A energia solar como fonte de energia alternativa: Esquema

Na última década, a energia solar como uma fonte alternativa de energia é cada vez mais utilizado para o aquecimento de edifícios e fornecer água quente. A principal razão - o desejo de substituir o combustível tradicional acessível, ambientalmente limpa e de recursos renováveis ​​de energia.

Conversão de energia solar em calor tem lugar no Solar - projeto do módulo e princípio de funcionamento determina a especificidade da sua aplicação.

Neste artigo vamos olhar para a variedade de colecionadores e princípios de sua operação solares, bem como informá-lo sobre modelos populares de módulos solares.

A viabilidade do uso de energia solar

Geliosistema - Sistema para a conversão de radiação solar em energia térmica, que é então passada para um permutador de calor para aquecer o sistema de água de arrefecimento ou aquecimento.

Eficiência instalação solar térmica depende da insolação - a quantidade de energia fornecida para um dia luz sobre a superfície de um metro quadrado de cada um ângulo de 90 ° em relação à direcção da luz solar. Medir o valor do índice - kWh / m² m, o valor varia de acordo com a temporada.

O nível médio de insolação solar para o clima temperado continental da região - 1000-1200 kWh / metro quadrado (por ano). A quantidade de sol - definir o parâmetro para calcular o desempenho solar.

sistema gelioteplosnabzheniya instalação - um evento caro. Ao capital despesas foram justificadas, um cálculo preciso do sistema e conformidade com a tecnologia de instalação.

Exemplo. O valor médio de insolação para Tula no meio do verão - / m * painel instalação dias desde 4,67 kW a um ângulo de 50 °. Desempenho do colector solar de 5 metros quadrados é calculada como se segue: 4,67 * 4 = 18,68 kW de energia térmica por dia. Este volume é suficiente para 500 litros de água aquecida a uma temperatura de desde 17 ° C a 45 ° C.

Falando sobre a viabilidade da introdução de novas tecnologias, é importante levar em conta as características técnicas específicas do coletor solar. Alguns começar a trabalhar a 80 W / m de energia solar e outros suficiente - 20 W / metros quadrados

Mesmo no clima do sul, o uso do sistema coletor não só pagar por aquecimento. Se a instalação será utilizada exclusivamente no sol de inverno com um déficit, o custo do equipamento é coberto e por 15-20 anos.

Para maximizar geliokompleks, ele deve ser incluído no sistema de água quente. Mesmo em geliolektor inverno iria "cortar" conta de energia para o aquecimento de água até 40-50%.

Além dos benefícios econômicos de "aquecimento solar" tem vantagens adicionais:

1. Ambientalmente amigável. as emissões de dióxido de carbono. Mais de 1 ano quadrados coletor solar para a atmosfera impede 350-730 kg de mineração.
2. Estética. Espaço de um banho compacta ou cozinha consegue se livrar de caldeiras volumosos ou gêiseres.
3. Durabilidade. Os fabricantes alegam que, sujeito a tecnologia de instalação, o complexo vai durar cerca de 25-30 anos. Muitas empresas fornecem uma garantia de até 3 anos.

Argumentos contra o uso da energia solar: a sazonalidade acentuada, dependendo do clima e alto investimento inicial.

O design ea função geral

Considerar o modo de realização com o colector solar como um elemento de operação do sistema primário. unidade exterior se assemelha a uma caixa de metal, a parte da frente do qual é feita de vidro temperado. Dentro da caixa está localizado um corpo de trabalho - a bobina para a caixinha.

Um bloco de absorção de calor fornece o aquecimento do líquido de arrefecimento - circulando transferências de fluido calor gerado no circuito de água.

coletor solar necessariamente trabalhar em conjunto com o tanque de armazenamento. Uma vez que o refrigerante é aquecido a uma temperatura de 90-130 ° C, que não pode ser alimentado directamente para dentro das torneiras de água quente ou radiadores. fluido de transferência de calor entra no permutador de calor da caldeira. tanque de armazenamento é muitas vezes complementada por um aquecedor eléctrico.

O esquema de trabalho:

1. O sol aquece a superfície coletor.
2. A radiação térmica é transmitido membro absorvente (absorvente), que contém um fluido de trabalho.
3. Que circula nos tubos helicoidais é refrigerante aquecido.
4. Bombas, unidade de controlo e proporcionar o controlo de retracção da conduta de fluido de arrefecimento para a bobina do tanque de armazenamento.
5. Implementado água de transferência de calor na caldeira.
6. O líquido de arrefecimento arrefecido flui de volta para o reservatório e o ciclo repetido.

