Kolektor słoneczny: zasada działania i metody aplikacji. Kolektory słoneczne do domu

Codziennie od naszej najbliższej gwiazdy na Ziemi otrzymuje tyle energii, ile cała ludzkość wydaje w ciągu roku pod względem gatunków kopalnych. Energia cieplna jest przenoszona przez światło widzialne i promieniowanie podczerwone.

Jedną z prób oswojenia niewyczerpanego przepływu ciepła i światła z kosmosu jest heliosystem wymiany ciepła. Powoli, ale zdecydowanie, kolektory słoneczne do ogrzewania domu zyskują popularność wśród konsumentów i zastępują tradycyjne źródła ogrzewania. A koncepcja inteligentnego domu, która nabiera tempa, jest integralną częścią wyposażenia inżynieryjnego. W swojej szerokiej dostępności odgrywa rolę poprawy produktywności produkcji, a w konsekwencji obniżenia kosztów. Około 70% światowego rynku wykorzystania systemów słonecznych to Chiny. W południowych regionach tego kraju można zobaczyć kolektor słoneczny na prawie każdym dachu. Cena produktów naszego wschodniego sąsiada jest znacznie niższa niż w Europie, jakość jest do zaakceptowania.

Wątpliwości

W krajach śródziemnomorskich, gdzie liczba słonecznych dni przekracza 300 rocznie, na prawie każdym dachu można znaleźć kolektor słoneczny do ogrzewania i podgrzewania wody. Nie ma wątpliwości co do skuteczności wykorzystania tego źródła ciepła w południowych regionach Rosji. Klimat strefy środkowej jest uważany za niekorzystny dla takich elektrowni. Jednak badania i eksperymenty dowodzą wykonalności wykorzystania heliosystemów. Prace specjalne przeprowadzono w Instytucie Wysokich Temperatur Rosyjskiej Akademii Nauk. Średnia intensywność strumienia słonecznego w zależności od strefa klimatyczna zrób 150-300 W / sq. m. Maksymalna wydajność osiąga 1000 W / sq. m

Dane bazowe do obliczenia wydajności heliosystemu wybrano tak, aby stosunek powierzchni wynosił 2 metry kwadratowe. m kolektor do objętości zbiornika o pojemności 100 litrów. Prawdopodobieństwo codziennego podgrzewania wody w systemie szacowane jest za pomocą następujących wskaźników:

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

Te suche dane sugerują, że w zimnym okresie roku kolektor słoneczny, nawet w najmniej słonecznych dniach, może zaoszczędzić do 60% energii na ogrzewanie domu.

Rodzaje konwerterów energii słonecznej

Kolektor słoneczny służy do przekształcania energii światła dziennego w energię cieplną. Zastosowane materiały i rozwiązania konstrukcyjne mają na celu maksymalizację absorpcji energii słonecznej, przekształcenie jej w ciepło i wydajną transmisję do dalszego wykorzystania. Jako płyn chłodzący stosuje się specjalny płyn niezamarzający i powietrze atmosferyczne. Obieg chłodziwa jest wymuszony i naturalny. W przypadku zastosowania naturalnego, konwekcyjnego systemu wymiany ciepła kolektor słoneczny powinien znajdować się poniżej zbiornika magazynowego, na przykład na sąsiedniej działce. Ten schemat stosuje się, gdy konieczne jest ogrzewanie małych lub tymczasowych pomieszczeń. Systemy wolumetryczne wymagają użycia pompy do obiegu płynu. Schemat ten może być użyty do układu gorącej wody urządzenia.

Obwód słoneczny

System ogrzewania składa się z następujących elementów:

• Kolektor słoneczny przetwarza energię słoneczną na ciepło.
• Przewód doprowadzający dostarcza chłodziwo do zbiornika magazynowego.
• Pompa cyrkuluje płyn chłodzący.

