În majoritatea regiunilor din Rusia, se cheltuie sume imense pentru încălzirea clădirilor rezidențiale. Acest lucru obligă proprietarii de case să caute oportunități suplimentare în acest domeniu. Energia solară este ecologică și căldură liberă. Folosind tehnologie modernă, puteți utiliza energia solară pentru încălzirea camerelor din regiunile din centrul și sudul Rusiei.

  Posibilitățile tehnologiei moderne

Suprafața pământului primește o cantitate diferită de energie solară, totul depinde de locația teritoriului în raport cu ecuatorul și de perioada anului. De exemplu, în Arctica, soarele este mult mai mic decât în \u200b\u200bpartea ecuatorială. În plus, vara, radiațiile solare sunt mai intense decât iarna. În calcularea valorilor medii, experții au stabilit că într-o oră un metru pătrat din suprafața pământului primește aproximativ 160 de wați de energie solară. Sistemele moderne sunt extrem de productive, ceea ce face posibilă utilizarea energiei radiației solare aproape oriunde.

Pentru a obține eficiență maximă la utilizarea energiei solare, se utilizează două metode:

• Încălzirea directă a colectoarelor de căldură. Lumina directă a soarelui încălzește colectoarele de căldură, la rândul lor transferă căldura în fluidul din circuitul de încălzire și sistemul de apă caldă. Colectoarele termice pot fi deschise și închise, pot avea o formă plană sau sferică. Energia termică primită de la colectoare poate fi utilizată pentru încălzirea mediului de lucru din sistemul de alimentare cu apă și al lichidului de răcire din sistemul de încălzire.
• Utilizarea panourilor solare. În acest caz, se produce conversia energiei solare în energie electrică, care este transmisă ulterior consumatorului printr-un sistem special.

Dezvoltarea de soluții pentru colectarea, stocarea și utilizarea energiei solare progresează destul de rapid. Cu toate acestea, în acest domeniu există multe părți pozitive și negative.

  Avantajele și dezavantajele folosirii colectoarelor solare și a bateriilor

Principalul avantaj în utilizarea sistemelor de încălzire solară este accesibilitatea. Pe locul doi se află lipsa emisiilor. Energia solară este considerată cea mai ecologică și naturală formă de energie.

În plus, funcționarea panourilor solare și a colectorilor este liniștită, iar locația de pe acoperișul clădirii economisește spațiu util.

Principalul inconvenient atunci când folosesc energie solară pentru casă, consumatorii se confruntă cu iluminarea inconsecventă. De exemplu, noaptea nu există nicio modalitate de a colecta energie, iar iarna, când este necesară o cantitate mare de căldură, orele de zi sunt destul de scurte.

În plus, este necesară monitorizarea constantă a curățeniei panourilor, pentru a nu reduce eficiența. De asemenea, trebuie menționat că deprecierea echipamentelor, funcționarea pompei de circulație și electronica de control necesită costuri constante.

  Colectori solari

Proiectarea colectoarelor solare deschise este realizată sub forma unui sistem de tuburi care nu sunt protejate de influențele externe. Un sistem de răcire circulă în interiorul acestui sistem, care este încălzit direct de lumina soarelui. Tuburile sunt fixate pe panoul de sprijin sub formă de șarpe sau cu așezarea paralelă a rândurilor și ieșirea la duză. Tuburile pot fi umplute cu apă, gaz, aer sau antigel.

Designul simplu și lipsa de izolare fac ca colectoarele deschise să fie accesibile pentru aproape toți consumatorii. În plus, meșterii de acasă au posibilitatea de a face încălzirea solară a unei case private cu propriile lor mâini.

Lipsa de izolare pe tuburile sistemului nu permite economisirea energiei solare primite, de aceea astfel de sisteme au o eficiență foarte scăzută. Utilizarea lor principală este încălzirea apei în bazine și dușuri vara. Cel mai adesea, colectoarele de tip deschis sunt folosite de rezidenții regiunilor calde și insorite, unde temperatura aerului și a apei încălzite nu au diferențe semnificative. Cea mai mare eficiență a fost observată pe vreme însorită în absența vântului.

  Colectoare solare de tip tubular

Tuburile separate umplute cu apă, gaz sau abur sunt utilizate pentru a asambla colectorul solar tubular. Acest design este un tip de sisteme solare deschise, dar cu un lichid de răcire, mai protejat de efectele negative ale factorilor externi. Aceasta include instalații de vid dispuse pe principiul unui termos.

Într-un colector solar tubular, tuburile sunt aranjate în paralel cu o conexiune individuală la un sistem comun. Acest lucru vă permite să înlocuiți un tub defect cu un element nou, fără a afecta funcționarea întregii structuri. În plus, sistemul poate fi asamblat direct pe acoperișul clădirii, ceea ce simplifică foarte mult procesul de instalare.

Avantajul principal al unui colector solar tubular este forma cilindrică a elementelor principale. Datorită acestui fapt, energia solară este colectată pe parcursul orelor de zi, iar acest lucru nu necesită instalarea de dispozitive suplimentare care monitorizează mișcarea soarelui.

În funcție de caracteristicile de proiectare, colectoarele solare sunt împărțite în două tipuri: pene și coaxiale.

Tuburile coaxiale au o oarecare asemănare cu un termos convențional. Proiectarea lor constă din două baloane cu aer evacuat între ele. Suprafața din interiorul primului balon este acoperită cu o substanță extrem de selectivă, capabilă să absoarbă energia solară la maximum. Acest strat este cel care servește ca un fel de conductor de energie termică la schimbătorul de căldură intern, format din plăci de aluminiu. Totuși, această etapă se caracterizează printr-o cantitate mare de pierderi de căldură nedorite.

Tuburile de tip stilou sunt din sticlă și au o formă cilindrică; un amortizor de stilou este situat în interiorul cilindrului de sticlă. Lipsa de aer din interiorul tubului crește semnificativ caracteristicile de izolare termică. Cantitatea de căldură transferată de la absorbant nu este practic redusă, prin urmare, eficiența acestor colectoare este mult mai mare.

Transferul de căldură se realizează printr-un sistem cu flux direct și cu ajutorul unui termotub.

Un termotub este un recipient sigilat în interiorul căruia este turnat un lichid ușor volatil, care este cel mai adesea folosit sub apă de joasă presiune. Când este încălzit din pereții interiori ai unui recipient sau al unui absorbant de pene, lichidul fierbe și vaporii săi se ridică. După transferul de energie termică în lichidul de răcire a sistemului de încălzire sau alimentarea cu apă caldă, aburul se condensează într-un lichid care curge pe pereți.

Sistemul cu flux direct este un tub în formă de U cu un lichid de răcire care circulă în interior.

Lichidul de răcire la rece este situat într-o jumătate a tubului, lichidul încălzit este evacuat prin a doua parte. Odată cu creșterea temperaturii, lichidul de răcire se extinde și intră în rezervorul de depozitare pentru a asigura circulația naturală.

Condiția principală pentru amplasarea conductei de căldură și a sistemului de distribuție este de a crea un anumit unghi de înclinare, care nu trebuie să fie mai mic de 20 de grade.

Sistemele cu flux direct sunt caracterizate de cea mai mare eficiență, deoarece lichidul de răcire este încălzit direct în ele.

  Avantajele și dezavantajele sistemelor de încălzire

Ca orice sistem, colectoarele solare tubulare au laturile lor pozitive și negative. Dintre avantajele sistemului, se pot distinge următoarele:

• Pierdere ușoară de căldură.
• Posibilitatea utilizării la o temperatură a aerului suficient de scăzută, până la -30 grade.
• Eficiență ridicată în timpul orelor de zi.
• Indicatori de performanță ridicată în regiunile cu un climat rece și temperat.
• Vânturi reduse, ceea ce se explică prin faptul că sistemele tubulare trec prin ele însele cea mai mare parte a maselor de aer.
• Posibilitatea de a încălzi lichidul de răcire la o temperatură ridicată.
• Durată lungă de viață.

Dintre dezavantajele sistemului, următoarele atrag atenția specială:

• Sistemul nu este capabil să curățe singuri zăpada, gheața și înghețata.
• Nivel ridicat al prețurilor.

În ceea ce privește costul ridicat, trebuie menționat aici că colectoarele tubulare plătesc într-un timp destul de scurt.

  Colectoare solare de tip închis

Designul colectorului plat este un cadru din aluminiu cu un strat absorbant special și un strat transparent. De asemenea, este inclusă o conductă și izolație.

