Solární kolektor: princip činnosti a způsoby použití. Solární kolektory pro domácnosti

Každý den od naší nejbližší hvězdy na Zemi přijímá tolik energie, kolik lidstvo utratí během roku, pokud jde o jeho fosilní druhy. Tepelná energie je přenášena viditelným světlem a infračerveným zářením.

Jeden z pokusů zkrotit nevyčerpatelný proud tepla a světla z vesmíru je heliosystém výměny tepla. Pomalu, ale jistě, solární kolektory pro vytápění domů získávají oblibu u spotřebitelů a nahrazují tradiční zdroje vytápění. A pro koncept inteligentního domu, který získává impuls, je nedílnou součástí inženýrského vybavení. Ve své široké dostupnosti hraje roli zlepšování zpracovatelnosti výroby a v důsledku toho snižování nákladů. Asi 70% světového trhu pro využívání solárních systémů představuje Čína. V jižních oblastech této země lze vidět sluneční kolektor na téměř každé střeše. Cena produktů našich východních sousedů je mnohem nižší než u evropských výrobků, kvalita je docela přijatelná.

Pochybuje pryč

Ve středomořských zemích, kde je počet slunečních dní více než 300 ročně, lze na téměř každé střeše nalézt solární kolektor pro vytápění a ohřev vody. Není pochyb o účinnosti tohoto využívání tepla v jižních oblastech Ruska. Klíma střední oblasti je pro takové elektrárny nepříznivá. Výzkumy a experimenty však dokazují proveditelnost heliosystémů. Zvláštní práce byly provedeny v Ústavu vysokých teplot Ruské akademie věd. Průměrná intenzita slunečního toku v závislosti na klimatické pásmo 150-300 W / sq. m. Špičkový výkon dosahuje 1000 W / m2. m

Výchozí údaje pro výpočet účinnosti heliosystému byly zvoleny tak, aby měly povrchový poměr 2 metry čtvereční. m do objemu zásobníku 100 litrů. Pravděpodobnost denního ohřevu vody v systému se odhaduje podle následujících ukazatelů:

• na teplotu +37 ° C - 50-90%;
• na teplotu +45 ° C - 30-70%;
• na teplotu +55 ° C - 20-60%.

Tyto suché údaje naznačují, že v chladném období roku může solární kolektor, dokonce s nejmenším množstvím slunečných dní, ušetřit až 60% energie pro vytápění domu.

Druhy konvertorů sluneční energie

Solární kolektor je navržen tak, aby přeměnil energii denního světla na tepelnou energii. Použité materiály a konstrukční řešení jsou zaměřeny na maximalizaci absorpce solární energie, její přeměnu na teplo a efektivní přenos pro další použití. Jako chladicí kapalina se používá jako speciální nemrznoucí kapalina a atmosférický vzduch. Cirkulace chladicí kapaliny je nucená a přirozená. V případě použití přírodního, konvekčního a teplosměnného systému by měl být solární kolektor umístěn pod zásobní nádrží, například na sousedním pozemku. Tato schéma je použita, když je nutné vyhřívat malá nebo dočasná místnost. Objemové systémy vyžadují použití čerpadla k cirkulaci tekutiny. Tato schéma může být použita pro systém horké vody zařízení.

Solární okruh

Topný systém se skládá z následujících součástí:

• Sluneční kolektor přemění sluneční energii na teplo.
• Napájecí vedení dodává chladicí kapalinu do zásobní nádrže.
• Čerpadlo cirkuluje chladicí kapalinu.

V zásobní nádrži se teplo přenáší ze solárního okruhu do okruhu parního vytápěcího systému. V této nádrži lze umístit záložní topný článek, který se automaticky zapne, pokud povětrnostní podmínky nepřispívají k ohřevu chladicí kapaliny na stanovené parametry. Solární kapalina vyhovuje konfliktním požadavkům. Měl by být odolný vůči mrazu, ale současně se při vysokých teplotách neodpařovat a nebude toxický. Většina zařízení používá chladicí kapalinu, která sestává z 60% destilovanou vodou a 40% glykol. Automatické zařízení umožňuje bez zásahu člověka udržovat požadovanou teplotu uvnitř místnosti a zabraňuje přehřátí chladicí kapaliny.

Vákuový solární kolektor

Vakuové systémy jsou poměrně složité zařízení. Hlavním pracovním prvkem je drahá trubka absorbující světlo se speciálním designem. Princip je založen na thermos. Povrch vakuové trubice je průhledný. Vysílá sluneční světlo do vnitřní trubice. Vzduch je odčerpáván z prostoru mezi nimi, nepřítomnost plynu umožňuje ušetřit až 97% tepla.

Ve spodní části vnitřní trubky je chladicí kapalina - kapalina, která se po zahřátí rychle stává plynným stavem. V horní části trubky se teplo přenáší do kolektoru, zatímco chladicí kapalina ochladí a kondenzuje zpět do původního stavu. Systémy používající vakuové trubice mají poměrně vysokou účinnost při teplotách pod -37 ° C a špatné osvětlení. Toto zařízení vyžaduje včasné odstranění sněhu a instalaci přísně pod určitým úhlem. Také periodicky průhledné segmenty by měly být vyčištěny z kontaminace. Vakuový solární kolektor byl speciálně navržen pro severní šířky. Funguje efektivně bez přímého sluneční paprsky.

