Omakotitalon aurinkolämmitys: vaihtoehdot ja laitekaaviot

Luonnollisten elementtien toimittaman "vihreän" energian käyttö voi vähentää merkittävästi hyötykustannuksia. Esimerkiksi kun olet järjestänyt yksityisen talon aurinkolämmityksen, toimitat matalan lämpötilan patterit ja lattialämmitysjärjestelmät käytännöllisesti katsoen vapaalla jäähdytysnesteellä. Olen samaa mieltä, tämä on säästö.

Opit kaiken "vihreästä teknologiasta" artikkelistamme. Apumme avulla voit helposti selvittää aurinkoenergiajärjestelmien lajikkeet, niiden järjestelyn ja toiminnan erityispiirteet. Olet varmasti kiinnostunut yhdestä suositusta vaihtoehdosta, joka työskentelee intensiivisesti maailmassa, mutta ei vielä niin suosittu kanssamme.

Mietintöllesi esitetyssä katsauksessa analysoidaan järjestelmien suunnitteluominaisuuksia, kuvataan kytkentäkaaviot yksityiskohtaisesti. Annetaan esimerkki aurinkolämpöpiirin laskemisesta sen rakentamisen todellisuuden arvioimiseksi. Riippumattomien mestareiden auttamiseksi liitteenä on valokuvakokoelmat ja videot.

Vihreän lämmön tekniikat

Keskimäärin 1 m² Maapinta saa 161 wattia aurinkoenergiaa tunnissa. Tietenkin päiväntasaajalla tämä luku on monta kertaa suurempi kuin arktisella alueella. Lisäksi aurinkosäteilyn tiheys riippuu vuodenajasta.

Moskovan alueella aurinkosäteilyn voimakkuus joulukuussa-tammikuussa eroaa toukokuusta heinäkuuhun yli viisi kertaa. Nykyaikaiset järjestelmät ovat kuitenkin niin tehokkaita, että ne toimivat melkein kaikkialla maan päällä.

Nykyaikaiset aurinkokunnat pystyvät toimimaan tehokkaasti pilvisellä ja kylmällä säällä -30 ° C: seen saakka

Käyttötehtävä auringon säteilyenergia maksimaalisella hyötysuhteella ratkaistaan ​​kahdella tavalla: suora lämmitys lämpökeräimissä ja aurinkokennoissa.Aurinkopaneelit muuntavat auringonsäteiden energian ensin sähköksi, ja siirtävät sen sitten kuluttajille tarkoitetun erityisjärjestelmän, kuten sähkökattilan, kautta.

Lämpökeräimet, joita lämmitetään auringonvalolla, lämmittävät lämmitysjärjestelmien ja kuumavesijärjestelmän jäähdytysnesteen.

Lämpökeräimiä on useita muotoja, mukaan lukien avoimet ja suljetut järjestelmät, tasaiset ja pallomaiset rakenteet, puolipallomaiset keräilijät, tiivistimet ja monet muut vaihtoehdot. Aurinkokeräimistä saatua lämpöenergiaa käytetään kuuman veden tai lämmitysaineen lämmittämiseen.

Laaja valikoima toimialoja tuottaa monipuolisia järjestelmiä sisällytettäväksi itsenäiseen lämmitysverkkoon. Yksinkertaisin vaihtoehto kesäasunnolle on kuitenkin helppo tehdä omallasi:

Huolimatta aurinkoenergian keräämistä, varastointia ja käyttöä koskevien ratkaisujen kehittämisen selvästä edistymisestä on etuja ja haittoja.

Aurinkoenergian tehokas käyttö

Aurinkoenergian käytön selvin hyöty on sen yleinen saatavuus. Itse asiassa aurinkoenergiaa voidaan kerätä ja käyttää jopa kaikkein synkeimmällä ja pilvimmällä säällä.

Toinen plus on nollapäästö. Itse asiassa tämä on ympäristöystävällisin ja luonnollisin energian muoto. Aurinkopaneelit ja keräilijät eivät aiheuta melua. Useimmiten ne asennetaan rakennusten kattoihin asuttamatta esikaupunkialueen käyttökelpoista aluetta.

