Без рубрики

Ультрафиолетовые коллекторы

записки из леса

Ультрафиолетовые лампы — что это такое и для чего они нужны в аквариумистике

УФ-стерилизатор — это прибор, который служит для обеззараживания воды от бактерий, грибов, вирусов, водорослей и простейших микроорганизмов, многие из которых являются патогенными и представляют прямую угрозу для здоровья и жизни водных обитателей. За счет обработки воды жестким ультрафиолетовым облучением с длиной волны 250 нм он позволяет позволяющий контролировать численность возбудителей многих болезней аквариумных и прудовых рыб. После комплекса механической и биологической фильтрации, УФ-стерилизатор является вторым по важности оборудованием, позволяющим весьма сильно улучшить качество воды в аквариуме.

Принцип работы УФ-стерилизаторов таков: вода из аквариума под давлением, создаваемым насосом, проходит через фильтр и подается в стерилизатор, находящийся, как правило, за пределами аквариума (в тумбе, на полке над или под аквариумом и т.п.). Внутри стерилизатора вода подвергается обработке ультрафиолетовой лампой, и, выходя с противоположной стороны от водозабора, опять попадает в аквариум. Такой цикл совершаетя постоянно.

Устройство . Внутри корпуса (имеются в виду классические корпусные проточные модели) бактерицидных ламп располагаются две трубы — внутренняя из кварцевого стекла, и внешняя из ПВХ, герметично соединенные резиной и специальными герметиками между собой с торцов. От внешней трубы с противоположных сторон вблизи торцов впаиваются два штуцера, выходящие за пределы декоративного защитного кожуха прибора, в которые и подсоединяются шланги для забора и обратной подачи воды. Сама бактерицидная лампа располагается внутри колбы из кварцевого стекла. Ее лучи беспрепятственно проникают через кварцевое стекло и уничтожают все живое в воде, проходящей между внутренней и внешней колбой. Качество обработки сильно зависит от того, насколько грамотно прибор спроектирован. Существуют и другие конструкции УФ-стерилизаторов, например, без кварцевого кожуха, но для аквариумных и прудовых целей в промышленном исполнении они практически не выпускаются.

Эффективность работы УФ-стерилизатора по уничтожению микроорганизмов измеряется в мкВт*с/см2 и называется летальной дозой. Для различных типов организмов летальные дозы могут весьма сильно отличаться. Например, большинство бактерий уничтожаются при летальной дозе 4000-20000 мкВт*с/см 2 . Одноклеточным водорослям требуется 20000-40000 мкВт*с/см2. Грибам — 45000-50000 мкВт*с/см 2 . Многие вирусы требуют не более 10000 мкВт*с/см 2 , но есть и такие, которым требуется летальная доза на порядок больше, например 440000 мкВт*с/см 2 для вируса табачной мозаики. Также плохо дело обстоит со спорами бактерий, здесь значения дозировки также могут достигать 300000-3500000 мкВт*с/см 2 . Еще хуже дело с простейшими. Если, например, амебам достаточно дозы в 50000-100000 мкВт*с/см 2 , то для эффективного уничтожения бродяжек ихтиофтириуса требуется 400000 мкВт*с/см 2 , а для уничтожения бродяжек криптокариона — порядка 800000 мкВт*с/см 2 . Впрочем, на практике для расчетов обычно применяют усредненные и несколько заниженные значения: 12000 мкВт*с/см 2 для бактерий и вирусов, 25000 мкВт*с/см 2 для водорослей и 60000 мкВт*с/см 2 для одноклеточных животных и грибов.

Три параметра стерилизатора определяют обеспечиваемую им дозировку ультрафиолета.

