Looduslike elementide tarnitud rohelise energia kasutamine võib kommunaalkulusid märkimisväärselt vähendada. Näiteks korraldades eramu päikesekütte, varustate madala temperatuuriga radiaatorid ja põrandaküttesüsteemid praktiliselt tasuta jahutusvedelikuga. Nõus, see on kokkuhoid.
Siit saate teada kõike rohelise tehnoloogia kohta meie artiklist. Meie abiga saate hõlpsalt välja mõelda päikeseenergia paigaldiste sorte, nende korraldamise ja töö eripära. Kindlasti huvitab teid üks populaarsetest võimalustest, mis maailmas intensiivselt töötab, kuid pole seni meie seas liiga populaarne.
Teile esitatud ülevaates analüüsitakse süsteemide konstruktsiooniomadusi, ühendusskeemid on üksikasjalikult kirjeldatud. On toodud näide päikeseküttekontuuri arvutamisest selle ehituse tegelikkuse hindamiseks. Sõltumatute meistrite abistamiseks on lisatud fotokogu ja videod.
Rohelise soojuse tehnoloogiad
1 m keskmine2 Maa pind võtab 161 vatti päikeseenergiat tunnis. Muidugi, ekvaatori kohal on see arv mitu korda suurem kui Arktikas. Lisaks sõltub päikesekiirguse tihedus aastaajast.
Moskva piirkonnas erineb päikesekiirguse intensiivsus detsembris-jaanuaris maist juulist rohkem kui viis korda. Kaasaegsed süsteemid on aga nii tõhusad, et saavad töötada peaaegu kõikjal maa peal.
Kaasaegsed päikesesüsteemid on võimelised tõhusalt töötama pilvise ja külma ilmaga kuni -30 ° C
Päikesekiirguse energia maksimaalse efektiivsusega kasutamise probleem lahendatakse kahel viisil: otsene kuumutamine soojuskollektorites ja päikeseenergiaga päikesepatareid. Päikesepaneelid teisendavad kõigepealt päikesekiirte energia elektrienergiaks, seejärel edastavad selle tarbijatele spetsiaalse süsteemi, näiteks elektriboileri kaudu.
Päikesevalguse toimel soojendatud soojuskollektorid soojendavad küttesüsteemide jahutusvedelikku ja sooja veevarustust.
Pildigalerii
Foto
Päikesekollektorid - maamajade küttesüsteemides kasutamiseks ette nähtud jahutusvedeliku peamised tarnijad
Kollektor on pimedal ajal avatud või suletud torude süsteem, mis tugevdab päikesevalguse neeldumise mõju pinnale
Avatud päikeseenergiaseadmete torud on seestpoolt kaetud kompositsiooniga, mis meelitab päikesekiiri ja suurendab selle tegevust
Torukujulisi kollektoritüüpe kasutatakse igat tüüpi küttesüsteemides osalevate jahutusvedelike kuumutamisel
Meie laiuskraadidel ei piisa päikeseenergia töötlemisel saadud soojusest täieõiguslikuks kütteks. Kontsentriline kuju ja liiga suur luup aitavad tootlikkust tõsta
Päikesekollektorite modifikatsioonid suurima päikesevalguse saamiseks on saadaval nõgusate kontsentraatorite kujul, millel on peegelpeegel
Suures osas ringlussevõetud päikeseenergia tootmiseks kasutatavad mudelid on varustatud päikese liikumise jälgimisseadmetega
Need parandavad süsteemi jõudlust mitte ainult kuju muutmise ja liikumisseadmete kasutamise abil. Peamiselt suureneb vastuvõtuala suurendamine
Katuse päikesekollektor
Imav pind
Välisvaakum päikesekollektor
Õhu ja aurukütte jaoks
Objektiiv instrumendi suuremaks jõudluseks
Kollektsionääri reflektoriga
Liikumisseadmega tööstuslik mudel
Võimas Rummu Kogujate Grupp
Soojuskollektoreid on mitut tüüpi, sealhulgas avatud ja suletud süsteemid, lamedad ja sfäärilised struktuurid, poolkerakujulised kollektorid, kontsentraatorid ja paljud muud võimalused. Päikesekollektoritest saadavat soojusenergiat kasutatakse kuuma vee või küttekeha soojendamiseks.
