Wykorzystanie „zielonej” energii dostarczanej przez naturalne elementy może znacznie zmniejszyć koszty użytkowania. Na przykład, organizując ogrzewanie słoneczne w prywatnym domu, dostarczysz grzejniki niskotemperaturowe i systemy ogrzewania podłogowego z praktycznie wolnym przenoszeniem ciepła. Zgadzam się, to oszczędność.
Dowiesz się wszystkiego o „zielonych technologiach” z artykułu, który zaproponowaliśmy. Z naszą pomocą możesz łatwo zrozumieć odmiany instalacji słonecznych, jak je zbudować i specyfikę działania. Z pewnością zainteresowany jedną z najpopularniejszych opcji, intensywnie pracującą na świecie, ale niezbyt popularną wśród nas.
W przedstawionym przeglądzie funkcje projektowe systemów są demontowane, schematy połączeń są szczegółowo opisane. Podano przykład obliczania obiegu solarnego do oceny realiów jego budowy. Pomoc niezależnym mistrzom w dołączaniu kolekcji zdjęć i filmów.
„Zielone” technologie wytwarzania ciepła
Średnio 1 m 2 powierzchni ziemi otrzymuje 161 watów energii słonecznej na godzinę. Oczywiście na równiku liczba ta będzie wielokrotnie wyższa niż w Arktyce. Ponadto gęstość promieniowania słonecznego zależy od pory roku.
W regionie moskiewskim intensywność promieniowania słonecznego różni się od maja do lipca o ponad pięć razy. Nowoczesne systemy są jednak tak skuteczne, że mogą pracować niemal wszędzie na ziemi.

Zadanie wykorzystania energii promieniowania słonecznego z maksymalną wydajnością rozwiązuje się na dwa sposoby: bezpośrednie ogrzewanie w kolektorach termicznych i ogniwach fotowoltaicznych. Panele słoneczne najpierw zamieniają energię promieni słonecznych w energię elektryczną, a następnie przekazują ją za pomocą specjalnego systemu konsumentom, na przykład kotłom elektrycznym.
Kolektory ciepła nagrzewające się pod działaniem światła słonecznego podgrzewają płyn chłodzący systemów grzewczych i dopływ ciepłej wody.








Kolektory termiczne są kilku rodzajów, w tym systemy otwarte i zamknięte, struktury płaskie i sferyczne, kolektory półkuliste, piasty i wiele innych opcji. Energia cieplna uzyskana z kolektorów słonecznych służy do ogrzewania ciepłej wody lub czynnika grzewczego systemu grzewczego.
Przemysł w szerokiej gamie systemów kolektorów produkcyjnych do włączenia do niezależnej sieci grzewczej. Jednak najprostsza opcja dawania jest łatwa do zrobienia własną ręką:








Pomimo wyraźnych postępów w opracowywaniu rozwiązań do gromadzenia, przechowywania i wykorzystywania energii słonecznej, istnieją zalety i wady.
Efektywne wykorzystanie energii słonecznej
Najbardziej oczywistą zaletą wykorzystania energii słońca jest jej ogólna dostępność. W rzeczywistości, nawet w najbardziej mroczną i pochmurną pogodę energia słoneczna może być gromadzona i wykorzystywana.
Drugi plus to zero emisji. W rzeczywistości jest to najbardziej przyjazna środowisku i naturalna forma energii. Panele słoneczne i kolektory nie hałasują. W większości przypadków instalowane na dachach budynków, bez zajmowania użytecznej powierzchni strefy podmiejskiej.

Wady związane z wykorzystaniem energii słonecznej są niestabilnością światła. Nocą nic nie można zbierać, sytuację pogarsza fakt, że szczyt sezonu grzewczego przypada na najkrótsze dni świetlne w roku. Konieczne jest monitorowanie czystości optycznej paneli, niewielkie zanieczyszczenie dramatycznie zmniejsza wydajność.
Ponadto nie można powiedzieć, że działanie systemu zasilanego energią słoneczną jest całkowicie bezpłatne, istnieją stałe koszty amortyzacji sprzętu, pracy pompy obiegowej i elektroniki sterującej.

Otwarte kolektory słoneczne
Otwarty kolektor słoneczny jest niezabezpieczonym układem rur od wpływów zewnętrznych, przez które krąży nośnik ciepła ogrzewany bezpośrednio przez słońce.
Jako nośnik ciepła stosowana jest woda, gaz, powietrze, środek przeciw zamarzaniu. Rury są albo zamocowane na panelu nośnym w postaci cewki, albo przymocowane w równoległych rzędach do dyszy wylotowej.