  1. Мощность . Тут все понятно. Чем она больше, тем сильнее дозировка, а положительный эффект от такого прибора выше.
  2. Размер рабочего зазора , то есть толщина обрабатываемого слоя воды. Вода очень быстро поглощает ультрафиолет. Теоретически в воде средней прозрачности, к которой относится и аквариумная вода, полное поглощение ультрафиолетовых лучей происходит в слое толщиной 40-60 мм. Можно считать, что такой слой утилизирует 100 % излучения лампы, но качество обработки при этом сравнительно невысокое, так как достаточную дозу облучения получает лишь небольшой слой потока, ближайший к лампе. Соответственно, при большом рабочем зазоре между двумя колбами прибора, для полной обработки воды, ее требуется прогнать через УФ-стерилизатор многократно в течении одного часа. Уменьшение рабочего зазора заметно увеличивает эффективность обработки воды.
  3. Производительность . Тут сложнее. С одной стороны, чем больше производительность стерилизатора, т.е. ток воды, проходящий через него, тем меньшее время вода находится под воздействием ультрафиолета и тем меньше получаемая доза, а, значит ожидаемый эффект. С другой стороны, для повышения качества обеззараживания воды, желательно чтобы вся вода в аквариуме была обработана несколько раз за сутки и даже в час, и вот почему. Если, например, принять средний период деления бактерии за 12 часов, то, как пишут многие авторы в своих книгах, надо пропустить через УФ-стерилизатор два объема в сутки. Основываясь на всем этом и зная мощность УФ-лампы, ее длину и толщину рабочего слоя воды внутри, можно вычислить оптимальную производительность насоса для аквариума любого объема. Очень важный критерий, это время, в течении которого вода находится в зоне облучения при прохождении через стерилизатор. То есть, чем длиннее УФ-лампа, вдоль которой течет вода, находясь в облучаемой зоне, тем больше возрастает эффективность обработки воды. Математический аппарат расчета этого весьма сложен, приводить его здесь, не т никакой нужды. Гораздо проще воспользоваться рекомендациями производителей. Проще, но не всегда правильнее, поэтому коллектив редакции журнала при всестороннем исследовании непосредственно в рыборазводне Ю.А. Фролова, в свою очередь, в ближайших номерах представит подробный анализ всех основных бактерицидных ламп, продаваемых в нашей стране. Надеемся, что этот материал поможет вам определиться с выбором.

Заметьте, что производительность фильтра и производительность помпы, которая прокачивает воду через фильтр — разные вещи. Допустим, в столитровом аквариуме используется помпа производительностью 100 л/ч. Весь ли объем воды в таком аквариуме пройдет через фильтр за один час? Конечно, не весь. За счет неравномерности течений, перемешивания слоев воды и застаивания в углах аквариума, некоторые частицы воды, а соответственно и микроорганизмы, пройдут через фильтр неоднократно, а некоторые за этот час и даже за 3 часа не попадут в него ни разу. Если мы увеличиваем мощность помп, то уменьшаем экспозицию облучения. Есть довольно сложная теоретическая формула, позволяющая рассчитать время, за которое через фильтр пройдет, например, 99 или 99,9 % всего объема воды. На практике же удобно использовать упрощенное соотношение, обеспечивающее относительно приемлемую точность:

Здесь T — время в часах,
Va — объем аквариума,
F — производительность насоса в л/ч.

Для ориентировки приведу пару цифр: при использовании УФ-лампы мощностью 15 ватт и среднем рабочим зазоре облучателя, помпа производительностью 100 л/ч обеспечивает экспозицию 60000 мкВт*с/см 2 в трехсотлитровом аквариуме дважды в сутки. Теоретически это можно считать нормальным режимом для дезинфекции аквариума не только от бактерий, грибков, вирусов и водорослей, но и от многих простейших. Тот же прибор с насосом в 250 л/ч за сутки должен дважды обеспечить дозу 30 000 мкВт*с/см 2 в 650-литровом аквариуме. Поскольку основной задачей в аквариуме является уничтожение свободно плавающих бактерий и одноклеточных водорослей, то рекомендации производителей оборудования обычно будут похожи на значения из последнего примера. Но для того, чтобы эффективно и с абсолютной уверенностью без всяких расчетов уничтожать в воде всю микрофлору и фауну, даже используя гораздо более мощные помпы, от 1000 л/ч, необходимо использовать стерилизаторы с рабочим диаметром не превышающим 4-5 мм, при длине прохождения потока через такие облучатели не менее 40 см.

Все вышеприведенные расчеты относятся к промышленным изделиям, которые обычно имеют рабочие зазоры от 8 до 50 мм. Все они работают по схожей схеме: летальная доза обеспечивается за счет многократного прохождения воды через прибор. Помните, за одно прохождение воды через такие приборы, в ней еще останутся не уничтоженные, в том числе патогенные микроорганизмы. В нашей стране ведущими московскими специалистами разработана другая схема УФ обработки воды. Из практики было установлено, что применение очень маленького рабочего зазора, не более 4 мм, а так же длинного пути прохождения воды через такие стерилизаторы, позволяет достигнуть очень больших летальных доз при однократной обработке. То есть всего за один проход воды через УФ-стерилизатор в ней полностью уничтожается все живое. Такие приборы, производятся в нашей стране. Об этих облучателях мы вам расскажем в следующих номерах нашего журнала. Для обеспечения потребностей больших хозяйств несколько таких приборов комбинируются в батареи (коллекторы-облучатели) по несколько штук, в зависимости от потребностей и поставленных задач путем сложных расчетов. Такие системы не имеют аналогов больше нигде в мире, и их применение позволяет решить множество ихтиопатологических проблем.

Кому и зачем нужен УФ-стерилизатор на практике?

