Solvarme av et privat hus: alternativer og enhetsdiagrammer

Bruken av "grønn" energi levert av naturlige elementer kan redusere nyttekostnadene betydelig. For eksempel, når du har arrangert solvarme av et privat hus, vil du levere lavtemperatur radiatorer og gulvvarmesystemer med praktisk talt gratis kjølevæske. Enig, dette er en besparelse.

Du lærer alt om "grønne teknologier" fra artikkelen vår. Med vår hjelp kan du enkelt finne ut varianter av solcelleinstallasjoner, hvordan du ordner dem og detaljene i driften. Sikkert vil du være interessert i et av de populære alternativene som jobber intenst i verden, men ikke så populære hos oss så langt.

I gjennomgangen som ble presentert for din oppmerksomhet, analyseres designfunksjonene til systemene, tilkoblingsskjemaene er beskrevet i detalj. Et eksempel på beregning av en solvarmekrets for å vurdere realitetene i konstruksjonen er gitt. For å hjelpe uavhengige mestere, er fotosamlinger og videoer vedlagt.

Grønne varmeteknologier

1 m gjennomsnitt² Jordens overflate får 161 watt solenergi i timen. Ved ekvator vil dette tallet selvfølgelig være mange ganger høyere enn i Arktis. I tillegg avhenger tettheten av solstråling av tiden på året.

I Moskva-regionen er intensiteten av solstråling i desember-januar forskjellig fra mai-juli med mer enn fem ganger. Imidlertid er moderne systemer så effektive at de kan fungere nesten overalt på jorden.

Moderne solsystemer kan arbeide effektivt i overskyet og kaldt vær opp til -30 ° C

Oppgave om bruk solenergi strålingsenergi med maksimal effektivitet blir løst på to måter: direkte oppvarming i termiske samlere og solcelle solceller.Solcellepaneler konverterer først energien fra solstrålene til strøm, og overfører den deretter gjennom et spesielt system til forbrukere, for eksempel en elektrisk kjele.

Varmeoppsamlere, oppvarmet ved bruk av sollys, varme kjølevæsken til varmesystemer og varmtvannsforsyning.

Termiske samlere finnes i flere former, inkludert åpne og lukkede systemer, flate og sfæriske strukturer, halvkuleformede samlere, konsentratorer og mange andre alternativer. Termisk energi mottatt fra solfangere brukes til å varme opp varmt vann eller et varmemedium.

Et bredt spekter av bransjer produserer manifoldsystemer for inkludering i et uavhengig varmeanlegg. Imidlertid er det enkleste alternativet for en sommerbolig enkelt å gjøre med din egen:

Til tross for den tydelige fremgangen med å utvikle løsninger for innsamling, lagring og bruk av solenergi, er det fordeler og ulemper.

Effektiv bruk av solenergi

Den mest åpenbare fordelen ved å bruke solenergi er dens generelle tilgjengelighet. Selv i det mest dystre og overskyede været, kan solenergi samles og brukes.

Det andre plusset er null utslipp. Faktisk er dette den mest miljøvennlige og naturlige energiformen. Solcellepaneler og samlere lager ikke støy. I de fleste tilfeller er de installert på takene til bygninger uten å okkupere det brukbare området i et forstadsområde.

Effektiviteten av solvarme i våre breddegrader er ganske lav, på grunn av det utilstrekkelige antallet solskinnsdager for regelmessig drift av systemet (+)

Ulempene forbundet med bruk av solenergi er uoverensstemmelsen med belysning. I mørket er det ingenting å samle på, situasjonen forverres av at toppen av fyringssesongen faller på de korteste dagslysstimene i året. Det er nødvendig å overvåke panelenes optiske renslighet, mindre forurensning reduserer effektiviteten kraftig.

I tillegg kan det ikke sies at driften av systemet på solenergi er helt gratis, det er konstante kostnader for avskrivning av utstyr, driften av sirkulasjonspumpen og kontrollelektronikk.

