La mayor parte del año tenemos que gastar dinero en la calefacción de sus hogares. En esta situación, cualquier ayuda sería superfluo. La energía solar es adecuado para este fin, así como sea posible: absolutamente limpio y libre.
Las tecnologías modernas permiten casas privadas calefacción solar, no sólo en las regiones del sur, sino también en las condiciones de la banda media.
En este artículo:
- Que puede ofrecer la tecnología moderna
- Pros y los contras de la utilización de la energía solar
- colectores solares abiertos
- colectores solares tubulares
- Ventajas y desventajas de los colectores tubulares
- colectores solares planos cerrados
- Comparación de las características de los colectores solares
- Formas de conectarse al sistema de calefacción
- El circuito que conecta el depósito de calor
- Esquema de conexiones de la batería solar
- Cómo calcular la capacidad requerida del depósito
- vídeos útiles sobre el tema
Que puede ofrecer la tecnología moderna
El promedio de 1 m2 de terreno superficie 161 recibe energía solar W por hora. Por supuesto, en el ecuador, esta cifra es muchas veces mayor que en el Ártico. Además, la densidad de la radiación solar depende de la época del año.
En la región de Moscú la intensidad de la radiación solar en diciembre y enero es diferente de la de mayo y julio más de cinco veces. Sin embargo, el sistema actual es tan eficaz que son capaces de trabajar prácticamente en todas partes en la tierra.
la utilización de tareas de la energía de la radiación solar con una eficiencia máxima se consigue de dos maneras: el calentamiento directo de una térmica colectores solares fotovoltaicos y baterías.
Las células solares convierten la energía del comienzo de la luz solar en electricidad, a continuación, pasar a través de un sistema especial para los consumidores, como la caldera eléctrica.
depósitos térmicos siendo calentados por los rayos solares de calentamiento de refrigerante calentada y sistemas de agua caliente.
colectores térmicos vienen en varias formas, incluyendo sistemas abiertos y cerrados, la estructura plana y esférica, concentradores hemisféricos colectores y muchas otras opciones.
La energía térmica obtenida a partir de los colectores solares utilizados para el calentamiento de agua caliente o de calefacción de líquido.
A pesar de la aparente progreso en el desarrollo de la recogida de las soluciones, la acumulación y uso de energía solar, hay ventajas y desventajas.
Pros y los contras de la utilización de la energía solar
La ventaja más obvia de usar la energía solar es su accesibilidad. De hecho, incluso en el clima sombrío y nublado, la energía solar puede ser recogida y usada.
La segunda ventaja - unas emisiones cero. De hecho, es la forma más respetuosa del medio ambiente de la energía y natural. Los paneles solares y colectores no producen ruido. En la mayoría de los casos, que se montan en los techos de los edificios, sin tomar valiosa área de tierra suburbana.
Las desventajas asociadas con el uso de la energía solar, son a la iluminación inconstancia. Por la noche, se convierte en nada que recoger, la situación se agrava por el hecho de que el pico de la temporada de calefacción es la más cortos días de luz del año.
Es necesario controlar la pureza del panel óptico, contaminación menor reduce drásticamente la eficiencia.
Además, no podemos decir que el funcionamiento del sistema en el precio de la energía solar es completamente libre, costes están fijados de depreciación del equipo, la bomba de circulación y control la electrónica.
colectores solares abiertos
colector solar al aire libre es sin protección desde el sistema de influencias tubería externa que circula fluido de transferencia de calor calentado directamente al sol. A medida que el refrigerante, se usa agua, gas, aire, anticongelante. Tubo o fijado a la placa de soporte en forma de una bobina, o ensamblado en filas paralelas a la boquilla de salida.
Nos abrir coleccionistas generalmente no tienen ningún aislamiento. El diseño es muy simple, por lo que es de bajo costo y con frecuencia se hace de forma independiente.
