Ηλιακή θέρμανση. Ηλιακή θέρμανση: πόσο αποτελεσματική; Χαρακτηριστικά της ηλιακής θέρμανσης
Το κύριο κριτήριο για την άνεση σε μια ιδιωτική εξοχική κατοικία ή διαμέρισμα είναι η ζεστασιά. Σε ένα κρύο σπίτι, ακόμη και τα πιο πολυτελή έπιπλα δεν θα βοηθήσουν στη δημιουργία άνετων συνθηκών. Αλλά για να διατηρήσετε τη βέλτιστη θερμοκρασία για τη διαμονή στο δωμάτιο, όχι μόνο το καλοκαίρι, αλλά και το χειμώνα, θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε ένα σύστημα θέρμανσης.
Αυτό μπορεί να γίνει εύκολα σήμερα με την αγορά ενός λέβητα αερίου, ντίζελ ή ηλεκτρικού ως πηγή θερμότητας. Αλλά το πρόβλημα είναι ότι τα καύσιμα για τέτοιο εξοπλισμό είναι ακριβά και δεν είναι διαθέσιμα σε όλους τους οικισμούς. Τι να διαλέξω τότε; Η καλύτερη λύσηαποτελούν εναλλακτικές πηγές θερμότητας και ειδικότερα ηλιακή θέρμανση.
Συσκευή και αρχή λειτουργίας
Τι είναι ένα τέτοιο σύστημα; Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να πούμε ότι υπάρχουν δύο επιλογές για ηλιακή θέρμανση. Περιλαμβάνουν τη χρήση στοιχείων που είναι διαφορετικά τόσο ως προς το σχεδιασμό όσο και ως προς το σκοπό:
- Συλλέκτης;
- Φωτοβολταϊκό πάνελ.
Και αν ο εξοπλισμός του πρώτου τύπου προορίζεται καθαρά για συντήρηση εσωτερικού χώρου άνετη θερμοκρασία, τότε οι ηλιακοί συλλέκτες για τη θέρμανση του σπιτιού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας. Η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας και στη συσσώρευσή της σε μπαταρίες, ώστε αργότερα να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορες ανάγκες.
Δείτε το βίντεο, τα πάντα για αυτόν τον συλλέκτη:
Η χρήση συλλέκτη σάς επιτρέπει να οργανώσετε μόνο ένα ηλιακό σύστημα θέρμανσης για μια ιδιωτική κατοικία, ενώ χρησιμοποιείτε θερμική ενέργεια. Μια τέτοια συσκευή λειτουργεί ως εξής. Οι ακτίνες του ήλιου θερμαίνουν το νερό, το οποίο είναι ο φορέας θερμότητας και προέρχεται από τον αγωγό. Το ίδιο σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως παροχή ζεστού νερού. Η σύνθεση περιλαμβάνει ειδικά φωτοκύτταρα.
Συλλέκτης
Εκτός όμως από αυτά, το πακέτο ηλιακής θέρμανσης περιλαμβάνει:
- Ειδική δεξαμενή.
- αβανκαμερι?
- Ένα καλοριφέρ κατασκευασμένο από σωλήνες και κλεισμένο σε κουτί, στο οποίο ο μπροστινός τοίχος είναι κατασκευασμένος από γυαλί.
Στην ταράτσα τοποθετούνται ηλιακοί συλλέκτες για θέρμανση σπιτιού. Σε αυτό, το θερμαινόμενο νερό μετακινείται στον πρόσθιο θάλαμο όπου αντικαθίσταται από ένα ζεστό ψυκτικό. Αυτό σας επιτρέπει να διατηρείτε μια σταθερή δυναμική πίεση στο σύστημα.
Τύποι θέρμανσης με χρήση εναλλακτικών πηγών
Ο ευκολότερος τρόπος για να μετατρέψετε την ενέργεια του ήλιου σε θερμότητα είναι να χρησιμοποιήσετε ηλιακούς συλλέκτεςγια θέρμανση σπιτιού. Χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο ως πρόσθετες πηγές ενέργειας. Ποιες είναι όμως αυτές οι συσκευές και είναι πραγματικά αποτελεσματικές;
Παρακολουθούμε το βίντεο, τους τύπους και τα χαρακτηριστικά εργασίας τους:
Το καθήκον του συλλέκτη του ηλιακού συστήματος θέρμανσης για το σπίτι, που είναι εγκατεστημένο στην οροφή, είναι να απορροφά όσο το δυνατόν περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία και στη συνέχεια να τη μετατρέπει σε απαραίτητο για ένα άτομοενέργεια. Θα πρέπει όμως να ληφθεί υπόψη ότι μπορεί να μετατραπεί τόσο σε θερμική όσο και σε ηλεκτρική ενέργεια. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμότητας και νερού ηλιακά συστήματαθέρμανση. Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αποθηκεύουν ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και την απελευθερώνουν τη νύχτα. Ωστόσο, σήμερα υπάρχουν και συνδυασμένα συστήματα. Τα ηλιακά πάνελ παράγουν θερμότητα και ηλεκτρισμό ταυτόχρονα.
Όσον αφορά τους ηλιακούς θερμοσίφωνες οικιακής θέρμανσης, αντιπροσωπεύονται στην αγορά από μεγάλη γκάμα. Επιπλέον, τα μοντέλα μπορεί να έχουν διάφορους σκοπούς, σχέδιο, αρχή λειτουργίας, διαστάσεις.
Διάφορες επιλογές
Για παράδειγμα, από εμφάνισηκαι ο σχεδιασμός του συστήματος θέρμανσης μιας ιδιωτικής κατοικίας χωρίζεται σε:
- επίπεδος;
- Σωληνοειδές κενό.
Ανάλογα με το σκοπό, ταξινομούνται σε χρησιμοποιούμενα για:
- Συστήματα θέρμανσης και ζεστού νερού.
- Για θέρμανση νερού στην πισίνα.
Υπάρχουν διαφορές στην αρχή της λειτουργίας. Η ηλιακή θέρμανση με συλλέκτες είναι η ιδανική επιλογή για εξοχικές κατοικίεςγιατί δεν απαιτούν ηλεκτρική σύνδεση. Τα μοντέλα με εξαναγκασμένη κυκλοφορία συνδέονται με ένα κοινό σύστημα θέρμανσης, στο οποίο το ψυκτικό κυκλοφορεί χρησιμοποιώντας μια αντλία.
Δείτε το βίντεο, συγκρίνετε επίπεδους και σωληνωτούς συλλέκτες:
Δεν είναι όλοι οι συλλέκτες κατάλληλοι για ηλιακή θέρμανση εξοχική κατοικία. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο χωρίζονται σε:
- Εποχής;
- Ολο το χρόνο.
Τα πρώτα χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση εξοχικών κατοικιών, τα δεύτερα σε ιδιωτικά νοικοκυριά.
Συγκρίνετε με το συμβατικό σύστημα θέρμανσης
Εάν συγκρίνετε αυτόν τον εξοπλισμό με φυσικό αέριο ή ηλεκτρικό, τότε έχει πολύ περισσότερα πλεονεκτήματα. Το πρώτο είναι η οικονομία καυσίμου. Το καλοκαίρι, η ηλιακή θέρμανση είναι σε θέση να παρέχει πλήρως στους ανθρώπους που ζουν στο σπίτι ζεστό νερό. Το φθινόπωρο και την άνοιξη, όταν υπάρχουν λίγες καθαρές ημέρες, ο εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση του φορτίου σε έναν τυπικό λέβητα. Όσο για τη χειμερινή ώρα, συνήθως αυτή την περίοδο η απόδοση των συλλεκτών είναι πολύ χαμηλή.
Δείτε το βίντεο, την αποτελεσματικότητα των συλλεκτών τον χειμώνα:
Εκτός όμως από την εξοικονόμηση καυσίμων, η χρήση ηλιακού εξοπλισμού μειώνει την εξάρτηση από το φυσικό αέριο και την ηλεκτρική ενέργεια. Για την εγκατάσταση ηλιακής θέρμανσης δεν χρειάζεται να λάβετε άδεια και όποιος έχει βασικές γνώσεις στα υδραυλικά μπορεί να την εγκαταστήσει.
Δείτε το βίντεο, κριτήρια επιλογής εξοπλισμού:
Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η μεγάλη διάρκεια του συλλέκτη. Η εγγυημένη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού είναι τουλάχιστον 15 χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι οι λογαριασμοί κοινής ωφελείας σας θα είναι ελάχιστοι για αυτήν την περίοδο.
Ωστόσο, όπως κάθε συσκευή, ο συλλέκτης έχει ορισμένα μειονεκτήματα:
- Για ηλιακούς θερμοσίφωνες για ιδιωτική κατοικία, η τιμή είναι αρκετά υψηλή.
- Αδυναμία χρήσης ως μοναδική πηγή θερμότητας.
- Απαιτείται δεξαμενή αποθήκευσης.
Υπάρχει μια ακόμη απόχρωση. Η απόδοση της ηλιακής θέρμανσης ποικίλλει ανά περιοχή. Στις νότιες περιοχές, όπου η δραστηριότητα του ήλιου είναι υψηλή, ο εξοπλισμός θα έχει την υψηλότερη απόδοση. Επομένως, είναι πιο κερδοφόρο να χρησιμοποιείτε τέτοιο εξοπλισμό στο νότο και θα είναι λιγότερο αποτελεσματικό στο βορρά.
Επιλογή και εγκατάσταση ηλιακού συλλέκτη
Πριν προχωρήσετε στην εγκατάσταση του εξοπλισμού που περιλαμβάνεται στο σύστημα θέρμανσης, είναι απαραίτητο να μελετήσετε τις δυνατότητές του. Για να μάθετε πόση θερμότητα απαιτείται για τη θέρμανση του σπιτιού, πρέπει να υπολογίσετε την έκτασή του. Είναι σημαντικό να επιλέξετε το σωστό μέρος για την εγκατάσταση του ηλιακού συλλέκτη. Θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο φωτεινό όλη την ημέρα. Ως εκ τούτου, ο εξοπλισμός εγκαθίσταται συνήθως στο νότιο τμήμα της οροφής.
Εκτέλεση εργασίες εγκατάστασηςείναι καλύτερο να το εμπιστευτείτε σε ειδικούς, γιατί ακόμη και ένα μικρό λάθος στην εγκατάσταση ενός ηλιακού συστήματος θέρμανσης θα οδηγήσει σε σημαντική μείωση της απόδοσης του συστήματος. Μόνο όταν σωστή εγκατάστασηηλιακός συλλέκτης, θα διαρκέσει έως και 25 χρόνια και θα εξοφληθεί πλήρως τα πρώτα 3 χρόνια.
