Vrste uređaja i princip rada solarnih kolektora. Princip rada solarnih kolektora

Svakog dana, od naše najbliže zvijezde, Zemlja dobije onoliko energije koliko cijelo čovječanstvo potroši u toku godine u pogledu svojih fosilnih vrsta. Toplinsku energiju prenosi vidljiva svjetlost i infracrveno zračenje.

Jedan od pokušaja da se ukroti neiscrpni tok toplote i svetlosti iz svemira je solarni sistem razmene toplote. Polako ali sigurno solarni kolektori za grijanje kuća postaju sve popularniji među potrošačima i zamjenjuju tradicionalne izvore grijanja. A za koncept pametne kuće koji uzima maha, ovo je sastavni dio inženjerske opreme. U njegovoj širokoj dostupnosti, ulogu igra povećanje proizvodnosti proizvodnje i, kao rezultat, smanjenje troškova. Oko 70% svjetskog tržišta za korištenje solarnih sistema otpada na Kinu. U južnim krajevima ove zemlje, gotovo na svakom krovu možete vidjeti solarni kolektor. Cijena proizvoda našeg istočnog susjeda je znatno niža od evropskih, kvalitet je sasvim prihvatljiv.

Sumnja daleko

U mediteranskim zemljama, gdje je broj sunčanih dana više od 300 godišnje, solarni kolektor za grijanje i grijanje vode može se naći na gotovo svakom krovu. Nema sumnje u efikasnost korišćenja ovog izvora toplote u južnim regionima Rusije. Klima srednje trake smatra se nepovoljnom za takve elektrane. Međutim, studije i eksperimenti dokazuju izvodljivost korištenja solarnih sistema. Poseban rad je obavljen na Institutu za visoke temperature Ruske akademije nauka. Prosječni intenzitet sunčevog toka, ovisno o klimatskoj zoni, je 150-300 W/m2. m. Maksimalni pokazatelji dostižu 1000 W/m². m.

Početni podaci za proračun efikasnosti solarnog sistema odabrani su kao površinski odnos od 2 kvadratna metra. m kolektora do zapremine rezervoara od 100 litara. Verovatnoća dnevnog zagrevanja vode u sistemu se procenjuje sledećim pokazateljima:

• do temperature od +37 ° C - 50-90%;
• do +45 °S - 30-70%;
• do temperature od +55 ° C - 20-60%.

Ove suhe brojke pokazuju da tokom hladne sezone solarni kolektor, čak i uz najmanji broj sunčanih dana, štedi i do 60% energije za grijanje kuće.

Vrste pretvarača solarne energije

Solarni kolektor je dizajniran da pretvara energiju dnevne svjetlosti u toplinsku energiju. Korišteni materijali i dizajnerska rješenja usmjerena su na maksimalnu apsorpciju sunčeve energije, pretvarajući je u toplinsku i efikasan prijenos za dalju upotrebu. Kao nosač topline koristi se i posebna tekućina koja ne smrzava i atmosferski zrak. Cirkulacija rashladne tečnosti je prisilna i prirodna. U slučaju da se koristi prirodni, konvekcijski, sustav izmjene topline, solarni kolektor mora biti smješten ispod spremnika, na primjer, na susjednoj parceli. Ova shema se koristi kada je potrebno zagrijati male ili privremene prostorije. Volumetrijski sistemi zahtijevaju upotrebu pumpe za cirkulaciju tekućine. Takva shema se može koristiti i za uređaj sistema za opskrbu toplom vodom.

Dijagram solarne elektrane

Sistem grijanja se sastoji od sljedećih komponenti:

• Solarni kolektor pretvara sunčevu energiju u toplotu.
• Dovodni vod dovodi rashladnu tečnost u rezervoar za skladištenje.
• Električna pumpa cirkuliše rashladnu tečnost.