Laias valikus tööstusharudes toodetakse mitmesuguseid süsteeme iseseisvaks küttevõrguks lisamiseks. Kuid suveresidentsi lihtsaim variant on oma endaga hõlpsasti teostatav:
Pildigalerii
Foto
Kodune siseruumides toodetav päikesekollektor
Vasktorustiku kollektormähis
Tõhusust suurendavad meetodid
Jäikade veetorude ja liitmike kasutamine
Plastpudelid kollektorite valmistamisel
Õhukanalitest valmistatud päikesekollektor
Polümeeritorud iseseisvas tootmises
Vaatamata selgele edusammule päikeseenergia kogumise, salvestamise ja kasutamise lahenduste väljatöötamisel on plusse ja miinuseid.
Päikeseenergia tõhus kasutamine
Päikeseenergia kasutamise kõige ilmsem eelis on selle üldine kättesaadavus. Tegelikult saab isegi kõige süngema ja pilvisema ilmaga päikeseenergiat koguda ja kasutada.
Teine pluss on nullheide. Tegelikult on see kõige keskkonnasõbralikum ja looduslikum energiavorm. Päikesepaneelid ja kollektorid ei tekita müra. Enamasti paigaldatakse need hoonete katustele, hõivamata äärelinna piirkonna kasutatavat ala.
Päikesekütte efektiivsus meie laiuskraadidel on üsna madal, kuna süsteemi tavapäraseks tööks pole piisavalt päikeselisi päevi (+)
Päikeseenergia kasutamisega seotud puudused on valgustuse ebaühtlus. Pimedal ajal pole midagi koguda, olukorda raskendab asjaolu, et kütteperioodi tipp langeb aasta lühematele päevavalgustundidele. On vaja jälgida paneelide optilist puhtust, väike saaste vähendab järsult tõhusust.
Lisaks ei saa öelda, et süsteemi töö päikeseenergiaga on täiesti tasuta, pidevalt kuluvad seadmed amortisatsioonile, tsirkulatsioonipumba ja juhtimiselektroonika tööle.
Päikesekollektorite kasutamisel põhineva kütmise oluliseks puuduseks on võimetus soojusenergiat akumuleerida. Vooluahelasse kuulub ainult paisupaak (+)
Avatud päikesekollektorid
Avatud päikesekollektor on väliste mõjude eest kaitsmata torusüsteem, mille kaudu ringleb otse päikese poolt kuumutatud soojuskandja.
Soojuskandjana kasutatakse vett, gaasi, õhku, antifriisi. Torud on monteeritud tugipaneelile mähise kujul või ühendatud paralleelsete ridadega väljalasketoruga.
Avatud tüüpi päikesekollektorid ei suuda eramaja kütmisega hakkama saada. Isolatsiooni puudumise tõttu jahutab jahutusvedelik kiiresti. Neid kasutatakse suvel peamiselt dušide või basseinide vee soojendamiseks
Avatud kollektoritel pole tavaliselt isolatsiooni. Kujundus on väga lihtne, seetõttu on selle hind odav ja sageli valmistatud iseseisvalt.
Isolatsiooni puudumise tõttu ei säilita need praktiliselt päikeselt saadud energiat ja neid iseloomustab madal efektiivsus. Neid kasutatakse peamiselt suvel vee soojendamiseks basseinides või suvistes duširuumides.
Need on paigaldatud päikeselistesse ja soojadesse piirkondadesse, ümbritseva õhu temperatuur ja kuumutatud vesi on väikeste erinevustega. Nad töötavad hästi ainult päikselise ja rahuliku ilmaga.
Polümeeritorude lahtrist valmistatud jahutusradiaatoriga kõige lihtsam päikesekollektor tagab suvila soojendamiseks niisutatud veega ja majapidamisvajadustega
Torukujulised kollektorid
Torukujulised päikesekollektorid on kokku pandud eraldi torudest, mööda mida voolab vesi, gaas või aur. See on üks avatud heliosüsteemide sorte. Kuid jahutusvedelik on juba palju paremini kaitstud välise negatiivsuse eest. Eriti vaakumpaigaldistes, mis on paigutatud termoste põhimõttele.
