חימום סולארי של בית פרטי: אופציות ותרשימי מכשירים

השימוש באנרגיה "ירוקה" המסופקת על ידי אלמנטים טבעיים יכול להפחית משמעותית את עלויות השירות. לדוגמא, לאחר שתסדרו חימום סולארי של בית פרטי, תוכלו לספק רדיאטורים בטמפרטורה נמוכה ומערכות חימום תת רצפתי עם נוזל קירור חופשי כמעט. מסכים, מדובר בחיסכון.

תוכלו ללמוד הכל על "טכנולוגיות ירוקות" מהמאמר שלנו. בעזרתנו תוכלו להבין בקלות את זני המתקנים הסולאריים, כיצד לסדר אותם ואת פרטי הפעולה. הרי בוודאי תעניינו את אחת האפשרויות הפופולריות שפועלות באופן אינטנסיבי בעולם, אך לא עד כה פופולריות איתנו.

בסקירה שהוצגה לידיעתך מנותחים את תכונות העיצוב של המערכות, דיאגרמות החיבור מתוארות בפירוט. דוגמה לחישוב מעגל חימום סולארי להערכת אמיתות בנייתו ניתנת. כדי לעזור למאסטרים עצמאיים מצורפים אוספי תמונות וסרטונים.

טכנולוגיות חום ירוקות

1 מ 'ממוצע² פני כדור הארץ מקבלים 161 וואט אנרגיה סולארית לשעה. כמובן, בקו המשווה, נתון זה יהיה גבוה פי כמה מאשר בקוטב הצפוני. בנוסף, צפיפות קרינת השמש תלויה בזמן השנה.

באזור מוסקבה עוצמת קרינת השמש בחודשים דצמבר-ינואר שונה ממאי-יולי ביותר מחמש פעמים. עם זאת, מערכות מודרניות כל כך יעילות עד שהן יכולות לעבוד כמעט בכל מקום בעולם.

מערכות סולאריות מודרניות מסוגלות לעבוד ביעילות במזג אוויר מעונן וקר עד -30 מעלות צלזיוס

משימת השימוש אנרגיית קרינה סולארית ביעילות מירבית נפתרת בשתי דרכים: חימום ישיר בקולטים טרמיים וסוללות פוטו וולטאיות סולאריות.פאנלים סולאריים ממירים תחילה את האנרגיה של קרני השמש לחשמל, ואז מעבירים אותה דרך מערכת מיוחדת לצרכנים, כמו דוד חשמל.

קולטי חום, המחוממים על ידי פעולת אור השמש, מחממים את נוזל הקירור של מערכות החימום ואספקת מים חמים.

אספנים תרמיים מגיעים בכמה צורות, כולל מערכות פתוחות וסגורות, מבנים שטוחים וכדוריים, אספנים חצי כדוריים, ריכוזים ואפשרויות רבות אחרות. אנרגיה תרמית המתקבלת מקולטי שמש משמשת לחימום מים חמים או אמצעי חימום.

מגוון רחב של תעשיות מייצר מערכות סעפת הכללה ברשת חימום עצמאית. עם זאת, האפשרות הפשוטה ביותר למגורים בקיץ קלה לעשות זאת משלך:

למרות ההתקדמות הברורה בפיתוח פתרונות לאיסוף, אחסון ושימוש באנרגיה סולארית, ישנם יתרונות וחסרונות.

שימוש יעיל באנרגיה סולארית

היתרון הבולט ביותר בשימוש באנרגיה סולארית הוא הזמינות הכללית שלה. למעשה, אפילו במזג האוויר הקודר והמעונן ביותר, ניתן לאסוף אנרגיה סולארית ולהשתמש בה.

הפלוס השני הוא אפס פליטות. למעשה, זוהי צורת האנרגיה הידידותית ביותר לסביבה וטבעית. פאנלים סולאריים ואספנים לא משמיעים רעש. ברוב המקרים הם מותקנים על גגות בניינים מבלי לתפוס את השטח השמיש של אזור פרברי.

