A maior parte do ano, temos que gastar dinheiro em aquecer suas casas. Nesta situação, qualquer ajuda seria supérfluo. A energia solar é adequado para este fim, bem como possíveis: absolutamente limpo e livre.
As tecnologias modernas permitem casas particulares aquecimento solar, não só nas regiões do sul, mas também nas condições da faixa do meio.
Neste artigo:
- Que pode oferecer a tecnologia moderna
- Prós e contras do uso de energia solar
- colectores solares abertos
- colectores solares tubulares
- Vantagens e desvantagens dos colectores tubulares
- coletores solares planos fechados
- Comparação das características de coletores solares
- Maneiras de se conectar ao sistema de aquecimento
- O circuito que liga o reservatório de calor
- Esquema de ligação da bateria solar
- Como calcular a capacidade necessária do reservatório
- vídeos úteis sobre o tema
Que pode oferecer a tecnologia moderna
A média de 1 m2 de superfície de terra 161 recebe a energia solar W por hora. Claro que, no equador, este valor é muitas vezes maior do que no Ártico. Além disso, a densidade da radiação solar depende da época do ano.
Na região de Moscou a intensidade da radiação solar em dezembro e janeiro é diferente do de maio e julho, mais de cinco vezes. No entanto, o atual sistema é tão eficaz que eles são capazes de operar virtualmente em toda parte na terra.
utilização tarefa de energia de radiação solar com a máxima eficiência é alcançado de duas maneiras: aquecimento direto de uma térmica colectores solares e baterias fotovoltaicas.
As células solares convertem a energia do início da luz solar em eletricidade, em seguida, passar através de um sistema especial para os consumidores, tais como caldeira elétrica.
reservatórios térmicos ser aquecida pelos raios solares de aquecimento de fluido de arrefecimento aquecido e sistemas de água quente.
colectores térmicos vir em diversas formas, incluindo sistemas abertos e fechados, estrutura plana e esférica, cubos colectores hemisféricas e muitas outras opções.
A energia térmica obtida a partir de colectores solares utilizados para o aquecimento de água quente ou aquecimento do fluido.
Apesar da aparente progresso no desenvolvimento de coleta de soluções, a acumulação e utilização da energia solar, há vantagens e desvantagens.
Prós e contras do uso de energia solar
A vantagem mais óbvia de utilizar a energia solar é a sua acessibilidade. Na verdade, mesmo no tempo sombrio e nublado, a energia solar pode ser recolhida e utilizada.
A segunda vantagem - um zero emissões. Na verdade, é a forma mais ambientalmente amigável de energia e natural. Os painéis solares e coletores não produzem ruído. Na maioria dos casos, eles são montados em telhados de edifícios, sem levar valiosa área de terra suburbana.
Desvantagens associadas com o uso de energia solar, estão à iluminação inconstância. À noite, torna-se nada de recolher, a situação é agravada pelo fato de que o pico da temporada de aquecimento é os dias de luz mais curto do ano.
É necessário para monitorizar a pureza do painel óptico, contaminação menor reduz drasticamente a eficiência.
Além disso, não podemos dizer que a operação do sistema no custo de energia solar é totalmente gratuito, custos não são fixos de depreciação de equipamentos, bomba de circulação e controle eletrônica.
colectores solares abertos
colector solar exterior é desprotegida do sistema de tubagem de influências externas que circula o fluido de transferência de calor aquecido directamente para o sol. À medida que o líquido de arrefecimento, a água é utilizada, gás, ar, anticongelante. Tubo ou fixado à placa de suporte na forma de uma bobina, ou unidos em filas paralelas para o bocal de saída.
Abrimos coletores geralmente não têm qualquer isolamento. O design é muito simples, por isso é barato e é muitas vezes feita de forma independente.
