Güneş ısıtma sistemleri. Sovyet ve Rus güneş enerjisiyle ısıtma - bilim ve mühendislik okulları. Hava ısıtma sistemi

18.10.2019

Güneş ısıtma sistemleri

4.1. Güneş sistemlerinin sınıflandırılması ve ana unsurları

Solar ısıtma sistemleri, termal enerji kaynağı olarak güneş radyasyonu kullanan sistemlerdir. Diğer düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinden karakteristik farkı, güneş radyasyonunu yakalamak ve onu dönüştürmek için tasarlanmış bir güneş alıcısı olan özel bir elemanın kullanılmasıdır. Termal enerji.

Güneş radyasyonu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisi düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ayrılır.

Sistemlere pasif denir güneş enerjisiyle ısıtma, binanın kendisinin veya bireysel çitlerinin (kolektör binası, kollektör duvarı, kollektör çatısı vb.) güneş ışınımını alan ve ısıya dönüştüren bir eleman görevi gördüğü (Şekil 4.1.1)).

Pirinç. 4.1.1 Pasif düşük sıcaklıklı güneş enerjisi ısıtma sistemi “kolektör duvarı”: 1 – güneş ışınları; 2 – yarı saydam ekran; 3 - hava damperi; 4 - ısıtılmış hava; 5 - odadan soğutulmuş hava; 6 - duvar dizisinin kendi uzun dalga termal radyasyonu; 7 - duvarın siyah ışın alan yüzeyi; 8 - panjur.

Solar düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri, güneş alıcısının bina ile ilgili olmayan bağımsız bir ayrı cihaz olduğu aktif olarak adlandırılır. Aktif güneş sistemleri alt bölümlere ayrılabilir:

amaca göre (sıcak su temini, ısıtma sistemleri, ısıtma ve soğuk temini için kombine sistemler);

kullanılan soğutucu tipine göre (sıvı - su, antifriz ve hava);

çalışma süresine göre (yıl boyu, mevsimlik);

şemaların teknik çözümüne göre (bir-, iki-, çok-döngü).

Hava, tüm çalışma parametreleri aralığında donmayan, yaygın olarak kullanılan bir soğutma sıvısıdır. Isı taşıyıcı olarak kullanıldığında, ısıtma sistemlerini bir havalandırma sistemi ile birleştirmek mümkündür. Bununla birlikte hava, sistemlerin kurulumu için metal tüketiminde artışa yol açan düşük ısı kapasiteli bir soğutucudur. hava ısıtma Su sistemleri ile karşılaştırıldığında.

Su, ısı yoğun ve yaygın olarak bulunan bir soğutma sıvısıdır. Ancak 0°C'nin altındaki sıcaklıklarda antifriz sıvılarının eklenmesi gerekir. Ayrıca oksijenle doygun suyun boru hatlarında ve aparatlarda korozyona neden olduğu dikkate alınmalıdır. Ancak su güneş sistemlerinde metal tüketimi çok daha düşüktür, bu da daha geniş uygulamalarına büyük ölçüde katkıda bulunur.

Mevsimlik sıcak sulu güneş enerjisi sistemleri genellikle tek devrelidir ve yaz aylarında ve geçiş aylarında, dış sıcaklığın pozitif olduğu dönemlerde çalışır. Hizmet verilen nesnenin amacına ve çalışma koşullarına bağlı olarak, ek bir ısı kaynağına sahip olabilirler veya onsuz yapabilirler.

Binaları ısıtmak için güneş enerjisi sistemleri genellikle çift devreli veya çoğu zaman çok devrelidir ve farklı devreler için farklı ısı taşıyıcılar kullanılabilir (örneğin, güneş devresindeki antifriz sıvılarının sulu çözeltileri, ara devrelerdeki su ve tüketici devresindeki hava).

Binaların ısı ve soğuk tedariki amacıyla yıl boyunca kombine güneş enerjisi sistemleri çok devrelidir ve organik yakıtla çalışan geleneksel bir ısı jeneratörü veya bir ısı transformatörü şeklinde ek bir ısı kaynağı içerir.

devre şeması Güneş enerjisi ile ısıtma sistemi Şekil 4.1.2'de gösterilmiştir. Üç sirkülasyon devresi içerir:

güneş kollektörleri 1, sirkülasyon pompası 8 ve sıvı ısı eşanjöründen 3 oluşan ilk devre;

bir depolama tankı 2, bir sirkülasyon pompası 8 ve bir ısı eşanjöründen 3 oluşan ikinci devre;

bir depolama tankı 2, bir sirkülasyon pompası 8, bir su-hava ısı eşanjörü (ısıtıcı) 5'ten oluşan üçüncü devre.

Pirinç. 4.1.2. Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin şematik diyagramı: 1 - güneş kollektörü; 2 - depolama tankı; 3 - ısı eşanjörü; 4 - bina; 5 - ısıtıcı; 6 - ısıtma sisteminin yedeği; 7 - sıcak su temini yedekleme sistemi; sekiz - sirkülasyon pompası; 9 - hayran.

Güneş enerjisi ısıtma sistemi aşağıdaki gibi çalışır. Güneş kollektörlerinde 1 ısıtılan ısı alma devresinin soğutucusu (antifriz), ısı eşanjörüne 3 girer, burada antifriz ısısı, eylem altında ısı eşanjörünün 3 halka şeklindeki boşluğunda dolaşan suya aktarılır. sekonder devrenin pompasının 8. Isınan su, depolama tankına 2 girer. Depolama tankından su, sıcak su besleme pompası 8 tarafından alınır, gerekirse dublör 7'de gerekli sıcaklığa getirilir ve binanın sıcak su tedarik sistemine girer. Depolama tankı su kaynağından beslenir.

Isıtma için, depolama tankından 2 gelen su, üçüncü devrenin 8 pompası tarafından, içinden bir fan 9 yardımıyla havanın geçtiği ve ısıtılarak binaya 4 girdiği ısıtıcıya 5 verilir. güneş radyasyonu olmaması veya güneş kollektörleri tarafından üretilen termal enerjinin olmaması, çalışma yedeklemeyi açar 6.

Her durumda güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin elemanlarının seçimi ve yerleşimi, iklim faktörleri, nesnenin amacı, ısı tüketimi modu ve ekonomik göstergeler tarafından belirlenir.

4.2. Konsantre güneş alıcıları

Konsantre güneş alıcıları, cilalı metalden yapılmış küresel veya parabolik aynalardır (Şekil 4.2.1), odağına soğutucunun dolaştığı bir ısı alma elemanı (güneş enerjisi kazanı) yerleştirilir. Isı taşıyıcı olarak su veya donmayan sıvılar kullanılır. Geceleri ve su soğutma sıvısı olarak kullanıldığında soğuk dönem donmasını önlemek için sistem boşaltılmalıdır.

Güneş radyasyonunu yakalama ve dönüştürme sürecinin yüksek verimliliğini sağlamak için, konsantre güneş alıcısı sürekli olarak kesinlikle Güneş'e yönlendirilmelidir. Bu amaçla, güneş alıcısı, güneş yön sensörü, elektronik sinyal dönüştürme ünitesi, güneş alıcı yapısını iki düzlemde döndürmek için dişli kutulu bir elektrik motoru içeren bir izleme sistemi ile donatılmıştır.

Pirinç. 4.2.1. Yoğunlaştırıcı güneş alıcıları: a - parabolik yoğunlaştırıcı; b – parabolik oluk yoğunlaştırıcı; 1 - güneş ışınları; 2 - ısı alan eleman (güneş kollektörü); 3 - ayna; 4 – izleme sistemi tahrik mekanizması; 5 - soğutucuyu besleyen ve boşaltan boru hatları.