Debido a la falta de aislamiento prácticamente almacena la energía del sol, tienen una baja eficiencia. ellos se utiliza sobre todo en el verano para calentar el agua de piscinas o lluvia de verano. Instalado en regiones soleados y cálidos, con pequeños cambios en la temperatura del aire ambiente y el agua se calienta. Sólo si se trabaja bien en clima soleado, calma.
colectores solares tubulares
Los colectores solares tubulares se ensamblan a partir de tuberías individuales, que dirige el agua, gas o vapor. Este es un tipo de plantas solares abiertos. Sin embargo, el refrigerante es ya mucho mejor protegidos de la negatividad externa. Especialmente en los sistemas de vacío, dispuestos de acuerdo con el principio de termos.
Cada tubo está conectado al sistema por separado, en paralelo entre sí. Cuando la insuficiencia de un tubo que es fácil de cambiar a una nueva. Toda la estructura se puede montar directamente en el techo del edificio, lo que facilita enormemente la instalación.
Además de un fuerte colectores solares tubulares está en una forma cilíndrica formar los elementos básicos que componen radiación solar capturada todas las horas del día sin el uso de sistemas de seguimiento de costosos para el movimiento luminarias.
De acuerdo con su construcción tubos de pluma y colectores solares coaxiales.
tubo coaxial es un recipiente o Dayura el termo familiares. Hecho de dos matraces entre ellos evacuadas. La superficie interna del núcleo interior recubierto con un recubrimiento altamente selectivo absorber eficazmente la energía solar.
La energía térmica desde el tubo interior de la capa selectiva de calor transferido desde las placas del intercambiador de calor o de aluminio interiores. En esta etapa, se producen pérdidas de calor no deseadas.
tubo de la fuente es un cilindro de vidrio con el insertada en el interior del absorbedor de pluma.
Para un buen aislamiento del tubo evacuado. La transferencia de calor desde el absorbedor tiene lugar sin pérdidas, por lo que la eficiencia de los tubos de fuente anteriores.
Por el método de transferencia de calor tiene dos sistemas: el flujo directo y calorífugos (tubo de calor).
Representa recipiente Heat-sellado con un líquido volátil.
Dentro de líquido Heat volátil es que recibe calor desde la pared interior del matraz o por absorbedor de pluma. Bajo la influencia de la temperatura del líquido hierve y se eleva el vapor. Después de que el calor cedido al calentamiento de refrigerante o agua caliente, el vapor se condensa en el líquido y fluye hacia abajo.
Como un líquido volátil, el agua se utiliza con frecuencia a una presión baja.
El sistema co-actual utiliza tubo en forma de U a través del cual el refrigerante circula sistemas de agua o de calefacción.
Una mitad del tubo en forma de U está diseñado para el refrigerante frío, elimina el segundo climatizada. Cuando el refrigerante calentado se expande y entra en el tanque, proporcionando una circulación natural. Como es el caso con Heat-sistemas, el ángulo de inclinación mínimo debe ser al menos 20⁰.
Una vez -a través de los sistemas son más eficientes desde el refrigerante una vez calentado.
Si el sistema colector solar está previsto para ser utilizado durante todo el año, a continuación, se inyecta un anticongelante especial.
Ventajas y desventajas de los colectores tubulares
El uso de colectores solares tubulares tiene una serie de ventajas y desventajas. El diseño del colector solar tubular consiste en elementos idénticos que son relativamente fáciles de reemplazar.
ventajas:
- la pérdida de calor bajo;
- capacidad de operar a temperaturas de hasta -30⁰S;
- rendimiento eficaz durante las horas de luz;
- buen rendimiento en las regiones con climas templados y fríos;
- Bajo efecto del viento, la capacidad de los sistemas de sonido para pasar a través de la masa de aire tubular sí mismo;
- posibilidad de fabricar una alta temperatura del refrigerante.
Estructuralmente, la estructura tubular tiene una superficie de abertura limitada. Tiene las siguientes desventajas:
- No es capaz de auto-limpieza de la nieve, el hielo, la escarcha;
- el alto costo.
A pesar del alto coste inicial, colectores de tubos rápidamente recuperaron. Tienen una larga vida útil.
colectores solares planos cerrados
de colector plano consta de un marco de aluminio, capa absorbente especial - absorbedor, un revestimiento transparente, y aislamiento de tuberías.
