Soluppvärmning av ett privat hus: alternativ och enhetsdiagram

Användningen av "grön" energi som levereras av naturliga element kan minska verktygskostnaderna avsevärt. Till exempel, efter att ha ordnat solvärme av ett privat hus, kommer du att tillhandahålla lågtemperaturradiatorer och golvvärmesystem med praktiskt taget gratis kylvätska. Håller med, detta är en besparing.

Du kommer att lära dig allt om "gröna teknologier" från vår artikel. Med vår hjälp kan du enkelt ta reda på varianter av solinstallationer, hur du ordnar dem och driftsdetaljer. Visst kommer du att vara intresserad av ett av de populära alternativen som intensivt arbetar i världen, men ännu inte efterfrågas hos oss.

I den översyn som presenterades för er uppmärksamhet analyseras systemets designfunktioner, anslutningsdiagrammen beskrivs i detalj. Ett exempel på beräkning av en solvärmekrets för att bedöma verkligheten i dess konstruktion ges. För att hjälpa oberoende mästare bifogas fotosamlingar och videor.

Grön värmeteknologi

1 m genomsnitt² Jordytan får 161 watt solenergi per timme. Naturligtvis, vid ekvatorn, kommer denna siffra att vara många gånger högre än i Arktis. Dessutom beror tätheten på solstrålning på årstiden.

I Moskva-regionen skiljer sig solstrålningens intensitet i december-januari från maj-juli med mer än fem gånger. Men moderna system är så effektiva att de kan fungera nästan överallt på jorden.

Moderna solsystem kan fungera effektivt i molnigt och kallt väder upp till -30 ° C

Användningsuppgift solstrålningsenergi med maximal verkningsgrad löses på två sätt: direkt uppvärmning i termiska samlare och solceller med solceller.Solpaneler konverterar först solens strålar energi till elektricitet och överför den sedan via ett speciellt system till konsumenter, till exempel en elektrisk panna.

Värmeavskiljare, uppvärmda genom solljus, värmer upp kylvätskan i värmesystem och varmvattenförsörjning.

Termiska samlare finns i flera former, inklusive öppna och stängda system, plana och sfäriska strukturer, halvkugliga samlare, koncentratorer och många andra alternativ. Termisk energi som tas emot från solfångare används för att värma varmt vatten eller ett värmemedium.

Ett brett spektrum av industrier producerar grenrörssystem för inkludering i ett oberoende värmenätverk. Men det enklaste alternativet för en sommarresidens är enkelt att göra med din egen:

Trots de tydliga framstegen när det gäller att utveckla lösningar för insamling, lagring och användning av solenergi finns det fördelar och nackdelar.

Effektiv användning av solenergi

Den mest uppenbara fördelen med att använda solenergi är dess allmänna tillgänglighet. Faktum är att även i det dystra och molniga vädret kan solenergi samlas in och användas.

Det andra plus är nollutsläpp. I själva verket är detta den mest miljövänliga och naturliga energiformen. Solpaneler och samlare gör inte ljud. I de flesta fall är de installerade på byggnadens tak utan att uppta det användbara området i ett förortsområde.

Effektiviteten för soluppvärmning i våra breddegrader är ganska låg, på grund av det otillräckliga antalet soliga dagar för den normala driften av systemet (+)

Nackdelarna med användning av solenergi är belysningens olägenhet. I mörkret finns det inget att samla på, situationen förvärras av det faktum att toppen av värmesäsongen faller på de kortaste dagsljuset på året. Det är nödvändigt att övervaka panelernas optiska renhet, mindre föroreningar minskar effektiviteten kraftigt.

Dessutom kan det inte sägas att driften av systemet på solenergi är helt gratis, det finns konstanta kostnader för avskrivning av utrustning, driften av cirkulationspumpen och styrelektronik.