Οι κύριοι τύποι συλλεκτών και τα χαρακτηριστικά τους
Εάν για κάποιο λόγο το κτίριο δεν είναι κατάλληλο για εγκατάσταση εξοπλισμού, τότε μπορείτε να τοποθετήσετε τα πάνελ σε ένα γειτονικό κτίριο και να τοποθετήσετε τη μονάδα στο υπόγειο.
Τα οφέλη της ηλιακής θέρμανσης
Οι αποχρώσεις στις οποίες πρέπει να προσέξετε κατά την επιλογή αυτού του συστήματος συζητήθηκαν παραπάνω. Και αν τα κάνατε όλα σωστά, τότε το ηλιακό σας σύστημα θέρμανσης θα σας φέρει μόνο ευχάριστες στιγμές. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων του πρέπει να σημειωθεί:
- Δυνατότητα παροχής του σπιτιού όλο το χρόνο με θέρμανση, με δυνατότητα ρύθμισης της θερμοκρασίας.
- Πλήρης αυτονομία από κεντρικά δίκτυα κοινής ωφέλειας και μειωμένο οικονομικό κόστος.
- Χρήση ηλιακής ενέργειας για διάφορες ανάγκες.
- Μεγάλη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και σπάνιες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.
Το μόνο πράγμα που εμποδίζει τους καταναλωτές να αγοράσουν ένα ηλιακό σύστημα για τη θέρμανση μιας ιδιωτικής κατοικίας είναι η εξάρτηση της εργασίας τους από τη γεωγραφία της κατοικίας. Εάν οι καθαρές μέρες είναι σπάνιες στην περιοχή σας, τότε η αποτελεσματικότητα του εξοπλισμού θα είναι ελάχιστη.
Nbsp; ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ Συστήματα παροχής θερμότητας με χρήση ηλιακών θερμικών συλλεκτών Οδηγίες για την εφαρμογή υπολογιστικών και γραφικών εργασιών για μαθητές όλων των μορφών εκπαίδευσης στην ειδικότητα Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής, σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με βάση μη παραδοσιακές και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ Συστήματα παροχής θερμότητας με χρήση ηλιακών θερμικών συλλεκτών: Κατευθυντήριες γραμμέςστην εκτέλεση οικιστικών και γραφικών εργασιών για μαθητές όλων των μορφών εκπαίδευσης στην ειδικότητα Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής, σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που βασίζονται σε μη παραδοσιακές και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας / AV ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ 1.1. Σχεδιασμός και κύρια χαρακτηριστικά ενός επίπεδου ηλιακού συλλέκτη 1.2. Βασικά στοιχεία και διαγράμματα κυκλωμάτων συστημάτων ηλιακή θέρμανση 2. ΣΤΑΔΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 3. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ 3.1. Βασικές διατάξεις 3.2. Προσδιορισμός των απωλειών θερμότητας μετάδοσης 3.3. Προσδιορισμός της κατανάλωσης θερμότητας για θέρμανση αέρα εξαερισμού 3.4. Προσδιορισμός κόστους θερμότητας για παροχή ζεστού νερού 4. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΗΛΙΑΚΟΥ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ
Σχεδιασμός και κύρια χαρακτηριστικά ενός επίπεδου ηλιακού συλλέκτη
Ο επίπεδος ηλιακός συλλέκτης (SC) είναι το κύριο στοιχείο των συστημάτων ηλιακής θέρμανσης και ζεστού νερού χρήσης. Η αρχή της λειτουργίας του είναι απλή. Το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στον συλλέκτη απορροφάται από την επιφάνεια, η οποία είναι «μαύρη» σε σχέση με την ηλιακή ακτινοβολία. Μέρος της απορροφούμενης ενέργειας μεταφέρεται στο υγρό που κυκλοφορεί μέσω του συλλέκτη και το υπόλοιπο χάνεται ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον. Η θερμότητα που μεταφέρεται από το ρευστό είναι χρήσιμη θερμότητα που είτε αποθηκεύεται είτε χρησιμοποιείται για την κάλυψη του θερμαντικού φορτίου.
Τα κύρια στοιχεία του συλλέκτη είναι τα εξής: μια απορροφητική πλάκα, συνήθως κατασκευασμένη από μέταλλο, με μη ανακλαστική μαύρη επίστρωση για να εξασφαλίζεται η μέγιστη απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. σωλήνες ή κανάλια μέσω των οποίων κυκλοφορεί υγρό ή αέρας και τα οποία βρίσκονται σε θερμική επαφή με την απορροφητική πλάκα. θερμομόνωση του κάτω και των πλευρικών άκρων της πλάκας. ένα ή περισσότερα κενά αέρα που χωρίζονται από διαφανείς επιστρώσεις για να μονώνουν την πλάκα από πάνω. και τέλος, ένα περίβλημα που παρέχει ανθεκτικότητα και αντοχή στις καιρικές συνθήκες. Στο σχ. 1 φαίνεται διατομέςθερμοσίφωνας νερού και αέρα.
Ρύζι. 1. Σχηματική αναπαράσταση ηλιακών συλλεκτών με ψυκτικά μέσα νερού και αέρα: 1 - θερμομόνωση; 2 - κανάλι αέρα. 3 - διαφανείς επικαλύψεις. 4 - απορροφητική πλάκα. 5 - σωλήνες που συνδέονται με την πλάκα.
Η διαφανής επίστρωση είναι συνήθως κατασκευασμένη από γυαλί. Το γυαλί έχει εξαιρετική αντοχή στις καιρικές συνθήκες και καλό μηχανικές ιδιότητες. Είναι σχετικά φθηνό και, με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξείδιο του σιδήρου, μπορεί να έχει υψηλή διαφάνεια. Τα μειονεκτήματα του γυαλιού είναι η ευθραυστότητα και η μεγάλη μάζα. Μαζί με το γυαλί μπορούν να χρησιμοποιηθούν και πλαστικά υλικά. Τα πλαστικά είναι γενικά λιγότερο επιρρεπή στο σπάσιμο, είναι ελαφριά και είναι φθηνά με τη μορφή υγρών φύλλων. Ωστόσο, γενικά δεν είναι τόσο ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες όσο το γυαλί. Η επιφάνεια ενός πλαστικού φύλλου γρατσουνίζεται εύκολα και πολλά πλαστικά αλλοιώνονται και κιτρινίζουν με την πάροδο του χρόνου, με αποτέλεσμα τη μειωμένη ηλιακή διαπερατότητα και τη μηχανική αντοχή. Ένα άλλο πλεονέκτημα του γυαλιού έναντι των πλαστικών είναι ότι το γυαλί απορροφά ή ανακλά όλη την ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος (θερμική) που προσπίπτει σε αυτό, που εκπέμπεται από την απορροφητική πλάκα. Απώλεια θερμότητας σε περιβάλλονμειώνονται από την ακτινοβολία πιο αποτελεσματικά από ό,τι στην περίπτωση μιας πλαστικής επικάλυψης, η οποία μεταδίδει μέρος της ακτινοβολίας μακρών κυμάτων.
Ο επίπεδος συλλέκτης απορροφά τόσο την άμεση όσο και τη διάχυτη ακτινοβολία. Η άμεση ακτινοβολία προκαλεί τη δημιουργία σκιάς από ένα αντικείμενο που φωτίζεται από τον ήλιο. Η διάχυτη ακτινοβολία αντανακλάται και διασκορπίζεται από τα σύννεφα και τη σκόνη πριν φτάσει στην επιφάνεια της γης. Σε αντίθεση με την άμεση ακτινοβολία, δεν οδηγεί στο σχηματισμό σκιών. Ο επίπεδος συλλέκτης είναι συνήθως στερεωμένος στο κτίριο. Ο προσανατολισμός του εξαρτάται από την τοποθεσία και την εποχή του χρόνου κατά την οποία πρόκειται να λειτουργήσει ο ηλιακός σταθμός. Ο επίπεδος συλλέκτης παρέχει τη χαμηλής ποιότητας θερμότητα που απαιτείται για ζεστό νερό και θέρμανση χώρου.
Οι ηλιακοί συλλέκτες εστίασης (συγκέντρωσης), συμπεριλαμβανομένων εκείνων με παραβολικό συμπυκνωτή ή συμπυκνωτή Fresnel, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα ηλιακής θέρμανσης. Οι περισσότεροι συλλέκτες εστίασης χρησιμοποιούν μόνο άμεση ηλιακή ακτινοβολία. Το πλεονέκτημα ενός συλλέκτη εστίασης σε σύγκριση με έναν επίπεδο συλλέκτη είναι ότι έχει μικρότερη επιφάνεια από την οποία χάνεται θερμότητα στο περιβάλλον, και ως εκ τούτου, το λειτουργικό ρευστό μπορεί να θερμανθεί σε αυτόν σε υψηλότερες θερμοκρασίες από ότι σε επίπεδους συλλέκτες. Ωστόσο, για τις ανάγκες θέρμανσης και ζεστού νερού, μια υψηλότερη θερμοκρασία είναι σχεδόν (ή καθόλου) σημαντική. Για τα περισσότερα συστήματα συγκέντρωσης, ο συλλέκτης πρέπει να ακολουθεί τη θέση του ήλιου. Συστήματα που δεν εμφανίζουν τον ήλιο συνήθως απαιτούν προσαρμογή πολλές φορές το χρόνο.
Θα πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ των στιγμιαίων χαρακτηριστικών της δεξαμενής (δηλ. αυτή τη στιγμήχρόνο, ανάλογα με τις μετεωρολογικές και λειτουργικές συνθήκες εκείνη τη στιγμή), και τη μακροπρόθεσμη απόδοσή του. Στην πράξη, ο συλλέκτης ενός ηλιακού συστήματος θέρμανσης λειτουργεί κάτω από ένα ευρύ φάσμα συνθηκών καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο τρόπος λειτουργίας χαρακτηρίζεται από υψηλή θερμοκρασία και χαμηλή απόδοση συλλέκτη, σε άλλες περιπτώσεις, αντίθετα, από χαμηλή θερμοκρασία και υψηλή απόδοση.
Για να εξεταστεί το έργο του συλλέκτη υπό μεταβλητές συνθήκες, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η εξάρτηση των στιγμιαίων χαρακτηριστικών του από μετεωρολογικούς και καθεστωτικούς παράγοντες. Για να περιγραφούν τα χαρακτηριστικά του συλλέκτη, χρειάζονται δύο παράμετροι, η μία από τις οποίες καθορίζει την ποσότητα της απορροφούμενης ενέργειας και η άλλη την απώλεια θερμότητας στο περιβάλλον. Αυτές οι παράμετροι προσδιορίζονται καλύτερα από δοκιμές που μετρούν τη στιγμιαία απόδοση του συλλέκτη σε ένα κατάλληλο εύρος συνθηκών.