Iga toru on süsteemiga ühendatud eraldi, üksteisega paralleelselt. Kui üks toru ebaõnnestub, on seda lihtne uuega asendada. Kogu konstruktsiooni saab kokku panna otse hoone katusele, mis hõlbustab paigaldamist oluliselt.
Torukujulisel kollektoril on modulaarne struktuur. Põhielement on vaakumtoru, torude arv varieerub vahemikus 18 kuni 30, mis võimaldab teil täpselt valida süsteemi võimsuse
Torukujuliste päikesekollektorite oluliseks plussiks on põhielementide silindriline kuju, mille tõttu päikesekiirgust hõivatakse kogu päeva vältel, ilma et päikese liikumiseks oleks kasutatud kalleid jälgimissüsteeme.
Spetsiaalne mitmekihiline kate loob omamoodi päikesevalguse optilise lõksu. Diagrammil on osaliselt näidatud vaakumpirni välissein, mis peegeldab sisemise pirni seinte kiirt (+)
Torude konstruktsiooni järgi eristatakse sulgedest ja koaksiaalsetest päikesekollektoritest.
Koaksiaaltoru on Dijuri anum või tuttav termos. Valmistatud kahest kolbist, mille vahel õhk välja pumbatakse. Sisemise pirni sisepinnale kantakse väga selektiivne kate, mis absorbeerib tõhusalt päikeseenergiat.
Silindrilise toru kujuga langevad päikesekiired pinna suhtes alati risti
Sisemise selektiivkihi soojusenergia kantakse alumiiniumplaatidelt soojustorusse või sisemisse soojusvahetisse. Selles etapis toimub soovimatu soojuskadu.
Pliiatsi toru on klaasist silinder, mille sisse on pandud pliiatsi absorbeerija.
Süsteem sai oma nime sulgedest absorbeerivast materjalist, mis ümbritseb tihedalt soojusjuhtivast metallist soojuskanali
Hea soojusisolatsiooni tagamiseks pumbati torust õhk välja. Soojusülekanne absorberist toimub ilma kadudeta, seega on sulgede torude efektiivsus kõrgem.
Soojusülekande meetodi kohaselt on kaks süsteemi: ühekordne ja soojustoruga. Termotoru on suletud anum, milles on lenduv vedelik.
Kuna lenduv vedelik voolab loomulikult soojustoru põhja, on minimaalne kaldenurk 20 ° C.
Termotoru sees on lenduv vedelik, mis neelab soojust kolbi siseseinast või sulgede absorbeerijast. Temperatuuri mõjul vedelik keeb ja tõuseb auru kujul ülespoole. Pärast soojuse ülekandmist küttekeskkonda või kuuma veevarustusse kondenseerub aur vedelikuks ja voolab alla.
Madala rõhu all kasutatavat vett kasutatakse sageli lenduva vedelikuna. Otsese vooluga süsteemis kasutatakse U-kujulist toru, mille kaudu ringleb vesi või kütteaine.
U-kujulise toru üks pool on mõeldud külma jahutusvedeliku jaoks, teine eemaldab kuumutatud. Kuumutamisel jahutusvedelik laieneb ja siseneb mahutisse, tagades loomuliku ringluse. Nagu termotoruga süsteemide puhul, peaks minimaalne kaldenurk olema vähemalt 20⁰.
Otsevooluühenduse korral ei saa rõhk süsteemis olla kõrge, kuna kolbi sees on tehniline vaakum
Otsevoolu süsteemid on tõhusamad, kuna need soojendavad jahutusvedelikku kohe. Kui päikesekollektorite süsteeme on kavas kasutada aastaringselt, pumbatakse neisse spetsiaalsed antifriisid.
Torukujuliste päikesekollektorite kasutamisel on mitmeid eeliseid ja puudusi. Torukujulise päikesekollektori konstruktsioon koosneb samadest elementidest, mida on suhteliselt kerge vahetada.
