Solarenergie als alternative Energiequelle: scheme

In den letzten zehn Jahren, Solarenergie als alternative Energiequelle wird mehr und mehr zum Heizen von Gebäuden verwendet und Warmwasser liefern. Der Hauptgrund - der Wunsch, der traditionelle Brennstoff zugänglich, umweltfreundliche und erneuerbare Energiequellen zu ersetzen.

Die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme erfolgt in dem Solarmodul - Aufbau und Funktionsweise bestimmt die Spezifität ihrer Anwendung.

In diesem Artikel schauen wir auf die Vielfalt von Solarkollektoren und Prinzipien des Betriebs, sowie Sie zu beliebten Modellen von Solarmodulen erzählen.

Die Machbarkeit des Solar mit

Geliosistema - System für die Solarstrahlung in thermische Energie umzuwandeln, die dann in einen Wärmetauscher geleitet wird, um die Kühl- bzw. Heizungswassersystem für die Heizung.

Effizienz Solarthermieanlage ist abhängig von der Sonneneinstrahlung - die Menge der zugeführten Energie für ein Licht Tag auf der Oberfläche von 1 m² in einem Winkel von 90 ° relativ zu der Richtung der Sonneneinstrahlung. Messen des Wertes des Index - kWh / qm, variiert der Wert von der Jahreszeit.

Die durchschnittliche Höhe der Sonneneinstrahlung für das gemäßigte Kontinentalklima der Region - 1000-1200 kWh / Quadratmeter (pro Jahr). Die Höhe der Sonne - die Definition der Parameter der Solarleistung zu berechnen.

Installation gelioteplosnabzheniya System - ein teures Ereignis. Um Investitionen gerechtfertigt waren, eine genaue Berechnung des Systems und die Einhaltung der Installationstechnik.

Beispiel. Der durchschnittliche Wert der Einstrahlungs für Tula mitten im Sommer - 4,67 kW / m * Tag bereitgestellt Montageplatte in einem Winkel von 50 °. Performance Solarkollektor 5 Quadratmeter berechnet sich wie folgt: 4.67 * 4 = 18,68 kW Wärmeenergie pro Tag. Dieses Volumen ist für 500 Liter Wasser ausreichend erhitzt, um eine Temperatur von 17 ° C bis 45 ° C

Sprechen über die Durchführbarkeit der Einführung neuer Technologien ist es wichtig, die spezifischen technischen Merkmale des Solarkollektors zu berücksichtigen. Einige beginnen bei 80 W / m der Sonnenenergie arbeiten und genug - 20 W / m²

Auch im südlichen Klima, die Verwendung des Kollektorsystem nicht nur für die Heizung zahlen. Wenn die Installation ausschließlich mit einem Defizite in der Wintersonne verwendet wird, werden die Kosten für die Ausrüstung abgedeckt und 15-20 Jahre.

Zur Maximierung der geliokompleks, muss es im Warmwassersystem enthalten sein. Auch im Winter geliolektor würde „cut“ Konto für Energie für Wasser bis zu 40-50% erhitzt wird.

Neben den wirtschaftlichen Vorteilen der „Solarthermie“ hat zusätzliche Vorteile:

1. Umweltfreundlich. Reduziertes Kohlendioxidemissionen. Mehr als 1 Jahr sq Solarkollektor in die Atmosphäre verhindert 350-730 kg Bergbau.
2. Ästhetik. Raum eines kompakten Bad oder Küche verwaltet von sperrigen Kesseln oder Geysire loszuwerden.
3. Haltbarkeit. Hersteller behaupten, dass, vorbehaltlich der Installationstechnik, wird der Komplex etwa 25-30 Jahre. Viele Unternehmen bieten eine Garantie von bis zu 3 Jahren.

Argumente gegen die Nutzung von Sonnenenergie: eine ausgeprägte Saisonalität, je nach Wetter und hohe Anfangsinvestitionen.

Die allgemeine Konstruktion und Funktion

Betrachten wir die Ausführungsform mit dem Solarkollektor als Primärsystem Bedienelementes. Außenteil ähnelt einem Metallkasten, wobei die Vorderseite davon aus gehärtetem Glas hergestellt ist. die Spule an dem Kanister - Im Inneren der Box ist ein Arbeitskörper befindet.

Ein wärmeabsorbierenden Block liefert Kühlmittelheizung - Flüssigkeitstransfers zirkulierenden im Wasserkreislauf erzeugte Wärme.