En betydande nackdel med uppvärmning baserat på användning av solfångare är oförmågan att lagra termisk energi. Endast expansionsbehållare ingår i kretsen (+)

Öppna solfångare

En öppen solfångare är ett rörsystem som inte är skyddade från yttre påverkan, genom vilka en värmebärare som värms upp direkt av solen cirkulerar.

Vatten, gas, luft, frostskyddsmedel används som värmebärare. Rören är antingen monterade på en stödpanel i form av en spiral eller är parallella rader anslutna till utloppsröret.

Solupptagare av öppen typ klarar inte av att värma ett privat hus. På grund av bristen på isolering kyls kylvätskan snabbt. De används på sommaren främst för att värma vatten i duschar eller pooler

Öppna samlare har vanligtvis ingen isolering. Designen är mycket enkel, därför har den en låg kostnad och görs ofta oberoende.

På grund av bristen på isolering behåller de praktiskt taget inte den energi som tas emot från solen och kännetecknas av låg effektivitet. De används främst på sommaren för att värma vatten i pooler eller sommar duschar.

De är installerade i soliga och varma regioner, med små skillnader i omgivningstemperatur och uppvärmt vatten. De fungerar bra bara i soligt, lugnt väder.

Den enklaste solfångaren med en kylfläns tillverkad av en vik av polymerrör kommer att säkerställa tillförsel av uppvärmt vatten i stugan för bevattning och hushållsbehov

Rörformade grenrör

Rörformiga solfångare samlas från separata rör längs med vilka vatten, gas eller ånga rinner. Detta är en av varianterna av öppna heliosystem. Kylvätskan är dock redan mycket bättre skyddad från extern negativ. Speciellt i vakuuminstallationer, ordnade efter principen om termoser.

Varje rör är anslutet till systemet separat, parallellt med varandra. Om ett rör misslyckas är det enkelt att ersätta det med ett nytt. Hela strukturen kan monteras direkt på byggnadens tak, vilket i hög grad underlättar installationen.

Det rörformiga grenröret har en modulär struktur. Huvudelementet är ett vakuumrör, antalet rör varierar från 18 till 30, vilket gör att du kan välja systemets kraft exakt

Ett viktigt plus av rörformiga solfångare är huvudelementens cylindriska form, på grund av vilken solstrålning fångas upp hela dagen utan att använda dyra spårningssystem för solens rörelse.

En speciell flerskiktsbeläggning skapar en slags optisk fälla för solljus. Diagrammet visar delvis ytterväggen i vakuumlampan som återspeglar strålarna på väggarna i den inre lampan (+)

Enligt rörens utformning skiljer sig fjäder- och koaxiella solfångare.

Koaxialröret är ett Dyayur-kärl eller en välkänd termos. Tillverkad av två kolvar mellan vilka luft pumpas ut. En mycket selektiv beläggning som effektivt absorberar solenergi appliceras på innerytan på innerlampan.

Med rörets cylindriska form faller alltid solens strålar vinkelrätt mot ytan

Termisk energi från det inre selektiva skiktet överförs till ett värmerör eller inre värmeväxlare från aluminiumplattor. I detta skede inträffar oönskad värmeförlust.

Fjäderröret är en glascylinder med en fjäderabsorberande insida inuti.

Systemet fick sitt namn från en fjäderabsorbent, som tätt omsluts runt en värmekanal av värmeledande metall

För god värmeisolering pumpas luft ut ur röret. Värmeöverföring från absorbatorn sker utan förlust, så effektiviteten hos fjäderrören är högre.

Enligt metoden för värmeöverföring finns det två system: en gång genom och med ett värmerör. Termotuben är en tät behållare med flyktig vätska.

Eftersom flyktig vätska naturligt flödar till botten av värmeröret är minsta lutningsvinkel 20 ° C

Inuti termotuben finns en flyktig vätska som absorberar värme från kolvans innervägg eller från fjäderabsorberaren. Under påverkan av temperaturen kokar vätskan och stiger i form av ånga. När värmen har överförts till värmemediet eller varmvattenförsörjningen kondenseras ångan till en vätska och rinner ner.

