Solární topné systémy. Sovětské a ruské solární vytápění - vědecké a inženýrské školy. Systém ohřevu vzduchu

18.10.2019

Solární topné systémy

4.1. Klasifikace a hlavní prvky solárních soustav

Solární topné systémy jsou systémy, které využívají sluneční záření jako zdroj tepelné energie. Jejich charakteristickým rozdílem od ostatních nízkoteplotních topných systémů je použití speciálního prvku - solárního přijímače, určeného k zachycování slunečního záření a jeho přeměně na Termální energie.

Podle způsobu využití slunečního záření se solární nízkoteplotní topné systémy dělí na pasivní a aktivní.

Systémy se nazývají pasivní solární ohřev, ve kterém samotná budova nebo její jednotlivé ploty (kolektorová budova, kolektorová stěna, kolektorová střecha apod.) slouží jako prvek, který přijímá sluneční záření a přeměňuje ho na teplo (obr. 4.1.1)).

Rýže. 4.1.1 Pasivní nízkoteplotní solární topný systém "kolektorová stěna": 1 - sluneční paprsky; 2 – průsvitná obrazovka; 3 - vzduchová klapka; 4 - ohřátý vzduch; 5 - ochlazený vzduch z místnosti; 6 - vlastní dlouhovlnné tepelné záření nástěnného pole; 7 - černý povrch stěny přijímající paprsky; 8 - žaluzie.

Solární nízkoteplotní topné systémy se nazývají aktivní, ve kterých je solární přijímač samostatné samostatné zařízení, které nesouvisí s budovou. Aktivní solární systémy lze dále rozdělit:

podle účelu (zásobování teplou vodou, topné systémy, kombinované systémy zásobování teplem a chladem);

podle typu použité chladicí kapaliny (kapalina - voda, nemrznoucí kapalina a vzduch);

podle délky práce (celoroční, sezónní);

dle technického řešení schémat (jedno-, dvou-, vícesmyčkové).

Vzduch je široce používané chladivo, které nezamrzá v celém rozsahu provozních parametrů. Při použití jako nosič tepla je možné kombinovat topné systémy s ventilačním systémem. Vzduch je však chladivo s nízkou tepelnou kapacitou, což vede ke zvýšení spotřeby kovu pro instalaci systémů ohřev vzduchu ve srovnání s vodními systémy.

Voda je tepelně náročné a široce dostupné chladivo. Při teplotách pod 0°C je však nutné přidávat nemrznoucí kapaliny. Navíc je třeba vzít v úvahu, že voda nasycená kyslíkem způsobuje korozi potrubí a přístrojů. Spotřeba kovu ve vodních solárních systémech je ale mnohem nižší, což do značné míry přispívá k jejich širšímu využití.

Sezónní teplovodní solární systémy jsou obvykle jednookruhové a fungují v letních a přechodných měsících, v obdobích s kladnou venkovní teplotou. Mohou mít doplňkový zdroj tepla nebo se bez něj obejít v závislosti na účelu obsluhovaného objektu a provozních podmínkách.

Solární systémy pro vytápění objektů jsou většinou dvouokruhové nebo nejčastěji víceokruhové a pro různé okruhy lze použít různé nosiče tepla (například vodné roztoky nemrznoucích kapalin v solárním okruhu, voda v meziokruhech a vzduch ve spotřebitelském okruhu).

Kombinované celoroční solární systémy pro účely zásobování budov teplem a chladem jsou víceokruhové a zahrnují doplňkový zdroj tepla v podobě klasického tepelného generátoru na organické palivo nebo tepelného transformátoru.

Kruhový diagram solární topný systém je znázorněn na obrázku 4.1.2. Obsahuje tři cirkulační okruhy:

první okruh sestávající ze solárních kolektorů 1, oběhového čerpadla 8 a kapalinového výměníku 3 tepla;

druhý okruh, sestávající ze zásobníku 2, oběhového čerpadla 8 a tepelného výměníku 3;

třetí okruh, sestávající z akumulační nádrže 2, oběhového čerpadla 8, tepelného výměníku voda-vzduch (topení) 5.

Rýže. 4.1.2. Schéma solárního topného systému: 1 - solární kolektor; 2 - akumulační nádrž; 3 - výměník tepla; 4 - budova; 5 - ohřívač; 6 - podstudium otopné soustavy; 7 - záložní systém zásobování teplou vodou; osm - oběhové čerpadlo; 9 - ventilátor.

Solární topný systém funguje následovně. Chladivo (nemrznoucí kapalina) okruhu přijímajícího teplo, ohřívané v solárních kolektorech 1, vstupuje do výměníku 3 tepla, kde je teplo nemrznoucí směsi předáváno vodě cirkulující v prstencovém prostoru výměníku 3 tepla působením čerpadla 8 sekundárního okruhu. Ohřátá voda vstupuje do zásobníku 2. Ze zásobníku je voda odebírána čerpadlem teplé vody 8, přiváděna v případě potřeby na požadovanou teplotu ve zdvojovači 7 a vstupuje do systému zásobování teplou vodou objektu. Zásobník je napájen z vodovodu.

Pro vytápění je voda ze zásobníku 2 přiváděna čerpadlem třetího okruhu 8 do ohřívače 5, kterým je pomocí ventilátoru 9 proháněn vzduch a po zahřátí vstupuje do objektu 4. nepřítomnost slunečního záření nebo nedostatek tepelné energie generované solárními kolektory, práce zapíná zálohování 6.

Volba a rozmístění prvků solárního systému je v každém případě dáno klimatickými faktory, účelem objektu, způsobem spotřeby tepla a ekonomickými ukazateli.

4.2. Koncentrační solární přijímače

Koncentrační solární přijímače jsou kulová nebo parabolická zrcadla (obr. 4.2.1), vyrobená z leštěného kovu, v jejichž ohnisku je umístěn teplosběrný prvek (solární bojler), kterým cirkuluje chladicí kapalina. Jako nosič tepla se používá voda nebo nemrznoucí kapaliny. Při použití jako vodní chladicí kapalina v noci a během chladné období systém musí být vyprázdněn, aby nedošlo k jeho zamrznutí.

Aby byla zajištěna vysoká účinnost procesu zachycování a přeměny slunečního záření, musí být koncentrační sluneční přijímač neustále nasměrován striktně ke Slunci. Za tímto účelem je solární přijímač vybaven sledovacím systémem, včetně snímače směru slunce, elektronické převodní jednotky signálu, elektromotoru s převodovkou pro otáčení konstrukce solárního přijímače ve dvou rovinách.