Ca strat absorbant, se folosește tabla de cupru înnegrită cu o conductibilitate termică excelentă, care este ideală pentru crearea sistemelor solare. Absorbitorul absoarbe energia radiației solare și o transferă lichidului de răcire, care circulă prin conducta adiacentă.

Partea exterioară a panoului are o protecție sub formă de acoperire transparentă, pentru fabricarea căreia s-a folosit sticlă temperată, rezistentă la deteriorarea mecanică. Acest lucru vă permite să creați o protecție fiabilă împotriva grindinei. Lățimea de bandă a acestui geam este de 0,4-1,8 microni, ceea ce este suficient pentru radiația solară maximă. Interiorul panoului are un strat bun de izolare termică.

Panourile plate închise prezintă o serie de avantaje incontestabile:

• Construcție simplă.
• Eficiență ridicată atunci când este utilizat în regiuni calde.
• Prezența dispozitivelor pentru schimbarea unghiului de înclinare a panoului, permițându-vă să alegeți locația optimă a structurii.
• Auto-curățare de ger și zăpadă.
• Cost rezonabil.
• Viață lungă, produsele de calitate pot dura până la jumătate de secol.

Dacă utilizarea sistemului a fost inclusă în proiectarea clădirii, atunci în acest caz puteți obține avantaje mari.

Dintre dezavantaje, următoarele atrag atenția:

• Pierderi mari de căldură.
• Masa suficient de mare a structurii.
• Panouri înclinate cu vânt mare.
• Productivitate scăzută cu temperatura se schimbă până la 40 de grade.

Zona de utilizare a panourilor plate, închise pentru încălzirea unei case cu panouri solare este destul de largă:

• Vara, sistemele satisfac pe deplin nevoile de apă caldă.
• Între anotimpurile de încălzire, acestea sunt capabile să înlocuiască aparatele de încălzire pe gaz și încălzitoarele electrice.

  Caracteristicile comparative ale unor tipuri de colectoare solare

Principala caracteristică a oricărui colector solar este performanța sa. În funcție de caracteristicile de proiectare și de diferența de temperatură, eficiența sistemului este determinată. trebuie avut în vedere faptul că costul colectoarelor plate este mult mai mic decât cel al sistemelor tubulare.

Atunci când alegeți un colector solar, ar trebui să studiați cu atenție parametrii de care depind eficiența încălzirii solare a apei și puterea structurii.

Colectorii solari au o serie de caracteristici destul de importante:

• Coeficientul de adsorbție poate fi utilizat pentru a determina raportul dintre energia totală și energia absorbită a radiațiilor solare.
• Coeficientul de emisie determină raportul dintre cantitatea de căldură transferată și energia absorbită.
• Raportul suprafeței totale și a diafragmei.
• Eficienţă.

Zona de deschidere trebuie înțeleasă ca zona de lucru a colectorului. Sistemele de tip plat sunt caracterizate de valorile maxime ale acestui indicator. Zona de deschidere corespunde zonei stratului absorbant.

  Moduri de conectare la sistemul de încălzire

Unul dintre dezavantajele colectoarelor solare este incapacitatea de a furniza continuu energie. Prin urmare, atunci când vă conectați, este important să alegeți un sistem capabil să funcționeze într-un mod limitat.

În regiunile din partea de mijloc a Rusiei, colectoarele solare sunt utilizate ca sursă suplimentară de căldură, deoarece nu garantează un flux constant de energie. Conectarea colectoarelor solare și a bateriilor la un sistem de încălzire funcțional și la furnizarea apei calde prezintă unele diferențe care trebuie luate în considerare.

  Conectarea colectoarelor de căldură

Schema de conectare este determinată de scopul direct al proiectării, cel mai adesea se utilizează două opțiuni:

• Pentru încălzirea apei vara.
• Pentru încălzirea lichidului de răcire în timpul iernii în sisteme de încălzire și apă caldă.

Prima opțiune este remarcabilă pentru simplitatea sa, munca sa se bazează pe mișcarea naturală a lichidului de răcire. Prin urmare, o astfel de schemă de utilizare a energiei solare pentru o casă privată poate fi utilizată fără o pompă de circulație. Principiul funcționării este următorul: atunci când este încălzită de lumina soarelui, apa din colector se extinde și intră în rezervorul de depozitare. Lichidul rece este aspirat în locul apei care iese.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că pentru o eficiență mai mare a sistemului cu circulație naturală, este necesar să se creeze un anumit unghi de înclinare. În plus, este important să poziționați rezervorul de depozitare la un nivel mai înalt decât colectorul solar.

Pentru a menține o temperatură ridicată de răcire, rezervorul de stocare necesită o izolare termică suplimentară.

Cea mai eficientă funcționare a colectorului solar necesită utilizarea unei scheme de conectare mai complexe.

Un sistem de răcire fără îngheț este turnat în sistem și este introdusă o pompă de circulație. Pentru a controla funcționarea acestuia, este instalat un controler și senzori de temperatură. Primul senzor arată temperatura apei din rezervorul de stocare, al doilea senzor este instalat pe conducta care alimentează lichid de răcire fierbinte de la colectorul solar. O astfel de schemă funcționează după următorul principiu: atunci când apa din rezervor este încălzită peste parametrii specificați, pompa de circulație este oprită și mișcarea lichidului de răcire se oprește. Când temperatura scade la punctul de reglare, regulatorul pornește centrala de încălzire.

  Cum se conectează panouri solare

Schema de conectare a colectorului solar, în care se acumulează energia radiației solare, nu poate fi utilizată pentru conectarea panourilor solare. În acest caz, va trebui să instalați suplimentar un pachet de baterii scump. Prin urmare, trebuie să utilizați o altă opțiune.

Energia de la panourile solare este transferată controlerului de încărcare, care este proiectat pentru a furniza continuu energie bateriilor și pentru a stabiliza tensiunea. Când alimentarea cu energie electrică a invertorului, curentul continuu este convertit în curent alternativ monofazat 220 V.

Obținerea unei forme universale de energie pentru încălzirea unei case de la soare face ca panourile solare să fie mai profitabile, dar nu uitați de eficiența scăzută a acestui sistem. De asemenea, trebuie menționat că colectorul solar nu poate acumula energie, așa cum fac panourile solare.

  Calculul puterii

Pentru a utiliza profitabil colectoarele solare, este important să aveți în vedere următoarele recomandări ale producătorilor:

• Sistemul ar trebui să ofere apă caldă doar 70%.
• Nu mai mult de 30% din energie poate fi furnizată sistemului de încălzire de la colectoarele solare.

Doar în acest caz, este posibil să se obțină economii la încălzirea și furnizarea apei calde cu aproape 40%.

Atunci când se calculează capacitatea colectorului de încălzire a unei case cu energie solară, trebuie să se țină seama și de locația sistemului, de unghiul panourilor și de temperatura medie anuală în regiune.

Este posibil să furnizați locuinței dvs. energie solară termică? Astăzi vom discuta despre perspectiva utilizării sistemelor solare ca principală sursă de încălzire, vom analiza problema justificării economice și a eficienței colectoarelor solare.

Principalele componente ale sistemului de încălzire

Colectorii solari servesc ca sursă de încălzire solară, al cărei scop este de a transfera energia spectrului infraroșu de radiații solare în lichidul de răcire cât mai eficient. Intervalul termic al luminii solare este de 40-45% din fluxul total de radiații, în cifre specifice este de 200-500 W / m 2 în funcție de latitudine, ora anului și ziua.

În principiu, pentru construcția unui sistem solar simplu, colectoarele singure sunt suficiente. Apa obișnuită poate fi circulată prin canalele lor, folosită pentru nevoile gospodăriei și pentru încălzirea locuințelor. Cu toate acestea, această abordare nu este suficient de eficientă din mai multe motive, dintre care primul este lipsa reînnoirii pierderilor de energie pe parcursul unei zile întregi. Prin urmare, unul dintre cele mai importante elemente ale unui sistem de încălzire solară este un acumulator de căldură - un rezervor de apă.

Schema de încălzire a unei case cu colectoare solare: 1 - alimentare cu apă rece; 2 - schimbător de căldură; 3 - acumulator de căldură; 4 - senzor de temperatură; 5 - circuit de răcire; 6 - stație de pompare; 7 - controler; 8 - rezervor de expansiune; 9 - apă caldă; 10 - supapă cu trei căi; 11 - colector solar

De asemenea, o limitare particulară este structura tehnică a colectorului solar. Canalele sale au o secțiune transversală destul de mică, datorită căreia există riscul de blocare cu impuritățile mecanice. Există, de asemenea, o mare probabilitate de îngheț a lichidului de răcire noaptea, limita superioară a intervalului de temperatură de funcționare este de 200-300 ° C. Colectoarele sunt proiectate pentru circulația continuă rapidă a lichidului de răcire, care intră la temperatură scăzută, se încălzește rapid cu lumina soarelui și, de asemenea, transferă rapid căldura în baterie.

