Uporaba "zelene" energije, ki jo zagotavljajo naravni elementi, lahko znatno zmanjša stroške komunalnih storitev. Na primer, ko boste uredili sončno ogrevanje zasebne hiše, boste nizkotemperaturne radiatorje in sisteme talnega ogrevanja dobavili s praktično brezplačno hladilno tekočino. Strinjam se, to je prihranek.
Vse o "zelenih tehnologijah" boste izvedeli v našem članku. Z našo pomočjo lahko enostavno ugotovite sorte sončnih inštalacij, kako jih urediti in posebnosti delovanja. Zagotovo vas bo zanimala ena izmed priljubljenih možnosti, ki se v svetu intenzivno ukvarjajo, a pri nas doslej niso preveč priljubljene.
V pregledu, ki smo ga predstavili, analiziramo oblikovne značilnosti sistemov, podrobno so opisani povezovalni diagrami. Naveden je primer izračuna sončnega ogrevalnega kroga za oceno realnosti njegove konstrukcije. V pomoč neodvisnim mojstrom so priložene kolekcije fotografij in videoposnetki.
Tehnologije zelene toplote
Povprečje 1 m2 Površina zemlje dobi 161 vatov sončne energije na uro. Seveda bo na ekvatorju ta številka mnogokrat večja kot na Arktiki. Poleg tega je gostota sončnega sevanja odvisna od časa v letu.
V moskovski regiji se intenzivnost sončnega sevanja decembra-januarja razlikuje od maja do julija za več kot petkrat. Vendar so sodobni sistemi tako učinkoviti, da lahko delujejo skoraj povsod na zemlji.
Sodobni sončni sistemi lahko učinkovito delujejo v oblačnem in hladnem vremenu do -30 ° C
Problem uporabe energije sončnega sevanja z največjim izkoristkom je rešen na dva načina: neposredno ogrevanje v toplotnih kolektorjih in sončnih fotovoltaičnih baterijah. Sončni paneli energijo sončnih žarkov najprej pretvorijo v električno energijo, nato jo prek posebnega sistema oddajo potrošnikom, kot je električni kotel.
Kolektorji toplote, ogrevani z delovanjem sončne svetlobe, ogrevajo hladilno tekočino ogrevalnih sistemov in oskrbo s toplo vodo.
Galerija slik
Fotografija s
Sončni kolektorji - glavni dobavitelji pripravljene za uporabo hladilne tekočine v ogrevalnih sistemih podeželskih hiš
Kolektor je sistem cevi, ki jih odpira ali zapira temno, kar povečuje absorpcijo sončne svetlobe na površino
Cevi odprtih sončnih naprav so notranje prevlečene s sestavo, ki privlači sončno svetlobo in krepi učinek
Cevasti tipi kolektorjev se uporabljajo pri ogrevanju vseh vrst hladilnih sredstev, vključenih v ogrevalne sisteme
Na naših zemljepisnih širinah toplota, ki jo dobimo kot rezultat predelave sončne energije, ne zadostuje za popolno ogrevanje. Koncentrična oblika in prevelika lupa pomagata povečati produktivnost
Modifikacije sončnih kolektorjev, ki pritegnejo največ sončne svetlobe, so na voljo v obliki konkavnih koncentratorjev z zrcalnim reflektorjem
Modeli, ki se uporabljajo za proizvodnjo reciklirane sončne energije v velikem obsegu, opremljeni z napravami za "sledenje" gibanja sonca
Izboljšajo delovanje sistema ne le s spreminjanjem oblike in uporabo gibljivih naprav. Večinoma se poveča s povečanjem sprejemne površine
Strešni sončni kolektor
Vpojna površina
Zunanji vakuumski sončni kolektor
Za ogrevanje z zrakom in paro
Objektiv za večje zmogljivosti instrumentov
Pesto zbiralnika z reflektorjem
Industrijski model z napravo za gibanje
Zmogljiva skupina zbiralcev vozlišč
Toplotni kolektorji so na voljo v različnih oblikah, vključno z odprtimi in zaprtimi sistemi, ravnimi in sferičnimi strukturami, hemisfernimi kolektorji, koncentratorji in številnimi drugimi možnostmi. Toplotna energija, pridobljena iz sončnih kolektorjev, se uporablja za ogrevanje tople vode ali ogrevalnega medija.
