Energia słoneczna jako alternatywne źródło energii: Program

W ostatniej dekadzie, energia słoneczna jako alternatywne źródło energii jest coraz częściej używane do ogrzewania budynków i zapewnienia ciepłej wody. Głównym powodem - pragnienie, aby zastąpić tradycyjne paliwo dostępne, czyste ekologicznie i odnawialnych źródeł energii.

Konwersja energii słonecznej w ciepło odbywa się w Słonecznym - moduł projektowania i zasada działania określa specyfikę jego stosowania.

W tym artykule przyjrzymy się różnych kolektorów słonecznych i zasad ich funkcjonowania, a także opowiedzieć o popularnych modeli modułów słonecznych.

Możliwości wykorzystania energii słonecznej

Geliosistema - System do konwersji promieniowania słonecznego na energię cieplną, która jest następnie przekazywana do wymiennika ciepła w celu ogrzewania system wody chłodzącej lub grzewczej.

Sprawność cieplna instalacji słonecznej zależy od nasłonecznienia - ilość energii dostarczanej do światło dni na powierzchni 1 metra kwadratowego pod kątem 90 ° w stosunku do kierunku promieni słonecznych. Pomiar wartości indeksu - kWh / sq m wartość zmienia się w zależności od sezonu.

Średni poziom nasłonecznienia słonecznej do umiarkowanego klimatu kontynentalnego regionu - 1000-1200 kWh / metr kwadratowy (rocznie). Kwota słońcem - określenie parametru do obliczenia charakterystyki słonecznej.

Instalacja systemu gelioteplosnabzheniya - kosztowna impreza. Do kapitału wydatki były uzasadnione, dokładne obliczenie systemu i zgodności z technologią instalacji.

Przykład. Średnia wartość dla promieniowania słonecznego w lecie Tula - 4,67 kW / m * dni umieszczono panel montaż pod kątem 50 °. Wydajność kolektorów słonecznych 5 metrów kwadratowych oblicza się następująco: 4.67 * 4 = 18,68 kW energii cieplnej dziennie. Ta objętość jest wystarczające na 500 litrów wody podgrzanej do temperatury od 17 ° C do 45 ° C

Mówiąc o możliwości wprowadzenia nowych technologii, ważne jest, aby wziąć pod uwagę specyficzne cechy techniczne kolektora słonecznego. Niektóre rozpoczęcia pracy przy 80 W / m energii słonecznej i innych mało - 20 W / m kw

Nawet w południowym klimacie, korzystanie z systemu kolektora tylko nie płacić za ogrzewanie. Jeśli instalacja zostanie wykorzystana wyłącznie w słońcu zimowym z deficytem, ​​koszt sprzętu jest zadaszony i 15-20 lat.

Aby zmaksymalizować geliokompleks, musi być włączone w system ciepłej wody użytkowej. Nawet w zimie geliolektor byłoby „wyciąć” konto na energię do ogrzewania wody do 40-50%.

Oprócz korzyści ekonomicznych „ogrzewania słonecznego” ma dodatkowe zalety:

1. Przyjazne dla środowiska. Mniejsze emisje dwutlenku węgla. Ponad 1 rok kw kolektor słoneczny do atmosfery zapobiega 350-730 kg górniczych.
2. Estetyki. Przestrzeń kompaktowej kąpieli lub kuchni udaje się pozbyć nieporęcznych kotłów lub gejzerów.
3. Trwałość. Producenci twierdzą, że z zastrzeżeniem technologii instalacji, kompleks będzie trwać około 25-30 lat. Wiele firm dostarcza gwarancję do 3 lat.

Argumenty przeciwko wykorzystywaniu energii słonecznej: wyraźnym sezonowością, w zależności od pogody i dużej inwestycji początkowej.

Ogólna konstrukcja i funkcja

Rozważmy przykład z kolektora słonecznego jako element systemu operacyjnego pierwotnego. Urządzenie z zewnątrz przypomina metalową skrzynkę, której przednia strona jest wykonana z hartowanego szkła. Wewnątrz pudełka znajduje się ciało robocze - cewkę do kanistra.

Blok pochłaniające ciepło dostarcza ogrzewanie płynu chłodzącego - krążących transfer płynu ciepła wytwarzanego w obiegu wody.