Devido à falta de isolamento praticamente armazena a energia do sol, têm uma eficiência baixa. Usou principalmente no verão para aquecer a água em piscinas ou chuva de verão. Instalado em regiões ensolaradas e quentes, com pequenas variações de temperatura do ar ambiente e água aquecida. Só funcionam bem em clima ensolarado, calma.
colectores solares tubulares
Os colectores solares tubulares são montados a partir de tubos individuais, que corre a água, de gás ou de vapor. Este é um tipo de plantas solares abertos. No entanto, o refrigerante já é muito melhor protegida do negativismo externo. Especialmente em sistemas de vácuo, dispostos de acordo com o princípio de garrafas térmicas.
Cada tubo é ligado ao sistema separadamente, em paralelo uns com os outros. Quando a falha de um tubo é fácil mudar para um novo. Toda a estrutura pode ser montada diretamente sobre o telhado do edifício, o que facilita muito a instalação.
Além disso, uma forte colectores solares tubulares é num cilíndrica formar os elementos básicos que compõem radiação solar captada todas as horas do dia sem o uso de sistemas de rastreamento caros para o movimento luminares.
De acordo com sua construção tubos de caneta e coletores solares coaxiais.
tubo coaxial é um recipiente ou a garrafa térmica Dayura familiares. Feito de dois frascos entre eles evacuados. A superfície interna do núcleo interno revestido com um revestimento altamente selectivo absorver eficazmente a energia solar.
A energia térmica a partir do tubo interno da camada selectiva do calor transferido a partir do permutador de calor ou de alumínio, placas interiores. Nesta fase, as perdas de calor indesejáveis ocorrer.
tubo de fonte é um cilindro de vidro com o inserido no interior do absorvedor de caneta.
Para um bom isolamento do tubo de vácuo. A transferência de calor do absorvente tem lugar sem perdas, de modo que a eficiência de tubos de fonte acima.
Pelo método de transferência de calor tem dois sistemas: o fluxo directo e isolantes (tubo de calor).
Representa recipiente selado pelo calor com um líquido volátil.
Dentro líquido Calor-volátil é que recebe o calor a partir da parede interior do frasco ou da caneta pelo absorvedor. Sob a influência da temperatura do líquido ferve e o vapor sobe. Depois do calor emitido para o aquecimento do líquido de arrefecimento ou água quente, o vapor condensa no líquido e flui para baixo.
Como um líquido volátil, a água é usada frequentemente, a uma pressão baixa.
O sistema de co-corrente utiliza tubo em forma de U, através do qual circula o fluido de arrefecimento ou sistemas de água de aquecimento.
Uma metade do tubo em forma de U é concebido para líquido refrigerante frio, remove o segundo aquecida. Quando refrigerante aquecido expande-se e entra no tanque, proporcionando uma circulação natural. Como é o caso com calor-sistemas, o ângulo mínimo da inclinação deve ser, pelo menos, 20⁰.
Uma vez-por meio de sistemas são mais eficientes do líquido de arrefecimento desde uma vez aquecido.
Se o sistema de coletor solar está prevista para ser usado durante todo o ano, então eles injetaram um anticongelante especial.
Vantagens e desvantagens dos colectores tubulares
A utilização de colectores solares tubulares tem um número de vantagens e desvantagens. O desenho do colector solar tubular consiste de elementos idênticos que são relativamente fáceis de substituir.
vantagens:
- baixa perda de calor;
- capacidade para operar a temperaturas acima -30⁰S;
- desempenho eficaz durante as horas de luz do dia;
- bom desempenho em regiões com climas temperados e frios;
- Baixa windage, capacidade do sistema de som para passar através da própria massa de ar tubular;
- possibilidade de fabricar uma alta temperatura do líquido de arrefecimento.
Estruturalmente, a estrutura tubular tem uma superfície de abertura limitada. Ele tem as seguintes desvantagens:
- Não é capaz de auto-limpeza de neve, gelo, geada;
- o alto custo.
Apesar do custo inicial elevado, colectores de tubos rapidamente recuperado. Têm uma longa vida útil.
coletores solares planos fechados
colector plana constituída por uma estrutura de alumínio, camada absorvente especial - absorvedor, um revestimento transparente, e isolamento de tubos.
