Özel bir evin güneş ısıtması: seçenekler ve cihaz şemaları

Doğal elementlerin sağladığı "yeşil" enerjinin kullanılması, işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir. Örneğin, özel bir evin güneş enerjisini ısıtmayı ayarladıktan sonra, neredeyse ücretsiz soğutma sıvısı ile düşük sıcaklıklı radyatörler ve yerden ısıtma sistemleri tedarik edeceksiniz. Katılıyorum, bu bir tasarruf.

Makalemizden “yeşil teknolojiler” hakkında her şeyi öğreneceksiniz. Yardımımızla, güneş enerjisi tesisatlarının çeşitlerini, bunların nasıl düzenleneceğini ve çalışma özelliklerini kolayca anlayabilirsiniz. Şüphesiz dünyada yoğun olarak çalışan, ancak şu ana kadar bizimle çok popüler olmayan popüler seçeneklerden biriyle ilgileneceksiniz.

Dikkatinize sunulan incelemede, sistemlerin tasarım özellikleri analiz edilmiş, bağlantı şemaları ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Yapısının gerçekliğini değerlendirmek için bir güneş ısıtma devresinin hesaplanmasına bir örnek verilmiştir. Bağımsız ustalara yardımcı olmak için fotoğraf koleksiyonları ve videolar eklenmiştir.

Yeşil ısı teknolojileri

Ortalama 1 m² Dünyanın yüzeyi saatte 161 watt güneş enerjisi alıyor. Tabii ki, ekvatorda, bu rakam Kuzey Kutbu'ndan çok daha yüksek olacaktır. Ek olarak, güneş radyasyonunun yoğunluğu yılın zamanına bağlıdır.

Moskova bölgesinde, Aralık-Ocak aylarında güneş radyasyonunun yoğunluğu Mayıs-Temmuz'dan beş kattan fazla farklılık göstermektedir. Bununla birlikte, modern sistemler o kadar etkilidir ki dünyanın hemen her yerinde çalışabilirler.

Modern güneş sistemleri, -30 ° C'ye kadar bulutlu ve soğuk havalarda etkili bir şekilde çalışabilir

Kullanım görevi güneş radyasyonu enerjisi maksimum verimlilikle iki şekilde çözülür: termal kolektörlerde doğrudan ısıtma ve güneş fotovoltaik piller.Güneş panelleri önce güneş ışınlarının enerjisini elektriğe dönüştürür, daha sonra özel bir sistem üzerinden elektrikli bir kazan gibi tüketicilere iletir.

Güneş ışığının etkisiyle ısıtılan ısı toplayıcıları, ısıtma sistemlerinin soğutucusunu ve sıcak su beslemesini ısıtır.

Termal toplayıcılar açık ve kapalı sistemler, düz ve küresel yapılar, yarım küre toplayıcılar, yoğunlaştırıcılar ve diğer birçok seçenek dahil olmak üzere çeşitli şekillerde gelir. Güneş kolektörlerinden alınan termal enerji, sıcak suyu veya bir ısıtma ortamını ısıtmak için kullanılır.

Çok çeşitli endüstriler, bağımsız bir ısıtma ağına dahil olmak için manifold sistemleri üretir. Ancak, bir yazlık için en basit seçenek kendinizle yapmak kolaydır:

Güneş enerjisinin toplanması, depolanması ve kullanımı için çözümler geliştirmedeki net ilerlemeye rağmen, avantaj ve dezavantajlar vardır.

Güneş enerjisinin verimli kullanımı

Güneş enerjisini kullanmanın en belirgin yararı genel kullanılabilirliğidir. Aslında, en kasvetli ve bulutlu havalarda bile güneş enerjisi toplanabilir ve kullanılabilir.

İkinci artı sıfır emisyon. Aslında, bu en çevre dostu ve doğal enerji şeklidir. Güneş panelleri ve toplayıcılar gürültü yapmaz. Çoğu durumda, bir banliyö alanının kullanılabilir alanını işgal etmeden binaların çatılarına monte edilirler.

