Соларни системи и соларни колектори. Како то ради.

Сунчев систем

Грејање приватне куће је сложено и одговорно питање, чије решење захтева трошкове и напоре. Тарифе и услови снабдевања ресурсима понекад постају прекомерно високи и приморани су да траже рационалније и економичније начине грејања без непотребних трошкова. Једна од опција би могла бити соларни систем заснован на потпуно бесплатној соларној енергији.

Сваког дана на површину земље падне огромна количина гигавата, који су расути у атмосфери и апсорбују се земљином кором. Количина енергије је велика, али до сада је измишљено мало могућности за њен пријем и складиштење. Соларни системи за грејање куће су један од начини коришћења соларне енергије у практичне сврхе.

Шта је то?

Сунчев систем је комплекс уређаја који се користе за примање топлотне енергије од Сунца за грејање куће или друге сврхе. То је извор грејања за грејни медијум за круг грејања куће. Грејање се врши директно или индиректно преко измењивача топлоте.

Сунчев систем укључује:

• Колекционар. Уређај који прима енергију од Сунца и на овај или онај начин преноси је у расхладну течност.
• Круг грејања куће.

Главни елемент система је колектор. Извор је загревања расхладне течности. Остало је конвенционални систем радијаторског грејања или (боље) подно грејање.

Треба имати на уму да соларни системи за грејање воде, чија цена може бити прилично висока, није увек у стању да обезбеди адекватно и довољно грејање... Зависи од климатских и временских услова у региону, локације куће и других фактора. Неки стручњаци верују да се ова врста грејања може користити само као додатна опција.

Виевс

Постоје различити различити дизајни који могу показати њихову ефикасност и могућности:

1. Отвори. Заступати равне дугуљасте црне посуде испуњене водом... Загријава се сунчевом топлином и може одржавати температуру воде у отвореним базенима, вањским тушевима и још много тога. Ефикасност таквих уређаја је изузетно ниска, тако да се могу користити само лети.
2. Тубулар. Главни елемент ових система су стаклене коаксијалне цеви, између спољних и унутрашњих делова којих се ствара вакуум... Формиран је прозирни заштитни слој изузетно ниске топлотне проводљивости, који омогућава води (или антифризу) да прима сунчеву енергију, практично не трошећи је у животну средину. Трошкови таквих колектора су високи, одрживост је изузетно ниска и проблематична.
3. Раван. Заступати равне кутије са прозирним поклопцем... Дно је прекривено слојем који активно прихвата енергију. На њега су залемљене КЕ цеви дуж којих се креће вода. Примајући топлоту, она се шаље у систем грејања. Понекад се ваздух испумпава испод поклопца, повећавајући ефикасност уноса енергије и смањујући губитке. Постоје и дизајни где се цеви налазе између два прихватна слоја у којима су за њих направљени жлебови. Ово омогућава побољшани пренос топлоте.

Постоје и модерније врсте колектора, у којима користи се принцип топлотне пумпе - у затвореној посуди се налази испарљива течност. Када се загрева сунчевом топлотом, испарава.Ова пара се подиже у кондензациону комору и таложи се на зидовима, ослобађајући притом пуно топлотне енергије. На другој страни зидова ствара се водена јакна која прима ову топлоту и шаље се у систем грејања.

Принцип рада

Принцип рада било ког колектора је грејање воде или другог расхладног средства под утицајем сунчеве светлости... Класичан пример је загревање предмета на прозорској дасци, осветљених зракама Сунца, чак и ако је мраз изван прозора. Пренос енергије у колекторима одвија се на сличан начин.

Да би се постигао максималан ефекат, потребно је обезбедити оптималне услове, изоловати све доводне цевоводе и резервоар за складиштење.

Међутим, треба имати на уму да било који соларни систем за грејање кућечија се цена може испоставити превисока, има ограничене могућности. Биће нерационално користити га у регионима са леденим зимама, јер максимална разлика између температура споља и унутар колектора не би требало да прелази 20 °. Ово је једино могуће у релативно топлим крајевимагде нема екстремних хладноћа и довољно сунчаних дана.

