Сонячне опалення будинку колекторами

Основні компоненти системи опаленняДжерело обігріву сонячної системи є сонячними колекторами, метою яких є найбільш ефективне перенесення енергії на теплоносій інфрачервоного спектру сонячної радіації. Теплий діапазон сонячного світла становить 40-45% від загальної променевої флюси, в конкретних фігурах становить 200-500 Вт / м2 залежно від широтності, часу року і дня.

В принципі достатньо лише колекторів для побудови найпростішої геліосистеми. На своїх каналах використовується звичайна вода для побутових потреб і опалення житла. Тим не менш, цей підхід не ефективний для ряду причин, перша з яких є відсутністю поповнення енергетичних втрат на повний день. Тому одним з найважливіших елементів системи сонячного опалення є теплова батарея - контейнер з водою.



Схема обігріву будинку сонячними колекторами: 1 - холодне водопостачання; 2 - теплообмінник; 3 - теплоаккумулятор; 4 - датчик температури; 5 - схема теплоносія; 6 - станція насоса; 7 - контролер; 8 - розподільний бак; 9 - гаряча вода; 10 - триходовий кран; 11 - сонячний колектор

Також є технічним пристроєм сонячного колектора. Його канали мають досить невеликий прохідний розділ, що викликає ризик закупорки з механічними домішками. Також є висока ймовірність заморожування куликів вночі, верхній ліміт діапазону робочої температури 200-300 ° С. Колектори призначені для швидкого безперервного обігу охолоджуючої речовини, яка поставляється з низькою температурою, швидко нагрівається сонячними променями і так само швидко нагрівається до акумулятора.





Труби вакуумно-подібного сонячного колектора

З цих причин пропіленгліколь з набором спеціальних добавок використовується для прямого нагріву в теплових трубах. Таким чином, третій обов'язковий елемент опалювальної геліосистеми є особливим охолоджувачем і обмінним контуром, який часто структурно входить в теплоаккумулятор або може бути частиною самого колектора.



Види і відмінності колекторівЯкщо ви не входите в технічні тонкощі пристрою, основна відмінність плоских і вакуумних колекторів полягає в доцільності їх використання в різних кліматичних зонах. Плоскі колектори краще використовуються в південних широтах з переважаючими температурами над нульовою, вакуумом - ближче до півночі.



Дизайн плоского сонячного колектора: 1 - вихід теплоносія; 2 - каркас колектора; 3 - структурований містостійкий скло; 4 - поглинач; 5 - мідні труби; 6 - теплоізоляція; 7 - вхід теплоносіїв

Зручність використання певних сортів сонячних колекторів обумовлена рядом особливостей:

• нездатність вакуумних колекторів для очищення себе від снігу;
• висока втрата тепла плоских сонячних колекторів, що ростуть разом з різницею температури;
• низька стійкість плоских колекторів до вітрових навантажень;
• висока вартість проекту на вакуумні сонячні колектори;
• низький температурний діапазон ефективного використання плоских колекторів.

Дизайн вакуумного колектора з непрямою теплопереддачею: 1 - в'їзд охолодженої охолоджуючої рідини; 2 - теплообмінник (колектор); 3 - герметичний штепсель; 4 - вакуумна трубка; 5 - алюмінієва пластина (абсорбер); 6 - теплова трубка; 7 - робоча рідина; 8 - вихід на опалювальний охолоджувач; 9 - корпус радіатора; 10 - конденсатор теплової труби; 11 - утеплювач

Одним з найважливіших відмінностей є процес монтажу. Плоскі колектори вимагають доставки на дах в зібраній формі, при цьому вакуумні колектори можна зібрати на сайті. Також, плоскі колектори, як правило, не мають власних теплових акумуляторів і ланцюгів обміну.



Проблеми сонячної енергіїОпалювальні сонячні системи не позбавлені недоліків, з яких найважливіше - нестабільність джерела енергії. Вночі нагрів системи не відбувається, а з тривалою передачею погоди, чекаючи чітке небо нагрів будинку нижче середнього задоволення. Якщо акумулятор з достатньо великим обсягом здатний зберігати потрібну кількість тепла не менше до ранку, то протягом декількох днів автономної роботи в умовах недостатнього світла можна розраховувати тільки при значному розширенні сонячної ферми. Це, в свою чергу, викликає протилежну проблему: при введенні максимального режиму живлення (наприклад, на весняному прозорому день), така геліосистема вимагатиме більш інтенсивного видалення тепла або тимчасове відключення декількох поглинаючих речовин з їх затіненням.