Otwarte kolektory zwykle nie mają izolacji. Projekt jest bardzo prosty, dlatego ma niski koszt i jest często wykonywany niezależnie.
Ze względu na brak izolacji praktycznie nie oszczędzają energii otrzymywanej ze słońca, odznaczają się niską wydajnością. Są one używane głównie latem do podgrzewania wody w basenach lub letnich prysznicach.
Są instalowane w słonecznych i ciepłych regionach, z niewielkimi różnicami w temperaturze powietrza otoczenia i podgrzewanej wodzie. Działają dobrze tylko przy słonecznej, spokojnej pogodzie.

Rurowe odmiany kolektora
Rurowe kolektory słoneczne są montowane z pojedynczych rur biegnących przez wodę, gaz lub parę. Jest to jedna z odmian otwartych systemów słonecznych. Jednak chłodziwo jest już znacznie lepiej chronione przed zewnętrznymi negatywami. Zwłaszcza w instalacjach próżniowych, rozmieszczonych na zasadzie termosu.
Każda rura jest połączona z systemem oddzielnie, równolegle do siebie. Gdy lampa ulegnie awarii, łatwo jest zmienić ją na nową. Cała konstrukcja może być montowana bezpośrednio na dachu budynku, co znacznie ułatwia instalację.

Ważną zaletą rurowych kolektorów słonecznych jest cylindryczny kształt głównych elementów, dzięki czemu promieniowanie słoneczne jest wychwytywane przez cały dzień bez użycia drogich systemów śledzenia ruchu ciała.

Przy projektowaniu rur wyróżnia się kolektory piórowe i współosiowe.
Rura koncentryczna jest naczyniem Dyaura lub wszystkim znanym termosem. Wykonana z dwóch kolb, pomiędzy którymi wypompowywane jest powietrze. Wysoce selektywna powłoka jest nakładana na wewnętrzną powierzchnię wewnętrznej bańki, aby skutecznie absorbować energię słoneczną.

Energia cieplna z wewnętrznej warstwy selektywnej jest przenoszona do rury cieplnej lub wewnętrznego wymiennika ciepła z płyt aluminiowych. Na tym etapie dochodzi do niepożądanej utraty ciepła.
Rurka fontanny jest szklanym cylindrem z umieszczonym wewnątrz pochłaniaczem piór.

Aby uzyskać dobrą izolację termiczną, powietrze jest pompowane z rury. Przenoszenie ciepła z absorbera następuje bez strat, dzięki czemu wydajność rurek penetrujących jest wyższa.
Zgodnie z metodą wymiany ciepła istnieją dwa systemy: przepływ bezpośredni i rura ciepła (rura cieplna). Termotuba jest szczelnym pojemnikiem z lotną cieczą.

Wewnątrz rury cieplnej znajduje się lotna ciecz, która pochłania ciepło z wewnętrznej ścianki kolby lub pochłaniacza pióra. Pod działaniem temperatury ciecz wrze i wzrasta w postaci pary. Po oddaniu ciepła do czynnika grzewczego lub gorącej wody para skrapla się w ciecz i spływa w dół.
Woda o niskim ciśnieniu jest często stosowana jako lotna ciecz. W systemie z przepływem bezpośrednim stosowana jest rura U, przez którą krąży woda lub czynnik grzewczy systemu grzewczego.
Jedna połowa rury w kształcie litery U jest zaprojektowana dla zimnego płynu chłodzącego, druga usuwa ogrzaną. Po podgrzaniu płyn chłodzący rozszerza się i wchodzi do zbiornika, zapewniając naturalny obieg. Podobnie jak w przypadku systemów z rurą grzewczą, minimalny kąt nachylenia powinien wynosić co najmniej 20⁰.

