Соларно грејање приватне куће: опције и дијаграми уређаја

Употреба „зелене“ енергије коју дају природни елементи може значајно да смањи трошкове комуналних услуга. На пример, уређујући соларно грејање приватне куће, испоручићете радијаторима и системима за подно грејање практично без расхладне течности. Слажете се, ово је уштеда.

Све о „зеленим технологијама“ сазнаћете из нашег чланка. Уз нашу помоћ можете лако схватити сорте соларних инсталација, како их организирати и специфичности рада. Сигурно ће вас занимати једна од популарних опција које се интензивно раде у свету, али до сада нису превише популарне код нас.

У прегледу који је представљен вашој пажњи анализирају се дизајнерске карактеристике система, детаљно су описани дијаграми повезивања. Дати је пример израчунавања круга соларног грејања ради процене стварности његове конструкције. Да бисте помогли независним мајсторима, приложене су колекције фотографија и видео записа.

Зелене топлотне технологије

1 м просечно² Површина земље прима 161 вату соларне енергије на сат. Наравно, на екватору ће та бројка бити многоструко већа него на Арктику. Уз то, густина сунчеве радијације зависи од доба године.

Интензитет сунчеве радијације у децембру-јануару разликује се од маја до јула за више од пет пута. Међутим, савремени системи су толико ефикасни да могу радити скоро свуда на земљи.

Савремени соларни системи су у стању да ефикасно раде у облачном и хладном времену до -30 ° Ц

Задатак употребе енергија сунчевог зрачења максимална ефикасност се решава на два начина: директно загревање у термичким колекторима и соларним фотонапонским батеријама.Соларни панели прво претварају енергију сунчевих зрака у електричну енергију, а затим је преко посебног система преносе потрошачима, попут електричног котла.

Колектори топлоте, загревани дејством сунчеве светлости, загријавају расхладну течност система грејања и снабдевања топлом водом.

Термички колектори се испоручују у више облика, укључујући отворене и затворене системе, равне и сферне структуре, хемисферне колекторе, концентрате и многе друге опције. Термална енергија добијена од соларних колектора користи се за загревање топле воде или грејног медијума.

Широк спектар индустрија производи многоструке системе за укључивање у независну мрежу грејања. Међутим, најједноставнија опција за летњу резиденцију је лако учинити са сопственим:

Упркос јасном напретку у развоју решења за прикупљање, складиштење и употребу соларне енергије, постоје и предности и недостаци.

Ефикасно коришћење соларне енергије

Најочитија предност коришћења соларне енергије је њена општа доступност. У ствари, чак и у најмрачнијим и облачним временима, соларна енергија се може прикупљати и користити.

Други плус је нула емисија. У ствари, то је најприроднији и најприроднији облик енергије. Соларни панели а сакупљачи не праве буку. У већини случајева постављају се на кровове зграда без заузимања корисне површине приградског подручја.

Ефикасност соларног грејања на нашим географским ширинама је прилично ниска, због недовољног броја сунчаних дана за редован рад система (+)

Недостаци који се односе на употребу соларне енергије су непромењивост осветљења. У мраку се нема шта прикупити, ситуацију погоршава чињеница да врхунац грејне сезоне пада на најкраће дневне светлосне сате. Потребно је пратити оптичку чистоћу панела, мање загађење нагло смањује ефикасност.

Поред тога, не може се рећи да је рад система на соларној енергији потпуно бесплатан, да постоје стални трошкови за амортизацију опреме, рад циркулационе пумпе и контролну електронику.

Значајан недостатак грејања на бази употребе соларних колектора је немогућност складиштења топлотне енергије. У круг је укључен само експанзијски резервоар (+)

Отворени соларни колектори

Отворени соларни колектор је систем цеви које су незаштићене од спољашњих утицаја кроз које циркулише топлотни носач загреван директно од сунца.

Вода, гас, ваздух, антифриз користе се као носачи топлоте. Цеви су или монтиране на носећу плочу у облику завојнице, или су повезане паралелним редовима на излазној цеви.

Соларни колектори отвореног типа нису у могућности да се носе са грејањем приватне куће. Због недостатка изолације, расхладна течност се брзо хлади. Они се љети користе углавном за загријавање воде у тушевима или базенима

Отворени колектори обично немају изолацију. Дизајн је врло једноставан, стога има ниску цену и често се прави самостално.

Због недостатка изолације, они практично не задржавају енергију добијену од сунца, а карактерише их мала ефикасност. Они се углавном користе љети за загријавање воде у базенима или љетним тушевима.