Aurinkolämmityksen hyötysuhde leveysasteillamme on melko heikko johtuen aurinkoisten päivien lukumäärästä riittämättömästä järjestelmän säännöllisestä toiminnasta (+)

Aurinkoenergian käyttöön liittyvät haitat ovat valaistuksen epävakaus. Pimeässä ei ole mitään kerättävää, tilannetta pahentaa se, että lämmityskauden huippu on vuoden lyhyimmillä kesäaikoilla. Paneelien optista puhtautta on tarkkailtava, pieni saastuminen vähentää voimakkaasti tehokkuutta.

Lisäksi ei voida sanoa, että järjestelmän käyttö aurinkoenergialla on täysin ilmaista, laitteiden poistoista, kiertovesipumpun toiminnasta ja ohjauselektroniikasta aiheutuu jatkuvia kustannuksia.

Merkittävä lämmön haitta, joka perustuu aurinkokeräimien käyttöön, on kyvyttömyys varastoida lämpöenergiaa. Vain paisuntasäiliö sisältyy piiriin (+)

Avaa aurinkokeräimet

Avoin aurinkokeräin on putkijärjestelmä, joka ei ole suojattu ulkoisilta vaikutuksilta ja jonka läpi suoraan auringon lämmittämä lämmönsiirto kiertää.

Lämpöaineena käytetään vettä, kaasua, ilmaa, pakkasnestettä. Putket on joko asennettu tukipaneeliin kelan muodossa tai on kytketty yhdensuuntaisilla riveillä poistoputkeen.

Avoimen tyyppiset aurinkokeräimet eivät kykene selviytymään yksityisen talon lämmityksestä. Eristyksen puutteen vuoksi jäähdytysneste jäähtyy nopeasti. Niitä käytetään kesällä lähinnä veden lämmittämiseen suihkussa tai uima-altaissa

Avoimilla keräimillä ei yleensä ole eristystä. Suunnittelu on hyvin yksinkertainen, joten se on alhainen hinta ja se valmistetaan usein itsenäisesti.

Eristyksen puutteen takia ne käytännössä eivät säilytä auringon vastaanottamaa energiaa, ja niille on ominaista alhainen hyötysuhde. Niitä käytetään pääasiassa kesällä veden lämmittämiseen uima-altaissa tai kesäsuihkuissa.

Ne on asennettu aurinkoiselle ja lämpimälle alueelle, ilman lämpötilan ja lämmitetyn veden välillä on pieniä eroja. Ne toimivat hyvin vain aurinkoisella, rauhallisella säällä.

Yksinkertaisin aurinkokeräin, jossa on polymeeriputkien lohkosta valmistettu jäähdytyselementti, varmistaa mökin lämmitetyn veden saannin kastelu- ja kotitarpeisiin

Putkimaiset jakot

Putkimaiset aurinkokeräimet on koottu erillisistä putkista, joita pitkin vesi, kaasu tai höyry virtaavat. Tämä on yksi avoimen heliosysteemin lajikkeista. Jäähdytysneste on kuitenkin jo suojattu paljon paremmin ulkoisilta negatiivisilta vaikutuksilta. Varsinkin tyhjiöasennuksissa, jotka on järjestetty termosten periaatteeseen.

Jokainen putki on kytketty järjestelmään erikseen, yhdensuuntaiset toistensa kanssa. Jos yksi putki epäonnistuu, se on helppo korvata uudella. Koko rakenne voidaan koota suoraan rakennuksen katolle, mikä helpottaa huomattavasti asennusta.

Putkimaisella jakotukilla on modulaarinen rakenne. Pääelementti on tyhjiöputki, putkien lukumäärä vaihtelee 18: sta 30: een, mikä antaa sinun valita järjestelmän teho tarkasti

Paino plus putkimaisia ​​aurinkokeräimiä on pääelementtien lieriömäinen muoto, minkä ansiosta auringonsäteilyä sieppataan koko päivän ajan ilman, että aurinko liikkuu kalliilla seurantajärjestelmillä.

Erityinen monikerrospinnoite luo eräänlaisen optisen ansaa auringonvalolle. Kaavio osoittaa osittain tyhjiöpolttimen ulkoseinän, joka heijastaa säteilyä sisempän lampun seinämillä (+)

Putkien suunnittelun mukaan höyhen- ja koaksiaaliset aurinkokeräimet erotetaan toisistaan.