Број контура

Соларне електране могу бити једнокружне и двокружне. Једнокружни системи врше једну функцију - загревају расхладну течност за линију грејања. Двокружни системи не само да загревају расхладну течност, већ и припремају топлу воду за кућне потребе.

Дизајн соларног система са једним кругом за грејање приватне куће састоји се од колектора који загрева воду која се доводи у резервоар за складиштење из којег улази у круг грејања. Прошавши пуни круг, вода се хлади и поново се налази у колектору, где се поново загрева и тако даље у круг.

Двокружни системи су сложенији... Носач топлоте, који се загрева у колектору, усмерава се на завојницу инсталирану унутар резервоара за складиштење и одаје топлотну енергију, након чега поново улази у колектор. Загријана вода из резервоара се доводи на тачке анализе (каде, судопере и друге водоводне инсталације), а такође је усмерена на круг грејања. Охладивши се у њему, поново улази у резервоар, где се загрева из калема. Обично антифриз циркулише унутар колекторске линије, пошто се течности не мешају, тј. загревање воде се јавља на индиректан начин.

Врсте циркулације расхладне течности

Расхладно средство се може кретати кроз систем на два начина:

Природна циркулација. Користи се принцип подизања загрејаних течности према горе. Да би се осигурало стабилно кретање, колектор мора бити смештен испод резервоара за складиштење, а круг грејања мора бити постављен тако да се топла вода подиже и улази у систем грејања, а охлађени повратни ток враћа у колектор на грејање

Принудна циркулација. У овом случају се за померање расхладне течности користи циркулациона пумпа. Ова опција је пожељнија, јер различити спољни фактори који утичу на режим циркулације нестају, брзина и смер протока постају стабилни, одржавајући се у датом режиму. Недостатак ове методе је потреба за набавком и одржавањем пумпе која мора бити повезана на мрежу електричне струје. Позитивна страна је способност монтирања система и уређења свих елемената не према условима циркулације, већ зато што је у овој просторији погодније и рационалније

Поред тога постоје могућности циркулације расхладне течности са уласком у круг грејањакада је повезан директно са разводником и то у својој затвореној петљи. У овом случају, пренос топлотне енергије врши се индиректно кроз завојницу инсталирану у резервоару за складиштење.

Инсталација и оријентација

Колектор је инсталиран на отвореном простору, цео дан осветљен сунчевим зрацима. Најбоља опција је кров куће, али било која структура, дрво или еминенција која се налази у близини могу постати препрека зракама, па морате одмах контролисати густину осветљења.

Такође соларни систем за грејање воде мора бити инсталиран тако да зраци падају на његову површину окомито... Да бисте то урадили, потребно је да означите положај Сунца усред дневног светла и поставите панеле окомито на зраке тако да светлост пада на њих вертикално. У овом погледу цевасте структуре су ефикасније, пошто немају раван као такву, а површина цеви подједнако добро прима проток са било које стране.

Период отплате

Соларни системи за грејање чија цена зависи од величине куће и спољних услова у региону, може да се исплати у прилично кратком времену или се уопште не исплати. Изузетно је тешко унапред израчунати од када ће почети да доноси профит, јер има превише суптилних ефеката и фактора утицаја. Укључени су временске или климатске прилике, ниво техничких перформанси елемената система, врста кругова грејања и још много тога.

Соларна топлана за воду је нека врста инвестициони пројекатса одложеним периодом поврата. Верује се да је просечан радни век опреме 30 година. Све ово време комплекс ће пружати одређену количину топлотне енергије, за коју не треба ништа плаћати.

Улагања у стварање система су само иницијална, тада ће повремено бити потребни само текући поправци, који не захтевају озбиљне трошкове. На крају свог животног века, све јединице и елементи соларног система могу се користити у друге сврхе или продати као секундарне сировине. дакле економски ефекат рада ће се добити у сваком случају, иако то није главни циљ читавог плана.