Хозяева аквариумов традиционного типа, с умеренным количеством рыб мелкого и среднего размера, в особенности с живыми растениями, могут и не увидеть сколько-нибудь заметного визуального эффекта от применения этого прибора ( конечно, если у вас хорошая биофильтрация, обеспечивающая стабильное биологическое равновесие в аквариуме), хотя качество воды все же улучшится, причем значительно. А вот владельцам аквариумов и водоемов с крупными рыбами, особенно с высокой плотностью их посадки, УФ-стерилизатор окажет немалую, а порой и неоценимую помощь.

Что же касается зоомагазинов, рыборазводен и карантинных баз, то есть там, где плотность посадки рыбы велика, тем более если биофильтрация не идеальна и постоянно приходится иметь дело со стрессуемой и ослабленной рыбой, то им УФ-стерилизация просто необходима. Работая на пару с системой фильтрации, УФ-стерилизатор уменьшает количество факторов, воздействующих на иммунную систему рыбы. Например, в зоомагазинах, как правило, нет мощной биофильтрации, а биомасса рыбы значительна, при этом возникает опасность сбоя биологического равновесия и возникновением бактериального сепсиса любым неправильным действием аквариумиста. Стоит, допустим, немного перекормить рыбу и через некоторое время, если производительность биофильтра мала, в воде резко возрастает масса свободной органики — остатков не съеденного корма и продуктов обмена веществ рыб и других гидробионтов. Свободно плавающие в толще воды бактерии, в том числе и патогенные, представляющие опасность для рыб, начинают разлагать органику прямо в воде, и активно размножаться. Очень скоро (иногда через час — другой) количество патогенных бактерий достигает некой критической точки, после которой иммунная система рыбы (критическая точка у всех видов своя) не может больше защищать организм от воздействия оных и размножающихся вслед за ними простейших. Помните, бактериями питаются простейшие микроорганизмы, многие из которых являются паразитами рыб. Начинается цепная реакция. Таким образом, сопротивляемость организма к воздействию на него патогенной флоры и фауны падает, и рыба начинает болеть, как правило, сразу несколькими видами заболеваний, например смешанными инфекциями. И стоит вовремя не разобраться в сложившийся ситуации и не принять верного решения, как начнется мор.

Это интересно:  Штраф за несвоевременную уплату налога ип

В такой ситуации невозможно недооценить пользу от УФ-стерилизации воды. Если правильно подобрать и установить этот прибор, то вы снимаете один из самых страшных факторов воздействия на организмы ваших рыб — неконтролируемое размножение в воде патогенных микроорганизмов. Значит, даже если вы совершите некоторые ошибки в кормлении, мытье фильтров, чистке грунта и декораций и прочие, то в большинстве случаев вы будете застрахованы от этой беды. А основной аргумент очень прост и понятен для любого владельца магазина или рыборазводни: использование УФ-стерилизации выгодно, так как позволяет увеличить плотность посадки рыб и поднять ее качество жизни.

  1. Ни в коем случае не включайте УФ-лампу без защитного кожуха. Вы можете получить ожог роговицы и даже ослепнуть и получить тяжелые ожоги кожи даже при кратковременной экспозиции.
  2. Отключайте УФ-стерилизатор при использовании каких-либо лекарств в аквариуме. Антибиотики и многие органические красители в нем разлагаются, перестают оказывать лечебное действие, а продукты их распада могут отравить рыбу.
  3. Лучше не пользоваться УФ-стерилизацией при добавлении в воду удобрений для аквариумных растений. Обработка ультрафиолетом солей металлов-микроэлементов, обязательно входящих в состав удобрений, может перевести их в форму, токсичную для рыб.

Вопросы и ответы

В. Не вреден ли УФ-стерилизатор для рыб?
О. Ни коим образом. Страшные слова типа «убивает все живое», написанные в статье выше, относятся исключительно к тем микроорганизмам, которые находятся в воде внутри УФ прибора в данный момент времени. Никакого вредного воздействия на то, что снаружи, ни на рыб, ни на растения, стерилизатор не оказывает. Конечно, если рыба умудриться попасть внутрь стерилизатора, то ей не поздоровиться.

В. В аквариуме живут не только вредные, но и полезные бактерии. Как быть с ними? Ведь УФ-стерилизация убьет их тоже.
О. Полезные бактерии в аквариуме живут на всех поверхностях — на грунте, стенках, листьях растений и т.п. При наличии биофильтра самая большая колония полезных нитрифицирующих бактерий живет в нем. Полезные бактерии не плавают в толще воды и, следовательно, не могут попасть внутрь УФ-стерилизатора и там погибнуть. Конечно, если вы только запускаете новый аквариум и влили в него промышленную культуру бактерий, то в первые сутки после этого включать УФ-стерилизацию не стоит.