Важливо розуміти, що сонячні системи в реаліях російського клімату не можуть використовуватися як єдине або головне джерело опалення. Однак вони можуть значно знизити споживання енергії в період опалення. Гібридні колектори, в яких особливо ефективно поєднуються з фотоклітинами. Якщо хмарний покрив затримує більшість ІЧ-випромінювання, втрата фотоелектричної частини спектра не настільки значна.

Ще одним недоліком сонячних колекторів є необхідність примусового обігу охолоджуючої рідини в системі колектора-батарі. Деякі вакуумні колектори обладнані резервуаром, призначеним для природного обігу та розташовані над поглиначем. Такі установки зазвичай використовуються в системах гарячої води з водовідведенням під тиском холодного водопостачання. Але ще існують способи створення спільної роботи таких сонячних колекторів з системою опалення.





Вакуумний сонячний колектор з баком



Інтеграція в систему опаленняЄ два способи об'єднати сонячні колектори з довільною системою опалення на рідкому охолодженні. Основне джерело енергії може бути як газ, так і електрика - немає суттєвої різниці.

Першим варіантом є нагрів загальної щоденної батареї. Акумулятор з'єднаний з котлом спільно і послідовно, при недостатньо високій температурі, останній входить в роботу і нагріває рідину. Правильно спроектована система такого роду може ефективно працювати навіть без вимушеного кровообігу.



1 - схема опалення; 2 - рідина опалення; 3 - датчик температури; 4 - насосна станція; 5 - контролер; 6 - насос; 7 - розподільний бак; 8 - санітарна вода; 9 - холодна вода; 10 - сонячний колектор; 12 - нагрівальний котел

Другий тип комбінації передбачає використання теплової батареї з двома контурами. Через одне тепло знімається з колектора, через другий - нагрівається охолоджувач в системі, вода від акумулятора служить джерелом ГВС. Так як схеми виділяються один від одного, більш теплоінтенсивні рідини або антифриз можна використовувати в системі опалення і цикл теплообміну від сонячного колектора. Основним недоліком є енергетична залежність системи, тому що в обох схемах циркуляція примусова.

р.

1 - подача холодної води; 2 - датчик температури; 3 - теплообмінник сонячного колектора; 4 - теплообмінник котла; 5 - контур теплоносія колектора; 6 - насосна станція; 7 - контролер; 8 - розподільний бак; 9 - циркуляційний насос; 10 - гаряча вода вихід; 11 - нагрівальний котел; 12 - сонячний колектор



Етапи розрахунку потужності та монтажуПерехід на сонячну енергію не приймає хешти і поверхневий підхід. Нерідко висновки про доцільність встановлення геліосистеми можна зробити лише через кілька років спостережень і розрахунків.

На жаль, на відміну від інсоляційних карт не має сенсу, оскільки локальні погодні умови можуть значно спотворювати середні фігури. Тому, перш за все, потрібно зробити, щоб самостійно зробити звіт про інтенсивність сонячного випромінювання на місці установки колекторів. Піранометри використовуються для вимірювань, в межах 5 тис. рублів можна придбати бюджетний пристрій з достатнім набором функцій.



Піранометр

Вимірювання слід проводити в різні часи дня з частотою близько тижня протягом року. У процесі вимірювання кут нахилу і орієнтації колекторів необхідно враховувати. Отримані дані в кінцевому підсумку перевіряють статистику гідрометеорологічного центру на відсоток хмарних днів на рік.

Для забезпечення високої ефективності сонячної установки необхідно розглянути найбільш негативний сценарій, тобто взяти довідковий пункт найдовший період з найнижчим підсвічуванням. В ідеалі ви можете регулювати ймовірність навіть більш несприятливих погодних умов, використовуючи метеорологічну статистику протягом останніх 15-20 років. Отримані дані про вхідну сонячну енергію допоможуть встановити необхідну загальну площу поля поглинання і визначити кількість колекторів, які необхідно придбати.







Як зазначено, колекціонери дуже рідко використовуються в якості основного джерела опалення, вони зазвичай грають опорну роль. Але частка участі може бути розрахована, зазначена в відсотках загальної потужності системи живлення будинку або його втрати тепла. При отриманні необхідної кількості кіловат, він багатоплічений оптичною ефективністю поглиначів, додаються кілька коефіцієнтів - корекції для орієнтації, нахилу, температурного режиму, а також запас надійності.

