Соларно грејање приватне куће: опције и дијаграми дизајна

Употреба „зелене“ енергије коју испоручују природни елементи може значајно смањити трошкове комуналних услуга.На пример, уређењем соларног грејања за приватну кућу, снабдеваћете нискотемпературне радијаторе и системе подног грејања са практично бесплатним расхладним средством. Слажете се, ово већ штеди новац.

Научићете све о „зеленим технологијама“ из нашег предложеног чланка. Уз нашу помоћ можете лако разумети врсте соларних инсталација, начине њихове изградње и специфичности рада. Вероватно ће вас занимати једна од популарних опција које активно раде у свету, али још увек нису у великој потражњи овде.

У прегледу који је представљен вашој пажњи, анализиране су карактеристике дизајна система и детаљно су описани дијаграми повезивања. Дат је пример израчунавања круга соларног грејања да би се процениле реалности његове изградње. Да би помогли независним занатлијама, укључене су колекције фотографија и видео снимци.

„Зелене“ топлотне технологије

Просечно 1 м² Земљина површина прима 161 ват сунчеве енергије на сат. Наравно, на екватору ће ова цифра бити много пута већа него на Арктику. Поред тога, густина сунчевог зрачења зависи од доба године.

У Подмосковљу се интензитет сунчевог зрачења у децембру-јануару разликује од маја-јула за више од пет пута. Међутим, савремени системи су толико ефикасни да могу да раде скоро било где на земљи.

Савремени соларни системи могу ефикасно да раде у облачном и хладном времену до -30°Ц

Задатак употребе енергија сунчевог зрачења са максималном ефикасношћу решава се на два начина: директним загревањем у топлотним колекторима и соларним фотонапонским батеријама. Соларни панели прво претварају енергију сунчевих зрака у електричну, затим је преко посебног система преносе до потрошача, на пример електричног бојлера.

Термални колектори, када се загревају сунчевим зрацима, загревају расхладну течност система грејања и топле воде.

Термални колектори долазе у неколико типова, укључујући отворене и затворене системе, равне и сферне дизајне, хемисферне концентраторске колекторе и многе друге опције. Топлотна енергија добијена из соларних колектора користи се за загревање топле воде или течности за грејање.

Индустрија производи широк спектар колекторских система за укључивање у независну мрежу грејања. Међутим, најједноставнију опцију за летњу резиденцију је лако урадити сопственим рукама:

Иако је постигнут јасан напредак у развоју решења за прикупљање, складиштење и коришћење соларне енергије, постоје предности и недостаци.

Ефикасно коришћење соларне енергије

Најочигледнија предност коришћења соларне енергије је њена универзална доступност. У ствари, чак и по најтмурнијем и најоблачнијем времену, соларна енергија се може сакупљати и користити.

Друга предност је нула емисија. У ствари, то је еколошки најприроднији облик енергије. Соларни панели а колектори не производе буку. У већини случајева постављају се на кровове зграда, а да не заузимају корисну површину приградског подручја.

Ефикасност соларног грејања у нашим географским ширинама је прилично ниска, што се објашњава недовољним бројем сунчаних дана за редован рад система (+)

Недостаци повезани са коришћењем соларне енергије су варијабилност осветљења. Ноћу нема шта да се сакупља, ситуацију отежава чињеница да се врхунац грејне сезоне јавља током најкраћих дневних сати у години. Неопходно је пратити оптичку чистоћу панела, мала контаминација нагло смањује ефикасност.

Поред тога, не може се рећи да је управљање соларним системом потпуно бесплатно, постоје стални трошкови за амортизацију опреме, рад циркулационе пумпе и управљачке електронике.

Значајан недостатак грејања заснованог на употреби соларних колектора је недостатак способности акумулације топлотне енергије. Само експанзиони резервоар (+) је укључен у коло

Отворени соларни колектори

Отворени соларни колектор је систем цеви, незаштићен од спољашњих утицаја, кроз који циркулише расхладна течност загрејана директно од сунца.

Вода, гас, ваздух и антифриз се користе као расхладне течности. Цеви су или причвршћене на носећу плочу у облику намотаја, или повезане у паралелним редовима на излазну цев.

Отворени соларни колектори нису у стању да се носе са грејањем приватне куће. Због недостатка изолације, расхладна течност се брзо хлади. Користе се лети углавном за загревање воде у тушевима или базенима.

Отворени колектори обично немају никакву изолацију. Дизајн је веома једноставан, стога има ниску цену и често се израђује независно.

Због недостатка изолације, они практично не складиште енергију добијену од сунца и одликују се ниском ефикасношћу. Користе се углавном лети за загревање воде у базенима или летњим тушевима.