В. Мой аквариум сильно заражен нитчаткой и черной бородой. Поможет ли мне УФ-cтерилизатор? Пишут, что они эффективно борются с водорослями.
О. Нет. По той же самой причине, что и в предыдущем ответе. УФ-стерилизатор очень эффективно борется с плавающими водорослями типа хлореллы и эвглены, то есть, с цветением воды. Но на прикрепленные водоросли в аквариуме он не может оказать никакого влияния.

В. Если объем аквариума меньше, чем расчетный или рекомендованный, то часто можно услышать совет выключать УФ-стерилизатор на время по суточному таймеру. Так ли это?
О. Лучше этого не делать. Избытка здесь не будет в любом случае, а вот экономия сомнительна. Промышленные модели зачастую и так достаточно маломощные, не стоит делать их еще менее эффективными самостоятельно.

В третьем номере журнала “Aqua Animals” читайте подробный анализ всех основных бактерицидных ламп, продаваемых в нашей стране. Мы беспристрастно оценим их качество, надежность, эффективность и прочие критерии и предложим вам сориентироваться на рынке предлагаемых товаров, а вы сможете сделать правильный выбор. Так же мы объясним, как правильно установить УФ-лампы и обслуживать их. Мы рассмотрим несколько способов установки ламп как для аквариумистов-любителей, так и для зоомагазинов.

Младенец умер в больнице под ультрафиолетовой лампой

Младенец умер в больнице под ультрафиолетовой лампой

Главврач Рязанской областной детской клинической больницы Ирина Петрушина, где от смертельных ожогов от ультрафиолетовой лампы умер младенец, отстранена от должности. Выясняется степень виновности медсестры, которая проводила процедуру с новорожденной.

«Приказом министерства здравоохранения Рязанской области создана комиссия по разбору несчастного случая, члены которой работают во взаимодействии со следственными органами. По итогам разбирательства министерством здравоохранения Рязанской области принято решение об отстранении от занимаемой должности главного врача РОДКБ», — говорится в сообщении пресс-службы министерства здравоохранения региона, пишет ИТАР-ТАСС.

Инцидент произошел в минувшее воскресенье в РОДКБ. У недавно родившейся девочки была желтуха – были лейкоциты в моче, рассказала ее мать Светлана Патрикеева. В итоге ребенка направили в больницу на проведение стандартной при таких случаях процедуры — ультрафиолетовое прогревание. Над кроваткой ребенка медсестрой отделения был установлен обогреватель. Однако когда работница отделения вышла, лампа сползла вниз по штативу, и четырехдневная девочка, которая родилась на сроке восемь месяцев, погибла от термических ожогов. Сколько времени младенец «жарился» под лампой – пока не установлено.

«Медсестрой была установлена лампа, предназначенная для согревания младенцев. Спустя некоторое время лампа низко опустилась над кроватью. При осмотре трупа были обнаружены ожоги», — рассказал заместитель руководителя Московского межрайонного отдела СУ СК РФ по Рязанской области Григорий Коновалов, пишет РИА Новости.

В отношении медицинской сестры отделения выхаживания недоношенных детей, подозреваемой в совершении преступления, возбуждено уголовное дело по ч. 1 ст. 109 УК РФ (причинение смерти по неосторожности). Расследование всех обстоятельств происшествия продолжается. Следствие пока не заявляло ходатайств об отстранении медсестры от работы, т.к. она не оказывает сопротивления ходу расследования ЧП. В случае установления вины медсестры ей грозит до двух лет лишения свободы.

Ультрафиолетовые коллекторы

Одна знакомая весной позвонила с вопросом: Могу ли я твой телефон указать? Деньги хочу взять в долг, там просят контактный телефон.

Деньги девушке были нужны, и она тупо нарушила мой запрет.

Естессно, деньги не возвращает. Начались звонки. Я с девицей поговорила, пообещала прибить, если она еще раз провернет такую мутотень. Она закрылась от меня беременностью. Звонки продолжились.

Звонили каждый день, с рабочее время. Сначала я разговаривала с ними спокойно: «Нет, мы с ней не знакомы. Не знаю, не вижу ее тем более, к долгу отношения не имею». Через пару дней я тупо начала их посылать. Хорошо, что на работе начальник адекватный, иногда и сам трубочку брал и посылал их. Один раз объяснили, какого лешего мешают жить и работать?

Написала электронную жалобу в прокуратуру. Указала, какая контора жить не дает и беспокоит звонками, указала список из 24 телефонов, с которых мне делали звонки за последнюю неделю.

Тишина наступила через 2 дня. Как раз пришел ответ, что моя жалоба передана региональным судебным приставам. 30 суток на разборки.

Ладушки, ждем результата.

Еще через пару дней звонок. Абонент откуда-то из Москвы или области. Крайне вежливый мужчина крайне вежливо поинтересовался у меня, не знакома ли я с . (та самая должница). Мне стало интересно, и отвечать грубостью на такой вежливый голос я не стала.