Sonnenkollektor notwendigerweise zusammen mit dem Speichertank arbeiten. Da das Kühlmittel auf eine Temperatur von 90-130 ° C erhitzt wird, kann es nicht direkt in die Warmwasserhahn oder Heizkörper zugeführt werden. Wärmeübertragungsfluid tritt in den Wärmetauscher des Kessels. Speicher wird oft durch eine elektrische Heizung ergänzt.

Das Schema der Arbeit:

1. Die Sonne erwärmt die Oberfläche Sammler.
2. Wärmestrahlung absorbierendes Element (Absorber) übertragen, der ein Arbeitsfluid enthält.
3. in den Spulenrohren zirkulierende Kühlmittel wird erwärmt.
4. Pumpen, Steuereinheit und stellen die Retraktion Steuerung der Kühlmittelleitung an die Spule des Lagertanks.
5. Umgesetzt Wärmeübertragungswasser in den Kessel.
6. Das abgekühlte Kühlmittel fließt in das Reservoir zurück und der Zyklus wird wiederholt.

Das erwärmte Wasser aus dem Heizelement in den Heizkreislauf eingespeist oder in die Wassereinlassstellen.

Vielzahl von Solarkollektoren

Unabhängig von dem Ziel kommt Solarsystem mit einem flachen oder kugelförmigen Rohr geliokollektorom. Jede Option hat eine Reihe von Besonderheiten in Bezug auf Leistung und Betriebseffizienz.

Vakuum - für kalte und gemäßigte Klima

Solarkollektor Vakuum ähnelt strukturell eine Thermoskanne - enge Rohre mit Kühlmitteln in Kolben mit größerem Durchmesser angeordnet. Zwischen der Vakuumbehälter Schicht, die für die Wärmeisolierung (Wärmeschutz - bis zu 95%). Die Röhrenform ist optimal um das Vakuum und „Besetzung“ von den Strahlen der Sonne zu halten.

Das innere (Wärme) Rohr gefüllt mit einer Salzlösung mit einem niedrigen Siedepunkt (24-25 ° C) aufweist. Wenn erwärmte Flüssigkeit verdampft wird - bewegen sich die Verdampfungskolben nach oben und erhitzte Wärmemedium in dem Kollektorgehäuse zirkuliert.

Während der Kondensation von Wassertröpfchen fließen in der Rohrspitze nach unten und der Vorgang wiederholt.

Aufgrund des Vakuums in der Flüssigkeitsschicht des Kolbens ist in der Lage Wärme unter Null Außentemperaturen (bis zu -35 ° C) zu sieden und verdampfen.

Eigenschaften von Solarmodulen sind abhängig von solchen Kriterien:

• Rohrkonstruktion - fountain, Koaxial-;
• Wärmekanalvorrichtung - «Heatpipe», Co-Stromkreislauf.

Fountain Glühbirne - ein Glasrohr, in welchem ​​die umschlossene Platte und der Wärmeabsorberkanal. Vakuumschicht erstreckt sich über die Kanallänge der Wärme.

Koaxialrohr - Doppelvakuumkolben, der mit „insert“ zwischen den Wänden der beiden Tanks. Die Wärmeübertragung von der inneren Oberfläche des Rohres durchgeführt wird. Tip Wärme ausgestattete Vakuumanzeige.

Kanal «Heat-Pipe» - die häufigste Wärmeübertragung in Solarkollektoren Ausführung.

Der Wirkungsmechanismus beruht auf Platzierung in versiegelten Metallrohren aus einer flüchtigen Flüssigkeit.

Der Durchlaufkanal - durch einen Glaskolben sind parallel in einem U-förmigen Metall-Lichtbogenrohr verbunden

Das Kühlmittel durch den Kanal strömt, wird erwärmt und an das Verteilergehäuse zugeführt wird.

Koaxial und Brunnen Rohre können auf unterschiedliche Weise mit den thermischen Kanälen kombiniert werden.

Variante 1. Koaxial mit der Birne «Heat-Pipe» - die beliebteste Lösung. Der Kollektor tritt mehrere Wärmeübertragung von den Wänden des Glasrohres zu dem inneren Kolben gegeben und dann an das Kühlmittel. Der Grad der optischen Wirkungsgrad erreicht 65%.

Option 2. Coaxial-Kolben mit einem Gleichstrom-Kreislauf wird als der, U-förmigen Kollektors bekannt. Aufgrund der Konstruktion reduziert den Wärmeverlust - die Wärmeenergie aus den Aluminiumrohren mit einem umlaufenden Kühlmittel übertragen.

Zusammen mit einem hohen Wirkungsgrad (bis zu 75%) des Modells hat einige Nachteile:

• Installationsaufwand - Birne ist einstückig mit dem Körper eines Zweirohrverteiler (mainfold) und sind so eingestellt vollständig;
• Es ordnete den Austausch einzelner Röhren aus.