היעילות של חימום סולארי בקווי הרוחב שלנו נמוכה למדי, בגלל המספר הבלתי מספק של ימי שמש להפעלה סדירה של המערכת (+)

החסרונות הקשורים בשימוש באנרגיה סולארית הם חוסר התאמה של תאורה. בחושך, אין מה לאסוף, המצב מחמיר בגלל העובדה ששיא עונת החימום נופל על שעות האור הקצרות ביותר בשנה. יש צורך לפקח על הניקיון האופטי של הפנלים, זיהום קל מפחית בחדות את היעילות.

בנוסף, לא ניתן לומר כי פעולת המערכת על אנרגיה סולארית היא חופשית לחלוטין, יש עלויות קבועות עבור פחת ציוד, הפעלת משאבת הסירקולציה ואלקטרוניקה שליטה.

החיסרון המשמעותי של החימום המבוסס על השימוש בקולטי שמש הוא חוסר היכולת לאגור אנרגיה תרמית. רק מיכל ההרחבה כלול במעגל (+)

קולטי שמש פתוחים

קולט שמש פתוח הוא מערכת של צינורות שאינם מוגנים מהשפעות חיצוניות, דרכם מסתובב מנשא חום המחומם ישירות על ידי השמש.

מים, גז, אוויר, נוזל לרדיאטור משמשים כמוביל חום. הצינורות מותקנים על גבי לוח תומך בצורת סליל, או מחוברים בשורות מקבילות לצינור היציאה.

קולטי שמש פתוחים אינם מסוגלים להתמודד עם החימום של בית פרטי. בגלל היעדר בידוד נוזל הקירור מתקרר במהירות. הם משמשים בקיץ בעיקר לחימום מים במקלחות או בבריכות

לאספנים פתוחים בדרך כלל אין בידוד. העיצוב פשוט מאוד, ולכן הוא בעל עלות נמוכה ולעתים קרובות נעשה באופן עצמאי.

בגלל היעדר בידוד, הם למעשה לא שומרים על האנרגיה שמתקבלת מהשמש ומאופיינים ביעילות נמוכה. הם משמשים בעיקר בקיץ לחימום מים בבריכות או מקלחות קיץ.

הם מותקנים באזורים שטופי שמש וחמים, עם הבדלים קטנים בטמפרטורת הסביבה ומים מחוממים. הם עובדים טוב רק במזג אוויר שקט ורגוע.

קולט השמש הפשוט ביותר עם גוף הקירור המיוצר ממפרץ של צינורות פולימרים יבטיח אספקת מים מחוממים בקוטג 'להשקיה וצרכים ביתיים.

סעפות צינוריות

קולטי שמש צינוריים מורכבים מצינורות נפרדים שלאורכם זורמים מים, גז או אדים. זהו אחד הזנים של מערכות הליו פתוחות. עם זאת, נוזל הקירור כבר מוגן הרבה יותר מפני שלילי חיצוני. במיוחד במתקני ואקום, מסודרים לפי העיקרון של תרמוסים.

כל צינור מחובר למערכת בנפרד, במקביל זה לזה. אם צינור אחד נכשל, קל להחליפו בצינור חדש. ניתן להרכיב את המבנה כולו ישירות על גג הבניין, מה שמקל מאוד על ההתקנה.

סעפת הצינורות בעלת מבנה מודולרי. האלמנט העיקרי הוא צינור ואקום, מספר הצינורות משתנה בין 18 ל 30, המאפשר לבחור במדויק את עוצמת המערכת

פלוס כבד משקל של קולטי שמש צינוריים הוא הצורה הגלילית של היסודות העיקריים, אשר בזכותם נלכדת קרינת השמש לאורך כל היום ללא שימוש במערכות מעקב יקרות לתנועת השמש.

ציפוי רב שכבתי מיוחד יוצר סוג של מלכודת אופטית לאור השמש. התרשים מציג באופן חלקי את הקיר החיצוני של נורת הוואקום המשקף את הקרניים על קירות הנורה הפנימית (+)

על פי תכנון הצינורות, נבדלים קולטי שמש ונוצות קואקסיאליות.