За и против

Предности употребе соларних постројења укључују:

• могућност коришћења неисцрпне и потпуно бесплатне соларне енергије;
• независност од тарифа ресурсних организација и добављача;
• могућност прилагођавања и промене величине система по вољи;
• дуг животни век уз минималне трошкове поправке.

Мане соларних система су:

• систем ради само дању, трошећи акумулирану топлоту ноћу;
• зависност од временских и климатских услова;
• ниска ефикасност и укупна ефикасност соларних постројења;
• могућност стварања система није доступна за све власнике кућа;
• у регионима са мразном зимом, системи не могу да раде.

Приликом избора система грејања потребно је знати и узети у обзир предности и недостатке ове технике.

Врсте и распоред соларних колектора.

Постоји неколико врста које се разликују у дизајну. Почећу да их наводим редом од једноставних до сложенијих.

Термосифонски соларни колектори.

Најједноставнија и најјефтинија врста такве опреме, дизајнирана за рад само у топлој сезони. Стога се такви системи називају сезонским. Долазе у две верзије:

• Радећи без притиска - вода циркулише у њима само под утицајем гравитационих сила. Из тог разлога такви колектори могу бити инсталирани само изнад нивоа тачака рашчлањивања. Обично се постављају на кровове кућа или на посебне куле, слично кулама за пренос снаге.
• Рад под притиском - овде циркулацију обезбеђују посебне пумпе. Таква опрема може се инсталирати на нивоу или чак испод места рашчлањивања на било ком прикладном и добро осветљеном месту.

Поред тога, још увек постоје разлике у начину загревања воде. Постоје 2 таква начина:

1. Директно - загрева се унутар колектора, који се испоручује директно потрошачу.
2. Индиректно - потрошена вода се загрева помоћу измењивача топлоте.Измењивач топлоте се налази унутар горњег резервоара.

Да бисмо били јаснији, додајмо овде следеће слике:

Директно загревање воде

Индиректно загревање воде.

Најзанимљивије у овим уређајима су цеви у којима се вода загрева. У модерним колекторима направљени су од посебног стакла високе чврстоће. Цев је по структури слична стакленој термос боци - има два зида, између којих се ствара вакуум. Унутрашња цев је пресвучена премазом који смањује рефлексију сунчевог зрачења. То вам омогућава да температуру расхладне течности повисите на 300 ° Целзијуса. Такве температуре су могуће само при повишеном (већем од атмосферског) притиска.

Равни соларни колектори.

Грубо говорећи, ово је кутија, чије је дно изоловано полиуретанском пеном, а врх је покривен густим стаклом отпорним на ударце (у случају туче и других невоља). Између ова два слоја налази се апсорбер - измењивач топлоте који се загрева од сунца. Обојен је посебном бојом која смањује одраз сунчеве светлости. У унутрашњости равног колектора може се створити вакуум, што ће повећати његову ефикасност, али ово стање није неопходно. Односно, можда неће бити вакуума. Погледајте доњи дијаграм уређаја:

За разлику од термосифонских колектора, равни колектори се такође могу користити у хладној сезони. Да би то учинили, унутар њих мора да циркулише посебан антифриз за грејање. У овом случају, уређаји су повезани са котлом за индиректно грејање. Изгледа овако:

Овде се користи посебан котао са два измењивача топлоте. Ако уместо котла постоји акумулатор топлоте, тада добијамо систем грејања са подршком за соларну енергију. Такав трик неће бити јефтин, али ће се временом исплатити. На крају крајева, уштедећете на гориву за котао. Лично верујем да такво решење има право да постоји.

Хибридни соларни колектори.

Друга врста колектора је хибридна. Њихова главна разлика од равних је та што осим што греју воду, они генеришу и електричну енергију. По мом мишљењу, добра је идеја комбиновати ове две функције у једном уређају. На крају, кућа има само један кров и површина на коју се могу поставити ови колектори прилично је ограничена, али овде једним каменом убијају две птице.