Tuburi colectoare solare cu tub U de vid

Din aceste motive, se obișnuiește utilizarea propilenglicolului cu un set de aditivi speciali pentru încălzirea directă în conductele de căldură. Deci, al treilea element obligatoriu al sistemului solar de încălzire este un lichid de răcire special și un circuit de schimb, care este adesea inclus structural în acumulatorul de căldură sau poate face parte din colectorul însuși.

Soiuri și diferențe de colecționari

Dacă nu intrați în detaliile tehnice ale dispozitivului, diferența principală dintre colectoarele plate și cele de vid constă în recomandarea utilizării lor în diferite zone climatice. Colectoarele plate sunt cele mai utilizate în latitudinile sudice, cu temperaturi predominante peste zero, colectoarele de vid sunt mai aproape de nord.

Proiectarea unui colector solar plat: 1 - orificiu de răcire; 2 - cadru colector; 3 - sticlă rezistentă la oraș structurat; 4 - un absorbant; 5 - tuburi de cupru; 6 - izolare termică; 7 - admisie lichid de răcire

Fezabilitatea utilizării unor soiuri individuale de colectoare solare se datorează mai multor caracteristici:

• incapacitatea colectoarelor de vid de a se curăța de zăpadă pe cont propriu;
• pierderi mari de căldură ale colectoarelor solare plate care cresc odată cu diferența de temperatură;
• rezistență scăzută a colectoarelor plate la încărcăturile vântului;
• costul ridicat al proiectului pentru colectoarele solare cu vid;
• interval de temperatură scăzută pentru utilizarea eficientă a colectoarelor plate.

Proiectarea unui colector de vid cu transfer indirect de căldură: 1 - intrarea unui lichid de răcire răcit; 2 - schimbător de căldură (colector); 3 - dop închis; 4 - un tub de vid; 5 - placă de aluminiu (absorbant); 6 - conducta de căldură; 7 - fluid de lucru; 8 - ieșirea lichidului de răcire încălzit; 9 - corpul radiatorului; 10 - condensator conductă de căldură; 11 - izolare

Una dintre cele mai importante diferențe constă în procesul de instalare. Colectoarele plate necesită livrare pe acoperiș în formă asamblată, în timp ce colectoarele de vid pot fi asamblate local. De asemenea, colectoarele plate nu au, de obicei, propriul lor acumulator de căldură și circuitul de schimb.

Probleme cu energia solară

Sistemele de încălzire solare nu sunt lipsite de dezavantaje, dintre care cel mai important este inconstanța sursei de energie. Noaptea, sistemul nu se încălzește și, cu vreme tulbure tulbure, așteptarea ca un cer senin să încălzească casa este o plăcere sub medie. Dacă o baterie cu un volum suficient de mare este capabilă să păstreze cantitatea necesară de căldură cel puțin până dimineața, atunci pentru mai multe zile de viață a bateriei în condiții de lumină scăzută nu se poate calcula decât cu o extindere semnificativă a fermei solare. La rândul său, aceasta provoacă problema opusă: când atingeți modul de putere maximă (de exemplu, într-o zi de primăvară limpede), un astfel de sistem solar va necesita o îndepărtare mai intensă a căldurii sau oprirea temporară a mai multor absorbante odată cu umbrirea lor.

Este important să înțelegem că sistemele solare din realitatea climatului rusesc nu pot fi utilizate ca unică sau principală sursă de încălzire. Cu toate acestea, sunt capabili să reducă semnificativ consumul de energie în perioada de încălzire. Colectoare hibride în care încălzitoarele combinate cu fotocelule funcționează în mod eficient în mod eficient. Dacă tulburarea întârzie majoritatea radiațiilor IR, atunci pierderea părții fotoelectrice din spectru nu este atât de semnificativă.

Un alt dezavantaj al colectoarelor solare este necesitatea circulației forțate a lichidului de răcire în sistemul de colectare-baterii. Unele colectoare de vid sunt echipate cu un rezervor conceput pentru circulația naturală și situat deasupra absorbantului. Astfel de instalații sunt de obicei utilizate în sistemele de alimentare cu apă caldă, cu aport de apă sub presiunea unei alimentări cu apă rece. Există însă încă modalități de a face ca acești colectori solari să lucreze împreună cu sistemul de încălzire.

Integrare în sistemul de încălzire

Există două modalități de a combina colectoarele solare cu un sistem de încălzire complex complex arbitrar pe un lichid de răcire lichid. Principala sursă de energie poate fi fie gaz, fie electricitate - nu există nicio diferență semnificativă.

Prima opțiune este încălzirea bateriei totale zilnice. Acumulatorul comunică cu cazanul împreună și secvențial, la o temperatură insuficientă, acesta din urmă este inclus în funcționare și încălzește lichidul. Un sistem de acest tip proiectat corect poate funcționa eficient chiar și fără circulație forțată.

1 - circuit de încălzire; 2 - fluid de încălzire; 3 - senzor de temperatură; 4 - stație de pompare; 5 - controler; 6 - pompă; 7 - rezervor de expansiune; 8 - apă sanitară; 9 - apă rece; 10 - apă caldă; 11 - colector solar; 12 - cazan de încălzire

Al doilea tip de combinație implică utilizarea unei baterii termice cu două circuite. Prin intermediul unuia, căldura este îndepărtată din colector, prin al doilea - încălzirea lichidului de răcire din sistem, apa din baterie servește ca sursă de apă caldă. Deoarece circuitele sunt izolate unul de celălalt, în sistemul de încălzire și ciclul de transfer de căldură de la colectorul solar, puteți utiliza mai multe fluide sensibile la căldură sau antigel. Dezavantajul principal este dependența de energie a sistemului, deoarece în ambele circuite circulația este forțată.

1 - alimentare cu apă rece; 2 - senzor de temperatură; 3 - schimbător de căldură al colectorului solar; 4 - schimbător de căldură din cazan; 5 - circuit de răcire a colectorului; 6 - stație de pompare; 7 - controler; 8 - rezervor de expansiune; 9 - pompă de circulație; 10 - evacuare apă caldă; 11 - cazan de încălzire; 12 - colector solar

Etapele de calcul și instalare a puterii

Tranziția la energia solară nu acceptă grabă și o abordare superficială. Adesea, concluziile cu privire la oportunitatea instalării unui sistem solar pot fi făcute doar după câțiva ani de observații și calcule.

Din păcate, bazarea pe hărțile de insolare nu are prea mult sens, deoarece condițiile meteo locale pot denatura mult statisticile medii. Prin urmare, primul lucru de făcut este să compilați în mod independent un raport privind intensitatea radiațiilor solare la locul de instalare a colectoarelor. Piramometrele sunt utilizate pentru măsurători, în termen de 5 mii de ruble, puteți achiziționa un dispozitiv bugetar cu un set suficient de funcții.

Măsurătorile trebuie efectuate în diferite momente ale zilei, cu o frecvență de aproximativ o săptămână pe tot parcursul anului. În procesul măsurătorilor, trebuie să se țină seama de unghiul de înclinare și de orientarea colectoarelor. Datele obținute sunt verificate în cele din urmă cu statisticile centrului hidrometeorologic privind procentul de zile înnorate într-un an.

Pentru a asigura o eficiență ridicată a instalației solare, cel mai negativ scenariu trebuie luat în considerare, adică să luăm cea mai lungă perioadă cu cea mai mică iluminare ca punct de referință. În mod ideal, vă puteți ajusta pentru probabilitatea condițiilor meteorologice și mai negative, folosind statistici meteo din ultimii 15-20 de ani. Datele obținute asupra energiei solare primite vor ajuta la stabilirea suprafeței totale necesare a câmpului de absorbție și la determinarea numărului de colectori care trebuie achiziționați.

După cum am menționat, colectoarele sunt foarte rar utilizate ca principală sursă de încălzire, de obicei joacă un rol auxiliar. Dar cota de participare poate fi calculată, este indicată ca procent din puterea totală a sistemului de alimentare a casei sau pierderea de căldură a acestuia. După ce a primit numărul necesar de kilowati, este înmulțit cu eficiența optică a amortizoarelor, se adaugă mai mulți factori - corecții pentru orientare, înclinare, temperatură și, de asemenea, marja de siguranță.