Kolektor słoneczny koniecznie pracować w tandemie z zasobnikiem. Ponieważ chłodzący ogrzewa się w temperaturze 90-130 ° C, nie mogą być wprowadzane bezpośrednio do kranów gorących grzejniki. płyn wymieniający ciepło wpływa do wymiennika ciepła kotła. Zasobnik jest często uzupełniane przez grzałkę elektryczną.

Schemat pracy:

1. Słońce nagrzewa powierzchnię kolektor.
2. Promieniowanie cieplne jest transmitowany elementu absorpcyjnego (absorbera), która zawiera ciecz roboczą.
3. Krążącego w rurach wężownic jest podgrzewany płyn chłodzący.
4. Pompy, jednostkę regulacyjną i zapewnia kontrolę wciągania przewodu chłodzącego do cewki zbiornika.
5. Realizowane transferu podgrzania wody w kotle.
6. Ochłodzony czynnik chłodzący płynie z powrotem do zbiornika, i cykl powtarza się.

Podgrzana woda z kotła jest wprowadzany do obiegu albo do punktów poboru wody.

Różnorodność kolektorów słonecznych

Niezależnie od miejsca przeznaczenia, układ słoneczny wyposażony płaskiej lub kulistej rury geliokollektorom. Każda opcja ma kilka charakterystycznych cech pod względem wydajności i efektywności pracy.

Próżnia - dla klimatu umiarkowanego i zimnego

Słonecznego kolektor próżniowy przypomina strukturalnie termos - wąskie rury z chłodziwem umieszczone w kolbach o większej średnicy. Utworzoną między warstwami pojemniki próżniowe odpowiedzialnych za zachowania izolacji cieplnej (ciepło - do 95%). Rurowy kształt jest optymalny do utrzymywania próżni i „zawód” promieni słonecznych.

Wewnętrzna (ciepło) Rura jest wypełniona roztworem soli fizjologicznej o niskiej temperaturze wrzenia (24-25 ° C). Gdy ogrzany płyn odparowuje - kolbę odparowanie poruszać w górę i średnich ogrzewa cyrkulacyjna w obudowie kolektora.

Podczas kondensacji kropelek wody spływają w końcówce rury, a proces powtarza się.

Z powodu tego podciśnienia w cieczy warstwą kolby może ciepła do wrzenia i odparować w ujemnych temperaturach zewnętrznych (do -35 ° C).

Charakterystyka modułów słonecznych zależy od takich kryteriów:

• lampowe - fontanny, współosiowe;
• Urządzenie kanał ciepła - «Heat pipe»Cyrkulacja Co-prąd.

Fontanna żarówka - rury ze szkła, w którym zamknięte płyty, a kanał pochłaniacz ciepła. Warstwę próżni rozciąga się na długości kanału ciepła.

rurę współosiową - podwójny termos z „wpisać” pomiędzy ścianki obu zbiornikach. przekazywanie ciepła odbywa się z powierzchnią wewnętrzną rury. Końcówka cieplna wyposażone wskaźnik podciśnienia.

«Heat pipe» Channel - najczęściej wymiana ciepła w Kolektory wykonania.

Mechanizm działania polega na umieszczeniu, w szczelnych metalowych rur lotnej cieczy.

Kanał przepływowy - poprzez kolbie szklanej są połączone równolegle w U-kształtnej rury łukowego

Czynnik chłodzący przepływa przez kanał jest podgrzewane i dostarczane do kolektora obudowy.

rury współosiowe i fontannowe mogą być łączone na różne sposoby w kanałach termicznych.

Opcja 1. Współosiowe z żarówka «Heatpipe» - najbardziej popularne rozwiązanie. Kolektor następuje wielokrotne przenoszenie ciepła od ściany rury do kolby szklanej wewnętrznej, a następnie do płynu chłodzącego. Stopień sprawności optycznej osiągnie 65%.

Opcja 2. Współosiowy kolby z obiegu współprądowym znany jest jako U-kształtnej kolektora. W związku z tym konstrukcja zmniejsza straty ciepła - energia cieplna przekazywana jest z rur aluminiowych o cyrkulacyjnym płynu chłodzącego.