Eelised:
- väike soojuskadu;
- võime töötada temperatuuril kuni -30⁰С;
- efektiivne tootlikkus kogu päevavalgustundide ajal;
- head tulemused mõõduka ja külma kliimaga piirkondades;
- madal vibratsioon, mida õigustab torusüsteemide võime õhumasse ise läbi viia;
- võimalus toota kõrge temperatuuriga jahutusvedelikku.
Struktuurselt on torukujulisel struktuuril piiratud ava pind.
Sellel on järgmised puudused:
- pole võimeline ise lumest, jääst, kärestikust puhastama;
- kõrge hind.
Vaatamata algselt kõrgetele kuludele tasuvad torukollektorid kiiremini ära. Neil on pikk kasutusiga.
Torukollektorid on avatud tüüpi päikesesüsteemid, seetõttu ei sobi need aastaringseks kasutamiseks küttesüsteemides (+)
Lamedad suletud süsteemid
Lame kollektor koosneb alumiiniumraamist, spetsiaalsest neelavast kihist - absorberist, läbipaistvast kattekihist, torustikust ja küttekehast.
Neeldurina kasutatakse musta värvi leht vaske, mida iseloomustab soojusjuhtivus ideaalselt päikesesüsteemide loomiseks. Kui absorber absorbeerib päikeseenergiat, kantakse päikeseenergia, mida see võtab vastu jahutusvedelikule, mis ringleb piki torusüsteemi, mis asub absorberi kõrval.
Väljastpoolt on suletud paneel kaitstud läbipaistva kattega. See on valmistatud löögikindlast karastatud klaasist, mille pääsuriba on 0,4–1,8 mikronit. See vahemik moodustab maksimaalse päikesekiirguse. Löögikindel klaas pakub head kaitset rahe eest. Tagaküljel on kogu paneel usaldusväärselt isoleeritud.
Lamedad päikesekollektorid pakuvad maksimaalset jõudlust ja lihtsat ehitust. Nende efektiivsus suureneb tänu absorbeerijale. Nad on võimelised hõivama hajutatud ja otsest päikesevalgust.
Suletud lameekraanide eeliste loend sisaldab:
- ehituse lihtsus;
- head tulemused sooja kliimaga piirkondades;
- võimalus paigaldada kaldenurga muutmiseks mõeldud seadmetega mis tahes nurga all;
- võime lumest ja kärestikust ise puhastada;
- madal hind.
Lamedad päikesekollektorid on eriti eelised, kui nende rakendamine on kavandatud projekteerimisjärgus. Kvaliteetsete toodete kasutusiga on 50 aastat.
Puuduste hulka kuuluvad:
- suur soojuskadu;
- raske kaal;
- paneelide horisondi suhtes nurga all asetades on suur vind;
- jõudluspiirangud, kui temperatuuride erinevused on üle 40 ° C.
Suletud kollektorite ulatus on palju laiem kui avatud tüüpi päikeseelektrijaamadel. Suvel suudavad nad sooja vee vajaduse täielikult rahuldada. Jahedatel päevadel, mida kütteperioodil kommunaalteenused ei hõlma, saavad nad töötada gaasi- ja elektrikeriste asemel.
Kui soovite teha oma kätega päikesekollektorit kütteseadme jaoks riigis, soovitame teil tutvuda tõestatud skeemide ja samm-sammult monteerimisjuhistega.
Päikesekollektori karakteristikute võrdlus
Päikesekollektori kõige olulisem näitaja on efektiivsus. Erinevate disainitud päikesekollektorite kasulik jõudlus sõltub temperatuuride erinevusest. Samal ajal on korterikollektorid palju odavamad kui torukujulised.
Kasuteguri väärtused sõltuvad päikesekollektori valmistamise kvaliteedist. Graafiku eesmärk on näidata erinevate süsteemide kasutamise tõhusust sõltuvalt temperatuuride erinevusest.
Päikesekollektori valimisel tasub pöörata tähelepanu mitmele parameetrile, mis näitavad seadme efektiivsust ja võimsust.