W zbiorniku ciepło przesyłane jest z obiegu solarnego do obiegu instalacji grzewczej. W tym zbiorniku można umieścić zapasowy element grzewczy, który włącza się automatycznie, jeśli warunki pogodowe nie przyczyniają się do podgrzania płynu chłodzącego do określonych parametrów. Płyn solarny spełnia sprzeczne wymagania. Musi być odporny na mróz, ale jednocześnie nie odparowywać w wysokiej temperaturze i nie być toksyczny. Większość instalacji wykorzystuje chłodziwo, które składa się w 60% woda destylowana i 40% glikolu. Automatyczny sprzęt pozwala, bez interwencji człowieka, utrzymywać żądaną temperaturę wewnątrz pomieszczenia i zapobiegać przegrzaniu chłodziwa.

Podciśnieniowy kolektor słoneczny

Systemy próżniowe są dość skomplikowanym urządzeniem. Głównym elementem roboczym jest kosztowna tuba pochłaniająca światło o specjalnej konstrukcji. Zasada opiera się na termosie. Powierzchnia rury próżniowej jest przezroczysta. Przesyła światło słoneczne do wewnętrznej rury. Powietrze jest wypompowywane z przestrzeni między nimi, a brak gazu pozwala zaoszczędzić do 97% ciepła.

W dolnej części wewnętrznej rury znajduje się płyn chłodzący - ciecz, która po podgrzaniu szybko zamienia się w stan gazowy. W górnej części rury ciepło jest przekazywane do kolektora, podczas gdy chłodziwo stygnie i skrapla się do pierwotnego stanu. Systemy wykorzystujące lampy próżniowe mają dość wysoką sprawność w temperaturach poniżej -37 ° C i słabym oświetleniu. To urządzenie wymaga szybkiego usuwania śniegu i instalacji ściśle pod określonym kątem. Ponadto, okresowo przezroczyste segmenty powinny być oczyszczone z zanieczyszczeń. Próżniowy kolektor słoneczny został specjalnie zaprojektowany dla północnych szerokości geograficznych. Działa skutecznie w przypadku braku bezpośredniego promienie słoneczne.

Płaski czujnik słoneczny

Płaski kolektor słoneczny to samodzielny panel, składający się z trzech komponentów:

• Absorber słoneczny. Jest pomalowany na czarno lub pokryty specjalną powłoką.
• Górna bezbarwna warstwa. Zrobione z szkło hartowane lub poliwęglanu.
• Układ rur, za pomocą których krąży w nich gorący nośnik ciepła. Zwykle jest wykonany z miedzi.

Tylna strona panelu ma skuteczną powłokę termoizolacyjną. Jeden lub więcej z tych paneli jest podłączonych do linii zasilającej zbiornika magazynowego. Ten typ systemu ma relatywnie niski koszt i dobrą wydajność w ciepłych porach roku. Minusem jest niska wydajność w niskich temperaturach i zauważalna utrata ciepła.

Hub Manifold

Na południowych szerokościach geograficznych, gdzie najwięcej dni było czystych, tak zwany hub stał się powszechny. Jest to system reflektorów parabolicznych umieszczony na jednej krzywoliniowej powierzchni i koncentrujący światło słoneczne w pewnym punkcie. Aby uzyskać maksymalną wydajność, wymagana jest zmiana położenia w dwóch płaszczyznach, po ruchu słońca po niebie w ciągu dnia. Kolektory słoneczne do ogrzewania domu tego projektu nie mają zastosowania.