Wraz z dużą wydajnością (do 75%) w modelu ma pewne wady:

• Montaż złożoności - bańki są integralne z korpusem dwóch rury rozgałęźnej (mainfold) i są w całości;
• To wykluczone zastąpienie pojedynczych rur.

Ponadto, w kształcie litery U zespół wymagające i drogie chłodzącego «ogniorurowe» modeli.

Wariant 3. Rura pióro z zasadą działania «Heatpipe». Cechy wyróżniające zbiornika:

• wysokie właściwości optycznych - z wydajnością około 77%;
• płaskim pochłaniacza bezpośrednio przenosi energię ciepła z rury chłodziwa;
• przy wykorzystaniu jednej warstwy szkła jest zmniejszonego odbicia promieniowania słonecznego;

Możliwa wymiana uszkodzonego elementu bez opróżniania układu słonecznego.

Wariant 4. Fontanna żarówka ram działania - najbardziej skutecznym narzędziem wykorzystania energii słonecznej jako alternatywnego źródła energii do ogrzewania wody lub ogrzewania domu. Wysoka kolektor pracuje z wydajnością - 80%. Wadą systemu - trudność naprawy.

Niezależnie od kolektorów wydajność mają następujące zalety:

• funkcjonalność w niskiej temperaturze;
• niskie straty ciepła;
• czas pracy w ciągu dnia;
• Zdolność do ogrzewania czynnika chłodzącego do wysokiej temperatury;
• niskie nawiewu;
• łatwość instalacji.

Główną wadą modeli próżniowych - niemożność samooczyszczające pokrywy śnieżnej. Warstwa próżnia nie przekazuje ciepło na zewnątrz, więc warstwa śniegu topi się i obejmuje dostęp do opalania do pola kolektorów. Dodatkowe wady: wysokie koszty oraz konieczność pracy kolb kąt nie mniejszy niż 20 °.

Więcej szczegółów na temat zasady pracy lamp próżniowych kolektorów słonecznych do odczytu dalej.

Woda - najlepszym rozwiązaniem dla południowych szerokościach geograficznych

Płaskim (panel) Kolektor - prostokątna płyta aluminiowa, zamknięty wierzch pokrywy z tworzywa sztucznego lub szkła. W pudełku jest umieszczona pole absorpcyjne cewkę metalową oraz warstwę izolacji. obszar kolektora jest wypełniona przewodu przepływowego, przez który przemieszcza się chłodziwo.

Absorpcja ciepła wysoce selektywne powłoki absorbującego osiągnie 90%. Przewód przepływowy jest usytuowany pomiędzy metalicznym „chłonnego” i izolacji cieplnej. Jest on stosowany dwie rury układania schematów „HARP” i „meander”.

Rurowy kolektor z aktami płynu niezamarzającego jako „efektu cieplarnianego” - promienie słoneczne przenikają przez szkło i ogrzewanej rury. Ze względu szczelność i izolacyjność cieplna utrzymuje się w panelu.

Siła modułu słonecznego jest w dużym stopniu zależy od materiału pokrywy ochronnej:

• zwykłe szkło - najtańsze i kruche powłoki;
• szkło hartowane - wysoki stopień rozpraszania światła i zwiększenie wytrzymałości;
• antirefleksnoe szkło - inny maksymalna zdolność absorpcyjna (95%) w obecności zubażanego warstwa odbija promienie słoneczne;
• samooczyszczające (polarny) szkło dwutlenku tytanu, - organiczne zaniku zanieczyszczeń w słońcu, a pozostałości śmieci mytych przez deszcz.

Większość przetrwa wieje poliwęglan. Materiał jest zainstalowany w droższych modelach.

Operacyjne i funkcjonalne panele słoneczne elektrownie:

• w systemach wymuszonego obiegu jest funkcja rozmrażania pozwala szybko pozbyć się pokrywy śnieżnej w Heliopolis;
• pryzmatyczny szkła rejestruje szereg belek różnymi kątami - sprawność elektrowni w lecie sięga 78-80%;
• kolektor nie boi przegrzania - w przypadku nadmiaru energii cieplnej może wymuszone chłodzenie chłodziwa;
• ulepszonej udarności w porównaniu z odpowiedniki rurowymi;
• może być zamontowany w dowolnym kątem;
• przystępne ceny.