Como una hoja de cobre de uso absorbedor ennegrecida, es ideal para la creación de geliosistem conductividad. Cuando se transmite la absorción de absorbedor de energía solar de la energía solar recibida que el refrigerante que circula a través de los tubos adyacentes al sistema de absorbedor.
En el lado exterior del panel de cierre está protegida por un revestimiento transparente. Está hecho de vidrio templado resistente a los impactos que tiene un 0,4-1,8mkm banda de transmisión. En este rango de hasta el máximo de la radiación solar. vidrio a prueba de golpes es una buena protección contra el granizo. En la parte posterior de todo el panel está aislado de forma segura.
La lista de ventajas de paneles planos cerrados que incluyen:
- estructura simple;
- buen rendimiento en las regiones de clima cálido;
- posibilidad de instalación en cualquier ángulo en la presencia de dispositivos para cambiar el ángulo de inclinación;
- la capacidad de auto-limpieza de la nieve y las heladas;
- precio bajo.
Colectores solares planos son especialmente ventajosos, si su uso está previsto en la etapa de diseño. La vida de servicio de productos de alta calidad es de 50 años.
Las desventajas son:
- la alta pérdida de calor;
- una gran cantidad de peso;
- Alta resistencia al viento a la ubicación de los paneles en un ángulo con el horizonte;
- limitaciones en el rendimiento con los cambios de temperatura de más de 40 ° C.
Ámbito cerrado embalses es mucho más amplio que las unidades solares de tipo abierto. En verano, se pueden satisfacer plenamente las necesidades de agua caliente. En los días más fríos, las utilidades no están incluidos en el periodo de calentamiento, pueden trabajar en lugar de gas y calentadores eléctricos.
Comparación de las características de los colectores solares
El indicador más importante es la eficiencia del colector solar. el rendimiento útil de diferentes construcciones de colectores solares depende de la diferencia de temperatura. En este colectores planos significativamente menor tubular.
Al elegir un colector solar debe prestar atención a una serie de parámetros que reflejan la eficiencia y capacidad del dispositivo.
Hay varias características importantes para colectores solares:
- coeficiente de adsorción - indica la relación de la energía total absorbida;
- coeficiente de emisión - es la relación de la energía transmitida a la absorbida;
- y el área total de abertura;
- Eficiencia.
Área de apertura - se trata de una zona de colector solar de trabajo. Dentro de la placa plana se maximiza el área de abertura del colector. El área de abertura es el área de absorción.
Formas de conectarse al sistema de calefacción
Puesto que los dispositivos de energía solar no pueden proporcionar un suministro de energía estable y discapacitados, un sistema resistente a estas deficiencias.
Para los dispositivos solares centrales Rusia no puede asegurar un flujo estable de energía, y por lo tanto se utilizan como sistema adicional. La integración en el sistema de calefacción existente y agua caliente para los diferentes colector solar y baterías solares.
El circuito que conecta el depósito de calor
Dependiendo de la finalidad de uso del colector de calor para conectar se utilizan diferentes sistemas. Pueden ser varias:
- versión de verano para el agua caliente
- versión de invierno para la calefacción y agua caliente
Summer forma de realización más sencilla y puede incluso costar sin bomba de circulación, utilizando una circulación de agua natural.
El agua se calienta en el colector solar y debido a la expansión térmica se suministra en el tanque de almacenamiento o caldera. Por lo tanto hay una circulación natural: en lugar del depósito de agua caliente es aspirado frío.
Al igual que cualquier sistema basado en la circulación natural no funciona de manera muy eficiente, lo que requiere el cumplimiento de la pendiente requerida. Además, el depósito de inercia debe ser mayor que el colector solar.
Para mantener el agua el mayor tiempo posible la bañera de hidromasaje se debe calentar a fondo.
Si realmente quiere lograr el funcionamiento más eficiente de un colector solar, diagrama de cableado complicado.
De acuerdo con el sistema de colectores solares nonfreezing circula el refrigerante. Proporciona bomba de circulación forzada bajo el control del controlador.