Systemy z bezpośrednim przepływem są bardziej wydajne, ponieważ natychmiast ogrzewają płyn chłodzący. Jeśli planuje się użytkowanie systemów kolektorów słonecznych przez cały rok, pompuje się do nich specjalny środek przeciw zamarzaniu.
Zastosowanie rurowych kolektorów słonecznych ma kilka zalet i wad. Konstrukcja rurowego kolektora słonecznego składa się z identycznych elementów, które są stosunkowo łatwe do wymiany.
Zalety:
- niskie straty ciepła;
- zdolność do pracy w temperaturze do -30⁰С;
- efektywne działanie w ciągu dnia;
- dobre wyniki na obszarach o klimacie umiarkowanym i zimnym;
- niskie nawijanie, w oparciu o zdolność systemów rurowych do przechodzenia przez masy powietrza;
- możliwość produkcji chłodziwa o wysokiej temperaturze.
Konstrukcja rurowa strukturalnie ma ograniczoną powierzchnię otworu.
Ma następujące wady:
- niezdolny do samoczyszczenia ze śniegu, lodu, mrozu;
- wysoki koszt.
Pomimo początkowo wysokich kosztów, kolektory rurowe zwalniają szybciej. Długa żywotność.

Płaskie systemy zamknięte
Kolektor płaski składa się z ramy aluminiowej, specjalnej warstwy pochłaniającej - absorbera, przezroczystej powłoki, rurociągu i izolacji.
Jako absorber stosuje się czernioną blachę miedzianą, która jest idealna do tworzenia heliosystemów o przewodności cieplnej. W absorpcji energii słonecznej przez absorber, otrzymana energia słoneczna jest przekazywana do chłodziwa krążącego przez układ rur przylegających do absorbera.
Z zewnątrz zamknięty panel jest chroniony przezroczystą powłoką. Wykonany jest z odpornego na wstrząsy hartowanego szkła o szerokości pasma 0, 4-1, 8 μm. Ten zakres ma maksymalne promieniowanie słoneczne. Szkło odporne na wstrząsy służy jako dobra ochrona przed gradem. Od tyłu cały panel jest niezawodnie podgrzewany.

Lista zalet zamkniętych płaskich paneli obejmuje:
- prostota projektu;
- dobra wydajność w regionach o ciepłym klimacie;
- możliwość montażu pod dowolnym kątem, jeśli istnieją urządzenia do zmiany kąta
- zdolność do samoczyszczenia ze śniegu i mrozu;
- niska cena
Płaskie kolektory słoneczne są szczególnie korzystne, jeśli ich zastosowanie jest planowane na etapie projektowania. Żywotność produktów wysokiej jakości wynosi 50 lat.
Do wad należą:
- wysoka utrata ciepła;
- duża waga;
- wysokie nawinięcie z panelami pod kątem do horyzontu;
- ograniczenia wydajności, gdy temperatura spada powyżej 40 ° C
Zakres zamkniętych kolektorów jest znacznie szerszy niż otwartych elektrowni słonecznych. Latem są w stanie w pełni zaspokoić zapotrzebowanie na ciepłą wodę. W chłodne dni, nieuwzględnione przez zakłady użyteczności publicznej w sezonie grzewczym, mogą pracować zamiast grzejników gazowych i elektrycznych.
Osoby pragnące zrobić kolektor słoneczny własnymi rękami do urządzenia grzewczego w daczy są zaproszone do zapoznania się ze sprawdzonymi schematami i instrukcjami montażu krok po kroku.
Porównanie kolektorów słonecznych
Najważniejszym wskaźnikiem kolektora słonecznego jest wydajność. Użyteczna wydajność różnych konstrukcji kolektorów słonecznych zależy od różnicy temperatur. Jednocześnie płaskie kolektory są znacznie tańsze niż rurowe.

Wybierając kolektor słoneczny, należy zwrócić uwagę na szereg parametrów pokazujących wydajność i moc urządzenia.
W przypadku kolektorów słonecznych istnieje kilka ważnych cech:
- współczynnik adsorpcji - pokazuje stosunek pochłoniętej energii do całkowitej;
- współczynnik emisji - pokazuje stosunek przesyłanej energii do pochłoniętej energii;
- obszar wspólny i otwór;
- Wydajność
Obszar apertury jest obszarem roboczym kolektora słonecznego. W płaskim kolektorze obszar apertury jest maksymalny. Powierzchnia otworu jest równa powierzchni absorbera.
Sposoby podłączenia do systemu grzewczego
Ponieważ urządzenia zasilane energią słoneczną nie mogą zapewnić stabilnego i całodobowego zasilania energią, potrzebny jest system odporny na te wady.
W centralnej Rosji urządzenia słoneczne nie mogą zagwarantować stabilnego przepływu energii, dlatego są używane jako dodatkowy system. Integracja z istniejącym systemem ogrzewania i ciepłej wody jest inna w przypadku kolektora słonecznego i panelu słonecznego.
Obwód kolektora wody
W zależności od przeznaczenia kolektora termicznego stosowane są różne systemy połączeń. Może być kilka opcji:
- Letnia opcja na ciepłą wodę
- Zimowa opcja na ogrzewanie i ciepłą wodę
Wersja letnia jest najprostsza i może obejść się bez pompy cyrkulacyjnej, wykorzystującej naturalny obieg wody.
Woda jest podgrzewana w kolektorze słonecznym, a dzięki rozszerzalności cieplnej wchodzi do zbiornika lub kotła. Gdy to nastąpi, naturalna cyrkulacja: zamiast gorącej wody ze zbiornika jest ciągnięta na zimno.