Поставља се у сунчаним и топлим пределима, са малим разликама у температури околног ваздуха и загрејане воде. Добро раде само по сунчаном времену без ветра.

Најједноставнији соларни колектор са хладњаком направљеним од намотаја полимерних цеви обезбедиће снабдевање загрејане воде у дацха за наводњавање и домаће потребе

Цевасте сорте колектора

Цевни соларни колектори се склапају од појединачних цеви кроз које протиче вода, гас или пара. Ово је један од типова отворених соларних система. Међутим, расхладна течност је већ много боље заштићена од спољашњих негативности. Посебно у вакуум инсталацијама, пројектованим на принципу термозе.

Свака цев је одвојено повезана са системом, паралелно једна са другом. Ако једна цев поквари, лако је заменити је новом. Цела конструкција се може монтирати директно на кров зграде, што у великој мери поједностављује инсталацију.

Цевни колектор има модуларну структуру. Главни елемент је вакуумска цев; број цеви варира од 18 до 30, што вам омогућава да прецизно изаберете снагу система

Значајна предност цевастих соларних колектора је цилиндрични облик главних елемената, захваљујући којима се сунчево зрачење хвата цео дан без употребе скупих система за праћење кретања светиљке.

Посебан вишеслојни премаз ствара неку врсту оптичке замке за сунчеву светлост. Дијаграм делимично приказује спољашњи зид вакум боце који рефлектује зраке на зидове унутрашње боце (+)

На основу дизајна цеви разликују се перо и коаксијални соларни колектори.

Коаксијална цев је Диаур посуда или познати термос. Направљен од две боце између којих се евакуише ваздух. Високо селективан премаз се наноси на унутрашњу површину унутрашње сијалице, ефикасно апсорбујући сунчеву енергију.

Код цилиндричне цеви сунчеви зраци увек падају управно на површину

Топлотна енергија из унутрашњег селективног слоја се преноси на топлотну цев или унутрашњи измењивач топлоте направљен од алуминијумских плоча. У овој фази долази до нежељеног губитка топлоте.

Цев за перје је стаклени цилиндар са уметнутим апсорбером перја.

Систем је добио име по апсорберу перја, који се чврсто обавија око термалног канала направљеног од метала који проводе топлоту.

За добру топлотну изолацију, ваздух је евакуисан из цеви. Пренос топлоте са апсорбера се одвија без губитака, па је ефикасност перастих цеви већа.

Према начину преноса топлоте разликују се два система: са директним протоком и са топлотном цеви. Термална цев је затворена посуда са течношћу која лако испарава.

Пошто течност која лако испарава природно тече на дно топлотне цеви, минимални угао нагиба је 20°Ц

Унутар топлотне цеви налази се течност која лако испарава и прима топлоту са унутрашњег зида балоне или из пера апсорбера. Под утицајем температуре течност кључа и диже се у облику паре. Након што се топлота пренесе на расхладну течност за грејање или топлу воду, пара се кондензује у течност и тече доле.

Вода се често користи као течност која лако испарава под ниским притиском. Једнократни систем користи цев у облику слова У кроз коју циркулише вода или течност за грејање.

Једна половина цеви у облику слова У је намењена за хладну расхладну течност, друга уклања загрејану. Када се загреје, расхладна течност се шири и улази у резервоар за складиштење, обезбеђујући природну циркулацију. Као и код система топлотних цеви, минимални угао нагиба мора бити најмање 20⁰.

Са директном везом, притисак у систему не може бити висок, јер постоји технички вакуум унутар боце

Системи са директним протоком су ефикаснији јер одмах загревају расхладну течност. Ако се системи соларних колектора планирају користити током целе године, онда се у њих убацује посебан антифриз.

Употреба цевастих соларних колектора има низ предности и мана. Дизајн цевастог соларног колектора састоји се од идентичних елемената који се релативно лако замењују.

Предности:

• мали губитак топлоте;
• способност рада на температурама до -30⁰С;
• ефикасан рад током целог дана;
• добре перформансе у подручјима са умереном и хладном климом;
• ниска ветрованост, оправдана способношћу цевастих система да пролазе ваздушне масе кроз себе;
• могућност производње расхладне течности високе температуре.

Структурно, цеваста структура има ограничену површину отвора.

Има следеће недостатке:

• није способан за самочишћење од снега, леда, мраза;
• висока цена.

Упркос почетној високој цени, цевасти колектори се брже плаћају. Имају дуг век трајања.

Цевни колектори су соларни системи отвореног типа и стога нису погодни за употребу током целе године у системима грејања (+)

Затворени равни системи

Колектор са равним плочама састоји се од алуминијумског оквира, посебног упијајућег слоја - апсорбера, провидног премаза, цевовода и изолације.