Systemy nie są bez wad. Pomiędzy niedoborem promieniowania słonecznego wraz ze wzrostem różnicy temperatur wydajność płaskiego kolektora słonecznego spada znacząco ze względu na niewystarczającą izolacją cieplną. Dlatego też, moduł panel opłaca w okresie letnim lub w ciepłym klimacie.

Solar: Charakterystyka budowy i działania

Różnorodność systemów solarnych mogą być klasyfikowane zgodnie z parametrami: metoda z wykorzystaniem promieniowania słonecznego, metody obiegu cieczy chłodzącej, a liczba sezonowości pracy obwodów.

Aktywne i pasywne zakres

W każdym systemie konwersji energii słonecznej ma opalanie. Wychodząc od sposobu stosowania generowana geliokompleksov ciepła dwóch typów: pasywne i aktywne.

Pierwszy rodzaj - System ogrzewania słonecznego, gdzie element akt zlew światło słoneczne ciepło elementy konstrukcyjne budynku. Jako akt dachem powierzchni geliopriemnoy, ścianie lub oknie kolektor.

W krajach europejskich, pasywne technologie wykorzystywane są do budowy energooszczędnych budynków. Geliopriemnye powierzchnia ozdobiona fałszywego okna. W przypadku powlekanego szkła umieszczona mur z svetoproemami poczerniałej.

Jako zbiornika są elementy konstrukcyjne - ściany i sufity, polistyren izolowane od zewnątrz.

Aktywne systemy obejmują stosowanie urządzeń autonomicznych, które nie są związane z budową.

Termosyfonowy i systemy obiegowe

Kolektory termiczny z naturalnym ruchem obiegu chłodziwa kolektora-akumulacyjny-kolektor przenoszona przez konwekcję - ciepło płyn o małej gęstości podnosi się chłodzony - płynie w dół.

W układach termosyfonowych zbiornika znajduje się nad zbiornikiem, co zapewnia spontaniczną cyrkulację cieczy chłodzącej.

Gravity układ słoneczny jest szeroka gama niedociągnięć:

• w pochmurny dzień złożonego wydajność spada - jest wymagana dla przepływu chłodziwa duża różnica temperatur;
• Straty ciepła ze względu na powolny ruch cieczy;
• ryzyka przegrzania ze względu na brak możliwości kontroli procesu podgrzewania zbiornika;
• Niestabilność kolektora;
• złożoność umieszczeniu zbiornika - do montażu na dachu zwiększa straty ciepła, przyspieszone procesy korozji, pojawia się ryzyko zamarzania rur.

Plusy „grawitacja” systemu: prostota konstrukcji i przystępności.

Koszty inwestycyjne dla układu cyrkulacji (wymuszona) znacznie wyższy instalacji solarnej nieograniczonej kompleksu. Obieg „odcina” pompy dla przepływu chłodziwa. Praca kontroler eksploatowane stacji pomp.

Taki proces jest zaangażowanych w obieg całorocznych dwuobwodowej jednostek solarnej.

W pełni funkcjonalny zestaw zalet:

• nieograniczony wybór lokalizacji zbiornika;
• wydajność poza sezonem;
• Wybór optymalnego trybu ogrzewania;
• Bezpieczeństwo - operacja blokady w przypadku przegrzania.

Wadą systemu - zależny od energii elektrycznej.

Techniczne rozwiązanie systemów jedno - i dwuobwodowy

W pojedynczej pętli instalacji w obiegu płynu, który jest następnie doprowadzany do punktów poboru wody. Zimą woda usuwana z układu jest to konieczne, aby zapobiec zamarzaniu i rurki do krakowania.

Cechy jeden obwód systemy solarne:

• Zalecany jest system „wkład” nie sztywnych oczyszczona woda - odkładanie się soli na ścianach rur prowadzi do zatykania kanałów i uszkodzenia zbiornika;
• na korozję ze względu na nadmiar powietrza w wodzie;
• ograniczoną żywotność - w ciągu czterech do pięciu lat;
• wysoka skuteczność w lecie.

Chłodziwo wielofunkcyjna geliokompleksah specjalne cyrkuluje (przeciw zamarzaniu, dodatki przeciwpieniące i antykorozyjnych), woda oddaje ciepło przez wymiennik ciepła.