Η χρήσιμη ενέργεια που αφαιρείται από τον συλλέκτη σε μια δεδομένη στιγμή είναι η διαφορά μεταξύ της ποσότητας ηλιακής ενέργειας που απορροφάται από την πλάκα συλλέκτη και της ποσότητας ενέργειας που χάνεται στο περιβάλλον. Η εξίσωση, η οποία ισχύει για τον υπολογισμό σχεδόν όλων των υπαρχόντων σχεδίων επίπεδων συλλεκτών, είναι:
πού είναι η ωφέλιμη ενέργεια που αφαιρείται από τον συλλέκτη ανά μονάδα χρόνου, W; - χώρος συλλογής, m 2 ; - συντελεστής απομάκρυνσης θερμότητας από τον συλλέκτη. - πυκνότητα ροής της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας στο επίπεδο του συλλέκτη W/m 2. - μετάδοση διαφανών επικαλύψεων σε σχέση με την ηλιακή ακτινοβολία. - ικανότητα απορρόφησης της πλάκας συλλέκτη σε σχέση με την ηλιακή ακτινοβολία. - συντελεστής συνολικής απώλειας θερμότητας του συλλέκτη, W / (m 2 ° С). - θερμοκρασία υγρού στην είσοδο του συλλέκτη, °С; - θερμοκρασία περιβάλλοντος, °C.
Η ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στον συλλέκτη ανά πάσα στιγμή αποτελείται από τρία μέρη: άμεση ακτινοβολία, διάχυτη ακτινοβολία και ακτινοβολία που ανακλάται από το έδαφος ή τα γύρω αντικείμενα, η ποσότητα των οποίων εξαρτάται από τη γωνία του συλλέκτη προς τον ορίζοντα και τη φύση αυτών των αντικειμένων. Όταν ένας συλλέκτης δοκιμάζεται, η πυκνότητα ροής ακτινοβολίας Εγώμετράται χρησιμοποιώντας ένα πυρανόμετρο εγκατεστημένο στην ίδια γωνία με τον συλλέκτη, τη γωνία κλίσης προς τον ορίζοντα. Χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς φά- η μέθοδος απαιτεί γνώση των μέσων μηνιαίων αφίξεων ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια του συλλέκτη. Τις περισσότερες φορές, τα βιβλία αναφοράς περιέχουν δεδομένα για τις μέσες μηνιαίες αφίξεις ακτινοβολίας σε μια οριζόντια επιφάνεια.
Η πυκνότητα ροής της ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από την πλάκα συλλέκτη σε κάποια χρονική στιγμή είναι ίση με το γινόμενο της πυκνότητας ροής της προσπίπτουσας ακτινοβολίας Εγώ, ικανότητα μετάδοσης του συστήματος διαφανών επιστρώσεων tκαι ικανότητα απορρόφησης της πλάκας συλλέκτη ένα. Και οι δύο τελευταίες ποσότητες εξαρτώνται από το υλικό και τη γωνία πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας (δηλαδή, τη γωνία μεταξύ της κανονικής προς την επιφάνεια και της κατεύθυνσης των ακτίνων του ήλιου). Τα άμεσα, διάχυτα και ανακλώμενα συστατικά της ηλιακής ακτινοβολίας εισέρχονται στην επιφάνεια του συλλέκτη υπό διαφορετικές γωνίες. Ως εκ τούτου, τα οπτικά χαρακτηριστικά tΚαι έναπρέπει να υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη συμβολή καθενός από τα συστατικά στοιχεία.
Ο συλλέκτης χάνει θερμότητα διαφορετικοί τρόποι. Οι απώλειες θερμότητας από την πλάκα προς τις διαφανείς επικαλύψεις και από την επάνω επίστρωση προς τον εξωτερικό αέρα συμβαίνουν με ακτινοβολία και μεταφορά, αλλά η αναλογία αυτών των απωλειών στην πρώτη και τη δεύτερη περίπτωση δεν είναι η ίδια. Οι απώλειες θερμότητας μέσω του μονωμένου πυθμένα και των πλευρικών τοιχωμάτων του συλλέκτη οφείλονται στη θερμική αγωγιμότητα. Οι συλλέκτες πρέπει να είναι σχεδιασμένοι με τέτοιο τρόπο ώστε όλες οι απώλειες θερμότητας να είναι ελάχιστες.
Το γινόμενο του συντελεστή συνολικής απώλειας U Lκαι η διαφορά θερμοκρασίας στην εξίσωση (1) είναι η απώλεια θερμότητας από την απορροφητική πλάκα, με την προϋπόθεση ότι η θερμοκρασία της είναι παντού ίση με τη θερμοκρασία του υγρού στην είσοδο. Όταν το υγρό θερμαίνεται, η πλάκα συλλέκτη έχει υψηλότερη θερμοκρασία από τη θερμοκρασία του υγρού στην είσοδο. Αυτό απαραίτητη προϋπόθεσημεταφορά θερμότητας από την πλάκα στο υγρό. Επομένως, η πραγματική απώλεια θερμότητας από τον συλλέκτη μεγαλύτερη αξίαέργα. Η διαφορά στις απώλειες λαμβάνεται υπόψη χρησιμοποιώντας τον συντελεστή απομάκρυνσης θερμότητας F R.
Συντελεστής Συνολικής Απώλειας U Lίσο με το άθροισμα των συντελεστών απώλειας μέσω της διαφανούς μόνωσης, του πυθμένα και των πλευρικών τοιχωμάτων του συλλέκτη. Για έναν καλά σχεδιασμένο συλλέκτη, το άθροισμα των δύο τελευταίων παραγόντων είναι συνήθως περίπου 0,5 - 0,75 W/(m 2 °C). Ο συντελεστής απώλειας μέσω της διαφανούς μόνωσης εξαρτάται από τη θερμοκρασία της απορροφητικής πλάκας, τον αριθμό και το υλικό των διαφανών επιστρώσεων, το βαθμό μαύρης πλάκας στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και την ταχύτητα του ανέμου.
Η εξίσωση (1) είναι βολική για τον υπολογισμό των συστημάτων ηλιακής ενέργειας, αφού η ωφέλιμη ενέργεια του συλλέκτη καθορίζεται από τη θερμοκρασία του ρευστού στην είσοδο. Ωστόσο, η απώλεια θερμότητας στο περιβάλλον εξαρτάται από τη μέση θερμοκρασία της πλάκας απορρόφησης, η οποία είναι πάντα υψηλότερη από τη θερμοκρασία εισόδου εάν το υγρό θερμαίνεται κατά τη διέλευση του συλλέκτη. Συντελεστής απαγωγής θερμότητας F Rισούται με την αναλογία της πραγματικής χρήσιμης ενέργειας όταν η θερμοκρασία του υγρού στον συλλέκτη αυξάνεται προς την κατεύθυνση ροής προς τη χρήσιμη ενέργεια όταν η θερμοκρασία ολόκληρης της απορροφητικής πλάκας είναι ίση με τη θερμοκρασία του υγρού στην είσοδο.
Συντελεστής F Rεξαρτάται από τη ροή του υγρού μέσω του συλλέκτη και τον σχεδιασμό της απορροφητικής πλάκας (πάχος, ιδιότητες υλικού, απόσταση μεταξύ των σωλήνων κ.λπ.) και είναι σχεδόν ανεξάρτητη από την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και τις θερμοκρασίες της απορροφητικής πλάκας και του περιβάλλοντος.
Βασικά στοιχεία και σχηματικά διαγράμματα ηλιακών συστημάτων θέρμανσης
Τα ηλιακά συστήματα θέρμανσης (ή οι ηλιακές εγκαταστάσεις) μπορούν να χωριστούν σε παθητικά και ενεργά. Τα πιο απλά και φθηνά είναι τα παθητικά συστήματα ή «ηλιακά σπίτια», τα οποία χρησιμοποιούν τα αρχιτεκτονικά και δομικά στοιχεία του κτιρίου για τη συλλογή και διανομή της ηλιακής ενέργειας και δεν απαιτούν πρόσθετο εξοπλισμό. Τις περισσότερες φορές, τέτοια συστήματα περιλαμβάνουν έναν μαυρισμένο τοίχο κτιρίου που βλέπει νότια, σε κάποια απόσταση από τον οποίο βρίσκεται μια διαφανής επίστρωση. Υπάρχουν ανοίγματα στο πάνω και κάτω μέρος του τοίχου που συνδέουν τον χώρο μεταξύ του τοίχου και της διαφανούς επίστρωσης με τον εσωτερικό όγκο του κτιρίου. Η ηλιακή ακτινοβολία θερμαίνει τον τοίχο: ο αέρας που πλένει τον τοίχο θερμαίνεται από αυτόν και εισέρχεται από το άνω άνοιγμα στις εγκαταστάσεις του κτιρίου. Η κυκλοφορία του αέρα παρέχεται είτε με φυσική μεταφορά είτε με ανεμιστήρα. Παρά ορισμένα πλεονεκτήματα των παθητικών συστημάτων, τα ενεργά συστήματα χρησιμοποιούνται κυρίως με ειδικά εγκατεστημένο εξοπλισμό για τη συλλογή, αποθήκευση και διανομή ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς αυτά τα συστήματα βελτιώνουν την αρχιτεκτονική του κτιρίου, αυξάνουν την απόδοση της χρήσης ηλιακής ενέργειας και παρέχουν επίσης μεγαλύτερο έλεγχο της θερμικό φορτίο και επέκταση της περιοχής εφαρμογής. Η επιλογή, η σύνθεση και η διάταξη των στοιχείων ενός ενεργού συστήματος παροχής ηλιακής θερμότητας σε κάθε περίπτωση καθορίζονται από κλιματικούς παράγοντες, τον τύπο του αντικειμένου, τον τρόπο κατανάλωσης θερμότητας, οικονομικούς δείκτες. Ένα συγκεκριμένο στοιχείο αυτών των συστημάτων είναι ο ηλιακός συλλέκτης. εφαρμοζόμενα στοιχεία, όπως εναλλάκτες θερμότητας, μπαταρίες, πλεονάζουσες πηγές θερμότητας, υδραυλικά είδη, χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία. Ο ηλιακός συλλέκτης παρέχει τη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε θερμότητα που μεταφέρεται στο θερμαινόμενο ψυκτικό που κυκλοφορεί στον συλλέκτη.
|
Εκτός από τα κύρια στοιχεία που περιγράφονται παραπάνω, τα συστήματα ηλιακής θέρμανσης μπορεί να περιλαμβάνουν αντλίες, αγωγούς, στοιχεία του συστήματος οργάνων και αυτοματισμού κ.λπ. Διάφορος συνδυασμόςαπό αυτά τα στοιχεία οδηγεί σε μεγάλη ποικιλία συστημάτων ηλιακής θέρμανσης ως προς τα χαρακτηριστικά και το κόστος τους. Με βάση τη χρήση ηλιακών εγκαταστάσεων, μπορούν να επιλυθούν τα προβλήματα θέρμανσης, ψύξης και παροχής ζεστού νερού οικιστικών, διοικητικών κτιρίων, βιομηχανικών και αγροτικών εγκαταστάσεων.