În funcție de valoarea „pură” a puterii generate este selectat:

• numărul necesar de colectori ai unui anumit model și o medie de un singur colector de rezervă pentru 10-15 în funcționare;
• sistem de conducte cu capacitate recomandată de producător și rezistență la căldură;
• grup de circulație, valve de închidere, alte dispozitive auxiliare;
• volumul și locația rezervorului bateriei. În sistemele cu acumulator zilnic sau cu o capacitate de extracție a căldurii mai mare de 20 kW, are sens să construiți rezervoare izolate din beton cu un volum de 15-20 m 3.

Pentru auto-asamblare și întreținere, este necesar să se elaboreze un proiect de sistem, să se aloce spațiu pentru dispozitivele auxiliare și să se fixeze colectorul solar pe versantul acoperișului sudic (pentru emisfera nordică), ținând cont de recomandările furnizorului de echipamente cu privire la încărcările eoliene. Nu uitați că achiziționând o gamă completă de echipamente de la un distribuitor, aveți ocazia să alcătuiți, dacă nu chiar un proiect de sistem de încălzire solară, cel puțin o listă de echipamente și componente compatibile.

Am nevoie de o pompă de căldură

Unul dintre dezavantajele principale ale sistemelor de încălzire solară este costul ridicat al acestuia. În timp ce tehnologia de producție a colectoarelor plate este bine stăpânită, absorbantele de vid rămân scumpe, dar în anumite condiții meteorologice va fi posibilă operarea cu succes a acestora. Există însă o altă alternativă - colectoare de tip aer.

Datorită dispozitivului mai simplu, costul lor este mai mic, plus că există posibilitatea duratei de viață a bateriei. Eficiența colectoarelor de aer crește odată cu instalarea unui ventilator suflant alimentat de un panou solar integrat. Datorită accelerării, dar proporțional cu încălzirea canalelor de răcire, pierderea de căldură de retur prin colector este minimizată. Limitarea puterii poate fi asigurată controlând viteza ventilatorului sau pur și simplu blocând conducta - colectoarele de aer nu se tem de lovitura de căldură, iar recircularea naturală este ușor de configurat.

Lipsa sistemelor de aer într-un grad mic de încălzire a lichidului de răcire. Capacitatea de căldură a aerului este mai mică, plus aproape întotdeauna absorbantul este încălzit fără focalizare. Pentru a se putea integra în sistemul de încălzire (care este cel mai adesea necesar datorită incapacității de a așeza o conductă de ventilație într-o cameră încălzită), este necesară într-adevăr o pompă de căldură sau un sistem split.

Dar pompele de căldură cu aer pot fi de asemenea utilizate pentru a crește eficiența aerului condiționat. Cu acestea, viteza de circulație poate fi ridicată la valori care nu sunt acceptabile în sistemele de ventilație domestică, ceea ce dă o creștere de 2-3 ori a producției datorită diferenței mari de temperatură. Noaptea, colectorul va avea, de asemenea, o mică parte din producție la intervalul de temperatură de funcționare.

Aerul folosit ca lichid de răcire poate fi drenat sau înlocuit cu dioxid de carbon sau cu un alt gaz mai intens. Cu toate acestea, nu are sens să folosiți pompe de căldură cu un circuit primar de apă: au fost inițial proiectate să funcționeze cu o diferență mare de temperatură și, prin urmare, creșterea puterii nu este suficientă pentru a justifica costurile instalației.

Costul unei instalații de încălzire solară

Pentru plăcerea de a folosi energie curată în general, trebuie să plătiți destul de scump, cel puțin pentru ziua de azi. În ceea ce privește corectitudinea, există știri pozitive: în ultimii cinci ani, costul producției de colectoare plate a scăzut de 2-2,5 ori, un lucru similar poate fi așteptat în curând de la dispozitivele cu amortizoare de vid.

Costul colectoarelor plate și vidului este determinat de volumul de producție - valoarea radiației solare în condiții ideale de iluminare, adică de putere specifică. În medie, va trebui să se plătească aproximativ 350-500 USD pentru 1 kW de colectoare solare de tip plat și aproximativ 800-1000 USD pentru o instalare completă cu o baterie externă. Costul colectoarelor solare cu vid variază într-un interval mai mare - de la 600 USD la 1000-1200 USD pe complex, în funcție de calitatea manevrabilității, materialul tubului, izolarea schimbătorului de căldură și alte caracteristici.

Pentru colectorii capacitivi, norma de măsurare în litri de apă încălzită la cea mai mare temperatură posibilă este valabilă. Cantitatea de energie electrică generată poate fi calculată fie în funcție de suprafața totală a absorbantului, fie exprimată prin căldura specifică a apei. În funcție de complexitatea sistemului, costul variază foarte mult, prețul unui exemplu din segmentul pieței medii ajunge la 1.500 USD pentru 300 litri (pentru 4-5 rezidenți) cu o diferență de temperatură de aproximativ 50 ° C, ceea ce este echivalent cu 2,5 kW de putere specifică.

Creșterea constantă a tarifelor și starea degradată a comunicațiilor obligă proprietarii de case private să caute în mod activ metode alternative de încălzire. Una dintre sursele puternice și inepuizabile este Soarele, care furnizează zilnic o cantitate imensă de kilowati de energie liberă. trebuie   instalați echipament adecvatși dependența de furnizorii de resurse de rețea va fi un lucru trecut.

Există întotdeauna, deși depinde de condițiile meteorologice sau de timpul zilei. Pentru regiunile în care condițiile climatice și meteorologice permit obțineți suficienți kilowati pentru a se încălzi, această opțiune devine optimă. Încălzire solară   oferă o mulțime de oportunități și avantaje, care ar trebui discutate mai detaliat.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Tehnologie inovatoare, despre care nu toată lumea are o idee clară. Între timp, aproape orice proprietar de case are toate opțiunile pentru instalarea și utilizarea sistemelor adecvate. Nevoia investiții financiare   acolo numai pentru achiziția de echipamente sau echipamente,   el va primi gratuit orice altceva.

Există două opțiuni pentru organizarea încălzirii solare:

1. Colectoare solare.

mai mult   metodă costisitoarenecesitând prezență   o cantitate mare de echipamente. Se folosesc celule fotovoltaice care sunt situate într-o zonă deschisă în unghiul drept pentru incidența cea mai perpendiculară a luminii solare. Produc   curent electriccă acumulat în baterii reîncărcabile, este transformat în curent alternativ cu parametri standard, apoi este trimis la aparate de încălzire.

Încălzirea din panouri solare într-o casă privată oferă o mulțime de caracteristici suplimentare. Această metodă are un avantaj semnificativ - curentul electric generat de panourile solare,   poate fi folosit nu numai pentru încălzirea casei, ci și pentru alimentarea oricăror aparate, pentru iluminat sau alte nevoi.

Panourile solare pentru o casă pentru încălzire, al căror cost este destul de mare, pot fi dezavantajoase din punct de vedere financiar.

Ei acționează pe un principiu diferit. Nu produc, dar primesc energie termică de la soare, care încălzește lichidul de răcire în rezervoare sau tuburi. În principiu, un colector poate fi considerat orice rezervor de apă expus la soare, dar există modele speciale care pot demonstra cea mai mare eficiență. Această versiune a sistemului este mult mai simplă, mai ieftină și disponibil pentru producție independentă.

Căldura rezultată se realizează imediat prin creșterea temperaturii lichidului de răcire, care se acumulează în rezervorul de depozitare, de unde este distribuit pe circuitele de încălzire ale casei. Cel mai bun mod de a se încălzi este utilizarea sistemelor de temperatură joasă, cum ar fi încălzirea prin pardoseală. Nu au nevoie de încălzire puternică, ceea ce corespunde capacităților colectoarelor solare. Noaptea se consumă lichidul de răcire încălzit în timpul zilei.

Pentru colectoare solare cu eficiență maximă, este necesară izolarea calitativă a capacității de stocare.

Beneficiile

Avantajul principal este că Soarele este o sursă constantă și inepuizabilăstabil și complet previzibil. Spre deosebire de generatoarele eoliene, care pot fi inactive săptămâni întregi, energia solară este furnizată la intervale de timp cunoscute. Singurul   dezavantajul este posibilitatea de a fi vreme noroasă sau rece,   când performanțele bateriilor și colectoarelor scad. Cu toate acestea, design-urile moderne vă permit să obțineți o sumă minimă chiar și în cele mai dificile condiții, astfel încât nu sunt amenințate surprize în sistemul de încălzire.

