Magánház napenergia fűtése: opciók és eszközdiagramok

A természetes elemek által szolgáltatott "zöld" energia jelentősen csökkentheti a közüzemi költségeket. Például ha egy magánház napenergiával fűtött, alacsony hőmérsékleten működő radiátorokat és padlófűtési rendszereket fog ellátni gyakorlatilag ingyenes hűtőfolyadékkal. Egyetértek, ez megtakarítás.

A „zöld technológiákról” mindent megtudhat a cikkünkből. Segítségünkkel könnyedén kitalálhatjuk a napenergia-létesítmények fajtáit, azok elrendezését és a működés sajátosságait. Bizonyára érdekli az egyik olyan népszerű lehetőség, amely intenzíven működik a világon, de eddig nem túl népszerű velünk.

Az Önök figyelmét elõterjesztõ elemzésben a rendszerek tervezési jellemzõit elemezzük, a csatlakozási rajzokat részletesen ismertetjük. Példaként szolgál a napenergiával működő fűtőkör kiszámítására annak felépítésének valósága szempontjából. A független mesterek támogatása érdekében fotógyűjtemények és videók vannak csatolva.

Zöld hőtechnológiák

1 m átlag² A föld felszíne óránként 161 watt napenergiát kap. Természetesen az Egyenlítőn ez a szám sokszor magasabb lesz, mint az Északi-sarkvidéken. Ezenkívül a napsugárzás sűrűsége az évszaktól függ.

A moszkvai régióban a napsugárzás intenzitása december-januárban több mint ötször különbözik május-júliustól. A modern rendszerek azonban annyira hatékonyak, hogy szinte mindenhol működhetnek a földön.

A modern naprendszerek hatékonyan tudnak működni felhős és hideg időben, -30 ° C-ig

A felhasználás feladata napsugárzási energia a maximális hatékonysággal kétféle módon oldódnak meg: közvetlen fűtés hőkollektorokban és napelemes fotoelektromos elemekben.A napelemek először a napsugarak energiáját villamos energiává alakítják, majd egy speciális rendszeren keresztül továbbítják azt a fogyasztóknak, például egy elektromos kazánnak.

A napfény hatására melegített hőgyűjtők melegítik a fűtési rendszerek hűtőfolyadékát és a melegvízellátást.

A hőgyűjtők többféle formában vannak, beleértve nyitott és zárt rendszereket, lapos és gömb alakú szerkezeteket, félgömb alakú kollektorokat, koncentrátorokat és még sok más lehetőséget. A napkollektoroktól kapott hőenergiát meleg víz vagy fűtőközeg melegítésére használják.

Az iparágak széles köre sokféle rendszert állít elő független fűtési hálózatba történő beépítéshez. A nyári tartózkodás legegyszerűbb módját azonban könnyű megtenni a sajátjával:

A napenergia gyűjtésére, tárolására és felhasználására vonatkozó megoldások kidolgozásában elért egyértelmű előrelépés ellenére vannak előnyei és hátrányai.

A napenergia hatékony felhasználása

A napenergia felhasználásának legkézenfekvőbb előnye az általános rendelkezésre állás. Valójában, még a leginkább komor és felhős időben is, a napenergia összegyűjthető és felhasználható.

A második plusz nulla kibocsátás. Valójában ez az energia leginkább környezetbarát és természetes formája. Napelemek és a kollektorok nem zajt. A legtöbb esetben ezeket az épületek tetejére telepítik anélkül, hogy elfoglalnák a külvárosi terület használható területét.

A szélességfűtés hatékonysága a szélességi fokon meglehetősen alacsony, mivel a rendszer normál működéséhez elegendő mennyiségű napos nap van (+)

A napenergia használatával járó hátrányok a megvilágítás inkontinenciája. Sötétben nincs semmi gyűjtés, a helyzetet súlyosbítja, hogy a fűtési szezon csúcsa az év legrövidebb nappali óráin esik. Figyelemmel kell kísérni a panelek optikai tisztaságát, az alacsony szennyezés élesen csökkenti a hatékonyságot.

Ezenkívül nem mondható el, hogy a rendszer napenergiával való működése teljesen ingyenes, állandó költségek vannak a berendezések értékcsökkenéséért, a keringtető szivattyú és a vezérlő elektronika működtetéséért.