Širok spekter industrij proizvaja številne sisteme za vključitev v neodvisno ogrevalno omrežje. Vendar je najpreprostejša možnost za poletno rezidenco enostavno narediti s svojim:
Galerija slik
Fotografija s
Domači notranji sončni kolektor
Tuljava kolektorja bakrene cevi
Metode za povečanje učinkovitosti
Uporaba togih vodovodnih cevi in fitingov
Plastične steklenice pri izdelavi razdelilcev
Zbiralnik zraka za zrak iz kovinskih pločevink
Polimerne cevi v neodvisni proizvodnji
Kljub jasnemu napredku pri razvoju rešitev za zbiranje, shranjevanje in uporabo sončne energije obstajajo prednosti in slabosti.
Učinkovita raba sončne energije
Najbolj očitna prednost uporabe sončne energije je njena splošna razpoložljivost. Pravzaprav lahko tudi v najbolj mračnem in oblačnem vremenu sončno energijo zbiramo in uporabljamo.
Drugi plus je nič emisij. V resnici je to najbolj okolju prijazna in naravna oblika energije. Sončne plošče in kolektorji ne proizvajajo hrupa. V večini primerov so nameščeni na strehah stavb, ne da bi zasedli uporabno površino primestnega območja.
Učinkovitost sončnega ogrevanja je na naših zemljepisnih širinah precej nizka, zaradi nezadostnega števila sončnih dni za redno delovanje sistema (+)
Slabosti, povezane z uporabo sončne energije, so neskladnost osvetlitve. V temi se ne nabere nič, situacijo zaostri dejstvo, da vrhunec kurilne sezone pade na najkrajše dnevne ure v letu. Potrebno je spremljati optično čistočo plošč, manjše onesnaženje močno zmanjša učinkovitost.
Poleg tega ni mogoče reči, da je delovanje sistema na sončno energijo popolnoma brezplačno, obstajajo stalni stroški za amortizacijo opreme, delovanje obtočne črpalke in krmilne elektronike.
Pomembna pomanjkljivost ogrevanja, ki temelji na uporabi sončnih kolektorjev, je nezmožnost kopičenja toplotne energije. V tokokrog je vključen samo ekspanzijski rezervoar (+)
Odprti sončni kolektorji
Odprti sončni kolektor je sistem cevi, ki niso zaščitene pred zunanjimi vplivi, skozi katere kroži hladilna tekočina, ogrevana neposredno s soncem.
Voda, plin, zrak, antifriz se uporabljajo kot nosilec toplote. Cevi so nameščene na podporni plošči v obliki tuljave ali so v vzporednih vrsticah povezane z odtočno cevjo.
Sončni kolektorji odprtega tipa se ne morejo spoprijeti z ogrevanjem zasebne hiše. Zaradi pomanjkanja izolacije se hladilna tekočina hitro ohladi. Poleti se uporabljajo predvsem za ogrevanje vode v tuših ali bazenih
Odprti kolektorji običajno nimajo izolacije. Zasnova je zelo preprosta, zato ima nizke stroške in je pogosto narejena neodvisno.
Zaradi pomanjkanja izolacije praktično ne ohranjajo energije, prejete od sonca, za njih pa je značilen nizek izkoristek. Poleti se uporabljajo predvsem za ogrevanje vode v bazenih ali poletnih tuših.
Vgrajujejo jih v sončnih in toplih krajih, z majhnimi razlikami v temperaturi okolice in ogrevane vode. Dobro delujejo le v sončnem, mirnem vremenu.