În plus, nu trebuie să uităm asta energia solară este complet liberă. Dacă, atunci când încălziți o casă cu centrale termice sau cu gaz, trebuie să achiziționați echipamentul în sine și să plătiți constant energie sau combustibil, atunci energia solară nu este plătită, ceea ce modifică semnificativ nivelul de rentabilitate al echipamentului și al întregului sistem.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că încălzirea solară a unei case particulare, prețul și costurile de muncă ale instalării, care devin adesea principala problemă, benefic numai în regiunile cu condiții climatice și meteorologice adecvate.

Un beneficiu suplimentar este mentenabilitate ridicată a sistemului și posibilitatea creșterii productivității acestuia. Nu există restricții în această problemă - câte panouri sau colectoare sunt instalate, se va primi atât de multă energie. Dacă kitul instalat nu a putut încălzi eficient casa, acesta poate fi întotdeauna îmbunătățită adăugând cantitatea potrivită de echipament. Este convenabil dacă este necesar să reconstruiți sau să extindeți casa, să faceți o prelungire etc. Nu apare nevoia de a cumpăra un sistem nou.

Tipuri de încălzire

Celulele fotovoltaice nu funcționează exclusiv pentru încălzire, ceea ce este un caz special al utilizării lor, în timp ce colectoarele solare servesc doar ca surse de alimentare pentru circuitele de încălzire. Prin urmare, considerăm precis colectoare,   asigurarea încălzirii solare al cărui preț este mult mai mic decât cel al celulelor fotovoltaice.

Există mai multe modele de colectoare solare:

• deschide;
• tubular;
• colectoare plate.

Aceste modele au capacități diferite și sunt utilizate pentru a rezolva problemele corespunzătoare eficacității lor. Luați în considerare cu atenție:

Colectoare solare deschise

Desene deschise sunt cel mai simplu și chiar primitiv. Sunt containere, de obicei tăvi de plastic înguste, negre, pline cu apă. Nu sunt acoperite de nimic, apa este în aer liber   (de aici și numele).

Astfel de modele prezintă multe dezavantaje:

• capacitatea de a da un efect pozitiv numai la temperaturi pozitive;
• este necesară o diferență de temperatură relativ mică în colector și în mediu;
• durabilitatea acestor plante este scăzută - de obicei un anotimp;
• ca urmare a celor de mai sus, este extrem de scăzut.

Pentru a rezolva probleme grave, astfel de instalații nu pot fi utilizate, de aceea sunt folosite pentru încălzirea apei în bazinele exterioare sau mobile, dușuri exterioare etc.   cu toate acestea, există avantaje - astfel de dispozitive sunt foarte simple. Un încălzitor de baterii solare poate fi ușor fabricat independent, iar în regiunile cu condiții climatice adecvate, capacitățile sale se extind semnificativ.

Colectori tubulari

Colectoarele tubulare de vid sunt dispozitive mai grave care pot încălzi casele sau alte spații. Ele constau din următoarele elemente:

• o cutie acoperită cu vopsea neagră și având forma unei cutii plate;
• un distribuitor (sau, cum se numește uneori, colector, colector) - un tub cu mai multe conducte de conectare pe părțile laterale;
• tuburi vid realizate din sticlă.

Eficiența dispozitivului asigură un vid, a cărui conductivitate este practic absentă și elimină pierderile.

Există mai multe tipuri de colectoare tubulare, care diferă în designul distribuitorului și a tuburilor:

1. Tuburi de încălzire directă coaxială. Prepararea purtătorului de căldură are loc în contact direct cu suprafața de absorbție
2. Sistem de conducte de căldură. Tuburile sunt conectate la distribuitor prin prize speciale și dau prin ele lichidul de răcire încălzit. Designul este convenabil datorită capacității de întreținere ridicate.
3. Sistem de tip U. Tuburile au dubla lungime și îndoite la jumătate. Începutul este conectat la un distribuitor, iar finalul este conectat la altul. O astfel de schemă permite creșterea timpului de contact cu căldura solară, crescând astfel eficiența de încălzire.
4. Sisteme de stilou. Ele sunt o modificare a sistemului de conducte de căldură, acoperite cu o placă transparentă cu un vid sub el. Ele oferă eficiență crescută, dar au un preț ridicat și o întreținere scăzută.

Instalarea colectoarelor tubulare, de regulă, se realizează pe acoperișul casei.

Sisteme închise plate

Încălzirea solară la domiciliu folosind sisteme plate vă permite să obțineți eficiență ridicată la cost relativ redus. Designul se bazează pe o placă metalică izolată specială, cu un strat de absorbție numit adsorber. Un tub cu lichid de răcire este lipit pe farfurie în zig-zag. Partea frontală este acoperită cu un capac transparent, din care este pompat aerul. Acest tip de încălzitor solar   capabil să lucreze chiar și la temperaturi scăzute. Acest lucru ne permite să oferim încălzire pentru casele noastre cu panouri solare în timpul iernii, recenziile utilizatorilor ne permit să facem previziuni destul de optimiste cu privire la viitorul unei astfel de metode de încălzire.

Există tipuri mai simple de colectoare plate în care nu există vid. Sunt mai puțin eficiente, dar costul și mentenanța sunt mult mai mari. Încălzirea solară plană cu un design fără vid va costa semnificativ mai puținși capacitatea de a restabili panourile le crește durata de serviciu.

Alegerea colectorului solar și instalarea acestuia

Un proprietar care decide să creeze o încălzire solară a unei case private cu propriile mâini, se ridică sarcina este de a alege tipul cel mai potrivit de colector.   Această întrebare este destul de complicată, dar este necesar să o înțelegem.

Colecționarii deschisi nu sunt potriviți datorită capacităților reduse, deci nu are rost să vorbim despre ei. De obicei, alegerea se face între vederi tubulare și plane. Primul și cel mai semnificativ criteriu de selecție este de obicei raportul dintre preț și calitate a produselor.

Această abordare este justificată, dar mentenabilitatea nu poate fi ignorată. De exemplu, tuburile de vid nu pot fi schimbate în toate tipurile de colectoareasta face alegerea riscantă. Dacă unul dintre ei eșuează, unele tipuri de colecționari vor trebui să schimbe întregul panou, ceea ce va necesita costuri. În general, toate dispozitivele de vid reprezintă o achiziție destul de riscantă, deoarece orice impact mecanic amenință pierderea unei surse de energie termică.

Alegerea celei mai bune opțiuni,. Pentru el, trebuie să alegeți un site potrivit, situat lângă casă. Acest lucru este important deoarece transportul lichidului de răcire pe distanțe lungi va necesita izolare de înaltă calitate și instalarea unei pompe de circulație. De obicei, colectoarele sunt montate pe acoperiș pentru a permite circulația gravitațională. Singura problemă este amplasarea versanților în raport cu poziția soarelui pe cer - uneori instalați un sistem de urmărire pentru rotirea panourilor. Este scump și necesită utilizarea de tuburi flexibile, dar efectul este mult mai mare ca urmare.

Scheme de conectare la sistemul de încălzire

Încălzirea solară „Do-it-yourself” trebuie realizată în cele din urmă prin conectarea la sistemul de încălzire. Cel mai bun mod va fi utilizarea încălzirii prin pardoseală, temperatura lichidului de răcire pentru care nu depășește 55 de grade. Luați în considerare diagramele de conectare care asigură încălzirea casei cu energie solară:

Cu colector de apă

Colectoare de apă   direct conectat la circuitul de încălzire al casei. Există două opțiuni de conectare: vara și iarna.

Opțiune de vară   De regulă, este utilizat pentru a furniza apă încălzită la duș sau pentru alte nevoi, deoarece încălzirea casei în timpul verii nu este necesară. cel mai ușor colectorul este instalat într-o zonă deschisă,   apa, încălzirea, se ridică în rezervorul de depozitare, setați un nivel mai mare. Pe măsură ce este analizat, rezervorul se golește, deci este alimentat constantintrând în colector și primind energie termică în el. Această metodă este simplă și poate fi implementată fără probleme de mână.

Opțiunea de iarnă este mai grea. Colector montat în exterior livrează lichid de răcire încălzit   (recomandat să utilizați antigel)   în bobina schimbătorului de căldură. Este un recipient montat vertical cu o bobină în interior. Două bucle apar - într-una, circulă antigel (schimbător-schimbător de căldură într-un cerc), în cealaltă, lichidul de răcire circulă (de la schimbătorul de căldură la circuitul de încălzire și invers). Circulația antigel trebuie asigurată cu ajutorul unei pompe de circulație.altfel sistemul nu va funcționa. Circulația lichidului de răcire poate fi organizată atât natural, cât și cu forță, folosind o pompă. Cea mai bună opțiune pentru circuitul de încălzire este sistemul de încălzire în pardoseală, care vă permite să obțineți efectul maxim atât în \u200b\u200btimpul zilei, cât și noaptea.