A água aquecida a partir do aquecedor é alimentado para o circuito de aquecimento ou para os pontos de entrada de água.

Variedade de coletores solares

Independentemente do destino, sistema solar vem com um tubo geliokollektorom plana ou esférica. Cada opção tem uma série de características distintas em termos de desempenho e operação eficiência.

Vácuo - para o clima frio e temperado

vácuo colector solar estruturalmente se assemelha a uma garrafa térmica - tubos estreitos com refrigerante colocados em frascos de maior diâmetro. Formada entre a camada de recipientes de vácuo responsável para o isolamento térmico (calor preservação - até 95%). A forma tubular é ideal para manter o vácuo e "ocupação" dos raios do sol.

O tubo (calor) interno cheio com solução salina tendo um ponto de ebulição baixo (24-25 ° C). Quando o líquido aquecido é evaporado - o frasco de evaporação de se mover para cima e meio de aquecimento aquecido circula no alojamento colector.

Durante a condensação de gotículas de água fluir para baixo na ponta do tubo e o processo repete-se.

Devido ao vácuo no interior da camada de líquido do frasco é capaz de calor a ferver e vaporizam a temperaturas abaixo de zero ao ar livre (até -35 ° C).

Características de módulos solares dependerá de critérios:

• desenho do tubo - fonte, coaxial;
• dispositivo de canal de calor - «Tubulação de calor», A circulação co-corrente.

bulbo Fountain - um tubo de vidro, na qual a placa fechada e a conduta de absorvedor de calor. camada de vácuo estende-se por todo o comprimento do canal do calor.

tubo coaxial - frasco de vácuo duplo com "insert" entre as paredes dos dois tanques. A transferência de calor é levado a cabo a partir da superfície interna do tubo. Dica Heat-equipado indicador de vácuo.

Canal «Heat Pipe» - a transferência de calor mais comum em coletores solares encarnação.

O mecanismo de acção é baseado na colocação em tubos de metal selado de um líquido volátil.

O canal de fluxo contínuo - através de um balão de vidro estão ligados em paralelo em um tubo de arco de metal em forma de U

O refrigerante que flui através do canal é aquecido e fornecido ao alojamento colector.

tubos coaxiais e fonte podem ser combinados de maneiras diferentes, com os canais térmicos.

Opção 1. Coaxial com o bulbo «tubulação de calor» - a solução mais popular. O colector ocorre transferência múltipla calor a partir das paredes do tubo de vidro para o balão interior e, em seguida, para o líquido de arrefecimento. O grau de eficiência óptica atinge 65%.

Opção 2. balão coaxial com uma circulação em co-corrente é conhecido como o, colector em forma de U. Devido ao design reduz a perda de calor - a energia de calor é transferido dos tubos de alumínio com uma circulação de refrigerante.

Juntamente com eficiência elevada (até 75%) do modelo tem algumas desvantagens:

• complexidade de instalação - lâmpada são integrais com o corpo de um colector de dois tubos (mainfold) e são definidas inteiramente;
• Ele descartou a substituição de tubos individuais.

Além disso, em forma de U montagem exigente e refrigerante «tubulação de calor» modelos mais caros.

Opção 3. tubo de caneta com o princípio da acção «tubulação de calor». características distintivas do reservatório:

• características ópticas elevadas - uma eficiência de cerca de 77%;
• absorvedor plana transfere energia para aquecer directamente com o tubo de refrigerante;
• através da utilização de uma camada de vidro é reduzida único reflexão da radiação solar;

Possível substituição do elemento danificado sem esvaziar o sistema solar.

Opção 4. Fountain ação lâmpada ram - a ferramenta mais eficaz para o uso da energia solar como fonte de energia alternativa para aquecimento de água ou aquecimento casa. Alta coletor opera com eficiência - 80%. A desvantagem do sistema - a dificuldade de reparo.

Independentemente dos colectores de tubos de desempenho tem as seguintes vantagens:

• operacionalidade, a uma temperatura baixa;
• baixa perda de calor;
• a duração de operação durante o dia;
• capacidade para aquecer o líquido de arrefecimento a uma temperatura elevada;
• windage baixo;
• facilidade de instalação.

A principal desvantagem dos modelos de vácuo - a impossibilidade de auto-limpeza da cobertura de neve. camada de vácuo não transmite o calor para o exterior, de modo que a camada de neve derrete e abrange o acesso sol para o campo de colectores. desvantagens adicionais: o custo elevado e a necessidade de trabalhar frascos ângulo não inferior a 20 °.

Mais detalhes sobre o princípio de funcionamento de tubos de vácuo coletor solar para ler mais.