En betydelig ulempe med oppvarming basert på bruk av solfangere er manglende evne til å lagre termisk energi. Bare ekspansjonstank er inkludert i kretsen (+)

Åpne solfangere

En åpen solfanger er et system av rør som er ubeskyttet mot ytre påvirkninger, gjennom hvilke en varmebærer oppvarmet direkte av solen sirkulerer.

Vann, gass, luft, frostvæske brukes som varmebærer. Rørene er enten montert på et støttepanel i form av en spole, eller er koblet i parallelle rader til utløpsrøret.

Solfangere av åpen type klarer ikke å varme opp et privat hus. På grunn av den manglende isolasjonen kjøler kjølevæsken raskt. De brukes om sommeren hovedsakelig til å varme opp vann i dusjer eller bassenger

Åpne samlere har vanligvis ingen isolasjon. Designet er veldig enkelt, derfor har det lave kostnader og lages ofte uavhengig.

På grunn av den manglende isolasjonen bevarer de praktisk talt ikke energien som er mottatt fra solen, og er preget av lav effektivitet. De brukes hovedsakelig om sommeren til å varme opp vann i bassenger eller dusjer.

De er installert i solfylte og varme regioner, med små forskjeller i omgivelsestemperatur og oppvarmet vann. De fungerer bra bare i solfylt, rolig vær.

Den enkleste solfangeren med en varmeavleder laget av en bukt med polymerrør vil sikre tilførsel av oppvarmet vann på hytta for vanning og hjemmebehov

Rørformede manifolder

Rørformede solfangere er satt sammen fra separate rør som vann, gass eller damp renner langs. Dette er en av variantene av åpne heliosystemer. Imidlertid er kjølevæsken allerede mye bedre beskyttet mot ytre negative. Spesielt i vakuuminstallasjoner, ordnet etter prinsippet om termoser.

Hvert rør er koblet til systemet separat, parallelt med hverandre. Hvis det ene røret svikter, er det enkelt å erstatte det med et nytt. Hele strukturen kan settes sammen direkte på taket av bygningen, noe som i stor grad letter installasjonen.

Det rørformede manifoldet har en modulær struktur. Hovedelementet er et vakuumrør, antall rør varierer fra 18 til 30, som lar deg nøyaktig velge kraften til systemet

Et tungt pluss av rørformede solfangere er den sylindriske formen til hovedelementene, på grunn av hvilken solstråling fanges opp hele dagen uten bruk av dyre sporingssystemer for solens bevegelse.

Et spesielt flerlags belegg skaper en slags optisk felle for sollys. Diagrammet viser den ytre veggen til vakuumpæren som reflekterer strålene på veggene i den indre pæren (+)

I henhold til utformingen av rørene skilles fjær- og koaksiale solfangere.

Koaksialrøret er et Dyayur-kar eller en kjent termos. Laget av to kolber mellom det pumpes luft ut. Et meget selektivt belegg som effektivt absorberer solenergi, påføres den indre overflaten av den indre pæren.

Med rørets sylindriske form faller alltid solstrålene vinkelrett på overflaten

Varmeenergi fra det interne selektive laget overføres til et varme rør eller intern varmeveksler fra aluminiumsplater. På dette stadiet oppstår uønsket varmetap.

Fjærrøret er en glassflaske med en fjærabsorber innsatt inni.

Systemet fikk navnet sitt fra en fjærabsorberende, som tett vikles rundt en varmekanal laget av varmeledende metall

For god varmeisolasjon pumpes luft ut av røret. Varmeoverføring fra absorberen skjer uten tap, så effektiviteten til fjærrørene er høyere.

I henhold til metoden for varmeoverføring er det to systemer: en gang gjennom og med et varme rør. Termorøret er en forseglet beholder med en flyktig væske.

Siden flyktig væske naturlig strømmer til bunnen av varmerøret, er minimum hellingsvinkel 20 ° C

Inne i termorøret er det en flyktig væske som absorberer varme fra kolvenes innervegg eller fra fjærabsorberen. Under påvirkning av temperatur koker væsken og stiger i form av damp. Etter at varmen er overført til varmemediet eller varmtvannforsyningen, kondenseres dampen til en væske og strømmer ned.

