Сонячне опалення приватного будинку: варіанти і схеми пристрою

Ми проводимо більшу частину року обігріву наших будинків. У такій ситуації будь-яка допомога не буде зайвою. Сонячна енергія підходить для цих цілей якнайкраще: абсолютно екологічно чистий і вільний. Сучасні технології дозволяють сонячне опалення приватного будинку не тільки в південних регіонах, але і в середній провулку.



Які сучасні технології можуть запропонуватиВ середньому 1 м2 поверхні землі отримує 161 Вт сонячної енергії за годину. Звичайно, на екваторі цей показник буде багато разів вище, ніж в Арктики. Крім того, щільність сонячної радіації залежить від часу року. У Московській області інтенсивність сонячного випромінювання в грудні-січень відрізняється від травня-липень більш ніж п'ять разів. Однак сучасні системи настільки ефективні, що вони можуть працювати практично всюди на землі.

999 р.

Сучасні сонячні системи здатні ефективно працювати в хмарній і холодній погоді до -30 ° С. Проблема використання енергії сонячного випромінювання з максимальною ефективністю вирішується двома способами: прямий нагрів в теплових колекторах і сонячних фотоелектричних акумуляторах.

Сонячні панелі перетворюють енергію сонячного світла в електрику, потім переносять через спеціальну систему споживачам, наприклад, електричний котел.

Теплові колектори опалювальні під дією сонячного світла охолоджувачі систем опалення та гарячого водопостачання.

У декількох типах, включаючи відкриті та закриті системи, плоскі та сферичні структури, концентратори з гемісферичних колекторів та багато інших варіантів.

Теплова енергія, отримана від сонячних колекторів, використовується для обігріву гарячої води або охолодження системи опалення.

Незважаючи на чіткий прогрес у розробці рішень для збору, зберігання та використання сонячної енергії, є переваги та недоліки.



Ефективність сонячного опалення в наших широтах досить низька, завдяки недостатньому кількості сонячних днів для регулярної роботи системи. Плюси і мінуси використання сонячної енергіїНайбільш очевидною перевагою використання сонячної енергії є її універсальна наявність. По суті, навіть у найбільш похмурій і хмарній погоді сонячна енергія може бути зібрана і використана.

Друга перевага є нульовими викидами. Насправді це найбільш екологічно чиста і природна форма енергії. Сонячні панелі та колектори не роблять шуму. У більшості випадків вони встановлюються на дахах будинків, не займаючи корисну площу дачної ділянки.

Недоліки, пов'язані з використанням сонячної енергії, є невідповідністю освітлення. Вночі нічого не потрібно зібрати, ситуація посилюється тим, що пік опалювального сезону падає на найкоротші дні денного світла року.



Значним недоліком опалення на основі використання сонячних колекторів є відсутність здатності накопичувати теплову енергію. Необхідно стежити за оптичною чистотою панелей, незначне забруднення різко знижує ефективність.

Крім того, не можна сказати, що операція сонячної енергетичної системи абсолютно безкоштовно, є фіксовані витрати на оцінювання обладнання, функціонування циркуляційного насоса і контрольної електроніки.

Відкрити сонячні колекториВідкритий сонячний колектор - незахищена система труб, через яку охолоджувач нагрівається безпосередньо сонячними циркуляціями. Вода, газ, повітря, антифриз використовуються як охолоджувач. Труби кріпляться на опорній панелі у вигляді котушки, або з'єднуються паралельними рядами до виходу труби.



Сонячні колектори відкритого типу не здатні впоратися з опаленням приватного будинку. У зв'язку з відсутністю утеплювача швидко охолоджується. Вони використовуються влітку в основному для теплої води в душових кабінах або басейнах Відкритий колектори, як правило, немає ізоляції. Дизайн дуже простий, тому він має низьку вартість і часто виготовляється самостійно.

У зв'язку з відсутністю ізоляції, вони практично не зберігають енергію, отриману від сонця, вони відрізняються низькою ефективністю. Вони використовуються переважно влітку для опалення води в басейнах або літніх душових кабінах. У сонячних і теплих регіонах, з невеликими змінами температури навколишнього повітря і нагрітої води. Вони добре працюють тільки в сонячній, без вітрів.