Али није све тако једноставно, фотонапонске ћелије не воле високе температуре. Због тога температура расхладне течности не би требало да пређе праг од 50 ° Целзијуса. На пример, за ПТВ то неће бити довољно. У принципу, носач топлоте са овом температуром може се користити за подно грејање и топлотне пумпе. Функција производње електричне енергије такође пати. Као што знате, све универзално је горе од посебног. Још један значајан недостатак за нашег потрошача је њихова висока цена. У нашој земљи, нажалост, не субвенционишу употребу енергетски ефикасних технологија.

Како одабрати соларно постројење за грејање и снабдевање топлом водом стамбене зграде?

Избор соларног система важан је корак у одређивању ефикасности његовог рада и улагања новца. Потребно је утврдити какав је соларни систем потребан, цену и величину, тип соларних колектора и други параметри комплекса.

Потребно је одабрати дизајн и конфигурацију система, водећи се следећим критеријумима:

• ниво соларне активности у региону;
• количина топлотне енергије потребна за загревање куће;
• дајте приоритет соларној енергији у грејању куће - или соларна електрана служи као главни систем или као додатак.

Одлучивши се о главним факторима, можете да наставите са избор оптималног дизајна и запремине система.

До 100 м2

Соларни систем за грејање куће од 100 кв. м. може послужити као главни извор топлотне енергије... Главни задатак ће бити тачан избор дизајна соларних колектора тако да је могуће примити максималну количину топлоте.

Неопходно је произвести прорачун узимајући у обзир спратност и конфигурацију куће, број сунчаних дана у години, параметре расхладне течности у систему... Соларни систем за грејање куће од 100 кв. м., чија се цена може кретати од 18 хиљада рубаља. до 180 хиљада рубаља. и изнад, сасвим је способан да обезбеди грејање код куће, ако су испуњени сви потребни услови.

До 200 м2

За кућу површине 200 м 2 соларни систем може постати само додатни извор грејања. Типично, врхунац употребе таквих инсталација јавља се у јесен и пролеће, када има довољно соларне топлоте, али постоји потреба за грејањем куће.

За такве системе практично не постоје разлике у дизајну резервоар за складиштење дели се са главном линијом за грејање куће. Стручњаци кажу да употреба соларних постројења у пролећном и јесењем периоду може смањити оптерећење система грејања за око 30-40%.

Шта савремене технологије могу да понуде

Просечно 1 м2 земљине површине прима 161 вати сунчеве енергије на сат. Наравно, на екватору ће ова цифра бити вишеструко већа него на Арктику. Поред тога, густина сунчевог зрачења зависи од годишњег доба. У Московској области интензитет сунчевог зрачења у децембру-јануару разликује се од маја-јула више од пет пута. Међутим, савремени системи су толико ефикасни да могу да раде готово свуда на земљи.

Савремени соларни системи способни су да ефикасно раде по облачном и хладном времену до -30 ° С

Проблем коришћења енергије сунчевог зрачења са максималном ефикасношћу решава се на два начина: директним грејањем у топлотним колекторима и соларним фотонапонским батеријама.

Соларни панели енергију сунчевих зрака прво претварају у електричну енергију, а затим је преносе кроз посебан систем потрошачима, попут електричног котла.

Сакупљачи топлоте, загревајући се под утицајем сунчеве светлости, загревају расхладну течност система грејања и снабдевање топлом водом.

Сакупљачи топлоте постоје у неколико врста, укључујући отворени и затворени систем, равни и сферни дизајн, хемисферични сакупљачи концентратора и многе друге опције.

Топлотна енергија из соларних колектора користи се за загревање топле воде или грејног медија у систему грејања.

Упркос јасном напретку у развоју решења за прикупљање, складиштење и коришћење соларне енергије, постоје предности и недостаци.

Ефикасност соларног грејања на нашим географским ширинама је прилично ниска, што се објашњава недовољним бројем сунчаних дана за редован рад система.