Οι ηλιακές εγκαταστάσεις ταξινομούνται ως εξής:
1) κατόπιν ραντεβού:
Συστήματα παροχής ζεστού νερού;
Συστήματα θέρμανσης;
Συνδυασμένες εγκαταστάσεις για την παροχή θερμότητας και ψύξης.
2) ανάλογα με τον τύπο του ψυκτικού που χρησιμοποιείται:
Υγρό;
Αέρας;
3) κατά διάρκεια εργασίας:
Ολο το χρόνο;
Εποχής;
4) σύμφωνα με την τεχνική λύση του συστήματος:
Μονοκύκλωμα;
Διπλό κύκλωμα;
Πολλαπλός βρόχος.
Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υγρά μεταφοράς θερμότητας στα ηλιακά συστήματα θέρμανσης είναι τα υγρά (νερό, διάλυμα αιθυλενογλυκόλης, οργανική ύλη) και αέρα. Κάθε ένα από αυτά έχει ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ο αέρας δεν παγώνει, δεν δημιουργεί μεγάλα προβλήματα που σχετίζονται με διαρροές και διάβρωση εξοπλισμού. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής πυκνότητας και της θερμικής ικανότητας του αέρα, του μεγέθους των εγκαταστάσεων αέρα, η κατανάλωση ενέργειας για την άντληση του ψυκτικού υγρού είναι υψηλότερη από αυτή των υγρών συστημάτων. Επομένως, στα περισσότερα συστήματα ηλιακής θέρμανσης που λειτουργούν, προτιμώνται τα υγρά. Για οικιακές και κοινόχρηστες ανάγκες, το κύριο ψυκτικό υγρό είναι το νερό.
Όταν οι ηλιακοί συλλέκτες λειτουργούν σε περιόδους με αρνητική εξωτερική θερμοκρασία, είναι απαραίτητο είτε να χρησιμοποιείται αντιψυκτικό ως ψυκτικό είτε να αποφευχθεί το πάγωμα του ψυκτικού υγρού με κάποιο τρόπο (για παράδειγμα, με έγκαιρη αποστράγγιση νερού, θέρμανση, μόνωση του ηλιακού συλλέκτη) .
Τα συστήματα ηλιακής θέρμανσης χαμηλής χωρητικότητας που παρέχουν μικρούς απομακρυσμένους καταναλωτές συχνά λειτουργούν με βάση την αρχή της φυσικής κυκλοφορίας του ψυκτικού υγρού. Η δεξαμενή νερού βρίσκεται πάνω από τον ηλιακό συλλέκτη. Αυτό το νερό παρέχεται σε κάτω μέρος SC, που βρίσκεται σε μια ορισμένη γωνία, όπου αρχίζει να θερμαίνεται, αλλάζει την πυκνότητά του και ανεβαίνει λόγω βαρύτητας τα κανάλια συλλέκτη. Στη συνέχεια μπαίνει στο πάνω μέρος της δεξαμενής και τη θέση του στον συλλέκτη καταλαμβάνει κρύο νερόαπό τον πάτο του. Καθιερώνεται ο τρόπος φυσικής κυκλοφορίας. Σε πιο ισχυρά και παραγωγικά συστήματα, η κυκλοφορία του νερού στο κύκλωμα του ηλιακού συλλέκτη παρέχεται από μια αντλία.
Σχηματικά διαγράμματαηλιακά συστήματα θέρμανσης, που παρουσιάζονται στο σχ. 2, 3 μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες: εγκαταστάσεις που λειτουργούν σύμφωνα με κύκλωμα ανοιχτής ή άμεσης ροής (Εικ. 2). εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε κλειστό κύκλωμα (Εικ. 3). Στις εγκαταστάσεις της πρώτης ομάδας, το ψυκτικό τροφοδοτείται στους ηλιακούς συλλέκτες (Εικ. 2 α, β) ή στον εναλλάκτη θερμότητας του ηλιακού κυκλώματος (Εικ. 2 γ), όπου θερμαίνεται και τροφοδοτείται είτε απευθείας στο καταναλωτή ή στη δεξαμενή αποθήκευσης. Εάν η θερμοκρασία του φορέα θερμότητας μετά την ηλιακή εγκατάσταση είναι κάτω από το καθορισμένο επίπεδο, ο φορέας θερμότητας θερμαίνεται σε μια εφεδρική πηγή θερμότητας. Τα εξεταζόμενα σχήματα χρησιμοποιούνται κυρίως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, σε συστήματα με μακροχρόνια αποθήκευση θερμότητας. Για να διασφαλιστεί ένα σταθερό επίπεδο θερμοκρασίας του ψυκτικού στην έξοδο του συλλέκτη, είναι απαραίτητο να αλλάξετε τη ροή του ψυκτικού σύμφωνα με το νόμο των αλλαγών στην ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο οποίος απαιτεί τη χρήση αυτόματες συσκευέςκαι περιπλέκει το σύστημα. Στα σχήματα της δεύτερης ομάδας, η μεταφορά θερμότητας από ηλιακούς συλλέκτες πραγματοποιείται είτε μέσω μιας δεξαμενής αποθήκευσης, είτε με άμεση ανάμειξη φορέων θερμότητας (Εικ. 3 α), είτε μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας, ο οποίος μπορεί να βρίσκεται τόσο μέσα στη δεξαμενή (Εικ. 1.4 β) και έξω από αυτό (Εικ. 3γ). Το θερμαινόμενο ψυκτικό υγρό εισέρχεται στον καταναλωτή μέσω της δεξαμενής και, εάν είναι απαραίτητο, θερμαίνεται σε εφεδρική πηγή θερμότητας. Εγκαταστάσεις που λειτουργούν σύμφωνα με τα σχήματα που φαίνονται στην εικ. 3, μπορεί να είναι μονοκύκλωμα (Εικ. 3 α), διπλού κυκλώματος (Εικ. 3 β) ή πολλαπλών κυκλωμάτων (Εικ. 3 γ, δ).
Ρύζι. 2. Σχηματικά διαγράμματα συστημάτων εφάπαξ: 1-ηλιακός συλλέκτης; 2- μπαταρία; 3-εναλλάκτης θερμότητας
Ρύζι. 3. Σχηματικά διαγράμματα ηλιακών συστημάτων θέρμανσης
Η χρήση μιας ή άλλης έκδοσης του συστήματος εξαρτάται από τη φύση του φορτίου, τον τύπο του καταναλωτή, τους κλιματικούς, οικονομικούς παράγοντες και άλλες συνθήκες. Θεωρείται στο σχ. 3 σχήματα είναι σήμερα τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα, καθώς είναι σχετικά απλά, αξιόπιστα στη λειτουργία τους.
ΣΤΑΔΙΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Η τακτοποίηση και η γραφική εργασία αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στάδια:
1) Υλοποίηση του σχεδίου «Οικοδομικό σχέδιο».
2) Επιλογή του θερμικού σχήματος του συστήματος θέρμανσης με χρήση ηλιακών συλλεκτών
3) Εκτέλεση του σχεδίου "Σχέδιο θέρμανσης και ζεστού νερού με χρήση ηλιακών θερμικών συλλεκτών"
4) Υπολογισμός του θερμαντικού φορτίου (θέρμανση και ζεστό νερό).
5) Υπολογισμός του ηλιακού συστήματος θέρμανσης και του μεριδίου του θερμικού φορτίου που παρέχει η ηλιακή ενέργεια φά- μέθοδος.
6) Κάνοντας επεξηγηματική σημείωση.
Η οικοδόμηση ηλιακής θέρμανσης για μια ιδιωτική κατοικία με τα χέρια σας δεν είναι έτσι δύσκολη εργασίαόπως φαίνεται στον ανενημέρωτο λαϊκό. Αυτό θα απαιτήσει τις δεξιότητες ενός συγκολλητή και υλικά διαθέσιμα σε οποιοδήποτε κατάστημα υλικού.
Η σημασία της δημιουργίας ηλιακής θέρμανσης για μια ιδιωτική κατοικία με τα χέρια σας
Η πλήρης αυτονομία είναι το όνειρο κάθε ιδιοκτήτη που ξεκινά ιδιωτικές κατασκευές. Είναι όμως πραγματικά ικανή η ηλιακή ενέργεια να θερμάνει ένα κτίριο κατοικιών, ειδικά αν η συσκευή για τη συσσώρευσή της συναρμολογείται σε γκαράζ;
Ανάλογα με την περιοχή, η ηλιακή ροή μπορεί να δώσει από 50 W/τ.μ σε μια συννεφιασμένη μέρα έως 1400 W/τ.μ σε καθαρό καλοκαιρινό ουρανό. Με τέτοιους δείκτες, ακόμη και ένας πρωτόγονος συλλέκτης με χαμηλή απόδοση (45-50%) και επιφάνεια 15 τ.μ. μπορεί να παράγει περίπου 7000-10000 kWh ετησίως. Και αυτό εξοικονόμησε 3 τόνους καυσόξυλα για λέβητα στερεών καυσίμων!
- κατά μέσο όρο για τετραγωνικό μέτροσυσκευές αντιστοιχούσαν σε 900 watt.
- για να αυξήσετε τη θερμοκρασία του νερού, είναι απαραίτητο να ξοδέψετε 1,16 W.
- λαμβάνοντας επίσης υπόψη την απώλεια θερμότητας του συλλέκτη, 1 τ.μ. θα μπορεί να θερμαίνει περίπου 10 λίτρα νερού την ώρα σε θερμοκρασία 70 βαθμών.
- για παροχή 50 λίτρων ζεστό νερό, απαραίτητο για ένα άτομο, θα χρειαστεί να ξοδέψετε 3,48 kW.
- αφού ελέγξετε τα δεδομένα του υδρομετεωρολογικού κέντρου σχετικά με την ισχύ της ηλιακής ακτινοβολίας (W / τ.μ.) στην περιοχή, είναι απαραίτητο να διαιρέσετε τα 3480 W με την προκύπτουσα ισχύ ηλιακής ακτινοβολίας - αυτή θα είναι η απαιτούμενη περιοχή \u200bο ηλιακός συλλέκτης για να ζεστάνει 50 λίτρα νερό.
