Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Използването на „зелена“ енергия, доставяна от природни елементи, може значително да намали разходите за комунални услуги. Например, чрез подреждане на соларно отопление за частна къща, ще доставяте нискотемпературни радиатори и системи за подово отопление с практически свободен топлообмен. Съгласен съм, това е спестяване.

Ще научите всичко за „зелените технологии” от предложената от нас статия. С нашата помощ лесно разбирате разновидностите на соларните инсталации, как да ги изграждате и спецификата на работа. Със сигурност се интересуват от една от най-популярните опции, които работят интензивно в света, но не са твърде популярни сред нас.

В представеното на вашето внимание преглед, конструктивните характеристики на системите са разглобени, схемите за свързване са описани подробно. Даден е пример за изчисляване на слънчевия отоплителен кръг за оценка на реалностите на неговата конструкция. За да помогне на независими майстори прикачени фото колекции и видео.

“Зелени” технологии за генериране на топлина

Средно, 1 m 2 от земната повърхност получава 161 вата слънчева енергия на час. Разбира се, на екватора, тази цифра ще бъде много пъти по-висока, отколкото в Арктика. В допълнение, плътността на слънчевата радиация зависи от времето на годината.

В Московска област, интензивността на слънчевата радиация през декември-януари се различава от май-юли с повече от пет пъти. Въпреки това, съвременните системи са толкова ефективни, че могат да работят почти навсякъде по света.

Съвременните соларни системи могат да работят ефективно при облачно и студено време до -30 ° C

Задачата за използване на енергията от слънчева радиация с максимална ефективност се решава по два начина: директно отопление в термични колектори и слънчеви фотоволтаични клетки. Слънчевите панели първо превръщат енергията на слънчевите лъчи в електричество, а след това я прехвърлят чрез специална система към потребителите, например електрически котли.

Топлинни колектори, които се нагряват под действието на слънчева светлина, нагряват охладителя на отоплителните системи и топлата вода.

Слънчеви колектори - основните доставчици на топлоносител, подготвени за използване в отоплителни системи на вили Колекторът е система от тръби, непокрити или затворени тъмни, повишаващи ефекта на абсорбция на повърхността на слънчевата светлина Тръбите с отворени слънчеви уреди са вътрешно покрити със състав, който привлича слънчевите лъчи и подобрява ефекта Тръбните разновидности на колекторите се използват за отопление на всички видове охладители, включени в отоплителните системи В нашите географски ширини, топлината, идваща от преработката на слънчевата енергия, не е достатъчна за пълното функциониране на отоплението. Концентричната форма и големият лупа ще помогнат за увеличаване на производителността Модификации на слънчеви колектори, които позволяват да се привлече най-голямо количество слънчева светлина, се произвеждат под формата на вдлъбнати концентратори с огледален рефлектор. Моделите, използвани за производството на рециклирана слънчева енергия в голям мащаб, оборудват с устройства "проследяване" на движението на слънцето Укрепване на работата на системата не само чрез промяна на формата и използването на устройствата за движение. По принцип се увеличава, увеличаване на приемащата област

Термичните колектори са от няколко вида, включително отворени и затворени системи, плоски и сферични структури, полусферични колектори, главини и много други опции. Топлинната енергия, получена от слънчевите колектори, се използва за отопление на топла вода или на отоплителната среда на отоплителната система.

Промишленост в широка гама от производствени колекторни системи за включване в независима отоплителна мрежа. Въпреки това, най-простият вариант за даване е лесно да се направи със собствената си ръка:

Слънчеви колектори - една от най-лесните и най-евтините опции за правене на уреди със собствените си ръце Колекторът е намотка, поставена по различни начини, свързана към топлообменните вериги и към резервоара, който служи като акумулатор на подготвената охладителна течност. В самостоятелното производство на колектори най-често се използват медни тръби и намотки на хладилници. За да се увеличи производителността на слънчевия приемник на топлина, формата на устройството се променя, абсорбиращата площ се увеличава. Доста често срещана и търсена версия на наличния материал са стоманените тръби с тройници от демонтирана система за водоснабдяване или техните пластмасови части. Активно се използват пластмасови бутилки с отрязано дъно и шия. Те се използват като светловодител на метален приемник, разположен вътре в бутилките. Интересно решение е използването на алуминиеви кутии, които преди това са били контейнери за сокове и широка гама газирани напитки. Трябва да се отбележи, че полимерните тръби са водещи в производството на слънчеви отоплителни устройства: гъвкави, изработени от HDPE или PVC, както и твърди PP и PVC

Въпреки очевидния напредък в разработването на решения за събиране, съхранение и използване на слънчева енергия, съществуват предимства и недостатъци.

