Saulės šildymas privačiame name: parinktys ir prietaisų schemos

Natūralių elementų tiekiamos „žaliosios“ energijos naudojimas gali žymiai sumažinti komunalines išlaidas. Pvz., Pasirūpinę privačiojo namo šildymu saulės energija, jūs tiekiate žemos temperatūros radiatorius ir grindų šildymo sistemas su beveik nemokamu aušinimo skysčiu. Sutikite, tai yra santaupos.

Sužinosite viską apie „ekologiškas technologijas“ iš mūsų straipsnio. Mūsų pagalba galite lengvai išsiaiškinti saulės įrenginių rūšis, jų išdėstymo būdus ir veikimo specifiką. Be abejo, jus sudomins vienas iš populiariausių variantų, intensyviai dirbančių pasaulyje, tačiau kol kas mūsų paklausus.

Jūsų dėmesiui pateiktoje apžvalgoje išanalizuotos sistemų projektavimo ypatybės, išsamiai aprašytos sujungimo schemos. Pateiktas saulės šildymo kontūro apskaičiavimo pavyzdys, norint įvertinti jo konstrukcijos realijas. Norėdami padėti nepriklausomiems šeimininkams, pridedamos nuotraukų kolekcijos ir vaizdo įrašai.

Žaliosios šilumos technologijos

1 m vidurkis² Žemės paviršius per valandą gauna 161 vatą saulės energijos. Žinoma, ties pusiauju šis skaičius bus daug kartų didesnis nei Arktyje. Be to, saulės spinduliuotės tankis priklauso nuo metų laiko.

Maskvos regione saulės radiacijos intensyvumas gruodžio – sausio mėnesiais skiriasi nuo gegužės – liepos daugiau nei penkis kartus. Tačiau šiuolaikinės sistemos yra tokios veiksmingos, kad gali veikti beveik visur žemėje.

Šiuolaikinės saulės sistemos sugeba efektyviai veikti debesuotu ir šaltu oru iki –30 ° C

Naudojimo užduotis saulės radiacijos energija maksimalus efektyvumas išsprendžiamas dviem būdais: tiesioginiu šildymu šilumos kolektoriuose ir fotoelektrinėmis saulės baterijomis.Saulės plokštės pirmiausia saulės spindulių energiją paverčia elektra, tada per specialią sistemą ją perduoda vartotojams, pavyzdžiui, elektriniam katilui.

Šilumos kolektoriai, kaitinami saulės šviesos, šildo šildymo sistemų aušinimo skystį ir karšto vandens tiekimą.

Šilumos kolektoriai būna įvairių formų, įskaitant atvirą ir uždarą sistemas, plokščias ir sferines struktūras, pusrutulio kolektorius, koncentratorius ir daugelį kitų variantų. Iš saulės kolektorių gaunama šiluminė energija naudojama karštam vandeniui ar šildymo terpei šildyti.

Įvairios pramonės šakos gamina įvairias sistemas, skirtas įtraukti į nepriklausomą šildymo tinklą. Vis dėlto paprasčiausią vasaros rezidencijos variantą nesunku pasidaryti iš savo:

Nepaisant aiškios pažangos kuriant saulės energijos rinkimo, kaupimo ir naudojimo sprendimus, yra ir privalumų, ir trūkumų.

Efektyvus saulės energijos panaudojimas

Akivaizdžiausias saulės energijos naudojimo pranašumas yra jos prieinamumas. Tiesą sakant, net niūriu ir debesuotu oru saulės energiją galima rinkti ir naudoti.

Antrasis pliusas yra nulinis išmetimas. Tiesą sakant, tai yra ekologiškiausia ir natūraliausia energijos rūšis. Saulės skydai ir kolekcininkai nekelia triukšmo. Daugeliu atvejų jie įrengiami ant pastatų stogų, neužimdami tinkamo priemiesčio zonos ploto.