Konsantre güneş alıcılarına sahip sistemlerin avantajı, nispeten yüksek bir sıcaklıkta (100 °C'ye kadar) ısı ve hatta buhar üretme yeteneğidir. Dezavantajları arasında yüksek inşaat maliyeti; yansıtıcı yüzeylerin tozdan sürekli temizlenmesi ihtiyacı; sadece gündüz saatlerinde çalışır ve bu nedenle büyük pillere ihtiyaç duyar; üretilen enerjiyle orantılı olarak, Güneş'in seyri için izleme sisteminin tahriki için yüksek enerji tüketimi. Bu eksiklikler engel geniş uygulama aktif düşük sıcaklık sistemleri konsantre güneş alıcıları ile güneş ısıtma. Son zamanlarda, düz güneş alıcıları en çok güneş enerjisi düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri için kullanılmaktadır.

4.3. Düz güneş kollektörleri

Düz plaka güneş kollektörü - güneş radyasyonunun enerjisini emmek ve ısıya dönüştürmek için düz konfigürasyonlu bir emici panel ve düz şeffaf yalıtımlı bir cihaz.

Düz plaka güneş kollektörleri (şekil 4.3.1) cam veya plastik kapak (tek, ikili, üçlü), güneşe bakan yüzü siyaha boyanmış ısı emici panel, arkası yalıtım ve gövdeden (metal, plastik) oluşur. , cam, ahşap).

Pirinç. 4.3.1. Düz güneş kollektörü: 1 - güneş ışınları; 2 - cam; 3 - vücut; 4 - ısı alan yüzey; 5 - ısı yalıtımı; 6 - dolgu macunu; 7 - ısı alan plakanın kendi uzun dalga radyasyonu.

Isı alıcı panel olarak, soğutucu için kanalları olan herhangi bir metal veya plastik levha kullanılabilir. Isı alıcı paneller iki tip alüminyum veya çelikten yapılır: sac boru ve damgalı paneller (levha içinde boru). Güneş ışığının etkisi altında kırılganlık ve hızlı yaşlanma nedeniyle ve ayrıca düşük ısı iletkenliği nedeniyle plastik paneller yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Güneş radyasyonunun etkisi altında, ısı alan paneller, ortam sıcaklığını aşan 70-80 ° C sıcaklıklara ısıtılır, bu da panelin konvektif ısı transferinde bir artışa neden olur. çevre ve gökyüzüne kendi radyasyonu. Daha fazlasını elde etmek için yüksek sıcaklıklar soğutucu, plakanın yüzeyi, güneşin kısa dalga radyasyonunu aktif olarak emen ve spektrumun uzun dalga kısmında kendi termal radyasyonunu azaltan spektral olarak seçici katmanlarla kaplıdır. “Siyah nikel”, “siyah krom”, alüminyum üzerinde bakır oksit, bakır üzerinde bakır oksit ve diğerlerine dayanan bu tür yapılar pahalıdır (maliyetleri genellikle ısı alan panelin maliyetiyle orantılıdır). Düz plakalı kollektörlerin performansını artırmanın bir başka yolu da ısı kaybını azaltmak için ısı emici panel ile şeffaf yalıtım arasında bir vakum oluşturmaktır (dördüncü nesil güneş kollektörleri).

Güneş kollektörlerine dayalı güneş enerjisi tesisatlarını çalıştırma deneyimi, bu tür sistemlerin bir takım önemli dezavantajlarını ortaya çıkarmıştır. Her şeyden önce, bu koleksiyoncuların yüksek maliyetidir. Seçici kaplamalar nedeniyle çalışmalarının verimliliğini arttırmak, camın şeffaflığını arttırmak, tahliye ve ayrıca soğutma sisteminin cihazı ekonomik olarak kârsızdır. Önemli bir dezavantaj, endüstriyel alanlarda bir toplayıcının kullanımını pratik olarak dışlayan camın tozdan sık sık temizlenmesi ihtiyacıdır. Güneş kollektörlerinin uzun süreli çalışması sırasında, özellikle kış koşullarında, camın bütünlüğünün ihlali nedeniyle camın aydınlatılmış ve karanlık alanlarının düzensiz genişlemesi nedeniyle sık sık arızalanmaları olur. Ayrıca nakliye ve kurulum sırasında büyük bir kollektör arızası yüzdesi vardır. Kollektörlü sistemlerin önemli bir dezavantajı da yıl ve gün boyunca eşit olmayan yüktür. Kollektörlerin Avrupa ve Rusya'nın Avrupa kısmı koşullarında yüksek oranda dağınık radyasyonla (% 50'ye kadar) çalışma deneyimi, yıl boyunca özerk bir sıcak su temini ve ısıtma sistemi oluşturmanın imkansızlığını gösterdi. Orta enlemlerde güneş kollektörlü tüm güneş enerjisi sistemleri, büyük depolama tanklarının kurulumunu ve sisteme ek bir enerji kaynağının dahil edilmesini gerektirir, bu da kullanımlarının ekonomik etkisini azaltır. Bu bağlamda, ortalama güneş ışınımı yoğunluğunun yüksek olduğu (300 W/m2'den düşük olmayan) alanlarda bunları kullanmak en uygunudur.

Ukrayna'da güneş enerjisi kullanımı için potansiyel fırsatlar

Ukrayna topraklarında, yıllık ortalama bir ışık günü için güneş radyasyonunun enerjisi, 1 m2 başına ortalama 4 kW ∙ saattir (in yaz günleri- 6 - 6,5 kW ∙ saate kadar), yani her biri için yılda yaklaşık 1,5 bin kW ∙ saat metrekare. Bu, güneş enerjisi kullanımının en yaygın olduğu Orta Avrupa'dakiyle hemen hemen aynıdır.

Ukrayna'da elverişli iklim koşullarının yanı sıra, güneş enerjisi kullanımı alanında oldukça nitelikli bilimsel personel bulunmaktadır. Döndükten sonra Prof. Boyko B.T. UNESCO'nun güneş enerjisi kullanımına ilişkin uluslararası programına (1973-1979) başkanlık ettiği UNESCO'dan, Kharkov Politeknik Enstitüsü'nde (şimdi Ulusal Teknik Üniversitesi) yoğun bir bilimsel ve organizasyonel faaliyete başladı. - KhPI) güneş enerjisi için malzeme biliminin yeni bir bilimsel ve eğitimsel yönünün geliştirilmesine ilişkin. Zaten 1983'te, SSCB Yüksek Öğretim Bakanlığı'nın 13 Temmuz 1983 tarihli N 885 sayılı kararına göre, Kharkov Politeknik Enstitüsü'nde, SSCB'de yüksek öğrenim uygulamasında ilk kez, fizikçilerin profilleme ile eğitimi güneş enerjisi için malzeme bilimi alanında uzmanlık çerçevesinde “Metallerin Fiziği” başladı. Bu, 1988 yılında mezun olan “Elektronik ve Güneş Enerjisi için Fiziksel Malzeme Bilimi” (FMEG) bölümünün oluşturulmasının temelini attı. FMEG Bölümü, Ukrayna'nın uzay programı çerçevesinde Enstrüman Mühendisliği Teknolojisi Araştırma Enstitüsü (Kharkov) ile işbirliği içinde silikonun yaratılmasında yer aldı. Solar paneller verimlilik ile on üç - Ukrayna uzay aracı için %14.

1994 yılından bu yana, FMEG Departmanı, Stuttgart Üniversitesi ve Avrupa Topluluğu'nun yanı sıra Zürih Teknoloji Üniversitesi ve İsviçre Ulusal Bilim Derneği'nin desteğiyle, kabul etmektedir. Aktif katılım Film güneş pillerinin gelişimi üzerine bilimsel araştırmalarda.

Tüketim ekolojisi Malikane: Yılın çoğunda evlerimizi ısıtmak için para harcamak zorundayız. Böyle bir durumda, herhangi bir yardım gereksiz olmayacaktır. Güneş enerjisi bu amaçlar için en uygun olanıdır: kesinlikle çevre dostudur ve ücretsizdir.