Enlemlerimizde güneş ısıtmasının verimliliği, sistemin düzenli çalışması için güneşli günlerin yetersiz olması nedeniyle oldukça düşüktür (+)

Güneş enerjisinin kullanımıyla ilgili dezavantajlar, aydınlatmanın tutarsızlığıdır. Karanlıkta, toplanacak hiçbir şey yok, durum, ısıtma mevsiminin zirvesinin yılın en kısa gün ışığı saatlerine düşmesi gerçeğiyle ağırlaşıyor. Panellerin optik temizliğini izlemek gerekir, küçük kirlilik verimliliği keskin bir şekilde azaltır.

Buna ek olarak, sistemin güneş enerjisi üzerinde çalışmasının tamamen ücretsiz olduğu söylenemez, ekipmanın amortismanı, sirkülasyon pompasının çalışması ve kontrol elektroniği için sabit maliyetler vardır.

Güneş kolektörlerinin kullanımına dayalı ısınmanın önemli bir dezavantajı, termal enerjinin depolanamamasıdır. Devreye sadece genleşme tankı dahildir (+)

Açık güneş kollektörleri

Açık bir güneş kolektörü, doğrudan güneş tarafından ısıtılan bir ısı taşıyıcının dolaştığı dış etkilerden korunmayan bir tüp sistemidir.

Isı taşıyıcı olarak su, gaz, hava, antifriz kullanılır. Tüpler ya bir bobin şeklinde bir destek paneline monte edilir ya da çıkış borusuna paralel sıralar halinde bağlanır.

Açık tip güneş kolektörleri, özel bir evin ısınmasıyla baş edemez. Yalıtım eksikliği nedeniyle, soğutucu hızlı bir şekilde soğur. Yaz aylarında çoğunlukla duşlarda veya havuzlarda su ısıtmak için kullanılırlar

Açık kollektörlerin genellikle yalıtımı yoktur. Tasarım çok basittir, bu nedenle düşük bir maliyete sahiptir ve genellikle bağımsız olarak yapılır.

Yalıtım eksikliği nedeniyle, pratik olarak güneşten alınan enerjiyi korumazlar ve düşük verimlilik ile karakterize edilirler. Genellikle yaz aylarında havuzlarda veya duşlarda su ısıtmak için kullanılırlar.

Güneşli ve sıcak bölgelerde, ortam sıcaklığı ve ısıtılmış su arasındaki küçük farklarla kurulurlar. Sadece güneşli, sakin havalarda iyi çalışırlar.

Bir polimer boru bölmesinden yapılmış bir ısı emiciye sahip en basit güneş kolektörü, sulama ve ev ihtiyaçları için kulübede ısıtılmış su tedarikini sağlayacaktır.

Boru şeklindeki manifoldlar

Borulu güneş kolektörleri, su, gaz veya buharın çalıştığı ayrı tüplerden monte edilir. Bu, açık heliosistemlerin çeşitlerinden biridir. Bununla birlikte, soğutucu zaten harici negatiften çok daha iyi korunmaktadır. Özellikle vakum tesisatlarında, termos prensibine göre düzenlenmiştir.

Her tüp, sisteme birbirine paralel olarak ayrı ayrı bağlanır. Bir tüp arızalanırsa, yeni bir tüp ile değiştirilmesi kolaydır. Tüm yapı doğrudan binanın çatısına monte edilebilir, bu da kurulumu büyük ölçüde kolaylaştırır.

Boru şeklindeki manifold modüler bir yapıya sahiptir. Ana eleman bir vakum tüpüdür, tüp sayısı 18 ila 30 arasında değişir, bu da sistemin gücünü doğru bir şekilde seçmenizi sağlar

Tübüler güneş kolektörlerinin ağır bir artısı, güneşin radyasyonu, güneşin hareketi için pahalı izleme sistemleri kullanılmadan gün boyu yakalandığı için ana elemanların silindirik şeklidir.