Água - a melhor opção para as latitudes do sul

Plana (painel) de colector solar de - uma placa de alumínio rectangular, uma tampa de plástico ou de vidro de topo fechado. Dentro da caixa está disposto um campo de absorção, a bobina de metal e a camada de isolamento. área colector é preenchido com uma conduta de fluxo através da qual se move de líquido de arrefecimento.

absorção de calor por um revestimento absorvente altamente selectiva atinge 90%. A conduta de fluxo está disposto entre o metal "absorvente" e isolamento térmico. Ele é usado dois tubos poedeiras esquemas: "harpa" e "meandro".

coletor tubular com atos de fluidos de transferência de calor como um efeito "estufa" - os raios do sol penetram através do vidro e tubos aquecida. Devido estanqueidade e de isolamento de calor é mantida no interior do painel.

A força do módulo solar é largamente determinado pelo material da tampa de protecção:

• vidro comum - o revestimento mais barato e quebradiço;
• vidro temperado - um grau elevado de dispersão de luz e aumento da força;
• vidro antirefleksnoe - capacidade de absorção máxima diferente (95%) pela presença da camada de depleção reflectida raios do sol;
• auto-limpeza (polar) de vidro com dióxido de titânio - desbotamento poluição orgânica ao sol, e os restos de lixo lavadas pela chuva.

A maioria dura sopra vidro de policarbonato. O material está instalado em modelos mais caros.

Operacionais e funcionais características centrais de energia solar do painel:

• função de descongelação em sistemas de circulação forçada é fornecido permite-lhe obter rapidamente livrar da cobertura de neve em Heliópolis;
• vidro prismática capta uma ampla gama de vigas a partir de ângulos diferentes - eficiência da planta no verão atinge 78-80%;
• o colector não é medo de sobreaquecimento - se um excesso de energia térmica possivelmente arrefecimento forçado do fluido de arrefecimento;
• melhoria da resistência ao impacto, em comparação com os seus homólogos tubulares;
• pode ser montado em qualquer ângulo;
• preços acessíveis.

Sistemas não são sem inconvenientes. Entre a deficiência de radiação solar com o aumento da diferença de temperatura, a eficiência de um colector solar plano desce significativamente devido ao isolamento térmico insuficiente. Portanto, o módulo do painel compensa no verão ou em climas quentes.

Solares: características do projeto e operação

A variedade de sistemas solares podem ser classificados de acordo com os parâmetros: o método de utilização da radiação solar, o método de circulação do líquido de arrefecimento, e o número de circuitos sazonalidade operacional.

amplitude ativa e passiva

Em qualquer sistema de conversão de energia solar tem um suntrap. Procedendo de um modo de utilizao de calor gerado geliokompleksov dois tipos: passivos e activos.

O primeiro tipo - sistema de aquecimento solar, onde o calor elemento dissipador de luz solar ato elementos estruturais do edifício. Como telhado ato superfície geliopriemnoy, parede ou janela-colector.

Nos países europeus, tecnologias passivas são utilizados na construção de edifícios energeticamente eficientes. superfície Geliopriemnye decorados com uma janela falsa. Para o vidro revestido é colocado parede de tijolo com svetoproemami enegrecida.

À medida que o tanque de armazenamento são os elementos de construção - paredes e tectos, de poliestireno isolados a partir do exterior.

sistemas ativos envolvem o uso de dispositivos autônomos que não estão relacionados com a construção.

sistemas de circulação termossifão e

solar térmico com o movimento natural do circuito de arrefecimento do colector-acumulador-colector realizada por convecção - fluido quente com baixa densidade sobe arrefecida - flui para baixo.

Em sistemas de tanque de armazenagem de termo-sifão está localizado por cima do reservatório, proporcionando uma circulação espontânea do líquido de arrefecimento.

Gravidade sistema solar é uma ampla gama de deficiências:

• em dias nublados do desempenho complexo cai - para é necessária fluxo de refrigerante grande diferença de temperatura;
• a perda de calor devido a um movimento lento do líquido;
• risco de sobreaquecimento devido a uncontrollability processo de aquecimento do reservatório;
• instabilidade do colector;
• a complexidade da colocação do reservatório de armazenamento - para instalação sobre o telhado da perda de calor aumenta, processos de corrosão acelerada, aparece o risco de tubos de congelação.

Prós "gravidade" do sistema: simplicidade do design e acessibilidade.

Os custos de capital para o arranjo circulação (forçado) consideravelmente maior complexo unconfined instalação solar. O circuito "corta" bomba para o fluxo de refrigerante. controlador de trabalho operado estação de bomba.

Tal processo está envolvido em dual-circuito unidades de aquecimento solar de circulação durante todo o ano.