Plochý solární snímač

Plochý solární kolektor je samostatný panel, který se skládá ze tří částí:

• Solární absorbér. Je namalován černě nebo je potažen speciální vrstvou.
• Horní čirý kabát. Vyrobeno z tvrzené sklo nebo polykarbonátu.
• Systém trubek, pomocí kterých je ohříván nosič tepla, který se v něm cirkuluje. Obvykle se vyrábí z mědi.

Zadní strana panelu má účinnou tepelnou izolaci. Jeden nebo více těchto panelů je připojeno k napájecímu potrubí zásobníku. Tento typ systému má relativně nízké náklady a dobrý výkon v teplých sezónách. Nevýhodou je nízká účinnost při nízkých teplotách a znatelné tepelné ztráty.

Rozdělovač hubů

V jižních zeměpisných šířkách, kde je největší počet jasných dnů, se takzvané náboje staly běžnými. Jedná se o systém parabolických reflektorů umístěných na jednom zakřiveném povrchu a soustředěním slunečního světla v určitém bodě. Pro maximální efektivitu je nutná změna polohy ve dvou rovinách po pohybu slunce po obloze během dne. Sluneční kolektory pro domácí vytápění tohoto designu se nevztahují.

Doma a v práci

Použití solárních elektráren řeší problémy s vytápěním s omezeným přístupem k plynu nebo elektřině s nedostatečným centrálním napájením; jako pomocný systém vytápění, přívod teplé vody doma, chalupa, letní dům, bazén vám umožní ušetřit značné finanční prostředky majitelům. Rozsah aplikace je nejrozmanitější:

• vytápění průmyslových prostor;
• vytápění a ohřev teplé vody pro obytné budovy určené k trvalému a přechodnému pobytu.
• vytápění zdravotnických zařízení, turistických center, sportovních komplexů, malých autonomních prodejen.
• vytápění venkovních a vnitřních bazénů;
• vytápění a dodávky teplé vody do dočasných obytných a pracovních prostor.

Air Heliosystem

Topný systém může používat jako chladicí kapalinu nejen kapalinu, ale také atmosférický vzduch. Vzduchový solární kolektor se používá k ohřevu všech typů prostor a v závislosti na designu existují tři typy:

• Byt má podobné principy s podobným designem tekutin.
• Pyramid používá komplexní systém reflexních povrchů.
• Žaluzie se nacházejí mezi vazbami ze skla a směřují teplý vzduch do místnosti. Aplikuje se na kazetové zasklení budov.

Na rozdíl od kapalinových zařízení může být solární kolektor umístěný ve vzduchu vyroben z nekovových materiálů.

Solární systém pro horkou vodu

Systém horké vody lze připojit k akumulátoru nádrže. Nádržka tak bude hrát roli kotle, ve které bude výměna výměníku tepla obsažená v okruhu topného systému hrát roli elektrického topného prvku. Spirála chladicí kapalina začne ohřívat vodu v nádrži. Schéma dodávky vody bude tedy kumulativní nebo kumulativní.

Solární kolektor to udělejte sami

Nejjednodušší solární převodník zajišťuje přímý přenos tepla slunečního světla, které cirkuluje uvnitř potrubního systému, do vody. Podobné výrobky produkoval domácí průmysl na počátku tohoto století. Solární kolektory pro dům byly vyrobeny z měděné trubky o průměru 20 mm. Pro snadnou instalaci a použití se točila do ploché spirály, která má na obou koncích kování pro připojení hlavního potrubí nebo jen zahradní hadice. Takováto spirála může být umístěna na svahu střechy venkovského domu. Objem horké vody byl dost, aby se sprcha na konci dne a umýt nádobí. Takový solární kolektor s vlastními rukama může být vyroben z černé plastové trubky. Plochý solární konvertor je vyráběn pomocí výměníku tepla ze staré chladničky.

Instalace kolektoru

Složitost provozu sluneční soustavy spočívá v tom, že účinnost závisí na výšce slunce nad horizontem, v čase roku a dne, přítomnosti oblačnosti, vlhkosti a okolní teplotě. Sluneční kolektor pro vytápění prostoru v horizontální rovině by měl být orientován přísně na jih. Odchylky na západě nebo na východě jsou povoleny do 40 °. Současně se sníží účinnost instalace na přibližně 20%. Důležitá role, kterou hraje úhel sklonu, který by měl být od 35 do 45 °.

Nejvhodnější volbou je ve fázi návrhu nového domu, který zajistí instalaci slunečního kolektoru na střechu. Cena takového zařízení je mnohem vyšší než obvyklé vytápění parou. Ale náklady jsou více než opodstatněné následnou operací. Doba návratnosti pokud je dům izolován v souladu se všemi pravidly a předpisy, průměr je pět let.