Özel çok katmanlı kaplama, güneş ışığı için bir tür optik tuzak oluşturur. Şema, iç ampulün duvarlarındaki ışınları yansıtan vakum ampulünün dış duvarını kısmen göstermektedir (+)

Tüplerin tasarımına göre, tüy ve koaksiyel güneş kolektörleri ayırt edilir.

Koaksiyel tüp bir Dyayur kabı veya bilinen bir termodur. Havanın dışarı pompalandığı iki şişeden yapılmıştır. İç ampulün iç yüzeyine güneş enerjisini etkili bir şekilde emen oldukça seçici bir kaplama uygulanır.

Tüpün silindirik şekliyle, güneş ışınları her zaman yüzeye dik düşer

Dahili seçici katmandan gelen termal enerji, alüminyum plakalardan bir ısı borusuna veya dahili ısı eşanjörüne aktarılır. Bu aşamada, istenmeyen ısı kaybı meydana gelir.

Tüy tüpü, içine bir tüy emici yerleştirilmiş bir cam silindirdir.

Sistem adını, ısı ileten metalden yapılmış bir ısı kanalının etrafına sıkıca saran bir tüy emiciden aldı.

İyi ısı yalıtımı için hava borudan dışarı pompalanır. Emiciden ısı transferi kayıpsız olarak gerçekleşir, bu nedenle tüy tüplerinin verimliliği daha yüksektir.

Isı transferi yöntemine göre, iki sistem vardır: bir kez ve bir ısı borusu ile. Termotüp uçucu bir sıvıyla kapalı bir kaptır.

Uçucu sıvı doğal olarak ısı borusunun tabanına aktığından, minimum eğim açısı 20 ° C'dir.

Termotüpün içinde, şişenin iç duvarından veya tüy emiciden ısıyı emen uçucu bir sıvı vardır. Sıcaklığın etkisi altında, sıvı kaynar ve buhar şeklinde yükselir. Isı, ısıtma ortamına veya sıcak su kaynağına aktarıldıktan sonra, buhar bir sıvıya yoğunlaşır ve aşağı akar.

Uçucu bir sıvı olarak, su genellikle düşük basınçta kullanılır. Doğrudan akışlı bir sistemde, suyun veya bir ısıtma ortamının dolaştığı U şeklinde bir tüp kullanılır.

U-şekilli tüpün yarısı soğuk soğutma sıvısı için tasarlanmıştır, ikincisi ısıtmalı olanı kaldırır. Isıtıldığında, soğutucu genişler ve depolama tankına girerek doğal sirkülasyon sağlar. Termotüplü sistemlerde olduğu gibi, minimum eğim açısı en az 20⁰ olmalıdır.

Doğrudan akış bağlantısı ile, şişenin içinde teknik bir vakum olduğu için sistemdeki basınç yüksek olamaz.

Doğrudan akışlı sistemler, soğutucuyu hemen ısıttıkları için daha verimlidir. Güneş kolektörleri sistemlerinin tüm yıl boyunca kullanılması planlanıyorsa, bunlara özel antifrizler pompalanır.

Borulu güneş kolektörlerinin kullanımının çeşitli avantajları ve dezavantajları vardır. Borulu güneş kolektörünün tasarımı, değiştirilmesi nispeten kolay olan aynı elemanlardan oluşur.

Avantajları:

• düşük ısı kaybı;
• -30⁰С'ye kadar sıcaklıklarda çalışma yeteneği;
• gün ışığında etkili verimlilik;
• ılıman ve soğuk iklime sahip alanlarda iyi performans;
• borulu sistemlerin hava kütlelerini kendi içinden geçirme kabiliyeti ile haklı görülen düşük hava akımı;
• yüksek sıcaklıkta soğutma sıvısı üretme imkanı.

Yapısal olarak, boru şeklindeki yapı sınırlı bir açıklık yüzeyine sahiptir.

Aşağıdaki dezavantajlara sahiptir:

• kar, buz, hoarfrost'tan kendi kendini temizleyemez;
• yüksek maliyet.

Başlangıçta yüksek maliyete rağmen, boru şeklindeki toplayıcılar daha hızlı ödeme yapar. Uzun ömürlüdürler.