Yılın çoğunu evlerimizi ısıtmak için para harcamak zorundayız. Böyle bir durumda, herhangi bir yardım gereksiz olmayacaktır. Güneş enerjisi bu amaçlar için en uygun olanıdır: kesinlikle çevre dostudur ve ücretsizdir. Modern teknolojiler, özel bir evin sadece güney bölgelerinde değil, aynı zamanda orta şeritte de güneş enerjisiyle ısıtılmasına izin verir.

Modern teknolojinin sunduğu şeyler

Ortalama olarak, dünya yüzeyinin 1 m2'si saatte 161 watt güneş enerjisi almaktadır. Tabii ki, ekvatorda bu rakam Arktik'tekinden çok daha yüksek olacaktır. Ek olarak, güneş radyasyonunun yoğunluğu yılın zamanına bağlıdır. Moskova bölgesinde, Aralık-Ocak aylarında güneş radyasyonunun yoğunluğu Mayıs-Temmuz aylarından beş kattan fazla farklılık gösterir. Bununla birlikte, modern sistemler o kadar verimlidir ki, dünyanın hemen her yerinde çalışabilirler.

Güneş radyasyonunun enerjisini kullanma sorunu maksimum verimlilik iki şekilde çözülür: termal kollektörlerde doğrudan ısıtma ve güneş fotovoltaik piller.

Güneş panelleri, güneş ışığının enerjisini önce elektriğe dönüştürür, ardından özel bir sistem aracılığıyla elektrikli kazan gibi tüketicilere aktarır.

Güneş ışığının etkisi altında ısınan termal kollektörler, ısıtma sistemlerinin soğutma sıvısını ve sıcak su kaynağını ısıtır.

Açık ve açık olanlar dahil olmak üzere çeşitli termal toplayıcı türleri vardır. kapalı sistemler, düz ve küresel tasarımlar, yarım küre manifoldlu yoğunlaştırıcılar ve diğer birçok seçenek.

Güneş kollektörlerinden elde edilen termal enerji ısıtma için kullanılmaktadır. sıcak su veya ısıtma sistemi soğutma sıvısı.

Güneş enerjisinin toplanması, depolanması ve kullanımı için çözümlerin geliştirilmesindeki açık ilerlemeye rağmen, avantajlar ve dezavantajlar vardır.

Enlemlerimizde güneş enerjisiyle ısıtmanın verimliliği oldukça düşüktür, bu da sistemin düzenli çalışması için güneşli gün sayısının yetersiz olmasıyla açıklanmaktadır.

Güneş enerjisi kullanmanın artıları ve eksileri

Güneş enerjisi kullanmanın en belirgin avantajı, kullanılabilirliğidir. Aslında en kasvetli ve bulutlu havalarda bile güneş enerjisi toplanıp kullanılabilir.

İkinci artı sıfır emisyondur. Aslında enerjinin en çevreci ve doğal halidir. Güneş panelleri ve kollektörler gürültü üretmezler. Çoğu durumda, bir banliyö alanının kullanılabilir alanını işgal etmeden binaların çatılarına kurulurlar.

Güneş enerjisi kullanımıyla ilgili dezavantajlar, aydınlatmanın tutarsızlığıdır. Geceleri toplanacak bir şey yok, ısıtma mevsiminin zirvesinin yılın en kısa gün ışığı saatlerine denk gelmesi durumu daha da kötüleştiriyor.

Güneş kollektörlerinin kullanımına dayalı ısıtmanın önemli bir dezavantajı, termal enerjiyi biriktirememesidir. Şemada sadece genleşme tankı dahildir

Panellerin optik temizliğini izlemek gereklidir, hafif kirlilik verimliliği önemli ölçüde azaltır.

Ayrıca, güneş enerjisiyle çalışan bir sistemin çalışmasının tamamen ücretsiz olduğu söylenemez, ekipmanın amortismanı, sirkülasyon pompasının çalışması ve kontrol elektroniği için sabit maliyetler vardır.

Açık güneş kollektörleri

Açık bir güneş kollektörü, doğrudan güneş tarafından ısıtılan bir soğutucunun dolaştığı, dış etkilerden korunmayan bir tüp sistemidir. Isı taşıyıcı olarak su, gaz, hava, antifriz kullanılır. Tüpler ya serpantin şeklinde bir taşıyıcı plaka üzerine monte edilir ya da çıkışa paralel sıralar halinde bağlanır.

Açık tip güneş kollektörleri, özel bir evin ısıtılmasıyla baş edemez. Yalıtım eksikliği nedeniyle, soğutma sıvısı hızla soğur. Yaz aylarında özellikle duşlarda veya havuzlarda su ısıtmak için kullanılırlar.

Açık kollektörlerde genellikle yalıtım yoktur. Tasarım çok basittir, bu nedenle düşük maliyetlidir ve genellikle bağımsız olarak yapılır.

Yalıtım eksikliği nedeniyle, güneşten alınan enerjiyi pratik olarak korumazlar, düşük verim ile karakterize edilirler. Esas olarak kullanılırlar yaz dönemi yüzme havuzlarında veya yaz duşlarında suyu ısıtmak için. Ortam havası sıcaklığında ve ısıtılmış suda küçük farklılıklar olan güneşli ve sıcak bölgelere kurulurlar. Sadece güneşli, sakin havalarda iyi çalışır.

Bir koydan yapılmış bir soğutucuya sahip en basit güneş kolektörü polimer borular, ülkedeki sulama ve evsel ihtiyaçlar için ısıtılmış su teminini sağlayacaktır.

Borulu güneş kollektörleri

Borulu güneş kollektörleri, içinden su, gaz veya buharın geçtiği ayrı borulardan monte edilir. Bu açık tip güneş sistemlerinden biridir. Bununla birlikte, soğutma sıvısı zaten dış olumsuzluklardan çok daha iyi korunmaktadır. Özellikle termos prensibine göre düzenlenmiş vakumlu tesisatlarda.

Her tüp sisteme ayrı ayrı, birbirine paralel bağlanır. Tüplerden biri arızalanırsa, yenisiyle değiştirmek kolaydır. Tüm yapı, kurulumu büyük ölçüde kolaylaştıran binanın çatısına doğrudan monte edilebilir.

Boru şeklindeki kollektör modüler bir yapıya sahiptir. Ana eleman bir vakum tüpüdür, tüp sayısı 18 ila 30 arasında değişir, bu da sistemin gücünü doğru bir şekilde seçmenizi sağlar.

Borulu güneş kollektörlerinin önemli bir artısı, armatürün hareketini izlemek için pahalı sistemler kullanılmadan gün boyu güneş radyasyonunun yakalanması sayesinde ana elemanların silindirik şeklinde yatmaktadır.

Özel bir çok katmanlı kaplama, güneş ışınları için bir tür optik tuzak oluşturur. Diyagram, ışınları iç şişenin duvarlarına yansıtan termosun dış duvarını kısmen göstermektedir.

Tüplerin tasarımına göre kalem ve koaksiyel güneş kollektörleri ayırt edilir.

Koaksiyel boru bir Diyur kabı veya tanıdık bir termostur. Aralarında havanın dışarı pompalandığı iki şişeden yapılmıştır. İç ampulün iç yüzeyi, güneş enerjisini etkin bir şekilde emen oldukça seçici bir kaplama ile kaplanmıştır.

Dahili seçici katmandan gelen termal enerji, bir ısı borusuna veya alüminyum plakalardan yapılmış bir dahili ısı eşanjörüne aktarılır. Bu aşamada istenmeyen ısı kayıpları meydana gelir.

kalem tüpü cam silindir içine yerleştirilmiş bir tüy emici ile.

İyi bir ısı yalıtımı için borudan hava pompalanır. Soğurucudan ısı transferi kayıpsız gerçekleşir, bu nedenle tüy boruların verimi daha yüksektir.

Isı transferi yöntemine göre iki sistem vardır: doğrudan akışlı ve bir ısı borulu (ısı borulu).