Найлегший сонячний колектор з тепловим ресивером з бухти полімерних труб забезпечить подачу нагрітої води в країні для поливу і побутових потреб Трубчасті сонячні колекториТрубчасті сонячні колектори зібрані з окремих труб, які запускають воду, газ або пар. Це один з типів геліосистем відкритого типу. Тим не менш, теплоносій набагато краще захищений від зовнішньої негативності. Особливо в вакуумних установках, розташованих за принципом термосесу.

Кожен канал підключений до системи окремо, паралельно один одному. Коли одна труба не виходить, її легко змінити на новий. Вся структура можна зібрати безпосередньо на дах будівлі, що значно полегшує монтаж.

235982



Збірник труб має модульну структуру. Основним елементом є вакуумна трубка, кількість труб варіюється від 18 до 30, що дозволяє точно вибрати потужність системи ваги плюс трубчасті сонячні колектори в циліндричній формі основних елементів, завдяки яким сонячне випромінювання захоплюється круглим денним світлом без використання дорогих систем відстеження руху зірки.



Особливе багатошарове покриття створює своєрідну оптичну пастку для сонячних променів. Схема частково показує зовнішній стінку вакуумної лампи, що відображає промені на стінах внутрішньої цибулини Згідно дизайну труб, ручки та коаксіальних сонячних колекторів.

Коаксіальна труба є посудом Diyur або знайомим термосом. Вони виготовляються з двох прокладок, між якими подається повітря. Внутрішня поверхня внутрішньої цибулини покривається високоелективним покриттям, що ефективно поглинає сонячну енергію.

467824

У циліндричній формі труби сонячні промені завжди падають перпендикулярно поверхні Термічна енергія від внутрішнього селективного шару передається на теплову трубку або внутрішній теплообмінник алюмінієвих пластин. На цьому етапі виникає небажана втрата тепла.

Фонтан труба є скляним циліндром з ручним поглиначем, вставленим всередині.



Система отримала свою назву від ручного поглинача, яка щільно покриває тепловий канал теплопровідного металу Для хорошої теплоізоляції з труби накачується повітрям. Передача тепла від поглинача відбувається без втрати, тому ефективність ручних труб вище.

За методом теплопередачі існують дві системи: прямий потік і з тепловою трубою.

Теплова труба - герметична ємність з легко випаровуючим рідиною.

Р

Так як легко випаровується рідина природним чином зливається до дна теплової труби, мінімальний кут нахилу становить 20°. Всередині теплової труби є високо випарна рідина, яка отримує тепло від внутрішньої стінки цибулини або з перо поглинача. Під впливом температури рідини кип'ятять і піднімаються у вигляді пари. Після нагріву дається теплоносій опалення або гарячого водопостачання, пароконденсує в рідину і зливається.

Вода часто використовується як легко випаровується рідина при низькому тиску.

У прямій системі потоку використовується U-подібна трубка через яку воду або теплоносій системи опалення циркулює.

Одна половина У-подібної труби призначена для холодного охолодження, другий знімає нагрів. При нагріванні охолоджувач розширюється і надходить в резервуар для зберігання, що забезпечує природне кровообіг. Як у випадку теплових труб, мінімальний кут нахилу становить не менше 200.

7848886



При безпосередньому з'єднанні тиск в системі не може бути високим, так як всередині лампи технічні вакуумні системи прямого відтоку ефективніше, оскільки вони відразу нагрівають теплоносія.

Якщо сонячні колектори планується використовувати цілий рік, то в них накачуються спеціальні антифризи.

Плюси і недоліки колекторів трубВикористання трубчастих сонячних колекторів має кілька переваг і недоліків. Дизайн трубчастого сонячного колектора складається з тих же елементів, які відносно легко замінити.

Гідності:

• низька втрата тепла;
• Можливість роботи при температурі до -300C;
• Ефективна продуктивність протягом дня;
• хороша продуктивність в зонах з помірним і холодним кліматом;
• низьке плавання, обумовлене здатністю трубчастих систем, які проходять через повітряні маси;
• можливість виготовлення високотемпературного охолоджуючого засобу.

Структурно, трубчаста структура має обмежену поверхню апертури. Має такі недоліки:

• не здатна самоочищати від снігу, льоду, морозу;
• Висока вартість.