Como uma folha de cobre uso absorvedor enegrecida, é ideal para a criação de geliosistem condutividade. Quando a absorção do absorvedor de energia solar é transmitida energia solar recebida que o refrigerante que circula através dos tubos adjacentes para o sistema de absorção.
No lado exterior do painel fechado é protegido por um revestimento transparente. Ela é feita de vidro temperado resistente ao impacto que tem uma 0,4-1,8mkm banda de transmissão. Neste intervalo para a máxima da radiação solar. vidro à prova de choque é uma boa proteção contra granizo. Na parte de trás de todo o painel está bem isolado.
A lista de vantagens de painéis planos fechados, incluindo:
- estrutura simples;
- bom desempenho em regiões com climas quentes;
- possibilidade de instalação em qualquer ângulo na presença de dispositivos para alterar o ângulo de inclinação;
- a capacidade de auto-limpeza de neve e gelo;
- baixo preço.
coletores solares planos são particularmente vantajosa, se a sua utilização está prevista na fase de concepção. vida útil em produtos de alta qualidade é de 50 anos.
As desvantagens são:
- a elevada perda de calor;
- um monte de peso;
- alta resistência ao vento no local dos painéis a um ângulo para o horizonte;
- limitações no desempenho com mudanças na temperatura acima dos 40 ° C.
Âmbito fechados reservatórios é muito mais amplo do que as unidades solares tipo aberto. No verão, eles podem satisfazer plenamente a necessidade de água quente. Em dias mais frios, os utilitários não estão incluídos no período de aquecimento, eles podem trabalhar em vez de gás e aquecedores elétricos.
Comparação das características de coletores solares
O indicador mais importante é a eficiência do coletor solar. Útil desempenho de diferentes construções de colectores solares é dependente da diferença de temperatura. Neste colectores planos significativamente menos tubular.
Ao escolher um coletor solar deve prestar atenção a uma série de parâmetros que refletem a eficiência ea capacidade do dispositivo.
Existem várias características importantes para coletores solares:
- coeficiente de adsorção - indica a razão para a energia total absorvida;
- coeficiente de emissão - é a razão entre a energia transmitida para o absorvido;
- e a área total da abertura;
- Eficiência.
área de abertura - esta é uma área de coletor solar trabalhando. Na placa plana área de abertura colector é maximizada. A área da abertura é a área absorvente.
Maneiras de se conectar ao sistema de aquecimento
Como os dispositivos de energia solar não pode fornecer uma fonte de energia estável e deficientes, um sistema resistente a essas deficiências.
Para dispositivos solares Rússia centrais não pode garantir um fluxo estável de energia, e, por conseguinte, são utilizados como sistema adicional. Integração no sistema de aquecimento existente e água quente para os diferentes coletor solar e baterias solares.
O circuito que liga o reservatório de calor
Dependendo da finalidade de uso do coletor de calor para conectar diferentes sistemas são utilizados. Podem ser várias:
- versão de verão para água quente
- versão de inverno para aquecimento e água quente
Verão forma de realização mais simples e podem mesmo custo sem bomba de circulação, usando uma circulação de água natural.
A água é aquecida no colector solar e, devido à expansão térmica é fornecido no tanque de armazenamento ou caldeira. Assim, há uma circulação natural: em lugar do reservatório de água quente é sugada frio.
Como qualquer sistema baseado na circulação natural ele não funciona de forma muito eficiente, exigindo o cumprimento da inclinação necessário. Além disso, o reservatório tampão deve ser maior do que o colector solar.
Para manter a água o maior tempo possível a banheira de água quente deve ser cuidadosamente aquecido.
Se você realmente deseja alcançar a operação mais eficiente de um coletor solar, diagrama de fiação complicada.
De acordo com o sistema coletor solar nonfreezing circula refrigerante. Ele fornece bomba de circulação forçada sob o controle do controlador.