Som en flyktig væske blir vann ofte brukt ved lavt trykk. I et direkte-strømningssystem brukes et U-formet rør, gjennom hvilket vann eller et oppvarmingsmedium sirkulerer.

Den ene halvdelen av det U-formede røret er designet for kald kjølevæske, den andre fjerner det oppvarmede. Ved oppvarming utvides kjølevæsken og kommer inn i lagertanken, og gir naturlig sirkulasjon. Som for systemer med termorør, skal minimum hellingsvinkel være minst 20⁰.

Med direkte strømningstilkobling kan ikke trykket i systemet være høyt, siden det er et teknisk vakuum inne i kolben

Direktstrømningssystemer er mer effektive siden de umiddelbart varme opp kjølevæsken. Hvis systemene til solfangere er planlagt for bruk året rundt, pumpes spesielle frostvæsker inn i dem.

Bruken av rørformede solfangere har flere fordeler og ulemper. Utformingen av den rørformede solfangeren består av de samme elementene, som er relativt enkle å erstatte.

fordeler:

• lavt varmetap;
• evne til å jobbe ved temperaturer opp til -30⁰⁰;
• effektiv produktivitet gjennom dagslysetiden;
• god ytelse i områder med temperert og kaldt klima;
• lav vindmengde, rettferdiggjort av muligheten til at rørsystemer passerer luftmasser gjennom seg selv;
• muligheten for å produsere kjølevæske med høy temperatur.

Strukturelt har den rørformede strukturen en begrenset åpningsflate.

Det har følgende ulemper:

• ikke i stand til selvrensende fra snø, is, rim.
• høye kostnader.

Til tross for de opprinnelig høye kostnadene, lønner rørsamler seg raskere. De har en lang levetid.

Rørformede samlere er solsystemer av åpen type, og er derfor ikke egnet for helårsbruk i varmesystemer (+)

Flatstengte systemer

Den flate samleren består av en aluminiumsramme, et spesielt absorberende lag - en absorber, et gjennomsiktig belegg, en rørledning og en varmeovn.

Som absorber brukes svartmalt kobber, som er preget av varmeledningsevne ideell for å lage solsystemer. Når solenergien blir absorbert av absorberen, overføres den solenergien som den mottas til kjølevæsken som sirkulerer langs rørsystemet ved siden av absorbenten.

På utsiden er det lukkede panelet beskyttet av et gjennomsiktig belegg. Det er laget av støtsikkert herdet glass med et passbånd på 0,4-1,8 mikron. Dette området utgjør den maksimale solstrålingen. Støtsikkert glass gir god beskyttelse mot hagl. På baksiden er hele panelet pålitelig isolert.

Flat solfangere tilbyr maksimal ytelse og enkel konstruksjon. Effektiviteten deres økes på grunn av bruk av en absorbent. De er i stand til å fange spredt og direkte sollys.

Listen over fordelene med lukkede flate paneler inkluderer:

• enkelhet i design;
• god ytelse i regioner med varmt klima;
• muligheten til å installere i alle vinkler med enheter for å endre helningsvinkelen;
• muligheten til å selvrensende fra snø og rim.
• lav pris.

Flat solfangere er spesielt fordelaktig hvis bruken er planlagt på designstadiet. Levetiden for kvalitetsprodukter er 50 år.

Ulempene inkluderer:

• høyt varmetap;
• tung vekt;
• høy vindstyrke når du plasserer paneler i en vinkel mot horisonten;
• ytelsesbegrensninger med temperaturforskjeller på mer enn 40 ° C.

Omfanget av lukkede samlere er mye større enn åpen solenergiinstallasjoner. Om sommeren klarer de å tilfredsstille behovet for varmt vann. På kjølige dager, ikke inkludert av offentlige verktøy i varmesesongen, kan de jobbe i stedet for gass og elektriske ovner.

Til de som ønsker det lage en solfanger med egne hender for en varmeenhet i landet, foreslår vi at du setter deg inn i påviste ordninger og trinnvise monteringsinstruksjoner.