Außerdem ist die Montage anspruchsvoll und teuer Kühlmittel «Heatpipe» Modelle U-förmig.

Option 3. Pen Rohr mit dem Wirkprinzip «Heat-Pipe». Besondere Merkmale des Reservoirs:

• hohe optische Eigenschaften - ein Wirkungsgrad von etwa 77%;
• Flach Absorber übertragen direkt Energie mit dem Kühlmittelrohr zu erwärmen;
• durch eine einzige Glasschicht verwendet wird Reflexion der Sonnenstrahlung reduziert;

Möglicher Ersatz des beschädigten Elements ohne die Solaranlage zu entleeren.

Option 4. Fountain Glühbirne ram Aktion - das wirksamste Instrument für die Nutzung von Solarenergie als alternative Energiequelle zur Erwärmung von Wasser oder Heizung zu Hause. Hohe Kollektor arbeitet mit einem Wirkungsgrad - 80%. Der Nachteil des Systems - die Schwierigkeit der Reparatur.

Unabhängig von den Leistungsröhrenkollektoren haben die folgenden Vorteile:

• Funktionsfähigkeit bei einer niedrigen Temperatur;
• geringer Wärmeverlust;
• die Dauer des Betriebs während des Tages;
• Fähigkeit des Kühlmittels auf eine hohe Temperatur zu erwärmen;
• geringere Ventilationsverluste;
• einfache Installation.

Der Hauptnachteil der Vakuum-Modelle - die Unmöglichkeit der Selbstreinigung der Schneedecke. Vakuumschicht nicht überträgt die Wärme nach außen, so dass die Schicht Schnee schmilzt und deckt die Sonne Zugang zum Kollektorfeld. Weitere Nachteile: die hohen Kosten und die Notwendigkeit einer Arbeitswinkel-Kolben nicht weniger als 20 °.

Mehr Informationen über das Arbeitsprinzip der Vakuumsolarkollektorrohre zu lesen weiter.

Wasser - die beste Option für die südlichen Breite

Flach (panel) Solarkollektor - eine rechteckige Aluminiumplatte, ein geschlossene oberer Kunststoff- oder Glasdeckel. Innerhalb des Kastens ist ein Absorptionsfeld, wobei die Metallspule und Dämmschicht angeordnet ist. Kollektorbereich ist mit einem Strömungskanal durch das Kühlmittel bewegt gefüllt.

Wärmeabsorption durch eine hochselektive absorbierende Beschichtung erreicht 90%. Der Strömungskanal ist zwischen dem metallischen „absorbierend“ und thermischer Isolierung angeordnet. Es wird zwei Röhren Verlegeschemen verwendet: „Harfe“ und „Mäander“.

Röhrenkollektor mit Wärmeträgerflüssigkeit wirkt als „Treibhauseffekt“ - die Sonnenstrahlen dringen durch das Glas und beheizbare Schläuche. Aufgrund Dichtheit und Wärmedämmung wird innerhalb der Platte gehalten.

Die Stärke des Solarmoduls wird durch das Material der Schutzabdeckung weitgehend bestimmt:

• gewöhnliches Glas - die billigste und spröde Beschichtung;
• gehärtetes Glas - ein hohes Maß an Lichtstreuung und erhöhte Festigkeit;
• antirefleksnoe Glas - unterschiedliche maximale Absorptionsvermögen (95%) durch das Vorhandensein der Schicht schädigend reflektierten Strahlen der Sonne;
• Selbstreinigende (polares) Glas mit Titandioxid - organischer Verschmutzung verblasst in der Sonne, und die Reste von Müll durch regen weggewaschen.

Die meisten erträgt bläst Polycarbonatglas. Das Material wird in teueren Modellen installiert.

Betriebs- und Funktionsmerkmale Panel Solarkraftwerke:

• in Zwangsumlaufsysteme vorgesehen Abtaufunktion ermöglicht es Ihnen, loszuwerden, die Schneedecke in Heliopolis schnell zu bekommen;
• Prismenglas erfasst eine Vielzahl von Strahlen aus verschiedenen Winkeln - Wirkungsgrad der Anlage im Sommer erreicht 78-80%;
• der Kollektor hat keine Angst vor Überhitzung - wenn ein Überschuß an thermischer Energie des Kühlmittels möglicherweise Zwangskühlung;
• verbesserte Schlagfestigkeit im Vergleich mit rohrförmigen Gegen;
• kann in jedem Winkel montiert werden;
• erschwinglichen Preisen.