Som en flyktig vätska används vatten ofta vid lågt tryck. I ett direktflödessystem används ett U-format rör, genom vilket vatten eller ett värmemedium cirkulerar.

Hälften av det U-formade röret är designat för kall kylvätska, den andra tar bort det uppvärmda. Vid uppvärmning expanderar kylvätskan och kommer in i lagringstanken, vilket ger naturlig cirkulation. Liksom för system med termorör bör minsta lutningsvinkel vara minst 20⁰.

Med direktflödesanslutning kan trycket i systemet inte vara högt eftersom det finns ett tekniskt vakuum inuti kolven

Direktflödessystem är effektivare eftersom de omedelbart värmer upp kylvätskan. Om systemen för solfångare planeras för användning året runt, pumpas särskilda frostskyddsmedel in i dem.

Användningen av rörformade solfångare har flera fördelar och nackdelar. Utformningen av den rörformiga solfångaren består av samma element, som är relativt enkla att byta ut.

fördelar:

• låg värmeförlust;
• förmåga att arbeta vid temperaturer upp till -30⁰⁰;
• effektiv produktivitet under dagsljuset;
• bra prestanda i områden med ett tempererat och kallt klimat;
• låg vindkraft, motiverat av rörformiga systems förmåga att passera luftmassor genom sig själv;
• möjligheten att producera kylvätska vid hög temperatur.

Strukturellt sett har den rörformiga strukturen en begränsad öppningsyta.

Det har följande nackdelar:

• inte kapabel att självrensa från snö, is, rimfrost;
• hög kostnad.

Trots de ursprungligen höga kostnaderna betalar rörformiga samlare snabbare. De har en lång livslängd.

Rörsamlare är solsystem av öppen typ och är därför inte lämpliga för helårsbruk i värmesystem (+)

Platt stängda system

Den plana samlaren består av en aluminiumram, ett speciellt absorberande skikt - en absorberare, en transparent beläggning, en rörledning och en värmare.

Som absorberare används svartvärdigt kopparark, som kännetecknas av värmeledningsförmåga som är idealisk för att skapa solsystem. När solenergin absorberas av absorbatorn överförs den solenergi som den mottar till kylvätskan som cirkulerar längs rörsystemet intill absorbenten.

På utsidan är den stängda panelen skyddad av en transparent beläggning. Det är tillverkat av stötisolerat härdat glas med ett passband på 0,4-1,8 mikron. Detta intervall står för den maximala solstrålningen. Stötsäkert glas ger bra skydd mot hagel. På baksidan är hela panelen pålitligt isolerad.

Plana solfångare erbjuder maximal prestanda och enkel konstruktion. Deras effektivitet ökas på grund av användningen av en absorbator. De kan fånga spridda och direkt solljus.

Listan över fördelarna med stängda platta paneler innehåller:

• enkel design;
• goda resultat i regioner med varmt klimat;
• förmågan att installera i valfri vinkel med enheter för att ändra lutningsvinkeln;
• förmågan att självrensa från snö och rimfrost;
• lågt pris.

Plana solfångare är särskilt fördelaktiga om deras tillämpning planeras på designstadiet. Livslängden för kvalitetsprodukter är 50 år.

Nackdelarna inkluderar:

• hög värmeförlust;
• tung vikt;
• hög vindkraft vid placering av paneler i vinkel mot horisonten;
• prestandabegränsningar med temperaturskillnader på mer än 40 ° C.

Omfattningen av stängda samlare är mycket bredare än öppen solinstallationer. På sommaren kan de tillfredsställa behovet av varmt vatten. På svala dagar, som inte ingår av allmännyttiga tjänster under uppvärmningssäsongen, kan de arbeta istället för gas och elektriska värmare.