Όπως γίνεται σαφές, αποτελεσματικό σύστημα θέρμανσηςείναι μάλλον προβληματική η εφαρμογή του αποκλειστικά με χρήση ηλιακής ενέργειας. Εξάλλου, τη ζοφερή χειμερινή περίοδο υπάρχει πολύ λίγη ηλιακή ακτινοβολία και να τοποθετήσετε έναν συλλέκτη με εμβαδόν 120 τ.μ. δεν βγαίνει πάντα.
Είναι λοιπόν οι ηλιακοί συλλέκτες μη λειτουργικοί; Μην τους κάνετε έκπτωση εκ των προτέρων. Έτσι, με τη βοήθεια μιας τέτοιας κίνησης, μπορείτε να κάνετε χωρίς λέβητα το καλοκαίρι - θα υπάρχει αρκετή ισχύς για να παρέχει στην οικογένεια ζεστό νερό. Το χειμώνα, θα είναι δυνατό να μειωθεί το ενεργειακό κόστος με την παροχή ήδη θερμαινόμενου νερού από ηλιακό συλλέκτη σε ηλεκτρικό λέβητα.
Επιπλέον, ο ηλιακός συλλέκτης θα είναι ένας εξαιρετικός βοηθός της αντλίας θερμότητας σε ένα σπίτι με θέρμανση χαμηλής θερμοκρασίας (ζεστά δάπεδα).
Έτσι, το χειμώνα, το θερμαινόμενο ψυκτικό θα χρησιμοποιηθεί ζεστά πατώματα, και το καλοκαίρι, η υπερβολική θερμότητα μπορεί να σταλεί στο γεωθερμικό κύκλωμα. Αυτό θα μειώσει την ισχύ της αντλίας θερμότητας.
Άλλωστε, η γεωθερμική θερμότητα δεν ανανεώνεται, οπότε με την πάροδο του χρόνου σχηματίζεται στο πάχος του εδάφους ένας διαρκώς αυξανόμενος «ψυχρός ασκός». Για παράδειγμα, σε ένα συμβατικό γεωθερμικό κύκλωμα, στην αρχή της περιόδου θέρμανσης, η θερμοκρασία είναι +5 βαθμούς και στο τέλος -2C. Όταν θερμαίνεται, η αρχική θερμοκρασία αυξάνεται στους +15 C και μέχρι το τέλος της περιόδου θέρμανσης δεν πέφτει κάτω από +2C.
Σπιτική συσκευή ηλιακού συλλέκτη
Για έναν πλοίαρχο με αυτοπεποίθηση, δεν είναι δύσκολο να συναρμολογήσετε έναν θερμικό συλλέκτη. Μπορείτε να ξεκινήσετε με μια μικρή συσκευή για την παροχή ζεστού νερού στη χώρα και σε περίπτωση επιτυχημένου πειράματος, να προχωρήσετε στη δημιουργία ενός πλήρους ηλιακού σταθμού.
Επίπεδος ηλιακός συλλέκτης από μεταλλικούς σωλήνες
Ο πιο απλός συλλέκτης για εκτέλεση είναι ένας επίπεδος. Για τη συσκευή του θα χρειαστείτε:
- μηχανή συγκόλλησης;
- σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα ή χαλκό.
- φύλλο από ατσάλι;
- σκληρυμένο γυαλί ή πολυανθρακικό?
- ξύλινες σανίδες για το πλαίσιο?
- άκαυστη μόνωση που μπορεί να αντέξει μέταλλο που θερμαίνεται στους 200 μοίρες.
- μαύρη ματ βαφή ανθεκτική στις υψηλές θερμοκρασίες.
Η συναρμολόγηση του ηλιακού συλλέκτη είναι αρκετά απλή:
- Οι σωλήνες είναι συγκολλημένοι σε ένα φύλλο χάλυβα - λειτουργεί ως απορροφητής της ηλιακής ενέργειας, επομένως οι σωλήνες πρέπει να εφαρμόζουν όσο το δυνατόν πιο σφιχτά. Όλα είναι βαμμένα σε μαύρο ματ.
- Στο φύλλο τοποθετείται πλαίσιο με σωλήνες έτσι ώστε οι σωλήνες να είναι με μέσα. Ανοίγονται τρύπες για την είσοδο και την έξοδο σωλήνων. Η θερμάστρα είναι τοποθετημένη. Εάν χρησιμοποιείται υγροσκοπικό υλικό, πρέπει να φροντίσετε τη στεγανοποίηση - τελικά, η υγρή μόνωση δεν θα προστατεύει πλέον τους σωλήνες από την ψύξη.
- Η μόνωση είναι σταθερή Φύλλο OSB, όλοι οι σύνδεσμοι γεμίζονται με στεγανωτικό.
- Στο πλάι του προσροφητή τοποθετείται διαφανές γυαλί ή πολυανθρακικό με μικρό διάκενο αέρα. Χρησιμεύει για να αποτρέψει την ψύξη του φύλλου χάλυβα.
- Μπορείτε να στερεώσετε το γυαλί χρησιμοποιώντας ξύλινες χάντρες υαλοπινάκων παραθύρων, μετά την τοποθέτηση του στεγανοποιητικού. Θα αποτρέψει την είσοδο κρύου αέρα και θα προστατεύσει το γυαλί από τη συμπίεση του πλαισίου όταν θερμαίνεται και ψύχεται.
Για την πλήρη λειτουργία του συλλέκτη, θα χρειαστείτε μια δεξαμενή αποθήκευσης. Μπορεί να γίνει από πλαστικό βαρέλι, μονωμένο από έξω, στο οποίο ένας εναλλάκτης θερμότητας συνδεδεμένος με ηλιακό συλλέκτη είναι τοποθετημένος σε σπείρα. Η είσοδος ζεστού νερού πρέπει να βρίσκεται στο επάνω μέρος και η έξοδος κρύου στο κάτω μέρος.
Είναι σημαντικό να τοποθετήσετε σωστά τη δεξαμενή και την πολλαπλή. Για να εξασφαλιστεί η φυσική κυκλοφορία του νερού, η δεξαμενή πρέπει να βρίσκεται πάνω από τον συλλέκτη και οι σωλήνες πρέπει να έχουν σταθερή κλίση.
Ηλιακός θερμοσίφωνας από αυτοσχέδια υλικά
Αν με μηχανή συγκόλλησηςΗ φιλία δεν θα μπορούσε να μειωθεί, μπορείτε να φτιάξετε έναν απλό ηλιακό θερμοσίφωνα από αυτό που έχετε στο χέρι. Για παράδειγμα, από κονσέρβες. Για να γίνει αυτό, γίνονται τρύπες στο κάτω μέρος, οι ίδιες οι τράπεζες στερεώνονται μεταξύ τους με στεγανωτικό και κάθονται πάνω του στις διασταυρώσεις με σωλήνες PVC. Είναι βαμμένα μαύρα και χωρούν σε πλαίσιο κάτω από γυαλί με τον ίδιο τρόπο όπως οι συνηθισμένοι σωλήνες.
Ηλιακή πρόσοψη σπιτιού
Γιατί να μην διακοσμήσετε το σπίτι με κάτι χρήσιμο αντί για συνηθισμένη επένδυση; Για παράδειγμα, φτιάχνοντας έναν ηλιακό θερμοσίφωνα στη νότια πλευρά ολόκληρου του τοίχου.
Μια τέτοια λύση θα βελτιστοποιήσει το κόστος θέρμανσης σε δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα - να μειώσει το κόστος ενέργειας και να μειώσει σημαντικά τις απώλειες θερμότητας λόγω πρόσθετη μόνωσηπρόσοψη.
Η συσκευή είναι απλή στην ατιμωτική και δεν απαιτεί ειδικά εργαλεία:
- ένα βαμμένο γαλβανισμένο φύλλο τοποθετείται στη μόνωση.
- Ένας ανοξείδωτος κυματοειδές σωλήνας, επίσης βαμμένος μαύρος, τοποθετείται στην κορυφή.
- όλα είναι καλυμμένα με πολυανθρακικά φύλλα και στερεώνονται με γωνίες αλουμινίου.
Εάν αυτή η μέθοδος φαίνεται περίπλοκη, το βίντεο δείχνει μια επιλογή κασσίτερου, σωλήνες πολυπροπυλενίουκαι ταινίες. Πόσο πιο εύκολο!
Οικολογία κατανάλωσης Έπαυλη: Το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου πρέπει να ξοδεύουμε χρήματα για τη θέρμανση των σπιτιών μας. Σε μια τέτοια κατάσταση, οποιαδήποτε βοήθεια δεν θα είναι περιττή. Η ενέργεια του ήλιου είναι η πιο κατάλληλη για αυτούς τους σκοπούς: είναι απολύτως φιλική προς το περιβάλλον και δωρεάν.
Το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου πρέπει να ξοδεύουμε χρήματα για τη θέρμανση των σπιτιών μας. Σε μια τέτοια κατάσταση, οποιαδήποτε βοήθεια δεν θα είναι περιττή. Η ενέργεια του ήλιου είναι η πιο κατάλληλη για αυτούς τους σκοπούς: είναι απολύτως φιλική προς το περιβάλλον και δωρεάν. Σύγχρονες τεχνολογίεςεπιτρέπουν την ηλιακή θέρμανση μιας ιδιωτικής κατοικίας όχι μόνο στις νότιες περιοχές, αλλά και σε συνθήκες μεσαία λωρίδα.
Τι έχει να προσφέρει η σύγχρονη τεχνολογία
Κατά μέσο όρο, 1 m2 της επιφάνειας της γης λαμβάνει 161 watt ηλιακής ενέργειας την ώρα. Φυσικά, στον ισημερινό αυτό το ποσοστό θα είναι πολλές φορές υψηλότερο από ό,τι στην Αρκτική. Επιπλέον, η πυκνότητα της ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται από την εποχή του χρόνου. Στην περιοχή της Μόσχας, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας τον Δεκέμβριο-Ιανουάριο διαφέρει από τον Μάιο-Ιούλιο περισσότερο από πέντε φορές. αλλά σύγχρονα συστήματατόσο αποτελεσματικά που μπορούν να λειτουργήσουν σχεδόν οπουδήποτε στη γη.
Το πρόβλημα της χρήσης της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας με μέγιστη απόδοση λύνεται με δύο τρόπους: άμεση θέρμανση σε θερμικούς συλλέκτες και ηλιακές φωτοβολταϊκές μπαταρίες.
Οι ηλιακοί συλλέκτες πρώτα μετατρέπουν την ενέργεια των ακτίνων του ήλιου σε ηλεκτρική και στη συνέχεια τη μεταδίδουν ειδικό σύστημακαταναλωτές, όπως ηλεκτρικοί λέβητες.
Οι θερμικοί συλλέκτες που θερμαίνονται υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός θερμαίνουν το ψυκτικό υγρό των συστημάτων θέρμανσης και την παροχή ζεστού νερού.