הצינור הקואקסיאלי הוא כלי דיאייר או תרמוס מוכר. עשוי משני צלוחיות שביניהם נשאב אוויר. על המשטח הפנימי של הנורה הפנימית מוחל ציפוי סלקטיבי במיוחד הסופג ביעילות אנרגיה סולרית.

עם הצורה הגלילית של הצינור, קרני השמש נופלות תמיד בניצב לפני השטח

אנרגיה תרמית מהשכבה הסלקטיבית הפנימית מועברת לצינור חום או למחליף חום פנימי מלוחות אלומיניום. בשלב זה מתרחש אובדן חום לא רצוי.

צינור הנוצות הוא גליל זכוכית עם בולם נוצות מוכנס פנימה.

המערכת קיבלה את שמה מבולם נוצה, שעוטף בחוזקה סביב תעלת חום העשויה מוליכת חום מוליכה

לבידוד תרמי טוב, אוויר מוזרם מהצינור. העברת החום מהבולם מתרחשת ללא הפסד, ולכן היעילות של צינורות הנוצות גבוהה יותר.

על פי שיטת העברת החום, ישנן שתי מערכות: פעם אחת ועם צינור חום. צינור התרמו הוא מיכל אטום עם נוזל נדיף.

מכיוון שנוזל נדיף זורם באופן טבעי לתחתית צינור החום, זווית הנטייה המינימלית היא 20 מעלות צלזיוס

בתוך צינור התרמו יש נוזל נדיף הסופג חום מהקיר הפנימי של הבקבוק או מבולם הנוצות. בהשפעת הטמפרטורה הנוזל רותח ועולה בצורה של אדים. לאחר העברת החום לאמצעי החימום או למים החמים, הקיטור מתעבה לנוזל וזורם למטה.

כנוזל נדיף משתמשים במים לעתים קרובות בלחץ נמוך. במערכת זרימה ישירה משתמשים בצינור בצורת U, דרכו מסתובבים מים או מדיום חימום.

מחצית האחת מהצינור בצורת U מיועדת לנוזל קירור קר, השנייה מסירה את הצינור המחומם. כשהוא מחומם, נוזל הקירור מתרחב ונכנס למיכל האחסון, ומספק זרימה טבעית. כמו במקרה של מערכות עם צינור תרמי, זווית הנטייה המינימלית צריכה להיות לפחות 20⁰.

עם חיבור לזרימה ישירה, הלחץ במערכת לא יכול להיות גבוה, מכיוון שיש ואקום טכני בתוך הבקבוק

מערכות זרימה ישירה יעילות יותר מכיוון שהן מחממות מיד את נוזל הקירור. אם מערכות של קולטי שמש מתוכננות לשימוש כל השנה, אזי נוזלים מוגדלים מיוחדים מוזרמים לתוכם.

לשימוש בקולטי שמש צינוריים יש מספר יתרונות וחסרונות. העיצוב של קולט השמש הצינורית מורכב מאותם אלמנטים, שקל יחסית להחליף.

יתרונות:

• איבוד חום נמוך;
• יכולת לעבוד בטמפרטורות של עד -30⁰⁰;
• תפוקה יעילה לאורך שעות היום;
• ביצועים טובים באזורים עם אקלים ממוזג וקר;
• רוח נמוכה, המוצדקת על ידי היכולת של מערכות צינוריות להעביר מסות אוויר דרך עצמה;
• אפשרות לייצור נוזל קירור בטמפרטורה גבוהה.

מבחינה מבנית, למבנה הצינורי יש משטח צמצם מוגבל.

יש לו את החסרונות הבאים:

• לא מסוגל לנקות את עצמך משלג, קרח, רחף רחוק;
• עלות גבוהה.

למרות העלות הגבוהה בתחילה, אספני צינורות משתלמים מהר יותר. יש להם חיי שירות ארוכים.