— Молодой человек, давайте с Вами поговорим как цивилизованные люди. Я с этой должницей НЕ ЗНАКОМА. Денег в долг ей я не давала, давали Вы, или Ваш банк или микрокредитная организация. Я лично к этому никакого отношения не имею. Вы не первый, кто мне звонит, но первый, кто очень вежлив и корректен. Поэтому я и Вами разговариваю так же. Давайте договоримся: Вы лично мне больше не звоните. Я написала жалобу в прокуратуру и приставам, указала большой список телефонов. Если Вы не хотите, чтобы я пополнила этот список Вашим номером, то мы сейчас разбегаемся мирно. Не хотите — сами виноваты.

Мужик подумал, и сказал:

— Вы знаете, у нас в примечаниях написано, что Вы хамка. Странно. Хорошо, договорились, разбегаемся мирно.

Через 30 суток приставы попросили продлить время на проверку. Ок.

Сегодня приходит ответ.

В общих чертах: Факт того, что Вам докучали больше, чем положено по закону, нами не выявлен. Но Ваш номер телефона коллекторы из базы данных удалили.

— Пардон, и что теперь? Получается, что коллекторы имеют полное право звонить третьему лицу, не имеющему никакого отношения к долгу, и надоедать ему строго по расписанию — в рабочие дни с 8.00 и до 20.00? И разглашать чужие данные?

Пристав мекал, бекал, но согласился: Да, получается, у нас недоработка.

Готовлю еще одно письмо-запрос. Уже на имя главного республиканского пристава. Пусть пояснит, почему коллекторы имеют право звонить по чужим долгам. а потом обижаются на хамство

Эффективность применения солнечных водонагревателей в климатических условиях средней полосы России

О. С. Попель, Институт высоких температур Российской академии наук

На основе математического моделирования простейшей солнечной водонагревательной установки с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показано, что в реальных климатических условиях средней полосы России целесообразно использование сезонных солнечных водонагревателей, работающих в период с марта по сентябрь. Для установки с отношением площади солнечного коллектора к объему бака-аккумулятора 2 м 2 /100 л вероятность ежедневного нагрева воды в этот период до температуры не менее чем 37°С составляет 50-90%, до температуры не менее чем 45°С — 30-70%, до температуры не менее чем 55°С — 20-60%. Максимальные значения вероятности относятся к летним месяцам.

Возможности использования экологически чистой повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения привлекают все большее внимание. В соответствии с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии (энергия Солнца, ветра, биомассы) должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение истощающихся запасов органического топлива и экологическое оздоровление окружающей среды.

В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м 2 , достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом (независимо от широты) месте, около 1 000 Вт/м 2 . В условиях средней полосы России солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию, эквивалентную примерно 100-150 кг у.т./м 2 в год. Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно «собрать» этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку. Простейшим и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах.

Это интересно:  Увольнение декретницы при сокращении штата

Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков ящик, внутри которого помещена тепловоспринимающая металлическая или пластиковая панель, окрашенная для лучшего поглощения солнечного излучения в темный цвет (или покрытая специальным оптическим селективным покрытием, хорошо поглощающим относительно коротковолновое солнечное излучение и мало излучающее в инфракрасной области) и закрытая сверху светопрозрачным ограждением (один или два слоя стекла или прозрачного стойкого под воздействием ультрафиолета пластика). Панель является теплообменником, по каналам которого прокачивается нагреваемая вода. Вода направляется в теплоизолированный бак, гидравлически соединенный с солнечным коллектором. За день вода из бака может несколько раз проходить через коллектор, нагреваясь до расчетного уровня температуры, зависящего от соотношения между объемом бака и площадью солнечного коллектора, а также от климатических условий. Циркуляция воды в замкнутом контуре солнечный коллектор-бак-солнечный коллектор может осуществляться принудительно с помощью небольшого циркуляционного насоса или естественным образом за счет разности гидростатических давлений в столбах холодной и нагретой воды. В последнем случае бак должен располагаться выше верхней отметки солнечного коллектора.

В ряде стран солнечные водонагревательные установки стали обычным атрибутом жизни. Так, например, в Израиле горячее водоснабжение 80% всех жилых домов обеспечивается солнечными водонагревателями, что дает экономию более 5% производимой в стране электроэнергии. Многие десятки фирм-производителей различных типов солнечных коллекторов и водонагревательных установок успешно действуют в Европе, Америке, Австралии и других регионах мира. Суммарная площадь установленных в наше время солнечных коллекторов в мире превышает уже 50 млн. квадратных метров, что эквивалентно замещению традиционных источников энергии в объеме примерно 5-7 млн. тонн условного топлива в год.