W domu i w pracy

Wykorzystanie elektrowni słonecznych rozwiązuje problemy z ogrzewaniem przy ograniczonym dostępie do gazu lub elektryczności, z niewystarczającym centralnym zasilaniem; jako pomocniczy system grzewczy, zaopatrzenie w ciepłą wodę w domu, chacie, altanie, basenie pozwala zaoszczędzić znaczne fundusze na rzecz właścicieli. Zakres zastosowania jest najbardziej zróżnicowany:

• Ogrzewanie pomieszczeń przemysłowych;
• ogrzewanie i ciepła woda dla budynków mieszkalnych przeznaczonych na pobyt stały i czasowy.
• ogrzewanie zakładów opieki zdrowotnej, ośrodków turystycznych, kompleksów sportowych, małych sklepów autonomicznych.
• ogrzewanie basenów zewnętrznych i wewnętrznych;
• ogrzewanie i dostarczanie ciepłej wody w tymczasowych pomieszczeniach mieszkalnych i roboczych.

Air Heliosystem

System grzewczy może wykorzystywać nie tylko ciecz, ale również powietrze atmosferyczne jako czynnik chłodzący. Powietrzny kolektor słoneczny służy do ogrzewania wszystkich rodzajów pomieszczeń i, w zależności od projektu, istnieją trzy rodzaje:

• Płaskie ma podobne zasady z podobną płynną konstrukcją.
• Pyramidal używa złożonego systemu odbijających powierzchni.
• Żaluzje weneckie znajdują się pomiędzy wiązaniami szkła i kierują ciepłe powietrze do pomieszczenia. Stosuje się go przy oszkleniu taśmowym budynków.

W przeciwieństwie do urządzeń płynnych, powietrzny kolektor słoneczny może być wykonany z materiałów niemetalicznych.

Układ słoneczny do ciepłej wody

System ciepłej wody można podłączyć do akumulatora w zbiorniku. Zbiornik pełni więc rolę kotła, w którym z kolei cewka wymiennika ciepła zawarta w obwodzie instalacji grzewczej pełni rolę elektrycznego elementu grzejnego. Poprzez spiralę płyn chłodzący zacznie podgrzewać wodę w zbiorniku. Zatem schemat zaopatrzenia w wodę będzie kumulowany lub będzie kumulował się w sposób skumulowany.

Kolektor słoneczny zrób to sam

Najprostszy konwerter słoneczny zapewnia bezpośredni przepływ ciepła światła słonecznego krążącego wewnątrz systemu rur do wody. Podobne produkty zostały wyprodukowane przez przemysł krajowy na początku tego stulecia. Kolektory słoneczne do domu zostały wykonane z miedzianej rury o średnicy 20 mm. Dla ułatwienia instalacji i użytkowania jest on skręcony w płaską spiralę, posiadającą złączkę na obu końcach do podłączenia głównego rurociągu lub tylko węża ogrodowego. Taką spiralę można umieścić na zboczu dachu wiejskiego domu. Objętość gorącej wody wystarczyła, by wziąć prysznic pod koniec dnia i umyć naczynia. Taki kolektor słoneczny własnymi rękami może być wykonany z czarnej plastikowej rury. Płaski konwerter słoneczny jest produkowany przy użyciu wymiennika ciepła ze starej lodówki.

Instalacja kolektora

Złożoność działania układu słonecznego polega na tym, że wydajność zależy od wysokości słońca nad horyzontem, pory roku i dnia, obecności chmur, wilgotności i temperatury otoczenia. Kolektor słoneczny do ogrzewania przestrzeni w płaszczyźnie poziomej powinien być ustawiony ściśle na południe. Odchylenia na zachód lub na wschód są dozwolone w granicach 40 °. W tym samym czasie wydajność instalacji spadnie do około 20%. Ważna rola odgrywana przez kąt nachylenia, który powinien wynosić od 35 do 45 °.

Najbardziej rozsądnym rozwiązaniem jest na etapie projektowania nowego domu, aby zainstalować kolektor słoneczny na dachu. Cena takiego sprzętu jest znacznie wyższa niż zwykłe ogrzewanie parą. Ale koszty są więcej niż uzasadnione kolejną operacją. Okres zwrotu jeśli dom jest izolowany zgodnie ze wszystkimi zasadami i przepisami, średnia wynosi pięć lat.