U spremniku se toplina prenosi iz solarnog kruga u krug parnog grijanja u kući. Ovaj spremnik može sadržavati rezervni grijaći element, koji se automatski uključuje ako vremenski uvjeti ne doprinose zagrijavanju rashladne tekućine na navedene parametre. Solarni fluid ispunjava suprotstavljene zahtjeve. Mora biti otporan na mraz, ali u isto vrijeme ne isparavati na visokim temperaturama i ne biti otrovan. Većina instalacija koristi fluid za prijenos topline od 60% destilovane vode i 40% glikola. Automatizacija omogućava bez ljudske intervencije održavanje željene temperature unutar prostorije i sprječavanje pregrijavanja rashladne tekućine.

Vakumski solarni kolektor

Vakumski sistemi su prilično složeni. Glavni radni element je skupa cijev posebnog dizajna koja apsorbira svjetlost. U osnovi je stavljen princip termosa. Površina vakuumske cijevi je providna. On prenosi sunčevu svjetlost do unutrašnje cijevi. Zrak se ispumpava iz prostora između njih, odsustvo plina omogućava vam uštedu do 97% topline.

Na dnu unutrašnje cijevi nalazi se rashladno sredstvo - tekućina, koja, kada se zagrije, brzo prelazi u plinovito stanje. U gornjem dijelu cijevi toplina se prenosi na kolektor, dok se rashladno sredstvo hladi i kondenzirajući se vraća u prvobitno stanje. Sistemi koji koriste vakuumske cijevi imaju prilično visoku efikasnost na temperaturama ispod -37°C i slabom osvjetljenju. Ova oprema zahtijeva pravovremeno uklanjanje snijega i postavljanje strogo pod određenim kutom. Takođe, periodično prozirne segmente treba očistiti od kontaminacije. Vakuumski solarni kolektor je posebno razvijen za sjeverne geografske širine. Djeluje efikasno u odsustvu direktne sunčeve svjetlosti.

Ravni solarni pretvarač

Ravni solarni kolektor je samostalna ploča, sastoji se od tri komponente:

• Solarni apsorber. Obojen je crnom bojom ili se nanosi poseban premaz.
• Gornji prozirni premaz. Izrađen od kaljenog stakla ili polikarbonata.
• Sistem cijevi kroz koji se rashladna tekućina koja cirkulira u njemu zagrijava. Obično se pravi od bakra.

Zadnja strana panela ima efektivan toplotnoizolacioni premaz. Jedan ili više ovih panela su povezani na dovodni vod rezervoara za skladištenje. Ovaj tip sistema ima relativno nisku cijenu i dobre performanse u toplim godišnjim dobima. Nedostatak je niska efikasnost na niskim temperaturama i opipljivi gubitak topline.

Kolektor-glavište

U južnim geografskim širinama, gdje je najveći broj vedrih dana, rasprostranjen je tzv. koncentrator. To je sistem paraboličkih reflektora koji se nalaze na jednoj zakrivljenoj površini i koncentrišu sunčevu svjetlost u određenoj tački. Za najveću efikasnost potrebna je promjena položaja u dvije ravni nakon kretanja sunca po nebu tokom dana. Solarni kolektori za grijanje kuće ovog dizajna se ne koriste.

Kod kuće i na poslu

Upotreba solarnih instalacija rješava probleme grijanja sa ograničenim pristupom plinu ili električnoj energiji, uz nedovoljno centralno napajanje; kao pomoćni sistem grijanja, opskrba toplom vodom kuće, vikendice, dacha, bazena, omogućava vlasnicima da uštede značajan novac. Opseg primjene je vrlo različit:

• grijanje industrijskih prostorija;
• grijanje i snabdijevanje toplom vodom stambenih zgrada namijenjenih za stalni i privremeni boravak.
• grijanje zdravstvenih ustanova, turističkih baza, sportskih kompleksa, malih samostalnih radnji.
• grijanje vanjskih i unutarnjih bazena;
• grijanje i snabdijevanje toplom vodom privremenih stambenih i radnih prostorija.

Vazdušni solarni sistem

Sistem grijanja može koristiti ne samo tekući, već i atmosferski zrak kao nosač topline. Zračni solarni kolektor se koristi za grijanje svih vrsta prostorija, a u zavisnosti od dizajna postoje tri tipa:

• Flat ima slične principe kao i sličan dizajn fluida.
• Pyramidal koristi složen sistem reflektirajućih površina.
• Venecijaneri se nalaze između staklenih stakala i usmjeravaju topli zrak u prostoriju. Primjenjuje se kod trakastog zastakljivanja zgrada.