Cu panou solar

Încălzirea de la soare fă-o singur, creat pe baza panourilor solare, realizate prin instalarea unui încălzitor electric.   În acest caz, celulele fotovoltaice furnizează energie numai elementelor de încălzire instalate în cazanul electric, care nu sunt legate direct de circuitul de încălzire.

Sistemul de încălzire și panourile solare cu întregul complex de echipamente sunt montate separat. Metoda de conectare este aleasă în mod arbitrar, pe baza caracteristicilor ambelor sisteme. Cazanul, pompa și alte dispozitive sunt conectate în mod obișnuit,   nu este disponibilă o cerință specifică.

1. Funcționarea sistemului de încălzire solară se realizează în conformitate cu proiectarea colectoarelor, a numărului acestora și a altor caracteristici.
2. Principala provocare   căci proprietarul devine menținerea curățeniei, îndepărtarea la timp a prafului și a altor contaminanți. Acest lucru vă permite să asigurați recepția maximă a energiei termice, să creșteți eficiența întregului sistem în ansamblu.
3. trebuie   pentru a izola calitativ toate conductele de conectare și capacitatea de stocarecu excepția pierderilor de căldură.
4. Este recomandat să păstrați întotdeauna unul sau două panouri pe stoc, astfel încât, în cazul unei defecțiuni mecanice, puteți înlocui rapid. Respectarea acestor recomandări simple va crește eficiența sistemului și va oferi confort și confort în casă.

Când începe construcția unei case private sau de la țară, un punct important, care necesită, de asemenea, o mulțime de investiții financiare, și chiar mai multă atenție, este sistemul de încălzire și izolarea clădirii. Și în loc de sistemele obișnuite și tipurile tradiționale de încălzire, tot mai mulți oameni își îndreaptă atenția către încălzirea alternativă - încălzirea solară a unei case private.

Folosirea energiei solare pentru încălzire

Distribuția sistemului de încălzire solară a unei case private este în continuă creștere, deoarece este o tehnologie inovatoare care utilizează energia solară. Astăzi, absolut fiecare proprietar al unei case private sau de la țară poate instala un astfel de sistem. Rețineți că resursele financiare vor trebui investite numai în achiziționarea de echipamente care vor fi necesare pentru a acumula căldură, însă energia în sine vă va primi gratuit.

Dacă aveți de gând să instalați încălzirea solară la domiciliu pentru muncă pe termen lung, atunci alegerea sistemului ar trebui luată în serios. Este necesară calcularea corectă a zonei sistemului, puterea, alegerea unui loc bun pentru instalare.

Rețineți că sistemul instalat vă poate dura mai mult de 25 de ani și va plăti în aproximativ 3 ani, dacă îl utilizați constant.

Încălzirea casei de la soare poate fi de două tipuri:

• Bazat pe panouri solare.
• Bazat pe colectoare solare.

Încălzirea solară are multe avantaje:

• Costuri importante cu combustibilul economisit.
• Este un sistem complet ecologic.
• Ușor de utilizat.
• Prețurile pentru celulele solare scad, astfel încât costul echipamentului și instalării sistemului scade.

Printre dezavantaje se numără următoarele:

• Când ziua va fi tulbure, va fi generată mult mai puțină energie.
• Echipamentul și instalarea unui astfel de sistem sunt o plăcere scumpă.
• Funcționarea lină a unui astfel de sistem necesită o atenție specială: calcule precise și instalarea corectă a tuturor elementelor.

Încălzire solară

În esență, panourile solare sunt fotogeneratoare de electricitate. După cum ne spun legile fizicii, lumina solară formează un curent direct, care afectează elemente semiconductoare. Și tensiunea apare în circuitele bateriei solare, care este apoi furnizată obiectelor. O baterie specială stochează energie, care poate fi folosită apoi în zilele tulbure.

Încălzirea cu energie solară a unei case private cu baterii se face cel mai bine pe partea de sud a acoperișului, iar unghiul acoperișului trebuie să fie de cel puțin 30 de grade. Experții recomandă, de asemenea, să se țină seama de prezența unor interferențe suplimentare - de exemplu, dacă există în apropiere structuri sau arbori care pot interfera ulterior cu funcționarea sistemului. Fluxul razelor solare ar trebui să provină din contabilitate: 1000 kW / h pe 1 mp pe an. Energia solară din acest calcul, pe care o veți primi, va fi egală cu utilizarea a 100 de litri de gaz.

Unele panouri solare puternice, cu o suprafață de aproximativ 4 metri pătrați, pot alimenta familia medie de 3 persoane cu apă caldă. În acest caz, energia va fi generată - 2000 kW / h pe an.

Bateria solară este formată din următoarele elemente:

• În interiorul său va circula un panou superior transparent, apă sau aer din sticlă sau plastic.
• O suprafață metalică înnegrită care absoarbe căldura soarelui.
• Un rezervor de apă sau un rezervor special de depozitare în care merge lichidul sau gazul încălzit, după care intră în baterii.

Sistemele de încălzire solară ale unei case private includ următoarele elemente:

• Convertor obișnuit.
• Convertor de curent continuu.
• Un senzor care reglează nivelul de încărcare și descărcare a bateriei.
• Acumulator.
• Sistem de decolare a puterii.

Încălzirea solară a unei case de țară pe baterii este utilizată în principal pentru a obține energie electrică. Prin urmare, astfel de baterii vor fi instalate cel mai bine acolo unde se utilizează încălzirea electrică, încălzitoarele electrice sau încălzirea în pardoseală. Când echipați încălzirea cu panouri solare de mare putere, vă puteți furniza locuința cu apă caldă.

În ceea ce privește eficiența unui astfel de sistem precum încălzirea unei case cu energie solară din baterii, acest indicator depinde de mulți factori, principalul dintre care este energia solară care intră. Dacă locuința dvs. este situată în latitudinea nordică, atunci este mai bine să utilizați tipuri de încălzire combinate, unde energia solară va fi doar un plus. Același lucru este valabil și pentru zonele în care se observă frecvent vreme înnorată, deoarece la un moment dat, bateria va fi foarte mică.

Încălzire solară

Încălzirea unei case de țară de la soare cu ajutorul colectoarelor solare este același principiu: energia solară este colectată și transformată. Cu toate acestea, în acest caz, nu energia electrică este convertită, ci energia termică. Astfel, purtătorul de căldură care circulă în colector, sub acțiunea razelor soarelui, se încălzește și apoi își transferă căldura. Productivitatea aici depinde și de câtă lumină solară.

Există astfel de tipuri de colecționari:

• Se rulează pe apă sau antigel. Primul tip de colectoare sunt colectoarele plate, care constau dintr-un absorbant care absoarbe energia solară, un strat transparent și o acoperire cu izolație termică.
• Lucrul la mase de aer și furnizarea de încălzire solară cu aer la domiciliu

Încălzirea solară este reală

Astăzi, există mai multe modalități de a face încălzirea solară acasă cu propriile mâini. De exemplu, puteți utiliza folii de plastic sau sticle de plastic, dar un astfel de sistem nu va funcționa eficient timp îndelungat.

Prin urmare, cea mai bună opțiune ar fi achiziționarea de echipamente finite - este eficientă și profitabilă. Mai mult decât atât, valoarea sa se plătește într-un timp scurt.

Ecologia consumului. Homestead: Pentru cea mai mare parte a anului trebuie să cheltuim bani pentru încălzirea caselor noastre. Într-o astfel de situație, orice ajutor nu ar fi de prisos. Energia soarelui este potrivită pentru aceste scopuri cât se poate de bine: absolut ecologic și gratuit.

Cea mai mare parte a anului trebuie să cheltuim bani pentru încălzirea caselor noastre. Într-o astfel de situație, orice ajutor nu ar fi de prisos. Energia soarelui este potrivită pentru aceste scopuri cât se poate de bine: absolut ecologic și gratuit. Tehnologiile moderne permit încălzirea solară a unei case private nu numai în regiunile sudice, ci și pe banda de mijloc.

Ce pot oferi tehnologiile moderne

În medie, 1 m2 din suprafața pământului primește 161 wați de energie solară pe oră. Desigur, la ecuator, această cifră va fi de multe ori mai mare decât în \u200b\u200bArctica. În plus, densitatea radiațiilor solare depinde de perioada anului. În regiunea Moscova, intensitatea radiațiilor solare în decembrie-ianuarie diferă de mai-iulie de mai mult de cinci ori. Cu toate acestea, sistemele moderne sunt atât de eficiente încât pot funcționa aproape oriunde pe pământ.