O controlador controla a operação da bomba de circulação com base no testemunho de, pelo menos, dois sensores de temperatura. O primeiro sensor mede a temperatura no tanque de armazenamento, o segundo - o tubo de fornecimento de refrigerante quente colector solar. Uma vez que a temperatura no tanque exceda a temperatura do líquido de refrigeração no reservatório do controlador desactiva a bomba, parar a circulação do refrigerante através do sistema.
Por sua vez, quando a temperatura no tanque de armazenamento por baixo da caldeira é ligado predeterminado.
Esquema de ligação da bateria solar
Seria tentador para aplicar um esquema semelhante de energia solar, é como ele é implementado no caso de um coletor solar, acumulando energia recebida por dia. Infelizmente a bateria para criar capacidade suficiente é muito caro para o sistema de home fornecimento de energia privada. Portanto, o esquema de ligação é a seguinte.
Com os painéis solares governares fornecido para o controlador de carga que executa várias funções: proporciona uma carga permanente das baterias e a tensão estabiliza. Em seguida, uma corrente elétrica é fornecida ao inversor, onde a 12V constante conversão ou 24V DC em fase única 220V AC.
Infelizmente, o nosso elétrica não adaptado para obtenção de energia só pode operar em uma direção a partir da fonte para o consumidor. Por esta razão, você não será capaz de vender a energia extraída, ou pelo menos forçar o contador a girar na direção oposta.
O uso de painéis solares é vantajoso na medida em que proporcionam uma forma mais universal de energia, mas ele não pode corresponder a eficiência de coletores solares. No entanto, estes não têm a capacidade de armazenar energia, ao contrário de painéis solares fotovoltaicos.
Como calcular a capacidade necessária do reservatório
Ao calcular a potência necessária do coletor solar é muito muitas vezes erroneamente executar cálculos com base na energia solar recebida durante os meses mais frios do ano.
O fato de que todo o sistema está constantemente superaquecimento no resto do ano. A temperatura do líquido de arrefecimento no verão na saída do colector solar podem atingir 200 ° C a um vapor ou gás de aquecimento, 120 ° C anticongelante, 150 ° C água. Se o líquido refrigerante ferve, ele é parcialmente evaporado. Como resultado, ele terá de ser substituído.
empresas de manufatura recomendo vir dos seguintes números:
- fornecimento de água quente é não mais do que 70%;
- assegurando o sistema de aquecimento não é mais do que 30%.
O resto do calor necessário deve desenvolver um equipamento de aquecimento padrão. No entanto, a estas taxas anualmente poupa uma média de cerca de 40% em aquecimento e água quente.
A energia gerada pelo único tubo do sistema de vácuo depende da localização geográfica. Figura da energia solar por 1 m2 de terra caindo no ano chamado de insolação. Sabendo o comprimento e diâmetro do tubo, é possível calcular a abertura - a área de absorção eficaz. Resta aplicar coeficientes de absorção e de energia com emissões para calcular um tubo por ano.
Exemplo de cálculo:
comprimento do tubo padrão de 1,800 milímetros, uma eficaz - de 1600 mm. Diâmetro de 58 mm. Abertura - área sombreada criado pelo tubo. Assim, a área de sombra do retângulo:
S = 1,6 * 0058 = 0,0928m2
a eficiência média do tubo é de 80%, a insolação solar para Moscou é de cerca de 1.170 kWh / m2 por ano. Assim, um tubo irá produzir em um ano:
W = 0,0928 * 1170 * 0,8 * = h 86,86kVt
Note-se que este é um cálculo muito aproximado. A quantidade de energia produzida depende da orientação instalação, ângulo, uma temperatura média, etc.
vídeos úteis sobre o tema
Demonstração de ação do coletor solar no inverno:
Comparar diferentes modelos de coletores solares:
Durante toda a sua humanidade existência mais e mais energia é consumida todos os anos. Tentativas de usar radiação solar livre foram feitas há muito tempo, mas só recentemente tornou-se possível usar o sol em nossas latitudes eficaz. Não há dúvida de que o futuro dos sistemas solares.