Rýže. 4.2.1. Koncentrační solární přijímače: a - parabolický koncentrátor; b – parabolický žlabový koncentrátor; 1 - sluneční paprsky; 2 - teplo-přijímací prvek (solární kolektor); 3 - zrcadlo; 4 – mechanismus pohonu sledovacího systému; 5 - potrubí přivádějící a odvádějící chladicí kapalinu.

Výhodou systémů s koncentračními solárními přijímači je schopnost vytvářet teplo o poměrně vysoké teplotě (až 100 °C) a dokonce i páru. Nevýhody zahrnují vysoké náklady na stavbu; potřeba neustálého čištění reflexních ploch od prachu; pracovat pouze během denního světla, a proto je potřeba velkých baterií; vysoká spotřeba energie na pohon sledovacího systému pro dráhu Slunce, úměrná vyrobené energii. Tyto nedostatky brání široké uplatnění aktivní nízkoteplotní systémy solární ohřev s koncentračními solárními přijímači. Pro solární nízkoteplotní topné systémy se v poslední době nejčastěji používají ploché solární přijímače.

4.3. Ploché solární kolektory

Plochý solární kolektor - zařízení s plochou konfigurací absorbující panel a plochou průhlednou izolací pro pohlcování energie slunečního záření a její přeměnu na teplo.

Ploché solární kolektory (obr. 4.3.1) se skládají ze skleněného nebo plastového krytu (jednoduchý, dvojitý, trojitý), tepelně absorbujícího panelu natřeného černě na straně proti slunci, izolace na zadní straně a pouzdra (kov, plast , sklo, dřevo).

Rýže. 4.3.1. Plochý solární kolektor: 1 - sluneční paprsky; 2 - zasklení; 3 - tělo; 4 - povrch přijímající teplo; 5 - tepelná izolace; 6 - tmel; 7 - vlastní dlouhovlnné vyzařování teplo-přijímací desky.

Jako teplo přijímající panel lze použít jakýkoli kovový nebo plastový plech s kanály pro chladicí kapalinu. Panely pro příjem tepla jsou vyrobeny z hliníku nebo oceli dvou typů: plechové a lisované panely (trubka v plechu). Plastové panely kvůli křehkosti a rychlému stárnutí působením slunečního záření, stejně jako kvůli nízké tepelné vodivosti, nejsou široce používány.

Působením slunečního záření se teplo-přijímací panely ohřívají na teploty 70-80 °C, které překračují okolní teplotu, což vede ke zvýšení konvekčního přenosu tepla panelu v životní prostředí a své vlastní záření do nebe. Chcete-li dosáhnout více vysoké teploty chladiva, povrch desky je pokryt spektrálně selektivními vrstvami, které aktivně absorbují krátkovlnné záření slunce a snižují vlastní tepelné záření v dlouhovlnné části spektra. Takové struktury na bázi „černého niklu“, „černého chromu“, oxidu mědi na hliníku, oxidu mědi na mědi a dalších jsou drahé (jejich cena je často úměrná ceně samotného panelu přijímajícího teplo). Dalším způsobem, jak zlepšit výkon plochých kolektorů, je vytvořit vakuum mezi panelem pohlcujícím teplo a průhlednou izolací, aby se snížily tepelné ztráty (sluneční kolektory čtvrté generace).

Zkušenosti s provozováním solárních zařízení na bázi solárních kolektorů odhalily řadu významných nedostatků těchto systémů. Za prvé je to vysoká cena sběratelů. Zvýšení efektivity jejich práce díky selektivním nátěrům, zvýšení průhlednosti zasklení, evakuace a také zařízení chladicího systému se ukazuje jako ekonomicky nerentabilní. Značnou nevýhodou je nutnost častého čištění skla od prachu, což prakticky vylučuje použití kolektoru v průmyslových oblastech. Při dlouhodobém provozu solárních kolektorů, zejména v zimních podmínkách, dochází k jejich častému výpadku z důvodu nerovnoměrného rozpínání osvětlených a tmavých ploch skel z důvodu porušení celistvosti zasklení. Existuje také velké procento selhání kolektoru během přepravy a instalace. Významnou nevýhodou systémů s kolektory je také nerovnoměrné zatížení během roku a dne. Zkušenosti z provozu kolektorů v podmínkách Evropy a evropské části Ruska s vysokým podílem difúzního záření (až 50 %) ukázaly na nemožnost vytvoření celoročního autonomního systému zásobování teplou vodou a vytápění. Všechny solární systémy se solárními kolektory ve středních zeměpisných šířkách vyžadují instalaci velkých zásobníků a zařazení doplňkového zdroje energie do systému, což snižuje ekonomický efekt jejich používání. V tomto ohledu je nejúčelnější je používat v oblastech s vysokou průměrnou intenzitou slunečního záření (ne nižší než 300 W/m2).

Potenciální příležitosti pro využití solární energie na Ukrajině

Na území Ukrajiny je energie slunečního záření na jeden průměrný roční světelný den v průměru 4 kW ∙ hodina na 1 m 2 (v letní dny- až 6 - 6,5 kW ∙ hodina), tj. asi 1,5 tisíce kW ∙ hodina za rok pro každou metr čtvereční. To je zhruba stejně jako ve střední Evropě, kde je využití solární energie nejrozšířenější.

Kromě příznivých klimatických podmínek na Ukrajině působí vysoce kvalifikovaný vědecký personál v oblasti využití solární energie. Po návratu prof. Bojko B.T. z UNESCO, kde vedl mezinárodní program UNESCO o využití sluneční energie (1973-1979), zahájil intenzivní vědeckou a organizační činnost na Charkovském polytechnickém institutu (dnes Národní technická univerzita - KhPI) o vývoji nové vědecké a vzdělávací oblasti vědy o materiálech pro solární energii. Již v roce 1983 se v souladu s nařízením Ministerstva vysokého školství SSSR N 885 ze dne 13. července 1983 na Charkovském polytechnickém institutu poprvé v praxi vysokého školství v SSSR uskutečnila příprava fyziků s profilací. v oboru materiálové vědy pro solární energii v rámci specializace „Fyzika kovů“. Tím byl v roce 1988 položen základ pro vytvoření postgraduálního oddělení „Fyzikální materiály pro elektroniku a solární energii“ (FMEG). Katedra FMEG ve spolupráci s Výzkumným ústavem přístrojové techniky (Charkov) v rámci vesmírného programu Ukrajiny se podílela na vytvoření křemíku solární panely s účinností 13 - 14 % pro ukrajinské kosmické lodě.

Od roku 1994 katedra FMEG s podporou Univerzity ve Stuttgartu a Evropského společenství, jakož i Technické univerzity v Zurichu a Švýcarské národní vědecké společnosti přijímá Aktivní účast ve vědeckém výzkumu vývoje filmových solárních článků.