El controlador controla el funcionamiento de la bomba de circulación basado en el testimonio de al menos dos sensores de temperatura. El primer sensor mide la temperatura en el tanque de almacenamiento, el segundo - en el tubo de suministro de refrigerante caliente del colector solar. Una vez que la temperatura en el tanque supera la temperatura del refrigerante en el controlador depósito desactiva la bomba, parando la circulación del refrigerante a través del sistema.
A su vez, cuando se cambia predeterminado la temperatura en el tanque de almacenamiento por debajo de la caldera.
Esquema de conexiones de la batería solar
Sería tentador para aplicar un esquema similar de la energía solar, es la forma en que se implementa en el caso de un colector solar, acumulando la energía recibida por día. Por desgracia la batería para crear la suficiente capacidad es muy caro para el sistema de alimentación de casa privada. Por lo tanto, el esquema de conexión es el siguiente.
Con los paneles de carga solar suministran al controlador de carga que realiza varias funciones: proporciona una carga permanente de las baterías y la tensión se estabiliza. A continuación, una corriente eléctrica se suministra al inversor, donde la conversión de 12V constante o 24V CC en 220V de corriente alterna monofásica.
Por desgracia, nuestra eléctrico no adaptado para obtener energía sólo puede operar en una dirección desde la fuente hasta el consumidor. Por esta razón, usted no será capaz de vender la energía extraída, o al menos forzar la barra para girar en la dirección opuesta.
El uso de paneles solares es ventajoso ya que proporcionan una forma más universal de energía, pero no puede igualar la eficiencia de los colectores solares. Sin embargo, éstos no tienen la capacidad de almacenar energía, a diferencia de los paneles solares fotovoltaicos.
Cómo calcular la capacidad requerida del depósito
Al calcular la potencia necesaria del colector solar es muy a menudo equivocadamente realizar cálculos sobre la base de la energía solar entrante durante los meses más fríos del año.
El hecho de que todo el sistema está en constante sobrecalentamiento en el resto del año. La temperatura del refrigerante en el verano en la salida del colector solar puede alcanzar 200 ° C en un baño de vapor de calefacción o de gas, 120 ° C anticongelante, 150 ° C agua. Si el líquido refrigerante hierve, se evapora parcialmente. Como resultado, tendrá que ser reemplazado.
Las empresas de fabricación recomiendan provienen de las siguientes figuras:
- provisión de agua caliente no es mayor de 70%;
- asegurando que el sistema de calefacción no es más del 30%.
El resto del calor requerido debe desarrollar un equipo de calefacción estándar. Sin embargo, a estas tasas anuales que ahorra un promedio de alrededor del 40% en calefacción y agua caliente.
La energía generada por el solo tubo del sistema de vacío depende de la localización geográfica. La figura de la energía solar por 1 m2 de terreno que cae en el año llama la insolación. Conociendo la longitud y el diámetro del tubo, es posible calcular la apertura - el área de absorción eficaz. Queda para aplicar los coeficientes de absorción y potencia de emisión para el cálculo de un tubo por año.
Ejemplo de cálculo:
longitud del tubo estándar de 1800 mm, una eficaz - 1600 mm. Diámetro 58 mm. Apertura - área sombreada creado por el tubo. Así, la zona de sombra del rectángulo:
S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2
la eficiencia media del tubo es de 80%, la insolación solar para Moscú es de aproximadamente 1,170 kWh / m2 por año. Por lo tanto un tubo producirá en un año:
W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = * h 86,86kVt
Debe tenerse en cuenta que este es un cálculo muy aproximado. La cantidad de energía producida depende de la orientación de instalación, el ángulo, una temperatura media, etc.
vídeos útiles sobre el tema
Demostración de la acción del colector solar en el invierno:
Comparar diferentes modelos de colectores solares:
Durante toda su existencia la humanidad más y más energía se consume cada año. Los intentos de utilizar la radiación solar libre se hicieron hace mucho tiempo, pero sólo recientemente se hizo posible utilizar el sol en nuestras latitudes con eficacia. No hay duda de que el futuro de los sistemas solares.