קולטים צינוריים הם מערכות סולאריות מסוג פתוח, לכן אינן מתאימות לשימוש כל השנה במערכות חימום (+)

מערכות סגורות שטוחות

האספן השטוח מורכב ממסגרת אלומיניום, שכבה סופגת מיוחדת - בולם, ציפוי שקוף, צינור ומחמם.

כבולם, משתמשים בנחושת גיליון מושחר, המאופיינת במוליכות תרמית אידיאלית ליצירת מערכות סולאריות. כאשר אנרגיית השמש נספגת על ידי הבולם, האנרגיה הסולארית המתקבלת על ידיה מועברת אל נוזל הקירור המסתובב לאורך מערכת הצינור הסמוכה לבולם.

מבחוץ, הלוח הסגור מוגן על ידי ציפוי שקוף. הוא עשוי זכוכית מחוסמת בפני זעזועים, בעלת פס מעבר של 0.4-1.8 מיקרון. טווח זה מהווה את קרינת השמש המרבית. זכוכית עמידה בפני זעזועים מעניקה הגנה טובה מפני ברד. מאחור, כל הלוח מבודד באופן אמין.

קולטי שמש שטוחים מציעים ביצועים מרביים ובנייה פשוטה. היעילות שלהם מוגברת כתוצאה משימוש בבולם. הם מסוגלים לתפוס אור שמש מפוזר וישיר.

רשימת היתרונות של לוחות שטוחים סגורים כוללת:

• פשטות העיצוב;
• ביצועים טובים באזורים עם אקלים חם;
• היכולת להתקין בכל זווית עם מכשירים לשינוי זווית הנטייה;
• היכולת לנקות את עצמך מהשלג והכפור.
• מחיר נמוך.

קולטי שמש שטוחים מועילים במיוחד אם היישום שלהם מתוכנן בשלב התכנון. חיי השירות של מוצרים איכותיים הם 50 שנה.

החסרונות כוללים:

• אובדן חום גבוה;
• משקל כבד;
• רוח גבוהה בעת הצבת לוחות בזווית האופק;
• מגבלות ביצועים עם הפרשי טמפרטורה של מעל 40 מעלות צלזיוס.

היקף האספנים הסגורים הוא רחב בהרבה ממתקני שמש פתוחים. בקיץ הם מסוגלים לספק את הצורך במים חמים באופן מלא. בימים קרירים, שלא נכללים על ידי השירותים הציבוריים בעונת החימום, הם יכולים לעבוד במקום דודי תנור חשמליים.

למי שרוצה להכין קולט שמש במו ידיך למכשיר חימום במדינה, אנו מציעים לך להכיר תוכניות מוכחות והוראות הוראות הרכבה שלב אחר שלב.

השוואה בין מאפייני קולטי השמש

האינדיקטור החשוב ביותר לקולט שמש הוא יעילות. הביצועים השימושיים של שונים בקולטי שמש בעיצוב תלוי בהבדל הטמפרטורה. יחד עם זאת, אספנים שטוחים זולים בהרבה מאלו צינוריים.

ערכי היעילות תלויים באיכות הייצור של קולט השמש. מטרת הגרף היא להראות את היעילות של שימוש במערכות שונות בהתאם להבדל הטמפרטורה.

בבחירת קולטי שמש, כדאי לשים לב למספר פרמטרים המראים את יעילותו וכוחו של המכשיר.

ישנם מספר מאפיינים חשובים עבור קולטי שמש:

• מקדם ספיחה - מראה את היחס בין אנרגיה נספגת לסך הכל;
• גורם פליטה - מראה את היחס בין האנרגיה המועברת לספיגה;
• שטח כולל וצמצם;
• יעילות.

אזור הצמצם הוא אזור העבודה של קולט השמש. באספן שטוח שטח הצמצם הוא מקסימאלי. אזור הצמצם שווה לאזור הבולם.

דרכים להתחבר למערכת החימום

מכיוון שמכשירים המונעים על ידי השמש אינם יכולים לספק אספקת חשמל יציבה וסיבוב השעון, יש צורך במערכת עמידה בפני חסרונות אלה.