Päikesekollektoritel on mitu olulist omadust:
- adsorptsioonikoefitsient - näitab neelduva energia kogumahtu;
- heitetegur - näitab ülekantud energia ja neeldunud energia suhet;
- kogu ja ava pindala;
- Tõhusus.
Ava piirkond on päikesekollektori tööpiirkond. Lamedas kollektoris on ava pindala maksimaalne. Ava pindala on võrdne absorberi pindalaga.
Küttesüsteemiga ühendamise viisid
Kuna päikeseenergial töötavad seadmed ei taga stabiilset ja ööpäevaringset toiteallikat, on vaja nende puuduste suhtes vastupidavat süsteemi.
Kesk-Venemaa jaoks ei suuda päikeseseadmed tagada ühtlast energiavarustust, seetõttu kasutatakse neid lisasüsteemina. Integreerimine olemasolevasse kütte- ja sooja vee süsteemi on päikesekollektori ja päikesepatarei puhul erinev.
Veekollektori vooluring
Sõltuvalt soojuskollektori kasutamise eesmärgist kasutatakse erinevaid ühendussüsteeme. Võimalusi võib olla mitu:
- Sooja vee suvine variant
- Talvine kütte ja sooja vee võimalus
Suvine variant on kõige lihtsam ja saab hakkama isegi ilma tsirkulatsioonipumbata, kasutades vee looduslikku ringlust.
Vesi kuumutatakse päikesekollektoris ja soojuspaisumise tõttu satub mahutisse või katlasse. Sel juhul toimub loomulik ringlus: külm vesi imetakse paagist kuuma vee kohale.
Talvel pole negatiivsetel temperatuuridel vee otsene kuumutamine võimalik. Spetsiaalne antifriis tsirkuleerib suletud vooluringis, tagades soojusülekande kollektorist paagi soojusvahetisse
Nagu iga looduslikul ringlusel põhinev süsteem, ei tööta see eriti tõhusalt, nõudes vajalike kallutatuste järgimist. Lisaks peab hoiupaak olema päikesekollektorist kõrgem. Vee võimalikult kaua hoidmiseks tuleb kuum paak hoolikalt isoleerida.
Kui soovite päikesekollektori kõige efektiivsemat tööd saavutada, on ühendusskeem keeruline.
Selleks, et kollektor ei muutuks öösel jahutusradiaatoriks, on vaja peatada vee ringlus sunniviisiliselt
Külmutamata jahutusvedelik ringleb läbi päikesekollektorisüsteemi. Sunnitud ringlust tagab pump, mida juhib kontroller.
Kontroller kontrollib tsirkulatsioonipumba tööd vähemalt kahe temperatuurianduri näitude põhjal. Esimene andur mõõdab temperatuuri akumulatsioonipaagis, teine - päikesekollektori sooja soojuskandja toitetorul.
Niipea kui temperatuur paagis ületab jahutusvedeliku temperatuuri, lülitab kontroller kollektoris välja tsirkulatsioonipumba, peatades jahutusvedeliku ringluse süsteemi kaudu. Omakorda, kui temperatuur mahutis langeb alla etteantud temperatuuri, lülitatakse küttekatel sisse.
Uue sõnaga ja tõhus alternatiiv jahutusvedelikuga päikesekollektoritele, vaakumtorudega terasüsteemidele, mille tööpõhimõttele ja seadmetele pakume tutvuda.
Päikese vooluring
Oleks ahvatlev rakendada päikeseenergia aku vooluvõrku ühendamisel sarnast skeemi, nagu päikesekollektori puhul päevas kogunev energia koguneb. Kahjuks on eramaja toitesüsteemi jaoks piisava mahutavusega akupatarei loomine väga kallis. Seetõttu on ühendusskeem järgmine.
Päikesepatarei elektrivoolu võimsuse vähenemisega tagab ABP-seade (reservi automaatne sisselülitamine) tarbijate ühendamise ühise elektrivõrguga
Päikesepaneelidelt läheb laeng laadimiskontrollerile, mis täidab mitmeid funktsioone: tagab akude pideva laadimise ja stabiliseerib pinget.Lisaks sellele antakse elektrivool inverterile, kus 12 V või 24 V alalisvoolu muundamine vahelduvvooluliseks ühefaasiliseks vooluks 220 V.
