Solarni kolektor: načelo delovanja in načini uporabe. Solarni kolektorji za dom

Vsak dan od naše najbližje zvezde na Zemlji prejme toliko energije, kot jo vse človeštvo preživi med letom glede na svoje fosilne vrste. Toplotna energija se prenaša z vidno svetlobo in infrardečim sevanjem.

Eden izmed poskusov ukrotiti neizčrpen tok toplote in svetlobe iz vesolja je heliosistem izmenjave toplote. Počasi, a zagotovo sončni kolektorji za ogrevanje doma pridobivajo priljubljenost pri potrošnikih in nadomeščajo tradicionalne vire ogrevanja. In za koncept pametnega doma, ki pridobiva zagon, je sestavni del inženirske opreme. V svoji široki dostopnosti igra vlogo izboljšanja proizvodnosti proizvodnje in posledično zmanjšanje stroškov. Približno 70% svetovnega trga za uporabo solarnih sistemov predstavlja Kitajsko. V južnih regijah te dežele lahko vidimo sončni kolektor na skoraj vsaki strehi. Cena izdelkov naših vzhodnih sosedov je precej nižja od evropskih, kakovost je povsem sprejemljiva.

Dvomi proč

V sredozemskih državah, kjer je število sončnih dni več kot 300 na leto, je na skoraj vsaki strehi mogoče najti sončni kolektor za ogrevanje in ogrevanje vode. O učinkovitosti uporabe tega vira toplote v južnih regijah Rusije ni dvoma. Podnebje srednjega območja velja za neugodno za takšne elektrarne. Vendar pa raziskave in poskusi dokazujejo izvedljivost uporabe heliosistemov. Posebno delo je bilo opravljeno na Inštitutu za visoke temperature Ruske akademije znanosti. Povprečna intenzivnost sončnega toka je odvisna od podnebno območje 150-300 W / m². Najvišja zmogljivost doseže 1000 W / m². m

Osnovni podatki za izračun učinkovitosti heliosistema so bili izbrani tako, da imajo površinsko razmerje 2 kvadratna metra. m zbiralnika na 100-litrski prostornini hranilnika. Verjetnost dnevnega ogrevanja vode v sistemu je ocenjena z naslednjimi kazalci:

• do temperature +37 ° C - 50-90%;
• do temperature +45 ° C - 30-70%;
• do temperature +55 ° C - 20-60%.

Ti suhi podatki kažejo, da lahko v hladnem obdobju leta sončni kolektor, tudi z najmanjšo količino sončnih dni, prihrani do 60% energije za ogrevanje hiše.

Vrste pretvornikov sončne energije

Sončni kolektor je namenjen pretvorbi energije dnevne svetlobe v toplotno energijo. Uporabljeni materiali in oblikovne rešitve so namenjene maksimiranju absorpcije sončne energije, pretvarjanju v toploto in učinkovitem prenosu za nadaljnjo uporabo. Kot hladilno sredstvo se uporablja kot posebna tekočina brez zamrzovanja in atmosferski zrak. Kroženje hladilnega sredstva je prisilno in naravno. V primeru uporabe naravnega, konvekcijskega sistema izmenjave toplote, mora biti sončni kolektor nameščen pod hranilnikom, na primer na sosednji parceli. Ta shema se uporablja, kadar je potrebno ogrevati majhne ali začasne prostore. Volumetrični sistemi zahtevajo uporabo črpalke za kroženje tekočine. Ta shema se lahko uporablja za napravo za pripravo tople vode.

Solarni krog

Ogrevalni sistem je sestavljen iz naslednjih komponent:

• Sončni kolektor pretvarja sončno energijo v toploto.
• Napajalni vod dostavlja hladilno tekočino v rezervoar.
• Črpalka kroži hladilno tekočino.

V hranilniku se toplota prenaša iz solarnega kroga v vezje ogrevalnega sistema parne hiše. V ta rezervoar lahko namestite rezervni grelni element, ki se samodejno vklopi, če vremenske razmere ne prispevajo k ogrevanju hladilne tekočine do določenih parametrov. Solarna tekočina je v nasprotju z zahtevami. Mora biti odporna proti zmrzali, vendar hkrati ne izhlapi pri visoki temperaturi in ni strupena. Večina naprav uporablja hladilno sredstvo, ki je sestavljeno iz 60% destilirana voda in 40% glikola. Avtomatska oprema brez poseganja človeka omogoča ohranjanje želene temperature v prostoru in preprečuje pregrevanje hladilne tekočine.

Vakuumski sončni kolektor

Vakuumski sistemi so precej kompleksna naprava. Glavni delovni element je draga svetilka, ki absorbira svetlobo posebne oblike. Načelo temelji na termosu. Površina vakuumske cevi je prozorna. Prenaša sončno svetlobo v notranjo cev. Iz prostora med njimi se črpa zrak, odsotnost plina omogoča prihranek do 97% toplote.

V spodnjem delu notranje cevi je hladilo - tekočina, ki se pri segrevanju hitro spremeni v plinasto stanje. Na vrhu cevi se toplota prenese v kolektor, hladilno sredstvo se ohladi in kondenzira nazaj v prvotno stanje. Sistemi, ki uporabljajo vakuumske cevi, imajo dokaj visoko učinkovitost pri temperaturah pod -37 ° C in slabo osvetlitev. Ta oprema zahteva pravočasno odstranjevanje snega in namestitev natančno pod določenim kotom. Prav tako je treba očistiti občasno pregledne segmente kontaminacije. Vakuumski sončni kolektor je bil posebej zasnovan za severne zemljepisne širine. Učinkovito deluje brez neposredne sončni žarki.

