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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Instalações de aquecimento solar de água. Eficiência económica de sistemas de aquecimento solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Os valores ótimos dos parâmetros dos sistemas de aquecimento solar e as áreas de sua utilização dependem em grande parte dos investimentos de capital nesses sistemas, que consistem nos custos de elementos individuais. Nas instalações solares, o único elemento não padronizado é o coletor solar, que, segundo diversas estimativas, pode representar até 60% do custo de toda a instalação. Portanto, a eficiência econômica do uso da energia solar em sistemas de fornecimento de calor é em grande parte determinada pelo custo do coletor solar, que depende da escala de produção, dos materiais utilizados na fabricação, das características do projeto e da área de utilização. Para a fabricação de coletores solares são utilizados materiais como aço, alumínio, plásticos e diversos tipos de isolamento. Cada um destes materiais tem certas vantagens e desvantagens. Recentemente, para a fabricação de coletores, são cada vez mais utilizados materiais poliméricos (fibra de vidro, poliacrilatos, cloretos de polivinila, poliamidas, etc.), que são mais leves e baratos que os metais, mais resistentes à corrosão, não estão sujeitos à destruição durante o congelamento e fornecem maiores oportunidades para o design. Estes materiais são suficientemente resistentes às influências térmicas e atmosféricas e duráveis (vida útil até 15 anos). Também estão sendo realizadas pesquisas sobre o uso de borracha extrudada e concreto leve. Sob condições de produção experimental, o custo específico de um coletor pode variar amplamente, até 100-300 rublos/m2. Neste caso, ao avaliar a eficiência económica comparativa de uma instalação solar e de uma fonte de calor tradicional, é violada a comparabilidade das opções de acordo com as condições de produção do equipamento. Portanto, é interessante estimar o possível custo unitário de um coletor solar em produção em massa com base na tecnologia de fabricação existente de equipamentos similares (radiadores de aquecimento em aço, trocadores de calor a placas). Os resultados da avaliação do custo específico de um coletor solar sob condições de produção em massa usando diversos materiais são apresentados na Tabela. 3.3. Como pode ser visto na tabela, o custo específico de um coletor solar plano, dependendo do projeto e dos materiais utilizados, varia de 10 a 40 rublos/m2. O menor custo é um coletor solar de plástico, o mais alto é um coletor em caixa de alumínio com painel absorvente de alumínio. Deve-se notar que um coletor feito de materiais poliméricos é altamente fabricável e os custos de mão de obra para sua produção são 1,5-2 vezes menores em comparação com as mesmas características das estruturas metálicas (custos de mão de obra para a produção de coletores solares planos apresentados na Tabela 3.3 média 2 -4 pessoas*h/m2). A tabela mostra as massas dos coletores solares. O coletor de aço baseado em um radiador de aquecimento de aço do tipo RSG possui a maior massa. Tabela 3.3. Custo específico de coletores solares
O uso de um revestimento de vidro duplo leva a um aumento no custo específico do coletor em 1-2 rublos/m2 e a um aumento na massa do coletor em 7-8 kg/m2 (com uma espessura de vidro de 3 mm ). De grande importância é a capacidade térmica do coletor, que determina a quantidade de calor utilizada para aquecer o coletor até a temperatura operacional após o resfriamento durante a noite. Coletores contendo elementos plásticos têm a menor capacidade térmica. Eles também são caracterizados por menor peso e custo. Para reduzir a quantidade de calor utilizada para aquecer o coletor solar e criar instalações altamente eficientes, é necessário se esforçar para reduzir as características de massa e utilizar elementos feitos de materiais de baixa capacidade térmica. Na tabela A Figura 3.4 mostra a estrutura do custo unitário de um coletor solar plano, calculado a partir de itens de custo. Tabela 3.4. Estrutura do custo unitário de um coletor solar plano