Οι θερμικοί συλλέκτες διατίθενται σε διάφορους τύπους, όπως ανοιχτά και κλειστά συστήματα, επίπεδες και σφαιρικές δομές, ημισφαιρικοί συλλέκτες συμπυκνωτή και πολλές άλλες επιλογές.
Η θερμική ενέργεια που λαμβάνεται από ηλιακούς συλλέκτες χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του ζεστού νερού ή του φορέα θερμότητας του συστήματος θέρμανσης.
Παρά τη σαφή πρόοδο στην ανάπτυξη λύσεων για τη συλλογή, αποθήκευση και χρήση ηλιακής ενέργειας, υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Η απόδοση της ηλιακής θέρμανσης στα γεωγραφικά πλάτη μας είναι μάλλον χαμηλή, γεγονός που εξηγείται από την ανεπαρκή ποσότητα ηλιόλουστες μέρεςγια τακτική λειτουργία του συστήματος
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ηλιακής ενέργειας
Το πιο προφανές πλεονέκτημα της χρήσης ηλιακής ενέργειας είναι η διαθεσιμότητά της. Στην πραγματικότητα, ακόμη και στον πιο σκοτεινό και συννεφιασμένο καιρό, η ηλιακή ενέργεια μπορεί να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί.
Το δεύτερο συν είναι οι μηδενικές εκπομπές. Στην πραγματικότητα, είναι η πιο φιλική προς το περιβάλλον και φυσική μορφή ενέργειας. Οι ηλιακοί συλλέκτες και οι συλλέκτες δεν παράγουν θόρυβο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, εγκαθίστανται στις στέγες των κτιρίων, χωρίς να καταλαμβάνουν την ωφέλιμη περιοχή μιας προαστιακής περιοχής.
Τα μειονεκτήματα που συνδέονται με τη χρήση της ηλιακής ενέργειας είναι η ασυνέπεια του φωτισμού. Τη νύχτα, δεν υπάρχει τίποτα να μαζευτεί, η κατάσταση επιδεινώνεται από το γεγονός ότι η αιχμή της περιόδου θέρμανσης πέφτει στις πιο σύντομες ώρες της ημέρας του χρόνου.
Ένα σημαντικό μειονέκτημα της θέρμανσης με βάση τη χρήση ηλιακών συλλεκτών είναι η αδυναμία συσσώρευσης θερμικής ενέργειας. Μόνο το δοχείο διαστολής περιλαμβάνεται στο διάγραμμα
Είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε την οπτική καθαρότητα των πάνελ, η ελαφρά μόλυνση μειώνει δραστικά την απόδοση.
Επιπλέον, δεν μπορεί να ειπωθεί ότι η λειτουργία ενός συστήματος ηλιακής ενέργειας είναι εντελώς δωρεάν, υπάρχουν πάγια έξοδα για απόσβεση εξοπλισμού, λειτουργία αντλίας κυκλοφορίας και ηλεκτρονικά ελέγχου.
Ανοιχτοί ηλιακοί συλλέκτες
Ένας ανοιχτός ηλιακός συλλέκτης είναι ένα σύστημα σωλήνων που δεν προστατεύεται από εξωτερικές επιρροές, μέσω των οποίων κυκλοφορεί ένα ψυκτικό υγρό που θερμαίνεται απευθείας από τον ήλιο. Ως φορέας θερμότητας χρησιμοποιούνται νερό, αέριο, αέρας, αντιψυκτικό. Οι σωλήνες είτε τοποθετούνται σε μια πλάκα μεταφοράς με τη μορφή σερπεντίνης είτε συνδέονται σε παράλληλες σειρές με την έξοδο.
Οι ηλιακοί συλλέκτες ανοιχτού τύπου δεν είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν τη θέρμανση μιας ιδιωτικής κατοικίας. Λόγω της έλλειψης μόνωσης, το ψυκτικό υγρό ψύχεται γρήγορα. Χρησιμοποιούνται σε ΘΕΡΙΝΗ ΩΡΑκυρίως για θέρμανση νερού σε ντους ή πισίνες
Οι ανοιχτοί συλλέκτες συνήθως δεν έχουν μόνωση. Ο σχεδιασμός είναι πολύ απλός, επομένως έχει χαμηλό κόστος και συχνά γίνεται ανεξάρτητα.
Λόγω της έλλειψης μόνωσης, πρακτικά δεν εξοικονομούν την ενέργεια που λαμβάνεται από τον ήλιο, χαρακτηρίζονται από χαμηλή απόδοση. Χρησιμοποιούνται κυρίως το καλοκαίρι για θέρμανση νερού σε πισίνες ή καλοκαιρινά ντους. Τοποθετούνται σε ηλιόλουστες και ζεστές περιοχές, με μικρές διαφορές στη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος και στο θερμαινόμενο νερό. Λειτουργεί καλά μόνο σε ηλιόλουστες, ήρεμες καιρικές συνθήκες.
Ο απλούστερος ηλιακός συλλέκτης με ψύκτρα από πηνίο πολυμερών σωλήνων θα εξασφαλίσει την παροχή θερμαινόμενου νερού στη χώρα για άρδευση και οικιακές ανάγκες.
Σωληνοειδείς ηλιακοί συλλέκτες
Οι σωληνοειδείς ηλιακοί συλλέκτες συναρμολογούνται από χωριστούς σωλήνες μέσω των οποίων τρέχει νερό, αέριο ή ατμός. Αυτό είναι ένα από τα ηλιακά συστήματα ανοιχτού τύπου. Ωστόσο, το ψυκτικό υγρό είναι ήδη πολύ καλύτερα προστατευμένο από την εξωτερική αρνητικότητα. Ειδικά σε εγκαταστάσεις κενού, διατεταγμένες σύμφωνα με την αρχή των θερμοσωμάτων.
Κάθε σωλήνας συνδέεται με το σύστημα χωριστά, παράλληλα μεταξύ τους. Εάν ένας σωλήνας αποτύχει, είναι εύκολο να τον αντικαταστήσετε με ένα νέο. Ολόκληρη η δομή μπορεί να συναρμολογηθεί απευθείας στην οροφή του κτιρίου, γεγονός που διευκολύνει σημαντικά την εγκατάσταση.
Ο σωληνωτός συλλέκτης έχει μια αρθρωτή δομή. Το κύριο στοιχείο είναι ένας σωλήνας κενού, ο αριθμός των σωλήνων κυμαίνεται από 18 έως 30, γεγονός που σας επιτρέπει να επιλέξετε με ακρίβεια την ισχύ του συστήματος
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των σωληνωτών ηλιακών συλλεκτών έγκειται στο κυλινδρικό σχήμα των κύριων στοιχείων, χάρη στο οποίο η ηλιακή ακτινοβολία συλλαμβάνεται όλη την ημέρα χωρίς τη χρήση ακριβών συστημάτων παρακολούθησης της κίνησης του φωτιστικού.
Μια ειδική πολυστρωματική επίστρωση δημιουργεί ένα είδος οπτικής παγίδας για τις ακτίνες του ήλιου. Το διάγραμμα δείχνει εν μέρει το εξωτερικό τοίχωμα της φιάλης κενού που αντανακλά τις ακτίνες στα τοιχώματα της εσωτερικής φιάλης
Σύμφωνα με το σχεδιασμό των σωλήνων, διακρίνονται στυλό και ομοαξονικοί ηλιακοί συλλέκτες.
Ο ομοαξονικός σωλήνας είναι ένα δοχείο Diyur ή ένα οικείο θερμός. Είναι κατασκευασμένα από δύο φιάλες μεταξύ των οποίων αντλείται ο αέρας. Η εσωτερική επιφάνεια του εσωτερικού λαμπτήρα είναι επικαλυμμένη με μια εξαιρετικά επιλεκτική επίστρωση που απορροφά αποτελεσματικά την ηλιακή ενέργεια.
Η θερμική ενέργεια από το εσωτερικό επιλεκτικό στρώμα μεταφέρεται σε έναν σωλήνα θερμότητας ή έναν εσωτερικό εναλλάκτη θερμότητας από πλάκες αλουμινίου. Σε αυτό το στάδιο, εμφανίζονται ανεπιθύμητες απώλειες θερμότητας.
Ο σωλήνας φτερού είναι ένας γυάλινος κύλινδρος με έναν απορροφητήρα φτερού που έχει τοποθετηθεί μέσα.
Για καλή θερμομόνωση, ο αέρας αντλείται έξω από το σωλήνα. Η μεταφορά θερμότητας από τον απορροφητή πραγματοποιείται χωρίς απώλειες, επομένως η απόδοση των φτερών σωλήνων είναι υψηλότερη.
Σύμφωνα με τη μέθοδο μεταφοράς θερμότητας, υπάρχουν δύο συστήματα: άμεσης ροής και με σωλήνα θερμότητας (σωλήνας θερμότητας).
Ένας θερμοσωλήνας είναι ένα σφραγισμένο δοχείο με ένα πτητικό υγρό.
Μέσα στον θερμοσωλήνα υπάρχει ένα πτητικό υγρό που απορροφά θερμότητα από το εσωτερικό τοίχωμα της φιάλης ή από τον απορροφητήρα φτερών. Υπό τη δράση της θερμοκρασίας, το υγρό βράζει και ανεβαίνει με τη μορφή ατμού. Αφού η θερμότητα μεταδοθεί στη θέρμανση ή στο ψυκτικό ζεστό νερό, ο ατμός συμπυκνώνεται σε υγρό και ρέει προς τα κάτω.
Το νερό σε χαμηλή πίεση χρησιμοποιείται συχνά ως πτητικό υγρό.
Ένα σύστημα άμεσης ροής χρησιμοποιεί έναν σωλήνα σχήματος U μέσω του οποίου κυκλοφορεί νερό ή ψυκτικό σύστημα θέρμανσης.
Το μισό του σωλήνα σχήματος U είναι σχεδιασμένο για κρύο ψυκτικό, το δεύτερο παίρνει το θερμαινόμενο. Όταν θερμαίνεται, το ψυκτικό διαστέλλεται και εισέρχεται στη δεξαμενή αποθήκευσης, παρέχοντας φυσική κυκλοφορία. Όπως και με τα συστήματα θερμοσωλήνων, η ελάχιστη γωνία κλίσης πρέπει να είναι τουλάχιστον 20⁰.
Τα συστήματα άμεσης ροής είναι πιο αποτελεσματικά επειδή θερμαίνουν αμέσως το ψυκτικό.
Εάν πρόκειται να χρησιμοποιηθούν συστήματα ηλιακών συλλεκτών όλο το χρόνο, στη συνέχεια αντλούνται ειδικά αντιψυκτικά μέσα σε αυτά.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των σωληνωτών συλλεκτών
Η χρήση σωληνωτών ηλιακών συλλεκτών έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ο σχεδιασμός ενός σωληνωτού ηλιακού συλλέκτη αποτελείται από τα ίδια στοιχεία, τα οποία αντικαθίστανται σχετικά εύκολα.