Незважаючи на початкову високу вартість, трубчасті колектори окупаються швидше. Вони мають тривалий термін служби.



Колектори труб відносяться до сонячних установок відкритого типу, тому вони не підходять для цілого використання в системах опалення. Плоскі закриті сонячні колекториПлоский колектор складається з алюмінієвої рами, спеціального поглинаючого шару - поглинача, прозорого покриття, трубопроводу і ізоляції.

Як використовується амортизатор, змащений лист, який характеризується ідеальною теплопровідністю для створення геліосистем. При поглинанні сонячної енергії поглиначем сонячна енергія, отримана ним, передається на охолоджувальну циркуляцію вздовж труби, що прилягає до поглинаючого.

Назовні закрита панель захищена прозорим покриттям. Виготовляється з ударно-загартованого скла зі смугою 0,4-1.8 мкм. Цей діапазон рахунків для максимального сонячного випромінювання. Скло удару - хороший захист від засмаги. На спинці вся панель надійно ізольована.

р.

Плоскі сонячні колектори характеризуються максимальною продуктивністю і простим дизайном. Їх ефективність підвищується за допомогою поглинача. Вони здатні захопити розсіяне і пряме сонячне випромінювання Перелік переваг закритих плоских панелей включає:

• простота дизайну;
• Хороша продуктивність в регіонах з теплими кліматами;
• можливість установки під будь-яким кутом при наявності приладів для зміни кута нахилу;
• можливість самоочищати від снігу і морозу;
• низька ціна.

Плоскі сонячні колектори особливо вигідні, якщо їх використання планується на етапі проектування. Термін служби якісних продуктів - 50 років.

До недоліків відносяться:

• висока втрата тепла;
• важка вага;
• високі вітрильні панелі розташовані під кутом до горизонту;
• Обмеження при виконанні температурних змін більше 40 ° С.

Сфера застосування закритих колекторів набагато ширше, ніж сонячні установки відкритого типу. У літній період вони здатні задовольнити потреби гарячої води. На прохолодні дні, не включені комунальні послуги в період опалення, вони можуть працювати замість газових і електронагрівачів.

Порівняння характеристик сонячних колекторівНайголовніший показник ефективності сонячного колектора. Корисна продуктивність різних сонячних колекторів залежить від різниці температур. При цьому плоскі колектори значно дешевшими, ніж трубчасті.



Значення ефективності залежать від якості виробництва сонячного колектора. Призначення графіка для відображення ефективності різних систем в залежності від різниці температур при виборі сонячного колектора необхідно звернути увагу на ряд параметрів, що показують ефективність і потужність пристрою.

Для сонячних колекторів існує кілька важливих характеристик:

• Коефіцієнт адсорбції – показує співвідношення всмоктованої енергії;
• Коефіцієнт викидів - показує співвідношення переданої енергії, що поглинається;
• загальна і апертура;
• Ефективність

Робоча зона сонячного колектора. У плоскому колекторі площа апертури максимальна. Площа апертури - зона поглинача.

Способи підключення до системи опаленняОскільки сонячні пристрої не можуть забезпечити стабільний і круглий блок живлення, необхідна система, яка стійка до цих недоліків.

Для середини Росії сонячні пристрої не гарантують стабільного надходження енергії, тому вони використовуються в якості додаткової системи. Інтеграція в існуючу систему опалення та гарячої води відрізняється для сонячного колектора та сонячної панелі.

Схема підключення теплового колектораЗалежно від призначення використання теплового колектора застосовуються різні системи з'єднання. Існує кілька варіантів:

Зимовий варіант обігріву і гарячого водопостачання Літній варіант - це найпростіший і може обійтися навіть без циркуляційного насоса, використовуючи природний циркуляційний вод.

Вода нагрівається в сонячному колекторі і через теплове розширення надходить в резервуар або котел. У той же час є природний кровообіг: холодна вода всмоктується в місце гарячої води з бака.



Взимку при негативних температурах неможливе нагрів води. Спеціальні антифризові циркуляції на закритому контурі, що забезпечує передачу тепла від колектора до теплообмінника в резервуарі Як будь-яка система на основі природного кровообігу не працює дуже ефективно, що вимагає дотримання необхідних схилів. Резервуар для зберігання повинен бути вище сонячного колектора.