Bir termotüp, uçucu bir sıvı içeren kapalı bir kaptır.

Termotüpün içinde, ısıyı emen uçucu bir sıvı vardır. iç duvarşişeden veya bir kalem emiciden. Sıcaklığın etkisi altında sıvı kaynar ve buhar şeklinde yükselir. Isı, ısıtıcıya veya sıcak su soğutucusuna verildikten sonra, buhar bir sıvı halinde yoğunlaşır ve aşağı akar.

Düşük basınçlı su genellikle uçucu bir sıvı olarak kullanılır.

Doğrudan akışlı bir sistem, içinden suyun veya bir ısıtma sistemi soğutma sıvısının dolaştığı U şeklinde bir boru kullanır.

U şeklindeki borunun bir yarısı soğuk soğutma sıvısı için tasarlanmıştır, ikincisi ısıtılmış olanı alır. Isıtıldığında, soğutucu genleşir ve depolama tankına girerek doğal sirkülasyon sağlar. Termotüp sistemlerinde olduğu gibi minimum eğim açısı en az 20⁰ olmalıdır.

Doğrudan akışlı sistemler, soğutucuyu hemen ısıttıkları için daha verimlidir.

Güneş kollektör sistemlerinin kullanılması planlanıyorsa tüm yıl boyunca, daha sonra içlerine özel antifrizler pompalanır.

Borulu toplayıcıların artıları ve eksileri

Borulu güneş kollektörlerinin kullanımının bir takım avantajları ve dezavantajları vardır. Borulu bir güneş kollektörünün tasarımı, değiştirilmesi nispeten kolay olan aynı elemanlardan oluşur.

Avantajlar:

düşük ısı kaybı;
-30⁰С'ye kadar sıcaklıklarda çalışma yeteneği;
gündüz saatlerinde etkili performans;
ılıman ve soğuk iklime sahip bölgelerde iyi performans;
boru şeklindeki sistemlerin hava kütlelerini içlerinden geçirme kabiliyeti ile doğrulanan düşük rüzgar;
soğutucuda yüksek sıcaklık üretme olasılığı.

Yapısal olarak, boru şeklindeki yapı sınırlı bir açıklık yüzeyine sahiptir. Aşağıdaki dezavantajlara sahiptir:

kar, buz, dondan kendi kendini temizleyemez;
yüksek fiyat.

Başlangıçtaki yüksek maliyete rağmen, borulu kollektörler kendilerini daha hızlı amorti eder. Uzun bir hizmet ömrüne sahiptirler.

Düz kapalı güneş kollektörleri

Düz kollektör, bir alüminyum çerçeve, özel bir emici katman - bir emici, şeffaf bir kaplama, bir boru hattı ve bir ısıtıcıdan oluşur.

Soğurucu olarak, güneş enerjisi sistemleri oluşturmak için ideal termal iletkenlik ile karakterize edilen karartılmış bakır levha kullanılır. Güneş enerjisi soğurucu tarafından emildiğinde, aldığı güneş enerjisi soğurucuya bitişik bir tüp sistemi boyunca dolaşan bir ısı taşıyıcıya aktarılır.

Dışarıdan, kapalı panel şeffaf bir kaplama ile korunmaktadır. 0.4-1.8 mikron bant genişliğine sahip anti-şok temperli camdan yapılmıştır. Bu aralık maksimum güneş radyasyonunu açıklar. Şok önleyici cam, doluya karşı iyi bir korumadır. Arka tarafta, tüm panel güvenli bir şekilde yalıtılmıştır.

Düz plaka güneş kollektörleri, maksimum performans ve basit tasarım ile karakterize edilir. Bir emicinin kullanılması nedeniyle verimlilikleri artar. Diffüz ve direkt güneş ışınımını yakalayabilirler.

Kapalı düz panellerin avantajlarının listesi şunları içerir:

tasarımın sadeliği;
sıcak iklim bölgelerinde iyi performans;
eğim açısını değiştirmek için cihazlar varsa, herhangi bir açıda kurulum yeteneği;
kar ve dondan kendini temizleme yeteneği;
Düşük fiyat.

Düz plaka güneş kollektörleri, kullanımları tasarım aşamasında planlanıyorsa özellikle avantajlıdır. Kaliteli ürünlerin hizmet ömrü 50 yıldır.

Dezavantajları şunları içerir:

yüksek ısı kayıpları;
büyük ağırlık;
paneller ufka açılı olarak yerleştirildiğinde yüksek rüzgar;
40 ° C'den fazla sıcaklık düşüşlerinde performans sınırlamaları

Kapalı kollektörlerin uygulama kapsamı, açık tip güneş enerjisi tesisatlarından çok daha geniştir. Yaz aylarında sıcak su ihtiyacını tam olarak karşılayabilirler. Isıtma döneminde kamu hizmetlerinin kapsamadığı serin günlerde gazlı ve elektrikli ısıtıcılar yerine çalışabilirler.

Güneş kollektörlerinin özelliklerinin karşılaştırılması

Bir güneş kollektörünün en önemli göstergesi verimliliktir. Farklı tasarımlardaki güneş kollektörlerinin faydalı performansı, sıcaklık farkına bağlıdır. Aynı zamanda, düz plaka toplayıcılar, boru şeklindeki kollektörlerden çok daha ucuzdur.

Verimlilik değerleri güneş kollektörünün üretim kalitesine bağlıdır. Grafiğin amacı, sıcaklık farkına bağlı olarak farklı sistemlerin kullanılmasının verimliliğini göstermektir.

Güneş kollektörü seçerken cihazın verimini ve gücünü gösteren bir takım parametrelere dikkat etmelisiniz.

Güneş kollektörleri için birkaç önemli özellik vardır:

adsorpsiyon katsayısı - emilen enerjinin toplama oranını gösterir;
emisyon faktörü - aktarılan enerjinin emilene oranını gösterir;
toplam ve açıklık alanı;
yeterlik.

Açıklık alanı güneş kollektörünün çalışma alanıdır. Düz toplayıcı maksimum açıklık alanına sahiptir. Açıklık alanı, emicinin alanına eşittir.

Isıtma sistemine bağlanma yolları

Güneş enerjisiyle çalışan cihazlar, kesintisiz ve kesintisiz bir enerji arzı sağlayamadığından, bu eksikliklere dayanıklı bir sisteme ihtiyaç duyulmaktadır.

Merkezi Rusya için, güneş enerjisi cihazları istikrarlı bir enerji arzını garanti edemez, bu nedenle ek bir sistem olarak kullanılırlar. Mevcut bir ısıtma ve sıcak su sistemine entegrasyon, bir güneş kollektörü ve bir güneş pili için farklıdır.

Isı kollektörü bağlantı şeması

Isı kollektörünün kullanım amacına göre farklı bağlantı sistemleri kullanılmaktadır. Birkaç seçenek olabilir:

Sıcak su temini için yaz seçeneği
Isıtma ve sıcak su temini için kış seçeneği

Yaz versiyonu en basitidir ve suyun doğal sirkülasyonunu kullanarak sirkülasyon pompası olmadan bile yapabilir.

Su, güneş kollektöründe ısıtılır ve termal genleşme nedeniyle depolama tankına veya kazana girer. Bu durumda doğal sirkülasyon meydana gelir: Tanktan sıcak su yerine soğuk su emilir.

Kışın, negatif sıcaklıklarda doğrudan su ısıtması mümkün değildir. Özel bir antifriz kapalı bir devrede dolaşarak kollektörden tanktaki ısı eşanjörüne ısı transferini sağlar.

Doğal sirkülasyona dayalı herhangi bir sistem gibi, çok verimli çalışmaz, uyum gerektirir. gerekli eğimler. Ayrıca depolama tankı güneş kollektöründen daha uzun olmalıdır.

Suyun mümkün olduğu kadar uzun süre sıcak kalması için tankın dikkatlice yalıtılması gerekir.