Till de som önskar göra en solfångare med dina egna händer för en uppvärmningsenhet i landet föreslår vi att du bekanta dig med beprövade scheman och steg-för-steg monteringsinstruktioner.

Jämförelse av egenskaperna hos solfångare

Den viktigaste indikatorn för en solfångare är effektiviteten. Den användbara prestandan för olika konstruktiva solfångare beror på temperaturskillnaden. Samtidigt är plana samlare mycket billigare än rörformade.

Effektivitetsvärden beror på tillverkningen av solfångaren. Syftet med grafen är att visa effektiviteten i att använda olika system beroende på temperaturskillnaden.

När du väljer en solfångare är det värt att uppmärksamma ett antal parametrar som visar enhetens effektivitet och effekt.

Det finns flera viktiga egenskaper för solfångare:

• adsorptionskoefficient - visar förhållandet mellan absorberad energi och totalt;
• utsläppsfaktor - visar förhållandet mellan överförd energi och absorberad;
• total och öppningsyta;
• Effektivitet.

Bländarområdet är solfångarens arbetsområde. I en platt kollektor är bländarområdet maximalt. Bländarområdet är lika med absorptionsområdet.

Sätt att ansluta till värmesystemet

Eftersom solenergidrivna enheter inte kan tillhandahålla en stabil strömförsörjning dygnet runt, behövs ett system som är resistent mot dessa brister.

För centrala Ryssland kan solenheter inte garantera en stadig energiförsörjning, därför används de som ett extra system. Integration i det befintliga värme- och varmvattenanläggningen skiljer sig åt solfångare och solpanel.

Vattenuppsamlingskrets

Olika anslutningssystem används beroende på syftet med att använda värmeavskiljaren. Det kan finnas flera alternativ:

1. Sommaralternativ för varmt vatten
2. Vinteralternativ för uppvärmning och varmt vatten

Sommaralternativet är det enklaste och kan klara sig utan ens cirkulationspumpmed naturlig vattencirkulation.

Vatten värms i solfångaren och på grund av värmeutvidgning kommer det in i lagringstanken eller pannan. I detta fall inträffar naturlig cirkulation: kallt vatten sugs in i stället för varmt vatten från tanken.

På vintern, vid låga temperaturer, är inte direkt uppvärmning av vattnet möjligt. En speciell frostskyddscentral cirkulerar i en sluten krets, vilket ger värmeöverföring från kollektorn till värmeväxlaren i tanken

Liksom alla system baserade på naturlig cirkulation fungerar det inte särskilt effektivt och kräver att de nödvändiga förspänningarna följs. Dessutom måste lagringstanken vara högre än solfångaren. För att hålla vattnet så länge som möjligt måste den heta tanken försiktigt isoleras.

Om du verkligen vill uppnå den mest effektiva driften av solfångaren är anslutningssystemet komplicerat.

För att förhindra att kollektorn förvandlas till en kylningsradiator på natten är det nödvändigt att stoppa cirkulationen av vatten med våld

Icke frysande kylvätska cirkulerar genom solfångarsystemet. Tvungen cirkulation tillhandahålls av en pump som styrs av en styrenhet.

Styrenheten styr driften av cirkulationspumpen baserat på avläsningarna av minst två temperatursensorer. Den första sensorn mäter temperaturen i lagringstanken, den andra - på matningsröret för soluppsamlarens heta värmebärare.

Så snart temperaturen i tanken överstiger kylvätsketemperaturen, i kollektorn, stänger regulatorn av cirkulationspumpen och stoppar kylvätskans cirkulation genom systemet. I sin tur, när temperaturen i lagringstanken sjunker under ett förutbestämt värde, slås värmepannan på.

Med ett nytt ord och ett effektivt alternativ till solfångare med kylvätska, stålsystem med vakuumrör, med principen om drift och enheter som vi föreslår att bekanta oss med.