Πλεονεκτήματα:
- χαμηλή απώλεια θερμότητας?
- ικανότητα εργασίας σε θερμοκρασίες έως -30⁰С.
- αποτελεσματική απόδοση καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας.
- καλή απόδοση σε περιοχές με εύκρατο και ψυχρό κλίμα.
- χαμηλός άνεμος, που δικαιολογείται από την ικανότητα των σωληνοειδών συστημάτων να διέρχονται μάζες αέρα μέσα από αυτά.
- ικανότητα παραγωγής υψηλή θερμοκρασίαψυκτικό.
Δομικά, η σωληνοειδής δομή έχει περιορισμένη επιφάνεια ανοίγματος. Έχει τα ακόλουθα μειονεκτήματα:
- δεν είναι ικανό να αυτοκαθαρίζεται από χιόνι, πάγο, παγετό.
- υψηλή τιμή.
Παρά το αρχικά υψηλό κόστος, οι σωληνοειδείς συλλέκτες πληρώνουν τα έξοδα τους πιο γρήγορα. Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής.
Επίπεδοι κλειστοί ηλιακοί συλλέκτες
Ένας επίπεδος συλλέκτης αποτελείται από ένα πλαίσιο αλουμινίου, ένα ειδικό απορροφητικό στρώμα - έναν απορροφητή, μια διαφανή επίστρωση, έναν αγωγό και έναν θερμαντήρα.
Ως απορροφητικός παράγοντας χρησιμοποιείται μαυρισμένο φύλλο χαλκού, το οποίο χαρακτηρίζεται από ιδανική θερμική αγωγιμότητα για τη δημιουργία ηλιακών συστημάτων. Όταν η ηλιακή ενέργεια απορροφάται από τον απορροφητή, η ηλιακή ενέργεια που λαμβάνεται από αυτόν μεταφέρεται σε έναν φορέα θερμότητας που κυκλοφορεί μέσω ενός συστήματος σωλήνων δίπλα στον απορροφητή.
Από έξω, το κλειστό πάνελ προστατεύεται από μια διαφανή επίστρωση. Είναι κατασκευασμένο από αντικραδασμικό σκληρυμένο γυαλί με εύρος ζώνης 0,4-1,8 microns. Αυτό το εύρος αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία. Το αντικραδασμικό γυαλί είναι μια καλή προστασία από το χαλάζι. Στην πίσω πλευρά, ολόκληρο το πάνελ είναι καλά μονωμένο.
Οι επίπεδες πλάκες ηλιακοί συλλέκτες χαρακτηρίζονται από μέγιστη απόδοση και απλό σχεδιασμό. Η απόδοσή τους αυξάνεται λόγω της χρήσης απορροφητήρα. Είναι σε θέση να συλλάβουν τη διάχυτη και την άμεση ηλιακή ακτινοβολία.
Ο κατάλογος των πλεονεκτημάτων των κλειστών επίπεδων πάνελ περιλαμβάνει:
- απλότητα σχεδιασμού?
- καλή απόδοση σε περιοχές με θερμό κλίμα.
- η δυνατότητα εγκατάστασης σε οποιαδήποτε γωνία εάν υπάρχουν συσκευές για την αλλαγή της γωνίας κλίσης.
- την ικανότητα αυτοκαθαρισμού από το χιόνι και τον παγετό.
- χαμηλή τιμή.
Οι επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες είναι ιδιαίτερα πλεονεκτικοί εάν η χρήση τους σχεδιάζεται στο στάδιο του σχεδιασμού. Η διάρκεια ζωής των ποιοτικών προϊόντων είναι 50 χρόνια.
Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν:
- Υψηλές απώλειες θερμότητας?
- μεγάλο βάρος;
- υψηλός άνεμος όταν τα πάνελ βρίσκονται υπό γωνία ως προς τον ορίζοντα.
- περιορισμοί στην απόδοση σε πτώσεις θερμοκρασίας άνω των 40 °C.
Το πεδίο εφαρμογής των κλειστών συλλεκτών είναι πολύ ευρύτερο από τις ηλιακές εγκαταστάσεις ανοιχτού τύπου. Το καλοκαίρι, είναι σε θέση να ικανοποιήσουν πλήρως την ανάγκη για ζεστό νερό. Τις δροσερές μέρες, που δεν συμπεριλαμβάνονται στην περίοδο θέρμανσης από τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, μπορούν να εργαστούν αντί για θερμάστρες φυσικού αερίου και ηλεκτρικούς.
Σύγκριση χαρακτηριστικών ηλιακών συλλεκτών
Ο πιο σημαντικός δείκτης ενός ηλιακού συλλέκτη είναι η απόδοση. Η χρήσιμη απόδοση των ηλιακών συλλεκτών διαφορετικών σχεδίων εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας. Ταυτόχρονα, οι επίπεδες συλλέκτες είναι πολύ φθηνότεροι από τους σωληνωτούς.
Οι τιμές απόδοσης εξαρτώνται από την ποιότητα κατασκευής του ηλιακού συλλέκτη. Ο σκοπός του γραφήματος είναι να δείξει την αποτελεσματικότητα της χρήσης διαφορετικών συστημάτων ανάλογα με τη διαφορά θερμοκρασίας.
Όταν επιλέγετε έναν ηλιακό συλλέκτη, θα πρέπει να δώσετε προσοχή σε μια σειρά από παραμέτρους που δείχνουν την απόδοση και την ισχύ της συσκευής.
Υπάρχουν πολλά σημαντικά χαρακτηριστικά για τους ηλιακούς συλλέκτες:
- συντελεστής προσρόφησης - δείχνει την αναλογία της απορροφούμενης ενέργειας προς τη συνολική.
- συντελεστής εκπομπής - δείχνει την αναλογία της μεταφερόμενης ενέργειας προς την απορροφούμενη.
- συνολική επιφάνεια και διάφραγμα?
- αποδοτικότητα.
Η περιοχή ανοίγματος είναι η περιοχή εργασίας του ηλιακού συλλέκτη. Ένας επίπεδος συλλέκτης έχει μέγιστη περιοχή διαφράγματος. Η περιοχή του ανοίγματος είναι ίση με την περιοχή του απορροφητή.
Τρόποι σύνδεσης στο σύστημα θέρμανσης
Δεδομένου ότι οι συσκευές ηλιακής ενέργειας δεν μπορούν να παρέχουν σταθερή και 24ωρη παροχή ενέργειας, απαιτείται ένα σύστημα ανθεκτικό σε αυτές τις ελλείψεις.
Για την κεντρική Ρωσία, οι ηλιακές συσκευές δεν μπορούν να εγγυηθούν μια σταθερή παροχή ενέργειας, επομένως χρησιμοποιούνται ως πρόσθετο σύστημα. Η ενσωμάτωση σε ένα υπάρχον σύστημα θέρμανσης και ζεστού νερού είναι διαφορετική για έναν ηλιακό συλλέκτη και μια ηλιακή μπαταρία.
Διάγραμμα σύνδεσης συλλέκτη θερμότητας
Ανάλογα με τον σκοπό χρήσης του συλλέκτη θερμότητας, χρησιμοποιούνται διαφορετικά συστήματα σύνδεσης. Μπορεί να υπάρχουν πολλές επιλογές:
- Καλοκαιρινή επιλογή για παροχή ζεστού νερού
- Χειμερινή επιλογήγια θέρμανση και παροχή ζεστού νερού
Η καλοκαιρινή έκδοση είναι η πιο απλή και μπορεί να κάνει ακόμη και χωρίς αντλία κυκλοφορίας, χρησιμοποιώντας τη φυσική κυκλοφορία του νερού.
Το νερό θερμαίνεται στον ηλιακό συλλέκτη και λόγω θερμικής διαστολής εισέρχεται στη δεξαμενή αποθήκευσης ή στο λέβητα. Σε αυτή την περίπτωση, συμβαίνει φυσική κυκλοφορία: κρύο νερό αναρροφάται στη θέση του ζεστού νερού από τη δεξαμενή.
Το χειμώνα, σε αρνητικές θερμοκρασίες, δεν είναι δυνατή η άμεση θέρμανση του νερού. Ένα ειδικό αντιψυκτικό κυκλοφορεί μέσω ενός κλειστού κυκλώματος, διασφαλίζοντας τη μεταφορά θερμότητας από τον συλλέκτη στον εναλλάκτη θερμότητας στη δεξαμενή
Όπως κάθε σύστημα που βασίζεται στη φυσική κυκλοφορία, δεν λειτουργεί πολύ αποτελεσματικά, απαιτώντας συμμόρφωση με τις απαραίτητες κλίσεις. Επιπλέον, η δεξαμενή αποθήκευσης πρέπει να είναι ψηλότερη από τον ηλιακό συλλέκτη.
Προκειμένου το νερό να παραμείνει ζεστό όσο το δυνατόν περισσότερο, η δεξαμενή πρέπει να μονωθεί προσεκτικά.
Εάν θέλετε πραγματικά να αξιοποιήσετε στο έπακρο αποτελεσματική εργασίαηλιακός συλλέκτης, το διάγραμμα σύνδεσης θα γίνει πιο περίπλοκο.
Ένα μη παγωμένο ψυκτικό κυκλοφορεί μέσω του συστήματος ηλιακού συλλέκτη. Η εξαναγκασμένη κυκλοφορία παρέχεται από μια αντλία που ελέγχεται από έναν ελεγκτή.
Ο ελεγκτής ελέγχει τη λειτουργία της αντλίας κυκλοφορίας με βάση τις μετρήσεις τουλάχιστον δύο αισθητήρες θερμοκρασίας. Ο πρώτος αισθητήρας μετρά τη θερμοκρασία στη δεξαμενή αποθήκευσης, ο δεύτερος - στον σωλήνα παροχής ζεστού ψυκτικού του ηλιακού συλλέκτη. Μόλις η θερμοκρασία στη δεξαμενή υπερβεί τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού, ο ελεγκτής στον συλλέκτη σβήνει αντλία κυκλοφορίας, σταματώντας την κυκλοφορία του ψυκτικού μέσω του συστήματος.
Με τη σειρά του, όταν η θερμοκρασία στη δεξαμενή αποθήκευσης πέσει κάτω από την καθορισμένη τιμή, ο λέβητας θέρμανσης ενεργοποιείται.