Najpreprostejši sončni kolektor s hladilnikom, narejen iz zaliva polimernih cevi, bo zagotovil oskrbo ogrevane vode v koči za namakanje in gospodinjske potrebe
Cevasti razdelilniki
Cevasti sončni kolektorji so sestavljeni iz ločenih cevi, po katerih teče voda, plin ali para. To je ena od sort odprtih heliosistemov. Vendar je hladilna tekočina že veliko bolje zaščitena pred zunanjo negativnostjo. Še posebej v vakuumskih napravah, ki so postavljene po principu termoz.
Vsaka cev je povezana s sistemom posebej, vzporedno med seboj. Če ena cev ne uspe, jo je enostavno zamenjati z novo. Celotno konstrukcijo je mogoče sestaviti neposredno na strehi stavbe, kar močno olajša namestitev.
Cevasti razdelilnik ima modularno strukturo. Glavni element je vakuumska cev, število cevi se giblje od 18 do 30, kar vam omogoča natančno izbiro moči sistema
Pomemben plus cevastih sončnih kolektorjev je valjasta oblika glavnih elementov, zaradi katere se sončno sevanje zajema cel dan brez uporabe dragih sistemov sledenja gibanju sonca.
Poseben večplastni premaz ustvarja nekakšno optično past za sončno svetlobo. Diagram delno prikazuje zunanjo steno vakuumske žarnice, ki odraža žarke na stenah notranje žarnice (+)
Po zasnovi cevi se razlikujejo pero in koaksialni sončni kolektorji.
Koaksialna cev je posoda Dijur ali poznan termos. Izdelane so iz dveh bučk, med katerimi se črpa zrak. Na notranjo površino notranje žarnice se nanese visoko selektivna prevleka, ki učinkovito absorbira sončno energijo.
S cilindrično obliko cevi so sončni žarki vedno pravokotni na površino
Toplotna energija iz notranjega selektivnega sloja se prenese iz toplotne cevi ali notranjega toplotnega izmenjevalnika iz aluminijastih plošč. Na tej stopnji pride do neželene izgube toplote.
Cev za pero je stekleni valj z vstavljenim injekcijskim peresnikom.
Sistem je dobil ime po perjem absorberju, ki se tesno ovije okoli toplotnega kanala, ki je narejen iz toplotno prevodne kovine
Za dobro toplotno izolacijo je bil zrak izčrpan iz cevi. Prenos toplote iz absorberja poteka brez izgub, zato je učinkovitost peresnih cevi večja.
Po metodi prenosa toplote obstajata dva sistema: enkratni in s toplotno cevjo. Termocevnica je zatesnjena posoda s hlapno tekočino.
Ker hlapna tekočina naravno teče na dno toplotne cevi, je najmanjši kot naklona 20 ° C.
V notranjosti termocevke je hlapna tekočina, ki absorbira toploto iz notranje stene bučke ali iz absorbcijskega perja. Pod vplivom temperature tekočina vre in se dviga v obliki pare navzgor. Po prenosu toplote na ogrevalni medij ali vročo vodo se para kondenzira v tekočino in teče navzdol.
Voda pri nizkem tlaku se pogosto uporablja kot hlapna tekočina. V sistemu z neposrednim tokom se uporablja cev v obliki črke U, skozi katero kroži voda ali grelni medij.
Ena polovica cevi v obliki črke U je zasnovana za hladno hladilno tekočino, druga pa odstranjuje segreto. Pri segrevanju se hladilna tekočina razširi in vstopi v zalogovnik, kar zagotavlja naravno cirkulacijo. Kot v primeru sistemov s termocevko, naj bo najmanjši naklon nagiba najmanj 20 °.
Pri priključku na neposredni pretok tlak v sistemu ne more biti visok, saj je v bučki tehnični vakuum
Sistemi z neposrednim tokom so učinkovitejši, saj hladilno tekočino takoj segrejejo. Če so sistemi sončnih kolektorjev načrtovani za uporabo vse leto, se vanje vtaknejo posebni antifrizi.
Uporaba cevnih sončnih kolektorjev ima več prednosti in slabosti. Zasnova cevastega sončnega kolektorja je sestavljena iz istih elementov, ki jih je razmeroma enostavno zamenjati.
