Слънчев колектор: принцип на работа и методи на приложение. Слънчеви колектори за дома

Всеки ден от най-близката ни звезда на земята получава толкова енергия, колкото цялото човечество прекарва през годината по отношение на изкопаемите си видове. Топлинната енергия се предава чрез видима светлина и инфрачервено лъчение.

Един от опитите да се укроти неизчерпаемия поток от топлина и светлина от космоса е хелиосистемата на топлообмена. Бавно, но сигурно, слънчевите колектори за отопление на дома набират популярност сред потребителите и заменят традиционните източници на отопление. А за концепцията за интелигентен дом, който набира скорост, той е неразделна част от инженерното оборудване. В своята широка наличност играе ролята за подобряване на технологичността на производството и, като следствие, намаляване на разходите. Около 70% от световния пазар за използване на слънчеви системи е причина за Китай. В южните райони на тази страна се вижда слънчев колектор на почти всеки покрив. Цената на продуктите на източната ни съседка е много по-ниска от европейската, качеството е приемливо.

Съмнява се

В средиземноморските страни, където броят на слънчевите дни е повече от 300 годишно, на почти всеки покрив може да се намери слънчев колектор за отопление и затопляне на вода. Няма съмнение за ефективността на използването на този източник на топлина в южните райони на Русия. Климатът на средната зона се счита за неблагоприятен за такива електроцентрали. Изследванията и експериментите обаче доказват възможността за използване на хелиосистеми. Специална работа е извършена в Института за високи температури на Руската академия на науките. Средна интензивност на слънчевия поток в зависимост от климатична зона дават 150-300 W / кв. м. Пиковата производителност достига 1000 W / кв. м.

Изходните данни за изчисляване на ефективността на хелиосистемата бяха избрани да имат съотношение на повърхността от 2 квадратни метра. m колектор до 100 литров резервоар. Вероятността за ежедневно нагряване на вода в системата се оценява по следните показатели:

• до температура от +37 ° С - 50-90%;
• до температура от + 45 ° С - 30-70%;
• до температура от +55 ° С - 20-60%.

Тези сухи фигури показват, че в студения период на годината слънчевият колектор, дори и с най-малко слънчеви дни, може да спести до 60% енергия за отопление на къща.

Видове преобразуватели на слънчева енергия

Слънчевият колектор е предназначен да преобразува енергията на дневната светлина в топлинна енергия. Използваните материали и дизайнерските решения са насочени към максимално усвояване на слънчевата енергия, превръщането й в топлинна и ефективна трансмисия за по-нататъшна употреба. Като охлаждаща течност се използва като специална незамръзваща течност и атмосферен въздух. Циркулацията на охлаждащата течност е принудена и естествена. В случай, че се използва естествена, конвективна, топлообменна система, слънчевият колектор трябва да се намира под резервоара за съхранение, например, на съседния парцел. Тази схема се прилага, когато е необходимо да се отопляват малки или временни помещения. Обемните системи изискват използването на помпа за циркулиране на флуида. Тази схема може да се използва за системата за гореща вода.

Слънчева верига

Системата за отопление се състои от следните компоненти:

• Слънчевият колектор превръща слънчевата енергия в топлина.
• Захранващата линия доставя охладителя в резервоара за съхранение.
• Помпата циркулира охлаждащата течност.

В резервоара за съхранение топлината се прехвърля от соларния кръг към веригата на парната отоплителна система. В този резервоар може да се постави резервен нагревателен елемент, който автоматично се включва, ако атмосферните условия не допринасят за нагряване на охлаждащата течност до определените параметри. Слънчевата течност отговаря на противоречиви изисквания. Той трябва да бъде устойчив на замръзване, но в същото време да не се изпарява при висока температура и да не е токсичен. Повечето инсталации използват охлаждаща течност, която се състои от 60% дестилирана вода и 40% гликол. Автоматичното оборудване позволява, без човешка намеса, да поддържа желаната температура в помещението и да предотвратява прегряването на охлаждащата течност.

Вакуум слънчев колектор

Вакуумните системи са доста сложно устройство. Основният работен елемент е скъпа светлопоглъщаща тръба със специален дизайн. Принципът се основава на термоса. Повърхността на вакуумната тръба е прозрачна. Той предава слънчева светлина към вътрешната тръба. Въздухът се изпомпва от пространството между тях, липсата на газ позволява да се спести до 97% от топлината.

В долната част на вътрешната тръба има охлаждаща течност - течност, която при нагряване бързо се превръща в газообразно състояние. В горната част на тръбата топлината се прехвърля към колектора, докато охлаждащата течност се охлажда и кондензира обратно в първоначалното си състояние. Системите, използващи вакуумни тръби, имат сравнително висока ефективност при температури под -37 ° C и слабо осветление. Това оборудване изисква своевременно снемане на сняг и монтаж строго под определен ъгъл. Също така, периодично прозрачните сегменти трябва да се почистват от замърсяване. Вакуумният слънчев колектор е специално проектиран за северни ширини. Тя работи ефективно в отсъствието на преки слънчеви лъчи.