Διάγραμμα σύνδεσης ηλιακής μπαταρίας
Θα ήταν δελεαστικό να εφαρμοστεί ένα παρόμοιο σχέδιο για τη σύνδεση μιας ηλιακής μπαταρίας στο ηλεκτρικό δίκτυο, όπως εφαρμόζεται στην περίπτωση ενός ηλιακού συλλέκτη, συσσωρεύοντας την ενέργεια που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας. Δυστυχώς, για το σύστημα τροφοδοσίας μιας ιδιωτικής κατοικίας, είναι πολύ ακριβό να δημιουργηθεί μια μπαταρία επαρκούς χωρητικότητας. Επομένως, το διάγραμμα σύνδεσης έχει ως εξής.
Όταν η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος από την ηλιακή μπαταρία μειώνεται, η μονάδα ATS ( αυτόματη ενεργοποίησηαποθεματικό) παρέχει τη σύνδεση των καταναλωτών στο κοινό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας
Από τα ηλιακά πάνελ, η φόρτιση πηγαίνει στον ελεγκτή φόρτισης, ο οποίος εκτελεί διάφορες λειτουργίες: παρέχει συνεχή επαναφόρτιση των μπαταριών και σταθεροποιεί την τάση. Περαιτέρω ηλεκτρική ενέργειαεισέρχεται στον μετατροπέα, όπου το συνεχές ρεύμα 12V ή 24V μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο μονοφασικό ρεύμα 220V.
Δυστυχώς, τα δίκτυά μας δεν είναι προσαρμοσμένα να λαμβάνουν ενέργεια, μπορούν να λειτουργούν μόνο προς μία κατεύθυνση από την πηγή στον καταναλωτή. Για το λόγο αυτό, δεν θα μπορείτε να πουλήσετε την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια ή τουλάχιστον να κάνετε τον μετρητή να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Η χρήση ηλιακών συλλεκτών είναι ευεργετική καθώς παρέχουν μια πιο ευέλικτη μορφή ενέργειας, αλλά δεν μπορούν να συγκριθούν σε απόδοση με ηλιακούς συλλέκτες. Ωστόσο, οι τελευταίες δεν έχουν τη δυνατότητα αποθήκευσης ενέργειας, σε αντίθεση με τις ηλιακές φωτοβολταϊκές μπαταρίες.
Πώς να υπολογίσετε την απαιτούμενη ισχύ συλλέκτη
Κατά τον υπολογισμό απαιτούμενη ισχύςΟι ηλιακοί συλλέκτες πολύ συχνά κάνουν λάθος υπολογισμούς με βάση την εισερχόμενη ηλιακή ενέργεια κατά τους πιο κρύους μήνες του έτους.
Το γεγονός είναι ότι τους υπόλοιπους μήνες του έτους ολόκληρο το σύστημα θα υπερθερμαίνεται συνεχώς. Η θερμοκρασία του ψυκτικού το καλοκαίρι στην έξοδο του ηλιακού συλλέκτη μπορεί να φτάσει τους 200°C όταν θερμαίνεται με ατμό ή αέριο, 120°C αντιψυκτικό, 150°C νερό. Εάν το ψυκτικό υγρό βράσει, θα εξατμιστεί μερικώς. Ως αποτέλεσμα, θα πρέπει να αντικατασταθεί.
- παροχή ζεστού νερού όχι περισσότερο από 70%.
- παροχή του συστήματος θέρμανσης όχι περισσότερο από 30%.
Η υπόλοιπη απαραίτητη θερμότητα θα πρέπει να παράγεται από τυπικό εξοπλισμό θέρμανσης. Ωστόσο, με τέτοιους δείκτες, εξοικονομείται κατά μέσο όρο περίπου 40% ετησίως για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού.
Η ισχύς που παράγεται από ένα σύστημα κενού ενός σωλήνα ποικίλλει ανάλογα με τη γεωγραφική τοποθεσία. Ο δείκτης της ηλιακής ενέργειας που πέφτει ετησίως σε 1 m2 γης ονομάζεται ηλιοφάνεια. Γνωρίζοντας το μήκος και τη διάμετρο του σωλήνα, μπορείτε να υπολογίσετε το άνοιγμα - την αποτελεσματική περιοχή απορρόφησης. Απομένει να εφαρμοστούν οι συντελεστές απορρόφησης και εκπομπής για τον υπολογισμό της ισχύος ενός σωλήνα ανά έτος.
Παράδειγμα υπολογισμού:
Το τυπικό μήκος σωλήνα είναι 1800 mm, το πραγματικό μήκος είναι 1600 mm. Διάμετρος 58 mm. Το διάφραγμα είναι η σκιασμένη περιοχή που δημιουργείται από τον σωλήνα. Έτσι, η περιοχή του ορθογωνίου σκιάς θα είναι:
S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2
Η απόδοση του μεσαίου σωλήνα είναι 80%, η ηλιακή ηλιακή ακτινοβολία για τη Μόσχα είναι περίπου 1170 kWh/m2 ετησίως. Έτσι, ένας σωλήνας θα λειτουργεί ετησίως:
W \u003d 0,0928 * 1170 * 0,8 \u003d 86,86 kW * h
Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτός είναι ένας πολύ κατά προσέγγιση υπολογισμός. Η ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας εξαρτάται από τον προσανατολισμό της εγκατάστασης, τη γωνία, τη μέση ετήσια θερμοκρασία κ.λπ. που δημοσιεύθηκε
Το κύριο στοιχείο των ενεργών συστημάτων παροχής θερμότητας είναι ένας ηλιακός συλλέκτης (SC) απορροφητής μέσω του οποίου κυκλοφορεί το ψυκτικό υγρό. η δομή είναι θερμομονωμένη από πίσω και τζάμια από μπροστά.
Σε συστήματα παροχής θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας (πάνω από 100 °C), χρησιμοποιούνται ηλιακοί συλλέκτες υψηλής θερμοκρασίας. Επί του παρόντος, ο πιο αποτελεσματικός από αυτούς είναι ο συγκεντρωτικός ηλιακός συλλέκτης Luza, ο οποίος είναι μια παραβολική γούρνα με έναν μαύρο σωλήνα στο κέντρο, στον οποίο συγκεντρώνεται η ηλιακή ακτινοβολία. Τέτοιοι συλλέκτες είναι πολύ αποτελεσματικοί σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν συνθήκες θερμοκρασίαςπάνω από 100 °C για τη βιομηχανία ή την παραγωγή ατμού στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Χρησιμοποιούνται σε ορισμένες ηλιακές θερμικές εγκαταστάσεις στην Καλιφόρνια. για τη βόρεια Ευρώπη, δεν είναι αρκετά αποτελεσματικά, αφού δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν διάσπαρτη ηλιακή ακτινοβολία.
Παγκόσμια εμπειρία. Στην Αυστραλία, η τοποθέτηση υγρών κάτω των 100°C καταναλώνει περίπου το 20% της συνολικής ενέργειας που καταναλώνεται. Έχει διαπιστωθεί ότι για την παροχή ζεστού νερού ανά άτομο στο 80% των αγροτικών κτιρίων κατοικιών, απαιτούνται 2 ... 3 m2 επιφάνειας ηλιακού συλλέκτη και δεξαμενή νερού χωρητικότητας 100 ... 150 λίτρων. Εγκαταστάσεις επιφάνειας 25 m2 και λέβητα νερού για 1000 ... 1500 λίτρα έχουν μεγάλη ζήτηση, παρέχοντας ζεστό νερό σε 12 άτομα.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, οι κάτοικοι αγροτικών περιοχών καλύπτουν τις ανάγκες τους σε θερμική ενέργεια κατά 40–50% χρησιμοποιώντας ηλιακή ακτινοβολία.
Στη Γερμανία, σε έναν ερευνητικό σταθμό κοντά στο Ντίσελντορφ, δοκιμάστηκε μια ενεργή εγκατάσταση ηλιακής θέρμανσης νερού (επιφάνεια συλλέκτη 65 m2), η οποία καθιστά δυνατή την απόκτηση κατά μέσο όρο 60% της απαιτούμενης θερμότητας ετησίως και το καλοκαίρι 80 ... 90 %. Στη Γερμανία, μια οικογένεια 4 ατόμων μπορεί να εφοδιαστεί πλήρως με θερμότητα εάν υπάρχει ενεργειακή στέγη με επιφάνεια 6 ... 9 m2.
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη ηλιακή θερμική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη θέρμανση θερμοκηπίων και τη δημιουργία τεχνητού κλίματος σε αυτά. Πολλοί τρόποι χρήσης της ηλιακής ενέργειας προς αυτή την κατεύθυνση έχουν δοκιμαστεί στην Ελβετία.
Στη Γερμανία (Ανόβερο) στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας, Οπωροκηπευτικής και Γεωργίας, διερευνάται η δυνατότητα χρήσης ηλιακών συλλεκτών τοποθετημένων δίπλα στο θερμοκήπιο ή ενσωματωμένοι στη δομή του, καθώς και των ίδιων των θερμοκηπίων ως ηλιακού συλλέκτη, χρησιμοποιώντας ένα χρωματισμένο υγρό. που διέρχεται από τη διπλή επίστρωση του θερμοκηπίου και θερμαίνει την ηλιακή ακτινοβολία Τα αποτελέσματα των ερευνών έχουν δείξει ότι στις γερμανικές κλιματολογικές συνθήκες, η θέρμανση με χρήση μόνο ηλιακής ενέργειας καθ' όλη τη διάρκεια του έτους δεν ικανοποιεί πλήρως την ανάγκη για θερμότητα. Οι σύγχρονοι ηλιακοί συλλέκτες στη Γερμανία μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες της γεωργίας σε ζεστό νερό το καλοκαίρι κατά 90%, το χειμώνα κατά 29 ... 30% και στη μεταβατική περίοδο - κατά 55 ... 60%.
Ενεργός ηλιακός συστήματα θέρμανσηςπιο συνηθισμένο στο Ισραήλ, την Ισπανία, το νησί της Ταϊβάν, το Μεξικό και τον Καναδά. Μόνο στην Αυστραλία, πάνω από 400.000 σπίτια διαθέτουν ηλιακούς θερμοσίφωνες. Στο Ισραήλ, περισσότερο από το 70% όλων των μονοκατοικιών (περίπου 900.000) είναι εξοπλισμένα με ηλιακούς θερμοσίφωνες με ηλιακούς συλλέκτες με συνολική επιφάνεια 2,5 εκατομμύρια m2, που παρέχει μια ευκαιρία για ετήσια εξοικονόμηση καυσίμων περίπου 0,5 εκατομμύρια toe.
Η δομική βελτίωση του επίπεδου SC γίνεται προς δύο κατευθύνσεις:
- αναζήτηση νέων μη μεταλλικών δομικών υλικών.
- βελτίωση των οπτοθερμικών χαρακτηριστικών του πιο κρίσιμου συγκροτήματος απορρόφησης-ημιδιαφανούς στοιχείου.