Ekologie spotřeby Manor: Většinu roku musíme utrácet peníze za vytápění našich domovů. V takové situaci nebude jakákoli pomoc zbytečná. Pro tyto účely se nejlépe hodí sluneční energie: je absolutně šetrná k životnímu prostředí a zdarma.

Většinu roku musíme utrácet peníze za vytápění našich domovů. V takové situaci nebude jakákoli pomoc zbytečná. Pro tyto účely se nejlépe hodí sluneční energie: je absolutně šetrná k životnímu prostředí a zdarma. Moderní technologie umožňují solární ohřev soukromého domu nejen v jižních oblastech, ale také ve středním pruhu.

Co nabízí moderní technologie

Průměrně 1 m2 zemského povrchu přijme 161 wattů sluneční energie za hodinu. Samozřejmě, že na rovníku bude toto číslo mnohonásobně vyšší než v Arktidě. Hustota slunečního záření navíc závisí na roční době. V moskevské oblasti se intenzita slunečního záření v prosinci až lednu liší od května až července více než pětkrát. Moderní systémy jsou však natolik účinné, že mohou fungovat téměř kdekoli na zemi.

Problém využití energie slunečního záření s maximální účinnost je řešena dvěma způsoby: přímý ohřev v termických kolektorech a solární fotovoltaické baterie.

Solární panely nejprve přeměňují energii slunečního záření na elektřinu a poté ji předávají prostřednictvím speciálního systému spotřebitelům, jako je elektrokotel.

Tepelné kolektory zahřívající se působením slunečního záření ohřívají chladicí kapalinu topných systémů a zásobování teplou vodou.

Existuje několik typů tepelných kolektorů, včetně otevřených a uzavřené systémy, ploché a kulové konstrukce, polokulové rozdělovací koncentrátory a mnoho dalších možností.

K vytápění se využívá tepelná energie získaná ze slunečních kolektorů horká voda nebo chladicí kapalina topného systému.

I přes jasný pokrok ve vývoji řešení pro sběr, skladování a využití solární energie existují výhody i nevýhody.

Účinnost solárního ohřevu je v našich zeměpisných šířkách spíše nízká, což je vysvětleno nedostatečným počtem slunečných dnů pro pravidelný provoz systému.

Klady a zápory využívání solární energie

Nejviditelnější výhodou využití solární energie je její dostupnost. Ve skutečnosti lze solární energii shromažďovat a využívat i v tom nejchmurnějším a zataženém počasí.

Druhým plusem jsou nulové emise. Ve skutečnosti je to nejekologičtější a nejpřirozenější forma energie. Solární panely a kolektory neprodukují hluk. Ve většině případů jsou instalovány na střechách budov, aniž by zabíraly užitnou plochu příměstské oblasti.

Nevýhody spojené s využíváním sluneční energie jsou nestálost osvětlení. V noci není co sbírat, situaci zhoršuje fakt, že vrchol topné sezóny připadá na nejkratší denní hodiny v roce.

Významnou nevýhodou vytápění založeného na použití solárních kolektorů je nemožnost akumulace tepelné energie. Ve schématu je zahrnuta pouze expanzní nádrž

Je nutné hlídat optickou čistotu panelů, mírné znečištění razantně snižuje účinnost.

Navíc nelze říci, že provoz solárního systému je zcela zdarma, jsou zde fixní náklady na odpisy zařízení, provoz oběhového čerpadla a řídicí elektroniky.

Otevřete solární kolektory

Otevřený solární kolektor je soustava trubic nechráněných před vnějšími vlivy, kterými cirkuluje chladivo ohřáté přímo sluncem. Jako nosič tepla se používá voda, plyn, vzduch, nemrznoucí kapalina. Trubky jsou buď namontovány na nosnou desku ve tvaru hada nebo připojeny v paralelních řadách k výstupu.

Sluneční kolektory otevřeného typu nejsou schopny vyrovnat se s vytápěním soukromého domu. Kvůli chybějící izolaci se chladicí kapalina rychle ochladí. Používají se v létě především k ohřevu vody ve sprchách nebo bazénech.

Otevřené kolektory obvykle nemají žádnou izolaci. Konstrukce je velmi jednoduchá, proto má nízkou cenu a často se vyrábí nezávisle.

Kvůli chybějící izolaci prakticky nešetří energii přijatou ze slunce, vyznačují se nízkou účinností. Používají se především v letní období pro ohřev vody v bazénech nebo letních sprchách. Instalují se ve slunných a teplých oblastech s malými rozdíly v teplotě okolního vzduchu a ohřáté vody. Funguje dobře pouze za slunečného, klidného počasí.

Nejjednodušší solární kolektor s chladičem vyrobený z arkýře polymerové trubky, zajistí dodávku ohřáté vody v zemi pro zavlažování a domácí potřeby

Trubicové solární kolektory

Trubicové solární kolektory jsou sestaveny ze samostatných trubic, kterými prochází voda, plyn nebo pára. Jedná se o jeden ze solárních systémů otevřeného typu. Chladicí kapalina je však již mnohem lépe chráněna před vnějšími negativy. Zejména ve vakuových instalacích, uspořádaných podle principu termosek.

Každá trubice je připojena k systému samostatně, vzájemně paralelně. Pokud jedna trubka selže, je snadné ji vyměnit za novou. Celou konstrukci lze sestavit přímo na střechu budovy, což značně usnadňuje instalaci.

Trubkový kolektor má modulární konstrukci. Hlavním prvkem je vakuová trubice, počet trubic se pohybuje od 18 do 30, což umožňuje přesně zvolit výkon systému

Významné plus trubicových solárních kolektorů spočívá ve válcovém tvaru hlavních prvků, díky kterému je sluneční záření zachycováno po celý den bez použití drahých systémů pro sledování pohybu svítidla.

Speciální vícevrstvý nátěr vytváří jakousi optickou past na sluneční paprsky. Diagram částečně ukazuje vnější stěnu vakuové baňky odrážející paprsky na stěny vnitřní baňky

Podle provedení trubic se rozlišují solární kolektory tužkové a koaxiální.

Koaxiální trubice je nádoba Diyur nebo známá termoska. Jsou vyrobeny ze dvou baněk, mezi kterými je odčerpáván vzduch. Vnitřní povrch vnitřní žárovky je potažen vysoce selektivním povlakem, který účinně absorbuje sluneční energii.

Tepelná energie z vnitřní selektivní vrstvy se přenáší do tepelné trubice nebo vnitřního výměníku tepla z hliníkových desek. V této fázi dochází k nežádoucím tepelným ztrátám.

Tuba pera je skleněný válec s tlumičem vloženým dovnitř.

Pro dobrou tepelnou izolaci je vzduch z trubky odčerpáván. Přenos tepla z absorbéru probíhá beze ztrát, takže účinnost pérových trubic je vyšší.