За и против употребе соларне енергије

Најочигледнија предност коришћења соларне енергије је њена општа доступност. У ствари, чак и по најмрачнијем и облачном времену соларна енергија се може сакупљати и користити.

Други плус су нулте емисије. У ствари, то је најприроднији и најприроднији облик енергије. Соларни панели и колектори су тихи. У већини случајева постављају се на кровове зграда, а да не заузимају корисну површину приградског подручја.

Мане повезане са коришћењем соларне енергије су недоследно осветљење. У мраку се нема шта сакупљати, ситуацију погоршава чињеница да врхунац грејне сезоне пада на најкраће дневно светло време у години.

Значајан недостатак грејања заснованог на употреби соларних колектора је немогућност акумулирања топлотне енергије. У круг је укључен само експанзиони резервоар

Неопходно је пратити оптичку чистоћу панела, незнатна контаминација драматично смањује ефикасност.

Поред тога, не може се рећи да је рад система на соларни погон потпуно бесплатан, постоје стални трошкови амортизације опреме, рада циркулационе пумпе и управљачке електронике.

Дии дизајн

Дизајн соларних инсталација није толико сложен да људи који имају одређену обуку не би могли сами да их израђују и воде у својим домовима. Соларни систем за грејање куће 100 квадратних метара властитим рукама потпуно је остварива идеја, која помоћи ће да се значајно уштеде на пословима куповине и поправке... Размотримо могуће опције.

Термосифонски соларни систем

Термосифонски соларни системи су цевасти колекторио којима је горе било речи. Постоје структуре без протока и без притиска које се разликују у начину циркулације расхладне течности. Они који нису под притиском раде на природном кретању течности и не требају струју, структура комплекса је много једноставнија и јефтинија. Притисне главе могу пружити унапред одређени режим циркулације и омогућавају вам да постигнете максималну ефикасност. Најактивнији рад таквих система је период од априла до октобра, што је севернији регион, то је краћи период највеће активности инсталација.

Ваздушни соларни систем

Сакупљачи ваздуха су инсталације које користећи ваздух као носач топлоте... Они загревају кућу методом вентилације, што вам омогућава да озбиљно уштедите на стварању кругова грејања и користите систем током целе године.

Колектор је шупља црна кутија у којој се ваздух загрева сунчевом топлотом.... Топао ваздух се усмерава у просторију, а охлађени у колектор за грејање. Да би се смањио губитак топлоте, кутија се инсталира у провидну запечаћену посуду која штити од спољних утицаја - ветра, ниске температуре итд. Улаз и излаз се постављају у различите просторије да би се повећала разлика у притиску и организовала сопствена циркулација протока.

Носач топлоте за соларне системе ТЕРМАГЕНТ СОЛ (10л), Краснодар

Носач топлоте "ТХЕРМАГЕНТ СОЛ" - физиолошки безбедно средство за хлађење у облику прозирне течности на бази воденог раствора 1,2 - пропилен гликола и виших гликола (немачке производње), које се користи у системима соларног грејања, посебно онима који раде на повишеним температурама. Производ је помешан са дејонизованом водом и отпоран је на мраз минус 23 ° Ц, радна температура - плус 200 ° Ц.

Ова течност за пренос топлоте садржи нетоксичне инхибиторе корозије и не садржи амине, нитрите и фосфате. У производњи се користи најновија технологија „Технологија органских киселина“. Производ испуњава захтеве Европске уније према ДИН 4757 део 3 за соларне системе грејања. Састав такође укључује физиолошки безбедне високо-молекуларне високо-молекуларне гликоле са тачком кључања изнад + 290 ° Ц на 1013 мбар.