Koaksiaaliputki on Dyayur-astia tai tuttu termos. Valmistettu kahdesta pullosta, joiden välillä ilma pumpataan. Sisäisen lampun sisäpinnalle levitetään erittäin selektiivinen pinnoite, joka imee tehokkaasti aurinkoenergiaa.

Putken lieriömäisen muodon kanssa auringonsäteet putoavat aina kohtisuoraan pintaan nähden

Sisäisen selektiivikerroksen lämpöenergia siirretään lämpöputkeen tai sisäiseen lämmönvaihtimeen alumiinilevyistä. Tässä vaiheessa tapahtuu ei-toivottuja lämpöhäviöitä.

Höyhenputki on lasisylinteri, jonka sisällä on sulkavaimennin.

Järjestelmä sai nimensä höyhenvaimentimelta, joka kiertää tiukasti lämpöä johtavasta metallista valmistetun lämpökanavan ympärille

Hyvää lämpöeristystä varten ilma pumpataan putkesta. Lämmönsiirto absorberista tapahtuu ilman häviöitä, joten sulkaputkien hyötysuhde on suurempi.

Lämmönsiirtomenetelmän mukaan on kaksi järjestelmää: läpivienti ja lämpöputki. Lämpöputki on suljettu säiliö, jossa on haihtuvaa nestettä.

Koska haihtuva neste virtaa luonnollisesti lämpöputken pohjalle, minimikallistuskulma on 20 ° C

Lämpöputken sisällä on haihtuvaa nestettä, joka imee lämpöä pullon sisäseinästä tai sulka-absorberista. Lämpötilan vaikutuksesta neste kiehuu ja nousee höyryn muodossa. Kun lämpö on siirretty lämmitysalustaan ​​tai kuuman veden syöttöön, höyry kondensoituu nesteeksi ja virtaa alas.

Haihtuvana nesteenä vettä käytetään usein matalassa paineessa. Suoravirtausjärjestelmässä käytetään U-muotoista putkea, jonka läpi vesi tai lämmitysaine kiertää.

Yksi puolet U-muotoisesta putkesta on suunniteltu kylmäjäähdytysnesteelle, toinen poistaa lämmitetyn. Kuumennettaessa jäähdytysneste laajenee ja menee varastosäiliöön tarjoamalla luonnollista kiertoa. Kuten lämpöputkella varustetuissa järjestelmissä, pienimmän kallistuskulman tulisi olla vähintään 20⁰.

Suoravirtausliitännällä järjestelmässä paine ei voi olla korkea, koska pullon sisällä on tekninen tyhjiö

Suoravirtausjärjestelmät ovat tehokkaampia, koska ne lämmittävät jäähdytysnesteen välittömästi. Jos aurinkokeräinjärjestelmiä suunnitellaan käytettäväksi ympäri vuoden, niihin pumpataan erityisiä jäätymisaineita.

Putkimaisten aurinkokeräimien käytöllä on useita etuja ja haittoja. Putkimaisen aurinkokeräimen rakenne koostuu samoista elementeistä, jotka on suhteellisen helppo vaihtaa.

edut:

• alhainen lämpöhäviö;
• kyky työskennellä lämpötilassa jopa -30⁰С;
• tehokas tuottavuus koko kesäajan;
• hyvä suorituskyky alueilla, joilla on maltillinen ja kylmä ilmasto;
• pieni tavaratila, joka perustellaan putkimaisten järjestelmien kyvyllä kuljettaa ilmamassoja itsensä läpi;
• mahdollisuus tuottaa korkean lämpötilan jäähdytysnestettä.

Rakenteellisesti putkimaisella rakenteella on rajoitettu aukon pinta.

Sillä on seuraavat haitat:

• ei pysty itsepuhdistuvaksi lumesta, jäästä, kuurista;
• korkeat kustannukset.

Alun perin korkeista kustannuksista huolimatta putkimaiset keräilijät maksavat takaisin nopeammin. Heillä on pitkä käyttöikä.