Podle způsobu přenosu tepla existují dva systémy: přímoproudé a s tepelnou trubicí (heat pipe).

Termozkumavka je uzavřená nádoba s těkavou kapalinou.

Uvnitř termotrubice je těkavá kapalina, která absorbuje teplo vnitřní stěna baňky nebo z perového absorbéru. Působením teploty se kapalina vaří a stoupá ve formě páry. Poté, co je teplo odevzdáno do topné nebo horké vody, pára kondenzuje na kapalinu a stéká dolů.

Voda při nízkém tlaku se často používá jako těkavá kapalina.

Systém s přímým průtokem používá trubku ve tvaru U, kterou cirkuluje voda nebo chladicí kapalina topného systému.

Jedna polovina trubky ve tvaru U je určena pro studené chladivo, druhá odebírá ohřátou. Při zahřátí se chladicí kapalina rozšiřuje a vstupuje do akumulační nádrže, což zajišťuje přirozenou cirkulaci. Stejně jako u termotrubkových systémů musí být minimální úhel sklonu alespoň 20°.

Systémy s přímým prouděním jsou účinnější, protože okamžitě ohřívají chladicí kapalinu.

Pokud se plánuje použití solárních kolektorových systémů po celý rok, pak se do nich pumpují speciální nemrznoucí směsi.

Klady a zápory trubkových kolektorů

Použití trubicových solárních kolektorů má řadu výhod i nevýhod. Konstrukce trubicového solárního kolektoru se skládá ze stejných prvků, které se poměrně snadno vyměňují.

výhody:

nízké tepelné ztráty;
schopnost pracovat při teplotách až -30⁰С;
efektivní výkon během denních hodin;
dobrý výkon v oblastech s mírným a chladným klimatem;
nízký vítr, odůvodněný schopností trubkových systémů jimi procházet vzduchové hmoty;
možnost vzniku vysoké teploty chladicí kapaliny.

Strukturálně má trubková struktura omezený povrch otvoru. Má následující nevýhody:

není schopen samočištění od sněhu, ledu, mrazu;
vysoká cena.

Navzdory původně vysokým nákladům se trubkové kolektory zaplatí rychleji. Mají dlouhou životnost.

Ploché uzavřené solární kolektory

Plochý kolektor se skládá z hliníkového rámu, speciální absorpční vrstvy - absorbéru, průhledného povlaku, potrubí a ohřívače.

Jako absorbér je použit černěný měděný plech, který se vyznačuje ideální tepelnou vodivostí pro vytváření solárních systémů. Když je sluneční energie absorbována absorbérem, solární energie jím přijatá se přenáší na nosič tepla, který cirkuluje systémem trubek přiléhajících k absorbéru.

Z vnější strany je uzavřený panel chráněn průhledným nátěrem. Je vyrobeno z protinárazového tvrzeného skla s šířkou pásma 0,4-1,8 mikronu. Tento rozsah odpovídá maximálnímu slunečnímu záření. Protinárazové sklo je dobrou ochranou proti krupobití. Na zadní straně je celý panel bezpečně izolován.

Ploché solární kolektory se vyznačují maximálním výkonem a jednoduchým designem. Jejich účinnost se zvyšuje díky použití absorbéru. Jsou schopny zachytit difúzní i přímé sluneční záření.

Seznam výhod uzavřených plochých panelů zahrnuje:

jednoduchost designu;
dobrý výkon v teplých klimatických oblastech;
možnost instalace v jakémkoli úhlu, pokud existují zařízení pro změnu úhlu sklonu;
schopnost samočištění od sněhu a mrazu;
nízká cena.

Ploché solární kolektory jsou zvláště výhodné, pokud je jejich použití plánováno ve fázi návrhu. Životnost kvalitních výrobků je 50 let.

Mezi nevýhody patří:

vysoké tepelné ztráty;
velká hmotnost;
vysoký vítr, když jsou panely umístěny pod úhlem k horizontu;
omezení výkonu při poklesu teploty o více než 40 °C.

Rozsah použití uzavřených kolektorů je mnohem širší než u solárních instalací otevřeného typu. V létě jsou schopny plně uspokojit potřebu teplé vody. V chladných dnech, které během topného období nezahrnují veřejné služby, mohou pracovat místo plynových a elektrických ohřívačů.

Srovnání vlastností solárních kolektorů

Nejdůležitějším ukazatelem solárního kolektoru je účinnost. Užitný výkon solárních kolektorů různých konstrukcí závisí na teplotním rozdílu. Ploché kolektory jsou přitom mnohem levnější než trubkové.

Hodnoty účinnosti závisí na kvalitě výroby solárního kolektoru. Účelem grafu je ukázat účinnost použití různých systémů v závislosti na rozdílu teplot.

Při výběru solárního kolektoru byste měli věnovat pozornost řadě parametrů ukazujících účinnost a výkon zařízení.

Sluneční kolektory mají několik důležitých vlastností:

adsorpční koeficient - ukazuje poměr absorbované energie k celkové;
emisní faktor - udává poměr předané energie k absorbované;
celková plocha a plocha otvoru;
účinnost.

Plocha apertury je pracovní plocha solárního kolektoru. Plochý kolektor má maximální plochu apertury. Plocha otvoru se rovná ploše absorbéru.

Způsoby připojení k topnému systému

Vzhledem k tomu, že solární zařízení nemohou zajistit stabilní a nepřetržitý přísun energie, je zapotřebí systém, který je odolný vůči těmto nedostatkům.

Pro centrální Rusko nemohou solární zařízení zaručit stabilní dodávku energie, proto se používají jako doplňkový systém. Integrace do stávajícího systému vytápění a ohřevu vody je u solárního kolektoru a solární baterie odlišná.

Schéma zapojení tepelného kolektoru

V závislosti na účelu použití kolektoru tepla se používají různé systémy připojení. Může být několik možností:

Letní varianta pro zásobování teplou vodou
Zimní varianta vytápění a ohřevu teplé vody

Letní verze je nejjednodušší a obejde se i bez oběhového čerpadla s využitím přirozené cirkulace vody.

Voda se ohřívá v solárním kolektoru a díky tepelné roztažnosti vstupuje do zásobníku nebo kotle. V tomto případě dochází k přirozené cirkulaci: studená voda je nasávána do místa teplé vody ze zásobníku.

V zimě při záporných teplotách není přímý ohřev vody možný. Uzavřeným okruhem cirkuluje speciální nemrznoucí směs, která zajišťuje přenos tepla z kolektoru do výměníku tepla v nádrži

Jako každý systém založený na přirozené cirkulaci nefunguje příliš efektivně a vyžaduje dodržování předpisů potřebné svahy. Akumulační nádrž musí být navíc vyšší než solární kolektor.