A napkollektorok használatán alapuló fűtés jelentős hátránya a hőenergia tárolására való képtelenség. Csak az expanziós tartály szerepel az áramkörben (+)

Nyitott napkollektorok

A nyitott napkollektor egy csövek olyan rendszere, amely védve van a külső behatásoktól, és amelyeken keresztül a nap közvetlenül hevíti a hőhordozót.

Hőhordozóként vizet, gázt, levegőt és fagyállót használnak. A csöveket tekercs alakjában vagy egy tartólapra szerelik fel, vagy párhuzamos sorokban a kimeneti csőhöz csatlakoztatják.

A nyitott típusú napkollektorok nem képesek megbirkózni a magánház fűtésével. A hőszigetelés hiánya miatt a hűtőfolyadék gyorsan lehűl. Ezeket nyáron elsősorban zuhanyzók vagy medencék vízmelegítésére használják

A nyitott kollektorok általában nem vannak szigetelve. A kivitel nagyon egyszerű, ezért olcsó és gyakran önállóan készül.

A szigetelés hiánya miatt gyakorlatilag nem tartják meg a napból származó energiát, és alacsony hatékonyságúak. Ezeket főleg nyáron használják medencék vagy nyári zuhanyok vízmelegítésére.

Telepítésre napos és meleg területeken kerül sor, kis eltérésekkel a környezeti hőmérsékleten és a fűtött vízben. Csak napos, nyugodt időben működnek jól.

A legegyszerűbb napkollektor a polimer csövekből kialakított hűtőborda segítségével biztosítja a fűtött vízellátást a házban öntözéshez és háztartási igényekhez

Csőcsövek

A cső alakú napkollektorokat különálló csövekből állítják össze, amelyek mentén víz, gáz vagy gőz folyik. Ez a nyitott helioszisztémák egyik fajtája. A hűtőfolyadék azonban már sokkal jobban védett a külső negatív hatásoktól. Különösen vákuumberendezésekben, a termosz elvén elrendezve.

Mindegyik csövet külön-külön, egymással párhuzamosan csatlakoztatják a rendszerhez. Ha az egyik cső meghibásodik, könnyű kicserélni egy újra. A teljes szerkezet közvetlenül az épület tetőjére szerelhető, ami nagyban megkönnyíti a telepítést.

A csőcsatorna moduláris felépítésű. A fő elem egy vákuumcső, a csövek száma 18 és 30 között változhat, ami lehetővé teszi a rendszer teljesítményének pontos kiválasztását.

A cső alakú napkollektorok plusz súlypontja a fő elemek hengeres alakja, amelynek következtében a napsugárzást egész nap felveszik anélkül, hogy drága nyomkövető rendszereket használnának a nap mozgására.

A speciális többrétegű bevonat egyfajta optikai csapdát hoz létre a napfény számára. A diagram részlegesen mutatja a vákuum izzó külső falát, tükrözve a belső izzó falainak sugarait (+)

A csövek kialakítása alapján megkülönböztetik a tollak és a koaxiális napkollektorokat.

A koaxiális cső Dyayur edény vagy ismerős termosz. Két lombikból készül, amelyek között a levegő kiürül. A belső izzó belső felületére egy erősen szelektív bevonatot alkalmaznak, amely hatékonyan elnyeli a napenergiát.

A cső hengeres alakjában a nap sugarai mindig merőlegesen esnek a felületre

A belső szelektív rétegből származó hőenergia alumíniumlemezekből hővezetékbe vagy belső hőcserélőbe kerül. Ebben a szakaszban nem kívánt hőveszteség lép fel.

A tollcső üveghenger, amelynek belsejében tollalnyelő anyag van behelyezve.

A rendszer a nevét egy tollanyagtól kapta, amely szorosan körbefut egy hővezető fémből készült hőcsatorna körül

A jó hőszigetelés érdekében levegőt szivattyúznak a csőből. Az abszorberből származó hőátadás veszteség nélkül történik, így a tollcsövek hatékonysága magasabb.

A hőátadási módszer szerint két rendszer létezik: egyszeri átmenő és hőcsővel. A hőcső egy lezárt tartály illékony folyadékkal.

Mivel az illékony folyadék természetesen a hővezeték aljára áramlik, a minimális dőlésszög 20 ° C

A hőcső belsejében van egy illékony folyadék, amely elnyeli a hőt a lombik belső falából vagy a tollelnyelőből. Hőmérséklet hatására a folyadék forrásban van és felmelegszik gőz formájában. Miután a hő átkerült a fűtőközegbe vagy a forró vízellátásba, a gőz folyadékká kondenzálódik és lefolyik.