Borulu kolektörler açık tip güneş sistemleridir, bu nedenle ısıtma sistemlerinde yıl boyunca kullanım için uygun değildir (+)

Düz Kapalı Sistemler

Düz toplayıcı bir alüminyum çerçeve, özel bir emici tabaka - bir emici, şeffaf bir kaplama, bir boru hattı ve bir ısıtıcıdan oluşur.

Bir emici olarak, güneş sistemleri oluşturmak için ideal termal iletkenlik ile karakterize karartılmış sac bakır kullanılır. Güneş enerjisi emici tarafından emildiğinde, aldığı güneş enerjisi emiciye bitişik tüp sisteminden dolaşan soğutucuya aktarılır.

Dışarıda, kapalı panel şeffaf bir kaplama ile korunmaktadır. 0.4-1.8 mikronluk bir geçiş bandına sahip darbeye dayanıklı temperli camdan yapılmıştır. Bu aralık maksimum güneş radyasyonunu açıklar. Darbeye dayanıklı cam, doluya karşı iyi koruma sağlar. Arkada, tüm panel güvenilir bir şekilde yalıtılmıştır.

Düz güneş kolektörleri maksimum performans ve basit yapı sunar. Bir emici kullanımı nedeniyle verimlilikleri artar. Dağınık ve doğrudan güneş ışığını yakalayabilirler.

Kapalı düz panellerin faydaları listesi şunları içerir:

• tasarımın sadeliği;
• sıcak iklime sahip bölgelerde iyi performans;
• eğim açısını değiştirmek için cihazlar ile herhangi bir açıda kurulum yeteneği;
• kar ve hoarfrost'tan kendi kendini temizleme yeteneği;
• düşük fiyat.

Düz güneş kollektörleri, uygulamalarının tasarım aşamasında planlanması durumunda özellikle avantajlıdır. Kaliteli ürünlerin hizmet ömrü 50 yıldır.

Dezavantajları şunları içerir:

• yüksek ısı kaybı;
• ağır ağırlık;
• panelleri ufka doğru bir açıyla yerleştirirken yüksek rüzgar hızı;
• 40 ° C'den yüksek sıcaklık farklarıyla performans sınırlamaları

Kapalı kollektörlerin kapsamı, açık tip güneş tesisatlarından çok daha geniştir. Yaz aylarında, sıcak su ihtiyacını tam olarak karşılayabilirler. Isıtma mevsimi boyunca kamu hizmetleri tarafından dahil edilmeyen serin günlerde, gaz ve elektrikli ısıtıcılar yerine çalışabilirler.

İsteyenlere güneş kolektörü yapmak Ülkede bir ısıtma cihazı için kendi ellerinizle, kanıtlanmış şemaları ve adım adım montaj talimatlarını öğrenmenizi öneririz.

Güneş kollektörlerinin özelliklerinin karşılaştırılması

Bir güneş kolektörünün en önemli göstergesi verimliliktir. Farklı tasarım güneş kolektörlerinin yararlı performansı sıcaklık farkına bağlıdır. Aynı zamanda, düz toplayıcılar boru şeklindeki toplayıcılardan çok daha ucuzdur.

Verimlilik değerleri güneş kolektörünün üretim kalitesine bağlıdır. Grafiğin amacı, sıcaklık farkına bağlı olarak farklı sistemler kullanmanın etkinliğini göstermektir.

Bir güneş kolektörü seçerken, cihazın verimliliğini ve gücünü gösteren bir dizi parametreye dikkat etmek önemlidir.

Güneş kolektörleri için birkaç önemli özellik vardır:

• adsorpsiyon katsayısı - emilen enerjinin toplama oranını gösterir;
• emisyon faktörü - iletilen enerjinin emilene oranını gösterir;
• toplam ve açıklık alanı;
• Verimlilik.

Diyafram alanı, güneş kolektörünün çalışma alanıdır. Düz bir kolektörde, diyafram alanı maksimumdur. Açıklık alanı emicinin alanına eşittir.