Пик развития «солнечного» рынка в мире, обусловленный разразившимся энергетическим «кризисом» и резким ростом цен на энергоресурсы, приходится на середину и конец 70-х годов. Во многих странах были приняты специальные государственные программы прямой финансовой, законодательной и информационной поддержки и стимулирования развития технологий использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Говоря о солнечных водонагревателях, можно утверждать, что в настоящее время во многих странах мира технологии эффективного нагрева воды для бытовых целей солнечным излучением достаточно хорошо отработаны и широко доступны на рынке. Наиболее экономически эффективные сферы применения солнечных водонагревателей в значительной мере уже освоены. Например, в США более 60% частных и общественных плавательных бассейнов обогреваются за счет солнечной энергии (простейшие бесстекольные, без тепловой изоляции, как правило, пластиковые солнечные коллекторы).

В бывшем СССР, несмотря на искусственно устанавливаемые цены на традиционные энергоресурсы, вопросам развития гелиотехники также уделялось определенное внимание со стороны государства. Действовали государственные программы по линии Министерства науки и технической политики, Минтопэнерго. Вместе с тем эти усилия были направлены преимущественно на южные республики (Туркмения, Узбекистан, Грузия, Армения, Украина и др.), где климатические условия, безусловно, являются наиболее благоприятными для использования солнечной энергии. В результате, сегодня в России число действующих солнечных установок весьма ограничено. Тем не менее, за последние годы в России сформировалось около десятка потенциальных производителей солнечных коллекторов и водонагревателей с отработанными на выпуске опытных и мелких партий технологиями их массового производства. Как правило, сегодня это акционерные компании, занимающиеся другими основными видами деятельности. Следует отметить, что, как правило, разработанные российскими производителями солнечные коллекторы отвечают современным техническим требованиям. Они изготавливаются из нержавеющей стали, в ряде случаев имеют селективные покрытия панелей, современную теплоизоляцию. К сожалению, крупных заказов производители не имеют и выпускают установки от случая к случаю, в связи с чем цена на них довольно высокая — в большинстве случаев от 200 до 300 долларов в расчете на 1 м 2 площади коллектора. Высокая цена на изделия в сочетании с относительно низкими по сравнению с зарубежными внутренними ценами на топливо резко ограничивает спрос. Ситуация усугубляется также слабой информированностью потенциальных потребителей о возможностях практического использования солнечных установок, их преимуществах. В отличие от ведущих зарубежных стран у нас пока еще отсутствует законодательство, устанавливающее какие-либо льготы для производителей и потребителей экологически чистых энергетических установок. Вместе с тем в связи с тенденцией неуклонного роста цен на топливо и электроэнергию интерес к солнечным водонагревательным установкам растет. В этой ситуации возникает необходимость вновь вернуться к анализу проблемы и предоставить потенциальным потребителям и разработчикам объективную информацию о реальных возможностях использования солнечной энергии. В данной статье мы остановились на анализе эффективности солнечных водонагревателей применительно к климатическим условиям средней полосы России (Москва и московский регион), где по ряду оценок существует наибольший платежеспособный спрос на такие установки (летние кафе, коттеджи, дачи и т. п.). Ясно, что для более южных регионов страны условия использования солнечных водонагревателей будут более благоприятными.

Постановка задачи

Рассматривается простейшая солнечная водонагревательная установка с объемом бака 100 л (рис. 1). Бак теплоизолирован. Циркуляция воды в контуре солнечный коллектор-бак может быть естественная или принудительная. На результаты анализа это обстоятельство не оказывает существенного влияния. Основная цель анализа состоит в определении возможности нагрева воды в баке в течение дня до определенной температуры, приемлемой для потребителя, за счет энергии солнечного излучения с учетом реальных климатических условий (интенсивность солнечной радиации, изменяющейся в течение дня, температура наружного воздуха). В качестве контрольных выбраны три уровня температур нагрева воды в баке: 37°С (это та температура, при которой вода начинает ощущаться нами как теплая), 45 и 55°С. Для бытовых целей (душ, мытье посуды, стирка белья и т. п.), как показывает практический опыт и статистические зарубежные данные, нагрев воды выше 40-45°С не требуется.

Принципиальная схема простейшей СВУ

Площадь солнечного коллектора в проводимых расчетах варьировалась в пределах 1-3 м 2 . Забегая вперед, отметим, что увеличение площади солнечного коллектора более 3 м 2 в расчете на 100-литровый бак приводит к повышению максимальной температуры воды в баке и более раннему в течение дня достижению выбранных контрольных температур, но при этом вероятность ежедневного нагрева воды до требуемой температуры существенно не возрастает. Таким образом, исходя из бытового назначения установки, увеличение площади солнечного коллектора более 3 м 2 оказывается нецелесообразным, так как сопряжено с неоправданным увеличением стоимости установки. Р

ассматривались три типа солнечных коллекторов: простейший одностекольный солнечный коллектор с неселективным «черным» покрытием, двухстекольный солнечный коллектор с таким же покрытием теплопоглощающей панели и одностекольный коллектор с селективным покрытием.