Putkimaiset kollektorit ovat avoimen tyyppisiä aurinkojärjestelmiä, joten ne eivät sovellu ympärivuotiseen käyttöön lämmitysjärjestelmissä (+)

Litteät suljetut järjestelmät

Litteä kollektori koostuu alumiinirungosta, erityisestä absorboivasta kerroksesta - absorboijasta, läpinäkyvästä pinnoitteesta, putkilinjasta ja lämmittimestä.

Imeyttäjänä käytetään mustattua kuparilevyä, jolle on ominaista lämmönjohtavuus, joka on ihanteellinen aurinkojärjestelmien luomiseen. Kun absorboija absorboi aurinkoenergiaa, sen vastaanottama aurinkoenergia siirretään jäähdytysnesteeseen, joka kiertää absorboijan vieressä olevan putkijärjestelmän kautta.

Ulkopuolella suljettu paneeli on suojattu läpinäkyvällä pinnoitteella. Se on valmistettu iskunkestävästä karkaistusta lasista, jonka päästökaista on 0,4-1,8 mikronia. Tämä alue vastaa maksimaalista aurinkosäteilyä. Iskunkestävä lasi tarjoaa hyvän suojan rakeilta. Takana koko paneeli on luotettavasti eristetty.

Litteät aurinkokeräimet tarjoavat maksimaalisen suorituskyvyn ja yksinkertaisen rakenteen. Niiden tehokkuus kasvaa absorboijan käytön takia. Ne kykenevät sieppaamaan sironneen ja suoran auringonvalon.

Suljettujen litteiden etujen luettelo sisältää:

• suunnittelun yksinkertaisuus;
• hyvä suorituskyky alueilla, joilla on lämmin ilmasto;
• kyky asentaa mihin tahansa kulmaan laitteiden kanssa, jotka muuttavat kallistuskulmaa;
• kyky puhdistaa itse lumesta ja kuurosta;
• alhainen hinta.

Litteät aurinkokeräimet ovat erityisen edullisia, jos niiden käyttö suunnitellaan suunnitteluvaiheessa. Laadukkaiden tuotteiden käyttöikä on 50 vuotta.

Haittoja ovat:

• korkea lämpöhäviö;
• raskas paino;
• korkea vino, kun paneelit asetetaan kulmaan horisonttiin nähden;
• suorituskykyrajoitukset yli 40 ° C lämpötilaerojen kanssa

Suljettujen kollektorien laajuus on paljon laajempi kuin avoimen tyyppisten aurinkoenergiajärjestelmien. Kesällä he pystyvät tyydyttämään täysin kuuman veden tarpeen. Viileinä päivinä, jotka eivät sisälly julkisiin palveluihin lämmityskauden aikana, ne voivat toimia kaasu- ja sähkölämmittimien sijasta.

Niille, jotka haluavat tee aurinkokeräin omilla käsilläsi lämmityslaitteelle maassa, suosittelemme, että tutustu todistettuihin suunnitelmiin ja vaiheittaisiin asennusohjeisiin.

Aurinkokeräimien ominaisuuksien vertailu

Tärkein aurinkokeräimen indikaattori on tehokkuus. Eri suunnittelussa käytettävien aurinkokeräimien hyödyllinen suorituskyky riippuu lämpötilaerosta. Samaan aikaan litteät keräilijät ovat paljon halvempia kuin putkimaiset.

Tehokkuusarvot riippuvat aurinkokeräimen valmistuksen laadusta. Kaavion tarkoituksena on näyttää eri järjestelmien käytön tehokkuus lämpötilaerosta riippuen.

Aurinkokeräintä valittaessa on syytä kiinnittää huomiota lukuisiin parametreihin, jotka osoittavat laitteen tehokkuuden ja tehon.

Aurinkokeräimillä on useita tärkeitä ominaisuuksia:

• adsorptiokerroin - näyttää absorboituneen energian suhteen kokonaismäärään;
• päästökerroin - näyttää siirretyn energian ja absorboituneen suhteen;
• kokonais- ja aukon pinta-ala;
• Tehokkuutta.

Aukkoalue on aurinkokeräimen työalue. Tasaisessa keräimessä aukon pinta-ala on suurin. Aukon pinta-ala on yhtä suuri kuin absorberin pinta-ala.