Као апсорбер се користи поцрнели лим од бакра, који има идеалну топлотну проводљивост за стварање соларних система.Када апсорбер апсорбује соларну енергију, соларна енергија коју прима преноси се на расхладну течност која циркулише кроз систем цеви поред апсорбера.

Са спољашње стране, затворени панел је заштићен провидним премазом. Направљен је од каљеног стакла отпорног на ударце са пропустљивом траком од 0,4-1,8 микрона. Овај опсег представља максимално сунчево зрачење. Стакло отпорно на ударце пружа добру заштиту од града. Са задње стране цео панел је поуздано изолован.

Плоснате соларне колекторе одликују максималне перформансе и једноставан дизајн. Њихова ефикасност је повећана због употребе апсорбера. Они су у стању да ухвате дифузно и директно сунчево зрачење

Листа предности затворених равних панела укључује:

• једноставност дизајна;
• добре перформансе у регионима са топлом климом;
• могућност уградње под било којим углом са уређајима за промену угла нагиба;
• способност самочишћења од снега и мраза;
• ниска цена.

Плоснати соларни колектори су посебно повољни ако је њихова употреба планирана у фази пројектовања. Век трајања квалитетних производа је 50 година.

Недостаци укључују:

• велики губитак топлоте;
• велика тежина;
• велики ветрови када су панели постављени под углом у односу на хоризонталу;
• ограничења перформанси када промене температуре прелазе 40°Ц.

Обим примене затворених колектора је много шири него код соларних система отвореног типа. Лети су у стању да у потпуности задовоље потребу за топлом водом. У хладним данима, када их комуналије не укључују у грејни период, могу да раде уместо гасних и електричних грејача.

За оне који желе направити соларни колектор Да бисте сопственим рукама изградили систем грејања у својој дацхи, предлажемо да се упознате са дијаграмима тестираним у пракси и упутствима за монтажу корак по корак.

Поређење карактеристика соларног колектора

Најважнији показатељ соларног колектора је ефикасност. Корисне перформансе соларних колектора различитих дизајна зависе од температурне разлике. Истовремено, равни колектори су много јефтинији од цевастих.

Вредности ефикасности зависе од квалитета производње соларног колектора. Сврха графикона је да покаже ефикасност коришћења различитих система у зависности од температурне разлике

Приликом избора соларног колектора треба обратити пажњу на низ параметара који показују ефикасност и снагу уређаја.

Постоји неколико важних карактеристика за соларне колекторе:

• коефицијент адсорпције - показује однос апсорбоване енергије према укупној;
• коефицијент емисије - показује однос пренете енергије према апсорбованој енергији;
• укупна и површина отвора;
• Ефикасност

Подручје отвора је радна површина соларног колектора. Колектор са равним плочама има максималну површину отвора. Површина отвора је једнака површини апсорбера.

Методе повезивања на систем грејања

Пошто уређаји на соларни погон не могу да обезбеде стабилно, нон-стоп снабдевање енергијом, потребан је систем који је отпоран на ове недостатке.

За централну Русију соларни уређаји не могу гарантовати стабилан проток енергије, па се користе као додатни систем. Интеграција у постојећи систем грејања и топле воде је различита за соларни колектор и соларну батерију.

Шема са колектором воде

У зависности од намене коришћења колектора топлоте, користе се различити системи повезивања. Може постојати неколико опција:

1. Летња опција за снабдевање топлом водом
2. Зимска опција за грејање и снабдевање топлом водом

Летња опција је најједноставнија и може се урадити и без циркулациона пумпакористећи природну циркулацију воде.

Вода се загрева у соларном колектору и услед топлотног ширења улази у резервоар или бојлер. У овом случају долази до природне циркулације: хладна вода се усисава из резервоара уместо топле воде.

Зими, на температурама испод нуле, директно загревање воде није могуће. Специјални антифриз циркулише кроз затворено коло, обезбеђујући пренос топлоте од колектора до измењивача топлоте у резервоару

Као и сваки систем заснован на природној циркулацији, он не ради веома ефикасно, захтевајући поштовање потребних нагиба. Поред тога, резервоар за складиштење мора бити виши од соларног колектора. Да би вода остала топла што је дуже могуће, резервоар мора бити темељно изолован.

Ако заиста желите да постигнете најефикаснији рад соларног колектора, дијаграм повезивања ће постати компликованији.

Да се ​​колектор ноћу не би претворио у радијатор за хлађење, потребно је насилно зауставити циркулацију воде

Расхладна течност која се не смрзава циркулише кроз систем соларног колектора. Принудну циркулацију обезбеђује пумпа коју контролише контролер.

