Solvarme af et privat hus: optioner og enhedsdiagrammer

Brug af "grøn" energi, der leveres af naturlige elementer, kan reducere driftsomkostningerne markant. For eksempel, når du har arrangeret solvarme af et privat hus, vil du levere lavtemperaturradiatorer og gulvvarmesystemer med næsten gratis kølevæske. Enig, dette er en besparelse.

Du lærer alt om "grønne teknologier" fra vores artikel. Med vores hjælp kan du nemt finde ud af varianterne af solcelleinstallationer, hvordan du arrangerer dem og driftsspecifikke forhold. Sikkert, vil du være interesseret i en af ​​de populære muligheder, der arbejder intensivt i verden, men ikke for populære hos os indtil videre.

I den gennemgang, der er opmærksom på din opmærksomhed, analyseres systemets designfunktioner, forbindelsesdiagrammerne er beskrevet detaljeret. Et eksempel på beregning af et solvarmekredsløb for at vurdere realiteten af ​​dets konstruktion er givet. For at hjælpe uafhængige mestre vedhæftes fotosamlinger og videoer.

Grønne varmeteknologier

1 m gennemsnit² Jordens overflade modtager 161 watt solenergi i timen. Selv ved ækvator vil dette tal naturligvis være mange gange højere end i Arktis. Derudover afhænger solstrålingens densitet af årstiden.

I Moskva-regionen er intensiteten af ​​solstråling i december-januar forskellig fra maj-juli med mere end fem gange. Imidlertid er moderne systemer så effektive, at de kan arbejde næsten overalt på jorden.

Moderne solsystemer er i stand til at arbejde effektivt i overskyet og koldt vejr op til -30 ° C

Brugsopgave solstråling energi med maksimal effektivitet løses på to måder: direkte opvarmning i termiske opsamlere og solcelle fotovoltaiske batterier.Solpaneler konverterer først energien fra solens stråler til elektricitet, og overfører den derefter gennem et specielt system til forbrugere, såsom en elektrisk kedel.

Varmeindsamlere, opvarmet ved hjælp af sollys, opvarm kølevæsken til varmesystemer og varmt vandforsyning.

Termiske samlere findes i flere former, herunder åbne og lukkede systemer, flade og sfæriske strukturer, halvkugleformede samlere, koncentratorer og mange andre muligheder. Termisk energi modtaget fra solfangere bruges til at varme varmt vand eller et opvarmningsmedium.

En bred vifte af industrier producerer manifoldsystemer til inklusion i et uafhængigt varmeanlæg. Imidlertid er den enkleste mulighed for en sommerophold let at gøre med din egen:

På trods af de klare fremskridt med at udvikle løsninger til opsamling, opbevaring og brug af solenergi er der fordele og ulemper.

Effektiv anvendelse af solenergi

Den mest åbenlyse fordel ved at bruge solenergi er dens generelle tilgængelighed. Selv i det mest dystre og overskyede vejr kan solenergi indsamles og bruges.

Det andet plus er nulemissioner. Faktisk er dette den mest miljøvenlige og naturlige energiform. Solpaneler og samlere laver ikke støj. I de fleste tilfælde er de installeret på bygningens tag uden at optage det anvendelige område i et forstadsområde.

Effektiviteten af ​​solvarme i vores breddegrader er ret lav på grund af det utilstrækkelige antal solskinsdage til regelmæssig drift af systemet (+)

Ulemperne forbundet med brugen af ​​solenergi er belysningsproblemet. I mørke er der intet at samle, situationen forværres af det faktum, at toppen af ​​opvarmningssæsonen falder på de korteste dagslys i året. Det er nødvendigt at overvåge den optiske renhed af panelerne, mindre forurening reducerer effektiviteten kraftigt.

Derudover kan det ikke siges, at driften af ​​systemet på solenergi er helt gratis, der er konstante omkostninger til afskrivning af udstyr, driften af ​​cirkulationspumpen og kontrolelektronik.