Jak każdy system oparty na naturalnym obiegu, nie działa bardzo wydajnie, wymagając zgodności z niezbędnymi gradientami. Ponadto zbiornik magazynowy musi być wyższy niż kolektor słoneczny. Aby utrzymać wodę tak długo, jak to możliwe, należy ostrożnie ogrzać gorący zbiornik.
Jeśli naprawdę chcesz osiągnąć najbardziej efektywną pracę kolektora słonecznego, schemat połączenia staje się bardziej skomplikowany.

Niezamarzający płyn chłodzący krąży w systemie kolektora słonecznego. Wymuszona cyrkulacja jest zapewniana przez pompę pod kontrolą sterownika.
Sterownik steruje pracą pompy obiegowej na podstawie odczytów co najmniej dwóch czujników temperatury. Pierwszy czujnik mierzy temperaturę w zbiorniku, drugi - na rurze zasilającej gorącego nośnika ciepła kolektora słonecznego.
Gdy tylko temperatura w zbiorniku przekroczy temperaturę płynu chłodzącego, w kolektorze sterownik wyłącza pompę cyrkulacyjną, zatrzymując cyrkulację chłodziwa przez system. Z kolei, gdy temperatura w zasobniku spadnie poniżej zadanej temperatury, kocioł grzewczy zostanie włączony.
Nowym słowem i skuteczną alternatywą dla kolektorów słonecznych z czynnikiem chłodzącym są stalowe systemy z lampami próżniowymi, których zasada działania i konstrukcja proponujemy zapoznać.
Obwód słoneczny
Kuszące byłoby zastosowanie podobnego schematu podłączenia baterii słonecznej do sieci elektrycznej, ponieważ jest ona realizowana w przypadku kolektora słonecznego, gromadzącego energię odebraną w ciągu jednego dnia. Niestety system zasilania prywatnego domu w celu utworzenia pakietu akumulatorów o wystarczającej pojemności jest bardzo drogi. Dlatego schemat połączenia jest następujący.

Z paneli słonecznych ładunek trafia do regulatora ładowania, który spełnia kilka funkcji: zapewnia stałe ładowanie akumulatora i stabilizuje napięcie. Następnie prąd elektryczny jest doprowadzany do falownika, gdzie konwersja prądu stałego 12V lub 24V na przemienny prąd jednofazowy 220V.
Niestety, nasze sieci energetyczne nie są przystosowane do energii, mogą działać tylko w jednym kierunku, od źródła do konsumenta. Z tego powodu nie będziesz w stanie sprzedać wyprodukowanej energii elektrycznej, a przynajmniej sprawić, że miernik obróci się w przeciwnym kierunku.
Zastosowanie paneli słonecznych jest korzystne, ponieważ zapewniają one bardziej uniwersalną formę energii, ale nie można ich porównywać pod względem wydajności z kolektorami słonecznymi. Te ostatnie nie mają jednak zdolności do akumulowania energii w przeciwieństwie do ogniw fotowoltaicznych.




Wszystkie opcje organizowania ogrzewania prywatnego domu za pomocą baterii słonecznych można znaleźć w tym artykule.
Przykład obliczania wymaganej mocy
Przy obliczaniu wymaganej mocy kolektora słonecznego bardzo często błędem jest dokonywanie obliczeń na podstawie przychodzącej energii słonecznej w najzimniejszych miesiącach roku.
Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.
Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:
- обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
- обеспечение отопительной системы не более 30%.
Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.
Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м 2 земли называется инсоляцией.
Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.
Пример расчета:
Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:
S = 1, 6 * 0, 058 = 0, 0928м 2
КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м 2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:
W = 0, 0928 * 1170 * 0, 8 = 86, 86кВт*ч
Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.
С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Wideo # 1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:
Wideo # 2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:
На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.
Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? Napisz komentarze w polu poniżej. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.