Инсталирају се у сунчаним и топлим пределима, са малим разликама у температури околине и загрејаној води. Добро раде само по сунчаном, мирном времену.

Најједноставнији соларни колектор са хладњаком направљеним од лежишта полимерних цеви обезбедиће снабдевање грејаном водом у викендици за наводњавање и кућне потребе

Тубуларни раздјелници

Цевасти соларни колектори састављају се из засебних цеви дуж којих воде, гас или пара. Ово је једна од сорти отворених хелиосистема. Међутим, расхладна течност је већ много боље заштићена од спољних негативних извора. Посебно у вакум инсталацијама, постављеним по принципу термоза.

Свака цев је спојена на систем одвојено, паралелно једна са другом. Ако једна цев не успе, лако је заменити је новом. Цела конструкција се може саставити директно на крову зграде, што увелико олакшава уградњу.

Цевасти разводник има модуларну структуру. Главни елемент је вакуумска цев, број цеви варира од 18 до 30, што вам омогућава да тачно одаберете снагу система

Важан плус цевастих соларних колектора је цилиндрични облик главних елемената, због којег се соларно зрачење хвата током читавог дана без употребе скупих система за праћење кретања сунца.

Специјални вишеслојни премаз ствара својеврсну оптичку замку за сунчеву светлост. Дијаграм делимично приказује спољашњи зид вакуумске сијалице који одражава зраке на зидовима унутрашње сијалице (+)

По дизајну цеви разликују се перо и коаксијални соларни колектори.

Коаксијална цев је Диаиур посуда или познати термос. Направљене су од две боце између којих се издувава ваздух. Високо селективни премаз који ефикасно апсорбује соларну енергију наноси се на унутрашњу површину унутрашње сијалице.

Са цилиндричним обликом цеви, сунчеве зраке увек падају окомито на површину

Топлотна енергија из унутрашњег селективног слоја преноси се у топлотну цев или унутрашњи измењивач топлоте са алуминијумских плоча. У овој фази се дешавају нежељени губици топлоте.

Пераста цијев је стаклени цилиндар са унутарњим упијачем пера.

Име је систем добило по апсорберу пера који се чврсто омота око топлотног канала направљеног од метала који проводи топлоту

За добру топлотну изолацију, ваздух се извлачи из цеви. Пренос топлоте из апсорбера одвија се без губитака, тако да је ефикасност перастих цеви већа.

Према методи преноса топлоте постоје два система: једнократни и са топлотном цеви. Термоепруба је заптивена посуда са испарљивом течношћу.

Пошто испарљива течност природно тече до дна грејне цеви, минимални угао нагиба је 20 ° Ц

Унутар термоепруве се налази испарљива течност која апсорбује топлину из унутрашње стијенке тиквице или из апсорбера пера. Под утицајем температуре, течност кључа и расте у облику паре. Након преноса топлоте у грејни медијум или топлу воду, пара се кондензира у течност и тече доље.

Као испарљива течност, вода се често користи при ниском притиску. У систему са директним протоком користи се цев у облику слова У, кроз коју циркулише вода или грејни медиј.

Једна половица цеви у облику слова У дизајнирана је за хладну течност, друга уклања грејану. Када се загрева, расхладна течност се шири и улази у резервоар за складиштење, обезбеђујући природну циркулацију. Као и код система са термотубом, минимални угао нагиба треба да буде најмање 20 °.

Са прикључком са директним протоком, притисак у систему не може да буде висок, јер унутар тиквице постоји технички вакуум

Системи са директним протоком су ефикаснији јер одмах загревају расхладну течност. Ако се системи соларних колектора планирају користити током цијеле године, у њих се убацују посебни антифризи.

Употреба цевастих соларних колектора има неколико предности и недостатака. Дизајн цевастог соларног колектора састоји се од истих елемената које је релативно лако заменити.

Предности:

• мали губитак топлоте;
• способност рада на температурама до -30⁰С;
• ефикасна продуктивност током дневног светла;
• добре перформансе у областима са умереном и хладном климом;
• ниска окретност, оправдана способношћу цевастих система да пролазе ваздушне масе кроз себе;
• могућност производње расхладне течности на високој температури.

Конструктивно, цеваста структура има ограничену површину отвора.

Има следеће недостатке:

• није способан за самочишћење од снега, леда, смрзавања;
• висока цена.

Упркос првобитно високим ценама, цевасти колектори се брже исплаћују. Имају дуг радни век.

Цевасти колектори су соларни системи отвореног типа, стога нису погодни за целогодишњу употребу у системима грејања (+)

Равни затворени системи

Равни колектор се састоји од алуминијумског оквира, посебног упијајућег слоја - апсорбера, прозирног премаза, цевовода и грејача.