עבור מרכז רוסיה מכשירים סולאריים אינם יכולים להבטיח אספקת אנרגיה קבועה, ולכן הם משמשים כמערכת נוספת. ההשתלבות במערכת החימום והמים החמים הקיימת שונה עבור קולטי השמש והפאנל הסולארי.

מעגל אספן מים

מערכות חיבור שונות משמשות בהתאם למטרת השימוש בקולט החום. יתכנו מספר אפשרויות:

1. אפשרות קיץ למים חמים
2. אפשרות חורפית לחימום ומים חמים

אפשרות הקיץ היא הפשוטה ביותר ויכולה להסתדר אפילו בלי משאבת זרימהבאמצעות זרימת מים טבעית.

מים מחוממים בקולט השמש ועקב התפשטות תרמית נכנסים למיכל האחסון או הדוד. במקרה זה, מתרחשת זרימה טבעית: מים קרים נשאבים למקום של מים חמים מהמיכל.

בחורף, בטמפרטורות נמוכות, אין אפשרות לחימום ישיר של המים. נוזל לרדיאטור מיוחד מסתובב במעגל סגור, ומספק העברת חום מהאספן למחליף החום במיכל

כמו כל מערכת המבוססת על זרימה טבעית, היא אינה פועלת ביעילות רבה, ודורשת שמירת ההטיות הנדרשות. בנוסף, מיכל האחסון חייב להיות גבוה יותר מאשר אספן השמש. כדי לשמור על מים כמה שיותר זמן יש לבודד בזהירות את המיכל החם.

אם אתה רוצה באמת להשיג את הפעולה היעילה ביותר של קולט השמש, ערכת החיבור מורכבת.

כדי למנוע מהאספן להפוך לרדיאטור קירור בלילה, יש צורך להפסיק את זרימת המים בכוח

נוזל קירור שאינו מקפיא מסתובב דרך מערכת קולטי השמש. זרימה כפויה מסופקת על ידי משאבה הנשלטת על ידי בקר.

הבקר שולט בתפעול משאבת הסירקולציה על בסיס קריאות של לפחות שני חיישני טמפרטורה. החיישן הראשון מודד את הטמפרטורה במיכל האחסון, השני - על צינור האספקה ​​של מנשא החום החם של קולט השמש.

ברגע שהטמפרטורה במיכל עולה על הטמפרטורה של נוזל הקירור, באספן, הבקר מכבה את משאבת הזרימה, ועוצר את זרימת נוזל הקירור דרך המערכת. בתורו, כאשר הטמפרטורה במיכל האחסון יורדת מתחת לערך שנקבע מראש, דוד החימום מופעל.

עם מילה חדשה ואלטרנטיבה יעילה לקולטי שמש עם נוזל קירור, מערכות פלדה עם צינורות ואקום, עם עקרון הפעולה והמכשירים שאותם אנו מציעים להכיר.

מעגל סולארי

זה מפתה ליישם דומה תרשים חיבור סולארי לרשת החשמל, כמו במקרה של קולט השמש, צובר את האנרגיה שמתקבלת ביום. למרבה הצער, יקר מאוד ליצור חבילת סוללות בעלת קיבולת מספקת למערכת אספקת החשמל של בית פרטי. לכן תרשים החיבור הוא כדלקמן.

עם ירידה בכוח הזרם החשמלי מהסוללה הסולארית, יחידת ABP (הכללה אוטומטית של השמורה) מבטיחה את חיבור הצרכנים לרשת חשמל משותפת.

מלוחות סולאריים המטען עובר לבקר הטעינה שמבצע מספר פונקציות: הוא מספק טעינה מתמדת של הסוללות ומייצב את המתח. יתר על כן, הזרם החשמלי מסופק למהפך, שם ההמרה של זרם ישר 12V או 24V לזרם חד פאזי מתח 220V.