Illékony folyadékként gyakran vizet használnak alacsony nyomáson. A közvetlen áramlású rendszerben U alakú csövet használnak, amelyen keresztül víz vagy melegítő közeg kering.

Az U alakú cső egyik felét hideg hűtőfolyadékhoz tervezték, a második eltávolítja a fűtött csövet. Hevítéskor a hűtőfolyadék kibővül, és belép a tárolótartályba, természetes keringést biztosítva. A hőcsöves rendszerekhez hasonlóan a minimális dőlésszögnek legalább 20⁰-nak kell lennie.

Közvetlen áramlású csatlakozás esetén a rendszerben a nyomás nem lehet magas, mivel a lombikban technikai vákuum van

A közvetlen áramlású rendszerek hatékonyabbak, mivel azonnal felmelegítik a hűtőfolyadékot. Ha a napkollektor rendszereit egész évben tervezik használatra, akkor speciális fagyállókat szivattyúznak bennük.

A cső alakú napkollektorok használatának számos előnye és hátránya van. A cső alakú napkollektor terve ugyanazon elemekből áll, amelyeket viszonylag könnyű cserélni.

Előnyök:

• alacsony hőveszteség;
• -30 -С hőmérsékleten történő munkaképesség;
• hatékony termelékenység a nappali órákban;
• jó teljesítmény mérsékelt és hideg éghajlattal rendelkező területeken;
• alacsony szélesség, amelyet a csöves rendszerek képesek igazolni a légtömegek áthaladásán keresztül;
• magas hőmérsékletű hűtőfolyadék előállításának lehetősége.

Szerkezetileg a csőszerkezet korlátozott nyílással rendelkezik.

Ennek a következő hátrányai vannak:

• nem képes öntisztulni hó, jég, dér ellen;
• magas költségek.

Az eredetileg magas költségek ellenére a csőgyűjtők gyorsabban fizetnek meg. Hosszú élettartamúak.

A csőgyűjtők nyílt típusú napkollektoros rendszerek, ezért nem alkalmasak egész évben fűtési rendszerekben történő felhasználásra (+)

Lapos zárt rendszerek

A lapos kollektor egy alumínium keretből, egy speciális abszorbens rétegből - egy abszorberből, egy átlátszó bevonatból, egy csővezetékből és egy fűtőtestből áll.

Abszorbensként elsötétített rézlemezt használnak, amelyet a hővezetőképesség jellemez, ideális a napkollektoros rendszerek létrehozásához. Amikor a napenergiát felszívja az abszorber, akkor az általa kapott napenergia átkerül a hűtőfolyadékba, amely az abszorbens melletti csőrendszer mentén kering.

Külső részén a zárt panelt átlátszó bevonat védi. Ütésálló edzett üvegből készül, amelynek áthaladási sávja 0,4–1,8 mikron. Ez a tartomány a maximális napsugárzást jelenti. Az ütésálló üveg jó védelmet nyújt a jég ellen. Hátul az egész panel megbízhatóan szigetelt.

A lapos napkollektorok maximális teljesítményt és egyszerű felépítést kínálnak. Hatékonyságukat az abszorber használata növeli. Képesek eloszlatni a közvetlen napfényt.

A zárt lapos panelek előnyeinek listája tartalmazza:

• a tervezés egyszerűsége;
• jó teljesítmény meleg éghajlattal rendelkező régiókban;
• képesség bármilyen szögben történő felszereléshez olyan eszközökkel, amelyek megváltoztatják a dőlési szöget;
• képesség öntisztításra hóból és dérről;
• alacsony ár.

A lapos napkollektorok különösen akkor előnyösek, ha alkalmazásukat a tervezési szakaszban tervezik. A minőségi termékek élettartama 50 év.

A hátrányok között szerepel:

• nagy hőveszteség;
• nehéz súly;
• magas szélső felület, amikor a paneleket a horizonthoz szögben helyezik el;
• teljesítménykorlátozások 40 ° C-nál nagyobb hőmérsékleti különbségek esetén

A zárt kollektorok köre sokkal szélesebb, mint a nyílt típusú napkollektoros rendszerek. Nyáron képesek teljes mértékben kielégíteni a melegvíz-szükségletet. Hűvös napokon, amelyeket a közmű nem számít a fűtési időszakban, gáz- és elektromos fűtőberendezések helyett dolgozhatnak.