Tavat kytkeä lämmitysjärjestelmään

Koska aurinkoenergialla toimivat laitteet eivät pysty tarjoamaan vakaata ja ympärivuorokautista virransyöttöä, tarvitaan näitä puutteita kestävä järjestelmä.

Keski-Venäjällä aurinkolaitteet eivät voi taata tasaista energiansaantia, joten niitä käytetään lisäjärjestelmänä. Integrointi olemassa olevaan lämmitys- ja kuumavesijärjestelmään on erilainen aurinkokeräimelle ja aurinkopaneelille.

Vedenkeräinpiiri

Lämpökeräimen käytöstä riippuen käytetään erilaisia ​​kytkentäjärjestelmiä. Vaihtoehtoja voi olla useita:

1. Kesävaihtoehto kuumaa vettä varten
2. Talvivaihtoehto lämmitykseen ja kuumaan veteen

Kesävaihtoehto on yksinkertaisin ja voi tehdä ilman tasaista kiertovesipumppukäyttämällä luonnollista vedenkiertoa.

Vesi lämmitetään aurinkokeräimessä ja lämpölaajenemisesta johtuen menee varastosäiliöön tai kattilaan. Tässä tapauksessa tapahtuu luonnollista kiertoa: kylmä vesi imetään kuuman veden tilalle säiliöstä.

Talvella alhaisissa lämpötiloissa veden suora kuumennus ei ole mahdollista. Erityinen jäätymisenestoaine kiertää suljetussa piirissä, jolloin lämpö siirtyy kollektorista säiliön lämmönvaihtimeen

Kuten kaikki luonnolliseen verenkiertoon perustuvat järjestelmät, se ei toimi kovin tehokkaasti edellyttäen välttämättömien poikkeamien noudattamista. Lisäksi varastosäiliön on oltava korkeampi kuin aurinkokeräin. Jotta vesi pysyisi mahdollisimman pitkään, kuuma säiliö on eristettävä huolellisesti.

Jos haluat todella saavuttaa aurinkokeräimen tehokkaimman toiminnan, kytkentämenettely on monimutkainen.

Jotta kerääjä ei muuttuisi jäähdyttimeksi yöllä, on välttämätöntä lopettaa veden kierto

Jäätymisneste, joka ei jäädydy, kiertää aurinkokeräinjärjestelmän läpi. Pakko kierto tapahtuu säätimen ohjaamalla pumpulla.

Ohjain ohjaa kiertovesipumpun toimintaa vähintään kahden lämpötila-anturin lukemien perusteella. Ensimmäinen anturi mittaa lämpötilaa varastosäiliössä, toinen - aurinkokeräimen kuuman lämmönsiirtimen syöttöputkessa.

Heti kun säiliön lämpötila ylittää jäähdytysnesteen lämpötilan, kollektorissa ohjain sammuttaa kiertovesipumpun pysäyttäen jäähdytysnesteen kiertämisen järjestelmän läpi. Kun lämpötila varastointisäiliössä laskee alle ennalta määrätyn arvon, lämmityskattila kytketään päälle.

Uusi sana ja tehokas vaihtoehto aurinkokeräimille, joissa on jäähdytysneste, teräsjärjestelmät tyhjiöputket, jonka toimintaperiaatteen ja laitteiden kanssa ehdotamme tutustumista.

Aurinkopiiri

Olisi houkuttelevaa soveltaa vastaavaa aurinkoyhteyskaavio sähköverkkoon, kuten aurinkokollektorin tapauksessa, joka kerää päivässä vastaanotetun energian. Valitettavasti on erittäin kallista luoda riittävän kapasiteettinen akku yksityistalon virransyöttöjärjestelmään. Siksi kytkentäkaavio on seuraava.

Auringon akun sähkövirran vähentyessä ABP-yksikkö (varannon automaattinen sisällyttäminen) varmistaa kuluttajien yhteyden yhteiseen sähköverkkoon

Aurinkopaneeleista lataus siirtyy latausohjaimeen, joka suorittaa useita toimintoja: se lataa jatkuvasti akkuja ja vakauttaa jännitteen. Lisäksi sähkövirta syötetään vaihtosuuntaajaan, jossa 12 V: n tai 24 V: n tasavirta muunnetaan vaihtovirta yksivaiheiseksi 220 V: ksi.