Na estrutura do custo unitário de um coletor solar, 40-60% do custo recai sobre o custo do painel absorvedor (o valor maior se aplica a um painel de alumínio), cerca de 10% - sobre vidros, isolamento, montagem , e o resto - no corpo do coletor. A eficiência térmica de um coletor solar é determinada pela sua eficiência, que pode variar amplamente dependendo do projeto e das condições de operação. O aumento da eficiência do coletor, principalmente com uma diferença significativa de temperatura entre o líquido aquecido e o ambiente, conforme mencionado anteriormente, raramente pode ser alcançado sem complicar seu projeto, o que leva a um aumento no custo unitário. Uma das formas de melhorar as características dos coletores de placa plana é tratar a superfície absorvente, criando uma superfície seletiva de forma a reduzir sua emissividade na parte de comprimento de onda longo do espectro sem reduzir significativamente a capacidade de absorção na faixa de ondas curtas. Como revestimentos seletivos são mais utilizados cobre oxidado, níquel preto, cromo preto, cujo uso se justifica apenas para coletores operando em temperaturas acima de 333 K. Segundo alguns autores, o uso de revestimentos seletivos aumenta o custo de revestimento do absorvente superfície do coletor em 3-4 vezes, em comparação com um revestimento à base de tinta preta. Portanto, podemos esperar que o uso de revestimento seletivo baseado em tecnologias existentes de baixo custo levará a um aumento no custo específico do coletor em 2-4 rublos/m2. O uso de revestimentos seletivos à base de níquel preto, cromo e outros elementos pode levar a um aumento no custo unitário em 20-30 rublos/m2. Outra forma de aumentar a eficiência térmica de um coletor de placa plana é utilizar coletores evacuados. Usando a tecnologia de fabricação de lâmpadas fluorescentes evacuadas do tipo LB com uma camada reflexiva para criar tais coletores, pode-se esperar que o custo específico do coletor seja de 50 a 70 rublos/m2 (em condições de produção em massa). A perfeição técnica térmica de um coletor solar é determinada pelo valor da relação No futuro, com o aprimoramento da tecnologia de fabricação de coletores solares de diversos tipos, a redução do seu custo unitário e o aumento dos custos de fechamento do combustível orgânico, as áreas de eficiência econômica na utilização de projetos mais avançados se expandirão. Com um custo específico do coletor de 18-22 rublos/m2 (isso corresponde ao nível de custo do coletor solar do tipo mais comum - baseado no radiador de aquecimento RSG), a estrutura de custos,%, no sistema de aquecimento solar em média para edifícios residenciais é mostrado na Tabela. 3.5. Tabela 3.5. Estrutura de custos,%
Observação. Numerador - valores para instalações de abastecimento de água quente, denominador - para instalações combinadas (aquecimento e abastecimento de água quente). O aumento do custo de uma instalação de fornecimento de calor devido à construção de uma instalação solar pode variar para sistemas de abastecimento de água quente na faixa de 5-15%, com valor menor para edifícios com andares mais altos. Para sistemas combinados, o aumento médio de custo é de 20 a 30%. O custo das obras inclui a preparação da área ou local da cobertura do edifício para coletores solares, sala de caldeiras, tanques, trocadores de calor, construção de estruturas de suporte, isolamento térmico de equipamentos e outras obras. Os custos de criação de estruturas de suporte são em média 8-15% do custo de toda a instalação e estão incluídos no custo das obras. Em geral, cerca de 40-50% do custo total dos sistemas solares térmicos deve-se a trabalhos de construção e canalização. Isto indica reservas significativas para redução de custos de capital, que podem ser realizadas na fase de projeto e instalação de elementos de instalação solar. Os sistemas de aquecimento solar terão os menores investimentos de capital ao combinar os coletores solares com as estruturas do telhado e das paredes do edifício, simplificando o sistema de automação, reduzindo as comunicações durante o transporte do refrigerante, etc. Autor: Magomedov A. M.
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Quanto menor for esta relação, maior será a eficiência do coletor. No entanto, um aumento na eficiência, portanto uma diminuição 
está mais frequentemente associado à complicação do projeto e ao aumento do seu custo unitário.
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