Azok számára, akik szeretnék készítsen napkollektorot saját kezével az ország fűtőberendezéseit javasoljuk, hogy ismerkedjen meg a bevált rendszerekkel és a lépésről lépésre történő összeszerelési utasításokkal.

A napkollektorok jellemzőinek összehasonlítása

A napkollektor legfontosabb mutatója a hatékonyság. A különféle tervezésű napkollektorok hasznos teljesítménye a hőmérsékleti különbségtől függ. Ugyanakkor a lapos kollektorok sokkal olcsóbbak, mint a csöves kollektorok.

A hatékonysági értékek a napkollektor gyártásának minőségétől függenek. A grafikon célja, hogy megmutassa a különböző rendszerek hatékonyságát a hőmérsékleti különbségtől függően.

Napkollektor kiválasztásakor érdemes figyelembe venni számos paramétert, amelyek megmutatják a készülék hatékonyságát és teljesítményét.

A napkollektoroknak számos fontos jellemzője van:

• adszorpciós együttható - megmutatja az abszorbeált energia és a teljes arányát;
• emissziós tényező - mutatja az átvitt energia és az abszorbeált arányt;
• teljes és rekesznyílás területe;
• Hatékonyságát.

A rekesznyílás területe a napkollektor munkaterülete. Lapos kollektorban a rekesz maximális területe. A rekesz területe megegyezik az abszorber területével.

A fűtőrendszerhez történő csatlakozás módjai

Mivel a napenergiával működő eszközök nem tudnak stabil és éjjel-nappal ellátni az áramellátást, e hiányosságokkal szemben ellenálló rendszerre van szükség.

Közép-Oroszországban a napelemek nem garantálhatják az állandó energiaellátást, ezért kiegészítő rendszerként használják őket. A napkollektor és a napelem különbözik a meglévő fűtési és melegvíz-rendszerbe történő integrációtól.

Vízgyűjtő kör

Különböző csatlakozási rendszereket használnak a hőgyűjtő használatának céljától függően. Több lehetőség is lehet:

1. Nyári lehetőség forró vízhez
2. Téli fűtési és melegvíz-választási lehetőség

A nyári opció a legegyszerűbb, és egyenetlen nélkül is megbirkózhat cirkulációs szivattyútermészetes vízkeringetéssel.

A vizet felmelegítik a napkollektorban, és a hőtágulás miatt bejut a tárolótartályba vagy a kazánba. Ebben az esetben a természetes keringés következik be: hideg vizet szívnak a melegvíz helyére a tartályból.

Télen, alacsony hőmérsékleten a víz közvetlen melegítése nem lehetséges. Egy speciális fagyálló folyik egy zárt körben, biztosítva a hőátadást a kollektorról a tartályban lévő hőcserélőre

Mint minden természetes keringésen alapuló rendszer, ez sem működik nagyon hatékonyan, megkövetelve a szükséges torzításokat. Ezenkívül a tárolótartálynak magasabbnak kell lennie, mint a napkollektornak. A víz lehető leghosszabb ideig tartása érdekében a forró tartályt gondosan szigetelni kell.

Ha valóban szeretné elérni a napkollektor leghatékonyabb működését, a csatlakoztatási rendszer bonyolult.

Annak megakadályozása érdekében, hogy a kollektor éjszaka hűtőhűtővé váljon, erőszakkal le kell állítani a vízkeringetést

Nem fagyos hűtőfolyadék áramlik a napkollektor rendszeren keresztül. A kényszerkeringetést egy vezérlő által vezérelt szivattyú biztosítja.

A vezérlő a keringtető szivattyú működését legalább két hőmérséklet-érzékelő leolvasása alapján vezérli. Az első érzékelő a hőmérsékletet a tárolótartályban méri, a második az a napkollektor meleg hőhordozójának ellátóvezetékén.

Amint a tartályban a hőmérséklet meghaladja a hűtőfolyadék hőmérsékletét, a kollektorban a szabályozó kikapcsolja a keringető szivattyút, megállítva a hűtőfolyadék keringését a rendszeren keresztül. Amikor a tárolótartály hőmérséklete egy előre meghatározott érték alá esik, a fűtőkazán bekapcsol.

Egy új szóval és a hűtőfolyadékkal ellátott napkollektorok hatékony alternatívájával, acél rendszerekkel vákuumcsövek, amelynek működési elvét és eszközeit javasoljuk megismerni.