Güneş kollektörünün gerçekten en verimli şekilde çalışmasını istiyorsanız, bağlantı şeması daha karmaşık hale gelecektir.

Güneş kollektörü sisteminde donmayan bir soğutma sıvısı dolaşır. Cebri sirkülasyon, bir kontrolör tarafından kontrol edilen bir pompa tarafından sağlanır.

Kontrolör, en az iki sıcaklık sensörünün okumalarına dayanarak sirkülasyon pompasının çalışmasını kontrol eder. İlk sensör, depolama tankındaki sıcaklığı ölçer, ikincisi - güneş kollektörünün sıcak soğutma suyu besleme borusunda. Tanktaki sıcaklık, soğutucunun sıcaklığını aştığında, kollektördeki kontrolör sirkülasyon pompasını kapatarak soğutucunun sistemdeki dolaşımını durdurur.

Buna karşılık, depolama tankındaki sıcaklık ayarlanan değerin altına düştüğünde kalorifer kazanı devreye girer.

Güneş pili bağlantı şeması

Gün boyunca alınan enerjiyi biriktiren bir güneş kolektörü durumunda uygulandığı gibi, bir güneş pilini elektrik şebekesine bağlamak için benzer bir şema uygulamak cazip olacaktır. Ne yazık ki, özel bir evin güç kaynağı sistemi için yeterli kapasitede bir pil takımı oluşturmak çok pahalıdır. Bu nedenle, bağlantı şeması aşağıdaki gibidir.

Güç azaldığında elektrik akımı bir güneş pilinden, ATS ünitesi (otomatik transfer anahtarı), tüketicilerin ortak bir elektrik şebekesine bağlanmasını sağlar

Güneş panellerinden şarj, birkaç işlevi yerine getiren şarj kontrol cihazına gider: pillerin sürekli şarj edilmesini sağlar ve voltajı dengeler. Daha sonra, elektrik akımı, dönüşümün gerçekleştiği invertöre verilir. doğru akım 12V veya 24V - 220V tek fazlı AC.

Ne yazık ki, elektrik şebekelerimiz enerji alacak şekilde uyarlanmamıştır, kaynaktan tüketiciye kadar sadece tek yönde çalışabilirler. Bu nedenle üretilen elektriği satamayacak veya en azından sayacı ters yönde çeviremeyeceksiniz.

Güneş panellerinin kullanımı, daha fazlasını sağladıkları için faydalıdır. evrensel görüş enerji, ancak aynı zamanda güneş kollektörleri ile verimlilik açısından karşılaştırılamaz. Ancak, fotovoltaik güneş pillerinin aksine, ikincisi enerji depolama yeteneğine sahip değildir.

Gerekli toplayıcı gücü nasıl hesaplanır

Bir güneş kollektörünün ihtiyaç duyduğu gücü hesaplarken, yılın en soğuk aylarında gelen güneş enerjisine dayalı hesaplamalar yapmak çoğu zaman yanlıştır.

Gerçek şu ki, yılın geri kalan aylarında tüm sistem sürekli olarak aşırı ısınacak. Yaz aylarında güneş kollektörünün çıkışındaki soğutucunun sıcaklığı buhar veya gaz, 120°C antifriz, 150°C su ile ısıtıldığında 200°C'ye ulaşabilir. Soğutucu kaynarsa, kısmen buharlaşacaktır. Sonuç olarak, değiştirilmesi gerekecek.

% 70'ten fazla olmayan sıcak su temini;
% 30'dan fazla olmayan ısıtma sisteminin sağlanması.

Gerekli ısının geri kalanı standart ısıtma ekipmanı tarafından üretilmelidir. Bununla birlikte, bu tür göstergelerle, ısıtma ve sıcak su temininde yılda ortalama yaklaşık% 40 tasarruf sağlanır.

Bir tüp tarafından üretilen güç vakum sistemi coğrafi konuma bağlıdır. 1 m2 arazi üzerine yılda düşen güneş enerjisinin göstergesine güneşlenme denir. Tüpün uzunluğunu ve çapını bilerek, açıklığı hesaplayabilirsiniz - etkili emilim alanı. Geriye yılda bir tüpün gücünü hesaplamak için absorpsiyon ve emisyon katsayılarını uygulamak kalıyor.

Hesaplama örneği:

Standart boru uzunluğu 1800 mm, efektif uzunluk 1600 mm'dir. Çap 58 mm. Diyafram, tüp tarafından oluşturulan gölgeli alandır. Böylece gölge dikdörtgenin alanı şöyle olacaktır:

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

Orta borunun verimliliği %80, Moskova için güneş ışığına maruz kalma yılda yaklaşık 1170 kWh/m2'dir. Böylece, yılda bir tüp çalışacaktır:

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

Bunun çok yaklaşık bir hesaplama olduğuna dikkat edilmelidir. Üretilen enerji miktarı kurulum yönüne, açısına, ortalama yıllık sıcaklığa vb. bağlıdır. yayınlanan

Güneş sistemlerinin sınıflandırılması ve ana unsurları

Solar ısıtma sistemleri, termal enerji kaynağı olarak güneş radyasyonu kullanan sistemlerdir. Diğer düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinden karakteristik farkı, güneş radyasyonunu yakalamak ve onu termal enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış bir güneş alıcısı olan özel bir elemanın kullanılmasıdır.

Güneş radyasyonu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisi düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ayrılır.

Güneş enerjisi ısıtma sistemlerine, binanın kendisinin veya bireysel çitlerinin (kolektör binası, kollektör duvarı, kollektör çatısı vb.) Güneş radyasyonu alan ve onu ısıya dönüştüren bir eleman olarak hizmet ettiği pasif denir (Şekil 3.4) .

Pirinç. 3.4. Pasif düşük sıcaklıklı güneş enerjisi ısıtma sistemi "kolektör duvarı": 1 - güneş ışınları; 2 – yarı saydam ekran; 3 - hava damperi; 4 - ısıtılmış hava; 5 - odadan soğutulmuş hava; 6 - duvar dizisinin kendi uzun dalga termal radyasyonu; 7 - duvarın siyah ışın alan yüzeyi; 8 - panjur.

- amaca göre (sıcak su temini, ısıtma sistemleri, ısıtma ve soğuk temini için kombine sistemler);

- kullanılan soğutucu tipine göre (sıvı - su, antifriz ve hava);

- çalışma süresine göre (yıl boyu, mevsimlik);

- şemaların teknik çözümüne göre (bir-, iki-, çok-döngü).

Hava, tüm çalışma parametreleri aralığında donmayan, yaygın olarak kullanılan bir soğutma sıvısıdır. Isı taşıyıcı olarak kullanıldığında, ısıtma sistemlerini bir havalandırma sistemi ile birleştirmek mümkündür. Ancak hava, düşük ısı kapasiteli bir ısı taşıyıcıdır, bu da hava ısıtma sistemlerinin montajı için su sistemlerine kıyasla metal tüketiminde artışa neden olur.

Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin şematik bir diyagramı Şekil 3.5'te gösterilmektedir. Üç sirkülasyon devresi içerir:

- güneş kollektörleri 1, sirkülasyon pompası 8 ve sıvı ısı eşanjöründen 3 oluşan ilk devre;

- bir depolama tankı 2, bir sirkülasyon pompası 8 ve bir ısı eşanjöründen 3 oluşan ikinci devre;

- bir depolama tankı 2, bir sirkülasyon pompası 8, bir su-hava ısı eşanjörü (ısıtıcı) 5'ten oluşan üçüncü devre.

Pirinç. 3.5. Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin şematik diyagramı: 1 - güneş kollektörü; 2 - depolama tankı; 3 - ısı eşanjörü; 4 - bina; 5 - ısıtıcı; 6 - ısıtma sisteminin yedeği; 7 - sıcak su temini yedekleme sistemi; 8 - sirkülasyon pompası; 9 - hayran.