За значенням «мережі» створеної потужності вибирається:

• необхідну кількість колекторів конкретної моделі та середню частину одного резервного сонячного колектора на 10-15 осіб;
• трубопровідна система з рекомендованою потужністю виробника та жароміцністю;
• група кровообігу, фурнітура, інші допоміжні пристрої;
• Обсяг і розташування акумулятора. В системах з добовим зберіганням або тепловою вантажопідйомністю понад 20 кВт, має сенс побудувати ізольовані бетонні резервуари з об'ємом 15-20 м3.

Для самостійного встановлення і обслуговування необхідно протягувати систему, виділити місце для розміщення допоміжних пристроїв і закріпити сонячний колектор на півдні (для північної півкулі) схил даху, враховуючи рекомендації постачальника обладнання для вітрових навантажень. Не забудьте, що шляхом придбання повного спектру обладнання від одного дистриб'ютора, ви отримуєте можливість зробити безкоштовно, якщо не проект опалювальної сонячної системи, то принаймні перелік добре сумісного обладнання та комплектуючих.









Чи потрібен тепловий насос?Одним з основних недоліків систем сонячного опалення є висока вартість. В той час як технологія виробництва плоских колекторів добре освоєна, вакуумні амортизатори залишаються дорогими, і фактично, в певних погодних умовах, тільки вони будуть успішно керовані. Але є ще одна альтернатива - повітряні колектори.

р.





Сонячний колектор типу Air-type

У зв'язку з простим пристроєм, їх вартість менше, плюс є можливість автономної роботи. Ефективність повітряних колекторів поліпшується з установкою вентилятора вентилятора, що працює інтегрованою сонячною панеллю. У зв'язку з прискореним, але пропорційним обігрівом охолоджувальних каналів, зворотним збитком тепла через колектор. Обмеження живлення може бути наданий контрольною швидкістю вентилятора або просто блокує протоку - повітряні колектори не бояться теплового інсульту, крім того, легко встановити природну рециркуляцію.

Недолік повітряних систем в невеликій мірі обігріву теплоносія. Теплоємність повітря менша, плюс практично завжди вбиральник теплі без фокусування. Для того, щоб інтегруватися в систему опалення (що найчастіше необхідно через нездатність укладати вентиляційний клапан в опалювальному приміщенні), дійсно необхідний тепловий насос або спліт система.

р.





Але теплові насоси можуть використовуватися для підвищення ефективності кондиціонування повітря. З ними швидкість циркуляції може бути підвищена до значень, які не прийнятні в побутових вентиляційних системах, що дає в 2-3 рази збільшення виробництва через високу температурну різницю. На ніч колектор також має невелику частку виробництва на діапазоні робочих температур.

Повітря, що використовується як охолоджуюча речовина, може бути зливається або замінений вуглекислим газом або іншим газом. Однак теплові насоси з водним первинним контуром не мають сенсу використовувати: вони спочатку призначені для роботи з високою температурою різниці і тому збільшення потужності недостатньо для обґрунтування вартості установки.



Вартість установки сонячного опаленняДля задоволення використання чистої енергії, як правило, доведеться платити досить дорогі, принаймні сьогодні. Для того, щоб бути справедливими, є також позитивна новина: за останні п'ять років, вартість виробництва плоских колекторів впала на 22,5 рази, а також може бути очікувана від пристроїв з вакуумними поглиначами.







Вартість плоских і вакуумних колекторів визначається об'ємом виробництва - значенням сонячної радіації в ідеальному освітленні умов, тобто специфічної потужності. В середньому, за 1 кВт колекторів плоского типу доведеться заплатити близько 350-500 доларів, а для повної установки з зовнішнім акумулятором - близько 800-1000 доларів. Вартість вакуумних сонячних колекторів варіюється в більш високому діапазоні - від $ 600 до $ 1000-1200 за комплекс, в залежності від якості виконання, матеріалу труб, ізоляції теплообмінника та інших особливостей.

Для ємнісних колекторів норма вимірювання в літрах води нагрівається до максимально можливої температури. Ви можете розрахувати кількість електроенергії, що генерується загальною площею поглинача, або шляхом вираження через певну теплоємність води. В залежності від складності системи вартість значно змінюється, ціна одного з прикладів від сегмента ринку середнього рівня досягає $ 1500 за 300 літрів (для 4-5 осіб) з різницею температури близько 50 ° С, що дорівнює 2,5 кВт певної потужності. Видання



P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!

Джерело: www.rmnt.ru/story/heating/1304414.htm