Valitettavasti sähköverkomme eivät ole sopeutuneet vastaanottamaan energiaa, ne voivat toimia vain yhdessä suunnassa lähteestä kuluttajalle. Tästä syystä et voi myydä tuotettua sähköä tai ainakaan saada mittaria pyörimään vastakkaiseen suuntaan.

Aurinkopaneelien käyttö on hyödyllistä, koska ne tarjoavat monipuolisemman energian muodon, mutta samalla niitä ei voida verrata tehokkuudessaan aurinkokeräimiin. Viimeksi mainituilla ei kuitenkaan ole kykyä kerätä energiaa, toisin kuin aurinkokennoissa.

Esimerkki tarvittavan tehon laskemiseksi

Laskettaessa aurinkokeräimen vaadittua tehoa, on usein virheellistä laskea saapuvan aurinkoenergian perusteella vuoden kylminä kuukausina.

Tosiasia on, että loppuvuoden aikana koko järjestelmä ylikuumenee jatkuvasti. Jäähdytysnesteen lämpötila kesällä aurinkokeräimen poistumislämpötilassa voi nousta 200 ° C: seen kuumentamalla höyryä tai kaasua, 120 ° C jäätymisenestoainetta, 150 ° C vettä. Jos jäähdytysneste kiehuu, se haihtuu osittain. Seurauksena on, että se on korvattava.

Valmistajat suosittelevat seuraavista luvuista:

• Kuuman veden saanti enintään 70%;
• Lämmitysjärjestelmä on enintään 30%.

Loput tarvittavasta lämmöstä tulisi tuottaa tavanomaisilla lämmityslaitteilla. Siitä huolimatta, kun tällaisilla indikaattoreilla vuodessa säästyy keskimäärin noin 40% lämmitykseen ja kuuman veden toimitukseen.

Tyhjöjärjestelmän yhden putken tuottama teho riippuu maantieteellisestä sijainnista. Aurinkoenergian määrä laskee vuodessa yhden metrin kohdalla² maata kutsutaan insolaatioksi.

Kun tiedät putken pituuden ja halkaisijan, voit laskea aukon - tehokkaan absorptioalueen. Vielä on käytettävä absorptio- ja päästökertoimia yhden putken kapasiteetin laskemiseksi vuodessa.

Laskentaesimerkki:

Putken vakiopituus on 1800 mm, tehollinen - 1600 mm. Halkaisija 58 mm. Aukko - putken luoma varjostettu alue. Siten varjo suorakulmion pinta-ala on:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m²

Keskimääräisen putken hyötysuhde on 80%, aurinko insoliaation Moskovassa on noin 1170 kWh / m² vuodessa. Siten yksi putki tuottaa vuodessa:

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

On huomattava, että tämä on erittäin karkea arvio. Tuotetun energian määrä riippuu asennuksen suunnasta, kulmasta, keskimääräisestä vuosilämpötilasta jne.

Kaikenlaisten kanssa vaihtoehtoiset energialähteet ja tapoja käyttää niitä löydät artikkelista.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video # 1. Aurinkokeräimen toiminnan osoittaminen talvella:

Video # 2. Aurinkokeräimien eri mallien vertailu:

Ihmiskunta kuluttaa koko olemassaolonsa ajan yhä enemmän energiaa vuodessa. Ilmaista aurinkosäteilyä on yritetty käyttää jo pitkään, mutta vasta viime aikoina on tullut mahdollista käyttää aurinkoa tehokkaasti leveysasteillamme. Ei ole epäilystäkään siitä, että tulevaisuus on aurinkokunnan järjestelmillä.

Haluatko ilmoittaa mielenkiintoisista ominaisuuksista maatalon tai mökin aurinkolämmityksen järjestämisessä? Kirjoita kommentit alla olevaan kohtaan. Täällä voit esittää kysymyksen, jättää valokuvan esittelyn järjestelmän kokoonpanosta, jakaa hyödyllisiä tietoja.