Aby voda vydržela horká co nejdéle, je třeba nádrž pečlivě izolovat.

Pokud chcete skutečně dosáhnout co nejefektivnějšího provozu solárního kolektoru, schéma zapojení se zkomplikuje.

Systémem solárních kolektorů cirkuluje nemrznoucí chladicí kapalina. Nucený oběh zajišťuje čerpadlo ovládané regulátorem.

Regulátor řídí provoz oběhového čerpadla na základě odečtů alespoň dvou teplotních čidel. První snímač měří teplotu v akumulační nádrži, druhý - na přívodním potrubí horkého chladicího média solárního kolektoru. Jakmile teplota v nádrži překročí teplotu chladicí kapaliny, regulátor v kolektoru vypne oběhové čerpadlo a zastaví cirkulaci chladicí kapaliny systémem.

Jakmile teplota v zásobníku klesne pod nastavenou hodnotu, zapne se topný kotel.

Schéma zapojení solární baterie

Bylo by lákavé použít podobné schéma pro připojení solární baterie k elektrické síti, jako je implementováno v případě solárního kolektoru, který akumuluje energii přijatou během dne. Bohužel pro systém napájení soukromého domu je velmi nákladné vytvořit baterii s dostatečnou kapacitou. Schéma zapojení je tedy následující.

Při snížení výkonu elektrický proud ze solární baterie jednotka ATS (automatický přepínač přenosu) zajišťuje připojení spotřebičů do společné elektrické sítě

Ze solárních panelů jde nabíjení do regulátoru nabíjení, který plní několik funkcí: zajišťuje neustálé dobíjení baterií a stabilizuje napětí. Dále je elektrický proud přiváděn do střídače, kde dochází k přeměně stejnosměrný proud 12V nebo 24V až 220V jednofázové AC.

Naše elektrické sítě bohužel nejsou uzpůsobeny pro příjem energie, mohou pracovat pouze jedním směrem od zdroje ke spotřebiteli. Z tohoto důvodu nebudete moci vyrobenou elektřinu prodat nebo alespoň nechat měřidlo točit opačným směrem.

Použití solárních panelů je výhodné v tom, že poskytují více univerzální pohled energie, ale zároveň nelze srovnávat účinností se solárními kolektory. Ty však nemají schopnost ukládat energii, na rozdíl od solárních fotovoltaických baterií.

Jak vypočítat požadovaný výkon kolektoru

Při výpočtu potřebného výkonu solárního kolektoru je velmi často mylné provádět výpočty na základě příchozí sluneční energie v nejchladnějších měsících roku.

Faktem je, že ve zbývajících měsících roku se bude celý systém neustále přehřívat. Teplota chladiva v létě na výstupu ze solárního kolektoru může dosáhnout 200°C při ohřevu párou nebo plynem, 120°C nemrznoucí kapaliny, 150°C vody. Pokud se chladicí kapalina vaří, částečně se odpaří. V důsledku toho bude muset být vyměněn.

zajištění dodávky teplé vody ne více než 70 %;
zajištění topného systému ne více než 30 %.

Zbytek potřebného tepla by mělo být vyrobeno standardním topným zařízením. Nicméně s takovými ukazateli se ročně ušetří v průměru asi 40 % na vytápění a zásobování teplou vodou.

Energie generovaná jednou trubicí vakuový systém závisí na geografické poloze. Ukazatel sluneční energie dopadající za rok na 1 m2 pozemku se nazývá sluneční záření. Znáte-li délku a průměr trubice, můžete vypočítat aperturu - efektivní absorpční plochu. Zbývá použít absorpční a emisní koeficienty pro výpočet výkonu jedné trubice za rok.

Příklad výpočtu:

Standardní délka trubky je 1800 mm, efektivní délka je 1600 mm. Průměr 58 mm. Clona je zastíněná oblast vytvořená trubicí. Oblast stínového obdélníku tedy bude:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m2

Účinnost střední trubice je 80 %, solární oslunění pro Moskvu je cca 1170 kWh/m2 za rok. Jedna trubka tedy vyjde ročně:

W \u003d 0,0928 * 1170 * 0,8 \u003d 86,86 kW * h

Nutno podotknout, že se jedná o velmi přibližný výpočet. Množství vyrobené energie závisí na orientaci instalace, úhlu, průměrné roční teplotě atd. zveřejněno

Klasifikace a hlavní prvky solárních soustav

Podle způsobu využití slunečního záření se solární nízkoteplotní topné systémy dělí na pasivní a aktivní.

Solární systémy vytápění se nazývají pasivní, u kterých samotná budova nebo její jednotlivé ploty (kolektorová budova, kolektorová stěna, kolektorová střecha atd.) slouží jako prvek, který přijímá sluneční záření a přeměňuje ho na teplo (obr. 3.4)) .

Rýže. 3.4. Pasivní nízkoteplotní solární systém "kolektorová stěna": 1 - sluneční paprsky; 2 – průsvitná obrazovka; 3 - vzduchová klapka; 4 - ohřátý vzduch; 5 - ochlazený vzduch z místnosti; 6 - vlastní dlouhovlnné tepelné záření nástěnného pole; 7 - černý povrch stěny přijímající paprsky; 8 - žaluzie.

- podle účelu (zásobování teplou vodou, topné systémy, kombinované systémy zásobování teplem a chladem);

- podle typu použité chladicí kapaliny (kapalina - voda, nemrznoucí kapalina a vzduch);

- podle délky práce (celoroční, sezónní);

- dle technického řešení schémat (jedno-, dvou-, vícesmyčkové).

Vzduch je široce používané chladivo, které nezamrzá v celém rozsahu provozních parametrů. Při použití jako nosič tepla je možné kombinovat topné systémy s ventilačním systémem. Vzduch je však nosič tepla s nízkou tepelnou kapacitou, což vede ke zvýšení spotřeby kovů pro instalaci systémů ohřevu vzduchu oproti systémům vodním.

Schéma solárního topného systému je znázorněno na obrázku 3.5. Obsahuje tři cirkulační okruhy:

- první okruh sestávající ze solárních kolektorů 1, oběhového čerpadla 8 a kapalinového výměníku 3 tepla;

- druhý okruh, sestávající ze zásobníku 2, oběhového čerpadla 8 a tepelného výměníku 3;

- třetí okruh, sestávající z akumulační nádrže 2, oběhového čerpadla 8, výměníku tepla voda-vzduch (topení) 5.

Rýže. 3.5. Schéma solárního topného systému: 1 - solární kolektor; 2 - akumulační nádrž; 3 - výměník tepla; 4 - budova; 5 - ohřívač; 6 - podstudium otopné soustavy; 7 - záložní systém zásobování teplou vodou; 8 - oběhové čerpadlo; 9 - ventilátor.