Контролер контролише рад циркулационе пумпе на основу очитавања најмање два температурна сензора. Први сензор мери температуру у резервоару за складиштење, други - на цеви за довод вруће расхладне течности соларног колектора.

Чим температура у резервоару пређе температуру расхладне течности, контролер у колектору искључује циркулациону пумпу, заустављајући циркулацију расхладне течности кроз систем. Заузврат, када температура у резервоару за складиштење падне испод подешене вредности, котао за грејање се укључује.

Нова реч и ефикасна алтернатива соларним колекторима са расхладном течношћу постали су системи са вакуумске цеви, принцип рада и дизајн са којим предлажемо да се упознате.

Шема са соларном батеријом

Било би примамљиво применити слично дијаграм повезивања соларне батерије у електроенергетску мрежу, као што је имплементирано у случају соларног колектора, акумулирајући енергију примљену током дана. Нажалост, за систем напајања приватне куће, веома је скупо направити батерију довољног капацитета. Дакле, дијаграм повезивања изгледа овако.

Када се снага електричне струје из соларне батерије смањи, АТС јединица (аутоматско укључивање резерве) обезбеђује прикључење потрошача на општу електроенергетску мрежу.

Са соларних панела, пуњење се доводи до контролера пуњења, који обавља неколико функција: обезбеђује стално пуњење батерија и стабилизује напон. Затим се електрична струја доводи до претварача, где се једносмерна струја од 12В или 24В претвара у једнофазну наизменичну струју од 220В.

Нажалост, наше електричне мреже нису погодне за пријем енергије, оне могу да раде само у једном правцу од извора до потрошача. Из тог разлога нећете моћи да продате извучену струју или бар да натерате бројило да се окреће у супротном смеру.

Употреба соларних панела је повољна по томе што обезбеђују разноврснију врсту енергије, али се у исто време не могу поредити у ефикасности са соларним колекторима. Међутим, ови други немају могућност складиштења енергије, за разлику од соларних фотонапонских батерија.

Наћи ћете све о опцијама за организовање грејања приватне куће помоћу соларних панела. У овом чланку.

Пример израчунавања потребне снаге

Приликом израчунавања потребне снаге соларног колектора, прорачуни се често погрешно праве на основу долазне сунчеве енергије у најхладнијим месецима у години.

Чињеница је да ће се у преосталим месецима у години цео систем стално прегревати. У лето, температура расхладне течности на излазу из соларног колектора може да достигне 200°Ц при загревању паре или гаса, 120°Ц за антифриз, 150°Ц за воду. Ако расхладна течност прокључа, делимично ће испарити. Као резултат тога, мораће да се замени.

Произвођачи препоручују да се полазе од следећих бројки:

• обезбеђење снабдевања топлом водом не више од 70%;
• обезбеђење система грејања не више од 30%.

Остатак потребне топлоте мора да произведе стандардна опрема за грејање. Ипак, са таквим показатељима у просеку се годишње уштеди око 40% на грејању и снабдевању топлом водом.

Снага коју производи једна цев вакуумског система зависи од географске локације. Индикатор пада сунчеве енергије на 1 м годишње² земље назива се инсолација.

Познавајући дужину и пречник цеви, можете израчунати отвор бленде - ефективну површину апсорпције. Остаје да применимо коефицијенте апсорпције и емисије да бисмо израчунали снагу једне цеви годишње.

Пример израчунавања:

Стандардна дужина цеви је 1800 мм, ефективна дужина је 1600 мм. Пречник 58 мм. Отвор је засенчена област коју ствара цев. Дакле, површина правоугаоника сенке ће бити:

С = 1,6 * 0,058 = 0,0928 м²

Ефикасност средње цеви је 80%, соларна инсолација за Москву је око 1170 кВх/м² у години. Дакле, једна цев ће производити годишње:

В = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 кВх

Треба напоменути да је ово веома груба процена. Количина произведене енергије зависи од оријентације инсталације, угла, средње годишње температуре итд.

Са свим врстама алтернативни извори енергије и начине за њихово коришћење можете пронаћи у представљеном чланку.

Закључци и користан видео на тему

Видео #1. Демонстрација рада соларног колектора зими:

Видео #2. Поређење различитих модела соларних колектора:

Током свог постојања, човечанство сваке године троши све више енергије. Покушаји коришћења бесплатног сунчевог зрачења вршени су дуго времена, али је тек недавно постало могуће ефикасно користити сунце у нашим географским ширинама. Нема сумње да су соларни системи будућност.

Да ли бисте желели да пријавите занимљиве карактеристике у организовању соларног грејања за сеоску кућу или викендицу? Молимо напишите коментаре у блок испод. Овде можете поставити питање, оставити фотографију која показује процес склапања система и поделити корисне информације.