Saulės šildymo efektyvumas mūsų platumose yra gana žemas dėl nepakankamo saulėtų dienų skaičiaus normaliam sistemos darbui (+)

Trūkumai, susiję su saulės energijos naudojimu, yra apšvietimo nestabilumas. Tamsiu paros metu nėra ko rinkti, situaciją apsunkina tai, kad šildymo sezono pikas patenka trumpiausiomis dienos šviesos valandomis. Būtina stebėti plokščių optinę švarą, nedidelė tarša smarkiai sumažina efektyvumą.

Be to, negalima sakyti, kad sistemos veikimas saulės energija yra visiškai nemokamas, įrangos nusidėvėjimas, cirkuliacinio siurblio ir valdymo elektronikos eksploatavimas yra nuolatinės.

Didelis šildymo, pagrįsto saulės kolektorių naudojimu, trūkumas yra nesugebėjimas kaupti šiluminės energijos. Į grandinę įtrauktas tik išsiplėtimo bakas (+)

Atidaryti saulės kolektoriai

Atviras saulės kolektorius yra nuo išorinių poveikių neapsaugotų vamzdžių sistema, per kurią cirkuliuoja šilumos nešiklis, kurį tiesiogiai kaitina saulė.

Vanduo, dujos, oras, antifrizas naudojami kaip šilumos nešiklis. Vamzdžiai montuojami ant atraminio skydelio ritės pavidalu arba yra sujungti lygiagrečiomis eilėmis prie išleidimo vamzdžio.

Atviro tipo saulės kolektoriai nesugeba susidoroti su privataus namo šildymu. Dėl to, kad trūksta izoliacijos, aušinimo skystis greitai atvėsta. Jie naudojami vasarą daugiausia vandens šildymui duše ar baseine

Atviri kolektoriai paprastai neturi izoliacijos. Dizainas yra labai paprastas, todėl jis yra nebrangus ir dažnai gaminamas savarankiškai.

Dėl to, kad nėra izoliacijos, jie praktiškai neišlaiko saulės gaunamos energijos ir pasižymi mažu efektyvumu. Jie daugiausia naudojami vasarą šildyti vandenį baseinuose ar vasaros dušuose.

Jie įrengiami saulėtuose ir šiltuose regionuose, turint nedidelius aplinkos temperatūros ir šildomo vandens skirtumus. Jie gerai dirba tik saulėtu, ramiu oru.

Paprasčiausias saulės kolektorius su šilumos kriaukle, pagamintu iš polimerinių vamzdžių įlankos, užtikrins šildomo vandens tiekimą name laistymui ir buities reikmėms

Vamzdiniai kolektoriai

Vamzdiniai saulės kolektoriai yra surenkami iš atskirų vamzdžių, pro kuriuos teka vanduo, dujos ar garai. Tai yra viena iš atvirų heliosistemų atmainų. Tačiau aušinimo skystis jau yra daug geriau apsaugotas nuo išorinio neigiamo poveikio. Ypač vakuuminėse sistemose, išdėstytose termoso principu.

Kiekvienas vamzdis yra prijungtas prie sistemos atskirai, lygiagrečiai vienas kitam. Jei vienas vamzdelis sugenda, nesunku jį pakeisti nauju. Visą konstrukciją galima surinkti tiesiai ant pastato stogo, o tai labai palengvina montavimą.

Vamzdinis kolektorius turi modulinę struktūrą. Pagrindinis elementas yra vakuuminis vamzdis, vamzdžių skaičius svyruoja nuo 18 iki 30, o tai leidžia tiksliai pasirinkti sistemos galią

Svorinis vamzdinių saulės kolektorių pliusas yra pagrindinių elementų cilindrinė forma, dėl kurios saulės spinduliuotė fiksuojama visą dieną, nenaudojant brangių saulės judėjimo sekimo sistemų.

Speciali daugiasluoksnė danga sukuria tam tikrus optinius saulės spindulių spąstus. Diagramoje iš dalies parodyta vakuuminės lemputės išorinė siena, atspindinti spindulius ant vidinės lemputės sienelių (+)

Pagal vamzdžių dizainą išskiriami plunksniniai ir bendraašiai saulės kolektoriai.

Koaksialinis vamzdis yra „Dyayur“ indas arba pažįstamas termosas. Pagaminta iš dviejų kolbų, tarp kurių išsiurbiamas oras. Ant vidinės lemputės vidinio paviršiaus uždedama labai selektyvi danga, kuri efektyviai sugeria saulės energiją.

Vamzdžio cilindrinės formos saulės spinduliai visada krinta statmenai paviršiui

Šilumos energija iš vidinio selektyvinio sluoksnio iš aliuminio plokščių perduodama į šilumos vamzdį arba vidinį šilumokaitį. Šiame etape atsiranda nepageidaujami šilumos nuostoliai.

Plunksnos vamzdis yra stiklinis cilindras, kurio viduje įdėtas plunksnų absorberis.

Sistema gavo savo pavadinimą iš plunksnų absorberio, kuris sandariai apvynioja šilumos kanalą, pagamintą iš šilumą laidžiojo metalo

Norint užtikrinti gerą šilumos izoliaciją, iš vamzdžio išsiurbiamas oras. Šilumos perdavimas iš absorberio vyksta be nuostolių, todėl plunksnos vamzdžių efektyvumas yra didesnis.

Pagal šilumos perdavimo metodą yra dvi sistemos: vienkartinės ir su šilumos vamzdžiu. Termovamzdelis yra sandarus indas su lakiu skysčiu.

Kadangi lakieji skysčiai natūraliai teka į šilumos vamzdžio dugną, mažiausias pasvirimo kampas yra 20 ° C

Termovamzdelio viduje yra lakus skystis, kuris sugeria šilumą iš kolbos vidinės sienos arba iš plunksnos absorberio. Veikiant temperatūrai skystis verda ir pakyla garo pavidalu. Kai šiluma perduodama į šildymo terpę arba karšto vandens tiekimą, garai kondensuojasi į skystį ir teka žemyn.

Vanduo kaip lakias skystis dažnai naudojamas esant žemam slėgiui. Tiesioginio srauto sistemoje naudojamas U formos vamzdis, per kurį cirkuliuoja vanduo arba šildymo terpė.

Viena U formos vamzdžio pusė skirta šaltam aušinimo skysčiui, antroji pašalina šildomą. Šildant aušinimo skystis plečiasi ir patenka į akumuliacinę talpą, užtikrindamas natūralų cirkuliaciją. Kaip ir sistemose su termotube, mažiausias pasvirimo kampas turėtų būti ne mažesnis kaip 20⁰.

Prijungus tiesioginį srautą, slėgis sistemoje negali būti didelis, nes kolbos viduje yra techninis vakuumas

Tiesioginio srauto sistemos yra efektyvesnės, nes jos iš karto šildo aušinimo skystį. Jei saulės kolektorių sistemas planuojama naudoti ištisus metus, tada į jas pumpuojami specialūs antifrizai.

Vamzdinių saulės kolektorių naudojimas turi keletą privalumų ir trūkumų. Vamzdinio saulės kolektoriaus dizainą sudaro tie patys elementai, kuriuos gana lengva pakeisti.

Privalumai:

• maži šilumos nuostoliai;
• gebėjimas dirbti iki -30⁰С temperatūroje;
• efektyvus produktyvumas dienos šviesos metu;
• geri rezultatai vietovėse, kuriose klimatas yra šaltas ir šaltas;
• mažas pralaidumas, pateisinamas vamzdinių sistemų gebėjimu praleisti oro mases per save;
• galimybė gaminti aušinimo skystį aukštoje temperatūroje.

Struktūriškai vamzdinės struktūros angos paviršius yra ribotas.

Jis turi šiuos trūkumus:

• negali apsivalyti nuo sniego, ledo, šalčio;
• didelės išlaidos.

Nepaisant iš pradžių didelių išlaidų, vamzdiniai kolektoriai atsiperka greičiau. Jie tarnauja ilgai.

Vamzdiniai kolektoriai yra atviro tipo saulės sistemos, todėl netinka naudoti ištisus metus šildymo sistemose (+)

Plokščios uždaros sistemos

Plokščiąjį kolektorių sudaro aliuminio rėmas, specialus absorbuojantis sluoksnis - absorberis, skaidri danga, vamzdynas ir šildytuvas.

Kaip absorberis naudojamas pajuodintas lakštinis varis, kuriam būdingas šilumos laidumas idealiai tinka kurti saulės sistemas. Kai absorberis sugeria saulės energiją, jo gaunama saulės energija perduodama aušinimo skysčiui, cirkuliuojančiam per vamzdžių sistemą, esančią greta absorberio.

Išorėje uždarą skydą apsaugo permatoma danga. Jis pagamintas iš atsparaus smūgiams grūdinto stiklo, kurio pralaidumas yra 0,4–1,8 mikrono. Šis diapazonas atspindi didžiausią saulės spinduliuotę. Smūgiams atsparus stiklas gerai apsaugo nuo krušos. Galinėje dalyje visa plokštė yra patikimai izoliuota.

Plokštieji saulės kolektoriai pasižymi maksimaliu efektyvumu ir paprasta konstrukcija. Jų efektyvumas padidėja dėl absorberio naudojimo. Jie geba užfiksuoti išsibarsčiusius ir tiesioginius saulės spindulius.

Uždarų plokščių plokščių pranašumų sąrašą sudaro:

• dizaino paprastumas;
• geri rezultatai šilto klimato regionuose;
• galimybė montuoti bet kokiu kampu su įtaisais, skirtais nuolydžio kampui pakeisti;
• galimybė savarankiškai valytis nuo sniego ir šalčio;
• maža kaina.

Plokštieji saulės kolektoriai yra ypač naudingi, jei jų pritaikymas planuojamas projektavimo etape. Kokybiškų gaminių tarnavimo laikas yra 50 metų.

Trūkumai yra šie:

• dideli šilumos nuostoliai;
• sunkus svoris;
• didelis dengimas statant plokštes kampu prie horizonto;
• eksploatacinių savybių apribojimai, kai temperatūrų skirtumas yra didesnis nei 40 ° C.

Uždarų kolektorių taikymo sritis yra daug platesnė nei atvirojo tipo saulės įrenginių. Vasarą jie sugeba visiškai patenkinti karšto vandens poreikį. Vėsiomis dienomis, kurios nėra įtrauktos į komunalines paslaugas šildymo sezono metu, jos gali dirbti vietoje dujinių ir elektrinių šildytuvų.

Norintiems pasidaryk saulės kolektorių savo rankomis šildymo prietaisui šalyje siūlome susipažinti su patikrintomis schemomis ir žingsnis po žingsnio surinkimo instrukcijomis.

Saulės kolektorių charakteristikų palyginimas

Svarbiausias saulės kolektoriaus rodiklis yra efektyvumas. Skirtingų dizaino saulės kolektorių naudingos savybės priklauso nuo temperatūrų skirtumo. Tuo pačiu metu plokšti kolektoriai yra daug pigesni nei vamzdiniai.

Efektyvumo vertės priklauso nuo saulės kolektoriaus gamybos kokybės. Grafiko tikslas yra parodyti skirtingų sistemų naudojimo efektyvumą priklausomai nuo temperatūros skirtumo.

Renkantis saulės kolektorių, verta atkreipti dėmesį į daugybę parametrų, rodančių prietaiso efektyvumą ir galią.

Yra keletas svarbių saulės kolektorių charakteristikų:

• adsorbcijos koeficientas - parodo sugertos energijos santykį su visa;
• emisijos koeficientas - parodo perduodamos energijos ir absorbuotos energijos santykį;
• bendras ir diafragmos plotas;
• Efektyvumas.

Diafragmos sritis yra saulės kolektoriaus darbo zona. Plokščiame kolektoriuje angos plotas yra didžiausias. Apertūros plotas lygus absorberio plotui.

Prijungimo prie šildymo sistemos būdai

Kadangi saulės energija varomi įrenginiai negali užtikrinti stabilaus ir visą parą veikiančio energijos tiekimo, reikalinga šiems trūkumams atspari sistema.

Centrinėje Rusijoje saulės prietaisai negali užtikrinti pastovaus energijos tiekimo, todėl jie naudojami kaip papildoma sistema. Saulės kolektoriaus ir saulės kolektorių integracija į esamą šildymo ir karšto vandens sistemą yra skirtinga.

Vandens kolektoriaus grandinė

Priklausomai nuo šilumos kolektoriaus naudojimo tikslo, naudojamos skirtingos prijungimo sistemos. Gali būti keletas variantų:

1. Karšto vandens pasirinkimas vasarą
2. Žiemos variantas šildymui ir karštam vandeniui

Vasaros variantas yra pats paprasčiausias ir gali išsiversti be lygaus cirkuliacinis siurblysnaudojant natūralią vandens cirkuliaciją.

Vanduo kaitinamas saulės kolektoriuje ir dėl šiluminio plėtimosi patenka į akumuliacinę talpą ar katilą. Tokiu atveju vyksta natūrali cirkuliacija: šaltas vanduo išsiurbiamas į karšto vandens vietą iš rezervuaro.

Žiemą, esant žemai temperatūrai, tiesioginis vandens šildymas neįmanomas. Specialus antifrizas cirkuliuoja uždaroje grandinėje, užtikrinant šilumos perdavimą iš kolektoriaus į šilumokaitį talpoje

Kaip ir bet kuri sistema, pagrįsta natūralia cirkuliacija, ji neveikia labai efektyviai, todėl reikia laikytis būtinų šališkumų. Be to, akumuliacinis bakas turi būti didesnis nei saulės kolektorius. Kad vanduo būtų kuo ilgesnis, karštas bakas turi būti kruopščiai izoliuotas.

Jei norite iš tikrųjų pasiekti efektyviausią saulės kolektoriaus darbą, prijungimo schema yra sudėtinga.

Kad kolektorius naktį nevirstų aušinimo radiatoriumi, būtina sustabdyti vandens cirkuliaciją jėga

Neužšąlantis aušinimo skystis cirkuliuoja per saulės kolektorių sistemą. Priverstinę cirkuliaciją užtikrina siurblys, valdomas valdiklio.

Valdiklis kontroliuoja cirkuliacinio siurblio veikimą pagal mažiausiai dviejų temperatūros jutiklių rodmenis. Pirmasis jutiklis matuoja temperatūrą akumuliacinėje talpoje, antrasis - ant saulės kolektoriaus karšto šilumos nešiklio tiekimo vamzdžio.

Kai tik temperatūra bake viršija aušinimo skysčio temperatūrą, kolektoriuje valdiklis išjungia cirkuliacinį siurblį, sustabdydamas aušinimo skysčio cirkuliaciją per sistemą. Savo ruožtu, kai temperatūra akumuliacinėje talpoje nukrenta žemiau numatytos vertės, šildymo katilas įjungiamas.

Su nauju žodžiu ir efektyvia alternatyva saulės kolektoriams su aušinimo skysčiu, plieninėms sistemoms su vakuuminiai vamzdeliai, su veikimo principu ir įrenginiais, su kuriais siūlome susipažinti.

Saulės grandinė

Tai būtų pagunda pritaikyti panašų saulės jungties schema į elektros tinklą, kaip tai yra saulės kolektoriaus atveju, sukaupiant per dieną gaunamą energiją. Deja, labai brangu sukurti pakankamos talpos akumuliatorių paketą privataus namo maitinimo sistemai. Todėl sujungimo schema yra tokia.

Sumažėjus saulės baterijos elektros srovės stiprumui, GKP įrenginys (automatinis rezervo įtraukimas) užtikrina vartotojų prisijungimą prie bendro elektros tinklo

Iš saulės baterijų įkrova eina į įkroviklio valdiklį, kuris atlieka keletą funkcijų: užtikrina nuolatinį akumuliatorių įkrovimą ir stabilizuoja įtampą. Be to, elektros srovė tiekiama į keitiklį, kuriame 12 V arba 24 V nuolatinės srovės keitimas į kintamą vienfazę 220 V įtampą.

Deja, mūsų elektros tinklai nėra pritaikyti energijai priimti, jie gali veikti tik viena kryptimi nuo šaltinio iki vartotojo. Dėl šios priežasties negalėsite parduoti pagamintos elektros energijos ar bent jau priversti skaitiklį suktis priešinga kryptimi.

Saulės plokščių naudojimas yra naudingas tuo, kad jos teikia įvairesnę energijos formą, tačiau tuo pat metu jų efektyvumo negalima palyginti su saulės kolektoriais. Tačiau pastarieji, priešingai nei saulės fotoelektrinės baterijos, neturi galimybės kaupti energijos.

Reikalingos galios apskaičiavimo pavyzdys

Apskaičiuojant reikiamą saulės kolektoriaus galią, labai dažnai klaidinga atlikti skaičiavimus, atsižvelgiant į gaunamą saulės energiją šalčiausiais metų mėnesiais.

Faktas yra tas, kad likusiais metų mėnesiais visa sistema nuolat peršils. Aušinimo skysčio temperatūra vasarą prie saulės kolektoriaus išėjimo gali pasiekti 200 ° C, kaitinant garais ar dujomis, 120 ° C antifrizo, 150 ° C vandens. Jei aušinimo skystis užvirs, jis iš dalies išgaruos. Dėl to jis turės būti pakeistas.

Gamintojai rekomenduoja pradėti nuo šių skaičių:

• tiekti ne daugiau kaip 70% karšto vandens;
• aprūpinant ne daugiau kaip 30% šildymo sistemos.

Likusią reikiamą šilumą turėtų generuoti standartinė šildymo įranga. Nepaisant to, naudojant tokius rodiklius per metus, šildymui ir karšto vandens tiekimui sutaupoma vidutiniškai apie 40%.

Viename vakuuminės sistemos vamzdyje sukuriama galia priklauso nuo geografinės vietos. Saulės energijos sumažėjimo greitis per metus 1 m² žemė vadinama insoliacija.

Žinodami vamzdžio ilgį ir skersmenį, galite apskaičiuoti apertūrą - efektyvųjį absorbcijos plotą. Lieka apskaičiuoti vieno vamzdžio per metus talpą absorbcijos ir išmetimo koeficientus.

Skaičiavimo pavyzdys:

Standartinis vamzdžio ilgis yra 1800 mm, efektyvusis - 1600 mm. Skersmuo 58 mm. Diafragma - užtemdytas plotas, kurį sukuria vamzdis. Taigi šešėlio stačiakampio plotas yra:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m²

Vidutinio vamzdžio efektyvumas yra 80%, saulės insoliacija Maskvai yra apie 1170 kWh / m² per metus. Taigi vienas vamzdis pagamins per metus:

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

Reikėtų pažymėti, kad tai labai apytikslis įvertinimas. Suteiktos energijos kiekis priklauso nuo įrenginio orientacijos, kampo, vidutinės metinės temperatūros ir kt.

Su visokiomis alternatyvūs energijos šaltiniai ir jų naudojimo būdus galite rasti straipsnyje.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

1 vaizdo įrašas. Saulės kolektoriaus žiemos metu veikimo įrodymas:

2 vaizdo įrašas. Įvairių saulės kolektorių modelių palyginimas:

Per visą savo egzistavimą žmonija kasmet sunaudoja vis daugiau energijos. Mėginimai naudoti nemokamą saulės spinduliuotę buvo daromi ilgą laiką, tačiau tik neseniai tapo įmanoma efektyviai naudoti saulę mūsų platumose. Nėra abejonės, kad ateitį lemia saulės sistemos.

Ar norite pranešti apie įdomias kaimo namo ar kotedžo šildymo saulės voniomis ypatybes? Prašau parašyti komentarus žemiau esančiame bloke. Čia galite užduoti klausimą, palikti nuotrauką su sistemos surinkimo proceso demonstracija, pasidalyti naudinga informacija.