Prednosti:
- nizke toplotne izgube;
- sposobnost dela pri temperaturah do -30⁰С;
- učinkovita produktivnost v dnevnem času;
- dobra uspešnost na območjih z zmerno in hladno klimo;
- nizek motiv, ki ga upravičuje sposobnost cevnih sistemov, da prenašajo zračne mase skozi sebe;
- možnost proizvodnje visokotemperaturne hladilne tekočine.
Strukturno ima cevasta struktura omejeno površino zaslonke.
Ima naslednje pomanjkljivosti:
- ni sposoben samočiščenja od snega, ledu, hoje;
- visoka cena.
Kljub prvotno visokim stroškom se cevasti kolektorji izplačajo hitreje. Imajo dolgo življenjsko dobo.
Cevasti kolektorji so solarni sistemi odprtega tipa, zato niso primerni za celoletno uporabo v ogrevalnih sistemih (+)
Ploščati zaprti sistemi
Ploski kolektor je sestavljen iz aluminijastega okvirja, posebnega absorpcijskega sloja - absorberja, prozornega premaza, cevovoda in grelca.
Kot absorber se uporablja pocrnjen pločevinasti baker, za katerega je značilna toplotna prevodnost, idealna za ustvarjanje sončnih sistemov. Ko sončna energija absorbira absorber, se sončna energija, ki jo prejme, prenese na hladilno tekočino, ki kroži po cevnem sistemu, ki meji na absorber.
Na zunanji strani je zaprta plošča zaščitena s prozornim premazom. Narejena je iz odpornega kaljenega stekla s pasovnim pasom 0,4-1,8 mikrona. Ta razpon predstavlja največje sončno sevanje. Prozorno steklo nudi dobro zaščito pred točo. Na zadnji strani je celotna plošča zanesljivo izolirana.
Ploščati sončni kolektorji ponujajo največjo zmogljivost in enostavno konstrukcijo. Njihova učinkovitost se poveča zaradi uporabe absorberja. Sposobni so zajeti razpršeno in neposredno sončno svetlobo.
Seznam prednosti zaprtih ravnih plošč vključuje:
- preprostost konstrukcije;
- dobra uspešnost v regijah s toplim podnebjem;
- možnost namestitve pod katerim koli kotom z napravami za spreminjanje kota naklona;
- sposobnost samočiščenja od snega in mraza;
- nizka cena.
Ploščati sončni kolektorji so še posebej ugodni, če je njihova uporaba načrtovana v fazi načrtovanja. Življenjska doba kakovostnih izdelkov je 50 let.
Slabosti vključujejo:
- visoke izgube toplote;
- velika teža;
- visok windage pri postavljanju plošč pod kotom do obzorja;
- omejitve delovanja z temperaturnimi razlikami več kot 40 ° C.
Obseg zaprtih kolektorjev je veliko širši od sončnih elektrarn odprtega tipa. Poleti so sposobni v celoti zadovoljiti potrebe po topli vodi. V hladnih dneh, ki jih v ogrevalni sezoni ne vključujejo gospodarske javne službe, lahko delajo namesto plinskih in električnih grelnikov.
Če želite narediti sončni kolektor z lastnimi rokami za ogrevalno napravo v državi, predlagamo, da se seznanite s preverjenimi shemami in navodila za montažo po korakih.
Primerjava značilnosti sončnega kolektorja
Najpomembnejši pokazatelj sončnega kolektorja je učinkovitost. Uporabna zmogljivost različnih oblikovnih sončnih kolektorjev je odvisna od temperaturne razlike. Hkrati so ploščni kolektorji veliko cenejši od cevastih.
Vrednosti učinkovitosti so odvisne od kakovosti izdelave sončnega kolektorja. Namen grafa je prikazati učinkovitost uporabe različnih sistemov, odvisno od temperaturne razlike.
Pri izbiri sončnega kolektorja je vredno biti pozoren na številne parametre, ki prikazujejo učinkovitost in moč naprave.