En betydelig ulempe ved opvarmning baseret på brugen af ​​solfangere er manglende evne til at opbevare termisk energi. Kun ekspansionsbeholder er inkluderet i kredsløbet (+)

Åbn solfangere

En åben solfanger er et rørsystem, der er ubeskyttet mod påvirkning udefra, gennem hvilket en varmebærer, der opvarmes direkte af solen, cirkulerer.

Vand, gas, luft, frostvæske bruges som varmebærer. Rørene er enten monteret på et støttepanel i form af en spole eller er parallelt forbundet med udløbsrøret.

Åben type solfangere er ikke i stand til at klare opvarmningen af ​​et privat hus. På grund af den manglende isolering afkøles kølevæsken hurtigt. De bruges om sommeren hovedsageligt til opvarmning af vand i brusere eller puljer

Åbne samlere har normalt ingen isolering. Designet er meget enkelt, derfor koster det lave omkostninger og fremstilles ofte uafhængigt.

På grund af den manglende isolering bevarer de praktisk talt ikke den energi, der er modtaget fra solen, og er kendetegnet ved lav effektivitet. De bruges hovedsageligt om sommeren til at opvarme vand i puljer eller sommerbrusere.

De er installeret i solrige og varme regioner med små forskelle i omgivelsestemperatur og opvarmet vand. De fungerer kun godt i solrige, rolige vejr.

Den enkleste solfanger med en køleplade lavet af en bugt med polymerrør sikrer levering af opvarmet vand i hytten til kunstvanding og hjemmebehov

Rørformede manifolds

Rørformede solfangere samles fra separate rør, langs hvilke vand, gas eller damp løber. Dette er en af ​​sorterne af åbne heliosystemer. Kølevæsken er imidlertid allerede meget bedre beskyttet mod ekstern negativ. Især i vakuuminstallationer, arrangeret efter princippet om termoser.

Hvert rør er forbundet til systemet separat, parallelt med hinanden. Hvis et rør svigter, er det let at udskifte det med et nyt. Hele strukturen kan samles direkte på bygningens tag, hvilket i høj grad letter installationen.

Det rørformede manifold har en modulopbygget struktur. Hovedelementet er et vakuumrør, antallet af rør varierer fra 18 til 30, hvilket giver dig mulighed for nøjagtigt at vælge systemets magt

Et vægtigt plus af rørformede solfangere er hovedelementernes cylindriske form, på grund af hvilken solstråling opsamles hele dagen uden brug af dyre sporingssystemer til solens bevægelse.

En speciel flerlagsbelægning skaber en slags optisk fælde til sollys. Diagrammet viser delvis den ydre væg af vakuumpæren, der reflekterer strålene på væggene i den indvendige pære (+)

I henhold til udformningen af ​​rørene skelnes fjer- og koaksiale solfangere.

Koaksialrøret er en Dyayur-beholder eller en kendt termos. Lavet af to kolber, mellem hvilke der pumpes luft ud. En meget selektiv belægning, der effektivt absorberer solenergi, påføres den indre overflade af den indre pære.

Med rørets cylindriske form falder solens stråler altid vinkelret på overfladen

Termisk energi fra det interne selektive lag overføres til et varmeled eller en intern varmeveksler fra aluminiumsplader. På dette tidspunkt forekommer uønsket varmetab.

Fjederrøret er en glascylinder med en fjederabsorber indsat inde.

Systemet fik sit navn fra en fjederabsorber, der tæt vikles omkring en varmekanal lavet af varmeledende metal

For god varmeisolering pumpes luft ud af røret. Varmeoverførsel fra absorberen foregår uden tab, så effektiviteten af ​​fjerrørene er højere.

I henhold til metoden til varmeoverførsel er der to systemer: en gang gennem og med et varmeledning. Termorøret er en forseglet beholder med en flygtig væske.

Da flygtig væske naturligt strømmer til bunden af ​​varmerøret, er minimumshældningsvinklen 20 ° C

Inde i termorøret findes en flygtig væske, der absorberer varme fra kolbenes indvendige væg eller fra fjederabsorberen. Under påvirkning af temperaturen koger væsken op og stiger i form af damp. Efter at varmen er overført til varmemediet eller varmt vandforsyningen, kondenseres dampen til en væske og strømmer ned.