Ефективно използване на слънчевата енергия

Най-очевидното предимство от използването на енергията на слънцето е неговата обща наличност. Всъщност, дори в най-мрачното и облачно време, слънчевата енергия може да бъде събрана и използвана.

Вторият плюс е нулевите емисии. Всъщност тя е най-екологичната и естествена енергия. Слънчевите панели и колекторите не правят шум. В повечето случаи, инсталирани на покривите на сгради, без да заемат полезна площ на крайградски район.

Ефективността на слънчевото отопление в нашите географски ширини е доста ниска, което се обяснява с недостатъчния брой слънчеви дни за нормална работа на системата (+)

Недостатъци, свързани с използването на слънчева енергия, са непостоянството на светлината. През нощта не става нищо за събиране, ситуацията се усложнява от факта, че върхът на отоплителния сезон се пада на най-кратките светлинни дни в годината. Необходимо е да се следи оптичната чистота на панелите, лекото замърсяване значително намалява ефективността.

Освен това не може да се каже, че работата на соларната система е напълно безплатна, има фиксирани разходи за амортизация на оборудването, работата на циркулационната помпа и контролната електроника.

Значителна липса на отопление, въз основа на използването на слънчеви колектори, е невъзможността за акумулиране на топлинна енергия. В схемата е включен само разширителен резервоар (+).

Открити слънчеви колектори

Отворен слънчев колектор е незащитена система от тръби от външни влияния, през които циркулира топлинен носител, нагряван директно от слънцето.

Като топлоносител се използва вода, газ, въздух, антифриз. Тръбите са или фиксирани върху носещия панел под формата на бобина, или са прикрепени паралелно към изходната дюза.

Слънчеви колектори от отворен тип не могат да се справят с отоплението на частна къща. Поради липсата на изолация охлаждащата течност се охлажда бързо. Използват се през лятото главно за затопляне на вода в душове или басейни.

Отворените колектори обикновено нямат изолация. Дизайнът е много прост, следователно има ниска цена и често се прави самостоятелно.

Поради липсата на изолация, те практически не пестят енергията, получена от слънцето, те се отличават с ниска ефективност. Те се използват главно през лятото за затопляне на водата в басейните или летни душове.

Монтират се в слънчеви и топли райони, с малки разлики в температурата на околния въздух и нагрятата вода. Те работят добре само в слънчево, спокойно време.

Най-простият слънчев колектор с приемник на топлина, изработен от пластмасова полимерна тръба, ще осигури подаването на топла вода на вилата за напояване и битови нужди.

Тръбни сортови колектори

Тръбните слънчеви колектори се сглобяват от отделни тръби, преминаващи през вода, газ или пара. Това е една от разновидностите на слънчевите системи от отворен тип. Охлаждащата течност обаче е много по-добре защитена от външни негативи. Особено във вакуумни инсталации, подредени на принципа на термос.

Всяка тръба е свързана към системата поотделно, успоредно една на друга. Когато тръбата се провали, лесно е да я смените с нова. Цялата конструкция може да се сглоби директно на покрива на сградата, което значително улеснява монтажа.

Тръбният колектор има модулна структура. Основният елемент е вакуумна тръба, броят на тръбите варира от 18 до 30, което ви позволява точно да изберете капацитета на системата

Съществен плюс на тръбните слънчеви колектори е цилиндричната форма на основните елементи, поради което слънчевата радиация се улавя по цял ден без използването на скъпи системи за проследяване на движението на тялото.

Специално многослойно покритие създава един вид оптичен капан за слънчевите лъчи. Диаграмата показва частично външната стена на вакуумната крушка, отразяваща лъчите на стените на вътрешната крушка (+)

С тръбна конструкция се отличават перо и коаксиални слънчеви колектори.

Коаксиалната тръба е съд Dyaura или всички познати термос. Изработена от две колби, между които въздухът се изпомпва. Високо селективно покритие се нанася върху вътрешната повърхност на вътрешната колба, за да абсорбира ефективно слънчевата енергия.