Моделирование работы солнечной водонагревательной установки осуществлялось с использованием современного мощного программного продукта TRNSYS, разработанного в Висконсинском университете (США) и широко используемого зарубежными научными центрами для моделирования работы солнечных установок.

Для упрощения анализа предполагалось, что ежедневно нагретая вода вечером (после захода солнца) сливается из бака и установка вновь заполняется холодной водой с температурой 10°С.

В качестве исходной климатической информации использовался так называемый типичный метеогод (TMY), разработанный с участием ГГО им. Воейкова (Санкт-Петербург) на основе статистической обработки многолетних наблюдений метеостанций Москвы в соответствии с принятой международной методологией. Типичный метеогод включает в себя ежечасную информацию о прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, о температуре воздуха, его влажности и скорости и направлении ветра. Именно наличие такой подробной и достоверной климатической информации позволило впервые выполнить достаточно детальный анализ влияния реальных местных климатических условий на работу солнечных установок.

Целевой функцией проведенного анализа являлось количество дней в каждом месяце, в течение которых вода в баке нагревалась до установленного контрольного уровня температуры.

Результаты моделирования солнечных установок

Для того чтобы дать представление о характере моделирования солнечного водонагревателя, на рис. 2 представлены графики изменения суммарной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, температуры воздуха и температуры воды в баке солнечной установки в течение произвольно выбранных двух последовательных «типичных» дней августа. Приведенные результаты расчета относятся к одностекольному солнечному коллектору без селективного покрытия и отношению его площади к объему бака 2 м 2 /100 л.

Пример моделирования работы СВУ в течение двух дней августа

На рисунке горизонтальными линиями отмечены «контрольные» значения температур 37, 45 и 55°С. По кривой изменения солнечной радиации видно, что первый день является практически ясным, второй день — с переменной облачностью. Температура воздуха в эти дни изменяется в интервале между 18 и 25°С. Температура воды в баке начинает повышаться с восходом солнца, и в первый день вода нагревается от 10 до 37°С примерно к 11 30 , до 45°С — к 12 30 , до 55°С — к 2 часам дня. Максимальный нагрев воды в баке (до 65°С) имеет место примерно к 15 часам. При моделировании солнечной установки предполагается, что по достижении максимальной температуры циркуляция воды через солнечный коллектор прекращается, и в связи с тем, что бак хорошо теплоизолирован, вода в нем до вечера практически не остывает. В 22 часа горячая вода сливается и бак вновь заполняется холодной водой. В последующий день из-за облачности нагрев воды осуществляется более медленно, чем в первый день, максимальная температура воды в баке достигает лишь 60°С. В пасмурные дни, естественно, вода греется слабее и в ряде случаев ее температура не достигает выбранных контрольных значений.

На рис. 3 представлены результаты статистической обработки результатов моделирования работы солнечных водонагревателей в реальных климатических условиях Москвы. В таблице по месяцам года приведено количество дней, в которые температура воды в баке превышает заданные контрольные значения в зависимости от площади коллектора и его типа. Видно, что в период с ноября по февраль в рассмотренном диапазоне расчетных параметров вероятность нагрева воды даже до минимальной контрольной температуры 37°С оказывается весьма низкой. Использование солнечных водонагревателей в этот период нецелесообразно. Эффективное использование солнечных водонагревателей возможно лишь в период с марта-апреля по сентябрь. С увеличением удельной площади солнечного коллектора количество дней нагрева воды до приемлемых температур возрастает. Температура воды на уровне не менее 45°С при 2-3 м 2 солнечного коллектора в летние месяцы достигается в 22-27 случаях. Это означает, что потребитель, имеющий простейшую солнечную водонагревательную установку с площадью солнечного коллектора 2-3 м 2 и баком объемом 100 л, летом будет иметь горячую воду с температурой не менее 45°С с вероятностью 70-90%. Анализ результатов моделирования показывает также, что в летнее время потребитель будет иметь достаточно нагретую воду уже к середине дня (11-13 часов), а к концу дня с большой вероятностью вода в баке нагреется до 55-60°С.

Это интересно:  Раздел ипотечной квартиры при разводе с несовершеннолетним ребенком

Годовые характеристики СВУ в зависимости от площади солнечного коллектора и его типа

При выборе типа солнечного коллектора следует иметь в виду, что дополнительное остекление и применение селективного покрытия не приводят к кардинальному повышению теплопроизводительности солнечной установки, но сопряжены со значительным увеличением стоимости солнечной установки.

В климатических условиях средней полосы России солнечные водонагревательные установки могут эффективно использоваться различными потребителями в бытовых целях в течение 6-7 месяцев в году (март/апрель — сентябрь).

