Solarni kolektor: princip rada i metode primjene. Solarni kolektori za dom

Svaki dan iz naše najbliže zvijezde na Zemlji dobiva onoliko energije koliko i cijelo čovječanstvo provodi tijekom godine u smislu svojih fosilnih vrsta. Toplinska energija prenosi se vidljivom svjetlošću i infracrvenim zračenjem.

Jedan od pokušaja ukrotiti neiscrpan tok topline i svjetlosti iz svemira je heliosistem razmjene topline. Polako ali sigurno, solarni kolektori za kućno grijanje dobivaju na popularnosti kod potrošača i zamjenjuju tradicionalne izvore grijanja. A za koncept pametne kuće, koja dobiva na zamahu, ona je sastavni dio inženjerske opreme. U svojoj širokoj dostupnosti igra ulogu poboljšanja proizvodnosti proizvodnje i, kao posljedica, smanjenja troškova. Oko 70% globalnog tržišta za korištenje solarnih sustava pripada Kini. U južnim dijelovima ove zemlje može se vidjeti solarni kolektor na gotovo svakom krovu. Cijena proizvoda naših istočnih susjeda mnogo je niža od europskih, kvaliteta je sasvim prihvatljiva.

Sumnjam

U mediteranskim zemljama, gdje je broj sunčanih dana više od 300 godišnje, solarni kolektor za grijanje i grijanje vode može se naći na gotovo svakom krovu. Nema sumnje u učinkovitost korištenja ovog izvora topline u južnim regijama Rusije. Klima srednje zone smatra se nepovoljnom za takve elektrane. Međutim, istraživanja i eksperimenti dokazuju izvedivost korištenja heliosustava. Poseban rad proveden je u Institutu za visoke temperature Ruske akademije znanosti. Prosječni intenzitet solarnog toka ovisi o klimatska zona čine 150-300 W / sq. m. Vršna snaga doseže 1000 W / sq. m.

Osnovni podaci za izračunavanje učinkovitosti heliosustava odabrani su tako da imaju površinski omjer od 2 četvorna metra. m kolektora na 100 l zapremine spremnika. Vjerojatnost dnevnog zagrijavanja vode u sustavu procjenjuje se sljedećim pokazateljima:

• do temperature od +37 ° C - 50-90%;
• do temperature od +45 ° C - 30-70%;
• do temperature od +55 ° C - 20-60%.

Ove suhe brojke ukazuju na to da u hladnom razdoblju godine solarni kolektor, čak i uz najmanje sunčanih dana, može uštedjeti i do 60% energije za grijanje kuće.

Vrste pretvarača solarne energije

Solarni kolektor je dizajniran za pretvaranje energije dnevne svjetlosti u toplinsku energiju. Korišteni materijali i dizajnerska rješenja usmjerena su na maksimiziranje apsorpcije sunčeve energije, pretvaranje u toplinu i učinkovit prijenos za daljnju uporabu. Kao rashladno sredstvo koristi se kao posebna tekućina bez smrzavanja i atmosferski zrak. Cirkulacija rashladnog sredstva je prisilna i prirodna. U slučaju da se koristi prirodni, konvekcijski, izmjenjivač topline, solarni kolektor treba biti smješten ispod spremnika, na primjer, na susjednoj parceli. Ova se shema primjenjuje kada je potrebno zagrijavati male ili privremene prostorije. Volumetrijski sustavi zahtijevaju uporabu pumpe za cirkulaciju tekućine. Ova se shema može koristiti za sustav tople vode.

Solarni krug

Sustav grijanja sastoji se od sljedećih komponenti:

• Solarni kolektor pretvara solarnu energiju u toplinu.
• Napojni vod dovodi rashladno sredstvo u spremnik.
• Crpka cirkulira tekućinu za hlađenje.

U spremniku se toplina prenosi iz solarnog kruga u krug sustava grijanja parne kuće. U ovaj spremnik može se postaviti pomoćni grijaći element koji se automatski uključuje ako vremenski uvjeti ne pridonose zagrijavanju rashladnog sredstva do navedenih parametara. Solarna tekućina ima suprotne zahtjeve. To bi trebao biti otporan na mraz, ali u isto vrijeme ne isparavati na visokoj temperaturi i ne mora biti otrovan. Većina instalacija koristi rashladno sredstvo koje se sastoji od 60% destilirana voda i 40% glikola. Automatska oprema omogućuje, bez ljudske intervencije, održavanje željene temperature u prostoriji i sprečavanje pregrijavanja rashladnog sredstva.

Vakuumski solarni kolektor

Vakuumski sustavi su vrlo složen uređaj. Glavni radni element je skupa cijev za apsorpciju svjetla posebne izvedbe. Princip se temelji na termosu. Površina vakuumske cijevi je prozirna. Prenosi sunčevu svjetlost u unutarnju cijev. Zrak se ispumpava iz prostora između njih, izostanak plina omogućuje uštedu do 97% topline.

U donjem dijelu unutarnje cijevi nalazi se rashladno sredstvo - tekućina koja se, kad se zagrije, brzo pretvara u plinovito stanje. Na vrhu cijevi, toplina se prenosi na kolektor, dok se rashladno sredstvo hladi i kondenzira natrag u prvobitno stanje. Sustavi koji koriste vakuumske cijevi imaju relativno visoku učinkovitost pri temperaturama ispod -37 ° C i slabom osvjetljenju. Ova oprema zahtijeva pravovremeno uklanjanje snijega i postavljanje strogo pod određenim kutom. Također, periodično prozirne segmente treba očistiti od onečišćenja. Vakuumski solarni kolektor posebno je dizajniran za sjeverne geografske širine. Djeluje učinkovito u odsutnosti izravnog sunčeve zrake.