Когато тръбата е с цилиндрична форма, слънчевите лъчи винаги падат перпендикулярно на повърхността.

Топлинната енергия от вътрешния селективен слой се пренася към топлинната тръба или вътрешния топлообменник от алуминиеви пластини. На този етап настъпва нежелана топлинна загуба.

Тръбата за фонтани е стъклен цилиндър с вграден абсорбер от пера.

Системата получи името си от абсорбера на перата, който плътно обхваща топлинния канал на топлопроводимия метал

За добра топлоизолация въздухът се изпомпва от тръбата. Преносът на топлина от абсорбера се осъществява без загуба, така че ефективността на тръбите с писалка е по-висока.

Според метода за пренос на топлина има две системи: директно и с топлинна тръба (топлинна тръба). Термотубата е запечатан контейнер с летлива течност.

Тъй като летливата течност естествено изтича към дъното на топлинната тръба, минималният ъгъл на наклона е 20 ° С

Вътре в топлинната тръба има летлива течност, която абсорбира топлината от вътрешната стена на колбата или от абсорбера на писалката. Под действието на температурата течността кипи и се издига под формата на пара. След като топлината се подаде към отоплителната среда или подаването на гореща вода, парата се кондензира в течност и се оттича.

Водата с ниско налягане често се използва като летлива течност. В система с директен поток се използва U-тръба, през която се циркулира вода или отоплителна среда на отоплителната система.

Едната половина на U-образната тръба е предназначена за студена охлаждаща течност, втората премахва нагрятата. При нагряване, охлаждащата течност се разширява и навлиза в резервоара, като осигурява естествена циркулация. Както при системите с топлинна тръба, минималният ъгъл на наклона трябва да бъде най-малко 20 °.

При директно свързване, налягането в системата не може да бъде високо, тъй като вътре в колбата има технически вакуум.

Системите с директен поток са по-ефективни, тъй като те веднага загряват охлаждащата течност. Ако се планира използването на слънчеви колекторни системи през цялата година, в тях се изпомпва специален антифриз.

Използването на тръбни слънчеви колектори има няколко предимства и недостатъци. Конструкцията на тръбния слънчев колектор се състои от идентични елементи, които са относително лесни за подмяна.

Предимства:

  • ниски топлинни загуби;
  • способност за работа при температура до -30⁰С;
  • ефективна работа през дневните часове;
  • добро представяне в райони с умерен и студен климат;
  • ниска скорост на вятъра, базирана на способността на тръбните системи да преминават през въздушните маси;
  • възможност за производство на високотемпературен охладител.

Структурно тръбната конструкция има ограничена повърхност на отвора.

Той има следните недостатъци:

  • не може да се самопочиства от сняг, лед, студ;
  • висока цена.

Въпреки първоначално високата цена, тръбните колектори се изплащат по-бързо. Има дълъг експлоатационен живот.

Тръбните колектори са отворени соларни системи, поради което не са подходящи за целогодишно използване в отоплителни системи (+)

Плоски затворени системи

Плоският колектор се състои от алуминиева рамка, специален абсорбиращ слой - абсорбер, прозрачно покритие, тръбопровод и изолация.

Като абсорбер се използва почернелият меден лист, който е идеален за създаване на хелиосистеми с топлопроводимост. При поглъщането на слънчевата енергия от абсорбера, получената слънчева енергия се прехвърля към охлаждащата течност, циркулираща през система от тръби, съседни на абсорбера.

Отвън затвореният панел е защитен с прозрачно покритие. Изработен е от удароустойчиво закалено стъкло с широчина на честотната лента 0, 4-1, 8 μm. Този диапазон има максимална слънчева радиация. Удароустойчивото стъкло служи като добра защита срещу градушка. От задната част панелът е надеждно затоплен.

Плоските слънчеви колектори се характеризират с максимална производителност и опростен дизайн. Тяхната ефективност се увеличава поради използването на абсорбер. Те са способни да улавят дифузна и директна слънчева радиация.

Списъкът с предимствата на затворените плоски панели включва:

  • простота на дизайна;
  • добра производителност в райони с топъл климат;
  • възможност за монтаж под всякакъв ъгъл, ако има устройства за промяна на ъгъла на наклона;
  • способност за самопочистване от сняг и замръзване;
  • ниска цена

Плоските слънчеви колектори са особено полезни, ако тяхната употреба е планирана на етапа на проектиране. Срокът на експлоатация на качествени продукти е 50 години.