"ТХЕРМАГЕНТ СОЛ" је развијен због повећане употребе вакуумских колектора са високом температуром у празном ходу (до + 260 ° Ц). Уобичајене течности за пренос топлоте на бази етилен гликола и пропилен гликола имају тенденцију да испаравају у таквим системима на високим температурама због ниских тачака кључања ових гликола. Остављају делимично нерастворљиве наслаге соли које могу довести до оперативних проблема ако колектор често не ради. Овај нови производ састоји се углавном од физиолошки безбедних гликола са високом тачком кључања са тачком кључања изнад + 290 ° Ц на 1013 мбар. Дакле, ови депозити остају ликвидни.

"ТХЕРМАГЕНТ СОЛ" - идеалан носач топлоте за високо оптерећене соларне системе грејања, посебно са вакуумским колекторима. Најчешће коришћени материјали у соларним системима (попут бакра, нерђајућег челика и алуминијума) дуги низ година заштићени су од напада корозије посебним инхибиторима корозије.За оптималну заштиту морају се поштовати следећа правила: 1) Системи морају испуњавати захтеве ДИН 4757 и морају бити затворене петље. Мембрански компензатори пренапона морају бити у складу са ДИН 4807; 2) систем мора да се испере водом пре пуњења. Зглобови цеви, вентили и пумпе морају се проверити под притиском да ли цуре; 3) Тврдо залемљени спојеви треба да буду меко залемљени. Трагови шљаке (ако је могуће без хлорида) морају се испрати пумпањем топле воде; 4) Ако је могуће, немојте користити поцинковане компоненте у систему због чињенице да цинк није отпоран на овај производ и раствара се, што може довести до наслага. У тим случајевима могу помоћи замке и филтери за нечистоћу; 5) након испитивања под притиском, што такође омогућава утврђивање водоснабдевања система, испуштање система и одмах пуњење "ТХЕРМАГЕНТ СОЛ" за уклањање ваздушних џепова; 6) радна температура производ је + 200 ° Цзбог тога треба избегавати дуготрајни застој система због неповратног утицаја на стабилност расхладне течности и значајног смањења животног века; 7) у случају цурења увек доливати неразређен "ТХЕРМАГЕНТ СОЛ"... Избегавајте мешање са другим производима. Ако се (осим у изузетним случајевима) за доливање користи вода, тада концентрацију (отпорност на мраз) расхладне течности треба проверити хидрометром. Отпорност на мраз не сме бити виша од -20 ° Ц како би се осигурала одговарајућа отпорност на мраз / корозију.

Кон (отпорност на мраз) треба проверавати сваке године. Квалитет грејног медија и ниво заштите од корозије такође треба проверавати отприлике сваке 2 године.

Савети за рад

Рад соларних постројења одвија се у складу са дизајнерским карактеристикама. Главни задатак власника је одржавање чистоће, уклањање прашине или снега. У неким случајевима потребно је повремено мењати положај панела у складу са сезонским променама у положају Сунца... Поправка или замена појединих елемената врши се по потреби, сви радови се могу изводити како самостално, тако и уз помоћ укључених специјалиста.

Уградња експанзионог резервоара соларног система

Експанзиони резервоар мора надокнадити сав расхладни флуид који се измешта из соларних колектора током стагнације, узимајући у обзир температурно ширење течности.

Утицај температуре на мембрану експанзионог резервоара

Приликом постављања резервоара, узмите у обзир његов положај. Ако је веза одоздо, а сам резервоар се налази изнад пумпачке групе, тада ће мембрана бити изложена високим температурама. Такође, уз такву инсталацију, на мембрани се може створити мехур ваздуха. Овај мехур ће исушити гуму и довести до погоршања еластичних својстава. Као резултат, мембрана може пуцати много раније него што се очекивало.

Примери уградње соларног експанзионог резервоара

Да би се продужио радни век експанзијског резервоара соларног система, треба га инсталирати испод нивоа групе пумпи, као што је приказано на фотографији.

Састав Сунчевог система

Стандардни сет соларног система укључује следеће елементе:

• генератор топлоте (било који тип соларног колектора),
• уређај који носи носач топлоте (пумпа или притисак спољног система за довод воде),
• грејани објекат (довод топле воде, систем грејања, базен).