Плоски соларни преобразуватели

Плосък слънчев колектор е самостоятелен панел, състоящ се от три компонента:

• Слънчев абсорбер. Боядисана е в черно или е покрита със специално покритие.
• Най-ясен слой. Произведено от закалено стъкло или поликарбонат.
• Системата от тръби, чрез която се нагрява циркулиращият в него топлоносител. Обикновено се прави от мед.

Задната страна на панела има ефективно покритие за топлоизолация. Един или повече от тези панели са свързани към захранващия тръбопровод на резервоара за съхранение. Този тип система има сравнително ниска цена и добра производителност през топлите сезони. Недостатъкът е ниската ефективност при ниски температури и забележими топлинни загуби.

Колектор на хъб

В южните ширини, където най-голям брой ясни дни, стана така нареченият хъб. Това е система от параболични рефлектори, разположени на една криволинейна повърхност и концентрираща слънчева светлина в определена точка. За максимална ефективност е необходима промяна в положението в две равнини, следвайки движението на слънцето през небето през деня. Слънчевите колектори за домашно отопление на този дизайн не се прилагат.

У дома и на работа

Използването на слънчеви електроцентрали решава проблемите с отопление с ограничен достъп до газ или електричество, с недостатъчно централно електрозахранване; като спомагателна система за отопление, топла вода у дома, вила, лятна къща, басейн ви позволява да спестите значителни средства на собствениците. Обхват на най-разнообразните:

• отопление на промишлени помещения;
• отопление и топла вода за жилищни сгради, предназначени за постоянно и временно пребиваване.
• отопление на здравни заведения, туристически центрове, спортни комплекси, малки автономни магазини.
• отопление на открити и закрити басейни;
• отопление и топла вода за временни жилищни и работни помещения.

Въздушна хелиосистема

Отоплителната система може да използва не само течен, но и атмосферен въздух като охладител. Въздушният слънчев колектор се използва за отопление на всички видове помещения и, в зависимост от проекта, има три вида:

• Апартаментът има сходни принципи с подобен флуиден дизайн.
• Pyramidal използва сложна система от отразяващи повърхности.
• Венецианските щори се намират между стъклата и насочват топлия въздух към помещението. Прилага се при лентово остъкляване на сгради.

За разлика от течните устройства, слънчевият колектор във въздуха може да бъде направен от неметални материали.

Слънчева система за топла вода

Системата за гореща вода може да бъде свързана към батерията на резервоара. По този начин резервоарът ще играе ролята на котел, в който, на свой ред, нагревателната бобина, включена в схемата на отоплителната система, ще играе ролята на електрически нагревателен елемент. Чрез спирала, охлаждащата течност ще започне да нагрява водата в резервоара. Следователно, схемата за водоснабдяване ще бъде кумулативна или кумулативна.

Слънчевият колектор го прави сам

Най-простият слънчев конвертор осигурява директен топлообмен на слънчева светлина, която циркулира във вътрешността на тръбната система към водата. Подобни продукти са произведени от местната промишленост в началото на този век. Слънчевите колектори за къщата са направени от медна тръба с диаметър 20 mm. За по-лесна инсталация и употреба, тя е усукана в плоска спирала, която има монтаж на двата края за свързване на главния тръбопровод или просто градински маркуч. Такава спирала може да бъде поставена на склона на покрива на селска къща. Обемът на горещата вода беше достатъчен, за да вземе душ в края на деня и да измие чиниите. Такъв слънчев колектор със собствените си ръце може да бъде направен от черна пластмасова тръба. Плоският слънчев конвертор се произвежда чрез топлообменник от стар хладилник.

Монтаж на колектора

Сложността на работата на Слънчевата система е, че ефективността зависи от височината на слънцето над хоризонта, времето на годината и деня, наличието на облаци, влажността и температурата на околната среда. Слънчевият колектор за отопление на помещенията в хоризонталната равнина трябва да бъде ориентиран строго на юг. Отклоненията на запад или на изток са позволени в рамките на 40 °. В този случай ефективността на инсталацията ще намалее до около 20%. Важната роля на ъгъла на наклона, която трябва да бъде от 35 до 45 °.

Най-разумният вариант е в етапа на проектиране на нов дом, за да се осигури инсталирането на слънчев колектор на покрива. Цената на такова оборудване е много по-висока от обичайното парно отопление. Разходите обаче са повече от оправдани от последващата операция. Период на изплащане ако къщата е изолирана в съответствие с всички правила и правила, средната стойност е пет години.