Као апсорбер користи се поцрњени бакар од лима, који карактерише топлотна проводљивост идеална за стварање соларних система. Када апсорбује соларну енергију, соларна енергија која је примљена преноси се у расхладну течност која циркулише дуж цевног система поред апсорбера.

Са спољашње стране затворени панел заштићен је прозирним премазом. Направљен је од отпорног каљеног стакла са пропусним опсегом од 0,4-1,8 микрона. Овај опсег представља максимално соларно зрачење. Отпорно на стакло пружа добру заштиту од туче. На полеђини је цела плоча поуздано изолирана.

Равни соларни колектори нуде максималне перформансе и једноставну конструкцију. Њихова ефикасност је повећана захваљујући употреби апсорбера. Способни су да снимају распршену и директну сунчеву светлост.

Листа предности затворених равних плоча укључује:

• једноставност дизајна;
• добре перформансе у регионима са топлом климом;
• могућност инсталирања под било којим углом помоћу уређаја за промену угла нагиба;
• способност самочишћења од снега и смрзавања;
• ниска цена.

Равни соларни колектори су посебно повољни ако се њихова примена планира у фази пројектовања. Век трајања квалитетних производа је 50 година.

Недостаци укључују:

• велики губитак топлоте;
• велика тежина;
• висока окретност при постављању плоча под углом према хоризонту;
• ограничења перформанси са температурним разликама већим од 40 ° Ц.

Опсег затворених колектора је много шири од соларних инсталација отвореног типа. Љети су у стању да у потпуности задовоље потребе за топлом водом. У хладним данима, који нису обухваћени од стране комуналних служби током грејне сезоне, они могу радити уместо грејача на плин и електричног грејања.

За оне који желе направите соларни колектор властитим рукама за грејни уређај у земљи, предлажемо да се упознате са провереним шемама и детаљним упутствима за монтажу.

Поређење карактеристика соларних колектора

Најважнији показатељ соларног колектора је ефикасност. Корисне перформансе различитих дизајнерских соларних колектора зависе од разлике у температури. У исто време, равни сакупљачи су много јефтинији од цевастих.

Вриједности ефикасности зависе од квалитета израде соларног колектора. Сврха графикона је приказати ефикасност употребе различитих система у зависности од температурне разлике.

Приликом одабира соларног колектора, вриједно је обратити пажњу на бројне параметре који приказују ефикасност и снагу уређаја.

Постоји неколико важних карактеристика за соларне колекторе:

• адсорпциони коефицијент - приказује однос апсорбоване енергије према укупном;
• фактор емисије - показује однос пребачене енергије и апсорбоване;
• укупна површина и отвор бленде;
• Ефикасност.

Подручје отвора је радна површина соларног колектора. У равном колектору површина отвора је максимална. Површина отвора једнака је површини апсорбера.

Начини повезивања на систем грејања

Будући да уређаји са соларним напајањем не могу да обезбеде стабилно и нон-стоп напајање, потребан је систем отпоран на ове недостатке.

У централној Русији соларни уређаји не могу гарантовати непрекидно снабдевање енергијом, па се користе као додатни систем. Интеграција у постојећи систем грејања и топле воде је различита за соларни колектор и соларни панел.

Круг сакупљача воде

Различити системи повезивања се користе у зависности од сврхе коришћења колектора топлоте. Можда постоји неколико опција:

1. Летња опција за топлу воду
2. Зимска опција за грејање и топлу воду

Летња опција је најједноставнија и може се постићи чак и без ње циркулациона пумпакористећи природну циркулацију воде.

Вода се загрева у соларном колектору и због топлотног ширења улази у резервоар или котао. У овом случају долази до природне циркулације: хладна вода се усисава на место топле воде из резервоара.

Зими, на ниским температурама, директно загревање воде није могуће. Посебан антифриз циркулише у затвореном кругу, обезбеђујући пренос топлоте од колектора до измењивача топлоте у резервоару

Као и сваки систем заснован на природној циркулацији, он не делује веома ефикасно, захтевајући поштовање потребних пристраности. Поред тога, резервоар за складиштење мора бити већи од соларног колектора. Да би се задржала вода што је дуже могуће, резервоар за вруће мора бити пажљиво изолован.

Ако желите да постигнете најефикаснији рад соларног колектора, схема повезивања је компликована.

Да бисте спречили да се колектор ноћу претвара у радијатор за хлађење, потребно је присилно зауставити циркулацију воде

Средство за хлађење без смрзавања циркулише кроз систем соларних колектора. Присилну циркулацију обезбеђује пумпа којом управља контролер.