Her durumda güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin elemanlarının seçimi ve yerleşimi, iklim faktörleri, nesnenin amacı, ısı tüketimi modu ve ekonomik göstergeler tarafından belirlenir.

Konsantre güneş alıcıları

Konsantre güneş alıcıları, cilalı metalden yapılmış küresel veya parabolik aynalardır (Şekil 3.6), odakta, içinden soğutucunun dolaştığı bir ısı alıcı elemanın (güneş enerjisi kazanı) yerleştirildiği. Isı taşıyıcı olarak su veya donmayan sıvılar kullanılır. Geceleri ve soğuk bir dönemde ısı taşıyıcı olarak su kullanıldığında, donmasını önlemek için sistem boşaltılmalıdır.

Konsantre güneş alıcılarına sahip sistemlerin avantajı, nispeten yüksek bir sıcaklıkta (100 °C'ye kadar) ısı ve hatta buhar üretme yeteneğidir. Dezavantajları arasında yüksek inşaat maliyeti; yansıtıcı yüzeylerin tozdan sürekli temizlenmesi ihtiyacı; sadece gündüz saatlerinde çalışır ve bu nedenle büyük pillere ihtiyaç duyar; üretilen enerjiyle orantılı olarak, Güneş'in seyri için izleme sisteminin tahriki için yüksek enerji tüketimi. Bu eksiklikler, yoğunlaştırılmış güneş alıcıları ile aktif düşük sıcaklıklı güneş enerjisi ısıtma sistemlerinin yaygın kullanımını engellemektedir. Son zamanlarda, düz güneş alıcıları en çok güneş enerjisi düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri için kullanılmaktadır.

Düz güneş kollektörleri

Düz plaka güneş kollektörü - güneş radyasyonunun enerjisini emmek ve ısıya dönüştürmek için düz konfigürasyonlu bir emici panel ve düz şeffaf yalıtımlı bir cihaz.

Düz plaka güneş kollektörleri (Şekil 3.7) cam veya plastik kapak (tek, ikili, üçlü), güneşe bakan yüzü siyaha boyanmış ısı emici panel, arkası yalıtım ve gövdeden (metal, plastik, cam) oluşur. , ahşap).

Pirinç. 3.6 Yoğunlaştırıcı güneş alıcıları: a - parabolik yoğunlaştırıcı; b – parabolik oluk yoğunlaştırıcı; 1 - güneş ışınları; 2 - ısı alan eleman (güneş kollektörü); 3 - ayna; 4 – izleme sistemi tahrik mekanizması; 5 - soğutucuyu besleyen ve boşaltan boru hatları.

Pirinç. 3.7. Düz güneş kollektörü: 1 - güneş ışınları; 2 - cam; 3 - vücut; 4 - ısı alan yüzey; 5 - ısı yalıtımı; 6 - dolgu macunu; 7 - ısı alan plakanın kendi uzun dalga radyasyonu.

Güneş radyasyonunun etkisi altında, ısı alan paneller, ortam sıcaklığını aşan 70-80 ° C sıcaklıklara ısıtılır, bu da panelin çevreye konvektif ısı transferinde bir artışa ve kendi radyasyonunun çevreye yayılmasına neden olur. gökyüzü. Daha yüksek soğutucu sıcaklıkları elde etmek için, plakanın yüzeyi, güneşten gelen kısa dalga radyasyonunu aktif olarak emen ve spektrumun uzun dalga kısmında kendi termal radyasyonunu azaltan spektral olarak seçici katmanlarla kaplanır. “Siyah nikel”, “siyah krom”, alüminyum üzerinde bakır oksit, bakır üzerinde bakır oksit ve diğerlerine dayanan bu tür yapılar pahalıdır (maliyetleri genellikle ısı alan panelin maliyetiyle orantılıdır). Düz plakalı kollektörlerin performansını artırmanın bir başka yolu da ısı kaybını azaltmak için ısı emici panel ile şeffaf yalıtım arasında bir vakum oluşturmaktır (dördüncü nesil güneş kollektörleri).

Güneş enerjisiyle ısıtma, dünyanın çoğu gelişmiş ülkesinde her geçen gün daha popüler hale gelen bir konut binasını ısıtmanın bir yoludur. Bugün güneş termal enerjisi alanındaki en büyük başarı Batı ve Orta Avrupa ülkelerinde övünebilir. Avrupa Birliği topraklarında son on yılda, yenilenebilir enerji endüstrisinde yıllık %10-12 oranında bir büyüme olmuştur. Bu gelişmişlik düzeyi çok önemli bir göstergedir.

Güneş kollektörü

Güneş enerjisinin en belirgin uygulamalarından biri, su ve havayı ısıtmak için (ısı taşıyıcı olarak) kullanılmasıdır. Soğuk havaların hüküm sürdüğü iklim bölgelerinde, rahat yaşam insanların her konut binası için ısıtma sistemlerini hesaplamaları ve düzenlemeleri gerekmektedir. Çeşitli ihtiyaçlar için sıcak su temini olmalı, ayrıca evlerin ısıtılması gerekiyor. Kesinlikle, en iyi seçenek burada, otomatikleştirilmiş ısı tedarik sistemlerinin çalıştığı bir şema uygulaması olacaktır.

Sanayi işletmeleri, üretim sürecinde büyük hacimlerde günlük sıcak suya ihtiyaç duyar. Örnek olarak, tüketilen tüm enerjinin neredeyse yüzde 20'sinin ısı transfer akışkanını 100 o C'yi aşmayan bir sıcaklığa ısıtmak için harcandığı Avustralya'yı verebiliriz. Bu nedenle, Batı'nın bazı gelişmiş ülkelerinde ve daha büyük ölçüde İsrail, Kuzey Amerika, Japonya ve tabii ki Avustralya'da güneş enerjisi sistemlerinin üretimi çok hızlı bir şekilde genişlemektedir.

Yakın gelecekte, enerjinin gelişimi hiç şüphesiz güneş radyasyonunun kullanımına yönelik olacaktır. Güneş radyasyonunun yoğunluğu yeryüzü metrekare başına ortalama 250 watt. Ve bu, en az sanayi bölgelerinde bir kişinin ekonomik ihtiyaçlarını karşılamak için metrekare başına iki watt olmasına rağmen.

Güneş enerjisi ile fosil yakıt yakma proseslerini kullanan diğer enerji endüstrileri arasındaki avantajlı fark, alınan enerjinin çevre dostu olmasıdır. Çalışmak güneş ekipmanları ayrılıkla sonuçlanmaz zararlı emisyonlar atmosferde.

Ekipman uygulama şeması seçimi, pasif ve aktif sistemler

Güneş radyasyonunu bir ev için ısıtma sistemi olarak kullanmak için iki şema vardır. Bunlar aktif ve pasif sistemlerdir. Pasif güneş ısıtma sistemleri - doğrudan güneş radyasyonunu emen ve ondan ısı üreten elemanın evin yapısı veya bireysel parçaları olduğu sistemler. Bu elemanlar bir çit, bir çatı, belirli bir şemaya göre inşa edilmiş bir binanın ayrı bölümleri olabilir. Pasif sistemler mekanik hareketli parçalar kullanmazlar.

Aktif sistemler, karşı ev ısıtma şeması temelinde çalışır, aktif olarak mekanik cihazlar kullanırlar (pompalar, motorlar, bunları kullanırken gerekli gücü de hesaplarlar).

Tasarımda en basit ve bir devre kurarken finansal açıdan daha az maliyetli olan pasif sistemlerdir. Bu tür ısıtma devreleri, güneş radyasyonunun ev ısıtma sisteminde emilmesi ve daha sonra dağıtılması için ek cihazların kurulumunu gerektirmez. Bu tür sistemlerin çalışması, yaşam alanının doğrudan güney tarafında bulunan ışık ileten duvarlar aracılığıyla doğrudan ısıtılması ilkesine dayanmaktadır. Ek bir ısıtma işlevi, bir şeffaf ekran tabakası ile donatılmış evin çit elemanlarının dış yüzeyleri tarafından gerçekleştirilir.