Systeme sind nicht ohne Nachteile. Zwischen der Sonnenstrahlung Mangel mit Temperaturdifferenz steigt, sinkt der Wirkungsgrad eines Flachsolarkollektor signifikant aufgrund unzureichender Wärmedämmung. Daher zahlt das Plattenmodul im Sommer oder in warmen Klimazonen ab.

Solar: Merkmale der Gestaltung und den Betrieb

Die Vielzahl von Solaranlagen können entsprechend Parametern klassifiziert werden: Das Verfahren zur Nutzung der Sonneneinstrahlung, der Methode der Zirkulation des Kühlmittels, und die Anzahl der Schaltungen Betriebs Jahreszeitlichkeit.

Aktive und passive Bereich

In jedem Sonnensystem Energieumwandlung hat ein sonniges Plätzchen. Ausgehend von einem Verfahren der erzeugten Wärme geliokompleksov zwei Arten verwendet: passive und aktive.

Die erste Art - Solaranlage, auf die das Wärmesenkenelement Sonnenlicht act strukturelle Elemente des Gebäudes. Als geliopriemnoy Oberfläche wirkt Dach-, Wand- oder Fenster Sammler.

In den europäischen Ländern, passive Technologien werden in den Bau von energieeffizienten Gebäuden. Geliopriemnye Oberfläche mit einem falschen Fenster dekoriert. Für das beschichtete Glas wird Mauer geschwärzten mit svetoproemami platziert.

Da die Vorratsbehälter sind die Elemente der Bau - Wände und Decken, Polystyrol von außen isoliert.

Aktive Systeme beinhalten die Verwendung von Stand-alone-Geräten, die nicht mit dem Bau verbundenen sind.

Thermosyphon und Zirkulationssysteme

Solarwärmeanlagen mit der natürlichen Bewegung des Kühlmittelkreislaufes des Kollektors-Akkumulator-collector erfolgt durch Konvektion - warmes Fluid mit niedriger Dichte abgekühlt Aufstiege - fließt nach unten.

In Systemen der Thermosiphon Speichertank ist über dem Behälter befindet, eine spontane Zirkulation des Kühlmittels bereitgestellt wird.

Gravity Sonnensystem ist eine Vielzahl von Unzulänglichkeiten:

• an bewölkten Tagen des Komplexes Leistung fällt - für Kühlmittelströmung großer Temperaturunterschied erforderlich ist;
• Wärmeverlust aufgrund einer langsamen Bewegung der Flüssigkeit;
• Gefahr durch Unkontrollierbarkeit Tankheizung Prozess Überhitzung;
• Instabilität des Kollektors;
• die Komplexität der Anordnung des Lagertanks - für die Montage auf dem Dach der Wärmeverlust steigt, Korrosionsprozesse beschleunigt, wird das Risiko des Einfrierens Rohren.

Pros „Schwerkraft“ des Systems: Einfachheit des Designs und Erschwinglichkeit.

Die Kapitalkosten für die Zirkulation Anordnung (Zwangs-) deutlich höhere Solaranlage unconfined komplex. Die Schaltung „schneidet“ Pumpe für die Kühlmittelströmung. Job-Controller Pumpstation betrieben.

Ein solches Verfahren ist in Umlauf ganzjährig Zweikreis- Solar Heizeinheiten beteiligt.

Eine voll funktionsfähige Reihe von Profis:

• unbegrenzte Auswahl an der Stelle des Speichers;
• außerhalb der Saison Leistung;
• Auswahl des optimalen Heizmodus;
• Sicherheit - Schlossbetrieb im Fall einer Überhitzung.

Der Nachteil des Systems - abhängig von Elektrizität.

Technische Systeme Lösung, einer - und Zweikreis

In Einkreis-Zirkulationsanlagen Flüssigkeit, die anschließend an die Wassereinlassstellen zugeführt wird. Im Winter ist das Wasser aus dem System abgelassen notwendiges Einfrieren und Crackrohre zu verhindern.

Eigenschaften Einkreis Solaranlagen:

• Empfohlen „Nachfüllung“ System nicht starres Wasser gereinigt - Ablagerung von Salzen auf den Röhrenwänden führt zu Verstopfungen von Kanälen und Reservoir Schäden;
• Korrosion aufgrund des Luftüberschusses in Wasser;
• begrenzte Lebensdauer - innerhalb von vier bis fünf Jahren;
• hohe Effizienz im Sommer.

Der Kombi geliokompleksah spezielle zirkuliert Kühlmittel (Frostschutzmittel mit Entschäumer und Korrosionsschutzadditive), Wasser gibt Wärme durch den Wärmetauscher ab.