Solkrets

Det skulle vara frestande att tillämpa en liknande solanslutningsdiagram till elnätet, som är fallet med solfångare, ackumulerar den mottagna energin per dag. Tyvärr är det väldigt dyrt att skapa ett batteripaket med tillräcklig kapacitet för elförsörjningssystemet i ett hus. Därför är anslutningsdiagrammet som följer.

Med en minskning av elektrisk ström från solbatteriet garanterar ABP-enheten (automatisk inkludering av reserven) konsumenternas anslutning till ett gemensamt elektriskt nätverk

Från solpaneler går laddningen till laddningskontrollen, som utför flera funktioner: den ger konstant laddning av batterierna och stabiliserar spänningen. Vidare tillförs den elektriska strömmen till växelriktaren, där omvandlingen av likström 12V eller 24V till växelvis enfasström 220V.

Tyvärr är våra elektriska nät inte anpassade för att ta emot energi, de kan bara arbeta i en riktning från en källa till en konsument. Av denna anledning kommer du inte att kunna sälja den producerade elen eller åtminstone låta mätaren snurra i motsatt riktning.

Användningen av solpaneler är fördelaktig genom att de tillhandahåller en mer mångsidig form av energi, men samtidigt kan de inte jämföras i effektivitet med solfångare. De senare har emellertid inte förmågan att ackumulera energi, till skillnad från solceller med solceller.

Exempel för beräkning av erforderlig effekt

När man beräknar den nödvändiga kraften hos solfångaren är det ofta felaktigt att göra beräkningar baserade på den inkommande solenergin under årets kallaste månader.

Faktum är att hela året överhettas hela systemet under de återstående månaderna av året. Kylvätsketemperaturen på sommaren vid utgången av solfångaren kan nå 200 ° C med uppvärmning av ånga eller gas, 120 ° C frostskyddsmedel, 150 ° C vatten. Om kylvätskan kokar, förångas det delvis. Som ett resultat måste den bytas ut.

Tillverkarna rekommenderar att man börjar med följande siffror:

• tillhandahållande av varmvattenförsörjning högst 70%;
• tillhandahåller ett värmesystem på högst 30%.

Resten av den nödvändiga värmen ska genereras av standardvärmeutrustning. Men med sådana indikatorer per år sparas i genomsnitt cirka 40% vid värme och varmvattenförsörjning.

Kraften som genereras av ett rör i vakuumsystemet beror på den geografiska platsen. Solenergin sjunker per år vid 1 m² mark kallas insolation.

Genom att känna till rörets längd och diameter kan du beräkna bländaren - det effektiva absorptionsområdet. Det återstår att tillämpa absorptions- och utsläppsfaktorer för att beräkna kapaciteten för ett rör per år.

Beräkningsexempel:

Standardlängden på röret är 1800 mm, effektiv - 1600 mm. Diameter 58 mm. Bländare - ett skuggat område som skapas av röret. Således är skuggrektangelns område:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m²

Effektiviteten för medelröret är 80%, solisolering för Moskva är cirka 1170 kWh / m² per år. Således kommer ett rör att producera per år:

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

Det bör noteras att detta är en mycket grov uppskattning. Mängden genererad energi beror på installationens orientering, vinkel, genomsnittlig årstemperatur etc.

Med alla slag alternativa energikällor och sätt att använda dem kan du hitta i artikeln.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video nr 1. Demonstration av solfangarens insats på vintern:

Video nr 2. Jämförelse av olika modeller av solfångare:

Under hela sin egen existens förbrukas mänskligheten mer och mer energi varje år. Försök att använda fri solstrålning har gjorts under en lång tid, men först nyligen har det blivit möjligt att effektivt använda solen på våra breddegrader. Det finns ingen tvekan om att framtiden ligger hos solsystem.

Vill du rapportera intressanta funktioner i organisationen av solvärme i ett hus eller stuga? Skriv kommentarer i blocket nedan. Här kan du ställa en fråga, lämna ett foto med en demonstration av systemmonteringsprocessen, dela användbar information.