Sammenligning av kjennetegnene til solfangere

Den viktigste indikatoren på en solfanger er effektiviteten. Den nyttige ytelsen til forskjellige i solfangere i design avhenger av temperaturforskjellen. Samtidig er flate samlere mye billigere enn rørformede.

Effektivitetsverdiene avhenger av produksjonskvaliteten til solfangeren. Formålet med grafen er å vise effektiviteten av å bruke forskjellige systemer avhengig av temperaturforskjellen.

Når du velger en solfanger, er det verdt å ta hensyn til en rekke parametere som viser enhetens effektivitet og kraft.

Det er flere viktige egenskaper for solfangere:

• adsorpsjonskoeffisient - viser forholdet mellom absorbert energi og totalt;
• utslippsfaktor - viser forholdet mellom overført energi til absorbert;
• total og blenderåpning;
• Effektivitet.

Blenderåpningsområdet er arbeidsområdet til solfangeren. I en flat samler er blenderområdet maksimalt. Blenderåpningsområdet er lik området med absorberen.

Måter å koble til varmesystemet

Siden solcelledrevne enheter ikke kan gi en stabil og døgnåpen strømforsyning, er det nødvendig med et system som er motstandsdyktig mot disse manglene.

For sentrale Russland kan ikke solenheter garantere en jevn tilførsel av energi, derfor brukes de som et tilleggssystem. Integrering i det eksisterende varme- og varmtvannssystemet er forskjellig for solfangeren og solcellepanelet.

Vannoppsamlerkrets

Ulike tilkoblingssystemer brukes avhengig av formålet med bruk av varmesamleren. Det kan være flere alternativer:

1. Sommeralternativ for varmt vann
2. Vinteralternativ for oppvarming og varmt vann

Sommeralternativet er det enkleste og kan klare seg selv sirkulasjonspumpeved hjelp av naturlig vannsirkulasjon.

Vann varmes opp i solfangeren og kommer på grunn av termisk ekspansjon inn i lagringstanken eller kjelen. I dette tilfellet oppstår naturlig sirkulasjon: kaldt vann suges inn i stedet for varmt vann fra tanken.

Om vinteren, ved lave temperaturer, er ikke direkte oppvarming av vannet mulig. En spesiell frostvæske sirkulerer i en lukket krets, og gir varmeoverføring fra oppsamleren til varmeveksleren i tanken

Som ethvert system basert på naturlig sirkulasjon, fungerer det ikke veldig effektivt, og krever overholdelse av de nødvendige skjevhetene. I tillegg må lagringstanken være høyere enn solfangeren. For å holde vannet så lenge som mulig, må den varme tanken være forsiktig isolert.

Hvis du virkelig vil oppnå den mest effektive driften av solfangeren, er tilkoblingsplanen komplisert.

For å forhindre at samleren blir til en kjøleradiator om natten, er det nødvendig å stoppe sirkulasjonen av vann med kraft

Ikke-frysende kjølevæske sirkulerer gjennom solfangersystemet. Tvungen sirkulasjon er levert av en pumpe styrt av en kontroller.

Kontrolleren kontrollerer driften av sirkulasjonspumpen basert på avlesninger fra minst to temperatursensorer. Den første sensoren måler temperaturen i lagringstanken, den andre - på tilførselsrøret til den varme varmebæreren til solfangeren.

Så snart temperaturen i tanken overstiger kjølevæskets temperatur, i oppsamleren, slår kontrolleren av sirkulasjonspumpen og stopper sirkulasjonen av kjølevæsken gjennom systemet. Når temperaturen i lagringstanken faller under en forhåndsbestemt verdi, slås varmekjelen på igjen.

Med et nytt ord og et effektivt alternativ til solfangere med kjølevæske, stålsystemer med vakuumrør, med prinsippet om drift og enheter vi foreslår å bli kjent med.

Solkrets

Det ville være fristende å bruke et lignende solfangertilkoblingsskjema til strømnettet, som tilfellet er for solfangeren, som akkumulerer den mottatte energien per dag. Dessverre er det veldig dyrt å lage en batteripakke med tilstrekkelig kapasitet for strømforsyningssystemet til et privat hus. Derfor er tilkoblingsskjemaet som følger.