Güneş radyasyonunu termal enerjiye dönüştürme sürecini başlatmak için, "sera etkisinin" ana işlevi oynadığı, şeffaf bir yüzeye sahip güneş alıcılarının kullanımına dayanan bir yapı sistemi kullanılır, camın termal radyasyonu tutma yeteneği kullanılır. , bu da odanın içindeki sıcaklığı arttırır.

Sistem türlerinden yalnızca birinin kullanılmasının tamamen haklı olmayabileceğine dikkat edilmelidir. Çoğu zaman, dikkatli bir hesaplama, entegre sistemlerin kullanılmasıyla bir binanın ısı kaybında önemli bir azalma ve enerji ihtiyacında bir azalmanın sağlanabileceğini gösterir. Genel çalışma hem aktif hem de pasif sistemler pozitif nitelikleri birleştirerek maksimum etkiyi verecektir.

Yaygın olarak kullanılan bir verimlilik hesaplaması, güneş radyasyonunun pasif kullanımının evinizin ısıtma ihtiyacının yaklaşık yüzde 14 ila 16'sını karşılayacağını göstermektedir. Böyle bir sistem, ısı üretim sürecinin önemli bir parçası olacaktır.

Ancak, belirli olmasına rağmen olumlu özellikler pasif sistemler, ısıda binanın ihtiyaçlarını tam olarak karşılamak için ana olanaklar, yine de aktif kullanmak gereklidir. ısıtma ekipmanı. Fonksiyonu doğrudan güneş ışınımının absorpsiyonu, birikimi ve dağılımı olan sistemler.

Planlama ve hesaplama

Tercihen binanın tasarım aşamasında, güneş enerjisi (kristal güneş pilleri, güneş kollektörleri) kullanan aktif ısıtma sistemlerinin kurulma olasılığını hesaplayın. Ancak yine de, bu an zorunlu değildir, yapım yılı ne olursa olsun, mevcut bir göreve böyle bir sistemin kurulması da mümkündür (başarının temeli, tüm planın doğru hesaplanmasıdır).

Ekipman montajı evin güney tarafında gerçekleştirilir. Bu konum, kışın gelen güneş radyasyonunun maksimum absorpsiyonu için koşullar yaratır. Güneşin enerjisini dönüştüren ve sabit bir yapı üzerine kurulan fotoseller, en çok, ısıtılan binanın coğrafi konumuna eşit bir açıyla yeryüzüne göre monte edildiklerinde etkilidir. Çatının açısı, evin güneye dönüş derecesi - bunlar, tüm ısıtma şemasını hesaplarken dikkate alınması gereken önemli noktalardır.

Güneş fotoselleri ve güneş kollektörleri, enerji tüketim yerine mümkün olduğunca yakın kurulmalıdır. Bir banyo ve mutfağı ne kadar yakın yaparsanız, ısı kaybının o kadar az olacağını unutmayın (bu durumda, her iki odayı da ısıtacak bir güneş kollektörü ile yapabilirsiniz). İhtiyacınız olan ekipmanın seçimini değerlendirmek için ana kriter verimliliğidir.

Aktif güneş enerjisi sistemleri aşağıdaki kriterlere göre aşağıdaki gruplara ayrılır:

Yedek devre kullanımı;
İşin mevsimselliği (tüm yıl boyunca veya belirli bir mevsimde);
Fonksiyonel amaç - ısıtma, tedarik sıcak su ve birleşik sistemler;
Kullanılan ısı taşıyıcı sıvı veya havadır;
Devre sayısı (1, 2 veya daha fazla) için uygulamalı teknik çözüm.

Genel ekonomik veriler, ekipman türlerinden birinin seçiminde ana faktör olarak hizmet edecektir. Tüm sistemin yetkin bir termal hesaplaması, doğru karar vermenize yardımcı olacaktır. Hesaplama, güneş enerjisiyle ısıtma ve (veya) sıcak su temini organizasyonunun planlandığı her bir odanın göstergeleri dikkate alınarak yapılmalıdır. Binanın yerini, iklimsel doğal koşulları, yerinden edilmiş enerji kaynağının maliyetinin boyutunu dikkate almak gerekir. Doğru hesaplama ve ısı tedarik organizasyon şemasının başarılı seçimi, güneş enerjisi ekipmanı kullanmanın ekonomik fizibilitesinin anahtarıdır.

Güneş ısıtma sistemi

Kullanılan en yaygın ısıtma şeması, emilen enerjinin özel bir kapta - bir pilde birikmesini sağlayan güneş kollektörlerinin montajıdır.

Bugüne kadar, en yaygın olanı, kollektörde soğutma sıvısının cebri sirkülasyon sisteminin kurulu olduğu konut binaları için çift devreli ısıtma şemalarıdır. Çalışmasının prensibi aşağıdaki gibidir. Sıcak su üstten verilir depolama tankı, süreç fizik yasalarına göre otomatik olarak gerçekleşir. Soğuk Akar su tankın alt kısmına basınçla verilir, bu su tankın üst kısmında toplanan ısıtılmış suyu yer değiştirir ve daha sonra evin sıcak su besleme sistemine girerek ev ihtiyaçlarını ve ısınma ihtiyaçlarını karşılar.

Tek ailelik bir ev için, genellikle 400 ila 800 litre kapasiteli bir depolama tankı kurulur. Bu tür hacimlerin ısı taşıyıcısını ısıtmak için, bağlı olarak doğal şartlar güneş kollektörünün yüzey alanını doğru hesaplamak gerekir. Ekipman kullanımını ekonomik olarak haklı çıkarmak da gereklidir.

Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin montajı için standart ekipman seti aşağıdaki gibidir:

Doğrudan güneş kollektörünün kendisi;
Montaj sistemi (destekler, kirişler, tutucular);
depolama tankı;
Termal taşıyıcının aşırı genleşmesini telafi eden tank;
Pompa kontrol cihazı;
Pompa (valf seti);
Sıcaklık sensörleri;
Isı değişim cihazları (büyük hacimli şemalarda kullanılır);
Isı yalıtımlı borular;
Güvenlik ve kontrol tertibatları;
Uydurma.

Isı emici panellere dayalı sistem. Bu tür paneller, kural olarak, yeni inşaat aşamasında kullanılır. Kurulumları için sıcak çatı adı verilen özel bir yapı inşa etmek gerekir. Bu, çatı elemanlarını ekipman muhafazasının entegre elemanları olarak kullanırken, panellerin doğrudan çatı yapısına inşa edilmesi gerektiği anlamına gelir. Böyle bir kurulum, bir ısıtma sistemi oluşturma maliyetlerinizi azaltacaktır, ancak cihazların ve çatının birleşim yerlerinin su yalıtımı için yüksek kaliteli çalışma gerektirecektir. Ekipmanı bu şekilde kurmak, işin tüm aşamalarını dikkatlice tasarlamanızı ve planlamanızı gerektirecektir. Boru tesisatı, bir depolama tankının yerleştirilmesi, bir pompanın montajı, eğimlerin ayarlanması ile ilgili birçok sorunu çözmek gerekir. Bina en başarılı şekilde güneye çevrilmezse, oldukça fazla kurulum sorununun çözülmesi gerekecektir.

Genel olarak, proje güneş sistemleriısıtma farklı derecelerde diğerlerinden farklı olacaktır. Sadece sistemin temel ilkeleri değişmeden kalacaktır. Bu nedenle, tüm sistemin tam kurulumu için gerekli parçaların tam bir listesini vermek mümkün değildir, çünkü kurulum işlemi sırasında kullanılması gerekebilir. ek elemanlar ve malzemeler.