Problema utilizării energiei cu radiații solare cu eficiență maximă se rezolvă în două moduri: încălzirea directă în colectoarele termice și bateriile solare fotovoltaice.

Panourile solare transformă mai întâi energia razelor solare în energie electrică, apoi o transmit printr-un sistem special consumatorilor, cum ar fi un cazan electric.

Colectoarele de căldură, încălzite prin acțiunea razelor solare, încălzesc lichidul de răcire a sistemelor de încălzire și alimentarea cu apă caldă.

Colectorii termici au mai multe forme, incluzând sisteme deschise și închise, structuri plane și sferice, colectoare emisferice, butuci și multe alte opțiuni.

Energia termică primită de la colectoarele solare este utilizată pentru încălzirea apei calde sau a unui mediu de încălzire.

În ciuda progreselor clare în dezvoltarea de soluții pentru colectarea, stocarea și utilizarea energiei solare, există avantaje și dezavantaje.

Eficiența încălzirii solare în latitudinile noastre este destul de scăzută, din cauza numărului insuficient de zile însorite pentru funcționarea regulată a sistemului

Pro și contra folosirii energiei solare

Cel mai evident beneficiu al utilizării energiei solare este disponibilitatea generală. De fapt, chiar și pe vremea cea mai mohorâtă și înnorată, energia solară poate fi colectată și folosită.

Al doilea plus este zero emisii. De fapt, aceasta este cea mai ecologică și naturală formă de energie. Panourile solare și colectoarele nu produc zgomot. În cele mai multe cazuri, acestea sunt instalate pe acoperișurile clădirilor fără a ocupa suprafața utilizabilă a unei zone suburbane.

Dezavantajele asociate utilizării energiei solare sunt inconstanța iluminării. În întuneric, nu este nimic de colectat, situația este agravată de faptul că vârful sezonului de încălzire scade pe cele mai scurte ore de lumină din an.

Un dezavantaj semnificativ al încălzirii bazate pe utilizarea colectoarelor solare este incapacitatea de a stoca energia termică. În circuit este inclus doar rezervorul de expansiune

Este necesar să se monitorizeze curățenia optică a panourilor, poluarea minoră reduce brusc eficiența.

În plus, nu se poate spune că funcționarea sistemului pe energia solară este complet gratuită, există costuri constante pentru deprecierea echipamentelor, funcționarea pompei de circulație și electronica de control.

Colectoare solare deschise

Un colector solar deschis este un sistem de tuburi neprotejate de influențele externe, prin care circulă un lichid de răcire încălzit direct de soare. Apa, gazul, aerul, antigelul sunt utilizate ca purtător de căldură. Tuburile sunt fie montate pe un panou de sprijin sub formă de bobină, fie sunt conectate în rânduri paralele la conducta de ieșire.

Colectorii solari de tip deschis nu pot face față încălzirii unei case private. Din cauza lipsei de izolare, lichidul de răcire se răcește rapid. Se folosesc vara, în principal, pentru încălzirea apei la dușuri sau piscine

Colectoarele deschise nu au de obicei izolare. Designul este foarte simplu, de aceea are un cost redus și este adesea realizat independent.

Din cauza lipsei de izolație, practic nu păstrează energia primită de la soare și se caracterizează printr-o eficiență scăzută. Acestea sunt folosite mai ales vara pentru încălzirea apei în bazine sau dușuri de vară. Sunt instalate în regiuni însorite și calde, cu mici diferențe de temperatură ambientală și apă încălzită. Ei funcționează bine numai pe vreme însorită, calmă.

Cel mai simplu colector solar cu o chiuvetă termică realizată dintr-un golf de țevi de polimer va asigura furnizarea de apă încălzită la cabană pentru irigații și necesități casnice

Colectoare solare tubulare

Colectorii solari tubulari sunt asamblați din tuburi separate de-a lungul cărora curge apă, gaz sau abur. Acesta este unul dintre soiurile de heliosisteme deschise. Cu toate acestea, lichidul de răcire este deja mult mai bine protejat de negativitatea externă. Mai ales în instalațiile de vid dispuse pe principiul termoselor.

Fiecare tub este conectat la sistem separat, paralel unul cu celălalt. Dacă un tub nu reușește, este ușor să-l înlocuiți cu unul nou. Întreaga structură poate fi asamblată direct pe acoperișul clădirii, ceea ce facilitează foarte mult instalarea.

Colectorul tubular are o structură modulară. Elementul principal este un tub de vid, numărul de tuburi variază de la 18 la 30, ceea ce vă permite să selectați cu exactitate puterea sistemului

Un plus important al colectorilor solari tubulari este forma cilindrică a elementelor principale, datorită căreia radiația solară este captată toată ziua fără a folosi sisteme de urmărire scumpe pentru mișcarea soarelui.

O acoperire specială cu mai multe straturi creează un fel de capcană optică pentru lumina soarelui. Diagrama arată parțial peretele exterior al becului de vid care reflectă razele de pe pereții bulbului interior

Conform designului tuburilor, se disting colectoarele solare cu pene și coaxiale.

Tubul coaxial este un vas Dijur sau un termos familiar. Fabricat din două baloane între care este pompat aerul. O acoperire extrem de selectivă care absoarbe eficient energia solară este aplicată pe suprafața interioară a becului interior.

Energia termică din stratul selectiv intern este transferată la o conductă de căldură sau la un schimbător de căldură intern din plăci de aluminiu. În această etapă, se produce pierderi nedorite de căldură.

Tubul de stilou este un cilindru de sticlă cu un amortizor de stilou introdus în interior.

Pentru o izolare termică bună, aerul a fost pompat din tub. Transferul de căldură de la absorbant are loc fără pierderi, astfel încât eficiența tuburilor de pene este mai mare.

Conform metodei de transfer de căldură, există două sisteme: o singură dată și cu o conductă de căldură.

Termotubul este un recipient sigilat cu un lichid volatil.

În interiorul termotubului există un lichid volatil care absoarbe căldura din peretele interior al balonului sau de la amortizorul de pene. Sub influența temperaturii, lichidul fierbe și crește sub formă de abur. După ce căldura este transferată în mediul de încălzire sau alimentarea cu apă caldă, aburul se condensează într-un lichid și curge în jos.

Apa, la presiune scăzută, este adesea folosită ca lichid volatil.

Într-un sistem cu flux direct, se folosește un tub în formă de U, prin care circulă apă sau un mediu de încălzire.

O jumătate din tubul în formă de U este proiectat pentru lichidul de răcire la rece, al doilea îl îndepărtează pe cel încălzit. Când este încălzit, lichidul de răcire se extinde și intră în rezervorul de depozitare, asigurând circulație naturală. Ca și în cazul sistemelor cu termotub, unghiul minim de înclinare trebuie să fie de cel puțin 20⁰.

Sistemele cu flux direct sunt mai eficiente, deoarece încălzesc imediat lichidul de răcire.

Dacă sistemele de colectoare solare sunt planificate pentru utilizare pe tot parcursul anului, atunci antigelurile speciale sunt pompate în ele.

Avantajele și contra contra colectoarelor tubulare

Utilizarea colectoarelor solare tubulare are mai multe avantaje și dezavantaje. Proiectarea colectorului solar tubular constă din aceleași elemente, care sunt relativ ușor de înlocuit.

avantaje:

• pierderi reduse de căldură;
• capacitatea de a lucra la temperaturi de până la -30⁰⁰;
• productivitate eficientă pe parcursul orelor de zi;
• performanțe bune în zonele cu un climat temperat și rece;
• vânt redus, justificat de capacitatea sistemelor tubulare de a trece masele de aer prin sine;
• posibilitatea producerii lichidului de răcire la temperaturi ridicate.

Structurala, structura tubulara are o suprafata de deschidere limitata. Are următoarele dezavantaje:

• nu este capabil să se auto-curățeze de zăpadă, gheață, îngheț;
• cost ridicat.

În ciuda costurilor inițial ridicate, colecționarii tubulari plătesc mai repede. Au o durată de viață lungă.

Colectoare solare plate interioare

Colectorul plat este format dintr-un cadru de aluminiu, un strat absorbant special - un absorbant, o acoperire transparentă, o conductă și un încălzitor.

Ca absorbant, se folosește cupru de tablă înnegrit, care se caracterizează prin conductivitate termică ideală pentru crearea sistemelor solare. Atunci când energia solară este absorbită de absorbant, energia solară primită de acesta este transferată lichidului de răcire care circulă prin sistemul de tuburi adiacent absorbantului.