Volba a rozmístění prvků solárního systému je v každém případě dáno klimatickými faktory, účelem objektu, způsobem spotřeby tepla a ekonomickými ukazateli.

Koncentrační solární přijímače

Koncentrační solární přijímače jsou kulová nebo parabolická zrcadla (obr. 3.6), vyrobená z leštěného kovu, v jejichž ohnisku je umístěn teplosběrný prvek (solární bojler), kterým cirkuluje chladicí kapalina. Jako nosič tepla se používá voda nebo nemrznoucí kapaliny. Při použití vody jako nosiče tepla v noci a v chladném období je nutné systém vyprázdnit, aby nedošlo k jeho zamrznutí.

Výhodou systémů s koncentračními solárními přijímači je schopnost vytvářet teplo o poměrně vysoké teplotě (až 100 °C) a dokonce i páru. Nevýhody zahrnují vysoké náklady na stavbu; potřeba neustálého čištění reflexních ploch od prachu; pracovat pouze během denního světla, a proto je potřeba velkých baterií; vysoká spotřeba energie na pohon sledovacího systému pro dráhu Slunce, úměrná vyrobené energii. Tyto nedostatky brání širokému využití aktivních nízkoteplotních solárních topných systémů s koncentračními solárními přijímači. Pro solární nízkoteplotní topné systémy se v poslední době nejčastěji používají ploché solární přijímače.

Ploché solární kolektory

Plochý solární kolektor - zařízení s plochou konfigurací absorbující panel a plochou průhlednou izolací pro pohlcování energie slunečního záření a její přeměnu na teplo.

Ploché solární kolektory (obr. 3.7) se skládají ze skleněného nebo plastového krytu (jednoduchý, dvojitý, trojitý), teplo pohlcujícího panelu natřeného černě na straně proti slunci, izolace na zadní straně a pouzdra (kov, plast, sklo , dřevěné).

Rýže. 3.6 Koncentrační solární přijímače: a - parabolický koncentrátor; b – parabolický žlabový koncentrátor; 1 - sluneční paprsky; 2 - teplo-přijímací prvek (solární kolektor); 3 - zrcadlo; 4 – mechanismus pohonu sledovacího systému; 5 - potrubí přivádějící a odvádějící chladicí kapalinu.

Rýže. 3.7. Plochý solární kolektor: 1 - sluneční paprsky; 2 - zasklení; 3 - tělo; 4 - povrch přijímající teplo; 5 - tepelná izolace; 6 - tmel; 7 - vlastní dlouhovlnné vyzařování teplo-přijímací desky.

Působením slunečního záření se teplo-přijímací panely ohřívají na teploty 70-80 °C, které překračují okolní teplotu, což vede ke zvýšení konvekčního přenosu tepla panelu do okolí a vlastního sálání do okolí. nebe. Pro dosažení vyšších teplot chladicí kapaliny je povrch desky pokryt spektrálně selektivními vrstvami, které aktivně absorbují krátkovlnné záření ze slunce a snižují vlastní tepelné záření v dlouhovlnné části spektra. Takové struktury na bázi „černého niklu“, „černého chromu“, oxidu mědi na hliníku, oxidu mědi na mědi a dalších jsou drahé (jejich cena je často úměrná ceně samotného panelu přijímajícího teplo). Dalším způsobem, jak zlepšit výkon plochých kolektorů, je vytvořit vakuum mezi panelem pohlcujícím teplo a průhlednou izolací, aby se snížily tepelné ztráty (sluneční kolektory čtvrté generace).

Solární vytápění je způsob vytápění bytového domu, který je každým dnem stále populárnější v mnoha, většinou vyspělých, zemích světa. Největšími úspěchy v oblasti solární tepelné energie se dnes mohou pochlubit země západní a střední Evropy. Na území Evropské unie došlo za poslední desetiletí k meziročnímu růstu odvětví obnovitelné energie o 10–12 %. Tato úroveň rozvoje je velmi významným ukazatelem.

sluneční kolektor

Jednou z nejviditelnějších aplikací solární energie je její využití pro ohřev vody a vzduchu (jako nosiče tepla). V klimatických oblastech, kde převládá chladné počasí, pro pohodlné bydlení lidé jsou povinni vypočítat a organizovat topné systémy pro každou obytnou budovu. Měly by mít zásobování teplou vodou pro různé potřeby, kromě toho je potřeba domy vytápět. Samozřejmě, nejlepší možnost zde bude aplikováno schéma, kde fungují automatizované systémy zásobování teplem.

Průmyslové podniky vyžadují ve výrobním procesu velké objemy denní teplé vody. Jako příklad můžeme uvést Austrálii, kde je téměř 20 procent veškeré spotřebované energie vynaloženo na ohřev teplonosné kapaliny na teplotu nepřesahující 100 oC. Z tohoto důvodu se v některých vyspělých zemích Západu a ve větší míře v Izraeli, Severní Americe, Japonsku a samozřejmě v Austrálii velmi rychle rozšiřuje výroba solárních topných systémů.

Rozvoj energetiky bude v blízké budoucnosti nepochybně směřovat ve prospěch využití slunečního záření. Hustota slunečního záření na povrch Země průměrně 250 wattů na metr čtvereční. A to přesto, že dva watty na metr čtvereční stačí k uspokojení ekonomických potřeb člověka v nejméně průmyslových oblastech.

Výhodným rozdílem mezi solární energií a jinými energetickými průmysly, které využívají procesy spalování fosilních paliv, je šetrnost k životnímu prostředí přijímané energie. Práce solární zařízení nevede k oddělení škodlivé emise v atmosféře.

Výběr aplikačního schématu zařízení, pasivní a aktivní systémy

Existují dvě schémata využití slunečního záření jako topného systému pro domácnost. Jedná se o aktivní a pasivní systémy. Pasivní solární systémy vytápění - takové, ve kterých prvkem, který přímo pohlcuje sluneční záření a vytváří z něj teplo, je samotná konstrukce domu nebo jeho jednotlivé části. Těmito prvky mohou být plot, střecha, samostatné části budovy postavené na základě určitého schématu. Pasivní systémy nepoužívají mechanické pohyblivé části.

Aktivní systémy fungují na základě opačného schématu vytápění domů, aktivně využívají mechanická zařízení (čerpadla, motory, při jejich použití počítají i potřebný výkon).