Sıvı ısıtma sistemleri

Sıvı ısı taşıyıcı bazında çalışan sistemlerde, depolama ortamı olarak normal su kullanılır. Güneş kollektörlerinde enerji absorpsiyonu gerçekleşir. düz tasarım. Enerji bir depolama tankında depolanır ve gerektiğinde kullanılır.

Depolama cihazından binaya enerji aktarmak için sudan suya veya sudan havaya ısı eşanjörü kullanılır. Sıcak su tedarik sistemi, ön ısıtma tankı olarak adlandırılan ek bir tank ile donatılmıştır. Güneş radyasyonu nedeniyle su ısıtılır ve daha sonra geleneksel bir su ısıtıcısına girer.

Hava ısıtma sistemi

Böyle bir sistem, ısı taşıyıcı olarak havayı kullanır. Soğutma sıvısı düz bir güneş kollektöründe ısıtılır ve daha sonra ısıtılan hava, ısıtılan odaya veya emilen enerjinin gelen sıcak hava tarafından ısıtılan özel bir memede depolandığı özel bir depolama cihazına girer. Bu özelliği sayesinde sistem, güneş ışınımının olmadığı gece saatlerinde dahi evin ısısını sağlamaya devam eder.

Cebri ve doğal sirkülasyonlu sistemler

Doğal sirkülasyonlu sistemlerin çalışmasının temeli, soğutucunun bağımsız hareketidir. Yükselen sıcaklığın etkisi altında yoğunluğunu kaybeder ve bu nedenle üst parça cihazlar. Ortaya çıkan basınç farkı, ekipmanın çalışmasını sağlar.

Bakım maliyetlerinin ana payı kendi eviısıtma maliyetleri ile hesaplanmıştır. Binayı ısıtmak için neden güneş gibi doğal kaynakların serbest enerjisini kullanmıyorsunuz? Sonuçta, modern teknoloji bunu mümkün kılıyor!

Güneş ışığının enerjisini biriktirmek için evin çatısına kurulan özel güneş panelleri kullanılmaktadır. Bu enerji alındıktan sonra elektrik enerjisine dönüştürülür ve daha sonra şebekeden uzaklaşır ve bizim durumumuzda olduğu gibi ısıtma cihazlarında kullanılır.

Diğer enerji kaynaklarıyla (standart, otonom ve alternatif) karşılaştırıldığında, güneş panellerinin avantajları açıktır:

kullanımı pratikte ücretsiz;
enerji tedarik şirketlerinden bağımsızlık;
sistemdeki güneş paneli sayısı değiştirilerek alınan enerji miktarı kolayca düzenlenir;
güneş pillerinin uzun hizmet ömrü (yaklaşık 25 yıl);
sistematik bakım eksikliği.

Tabii ki, bu teknolojinin dezavantajları vardır:

hava koşullarına bağımlılık;
hacimli piller de dahil olmak üzere ek ekipmanın varlığı;
geri ödeme süresini artıran oldukça yüksek maliyet;
Akü voltajının yerel trafo merkezi voltajıyla senkronizasyonu, özel ekipmanın kurulumunu gerektirir.

Güneş panellerinin uygulanması

Güneş enerjisini dönüştüren piller, gerekli güçte bir sistem oluşturacak şekilde birbirine bağlanarak doğrudan evin çatı yüzeyine monte edilir. Çatının konfigürasyonu veya diğer yapısal özellikler, bunların doğrudan sabitlenmesine izin vermiyorsa, çatıya veya hatta duvarlara çerçeve blokları monte edilir. Opsiyonel olarak, sistemi evin yakınındaki ayrı raflara monte etmek mümkündür.

Güneş panelleri, fotovoltaik reaksiyonlar sürecinde açığa çıkan bir elektrik enerjisi jeneratörüdür. Devre elemanlarının düşük verimliliği toplam alan ile 15-18 metrekare m yine de alanı 100 metrekareyi aşan odaları ısıtmanıza izin verir. m! şunu belirtmekte fayda var modern teknoloji Bu tür ekipman, orta derecede bulutlu dönemlerde bile güneş enerjisini kullanmayı mümkün kılar.

Güneş panellerinin kurulumuna ek olarak, ısıtma sisteminin uygulanması ek elemanların kurulumunu gerektirir:

pillerden elektrik akımı seçimi için bir cihaz;
birincil dönüştürücü;
güneş pilleri için kontrolörler;
kritik bir şarj eksikliği durumunda sistemi otomatik olarak trafo ağına geçirecek kendi kontrolörlü piller;
doğru elektrik akımını alternatif akıma çeviren cihaz.

En en iyi seçenek kullanırken ısıtma sistemi alternatif kaynak enerji - elektrik sistemi. Bu, iletken zeminler kurarak geniş odaları ısıtmanıza izin verecektir. Dahası, elektrik sistemi esnekliğin değişmesine izin verir sıcaklık rejimi konutlarda ve ayrıca pencerelerin altına hacimli radyatörler ve borular takma ihtiyacını ortadan kaldırır.

AT ideal güneş enerjisi kullanan ısıtma elektrik sistemi ayrıca tüm odalarda bir termostat ve otomatik sıcaklık kontrolörleri ile donatılmalıdır.

Güneş kollektörlerinin uygulanması

Güneş kollektörlerine dayalı ısıtma sistemleri, yalnızca konut binalarını ve kır evlerini değil, aynı zamanda tüm otel komplekslerini ve endüstriyel tesisleri de ısıtmanıza izin verir.

Prensibi "sera etkisine" dayanan bu tür kollektörler, neredeyse hiç kayıp olmadan daha fazla kullanım için güneş enerjisini biriktirir. Bu, bir dizi olasılığa izin verir:

tam ısıtmalı konutlar sağlamak;
otonom bir sıcak su temini modu ayarlayın;
Yüzme havuzlarında ve saunalarda su ısıtması uygulayın.

Bir güneş kollektörünün işi, kapalı bir alana giren güneş radyasyonunun enerjisini, biriken ve uzun süre depolanan termal enerjiye dönüştürmektir. Kollektörlerin tasarımı, depolanan enerjinin şeffaf tesisat üzerinden kaçmasına izin vermez. Merkezi hidrolik ısıtma sistemi, ısıtılan sıvının daha soğuk olanın yerini alması nedeniyle termosifon etkisini kullanır ve ikincisini ısıtma yerine taşınmaya zorlar.

Açıklanan teknolojinin iki uygulaması vardır:

düz toplayıcı;
vakum manifoldu.

En yaygın olanı düz bir güneş kollektörüdür. Basit tasarımı sayesinde konutlarda ve kullanım suyu ısıtma sistemlerinde alan ısıtma için başarıyla kullanılmaktadır. Cihaz, camlı bir panele monte edilmiş bir enerji emici plakadan oluşur.

İkinci tip, doğrudan ısı transferli vakum manifoldu, ısıtılmış suyun soğuk sıvıya yer açmak için yükseldiği, kendisine açılı olarak yerleştirilmiş tüplere sahip bir su deposudur. Bu tür doğal taşınım, çalışma akışkanının kapalı kollektör devresinde sürekli sirkülasyonu ve ısıtma sistemi boyunca ısı dağılımına neden olur.

Başka bir vakum manifoldu konfigürasyonu kapalı bakır borular düşük kaynama noktalı özel bir sıvı ile. Isıtıldığında, bu sıvı buharlaşarak metal borulardan ısıyı emer. Yukarıya doğru yükselen buharlar, termal enerjinin soğutucuya - ısıtma sistemindeki suya veya devrenin ana elemanına aktarılmasıyla yoğuşur.

Güneş enerjisi kullanarak ev ısıtması uygularken, maksimum etkiyi elde etmek için binanın çatısının veya duvarlarının olası yeniden yapılandırılmasının dikkate alınması gerekir. Proje, yapının konumundan ve kararmasından, bölgenin coğrafi hava durumu göstergelerine kadar tüm faktörleri dikkate almalıdır.