Niuanse działania modułu bocznego: nieznaczne zmniejszenie efektywności (3-5% mniej niż w pojedynczym układzie), konieczność całkowitej wymiany cieczy chłodzącej na 7 lat.

warunki pracy i wydajność

Obliczanie i montaż systemów solarnych najlepiej pozostawić profesjonalistom. Zgodność z wyposażeniem instalacyjnym, aby zapewnić efektywność i wydajność aplikacji otrzymanych. Aby poprawić efektywność i okres służby musi uwzględniać pewne niuanse.

Zawór termostatyczny. W tradycyjnych systemach grzewczych Element termostatyczny rzadko instalowane do regulacji temperatury reaguje źródła ciepła. Jednakże, regeneracja zaworu bezpieczeństwa słonecznej nie należy zapominać.

Optymalne rozmieszczenie zaworu - 60 cm od grzejnika. W bliskiej odległości „termostat” jest ogrzewane i blokuje przepływ ciepłej wody.

Umieszczenie zbiornika. zbiornik buforowy wody użytkowej należy zamontować w łatwo dostępnym miejscu. Po umieszczeniu w kompaktowej pokoju skupia się na wysokości sufitów.

instalacja zbiornik wyrównawczy. Użytkownik kompensuje rozszerzalność cieplną w okresie stagnacji. Montaż zbiornika powyżej pomp będzie powodować nagrzewanie membraną i przedwczesnego zużycia.

Podłączenie obwodu solarnego. Podczas podłączania przewodów zaleca się umieszczenie pętli. „Termopetlya” zmniejsza straty ciepła, zapobiegając ogrzanego wylot płynu.

Zawór zwrotny. Ostrzega „wywrócenia” obieg chłodziwa. Z brakiem aktywności słonecznej zawór zwrotny nie rozpraszać ciepło zgromadzone w ciągu dnia.

Popularne moduły solarne „modelowe”

Zapotrzebowanie dla firm krajowych i zagranicznych słonecznych. Dobra reputacja wygrał producentów produktów: NPO budowa maszyn (Rosja), Helion (Rosja), Ariston (Włochy), Viola (Ukraina), Viessmann (Niemcy), Amcor (Izrael) i inne.

„Falcon” układ słoneczny. Płaski kolektor słoneczny, wyposażony w wielowarstwowe optycznego pokrytego rozpylania magnetronowego. Minimalna ilość emisji i wysoką szybkość absorpcji w wydajności do 80%.

wydajność:

• Temperatura pracy - do -21 ° C;
• reverse promieniowanie cieplne - 3-5%;
• warstwa górna - szkło (4 mm).

Kolektor CRS-A (Viola). Komora próżniowa słonecznej z obszaru chłonnego 0,8-2,41 m (w zależności od modelu). Chłodziwa - propylen izolowany miedziany wymiennik ciepła 75 mm minimalizuje straty ciepła.

Dodatkowe parametry:

• Obudowa - anodowane aluminium;
• średnica cewki - 38 mm;
• Izolacja - leczenia Rockwool antigigroskopichnoy;
• Powłoka - szkła borokrzemianowego 3,3 mm;
• Sprawność - 98%.

Vitosol 100 F - kolektor słoneczny zestaw płaskiej poziomej lub pionowej. Miedź absorbera arfoobraznym wężownicy rurkowej i pokryte tytanem. Przepuszczalność światła - 81%.

Wnioski i użyteczne filmy na ten temat

Zasada działania kolektorów słonecznych i ich rodzaje:

Ocena wykonanie kolektorów płaskich temperaturach od zera:

Technologia montażu panelu kolektora słonecznego na przykładzie modeli Buderus:

Energia słoneczna - odnawialne źródła dostarczania ciepła. Biorąc pod uwagę wzrost cen tradycyjnych surowców energetycznych uzasadnia wprowadzenie systemów solarnych, a nakłady inwestycyjne opłaca się w ciągu najbliższych pięciu lat, z zastrzeżeniem techniki instalacyjnej.

Jeśli masz cenne informacje, które chcesz podzielić się z odwiedzających naszą stronę internetową, proszę zostawić swój komentarz w polu poniżej artykułu. Nie można zadawać pytania na temat artykułu lub w celu wymiany doświadczeń w zakresie wykorzystania kolektorów słonecznych.