אבוי, רשתות החשמל שלנו אינן מותאמות לקבל אנרגיה, הן יכולות לעבוד רק בכיוון אחד ממקור לצרכן. מסיבה זו, לא תוכלו למכור את החשמל המיוצר או לפחות לגרום למונה להסתובב בכיוון ההפוך.

השימוש בפאנלים סולאריים מועיל בכך שהם מספקים צורה גבוהה יותר של אנרגיה, אך יחד עם זאת לא ניתן להשוות אותם ביעילות עם קולטי שמש. עם זאת, לאחרונים אין את היכולת לצבור אנרגיה, בניגוד לסוללות פוטו וולטאיות סולאריות.

דוגמה לחישוב ההספק הנדרש

בעת חישוב הכוח הנדרש של קולט השמש, לעתים קרובות מאוד מוטעה לבצע חישובים על בסיס האנרגיה הסולארית הנכנסת בחודשים הקרים ביותר בשנה.

העובדה היא שבחודשי השנה הנותרים כל המערכת תחמם יתר על המידה. הטמפרטורה של נוזל הקירור בקיץ ביציאה של קולט השמש יכולה להגיע ל 200 מעלות צלזיוס עם חימום של אדים או גז, 120 מעלות צלזיוס, 150 מעלות צלזיוס של מים. אם נוזל הקירור מתבשל, הוא יתנדף חלקית. כתוצאה מכך יהיה עליו להחליף.

היצרנים ממליצים להתחיל מהנתונים הבאים:

• אספקת אספקת מים חמים לא יותר מ- 70%;
• אספקת מערכת חימום של לא יותר מ 30%.

את שאר החום הדרוש יש לייצר באמצעות ציוד חימום רגיל. עם זאת, עם אינדיקטורים כאלה לשנה, חוסכים בממוצע כ- 40% בחימום ובאספקת מים חמים.

הכוח הנוצר על ידי צינור אחד של מערכת הוואקום תלוי במיקום הגאוגרפי. קצב האנרגיה הסולארית יורד בשנה בגובה של 1 מ '² אדמה נקראת insolation.

בידיעת אורך הצינור וקוטרו, תוכלו לחשב את הצמצם - אזור הספיגה היעיל. נותר להחיל את גורמי הספיגה והפליטה כדי לחשב את הקיבולת של צינור אחד בשנה.

דוגמא לחישוב:

האורך הסטנדרטי של הצינור הוא 1800 מ"מ, יעיל - 1600 מ"מ. קוטר 58 מ"מ. צמצם - אזור מוצל שנוצר על ידי הצינור. לפיכך, שטח המלבן הוא:

S = 1.6 * 0.058 = 0.0928 מ '²

היעילות של הצינור הממוצע היא 80%, בידוד סולארי למוסקבה הוא כ 1170 קוט"ש / מ² בשנה. לפיכך, צינור אחד יפיק בשנה:

W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86kW * h

יש לציין כי מדובר באומדן גס מאוד. כמות האנרגיה הנוצרת תלויה בכיוון ההתקנה, בזווית, בטמפרטורה שנתית ממוצעת וכו '.

עם כל הסוגים מקורות אנרגיה חלופיים ודרכים להשתמש בהן תוכלו למצוא במאמר.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

סרטון מס '1. הדגמת פעולת קולט השמש בחורף:

סרטון מס '2. השוואה בין דגמים שונים של קולטי שמש:

לאורך כל קיומה שלה, האנושות צורכת יותר ויותר אנרגיה בכל שנה. ניסיונות להשתמש בקרינת שמש חופשית נעשו במשך זמן רב, אך רק לאחרונה התאפשר להשתמש ביעילות בשמש בקווי הרוחב שלנו. אין ספק שהעתיד טמון במערכות סולאריות.

האם אתה רוצה לדווח על תכונות מעניינות בארגון חימום סולארי של בית כפרי או קוטג '? אנא כתוב הערות בבלוק למטה. כאן תוכלו לשאול שאלה, להשאיר תמונה עם הדגמה של תהליך הרכבת המערכת, לשתף מידע שימושי.