Ploski sončni pretvornik

Ploski sončni kolektor je samostojna plošča, sestavljena iz treh komponent:

• Solarni absorber. Barva je črna ali premazana s posebnim premazom.
• Top čist sloj. Izdelano iz kaljeno steklo ali polikarbonata.
• Sistem cevi, s katerim se toplotni nosilec, ki kroži v njem, segreje. Ponavadi je izdelan iz bakra.

Zadnja stran plošče ima učinkovito toplotno izolacijsko prevleko. Ena ali več teh plošč je priključenih na napajalni vod hranilnika. Ta vrsta sistema ima relativno nizke stroške in dobro delovanje v toplih letnih časih. Slaba stran je nizka učinkovitost pri nizkih temperaturah in opazne toplotne izgube.

Zbiralnik vozlišča

V južnih širinah, kjer je bilo največje število jasnih dni, je postalo tako imenovano vozlišče. Gre za sistem paraboličnih reflektorjev, ki se nahajajo na eni krivinski površini in na določeni točki koncentrirajo sončno svetlobo. Za največjo učinkovitost je potrebna sprememba položaja v dveh ravninah, ki sledi gibanju sonca čez dan. Solarni kolektorji za ogrevanje doma v tej izvedbi ne veljajo.

Doma in na delovnem mestu

Uporaba sončnih elektrarn rešuje težave z ogrevanjem z omejenim dostopom do plina ali električne energije, z nezadostnim centralnim napajanjem; kot pomožni sistem ogrevanja, oskrba s toplo vodo doma, koča, poletna hiša, bazen vam omogoča, da prihranite znatna sredstva lastnikom. Področje uporabe je najbolj raznoliko:

• ogrevanje industrijskih prostorov;
• ogrevanje in toplo vodo za stanovanjske stavbe, namenjene za stalno in začasno bivanje.
• ogrevanje zdravstvenih ustanov, turistični centri, športni kompleksi, majhne avtonomne trgovine.
• Ogrevanje zunanjih in notranjih bazenov;
• ogrevanje in oskrba s toplo vodo v začasnih stanovanjskih in delovnih prostorih.

Air Heliosystem

Ogrevalni sistem lahko kot hladilno sredstvo uporablja ne samo tekoči, temveč tudi atmosferski zrak. Zračni sončni kolektor se uporablja za ogrevanje vseh vrst prostorov in, odvisno od izvedbe, so tri vrste:

• Stanovanje ima podobna načela s podobnim dizajnom tekočine.
• Piramida uporablja kompleksen sistem odsevnih površin.
• Beneške žaluzije se nahajajo med vezmi stekla in usmerjajo topel zrak v prostor. Uporablja se na tračni zasteklitvi stavb.

Za razliko od tekočih naprav je lahko sončni kolektor v zraku izdelan iz nekovinskih materialov.

Solarni sistem za toplo vodo

Sistem za vročo vodo lahko priključite na akumulatorsko posodo. Rezervoar bo tako igral vlogo kotla, v katerem bo imela tuljava izmenjevalnika toplote, vključena v krog ogrevalnega sistema, vlogo električnega grelnega elementa. Skozi spiralo bo hladilno sredstvo začelo segrevati vodo v rezervoarju. Tako bo sistem oskrbe z vodo kumulativen ali kumulativen tok.

Solarni kolektor to storite sami

Najenostavnejši sončni pretvornik zagotavlja neposreden prenos toplote sončne svetlobe, ki kroži v cevnem sistemu, v vodo. Podobne izdelke je domača industrija proizvajala v začetku tega stoletja. Solarni kolektorji za hišo so bili izdelani iz bakrenih cevi premera 20 mm. Za lažjo montažo in uporabo je zasukan v ravno spiralo, ki ima na obeh koncih priključek za glavni cevovod ali samo vrtno cev. Takšno spiralo bi lahko postavili na pobočje strehe podeželske hiše. Količina tople vode je bila dovolj za tuširanje ob koncu dneva in pranje posode. Takšen sončni kolektor z lastnimi rokami je lahko izdelan iz črne plastične cevi. Ravni solarni pretvornik je izdelan iz izmenjevalnika toplote iz starega hladilnika.

Namestitev kolektorja

Kompleksnost delovanja solarnega sistema je, da je učinkovitost odvisna od višine sonca nad obzorjem, časa leta in dneva, prisotnosti oblakov, vlažnosti in temperature okolja. Sončni kolektor za ogrevanje prostorov v vodoravni ravnini mora biti usmerjen izključno na jug. Odstopanja na zahodu ali vzhodu so dovoljena znotraj 40 °. Hkrati se bo učinkovitost naprave zmanjšala na približno 20%. Pomembno vlogo ima nagibni kot, ki mora biti od 35 do 45 °.

Najprimernejša možnost je, da se v fazi projektiranja novega doma predvidi namestitev sončnega kolektorja na streho. Cena take opreme je precej višja od običajnega ogrevanja s paro. Toda stroški so več kot upravičeni z naknadnim delovanjem. Vračilna doba če je hiša izolirana v skladu z vsemi pravili in predpisi, je povprečje pet let.