Za razliku od tekućih uređaja, zračni solarni kolektor može biti izrađen od nemetalnih materijala.

Solarni sistem za opskrbu toplom vodom

Sistem tople vode može se spojiti na rezervoar za skladištenje. Spremnik će, dakle, igrati ulogu kotla, u kojem će, zauzvrat, ulogu električnog grijaćeg elementa igrati zavojnica za izmjenu topline uključena u krug sustava grijanja. Kroz spiralu, rashladno sredstvo će početi zagrijavati vodu u spremniku. Dakle, shema vodosnabdijevanja će biti akumulativna ili protočno-akumulativna.

DIY solarni kolektor

Najjednostavniji solarni pretvarač omogućava direktan prijenos topline sa sunčeve svjetlosti koja cirkulira unutar cijevnog sistema na vodu. Slične proizvode domaća industrija proizvodila je početkom ovog stoljeća. Solarni kolektori za dom napravljeni su od bakarne cijevi prečnika do 20 mm. Radi lakše montaže i upotrebe, uvijen je u ravnu spiralu, s nastavkom na oba kraja za spajanje glavnog cjevovoda ili samo baštenskog crijeva. Takva spirala mogla bi se postaviti na padinu krova seoske kuće. Količina tople vode bila je dovoljna za tuširanje na kraju dana i pranje suđa. Sličan solarni kolektor "uradi sam" može se napraviti od crne plastične cijevi. Ravni solarni pretvarač napravljen je pomoću izmjenjivača topline iz starog hladnjaka.

Montaža razdjelnika

Složenost rada solarnog sistema je u tome što efikasnost zavisi od visine sunca iznad horizonta, doba godine i dana, prisustva oblaka, vlažnosti i temperature okoline. Solarni kolektor za grijanje prostora u horizontalnoj ravni mora biti orijentiran striktno prema jugu. Odstupanja prema zapadu ili istoku su dozvoljena unutar 40°. U ovom slučaju, efikasnost instalacije će se smanjiti na oko 20%. Važnu ulogu igra ugao nagiba, koji bi trebao biti od 35 do 45 °.

Najrazumnija opcija je da se u fazi projektovanja novog stana predvidi postavljanje solarnog kolektora na krov. Cijena takve opreme je mnogo veća od uobičajenog parnog grijanja. Ali troškovi će biti više nego opravdani naknadnim radom. Rok povrata, ako je kuća izolirana po svim normama i pravilima, je u prosjeku pet godina.

Gotovo svi su čuli za solarne kolektore u naše vrijeme. Uopšteno govoreći, gotovo svi razumiju da je ovo uređaj koji pomaže u pretvaranju sunčeve energije u toplinu. Međutim, u stvari, praktično, praktično, niko ne zna „šta je to i kako funkcioniše“.

Nacionalna građevinska enciklopedija ProfiDom.com.ua objavljuje kratki kurs - "obrazovni program" o osnovama teorije solarnih kolektora.

Princip rada solarnih kolektora je jedinstven. Ako u kotlovima do zagrijavanja tekućine dolazi zbog energije koja se oslobađa pri sagorijevanju goriva, a kod toplotnih pumpi - topline tla, zraka ili vode, tada je solarni kolektori primaju direktno iz glavnog izvora topline u solarnoj sistem - sunce.
Ovaj izvor je neiscrpan, ekološki prihvatljiv, dostupan svima na Zemlji i, što je najvažnije, besplatan. Istina, da biste ga efikasno koristili za kućne potrebe za grijanje vode ili rashladne tekućine, morat ćete uložiti ne samo u same solarne kolektore, već iu raznu opremu koja ih opslužuje. Gde. potrebno je unaprijed uzeti u obzir niz specifičnih nijansi rada solarnih kolektora i predvidjeti mogućnosti zaštite od nekih od njih.