Isıtma sistemine bağlanma yolları

Güneş enerjisiyle çalışan cihazlar sabit ve gece gündüz bir güç kaynağı sağlayamadığından, bu eksikliklere dayanıklı bir sisteme ihtiyaç vardır.

Merkezi Rusya için, güneş cihazları sabit bir enerji tedarikini garanti edemez, bu nedenle ek bir sistem olarak kullanılırlar. Mevcut ısıtma ve sıcak su sistemine entegrasyon, güneş kolektörü ve güneş paneli için farklıdır.

Su toplama devresi

Isı toplayıcının kullanım amacına bağlı olarak farklı bağlantı sistemleri kullanılır. Birkaç seçenek olabilir:

1. Sıcak su için yaz seçeneği
2. Isıtma ve sıcak su için kış seçeneği

Yaz seçeneği en basit olanıdır ve hatta sirkülasyon pompasıdoğal su sirkülasyonu kullanarak.

Su güneş kollektöründe ısıtılır ve termal genleşme nedeniyle depolama tankına veya kazana girer. Bu durumda, doğal sirkülasyon meydana gelir: tanktan sıcak su yerine soğuk su emilir.

Kışın, düşük sıcaklıklarda, suyun doğrudan ısıtılması mümkün değildir. Özel bir antifriz kapalı bir devrede dolaşarak kollektörden tanktaki ısı eşanjörüne ısı transferi sağlar

Doğal dolaşıma dayalı herhangi bir sistem gibi, çok etkili bir şekilde çalışmaz ve gerekli önyargılara uyulmasını gerektirir. Ayrıca, depolama tankı güneş kolektöründen daha yüksek olmalıdır. Suyu mümkün olduğunca uzun süre tutmak için sıcak tank dikkatlice yalıtılmalıdır.

Güneş kolektörünün en verimli çalışmasını gerçekten elde etmek istiyorsanız, bağlantı şeması karmaşıktır.

Toplayıcının geceleri bir soğutma radyatörüne dönüşmesini önlemek için, suyun dolaşımını zorla durdurmak gerekir.

Donmayan soğutma suyu güneş kolektör sistemi üzerinden dolaşır. Zorla sirkülasyon, bir kontrolör tarafından kontrol edilen bir pompa ile sağlanır.

Kontrolör, en az iki sıcaklık sensörünün okumalarına dayanarak sirkülasyon pompasının çalışmasını kontrol eder. İlk sensör, depolama tankındaki sıcaklığı, ikincisi - güneş kolektörünün sıcak ısı taşıyıcısının besleme borusunda ölçer.

Depodaki sıcaklık soğutma sıvısının sıcaklığını aşar aşmaz, kolektörde, kontrolör, soğutma sıvısının dolaşımını sistem üzerinden durdurarak sirkülasyon pompasını kapatır. Buna karşılık, depolama tankındaki sıcaklık önceden belirlenmiş bir değerin altına düştüğünde, ısıtma kazanı açılır.

Yeni bir kelime ve soğutucu ile güneş kollektörlerine etkili bir alternatif, vakum tüpleri, tanışmayı önerdiğimiz çalışma prensibi ve cihazlar ile.

Güneş devresi

Benzer bir uygulama yapmak cazip olurdu güneş bağlantı şeması Güneş kolektörü için olduğu gibi, günde alınan enerjiyi biriktirerek güç şebekesine. Ne yazık ki, özel bir evin güç kaynağı sistemi için yeterli kapasitede bir pil paketi oluşturmak çok pahalıdır. Bu nedenle bağlantı şeması aşağıdaki gibidir.

Güneş pili elektrik akımının gücünde bir azalma ile, ABP ünitesi (rezervin otomatik olarak dahil edilmesi) tüketicilerin ortak bir elektrik şebekesine bağlanmasını sağlar

Güneş panellerinden şarj, çeşitli işlevleri yerine getiren şarj kontrolörüne gider: pillerin sürekli şarj edilmesini sağlar ve voltajı stabilize eder. Ayrıca, elektrik akımı, doğru akım 12V veya 24V'nin alternatif tek fazlı akım 220V'ye dönüştürüleceği invertöre beslenir.