Um conjunto completo de recursos de prós:

• escolha ilimitada da localização do tanque de armazenamento;
• desempenho fora de época;
• a selecção do modo de aquecimento ideal;
• Segurança - operação de bloqueio em caso de superaquecimento.

A desvantagem do sistema - dependente de electricidade.

solução de esquemas técnico, um - e dois circuitos

No único ciclo-instalações de fluido que, posteriormente, é fornecido para os pontos de entrada de água circulante. No inverno, a água drenada a partir do sistema é necessária para prevenir o congelamento e tubos de craqueamento.

Características sistemas de aquecimento solar de circuito único:

• Recomendado sistema "recarga" nonrigid água purificado - a deposição de sais sobre as paredes do tubo leva ao entupimento dos canais e danos reservatório;
• corrosão devido ao excesso de ar na água;
• vitalícia limitada - dentro de quatro a cinco anos;
• alta eficiência no verão.

O fluido de arrefecimento circula geliokompleksah combi especiais (antigelo com anti-espuma e anti-corrosão aditivos), água liberta calor através do permutador de calor.

Nuances de operação de um módulo de bypass: uma ligeira diminuição na eficiência (3-5% menos do que no de sistema único), a necessidade para a substituição completa do líquido de arrefecimento a cada 7 anos.

condições de trabalho e eficiência

Cálculo e instalação de sistemas solares é melhor deixar para os profissionais. Compliance com o equipamento de instalação para garantir a eficiência eo desempenho de candidaturas recebidas. Para melhorar a eficiência eo tempo de serviço deve levar em conta algumas das nuances.

válvula termostática. Em sistemas tradicionais de aquecimento elemento termostático raramente instalado como para controle de temperatura responde fonte de calor. No entanto, a regeneração da válvula de segurança solar não deve ser esquecido.

colocação óptima da válvula de - 60 cm a partir do aquecedor. Na proximidade "termostato" é aquecida e bloqueia o fluxo de água quente.

A colocação do tanque de armazenamento. AQS tanque tampão deve ser instalado num local acessível. Quando colocado em um quarto compacto centra-se na altura de tectos.

instalação tanque de expansão. Membro compensa expansão térmica no período de estagnação. A instalação do tanque acima do equipamento da bomba irá provocar o sobreaquecimento da membrana e o seu desgaste prematuro.

Ligar o circuito solar. Ao conectar os tubos é recomendado para organizar o loop. "Termopetlya" reduz a perda de calor através da prevenção da saída do fluido aquecido.

A válvula de retenção. Adverte circulação "derrubar" do refrigerante. Com a falta de atividade solar válvula de retenção não se dissipa calor acumulado durante o dia.

modelo módulos "solares" populares

A demanda por empresas nacionais e estrangeiras solares. Boa reputação ganhou os fabricantes de produtos: NPO máquina de construção (Rússia), Helion (Rússia), Ariston (Itália), Viola (Ucrânia), Viessman (Alemanha), a Amcor (Israel) e outros.

sistema solar "Falcon". colector solar plano, equipado com um óptico de camadas múltiplas revestido com cintilação de magnetrão. A capacidade mínima emissão e elevada taxa de absorção proporcionam eficiência de até 80%.

Performance:

• Temperatura de trabalho - até -21 ° C;
• a radiação de calor inverter - 3-5%;
• a camada superior - o vidro (4 mm).

Coletor CRS-A (Viola). Vácuo sistema solar térmico com a área de absorção 0,8-2,41 m (dependendo do modelo). Refrigerante - propileno isolados permutador de calor de cobre 75 milímetros minimiza a perda de calor.

parâmetros adicionais:

• habitação - alumínio anodizado;
• diâmetro da bobina - 38 mm;
• isolamento - com o tratamento de lã de rocha antigigroskopichnoy;
• revestimento - de vidro de borosilicato de 3,3 mm;
• Eficiência - 98%.

Vitosol 100-F - colector solar plano de montagem horizontal ou vertical. Cobre absorvedor arfoobraznym bobina tubular e titânio revestido. transmissão de luz - 81%.

Conclusões e vídeos úteis sobre o tema

Princípio de funcionamento de colectores solares e seus tipos:

Avaliação do desempenho de um temperaturas coletor de zero planos:

montagem do painel coletor solar no exemplo de modelos Buderus Tecnologia:

Energia Solar - Fontes Renováveis ​​fornecer calor. Tendo em conta o aumento dos preços dos recursos energéticos tradicionais justifica a introdução de sistemas solares, e investimento de capital compensa nos próximos cinco anos, sujeito a tecnologia de instalação.

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