Karakteristična karakteristika solarnih kolektora, koja ih razlikuje od drugih vrsta generatora topline, je njihova sezonska pojava. Kolektor prima toplotnu energiju od sunčevih zraka, odnosno nema sunca - nema toplote. Solarni kolektori doprinose sistemu snabdevanja toplotom samo tokom dana, odnosno danju, ali su noću pasivni. Dužina dnevnog svetla takođe igra ulogu: što je kraća, to će kolektor dobijati manje energije dnevno. Stoga će isti solarni kolektor u različito doba godine primati različite količine topline. Promjena performansi kolektora ovisno o sezoni jedan je od najvažnijih faktora koji se moraju uzeti u obzir u proračunima.

Maksimalna efikasnost solarnih kolektora poklapa se sa vrhuncem insolacije. Većina kolektora toplote donosi u periodu od maja do avgusta. Van sezone produktivnost sakupljača pada i dostiže minimum do decembra-siječnja. Međutim, za različite tipove uređaja ovo smanjenje efikasnosti nije isto. Činjenica je da performanse kolektora ovise o dva parametra - koliko će energije dobiti od sunca i koliko će topline izgubiti zbog nesavršenosti dizajna. Stoga proizvođači poduzimaju mjere za povećanje apsorpcije topline - s jedne strane, i smanjenje gubitaka topline - s druge strane.

Različiti dizajni - različita efikasnost
Na tržištu su najčešći solarni kolektori dva glavna dizajna - ravni i vakuumski cijevni, a potonji se također obično dijele na direktnotočne i sa efektom "toplotne cijevi". Ove razlike su uzrokovane upravo traženjem rješenja za probleme dobivanja i skladištenja topline iz sunčevog zračenja. Ovi problemi leže u samom principu kolektora.

Kao što znate, sunčeve zrake različito zagrijavaju objekte, a u mnogočemu to ovisi o površini. Neki premazi reflektiraju većinu svjetlosnog toka, dok drugi, naprotiv, apsorbiraju. Površine sa crnim premazom imaju maksimalni koeficijent apsorpcije svjetlosnog zračenja, koji se koristi u solarnim kolektorima.

Glavni radni element u njihovom dizajnu je apsorber (apsorber), koji je obično bakrena ploča sa zavarenom cijevi. Površina apsorbera okrenuta prema suncu ima posebnu crnu prevlaku kako bi joj zraci prenijeli što više toplinske energije.

Ploča, a sa njom i cijev, brzo se zagriju, a tekućina koja cirkulira kroz cijev preuzima tu toplinu i prenosi je dalje u sistem. Ali sama vrela ploča apsorbera počinje da zrači toplotu u okolinu i zagreva vazduh u kontaktu sa njom. Kako bi se to spriječilo, apsorber je izoliran od otvorene atmosfere. Mjere koje povećavaju količinu topline primljene od sunca obično uključuju staklo i apsorber. Obične naočale imaju niz nedostataka - mogu blještati (odnosno reflektirati dio sunčeve svjetlosti umjesto da je propuštaju), osim toga, neke zrake ne dospiju unutra zbog svoje nedovoljne prozirnosti.

Stoga se u visokotehnološkim solarnim kolektorima koriste posebno dizajnirana stakla sa smanjenim sadržajem željeza, koja su transparentnija od konvencionalnih. Propuštaju više svjetla, što znači da će kolektor dobiti dodatnu toplinsku energiju. Osim toga, staklo je često opremljeno antirefleksnim premazom - smanjuje udio svjetlosti koju reflektira površina i također pomaže u povećanju performansi kolektora. Čistoća je takođe važna - prašnjavo ili zamagljeno staklo očigledno propušta manje svetla. Kako se prašina ne bi začepila unutra i vlaga ne bi ušla unutra, njegovo tijelo se često čini hermetičkim, pa čak i napunjeno inertnim plinom. Istina, ove mjere su potrebne samo za ravne kolektore - vakuumski modeli, o kojima će biti riječi u nastavku, nemaju takvih problema.