Kahjuks pole meie elektrivõrgud kohandatud energia vastuvõtmiseks, vaid nad saavad töötada ainult ühes suunas alates allikast kuni tarbijani. Sel põhjusel ei saa te toodetud elektrit müüa ega vähemalt panna arvesti pöörlema vastassuunas.
Päikesepaneelide kasutamine on soodne, kuna need pakuvad mitmekesisemat energiavormi, kuid samal ajal ei saa neid tõhususe osas võrrelda päikesekollektoritega. Viimastel pole aga erinevalt päikeseenergia päikesepaneelidest energiat koguneda.
Pildigalerii
Foto
Päikeseelektrijaamad koduküttes
Päikesepaneelide paigaldamine katusele
Seadme ise paigaldamine garaaži katusele
Kodune elektriseade päikesekütte jaoks
Kõike päikesepaneelidega eramaja kütmise korraldamise võimaluste kohta leiate sellest artiklist.
Näide vajaliku võimsuse arvutamiseks
Päikesekollektori vajaliku võimsuse arvutamisel on sageli ekslik teha arvutusi sissetuleva päikeseenergia põhjal aasta külmematel kuudel.
Fakt on see, et aasta järelejäänud kuudel kuumeneb kogu süsteem pidevalt. Jahutusvedeliku temperatuur suvel võib päikesekollektori väljapääsu juures ulatuda 200 ° C-ni auru või gaasi kuumutamisel, 120 ° C antifriisi, 150 ° C veega. Kui jahutusvedelik keeb, aurustub see osaliselt. Selle tulemusel tuleb see välja vahetada.
Tootjad soovitavad alustada järgmistest joonistest:
- sooja veevarustuse tagamine mitte rohkem kui 70%;
- pakkudes küttesüsteemi mitte rohkem kui 30%.
Ülejäänud vajaliku soojuse peaksid tootma standardsed kütteseadmed. Sellegipoolest säästetakse selliste näitajate kasutamisel aastas umbes 40% kütte ja sooja veevarustuses.
Vaakumsüsteemi ühes torus toodetav energia sõltub geograafilisest asukohast. Päikeseenergia languse määr aastas 1 m kohta2 maad nimetatakse insolatsiooniks.
Teades toru pikkust ja läbimõõtu, saate arvutada ava - efektiivse neeldumisala. Ühe toru mahutavuse arvutamiseks aastas tuleb kasutada neeldumis- ja heitekoefitsiente.
Arvutusnäide:
Toru standardpikkus on 1800 mm, efektiivne - 1600 mm. Läbimõõt 58 mm. Ava - toru poolt loodud varjutatud ala. Niisiis on varjukandilise ristküliku pindala:
S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m2
Keskmise toru kasutegur on 80%, päikesepoolne insolatsioon Moskvas on umbes 1170 kWh / m2 aastal. Seega toodetakse üks toru aastas:
W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86kW * h
Tuleb märkida, et see on väga umbkaudne hinnang. Tekkinud energia hulk sõltub paigalduse orientatsioonist, nurgast, keskmisest aastatemperatuurist jne.
Esitatud artiklis saate tutvuda igat tüüpi alternatiivsete energiaallikatega ja kuidas neid kasutada.
Video nr 1. Päikesekollektori tegevuse demonstreerimine talvel:
Video nr 2. Päikesekollektorite erinevate mudelite võrdlus:
Inimkond kulutab kogu oma eksisteerimise ajal igal aastal üha enam energiat. Katseid kasutada tasuta päikesekiirgust on tehtud juba pikka aega, kuid alles hiljuti on võimalik päikest meie laiuskraadidel tõhusalt kasutada. Pole kahtlust, et tulevik lasub päikesesüsteemidel.
Kas soovite teada anda huvitavatest omadustest maamaja või suvila päikesekütte korraldamisel? Palun kirjutage kommentaarid allolevasse plokki. Siin saate esitada küsimuse, jätta foto koos süsteemi montaažiprotsessi tutvustamisega, jagada kasulikku teavet.