La exterior, panoul închis este protejat de un strat transparent. Este confecționat din sticlă temperată rezistentă la șocuri cu o bandă de trecere de 0,4-1,8 microni. Această gamă reprezintă radiația solară maximă. Sticla rezistentă la șoc oferă o bună protecție împotriva grindinei. Pe partea din spate, întregul panou este izolat în mod fiabil.

Colectoarele solare plate oferă performanțe maxime și construcții simple. Eficiența lor este crescută datorită utilizării unui absorbant. Sunt capabili să capteze lumina soarelui împrăștiată și directă.

Lista beneficiilor panourilor plate închise include:

• simplitatea designului;
• performanțe bune în regiunile cu un climat cald;
• capacitatea de a instala în orice unghi cu dispozitive pentru schimbarea unghiului de înclinare;
• capacitatea de a se auto-curăța de zăpadă și îngheț;
• pret mic.

Colectoarele solare plate sunt deosebit de avantajoase dacă aplicarea lor este planificată în faza de proiectare. Durata de viață a produselor de calitate este de 50 de ani.

Dezavantajele includ:

• pierderi mari de căldură;
• greutate mare;
• vânt mare atunci când așezați panouri într-un unghi cu orizontul;
• limitări de performanță cu diferențe de temperatură mai mari de 40 ° C.

Domeniul de aplicare a colectoarelor închise este mult mai larg decât centralele solare de tip deschis. Vara, ei sunt capabili să satisfacă pe deplin nevoia de apă caldă. În zilele răcoroase, neincluse de utilitățile publice în timpul sezonului de încălzire, pot funcționa în locul instalațiilor de încălzire cu gaz și electric.

Compararea caracteristicilor colectorului solar

Cel mai important indicator al unui colector solar este eficiența. Performanța utilă a diferitor colectori solari de design depinde de diferența de temperatură. În același timp, colectoarele plate sunt mult mai ieftine decât cele tubulare.

Valorile eficienței depind de calitatea fabricației colectorului solar. Scopul graficului este de a arăta eficiența utilizării diferitelor sisteme în funcție de diferența de temperatură.

Atunci când alegeți un colector solar, merită să fiți atenți la o serie de parametri care arată eficiența și puterea dispozitivului.

Există câteva caracteristici importante pentru colectoarele solare:

• coeficientul de adsorbție - arată raportul dintre energia absorbită și total;
• factorul de emisie - arată raportul dintre energia transmisă și cea absorbită;
• suprafață totală și diafragmă;
• Eficiență.

Zona de deschidere este zona de lucru a colectorului solar. Într-un colector plat, suprafața de deschidere este maximă. Zona de deschidere este egală cu suprafața absorbantului.

Moduri de conectare la sistemul de încălzire

Deoarece dispozitivele solare nu pot asigura o sursă de alimentare stabilă și permanentă, este necesar un sistem rezistent la aceste deficiențe.

Pentru Rusia centrală, dispozitivele solare nu pot garanta o furnizare constantă de energie, de aceea sunt utilizate ca sistem suplimentar. Integrarea într-un sistem de încălzire și apă caldă existent este diferită pentru un colector solar și o baterie solară.

Schema de conectare a colectorului de căldură

În funcție de scopul utilizării colectorului de căldură sunt utilizate diferite sisteme de conectare. Pot exista mai multe opțiuni:

1. Opțiune de vară pentru apă caldă
2. Opțiune de iarnă pentru încălzire și apă caldă

Versiunea de vară este cea mai simplă și se poate face fără nici măcar o pompă de circulație, folosind circulația naturală a apei.

Apa este încălzită în colectorul solar și datorită expansiunii termice intră în rezervorul de stocare sau cazan. În acest caz, circulația naturală are loc: apa rece este aspirată în locul apei calde din rezervor.

Iarna, la temperaturi scăzute, încălzirea directă a apei nu este posibilă. Un antigel special circulă într-un circuit închis, asigurând transferul de căldură de la colector la schimbătorul de căldură din rezervor

Ca orice sistem bazat pe circulație naturală, acesta nu funcționează foarte eficient, necesitând respectarea părtinirilor necesare. În plus, rezervorul de depozitare trebuie să fie mai mare decât colectorul solar.

Pentru a menține apa cât mai mult timp, rezervorul fierbinte trebuie izolat cu atenție.

Dacă doriți să obțineți într-adevăr cea mai eficientă funcționare a colectorului solar, schema de conectare este complicată.

Sistemul de colectare solară circulă lichidul de răcire fără îngheț. Circulația forțată este asigurată de o pompă controlată de un controler.

Controlerul controlează funcționarea pompei de circulație pe baza citirilor a cel puțin doi senzori de temperatură. Primul senzor măsoară temperatura din rezervorul de stocare, al doilea - pe conducta de alimentare a purtătorului de căldură fierbinte al colectorului solar. Imediat ce temperatura din rezervor depășește temperatura lichidului de răcire, în colector, regulatorul oprește pompa de circulație, oprind circulația lichidului de răcire prin sistem.

La rândul său, când temperatura din rezervorul de depozitare scade sub o valoare prestabilită, centrala de încălzire este pornită.

Schema de conectare solară

Ar fi tentant să se aplice o schemă similară pentru conectarea bateriei solare la rețea, așa cum se întâmplă în cazul colectorului solar, acumulând energia primită pe zi. Din păcate, este foarte scump să creezi un pachet de baterii cu o capacitate suficientă pentru sistemul de alimentare cu energie electrică al unei case private. Prin urmare, diagrama de conexiune este următoarea.

Odată cu scăderea puterii curentului electric din bateria solară, unitatea ABP (includerea automată a rezervei) asigură conectarea consumatorilor la o rețea electrică comună

De la panourile solare, încărcarea trece la regulatorul de încărcare, care îndeplinește mai multe funcții: asigură încărcarea constantă a bateriilor și stabilizează tensiunea. În plus, curentul electric este furnizat invertorului, unde conversia curentului continuu 12V sau 24V la curent monofazat alternativ 220V.

Din păcate, rețelele noastre electrice nu sunt adaptate pentru a primi energie, ci pot funcționa doar într-o direcție de la o sursă la un consumator. Din acest motiv, nu veți putea vinde electricitatea produsă sau măcar să faceți contorul să se rotească în direcția opusă.

Utilizarea panourilor solare este benefică prin faptul că oferă o formă de energie mai versatilă, dar în același timp nu pot fi comparate în ceea ce privește eficiența cu colectoarele solare. Cu toate acestea, acestea din urmă nu au capacitatea de a acumula energie, spre deosebire de bateriile solare fotovoltaice.

Cum se calculează puterea colectorului necesar

Atunci când se calculează puterea necesară a colectorului solar, este foarte adesea eronat să se facă calcule pe baza energiei solare primite în cele mai reci luni ale anului.

Cert este că în lunile rămase ale anului, întregul sistem se va supraîncălzi. Temperatura lichidului de răcire vara la ieșirea din colectorul solar poate ajunge la 200 ° C cu încălzirea aburului sau a gazului, 120 ° C antigel, 150 ° C apă. Dacă lichidul de răcire fierbe, se va evapora parțial. Ca urmare, va trebui să fie înlocuit.

• furnizarea de apă caldă nu mai mult de 70%;
• asigurarea unui sistem de încălzire de cel mult 30%.

Restul de căldură necesară trebuie generat de echipamentele de încălzire standard. Cu toate acestea, cu astfel de indicatori pe an, se economisește, în medie, aproximativ 40% la încălzire și alimentare cu apă caldă.

Puterea generată de un tub al sistemului de vid depinde de locația geografică. Indicatorul energiei solare care scade pe an la 1 m2 de teren se numește insolare. Cunoscând lungimea și diametrul tubului, puteți calcula diafragma - zona de absorbție eficientă. Rămâne să se aplice factorii de absorbție și de emisie pentru a calcula capacitatea unui tub pe an.

Exemplu de calcul:

Lungimea standard a tubului este de 1800 mm, efectivă - 1600 mm. Diametru 58 mm. Apertura - o zonă umbrită creată de un tub. Astfel, aria dreptunghiului de umbră este:

S \u003d 1,6 * 0,058 \u003d 0,0928 m2

Eficiența medie a tubului este de 80%, izolația solară pentru Moscova este de aproximativ 1170 kWh / m2 pe an. Astfel, un tub va produce pe an:

L \u003d 0,0928 * 1170 * 0,8 \u003d 86,86kW * h

Trebuie menționat că aceasta este o estimare foarte brută. Cantitatea de energie generată depinde de orientarea instalației, unghiul, temperatura medie anuală etc. publicat