Som flygtig væske anvendes vand ofte ved lavt tryk. I et direkte-flow-system anvendes et U-formet rør, gennem hvilket vand eller et opvarmningsmedium cirkulerer.

Den ene halvdel af det U-formede rør er designet til kold kølevæske, den anden fjerner det opvarmede. Når det opvarmes, ekspanderer kølevæsken og kommer ind i lagertanken, hvilket giver naturlig cirkulation. Som for systemer med termorør, skal den minimale hældningsvinkel være mindst 20⁰.

Ved direkte strømningsforbindelse kan trykket i systemet ikke være højt, da der er et teknisk vakuum inde i kolben

Direkte-flow-systemer er mere effektive, da de øjeblikkeligt opvarmer kølevæsken. Hvis systemerne til solfangere er planlagt til brug året rundt, pumpes der specielle frostvæsker ind i dem.

Anvendelsen af ​​rørformede solfangere har flere fordele og ulemper. Konstruktionen af ​​den rørformede solfanger består af de samme elementer, som er relativt lette at udskifte.

Fordele:

• lavt varmetab;
• evne til at arbejde ved temperaturer op til -30⁰⁰;
• effektiv produktivitet i dagtimerne;
• god ydeevne i områder med et tempereret og koldt klima;
• lav vindmængde, berettiget af tubulære systems evne til at passere luftmasser gennem sig selv;
• muligheden for at fremstille kølevæske ved høj temperatur.

Strukturelt har den rørformede struktur en begrænset åbningsoverflade.

Det har følgende ulemper:

• ikke i stand til selvrensende fra sne, is, rimfrost;
• høje omkostninger.

På trods af de oprindeligt høje omkostninger, betaler rørformede samlere sig hurtigere. De har en lang levetid.

Rørformede samlere er åbne solsystemer, derfor er de ikke egnede til brug året rundt i varmesystemer (+)

Flade lukkede systemer

Den flade kollektor består af en aluminiumsramme, et specielt absorberende lag - en absorber, en gennemsigtig coating, en rørledning og en varmeovn.

Som absorber bruges sorte kobberark, der er kendetegnet ved termisk ledningsevne, der er ideel til at skabe solsystemer. Når solenergien absorberes af absorberen, overføres den solenergi, den modtager, til kølevæsken, der cirkulerer langs rørsystemet ved siden af ​​absorberen.

Udvendigt er det lukkede panel beskyttet af en gennemsigtig coating. Det er lavet af stødisoleret hærdet glas med et passbånd på 0,4-1,8 mikron. Dette interval tegner sig for den maksimale solstråling. Stødfast glas giver god beskyttelse mod hagl. På bagsiden er hele panelet isoleret pålideligt.

Flade solfangere tilbyder maksimal ydelse og enkel konstruktion. Deres effektivitet øges på grund af brugen af ​​en absorber. De er i stand til at fange spredt og direkte sollys.

Listen over fordele ved lukkede fladskærme inkluderer:

• enkelhed i design;
• god ydeevne i regioner med et varmt klima;
• muligheden for at installere i enhver vinkel med enheder til ændring af hældningsvinklen;
• evnen til selvrensning fra sne og rimfrost;
• lav pris.

Flade solfangere er især fordelagtige, hvis deres anvendelse er planlagt på designstadiet. Kvalitetsprodukters levetid er 50 år.

Ulemperne inkluderer:

• stort varmetab;
• tung vægt;
• høj vindmængde, når du placerer paneler i en vinkel mod horisonten;
• ydelsesbegrænsninger med temperaturforskelle på mere end 40 ° C.

Omfanget af lukkede samlere er meget bredere end åbne solenergianlæg. Om sommeren er de i stand til fuldt ud at tilfredsstille behovet for varmt vand. På kølige dage, som ikke er inkluderet af offentlige forsyningsvirksomheder i opvarmningssæsonen, kan de arbejde i stedet for gas og elektriske opvarmere.