Для того, щоб вода залишалася якомога довше, гарячий бак необхідно ретельно утеплити.

Якщо ви дійсно хочете досягти найбільш ефективного функціонування сонячного колектора, схема підключення стає більш складною.





Так що вночі колектор не перетворюється в охолоджуючий радіатор, необхідно зупинити циркуляцію води на За допомогою системи сонячного колектора льодові охолоджувачі. Примушений кровообіг забезпечується насосом під контролем контролера.

Контролер контролює циркуляційний насос на основі принаймні двох датчиків температури. Перший датчик вимірює температуру в резервуарі для зберігання, другий - на трубі гарячого охолодження сонячного колектора. Як тільки температура в баку перевищує температуру теплоносія, в колекторі, контролер відключає циркуляційний насос, що зупиняє циркуляцію охолоджуючої рідини через систему.

У свою чергу, коли температура знижується в резервуарі для зберігання нижче зазначеного котла.

Схема підключення сонячної панеліНаносити подібну схему підключення сонячної панелі в сітку, що реалізується в разі сонячного колектора, що накопичує енергію, отриману протягом дня. На жаль, для системи електроживлення приватного будинку для створення акумуляторного пакету достатньої ємності дуже дорого. Тому схема з'єднання наступна.



З зменшенням потужності електричного струму від сонячної батареї, блок AVR (автоматичний поворот на резерві) забезпечує підключення споживачів до загальної електричної сітки з сонячними панелями, заряд йде на контролер заряду, який виконує кілька функцій: забезпечує постійне зарядка акумуляторів і стабілізує напругу. Далі електричний струм надходить в інвертор, де відбувається перетворення прямого струму 12В або 24В в чергування однофазного струму 220В.

Алас, наші електромережі не пристосовані для виробництва електроенергії, можуть працювати лише в одному напрямку від джерела до споживача. З цієї причини ви не зможете продати електрику, вироблену або принаймні зробити метр хребта в зворотному напрямку.

Використання сонячних панелей вигідно, тому що вони забезпечують більш універсальну форму енергії, але не можна порівняти з ефективністю з сонячними колекторами. Однак останні не мають можливості зберігати енергію, на відміну від сонячних фотоелектричних батарей.

Як розрахувати необхідну потужність колектораПри розрахунку необхідної потужності сонячного колектора часто помилкові розрахунки на основі вхідної сонячної енергії в холодні місяці року.

Під час решти року вся система буде перегріватися. Температура теплоносія влітку при виході сонячного колектора може досягати 200 ° С при нагріванні пари або газу 120 ° С антифриз, 150 ° С води. Якщо охолоджуюча рідина, вона частково випаровується. В результаті буде потрібно замінити.

Виробники рекомендують на основі цих фігур:

• надання гарячого водопостачання не більше 70%;
• забезпечення системи опалення не більше 30%.

Решта необхідного тепла повинна виробляти стандартне опалення обладнання. Проте, з такими показниками, в середньому близько 40% зберігається на опалювальному та гарячому водопроводі.

Потужність виробництва однієї труби вакуумної системи залежить від географічного розташування. Норма сонячної енергії в рік на 1 м2 землі називається розчиненням. Знаючи довжину і діаметр труби, можна розрахувати апертуру - ефективну зону поглинання. Залишилося застосувати коефіцієнти поглинання та емісії для розрахунку потужності однієї труби на рік.

Приклад розрахунку:

Стандартна довжина труби 1800 мм, ефективний - 1600 мм. Діаметр - 58 мм. Апертюра - відтінена зона, створена трубкою. Таким чином, область прямокутника тіні буде:

S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m2

ККД середньої труби становить 80%, сонячна ізольованість для Москви становить близько 1170 кВт•год / м2 на рік. Таким чином, одна трубка буде вироблятися на рік:

В = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86 кВт•год

Слід зазначити, що це дуже приблизний розрахунок. Кількість виробленої енергії залежить від орієнтації рослини, кута, середньорічна температура і т.д.





Джерело: sovet-ingenera.com/eco-energy/eko-dom/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html