Nuancen des Betriebes eines Bypass-Modul: eine leichte Abnahme der Effizienz (3-5% weniger als im Single-System), die Notwendigkeit für eine vollständigen Ersatz des Kühlmittels all 7 Jahre.

Die Arbeitsbedingungen und Effizienz

Berechnung und Installation von Solaranlagen wird am besten Profis überlassen. Die Einhaltung der Installationsgeräte die Effizienz und Leistung der eingegangenen Anträge zu gewährleisten. Um die Effizienz und die Dienstzeit zu verbessern Berücksichtigung einige der Nuancen nehmen müssen.

Thermostatventil. In herkömmlichen Heizsystemen Thermostatelement selten installiert, wie für die Temperaturregelung reagiert Wärmequelle. Allerdings muss die Regeneration des Solarsicherheitsventil nicht vergessen werden.

Optimale Platzierung des Ventils - 60 cm von der Heizung. In unmittelbarer Nähe „Thermostat“ erhitzt und blockiert die Strömung von Warmwasser.

Die Platzierung des Speichertanks. DHW Puffertank muss in einem leicht zugänglichen Ort installiert werden. Wenn in einem kompakten Raum platziert konzentriert sich auf die Höhe der Decken.

Installation Ausgleichsbehälter. Mitglied kompensiert thermische Ausdehnung in der Stagnationsperiode. Installation des Tanks über der Pumpenausrüstung wird eine Überhitzung der Membran und ihren vorzeitigen Verschleiß verursachen.

Anschließen des Solarkreises. Wenn die Rohre verbindet, wird empfohlen, um die Schleife anzuordnen. „Termopetlya“ reduziert den Wärmeverlust durch den erhitzten Fluidauslaß verhindert wird.

Das Rückschlagventil. Warnt „Umkippen“ Zirkulation des Kühlmittels. Mit einem Mangel an Sonnenaktivität Rückschlagventil keine Wärme während des Tages angesammelt zerstreuen.

Beliebte Modell „Solar“ Module

Die Nachfrage nach Solar in- und ausländischen Unternehmen. Ein guter Ruf gewann die Produkthersteller: NPO Maschinenbau (Russland), Helion (Russland), Ariston (Italien), Viola (Ukraine), Viessman (Deutschland), die Amcor (Israel) und andere.

„Falcon“ Sonnensystem. Flachsolarkollektor, ausgestattet mit einem optischen Mehrschicht mit Magnetronsputtern beschichtet. Die minimale Emissionskapazität und hohe Absorptionsgeschwindigkeit Wirkungsgrad bis zu 80% liefern auf.

Performance:

• Arbeitstemperatur - bis zu -21 ° C;
• Reverse Wärmestrahlung - 3-5%;
• die obere Schicht - Glas (4 mm).

Kollektor CRS-A (Viola). Vakuumsolaranlage mit Absorptionsfläche 0,8-2,41 m (je nach Modell). Kühlmittel - Propylen isolierter Kupferwärmetauscher 75 mm Wärmeverlust minimiert.

Zusätzliche Parameter:

• Gehäuse - eloxiertes Aluminium;
• Spulendurchmesser - 38 mm;
• Isolierung - mit Rockwool antigigroskopichnoy Behandlung;
• Beschichtung - Borosilicatglas von 3,3 mm;
• Effizienz - 98%.

Vitosol 100-F - Sonnenkollektor flache horizontale oder vertikale Montage. Kupferabsorber arfoobraznym röhrenförmige Spule und Titan beschichtet. Lichtdurchlässigkeit - 81%.

Schlussfolgerungen und nützliche Videos zum Thema

Das Prinzip des Betriebes von Solarkollektoren und deren Typen:

Beurteilung der Leistung einer Flachkollektor-Null-Temperaturen:

Technologie Montageplattensonnenkollektor am Beispiel von Buderus Modellen:

Solarenergie - erneuerbaren Quellen liefern Wärme. Unter Berücksichtigung der Anstieg der Preise für die traditionellen Energieressourcen rechtfertigt die Einführung von Solaranlagen und Investitionen zahlt sich in den nächsten fünf Jahren, je nach Installationstechnik ab.

Wenn Sie wertvolle Informationen, die Sie mit den Besuchern unserer Website teilen möchten, geben Sie bitte Ihre Kommentare in das Feld unterhalb des Artikels hinterlassen. Dort können Sie Fragen zum Thema des Artikels fragen oder Erfahrungen von Solarkollektoren in der Nutzung zu teilen.