Til dem der ønsker det lav en solfanger med dine egne hænder til en opvarmningsanordning i landet, foreslår vi, at du gør dig bekendt med velprøvede skemaer og trinvise monteringsinstruktioner.

Sammenligning af karakteristika ved solfangere

Den vigtigste indikator for en solfanger er effektivitet. Den nyttige ydelse for forskellige i solfangere i design afhænger af temperaturforskellen. På samme tid er flade samlere meget billigere end rørformede.

Effektivitetsværdier afhænger af produktionskvaliteten af ​​solfangeren. Formålet med grafen er at vise effektiviteten af ​​at bruge forskellige systemer afhængig af temperaturforskellen.

Når du vælger en solfanger, er det værd at være opmærksom på et antal parametre, der viser enhedens effektivitet og styrke.

Der er flere vigtige egenskaber for solfangere:

• adsorptionskoefficient - viser forholdet mellem absorberet energi og total;
• emission faktor - viser forholdet mellem transmitteret energi og absorberet;
• total- og blændeområde;
• Effektivitet.

Blændeområde er arbejdsområdet for solfangeren. I en flad opsamler er blændeområdet maksimalt. Blændeområdet er lig med absorberens område.

Måder at tilslutte til varmesystemet

Da solcelledrevne enheder ikke kan levere en stabil strømforsyning døgnet rundt, er der behov for et system, der er modstandsdygtigt over for disse mangler.

For det centrale Rusland kan solenheder ikke garantere en jævn forsyning af energi, derfor bruges de som et ekstra system. Integration i det eksisterende varme- og varmtvandssystem er forskelligt for solfangeren og solcellepanelet.

Vandopsamler kredsløb

Forskellige forbindelsessystemer bruges afhængigt af formålet med brugen af ​​varmekollektoren. Der kan være flere muligheder:

1. Sommerindstilling til varmt vand
2. Vinter mulighed for opvarmning og varmt vand

Sommeroptionen er den enkleste og kan undgås selv cirkulationspumpeved hjælp af naturlig vandcirkulation.

Vand opvarmes i solfangeren og kommer på grund af termisk ekspansion ind i lagertanken eller kedlen. I dette tilfælde forekommer naturlig cirkulation: koldt vand suges ind i stedet for varmt vand fra tanken.

Om vinteren ved lave temperaturer er direkte opvarmning af vandet ikke muligt. En særlig frostvæske cirkulerer i et lukket kredsløb, der giver varmeoverførsel fra opsamleren til varmeveksleren i tanken

Som ethvert system baseret på naturlig cirkulation fungerer det ikke særlig effektivt og kræver overholdelse af de nødvendige forspændinger. Derudover skal lagringstanken være højere end solfangeren. For at holde vandet så længe som muligt skal den varme tank isoleres forsigtigt.

Hvis du virkelig ønsker at opnå den mest effektive drift af solfangeren, er forbindelsesplanen kompliceret.

For at forhindre, at opsamleren omdannes til en køleradiator om natten, er det nødvendigt at stoppe cirkulationen af ​​vand med magt

Ikke-frysende kølevæske cirkulerer gennem solfangersystemet. Tvungen cirkulation leveres af en pumpe, der styres af en controller.

Controlleren styrer driften af ​​cirkulationspumpen baseret på målingerne af mindst to temperatursensorer. Den første sensor måler temperaturen i opbevaringstanken, den anden - på forsyningsrøret fra solfangerens varme varmebærer.

Så snart temperaturen i tanken overstiger kølevæskets temperatur i opsamleren, slukker regulatoren for cirkulationspumpen og stopper kølevæskets cirkulation gennem systemet. Når temperaturen i lagertanken falder til under en forudbestemt værdi, tændes varmekedlen igen.

Med et nyt ord og et effektivt alternativ til solfangere med kølemiddel, stålanlæg med vakuumrør, med princippet om betjening og enheder, som vi foreslår at blive bekendt med.