Med en reduksjon i strømmen fra elektrisk strøm fra solbatteriet, sikrer ABP-enheten (automatisk inkludering av reserven) forbrukere til et felles elektrisk nettverk

Fra solcellepaneler går ladingen til ladekontrolleren, som utfører flere funksjoner: den gir konstant lading av batteriene og stabiliserer spenningen. Videre tilføres den elektriske strømmen til omformeren, hvor konvertering av likestrøm 12V eller 24V til vekslende enfasestrøm 220V.

Akk, våre elektriske nettverk er ikke tilpasset energi, de kan bare jobbe i en retning fra en kilde til en forbruker. Av denne grunn vil du ikke kunne selge produsert strøm eller i det minste få måleren til å snurre i motsatt retning.

Bruken av solcellepaneler er fordelaktig ved at de gir en mer allsidig form for energi, men samtidig kan de ikke sammenlignes i effektivitet med solfangere. Sistnevnte har imidlertid ikke muligheten til å samle energi, i motsetning til solcelleanlegg.

Eksempel for beregning av ønsket effekt

Når du beregner den nødvendige kraften til solfangeren, er det veldig ofte feil å gjøre beregninger basert på den innkommende solenergien i de kaldeste månedene i året.

Faktum er at i de gjenværende månedene av året vil hele systemet hele tiden overopphetes. Kjølevæskets temperatur om sommeren ved utgangen av solfangeren kan nå 200 ° C ved oppvarming av damp eller gass, 120 ° C frostvæske, 150 ° C vann. Hvis kjølevæsken koker, vil den delvis fordampe. Som et resultat må den byttes ut.

Produsenter anbefaler å starte med følgende tall:

• å levere varmtvannsforsyning ikke mer enn 70%;
• som gir et varmesystem på ikke mer enn 30%.

Resten av nødvendig varme skal genereres av standardvarmeutstyr. Likevel, med slike indikatorer per år, spares gjennomsnittlig rundt 40% på oppvarming og varmtvannsforsyning.

Kraften som genereres av et rør i vakuumsystemet avhenger av den geografiske plasseringen. Satsen for solenergi som faller per år på 1 meter² land kalles insolasjon.

Når du kjenner lengden og diameteren på røret, kan du beregne blenderåpningen - det effektive absorpsjonsområdet. Det gjenstår å anvende absorpsjons- og utslippsfaktorer for å beregne kapasiteten til ett rør per år.

Beregningseksempel:

Standard lengde på røret er 1800 mm, effektiv - 1600 mm. Diameter 58 mm. Blenderåpning - et skyggefullt område opprettet av røret. Dermed er skyggerektangelets område:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m²

Effektiviteten til gjennomsnittlig rør er 80%, solenergi-isolasjon for Moskva er omtrent 1170 kWh / m² per år. Dermed vil ett rør produsere per år:

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

Det skal bemerkes at dette er et veldig grovt estimat. Mengden generert energi avhenger av orienteringen til installasjonen, vinkel, gjennomsnittlig årstemperatur, etc.

Med alle slags alternative energikilder og måter du kan bruke dem på i artikkelen.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Video nr. 1. Demonstrasjon av virkningen av solfangeren om vinteren:

Video nr. 2. Sammenligning av forskjellige modeller av solfangere:

Gjennom sin egen eksistens forbrukes menneskeheten mer og mer energi hvert år. Forsøk på å bruke gratis solstråling har vært gjort i lang tid, men først nylig har det blitt mulig å effektivt bruke solen på våre breddegrader. Det er ingen tvil om at fremtiden ligger hos solsystemer.

Vil du rapportere interessante funksjoner i organisasjonen av solvarme av et landsted eller hytte? Skriv kommentarer i blokken nedenfor. Her kan du stille et spørsmål, legge igjen et bilde med en demonstrasjon av systemmonteringsprosessen, dele nyttig informasjon.