Napenergia áramkör

Csábító lenne hasonlót alkalmazni napenergia csatlakozási diagram mint például a napkollektor esetében, amely felhalmozza a napi energiamennyiséget. Sajnos nagyon költséges elegendő kapacitású akkumulátort létrehozni a magánház tápegységéhez. Ezért a csatlakozási diagram a következő.

A szolár akkumulátor elektromos áramának csökkentésével az ABP egység (a tartalék automatikus felvétele) biztosítja a fogyasztók csatlakozását a közös elektromos hálózathoz

A napelemektől a töltés a töltővezérlőre megy, amely több funkciót lát el: folyamatosan tölti az akkumulátorokat és stabilizálja a feszültséget. Ezenkívül az elektromos áramot továbbítják a frekvenciaváltóhoz, ahol a 12 V vagy 24 V egyenáramot átalakítják váltakozó egyfázisú 220 V áramra.

Sajnos, az elektromos hálózatainkat nem igazítottuk energia befogadására, hanem csak egy irányban tudnak működni, a forrástól a fogyasztóig. Ezért nem fogja tudni eladni a megtermelt villamos energiát, vagy legalábbis nem tudja a mérőt ellenkező irányba forogni.

A napelemek használata kedvező, mivel sokkal sokoldalúbb energiát biztosítanak, ugyanakkor hatékonyságuk nem hasonlítható össze a napkollektorokkal. Ugyanakkor az utóbbi nem képes felhalmozni energiát, ellentétben a fotovoltaikus napelemekkel.

Példa a szükséges teljesítmény kiszámítására

A szükséges napkollektor-teljesítmény kiszámításakor gyakran hibás számításokat végezni a beérkező napenergia alapján az év leghidegebb hónapjaiban.

A helyzet az, hogy az év fennmaradó hónapjaiban az egész rendszer folyamatosan melegszik. A hűtőfolyadék hőmérséklete nyáron a napkollektor kijáratánál elérheti a 200 ° C-ot gőz vagy gáz melegítésével, 120 ° C fagyállóval és 150 ° C vízzel. Ha a hűtőfolyadék felforr, részlegesen elpárolog. Ennek eredményeként ki kell cserélni.

A gyártók a következő ábráktól javasolják:

• legfeljebb 70% -os melegvíz-ellátás;
• legfeljebb 30% fűtőrendszer biztosítása.

A szükséges hő fennmaradó részét szabványos fűtőberendezéssel kell előállítani. Ennek ellenére évente ilyen mutatókkal átlagosan kb. 40% -ot takarítanak meg a fűtésre és a melegvíz-ellátásra.

A vákuumrendszer egyik csövé által generált energia a földrajzi elhelyezkedéstől függ. A napenergia aránya évente csökken 1 méternél² a földet insolációnak hívják.

A cső hosszát és átmérőjét ismerve kiszámíthatja a nyílást - a tényleges abszorpciós területet. Az abszorpciós és emissziós tényezőket továbbra is alkalmazni kell egy éves cső kapacitásának kiszámítására.

Számítási példa:

A cső standard hossza 1800 mm, effektív - 1600 mm. Átmérő: 58 mm. Rekesz - a cső által létrehozott árnyékolt terület. Így az árnyék téglalap területe:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m²

Az átlagos cső hatékonysága 80%, Moszkva napsugárzása kb. 1170 kWh / m² évente. Így egy cső fog évente előállítani:

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

Meg kell jegyezni, hogy ez nagyon durva becslés. A generált energia mennyisége a telepítés tájolásától, szögétől, az éves átlagos hőmérséklettől stb. Függ.

Mindenféle alternatív energiaforrások és ezek felhasználásának módját megtalálhatja a cikkben.

Következtetések és hasznos videó a témáról

1. videó. A napkollektor télen történő demonstrációja:

2. videó. A napkollektorok különböző modelljeinek összehasonlítása:

Az emberiség saját létezése során évente egyre több energiát fogyaszt fel. A szabad napsugárzás használatának kísérlete már régóta megtörtént, ám csak a közelmúltban vált lehetővé a nap hatékony felhasználása szélességi fokunkon. Nem kétséges, hogy a jövőben a napenergia-rendszerek rejlenek.

Szeretne beszámolni érdekes funkciókról egy vidéki ház vagy kunyhó napenergia fűtésének szervezésében? Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi blokkba. Itt kérdést tehet fel, fotót hagyhat a rendszer összeszerelési folyamatának bemutatásával, és hasznos információkat oszthat meg.