Недостатъците включват:

  • висока топлинна загуба;
  • голямо тегло;
  • висок вятър с панели под ъгъл спрямо хоризонта;
  • ограничения на производителността, когато температурата падне над 40 ° C.

Обхватът на затворените колектори е много по-широк от слънчевите електроцентрали от отворен тип. През лятото те са в състояние напълно да посрещнат нуждата от топла вода. В хладни дни, които не са включени в комуналните услуги по време на отоплителния сезон, те могат да работят вместо газ и електрически нагреватели.

Тези, които желаят да направят слънчеви колектори със собствените си ръце за отоплително устройство на вилата, са поканени да се запознаят с доказани схеми и инструкции за стъпка по стъпка.

Сравнение на слънчевите колектори

Най-важният показател за слънчевия колектор е ефективността. Полезно изпълнение на различни конструкции на слънчеви колектори зависи от температурната разлика. В същото време плоските колектори са много по-евтини от тръбните.

Стойностите на ефективността зависят от качеството на производството на слънчевия колектор. Целта на графиката да покаже ефективността на различните системи, в зависимост от температурната разлика

Когато избирате слънчев колектор, трябва да обърнете внимание на редица параметри, показващи ефективността и мощността на устройството.

За слънчевите колектори има няколко важни характеристики:

  • коефициент на адсорбция - показва съотношението на абсорбираната енергия към общата;
  • емисионен фактор - показва съотношението на предадената енергия към погълнатата енергия;
  • обща и апертурна площ;
  • Ефективност.

Площта на отвора е работната зона на слънчевия колектор. В плоския колектор площта на отвора е максимална. Площта на апертурата е равна на площта на абсорбера.

Начини за свързване към отоплителната система

Тъй като устройствата, задвижвани от слънчева енергия, не могат да осигурят стабилна и непрекъсната доставка на енергия, е необходима система, устойчива на тези недостатъци.

За Централна Русия слънчевите устройства не могат да гарантират стабилен поток на енергия, затова те се използват като допълнителна система. Интегрирането в съществуващата система за отопление и топла вода е различно за слънчев колектор и слънчев панел.

Водна колекторна верига

В зависимост от предназначението на термичния колектор се използват различни системи за свързване. Възможно е да има няколко опции:

  1. Лятна опция за топла вода
  2. Зимна опция за отопление и топла вода

Лятната версия е най-проста и може да се направи без циркулационна помпа, използвайки естествена циркулация на водата.

Водата се загрява в слънчевия колектор и поради топлинното разширение навлиза в резервоара или котела. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.

Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке

Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор. Чтобы вода оставалась как можно дольше горячей бак необходимо тщательно утеплить.

Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.

Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно

По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.

Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй – на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора.

Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе. В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.

Новым словом и эффективной альтернативой солнечным коллекторам с теплоносителем стали системы с вакуумными трубками, с принципом действия и устройства которых мы предлагаем ознакомиться.

Схема с солнечной батареей

Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.

При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети

С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.

Увы, наши электросети не приспособлены для получения энергии, могут работать только в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или хотя бы заставить счетчик крутиться в обратную сторону.

Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.

Рабочая часть солнечных батарей представляет собой набор последовательно соединенных кремниевых пластин Хотя внешне солнечные батареи могут и напоминать закрытые плоские коллекторы, но принцип работы приборов этого вида существенно отличается Батареи с фотоэлектрическими элементами вырабатывают электроэнергию, которую можно использовать для нагрева теплоносителя или для питания электрических обогревателей Для сооружения солнечной панели недостаточно подручных средств. Потребуются кремниевые пластины, которые придется покупать

Все о вариантах организации отопления частного дома на солнечных батареях вы найдете в этой статье.

Пример расчета необходимой мощности

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

  • обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
  • обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м 2 земли называется инсоляцией.

Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1, 6 * 0, 058 = 0, 0928м 2

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м 2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0, 0928 * 1170 * 0, 8 = 86, 86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.

С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.

Заключения и полезно видео по темата

Видео №1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:

Видео №2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:

На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.

Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? Моля, напишете коментарите в полето по-долу. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство