Pemanasan solar rumah persendirian: pilihan dan gambarajah peranti

Penggunaan tenaga "hijau" yang dibekalkan oleh unsur semula jadi dapat mengurangkan kos utiliti dengan ketara. Sebagai contoh, setelah mengatur pemanasan solar rumah persendirian, anda akan membekalkan radiator suhu rendah dan sistem pemanasan bawah lantai dengan penyejuk hampir bebas. Setuju, ini adalah simpanan.

Anda akan mempelajari semua tentang "teknologi hijau" dari artikel kami. Dengan bantuan kami, anda dapat dengan mudah mengetahui jenis pemasangan solar, cara mengaturnya dan spesifik operasi. Pasti anda akan berminat dengan salah satu pilihan popular yang bekerja secara intensif di dunia, tetapi sejauh ini tidak terlalu popular dengan kami.

Dalam tinjauan yang dikemukakan kepada anda, ciri reka bentuk sistem dianalisis, skema sambungan dijelaskan secara terperinci. Contoh mengira litar pemanasan solar untuk menilai realiti pembinaannya diberikan. Untuk membantu tuan bebas, koleksi gambar dan video dilampirkan.

Teknologi haba hijau

Purata 1 m² Permukaan bumi menerima 161 watt tenaga suria setiap jam. Sudah tentu, di khatulistiwa, angka ini akan jauh lebih tinggi daripada di Artik. Di samping itu, ketumpatan sinaran suria bergantung pada masa tahun.

Di wilayah Moscow, intensiti sinaran matahari pada bulan Disember-Januari berbeza dari Mei-Julai lebih daripada lima kali. Walau bagaimanapun, sistem moden sangat berkesan sehingga dapat berfungsi hampir di mana-mana sahaja di bumi.

Sistem suria moden mampu berfungsi dengan berkesan dalam cuaca mendung dan sejuk hingga -30 ° C

Tugas penggunaan tenaga sinaran suria dengan kecekapan maksimum diselesaikan dengan dua cara: pemanasan langsung pada pemungut haba dan bateri fotovoltaik solar.Panel suria terlebih dahulu mengubah tenaga sinar matahari menjadi elektrik, kemudian mengirimkannya melalui sistem khas kepada pengguna, seperti dandang elektrik.

Pengumpul haba, dipanaskan oleh tindakan cahaya matahari, memanaskan penyejuk sistem pemanasan dan bekalan air panas.

Pengumpul haba terdapat dalam beberapa bentuk, termasuk sistem terbuka dan tertutup, struktur rata dan sfera, pengumpul hemisfera, pemusat dan banyak pilihan lain. Tenaga haba yang diterima dari pengumpul suria digunakan untuk memanaskan air panas atau medium pemanasan.

Pelbagai industri menghasilkan banyak sistem untuk dimasukkan dalam rangkaian pemanasan bebas. Walau bagaimanapun, pilihan paling mudah untuk kediaman musim panas mudah dilakukan dengan pilihan anda sendiri:

Walaupun terdapat kemajuan yang jelas dalam mengembangkan penyelesaian untuk pengumpulan, penyimpanan dan penggunaan tenaga suria, ada kelebihan dan kekurangannya.

Penggunaan tenaga suria dengan cekap

Manfaat paling jelas menggunakan tenaga suria adalah ketersediaan amnya. Sebenarnya, walaupun dalam cuaca yang paling suram dan mendung, tenaga suria dapat dikumpulkan dan digunakan.

Tambah kedua ialah pelepasan sifar. Sebenarnya, ini adalah bentuk tenaga yang paling mesra alam dan semula jadi. Panel solar dan pengumpul tidak membuat bising. Dalam kebanyakan kes, mereka dipasang di bumbung bangunan tanpa menempati kawasan yang boleh digunakan di kawasan pinggir bandar.

Kecekapan pemanasan solar di garis lintang kita agak rendah, kerana bilangan hari cerah yang tidak mencukupi untuk operasi sistem biasa (+)

Kekurangan yang berkaitan dengan penggunaan tenaga suria adalah ketidakseimbangan pencahayaan. Dalam kegelapan, tidak ada apa-apa yang dapat dikumpulkan, keadaan bertambah buruk oleh fakta bahawa puncak musim pemanasan jatuh pada waktu siang terpendek dalam setahun. Adalah perlu untuk memantau kebersihan optik panel, sedikit pencemaran mengurangkan kecekapan.

Selain itu, tidak dapat dikatakan bahawa pengoperasian sistem tenaga suria adalah percuma, terdapat kos tetap untuk penyusutan peralatan, operasi pam edaran dan elektronik kawalan.

Kelemahan pemanasan yang ketara berdasarkan penggunaan pengumpul suria adalah ketidakupayaan menyimpan tenaga haba. Hanya tangki pengembangan yang termasuk dalam litar (+)

Buka pengumpul suria

Pengumpul suria terbuka adalah sistem tiub yang tidak dilindungi dari pengaruh luaran, di mana pembawa haba yang dipanaskan secara langsung oleh matahari beredar.

Air, gas, udara, antibeku digunakan sebagai pembawa haba. Tiub dipasang pada panel penyokong dalam bentuk gegelung, atau disambungkan dalam barisan selari ke paip keluar.

Pengumpul suria terbuka tidak dapat mengatasi pemanasan rumah persendirian. Oleh kerana kekurangan penebat, penyejuk sejuk dengan cepat. Mereka digunakan pada musim panas terutamanya untuk memanaskan air di pancuran mandian atau kolam renang

Pengumpul terbuka biasanya tidak mempunyai penebat. Reka bentuknya sangat ringkas, oleh itu ia mempunyai kos yang rendah dan sering dibuat secara bebas.

Kerana kekurangan penebat, mereka secara praktikal tidak mengekalkan tenaga yang diterima dari matahari, dan dicirikan oleh kecekapan rendah. Ia digunakan terutamanya pada musim panas untuk memanaskan air di kolam renang atau mandi musim panas.

Mereka dipasang di kawasan yang cerah dan hangat, dengan perbezaan kecil dalam suhu persekitaran dan air yang dipanaskan. Mereka berfungsi dengan baik hanya dalam cuaca cerah dan tenang.

Pengumpul suria paling mudah dengan pendingin yang dibuat dari teluk paip polimer akan memastikan bekalan air yang dipanaskan di pondok untuk pengairan dan keperluan domestik

Pelbagai tiub

Pengumpul suria tiub dipasang dari tiub berasingan di mana air, gas atau wap mengalir. Ini adalah salah satu jenis heliosistem terbuka. Walau bagaimanapun, penyejuk sudah lebih baik dilindungi daripada negatif luaran. Terutama dalam pemasangan vakum, disusun berdasarkan prinsip termosis.

Setiap tiub disambungkan ke sistem secara berasingan, selari antara satu sama lain. Sekiranya satu tiub gagal, mudah untuk menggantinya dengan yang baru. Keseluruhan struktur dapat dipasang terus di bumbung bangunan, yang sangat memudahkan pemasangan.

Manifold tubular mempunyai struktur modular. Unsur utama adalah tiub vakum, jumlah tiub bervariasi dari 18 hingga 30, yang membolehkan anda memilih kuasa sistem dengan tepat

Tambahan pengumpul suria berbentuk tiub adalah bentuk silinder elemen utama, kerana sinaran suria ditangkap sepanjang hari tanpa menggunakan sistem penjejakan yang mahal untuk pergerakan matahari.

Lapisan pelbagai lapisan khas menghasilkan sejenis perangkap optik untuk cahaya matahari. Gambarajah sebahagian menunjukkan dinding luar mentol vakum yang memantulkan sinar di dinding mentol dalam (+)

Mengikut reka bentuk tiub, pengumpul suria bulu dan sepaksi dibezakan.

Tiub sepaksi adalah kapal Dyayur atau termos yang biasa. Dibuat dari dua termos di mana udara dipam keluar. Lapisan yang sangat selektif yang dapat menyerap tenaga suria secara berkesan digunakan pada permukaan mentol dalaman.

Dengan bentuk tabung silinder, sinar matahari selalu jatuh tegak lurus ke permukaan

Tenaga haba dari lapisan selektif dalaman dipindahkan ke paip haba atau penukar haba dalaman dari plat aluminium. Pada peringkat ini, kehilangan haba yang tidak diingini berlaku.

Tiub bulu adalah silinder kaca dengan penyerap bulu dimasukkan ke dalam.

Sistem ini mendapat namanya dari penyerap bulu, yang melilit saluran panas yang diperbuat daripada logam pengalir haba

Untuk penebat haba yang baik, udara dipam keluar dari tiub. Pemindahan haba dari penyerap berlaku tanpa kehilangan, jadi kecekapan tiub bulu lebih tinggi.

Menurut kaedah pemindahan haba, terdapat dua sistem: sekali melalui dan dengan paip haba. Thermotube adalah bekas tertutup dengan cecair mudah menguap.

Oleh kerana cecair mudah menguap secara semula jadi mengalir ke bahagian bawah paip haba, sudut kecondongan minimum ialah 20 ° C

Di dalam termotube terdapat cecair mudah menguap yang menyerap haba dari dinding dalam termos atau dari penyerap bulu. Di bawah pengaruh suhu, cecair mendidih dan naik dalam bentuk wap. Selepas haba dipindahkan ke medium pemanasan atau bekalan air panas, wap mengembun menjadi cecair dan mengalir ke bawah.

Sebagai cecair yang mudah menguap, air sering digunakan pada tekanan rendah. Dalam sistem aliran langsung, tiub berbentuk U digunakan, di mana air atau medium pemanasan beredar.

Separuh tiub berbentuk U direka untuk penyejuk sejuk, yang kedua mengeluarkan yang dipanaskan. Apabila dipanaskan, penyejuk mengembang dan memasuki tangki simpanan, memberikan peredaran semula jadi. Seperti dalam sistem dengan termotube, sudut kecondongan minimum hendaklah sekurang-kurangnya 20⁰.

Dengan sambungan aliran langsung, tekanan dalam sistem tidak dapat tinggi, kerana terdapat kekosongan teknikal di dalam termos

Sistem aliran langsung lebih cekap kerana mereka segera memanaskan penyejuk. Sekiranya sistem pengumpul suria dirancang untuk digunakan sepanjang tahun, maka antibeku khas dipam ke dalamnya.

Penggunaan pengumpul suria tiub mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Reka bentuk pengumpul suria tiub terdiri daripada elemen yang sama, yang relatif mudah diganti.

Kelebihan:

• kehilangan haba yang rendah;
• keupayaan untuk bekerja pada suhu hingga -30⁰С;
• produktiviti berkesan sepanjang waktu siang;
• prestasi baik di kawasan dengan iklim sederhana dan sejuk;
• belitan rendah, dibenarkan oleh kemampuan sistem tiub untuk melewati jisim udara melalui dirinya sendiri;
• kemungkinan menghasilkan penyejuk suhu tinggi.

Secara struktural, struktur tiub mempunyai permukaan bukaan terhad.

Ia mempunyai kelemahan berikut:

• tidak mampu membersihkan diri dari salji, ais, embun beku;
• kos yang tinggi.

Walaupun kos awalnya tinggi, pengumpul tiub melunaskan lebih cepat. Mereka mempunyai jangka hayat yang panjang.

Pengumpul tiub adalah sistem suria jenis terbuka, oleh itu, tidak sesuai untuk penggunaan sepanjang tahun dalam sistem pemanasan (+)

Sistem Tertutup Rata

Pemungut rata terdiri daripada bingkai aluminium, lapisan penyerap khas - penyerap, lapisan telus, saluran paip dan pemanas.

Sebagai penyerap, tembaga kepingan hitam digunakan, yang dicirikan oleh kekonduksian terma yang sesuai untuk membuat sistem suria. Apabila tenaga suria diserap oleh penyerap, tenaga suria yang diterima olehnya dipindahkan ke penyejuk yang beredar melalui sistem tiub yang berdekatan dengan penyerap.

Di bahagian luar, panel tertutup dilindungi oleh lapisan lutsinar. Ia terbuat dari kaca tahan kalis kejutan yang mempunyai jalur pas 0.4-1.8 mikron. Julat ini menyumbang kepada sinaran suria maksimum. Kaca tahan kejutan memberikan perlindungan yang baik terhadap hujan batu. Di bahagian belakang, seluruh panel dilindungi dengan selamat.

Pengumpul suria rata menawarkan prestasi maksimum dan pembinaan sederhana. Kecekapan mereka meningkat kerana penggunaan penyerap. Mereka mampu menangkap cahaya matahari yang tersebar dan langsung.

Senarai kelebihan panel rata tertutup merangkumi:

• kesederhanaan reka bentuk;
• prestasi baik di kawasan dengan iklim yang hangat;
• keupayaan untuk memasang pada sudut apa pun dengan peranti untuk mengubah sudut kecenderungan;
• keupayaan untuk membersihkan diri dari salji dan beku;
• harga rendah.

Pengumpul suria rata sangat menguntungkan jika aplikasinya dirancang pada peringkat reka bentuk. Hayat perkhidmatan produk berkualiti adalah 50 tahun.

Kelemahannya termasuk:

• kehilangan haba yang tinggi;
• berat berat;
• angin yang tinggi ketika meletakkan panel pada sudut ke ufuk;
• had prestasi dengan perbezaan suhu melebihi 40 ° C.

Skop pengumpul tertutup jauh lebih luas daripada pemasangan solar jenis terbuka. Pada musim panas, mereka dapat memenuhi sepenuhnya keperluan air panas. Pada hari-hari sejuk, tidak termasuk oleh kemudahan awam semasa musim pemanasan, mereka boleh berfungsi sebagai ganti pemanas gas dan elektrik.

Kepada yang berhasrat buat pengumpul suria dengan tangan anda sendiri untuk alat pemanasan di negara ini, kami mencadangkan agar anda membiasakan diri dengan skema yang terbukti dan arahan pemasangan langkah demi langkah.

Perbandingan ciri pengumpul suria

Petunjuk terpenting pengumpul suria adalah kecekapan. Prestasi berguna pengumpul suria reka bentuk berbeza bergantung pada perbezaan suhu. Pada masa yang sama, pemungut rata jauh lebih murah daripada yang berbentuk tiub.

Nilai kecekapan bergantung pada kualiti pembuatan pengumpul suria. Tujuan grafik adalah untuk menunjukkan keberkesanan penggunaan sistem yang berbeza bergantung pada perbezaan suhu.

Semasa memilih pengumpul suria, perlu diperhatikan beberapa parameter yang menunjukkan kecekapan dan kekuatan peranti.

Terdapat beberapa ciri penting untuk pengumpul suria:

• pekali penjerapan - menunjukkan nisbah tenaga yang diserap dengan jumlah;
• faktor pelepasan - menunjukkan nisbah tenaga yang dihantar ke yang diserap;
• luas dan luas bukaan;
• Kecekapan.

Kawasan bukaan adalah kawasan kerja pengumpul suria. Dalam pengumpul rata, kawasan bukaan adalah maksimum. Kawasan bukaan sama dengan luas penyerap.

Cara untuk menyambung ke sistem pemanasan

Oleh kerana peranti bertenaga suria tidak dapat menyediakan bekalan kuasa yang stabil dan stabil sepanjang masa, diperlukan sistem yang tahan terhadap kekurangan ini.

Bagi Rusia tengah, alat solar tidak dapat menjamin bekalan tenaga yang berterusan, oleh itu ia digunakan sebagai sistem tambahan. Integrasi ke dalam sistem pemanasan dan air panas yang ada berbeza untuk pengumpul suria dan panel solar.

Litar pemungut air

Sistem sambungan yang berbeza digunakan bergantung pada tujuan penggunaan pemungut haba. Mungkin ada beberapa pilihan:

1. Pilihan musim panas untuk air panas
2. Pilihan musim sejuk untuk pemanasan dan air panas

Pilihan musim panas adalah yang paling mudah dan boleh dilakukan walaupun tidak pam edaranmenggunakan peredaran air semula jadi.

Air dipanaskan di pengumpul suria dan kerana pengembangan haba memasuki tangki simpanan dan dandang. Dalam kes ini, peredaran semula jadi berlaku: air sejuk disedut ke tempat air panas dari tangki.

Pada musim sejuk, pada suhu rendah, pemanasan langsung air tidak mungkin dilakukan. Satu antibeku khas beredar dalam litar tertutup, menyediakan pemindahan haba dari pemungut ke penukar haba di tangki

Seperti mana-mana sistem berdasarkan peredaran semula jadi, ia tidak berfungsi dengan sangat berkesan, memerlukan pematuhan terhadap bias yang diperlukan. Di samping itu, tangki simpanan mestilah lebih tinggi daripada pengumpul suria. Untuk menjaga air selama mungkin, tangki panas mesti dilindungi dengan teliti.

Sekiranya anda ingin benar-benar mencapai operasi pengumpul solar yang paling cekap, skema penyambungannya rumit.

Untuk mengelakkan pemungut berubah menjadi radiator penyejuk pada waktu malam, perlu menghentikan peredaran air secara paksa

Penyejuk tidak beku beredar melalui sistem pengumpul suria. Peredaran paksa disediakan oleh pam yang dikendalikan oleh pengawal.

Pengawal mengawal operasi pam edaran berdasarkan bacaan sekurang-kurangnya dua sensor suhu. Sensor pertama mengukur suhu di tangki simpanan, yang kedua - pada paip bekalan pembawa haba panas pengumpul suria.

Sebaik sahaja suhu di dalam tangki melebihi suhu penyejuk, di pengumpul, pengawal mematikan pam edaran, menghentikan peredaran penyejuk melalui sistem. Pada gilirannya, apabila suhu di tangki simpanan turun di bawah nilai yang telah ditentukan, dandang pemanasan dihidupkan.

Dengan kata baru dan alternatif yang berkesan untuk pengumpul suria dengan penyejuk, sistem keluli dengan tiub vakum, dengan prinsip operasi dan peranti yang kami cadangkan untuk berkenalan.

Litar suria

Akan menggoda untuk menerapkan yang serupa gambarajah sambungan suria ke grid kuasa, seperti yang berlaku pada pengumpul suria, mengumpulkan tenaga yang diterima setiap hari. Sayangnya, sangat mahal untuk membuat pek bateri dengan kapasiti yang mencukupi untuk sistem bekalan kuasa rumah persendirian. Oleh itu, rajah sambungan adalah seperti berikut.

Dengan penurunan kuasa arus elektrik dari bateri solar, unit ABP (penyertaan automatik cadangan) memastikan sambungan pengguna ke rangkaian elektrik biasa

Dari panel suria, caj masuk ke pengawal cas, yang melakukan beberapa fungsi: ia menyediakan pengisian semula bateri secara berterusan dan menstabilkan voltan. Selanjutnya, arus elektrik dibekalkan ke penyongsang, di mana penukaran arus terus 12V atau 24V kepada arus fasa tunggal 220V bergantian.

Sayangnya, rangkaian elektrik kami tidak disesuaikan untuk menerima tenaga; ia hanya dapat berfungsi dalam satu arah dari sumber ke pengguna. Atas sebab ini, anda tidak akan dapat menjual elektrik yang dihasilkan atau sekurang-kurangnya membuat meter berputar ke arah yang bertentangan.

Penggunaan panel suria bermanfaat kerana mereka memberikan bentuk tenaga yang lebih serba boleh, tetapi pada masa yang sama ia tidak dapat dibandingkan dengan kecekapan dengan pengumpul suria. Walau bagaimanapun, yang terakhir ini tidak mempunyai kemampuan untuk mengumpulkan tenaga, tidak seperti bateri fotovoltaik solar.

Contoh untuk mengira daya yang diperlukan

Semasa mengira daya pengumpul suria yang diperlukan, sangat kerap salah membuat pengiraan berdasarkan tenaga suria yang masuk pada bulan-bulan terdingin tahun ini.

Faktanya ialah pada bulan-bulan yang tersisa sepanjang tahun, keseluruhan sistem akan sentiasa panas. Suhu penyejuk pada musim panas di pintu keluar pengumpul suria boleh mencapai 200 ° C dengan pemanasan wap atau gas, 120 ° C antibeku, 150 ° C air. Sekiranya penyejuk mendidih, sebahagiannya akan tersejat. Akibatnya, ia mesti diganti.

Pengilang mengesyorkan bermula dari angka berikut:

• menyediakan bekalan air panas tidak lebih dari 70%;
• menyediakan sistem pemanasan tidak lebih daripada 30%.

Selebihnya haba yang diperlukan harus dihasilkan oleh peralatan pemanasan standard. Walaupun demikian, dengan petunjuk seperti ini setiap tahun, purata sekitar 40% dijimatkan semasa pemanasan dan bekalan air panas.

Kuasa yang dihasilkan oleh satu tiub sistem vakum bergantung pada lokasi geografi. Kadar tenaga suria jatuh setiap tahun pada 1 m² tanah dipanggil insolasi.

Dengan mengetahui panjang dan diameter tiub, anda boleh mengira bukaan - kawasan penyerapan yang berkesan. Masih perlu menerapkan faktor penyerapan dan pelepasan untuk mengira kapasiti satu tiub setiap tahun.

Contoh pengiraan:

Panjang standard tiub ialah 1800 mm, berkuat kuasa - 1600 mm. Diameter 58 mm. Aperture - kawasan berlorek yang dibuat oleh tiub. Oleh itu, luas segi empat tepat bayangan adalah:

S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m²

Kecekapan rata-rata tiub adalah 80%, penolakan solar untuk Moscow adalah sekitar 1170 kWh / m² setahun. Oleh itu, satu tiub akan dihasilkan setiap tahun:

W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86kW * j

Harus diingat bahawa ini adalah anggaran yang sangat kasar. Jumlah tenaga yang dihasilkan bergantung pada orientasi pemasangan, sudut, suhu tahunan purata, dll.

Dengan pelbagai jenis sumber tenaga alternatif dan cara menggunakannya boleh anda temui dalam artikel.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik tersebut

Video # 1. Demonstrasi tindakan pengumpul suria pada musim sejuk:

Video # 2. Perbandingan model pengumpul suria yang berbeza:

Sepanjang kewujudannya sendiri, manusia menghabiskan lebih banyak tenaga setiap tahun. Percubaan untuk menggunakan sinaran suria percuma telah dilakukan sejak sekian lama, tetapi baru-baru ini menjadi mungkin untuk menggunakan matahari secara efektif di garis lintang kita. Tidak ada keraguan bahawa masa depan terletak pada sistem suria.

Adakah anda ingin melaporkan ciri menarik dalam organisasi pemanasan solar rumah desa atau pondok? Sila tulis komen di blok di bawah. Di sini anda boleh mengemukakan soalan, meninggalkan foto dengan demonstrasi proses pemasangan sistem, berkongsi maklumat berguna.