Для нагрева 100 л воды солнечная установка должна иметь 2-3 м 2 солнечных коллекторов. Такая водонагревательная установка в летнее время обеспечит ежедневный нагрев воды до температуры не менее 45°С с вероятностью не менее 70-80%.

Как с энергетической, так и с экономической точек зрения для создания бытовых солнечных водонагревателей целесообразно использовать простейшие солнечные коллекторы с одним прозрачным ограждением. Применение селективных покрытий вряд ли целесообразно по экономическим причинам.

Для успешного продвижения солнечных водонагревателей на российский рынок необходима разработка технических решений и применение новых материалов, обеспечивающих при высоком качестве и долговечности снижение стоимости солнечных водонагревателей по крайней мере до 70-100 долларов в расчете на 1 м 2 солнечного коллектора.

Ультрафиолетовые коллекторы

Очень важно! Очень интересно! Сообщаем Вам, что специалистами на-шей компании разработана и впервые в мире применена технология создания «солнечного зеркала» для повышения эффективности работы вакуумных солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей, установленных на горизонтальной поверхности. Примененная технология позволила увеличить эффективность работы коллекторов до 30%.

Какой любитель горнолыжного спорта не знает о том, как хорошо загорать в яркий солнечный день, катаясь на лыжах. Какой рыбак не знает, как хорошо можно загореть занимаясь рыбной ловлей с лодки на зеркале какого-либо водоема. Это истина, знакомая многим.

Наши специалисты-монтажники на одном из объектов применили специальное полимерное покрытие, включающее до 60% керамического наполнителя. За счет своего состава покрытие обладает уникальными свойствами по отражению инфракрасного и ультрафиолетового излучения солнца. Нанесение покрытия на площадку, на которой устанавливались вакуумные солнечные коллектора, позволило задействовать для работы обратную сторону коллектора. Особенно это заметно в летние месяцы эксплуатации, когда азимуты восхода и захода солнца находятся сзади коллекторов, направленных принимающей плоскостью на юг.

Так 15 июня 2015 года солнце взошло в 4 часа 30 минут утра и освещало заднюю сторону коллекторов до 8 часов утра, пройдя по небосводу угол примерно в 45 градусов. Все это время стандартно установленный кол-лектор работает с пониженной эффективностью только за счет рассеянного излучения. И только после 8 часов утра лучи солнца коснулись поверхности коллектора, и пошел настоящий нагрев теплоносителя. Аналогичная картина повторилась и вечером. После 17 часов 30 минут солнце перестало освещать поглощающую поверхность коллектора, лучи коснулись задней поверхности и это продолжалось до 21 часа вечера и аналогично утренней ситуации солнце прошло по небосводу еще 45 градусов. Таким образом из

продолжительности светового дня в 16,5 часов поверхность коллектора освещалась прямыми лучами солнца только 9,5 часов.

Использование же технологии «солнечного зеркала» позволяет устранить этот недостаток. Удается задействовать отраженные от полимерной поверхности инфракрасные и ультрафиолетовые лучи в утренние и вечерние часы и, тем самым, увеличить продолжи-тельность времени освещения солнцем коллектора (прямые лучи + отраженный от полимерного покрытия свет) до 70%. Это дает возможность более раннего «запуска» коллектора в работу и более позднее окончание нагрева что в целом и приводит к повышению эффективности работы коллекторов до 30%. Фотографии примененной технологии приведены в данном сообщении.

Особенно актуальна данная технология для использования на уже установленных Солнечных электростанциях (СЭС). Применение технологии «солнечных зеркал» может позволить увеличить мощность СЭС без установки дополнительных фотоэлектрических модулей, на той же площади и при минимальных денежных вложениях. Это автоматически снизит стоимость вырабатываемого СЭС кВт*часа электроэнергии и даст дополнительную эффективность и прибыль предприятию.

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

  • корпус с теплоизоляцией;
  • нижний экран, абсорбер;
  • радиатор с аккумулирующими ребрами;
  • верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

  • воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
  • внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
  • происходит нагрев воздуха;
  • разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

  • в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
  • перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
  • в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора

Вычисления выполняются следующим образом:

  • каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
  • для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².

Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м². Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.


Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.


Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора

Изготовление воздушного солнечного коллектора из алюминиевых банок:

Изготовление солнечного воздухогрейного коллектора из квадратной трубы:

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола

Калькулятора выбора мощности отопительного котла

Калькулятор расчета количества секций радиаторов

Калькулятор расчета метража трубы теплого водяного пола

Расчет теплопотерь и производительности котла

Расчет стоимости отопления в зависимости от типа топлива

Калькулятор расчет объема расширительного бака

Калькулятор расчета отопления ПЛЭН и электрокотлом

Расходы на отопление котлом и тепловым насосом