Nejjednodušší v designu a méně nákladné z finančního hlediska při instalaci obvodu jsou pasivní systémy. Takové topné okruhy nevyžadují instalaci přídavných zařízení pro absorpci a následnou distribuci slunečního záření v systému vytápění domu. Provoz takových systémů je založen na principu přímého vytápění obytného prostoru přímo přes světlopropustné stěny umístěné na jižní straně. Doplňkovou funkci vytápění zajišťují vnější plochy prvků oplocení domu, které jsou opatřeny vrstvou průhledných clon.

Pro nastartování procesu přeměny slunečního záření na tepelnou energii je použit systém konstrukcí založený na použití solárních přijímačů s průhledným povrchem, kde hlavní funkci hraje „skleníkový efekt“, využívá se schopnosti skla zadržovat tepelné záření , což zvyšuje teplotu uvnitř místnosti.

Je třeba poznamenat, že použití pouze jednoho z typů systémů nemusí být zcela oprávněné. Pečlivý výpočet často ukazuje, že významného snížení tepelných ztrát a snížení energetických potřeb budovy lze dosáhnout použitím integrovaných systémů. Obecná práce aktivní i pasivní systémy kombinací pozitivních vlastností poskytnou maximální účinek.

Běžně používaný výpočet účinnosti ukazuje, že pasivní využití slunečního záření zajistí přibližně 14 až 16 procent potřeb vytápění vašeho domu. Takový systém bude důležitou součástí procesu výroby tepla.

Nicméně i přes jisté pozitivní vlastnosti pasivní systémy, hlavní možnosti pro plné uspokojení potřeb budovy v teple, je stále nutné využívat aktivní topné zařízení. Systémy, jejichž funkcí je přímá absorpce, akumulace a distribuce slunečního záření.

Plánování a kalkulace

Počítejte s možností instalace aktivních topných systémů využívajících solární energii (krystalické solární články, solární kolektory), nejlépe již ve fázi projektování budovy. Tento okamžik však není povinný, instalace takového systému je možná i na stávajícím úkolu, bez ohledu na rok jeho výstavby (základem úspěchu je správný výpočet celého schématu).

Instalace zařízení se provádí na jižní straně domu. Tato poloha vytváří podmínky pro maximální absorpci dopadajícího slunečního záření v zimním období. Fotobuňky, které přeměňují sluneční energii a jsou instalovány na pevné konstrukci, jsou nejúčinnější, když jsou namontovány vůči zemskému povrchu pod úhlem rovným zeměpisné poloze vytápěné budovy. Úhel střechy, stupeň natočení domu na jih - to jsou významné body, které je třeba vzít v úvahu při výpočtu celého schématu vytápění.

Solární fotobuňky a solární kolektory musí být instalovány co nejblíže místu spotřeby energie. Pamatujte, že čím blíže postavíte koupelnu a kuchyň, tím menší budou tepelné ztráty (v tomto případě si vystačíte s jedním solárním kolektorem, který vytopí obě místnosti). Hlavním kritériem pro hodnocení výběru zařízení, které potřebujete, je jeho účinnost.

Aktivní solární topné systémy jsou rozděleny do následujících skupin podle následujících kritérií:

Použití záložního okruhu;
Sezónnost práce (po celý rok nebo v určité sezóně);
Funkční účel - vytápění, zásobování horká voda a kombinované systémy;
Použitým nosičem tepla je kapalina nebo vzduch;
Použité technické řešení pro počet okruhů (1, 2 nebo více).

Obecná ekonomická data poslouží jako hlavní faktor při výběru jednoho z typů zařízení. Správně se rozhodnout vám pomůže kompetentní tepelný výpočet celého systému. Výpočet musí být proveden s přihlédnutím k ukazatelům každé konkrétní místnosti, kde se plánuje organizace solárního vytápění a (nebo) dodávky teplé vody. Je třeba vzít v úvahu umístění budovy, klimatické přírodní podmínky, velikost nákladů na vytlačovaný energetický zdroj. Správný výpočet a úspěšná volba schématu organizace zásobování teplem je klíčem k ekonomické proveditelnosti využití solárních zařízení.

Solární topný systém

Nejběžnějším schématem vytápění je instalace solárních kolektorů, které zajišťují akumulaci absorbované energie ve speciální nádobě - baterii.

K dnešnímu dni jsou nejrozšířenější dvouokruhová schémata vytápění pro obytné prostory, ve kterých je instalován systém nuceného oběhu chladicí kapaliny v kolektoru. Princip jeho práce je následující. Teplá voda je přiváděna shora skladovací nádrž, proces probíhá automaticky podle fyzikálních zákonů. Studený tekoucí voda je tlakově přiváděna do spodní části zásobníku, tato voda vytlačuje ohřátou vodu nashromážděnou v horní části zásobníku, která pak vstupuje do systému zásobování teplou vodou domu, aby uspokojila potřeby domácnosti a vytápění.

U rodinného domu se obvykle instaluje akumulační nádrž o objemu 400 až 800 litrů. K zahřátí nosiče tepla takových objemů v závislosti na přírodní podmínky je nutné správně vypočítat plochu solárního kolektoru. Je také nutné ekonomicky zdůvodnit použití zařízení.

Standardní sada vybavení pro montáž solárního systému je následující:

Přímo samotný solární kolektor;
Montážní systém (podpěry, nosníky, držáky);
skladovací nádrž;
Nádrž kompenzující nadměrnou expanzi tepelného nosiče;
Ovládací zařízení čerpadla;
Čerpadlo (sada ventilů);
Teplotní senzory;
Zařízení pro výměnu tepla (používané ve schématech s velkými objemy);
Tepelně izolované trubky;
Bezpečnostní a ovládací armatury;
Kování.

Systém založený na panelech absorbujících teplo. Takové panely se zpravidla používají ve fázi nové výstavby. Pro jejich instalaci je nutné postavit speciální konstrukci zvanou horká střecha. To znamená, že panely musí být instalovány přímo do střešní konstrukce s použitím střešních prvků jako integrálních prvků krytu zařízení. Taková instalace sníží vaše náklady na vytvoření topného systému, bude však vyžadovat vysoce kvalitní práci na hydroizolaci spojů zařízení a střechy. Tento způsob instalace zařízení bude vyžadovat, abyste pečlivě navrhli a naplánovali všechny fáze práce. Je potřeba vyřešit mnoho problémů souvisejících s potrubím, umístěním akumulační nádrže, instalací čerpadla, úpravou sklonů. Pokud nebude budova nejúspěšnějším způsobem otočena na jih, bude třeba vyřešit poměrně mnoho instalačních problémů.

Obecně platí, že projekt solární systémy vytápění se bude v různé míře lišit od ostatních. Pouze základní principy systému zůstanou nezměněny. Proto není možné uvést přesný seznam potřebných dílů pro kompletní instalaci celého systému, protože během procesu instalace může být nutné použít doplňkové prvky a materiály.