Za sončne kolektorje obstaja več pomembnih značilnosti:
- adsorpcijski koeficient - prikazuje razmerje absorbirane energije in celotne;
- faktor emisije - kaže razmerje med preneseno energijo in absorbirano;
- skupno in odprtina;
- Učinkovitost.
Območje zaslonke je delovno območje sončnega kolektorja. V ravnem kolektorju je površina zaslonke največja. Površina zaslonke je enaka površini absorberja.
Načini priključitve na ogrevalni sistem
Ker naprave na sončni pogon ne morejo zagotoviti stabilnega in nenehnega napajanja, je potreben sistem, odporen na te pomanjkljivosti.
V osrednji Rusiji sončne naprave ne morejo zagotoviti stalne oskrbe z energijo, zato se uporabljajo kot dodaten sistem. Vključevanje v obstoječi sistem ogrevanja in tople vode je za sončni kolektor in sončno baterijo drugačno.
Vezje zbiralnika vode
Uporabljajo se različni priključni sistemi, odvisno od namena uporabe toplotnega kolektorja. Obstaja več možnosti:
- Poletna možnost za toplo vodo
- Zimska možnost ogrevanja in tople vode
Poletna možnost je najpreprostejša in z uporabo naravnega kroženja vode lahko storite tudi brez obtočne črpalke.
Voda segreva v sončnem kolektorju in zaradi toplotne ekspanzije vstopi v akumulacijski rezervoar ali kotel. V tem primeru pride do naravne cirkulacije: hladna voda se iz rezervoarja sesa na mesto vroče vode.
Pozimi pri negativnih temperaturah neposredno ogrevanje vode ni mogoče. V zaprtem krogu kroži poseben antifriz, ki zagotavlja prenos toplote od kolektorja do izmenjevalnika toplote v rezervoarju
Kot vsak sistem, ki temelji na naravni cirkulaciji, tudi on ne deluje zelo učinkovito, zato zahteva upoštevanje potrebnih pristranskosti. Poleg tega mora biti hranilnik višji od sončnega kolektorja. Da bi voda ostala čim dlje, je treba toplo posodo skrbno izolirati.
Če želite resnično doseči najučinkovitejše delovanje sončnega kolektorja, je povezavna shema zapletena.
Da se kolektor ponoči ne spremeni v hladilni radiator, je treba prisilno ustaviti kroženje vode
Nezmrzovalna hladilna tekočina kroži po sistemu sončnih kolektorjev. Prisilno kroženje zagotavlja črpalka, ki jo upravlja krmilnik.
Krmilnik nadzoruje delovanje obtočne črpalke na podlagi odčitkov vsaj dveh temperaturnih senzorjev. Prvi senzor meri temperaturo v hranilniku, drugi - na dovodni cevi vročega nosilca toplote sončnega kolektorja.
Takoj, ko temperatura v rezervoarju preseže temperaturo hladilne tekočine, regulator v kolektorju izklopi obtočno črpalko in ustavi kroženje hladilne tekočine skozi sistem. Ko temperatura v hranilniku pade pod predhodno določeno temperaturo, se ogrevalni kotel vklopi.
Z novo besedo in učinkovito alternativo sončnim kolektorjem s hladilno tekočino, jeklenimi sistemi z vakuumskimi cevmi, z načelom delovanja in napravami, ki jih ponujamo, da se seznanimo.
Sončni tokokrog
Zanimivo bi bilo uporabiti podobno shemo za priključitev sončne baterije na električno omrežje, kot velja za sončni kolektor, ki nabira dnevno prejeto energijo. Na žalost je zelo drago izdelati baterijski komplet z zadostno zmogljivostjo za sistem napajanja zasebne hiše. Zato je diagram povezave naslednji.
Z zmanjšanjem moči električnega toka iz sončne baterije enota ABP (samodejno vklop rezerve) zagotavlja povezavo potrošnikov v skupno električno omrežje
Od sončnih plošč polnjenje prehaja v krmilnik napolnjenosti, ki opravlja več funkcij: omogoča stalno polnjenje baterij in stabilizira napetost.Nato se električni tok napaja v pretvornik, kjer pretvorba enosmernega toka 12V ali 24V v izmenični enofazni tok 220V.