Solcelle kredsløb

Det ville være fristende at anvende en lignende solforbindelsesdiagram til strømnettet, som det er tilfældet med solfangeren, der akkumulerer den modtagne energi pr. dag. Desværre er det meget dyrt at oprette en batteripakke med tilstrækkelig kapacitet til strømforsyningssystemet i et privat hus. Derfor er forbindelsesdiagrammet som følger.

Med et fald i den elektriske strøm fra solbatteriet sikrer ABP-enheden (automatisk optagelse af reserven) forbrugernes forbindelse til et fælles elektrisk netværk

Fra solcellepaneler går ladningen til ladestyringen, der udfører flere funktioner: det giver konstant genopladning af batterierne og stabiliserer spændingen. Endvidere leveres den elektriske strøm til inverteren, hvor konvertering af jævnstrøm 12V eller 24V til vekslende enfasestrøm 220V.

Desværre er vores elektriske netværk ikke tilpasset til at modtage energi, de kan kun arbejde i en retning fra en kilde til en forbruger. Af denne grund vil du ikke være i stand til at sælge den producerede elektricitet eller i det mindste få måleren til at dreje i den modsatte retning.

Brugen af ​​solcellepaneler er fordelagtig ved, at de giver en mere alsidig form for energi, men på samme tid kan de ikke sammenlignes i effektivitet med solfangere. Sidstnævnte har imidlertid ikke evnen til at akkumulere energi i modsætning til solcellefotovoltaiske batterier.

Eksempel til beregning af den krævede effekt

Når man beregner den krævede effekt fra solfangeren, er det meget ofte forkert at foretage beregninger baseret på den indkommende solenergi i årets koldeste måneder.

Faktum er, at i de resterende måneder af året hele systemet konstant overophedes. Kølevæskets temperatur om sommeren ved udgangen til solfangeren kan nå 200 ° C ved opvarmning af damp eller gas, 120 ° C frostvæske, 150 ° C vand. Hvis kølemidlet koger, fordamper det delvist. Som et resultat, skal det udskiftes.

Producenter anbefaler at starte med følgende tal:

• levering af varmtvand højst 70%;
• tilvejebringelse af et varmesystem på højst 30%.

Resten af ​​den nødvendige varme skal genereres af standardopvarmningsudstyr. Ikke desto mindre spares med sådanne indikatorer pr. År et gennemsnit på ca. 40% ved opvarmning og varmt vandforsyning.

Kraften genereret af et rør i vakuumsystemet afhænger af den geografiske placering. Mængden af ​​solenergi falder om året på 1 m² jord kaldes insolation.

Når du kender rørets længde og diameter, kan du beregne blænden - det effektive absorptionsområde. Det gjenstår at anvende absorptions- og emissionsfaktorer for at beregne et rørs kapacitet pr. År.

Beregningseksempel:

Standardlængden på røret er 1800 mm, effektiv - 1600 mm. Diameter 58 mm. Blænde - et skraveret område oprettet af røret. Således er skyggerektangelets område:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m²

Effektiviteten af ​​det gennemsnitlige rør er 80%, solisolering for Moskva er ca. 1170 kWh / m² pr. år. Således producerer et rør pr. År:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kW * h

Det skal bemærkes, at dette er et meget groft skøn. Mængden af ​​genereret energi afhænger af orientering af installationen, vinkel, gennemsnitlig årlig temperatur osv.

Med alle slags alternative energikilder og måder at bruge dem på, du kan finde i artiklen.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video nr. 1. Demonstration af solfangerens handling om vinteren:

Video nr. 2. Sammenligning af forskellige modeller af solfangere:

Gennem hele sin egen eksistens forbruges menneskeheden mere og mere energi hvert år. Forsøg på at bruge gratis solstråling er blevet gjort i lang tid, men først for nylig er det blevet muligt at bruge solen effektivt på vores breddegrader. Der er ingen tvivl om, at fremtiden ligger hos solsystemer.

Ønsker du at rapportere interessante funktioner i organiseringen af ​​solvarme af et landsted eller sommerhus? Skriv kommentarer i nedenstående blok. Her kan du stille et spørgsmål, efterlade et foto med en demonstration af systemmonteringsprocessen, dele nyttige oplysninger.