Kapalinové topné systémy

V systémech fungujících na bázi kapalného nosiče tepla se jako akumulační médium používá obyčejná voda. Absorpce energie probíhá v solárních kolektorech design bytu. Energie se ukládá do zásobníku a využívá se podle potřeby.

K přenosu energie z akumulačního zařízení do budovy slouží výměník tepla voda-voda nebo voda-vzduch. Systém zásobování teplou vodou je vybaven přídavným zásobníkem, který se nazývá předehřívací zásobník. Voda se v ní ohřívá vlivem slunečního záření a následně vstupuje do klasického ohřívače vody.

Systém ohřevu vzduchu

Takový systém využívá vzduch jako nosič tepla. Chladivo se ohřívá v plochém solárním kolektoru a následně se ohřátý vzduch dostává do vytápěné místnosti nebo do speciálního akumulačního zařízení, kde se absorbovaná energie ukládá do speciální trysky, kterou ohřívá přicházející horký vzduch. Díky této vlastnosti systém nadále zásobuje dům teplem i v noci, kdy není k dispozici sluneční záření.

Systémy s nuceným a přirozeným oběhem

Základem provozu systémů s přirozenou cirkulací je nezávislý pohyb chladicí kapaliny. Vlivem stoupající teploty ztrácí hustotu a má tedy tendenci horní část zařízení. Výsledný rozdíl tlaku způsobuje, že zařízení funguje.

Hlavní podíl nákladů na údržbu vlastní dům zohledňují náklady na vytápění. Proč nevyužít volnou energii přírodních zdrojů, jako je slunce, k vytápění budovy? Koneckonců, moderní technologie to umožňují!

K akumulaci energie slunečního záření slouží speciální solární panely instalované na střeše domu. Po přijetí se tato energie přemění na elektrickou energii, která se následně rozchází v síti a využívá se, jako v našem případě, v topných zařízeních.

Oproti jiným zdrojům energie – standardním, autonomním i alternativním – jsou výhody solárních panelů zřejmé:

prakticky zdarma k použití;
nezávislost na společnostech dodávajících energii;
množství přijímané energie lze snadno regulovat změnou počtu solárních panelů v systému;
dlouhá životnost (asi 25 let) solárních článků;
nedostatek systematické údržby.

Tato technologie má samozřejmě své nevýhody:

závislost na povětrnostních podmínkách;
přítomnost dalšího vybavení, včetně objemných baterií;
poměrně vysoké náklady, které zvyšují dobu návratnosti;
Synchronizace napětí baterie s napětím místní rozvodny vyžaduje instalaci speciálního zařízení.

Aplikace solárních panelů

Baterie, které přeměňují sluneční energii, se montují přímo na povrch střechy domu jejich vzájemným propojením a tvoří tak systém potřebného výkonu. Pokud konfigurace střechy nebo jiné konstrukční prvky neumožňují jejich přímé upevnění, jsou rámové bloky instalovány na střechu nebo dokonce na stěny. Volitelně je možné instalovat systém na samostatné regály v blízkosti domu.

Solární panely jsou generátorem elektrické energie, která se uvolňuje v procesu fotovoltaických reakcí. Nízká účinnost obvodových prvků s celkovou plochou 15-18 m2 m vám však umožňuje vytápět místnosti, jejichž plocha přesahuje 100 metrů čtverečních. m! To stojí za zmínku moderní technologie Takové zařízení umožňuje využívat energii slunce i v obdobích mírné oblačnosti.

Kromě instalace solárních panelů vyžaduje realizace topného systému instalaci dalších prvků:

zařízení pro výběr elektrického proudu z baterií;
primární konvertor;
ovladače pro solární články;
baterie s vlastním ovladačem, který v případě kritického vybití automaticky přepne systém na síť rozvodny;
zařízení pro přeměnu stejnosměrného elektrického proudu na střídavý.

Většina nejlepší možnost topný systém při použití alternativní zdroj energie - elektrický systém. To vám umožní vytápět velké místnosti instalací vodivých podlah. A co víc, elektrický systém umožňuje změnu flexibility teplotní režim v obytných prostorách a také eliminuje potřebu instalace objemných radiátorů a potrubí pod okny.

V ideál Elektrický systém vytápění využívající solární energii musí být navíc vybaven termostatem a automatickými regulátory teploty ve všech místnostech.

Aplikace solárních kolektorů

Topné systémy na bázi solárních kolektorů umožňují vytápět nejen obytné objekty a chaty, ale i celé hotelové komplexy a průmyslové objekty.

Takové kolektory, jejichž princip je založen na „skleníkového efektu“, akumulují sluneční energii pro další využití prakticky beze ztrát. To umožňuje řadu možností:

zajistit obytné prostory s plným vytápěním;
nastavit autonomní režim dodávky teplé vody;
realizovat ohřev vody v bazénech a saunách.

Úkolem solárního kolektoru je přeměnit energii slunečního záření vstupující do uzavřeného prostoru na tepelnou energii, která se dlouhodobě akumuluje a uchovává. Konstrukce kolektorů nedovoluje, aby akumulovaná energie unikla skrz průhlednou instalaci. Centrální hydraulický topný systém využívá termosifonový efekt, díky kterému ohřátá kapalina vytlačuje chladnější kapalinu a nutí ji přesunout se na místo ohřevu.

Existují dvě implementace popsané technologie:

plochý kolektor;
vakuové potrubí.

Nejběžnější je plochý solární kolektor. Díky své jednoduché konstrukci se úspěšně používá pro vytápění obytných budov a systémy ohřevu užitkové vody. Zařízení se skládá z desky absorbéru energie namontované v proskleném panelu.

Druhý typ, vakuový rozdělovač s přímým přenosem tepla, je nádrž na vodu s trubkami, které jsou k ní pod úhlem, jimiž ohřátá voda stoupá vzhůru, aby vytvořila místo pro studenou kapalinu. Taková přirozená konvekce způsobuje nepřetržitou cirkulaci pracovní tekutiny v uzavřeném kolektorovém okruhu a distribuci tepla po topném systému.

Další konfigurace vakuového potrubí je uzavřená měděné trubky se speciální kapalinou s nízkým bodem varu. Při zahřátí se tato kapalina odpařuje a absorbuje teplo z kovových trubek. Páry zvednuté nahoru kondenzují s přenosem tepelné energie do chladicí kapaliny - vody v topném systému nebo hlavním prvku okruhu.

Při realizaci vytápění domu využitím solární energie je nutné pro dosažení maximálního efektu počítat s možnou restrukturalizací střechy či stěn budovy. Projekt musí vzít v úvahu všechny faktory: od umístění a zatemnění konstrukce až po geografické ukazatele počasí oblasti.