Žal naša električna omrežja niso prilagojena za sprejemanje energije, temveč lahko delujejo le v eni smeri od vira do porabnika. Iz tega razloga proizvedene električne energije ne boste mogli prodati ali vsaj merilnika vrteti v nasprotni smeri.
Uporaba sončnih panelov je ugodna, ker zagotavljajo bolj vsestransko obliko energije, hkrati pa jih po učinkovitosti ni mogoče primerjati s sončnimi kolektorji. Vendar slednje nimajo možnosti kopičenja energije, za razliko od sončnih fotovoltaičnih baterij.
Galerija slik
Fotografija s
Sončne elektrarne pri ogrevanju domov
Postopek namestitve sončnih plošč na streho
Samoinštalacija naprave na strehi garaže
Domači električni aparat za sončno ogrevanje
Vse o možnostih organiziranja ogrevanja zasebne hiše na sončne plošče boste našli v tem članku.
Primer za izračun potrebne moči
Pri izračunu potrebne moči sončnega kolektorja je pogosto zmotno izračunati na podlagi prihajajoče sončne energije v najhladnejših mesecih leta.
Dejstvo je, da se bo v preostalih mesecih leta celoten sistem nenehno pregreval. Temperatura hladilne tekočine poleti na izhodu iz sončnega kolektorja lahko doseže 200 ° C z ogrevanjem pare ali plina, 120 ° C antifriza, 150 ° C vode. Če hladilna tekočina zavre, bo delno izhlapela. Zaradi tega ga bo treba nadomestiti.
Proizvajalci priporočajo, da začnete z naslednjimi številkami:
- zagotavljanje tople vode ne več kot 70%;
- zagotavljanje ogrevalnega sistema ne več kot 30%.
Preostalo potrebno toploto naj bi pridobivala standardna ogrevalna oprema. Kljub temu pa s takšnimi kazalniki na leto pri ogrevanju in oskrbi s toplo vodo prihranimo približno 40%.
Moč, ki jo ustvari ena cev vakuumskega sistema, je odvisna od geografske lege. Stopnja sončne energije, ki pade na leto na 1 m2 zemljišče se imenuje insolacija.
Če poznate dolžino in premer cevi, lahko izračunate odprtino - učinkovito območje absorpcije. Za izračun zmogljivosti ene cevi na leto je treba uporabiti absorpcijske in emisijske faktorje.
Primer izračuna:
Standardna dolžina cevi je 1800 mm, učinkovita - 1600 mm. Premer 58 mm. Odprtina - zasenčeno območje, ki ga ustvari cev. Tako je območje senčnega pravokotnika:
S = 1,6 * 0,058 = 0,028 m2
Učinkovitost srednje cevi je 80%, sončna insolacija za Moskvo je približno 1170 kWh / m2 v letu. Tako bo na leto proizvedla ena cev:
Š = 0,02828 * 1170 * 0,8 = 86,86kW * h
Treba je opozoriti, da gre za zelo grobo oceno. Količina proizvedene energije je odvisna od usmeritve instalacije, kota, povprečne letne temperature itd.
Vse predstavnike alternativnih virov energije in njihovo uporabo lahko seznanite v predstavljenem članku.
Video №1. Dokazovanje delovanja sončnega kolektorja pozimi:
Video №2. Primerjava različnih modelov sončnih kolektorjev:
Človeštvo skozi celoten obstoj porabi vsako leto več in več energije. Poskusi uporabe brezplačnega sončnega sevanja so bili narejeni že dolgo, šele pred kratkim pa je postalo mogoče učinkovito uporabljati sonce na naših zemljepisnih širinah. Brez dvoma je prihodnost sončnih sistemov.
Ali želite poročati o zanimivih značilnostih organizacije sončnega ogrevanja podeželske hiše ali koče? V spodnji blok napišite komentarje. Tu lahko postavite vprašanje, pustite fotografijo s prikazom postopka sestavljanja sistema, delite koristne informacije.