Ravni solarni pretvarač

Ravni solarni kolektor je samostalni panel, sastoji se od tri komponente:

• Solarni apsorber. Boja je crna ili presvučena posebnim premazom.
• Gornji kaput. Izrađeno od kaljeno staklo ili polikarbonata.
• Sustav cijevi, pomoću kojih se zagrijava nosač topline koji cirkulira u njemu. Obično se pravi od bakra.

Stražnja strana panela ima učinkovitu toplinsku izolaciju. Jedan ili više ovih panela spojeni su na dovodni vod spremnika. Ovaj tip sustava ima relativno nisku cijenu i dobre performanse tijekom toplih sezona. Negativna strana je niska učinkovitost pri niskim temperaturama i primjetan gubitak topline.

Razdjelnik čvorišta

U južnim geografskim širinama, gdje je najveći broj vedrih dana, takozvano čvorište postalo je uobičajeno. Riječ je o sustavu paraboličnih reflektora koji se nalaze na jednoj krivulji i koncentriraju sunčevu svjetlost u određenoj točki. Za maksimalnu učinkovitost, potrebna je promjena položaja u dvije ravnine, prateći kretanje sunca preko neba tijekom dana. Solarni kolektori za kućno grijanje ovog dizajna ne vrijede.

Kod kuće i na poslu

Korištenje solarnih elektrana rješava probleme s grijanjem uz ograničen pristup plinu ili električnoj energiji, uz nedovoljno centralno napajanje električnom energijom; kao pomoćni sustav grijanja, opskrba toplom vodom kod kuće, vikendica, ljetnikovac, bazen omogućuje vam uštedu značajnih sredstava vlasnicima. Područje primjene je najrazličitije:

• grijanje industrijskih prostora;
• grijanje i topla voda za stambene zgrade namijenjene stalnom i privremenom boravku.
• grijanje zdravstvenih ustanova, turističkih centara, sportskih kompleksa, malih samostalnih trgovina.
• grijanje vanjskih i unutarnjih bazena;
• grijanje i opskrba toplom vodom privremenih stambenih i radnih prostora.

Zrak Heliosystem

Sustav grijanja može koristiti ne samo tekući, već i atmosferski zrak kao rashladno sredstvo. Zračni solarni kolektor se koristi za grijanje svih vrsta prostorija i, ovisno o projektu, postoje tri vrste:

• Stan ima slična načela sa sličnim dizajnom tekućine.
• Pyramidal koristi složeni sustav reflektirajućih površina.
• Žaluzine se nalaze između staklenih vezova i usmjeravaju topli zrak u prostoriju. Nanosi se na staklenu traku zgrada.

Za razliku od tekućih uređaja, solarni kolektor u zraku može biti izrađen od nemetalnih materijala.

Solarni sustav za toplu vodu

Sustav tople vode može se priključiti na akumulator spremnika. Tako će spremnik igrati ulogu kotla, u kojem će, opet, zavojnica izmjenjivača topline koja je uključena u sklop sustava grijanja igrati ulogu električnog grijaćeg elementa. Kroz spiralu, rashladno sredstvo će početi zagrijavati vodu u spremniku. Stoga će shema opskrbe vodom biti kumulativna ili kumulativna.

Solarni kolektor to radi sam

Najjednostavniji solarni pretvarač pruža izravan prijenos topline sunčeve svjetlosti koja cirkulira unutar cijevnog sustava u vodu. Slične proizvode proizvela je domaća industrija početkom ovog stoljeća. Solarni kolektori za kuću izrađeni su od bakrenih cijevi promjera 20 mm. Radi jednostavnosti ugradnje i upotrebe, uvrnuta je u ravnu spiralu, koja na oba kraja ima spojnicu za glavni cjevovod ili samo za vrtno crijevo. Takva bi spirala mogla biti postavljena na kosinu krova seoske kuće. Količina tople vode bila je dovoljna za tuširanje na kraju dana i pranje posuđa. Takav solarni kolektor vlastitim rukama može biti izrađen od crne plastične cijevi. Ravni solarni pretvarač proizveden je pomoću izmjenjivača topline iz starog hladnjaka.

Ugradnja kolektora

Složenost rada Sunčevog sustava je da učinkovitost ovisi o visini sunca iznad horizonta, vremenu godine i danu, prisutnosti oblaka, vlažnosti i temperaturi okoline. Solarni kolektor za grijanje prostora u horizontalnoj ravnini treba biti orijentiran strogo prema jugu. Odstupanja na zapadu ili istoku dopuštena su unutar 40 °. Istovremeno će se učinkovitost instalacije smanjiti na oko 20%. Važnu ulogu igra kut nagiba koji bi trebao biti od 35 do 45 °.

Najrazumnija opcija je u fazi projektiranja novog doma kako bi se osigurao instaliranje solarnog kolektora na krovu. Cijena takve opreme znatno je viša od uobičajene u parnom grijanju. Međutim, troškovi su više nego opravdani naknadnim operacijama. Razdoblje povrata ako je kuća izolirana u skladu sa svim pravilima i propisima, prosjek je pet godina.