Регулатор контролише рад циркулационе пумпе на основу очитавања најмање два сензора температуре. Први сензор мери температуру у резервоару за складиштење, а други - на доводној цеви топлог носача топлоте соларног колектора.

Чим температура у резервоару пређе температуру расхладне течности, у колектору регулатор искључује циркулацијску пумпу, заустављајући циркулацију расхладне течности кроз систем. Заузврат, када се температура у резервоару спусти испод задате вредности, бојлер се укључује.

Новом речју и ефикасном алтернативом соларним колекторима са расхладном течношћу, челичним системима са вакуумске цеви, са принципом рада и уређајима са којима предлажемо да се упознамо.

Соларни круг

Било би примамљиво применити слично дијаграм соларне везе ка енергетској мрежи, као што је случај у соларном колектору, акумулирајући примљену енергију дневно. Нажалост, створити батерију довољно капацитета за систем напајања приватне куће веома је скупо. Стога је дијаграм везе следећи.

Уз смањење снаге електричне струје из соларне батерије, АБП јединица (аутоматско укључивање резерве) осигурава повезивање потрошача у заједничку електричну мрежу

Са соларних панела наелектрисање иде до контролера набоја који обавља неколико функција: омогућава стално пуњење батерија и стабилизује напон. Надаље, електрична струја се доводи до претварача, гдје се претвара једносмерна струја 12В или 24В у измјеничну једнофазну струју 220В.

Нажалост, наше електричне мреже нису прилагођене за пријем енергије, могу радити само у једном правцу од извора до потрошача. Из тог разлога, нећете моћи да продате произведену електричну енергију или барем направите да мерач врти у супротном смеру.

Употреба соларних панела је корисна јер дају свестранији облик енергије, али се истовремено не могу упоредити по ефикасности са соларним колекторима. Међутим, ове последње немају способност накупљања енергије, за разлику од соларних фотонапонских батерија.

Пример за израчунавање потребне снаге

Када се израчунава потребна снага соларног колектора, веома је погрешно да се израчуни на основу улазне соларне енергије у најхладнијим месецима у години.

Чињеница је да ће се у осталим месецима током целог система стално прегревати. Температура расхладне течности љети на излазу из соларног колектора може досећи 200 ° Ц загријавањем паре или плина, 120 ° Ц антифриза, 150 ° Ц воде. Ако расхладна течност кључа, делимично ће испарити. Као резултат тога, мораће да буде замењен.

Произвођачи препоручују полазити од следећих података:

• обезбеђивање снабдевања топлом водом не више од 70%;
• обезбеђивање система грејања не више од 30%.

Остатак потребне топлоте треба да се производи стандардном грејном опремом. Ипак, са таквим показатељима годишње, на грејању и снабдевању топлом водом у просеку се уштеди око 40%.

Снага коју ствара једна цев вакуум система зависи од географског положаја. Стопа соларне енергије која пада годишње на 1 м² земља се назива инсолација.

Знајући дужину и пречник цеви, можете израчунати отвор - ефективно подручје апсорпције. Остаје да се примене фактори апсорпције и емисије како би се израчунао капацитет једне цеви годишње.

Пример израчуна:

Стандардна дужина цеви је 1800 мм, ефективна - 1600 мм. Пречник 58 мм. Отвор - засјењено подручје које ствара цев. Дакле, подручје правоугаоника у сенци је:

С = 1,6 * 0,058 = 0,028 м²

Ефикасност просечне цеви је 80%, соларна инсолација за Москву је око 1170 кВх / м² годишње. Тако ће се годишње произвести једна цевчица:

Ш = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86кВ * х

Треба напоменути да је ово врло груба процена. Количина произведене енергије зависи од оријентације инсталације, угла, просечне годишње температуре итд.

Са свим врстама алтернативни извори енергије и начине њихове употребе можете пронаћи у чланку.

Закључци и корисни видео о овој теми

Видео број 1. Демонстрација деловања соларног колектора зими:

Видео бр. 2 Поређење различитих модела соларних колектора:

Током свог сопственог постојања, човечанство сваке године троши све више и више енергије. Покушаји коришћења бесплатног сунчевог зрачења рађени су већ дуже време, али тек недавно је постало могуће ефикасно коришћење сунца на нашим географским ширинама. Нема сумње да будућност лежи на соларним системима.

Да ли желите да пријавите занимљиве карактеристике у организацији соларног грејања сеоске куће или викендице? Напишите коментаре у доњи блок. Овде можете поставити питање, оставити фотографију са демонстрацијом процеса монтаже система, делити корисне информације.