая жидкость. При повышении температуры происходит расширение теплоносителя, и он поступает в накопительный бачок для обеспечения естественной циркуляции.

Главным условием расположения термотрубки и прямоточной системы является создание определенного угла наклона, который не должен быть меньше 20 градусов.

Как сделать селективное покрытие

Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.

Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:

Самодельное селективное покрытие коллектора — используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.
Специальные абсорбирующие покрытия — можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.

Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.

Самодельная или заводская гелиосистема — что лучше

Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.

Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой — то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.

Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.

Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.

Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников.

Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика.

Данная статья познакомит читателя с их разновидностями, а также поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

В Казахстане разработали уникальный двухконтурный солнечный тепловой насос

Рекомендации по установке и эксплуатации

Выбор краски и инструментов

Технология геообмена для получения энергии

Последствия и меры