Ne yazık ki, elektrik ağlarımız enerji almak için uyarlanmamıştır; bir kaynaktan bir tüketiciye sadece bir yönde çalışabilirler. Bu nedenle, üretilen elektriği satamaz veya en azından sayacın ters yönde dönmesini sağlayamazsınız.

Güneş panellerinin kullanımı, daha çok yönlü bir enerji biçimi sağlamaları açısından faydalıdır, ancak aynı zamanda güneş kolektörleriyle verimlilik açısından karşılaştırılamazlar. Bununla birlikte, ikincisi, güneş fotovoltaik pillerinden farklı olarak enerji biriktirme yeteneğine sahip değildir.

Gerekli gücü hesaplama örneği

Güneş kolektörünün gerekli gücünü hesaplarken, yılın en soğuk aylarında gelen güneş enerjisine dayalı hesaplamalar yapmak genellikle yanlıştır.

Gerçek şu ki, yılın geri kalan aylarında tüm sistem sürekli olarak aşırı ısınacaktır. Güneş enerjisi kollektörünün çıkışındaki yaz aylarında soğutma suyunun sıcaklığı, buhar veya gazın ısıtılması, 120 ° C antifriz, 150 ° C su ile 200 ° C'ye ulaşabilir. Soğutucu kaynarsa, kısmen buharlaşacaktır. Sonuç olarak, değiştirilmesi gerekecektir.

Üreticiler aşağıdaki rakamlardan başlamayı önerir:

• sıcak su temini en fazla% 70;
• % 30'dan fazla olmayan bir ısıtma sistemi sağlar.

Gerekli ısının geri kalanı standart ısıtma ekipmanı tarafından üretilmelidir. Bununla birlikte, yılda bu tür göstergelerle, ısıtma ve sıcak su beslemesinde ortalama yaklaşık% 40 tasarruf edilir.

Vakum sisteminin bir borusu tarafından üretilen güç, coğrafi konuma bağlıdır. Yılda 1 m'ye düşen güneş enerjisi oranı² araziye güneşlenme denir.

Tüpün uzunluğunu ve çapını bilerek, diyaframı - etkili emilim alanını hesaplayabilirsiniz. Yılda bir tüpün kapasitesini hesaplamak için emme ve emisyon faktörlerini uygulamak kalır.

Hesaplama örneği:

Tüpün standart uzunluğu 1800 mm, etkili - 1600 mm'dir. Çapı 58 mm. Diyafram - tüp tarafından oluşturulan gölgeli bir alan. Böylece, gölge dikdörtgenin alanı:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m²

Ortalama tüpün verimliliği% 80, Moskova için güneş enerjisi izolasyonu yaklaşık 1170 kWh / m² yılda. Böylece, yılda bir tüp üretecektir:

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

Bunun çok kaba bir tahmin olduğu unutulmamalıdır. Üretilen enerji miktarı, tesisatın yönüne, açıya, ortalama yıllık sıcaklığa vb.

Her türlü alternatif enerji kaynakları ve bunları kullanma yollarını makalede bulabilirsiniz.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Video # 1. Kışın güneş kolektörünün hareketinin gösterilmesi:

Video # 2. Güneş kollektörlerinin farklı modellerinin karşılaştırılması:

Kendi varlığı boyunca, insanlık her yıl daha fazla enerji tüketiyor. Serbest güneş radyasyonu kullanma girişimleri uzun zamandır yapıldı, ancak sadece son zamanlarda güneşi enlemlerimizde etkili bir şekilde kullanmak mümkün hale geldi. Geleceğin güneş sistemleri ile yattığına şüphe yok.

Bir kır evinin veya kır evinin güneş ısıtmasının organizasyonundaki ilginç özellikleri bildirmek ister misiniz? Lütfen aşağıdaki bloğa yorum yazınız. Burada bir soru sorabilir, sistem montaj sürecinin bir gösterimi ile bir fotoğraf bırakabilir, yararlı bilgileri paylaşabilirsiniz.