Što se tiče apsorbera, ovdje su sve tehnologije usmjerene na povećanje njegovog kapaciteta apsorpcije. Kod jeftinih solarnih kolektora ploča apsorbera je često jednostavno obojena crnom bojom. Učinak takve odluke, naravno, jeste, ali beznačajan, štoviše, boja može blještati, a kvaliteta premaza se vremenom pogoršava. Skuplji tehnološki modeli kolektora opremljeni su apsorberima sa posebnim visoko selektivnim premazom koji ne blješti, dugo traje i odlično apsorbira sunčevo zračenje.

Ali glavne razlike u dizajnu solarnih kolektora leže u metodama toplinske izolacije. Pločasti kolektor je pravougaona metalna kutija prekrivena staklom na vrhu. Zidovi i dno kutije su termoizolovani - najčešće mineralnom vunom. Međutim, takva izolacija je nesavršena, jer ne isključuje prijenos topline sa apsorbera na staklo pomoću plina koji se nalazi unutar kolektora, a mineralna vuna također ne isključuje u potpunosti gubitak topline kroz tijelo.

Stoga je u pitanju očuvanja topline sa ravnim kolektorom važna temperaturna razlika između unutarnje i vanjske strane kolektora. Ljeti, kada je vanjski zrak dobro zagrijan, gubici topline su mali, a kolektor usmjerava skoro svu energiju dobijenu od sunca u sistem. Ali čim temperatura na ulici padne, kolektor, koji prima manje topline van sezone i zimi, počinje gubiti sve više i više prikupljene energije.

Kao rezultat toga, ravni kolektori su vrlo efikasni u kasno proljeće i ljeto, ali prikupljaju vrlo malo topline po hladnom vremenu. Vakumski cijevni kolektori imaju bolju toplinsku izolaciju. Imaju apsorbere smještene unutar staklenih cijevi, između čijih zidova postoji vakuum. Prenos toplote gasovitim medijem u takvom kolektoru je nemoguć, zbog odsustva samog gasa, kao takvog. Zbog toga je gubitak topline vakuumskih kolektora minimalan čak i kod jakih mrazeva.

Svako je bar jednom u životu koristio letnji tuš. Tokom toplih sunčanih dana, voda u crnoj posudi na vrhu može biti veoma topla. Energija je impresivna i dolazi po nultim tarifama. Pametni vlasnici kuća ozbiljno razmišljaju o tome kako produktivnije koristiti ovaj moćni izvor topline. Neki uspijevaju stvoriti potpuno ispravne solarne sisteme domaće izrade, ali sada nije problem kupiti tvornički napravljen solarni kolektor za grijanje doma i druge namjene. Dalje ćemo govoriti o tome koliko su takva rješenja efikasna i kako se implementiraju.

Princip rada solarnih kolektora

Malo fizike

Sunce je izvor toplote. Zraci nebeskog tijela (vidljivi i nevidljivi) nose veliku količinu energije, pa se ultraljubičasto i infracrveno zračenje naziva i zračenje. Svjetlost koja pada na predmete "apsorbira" se od materijala, molekuli u njima počinju se kretati brže, površine se zagrijavaju. Ovaj fenomen se koristi u sistemima grijanja sa solarnim kolektorima.

Izgledi za grijanje solarnim sistemima tokom cijele godine

Objekti različito percipiraju sunčevo zračenje. One mogu biti transparentne za jednu vrstu zračenja, skupljajuće za drugu i obrnuto. Neki materijali upijaju i reflektuju sunčeve zrake u isto vrijeme. Neglatke mat crne površine intenzivnije hvataju energiju od svijetlih, sjajnih i glatkih površina. Više zraka znači više potencijalne topline.

Kako solarni sistem "uklanja" i koristi sunčevu energiju

Za razliku od fotonaponskih panela (solarnih panela), solarni sistem ne proizvodi električnu energiju. Solarni kolektori za grijanje kuće sami zagrijavaju rashladnu tekućinu, bez pomoćnih električnih uređaja. Vruća rashladna tekućina ulazi u poseban spremnik, gdje prenosi toplinu na vodu iz sustava grijanja kroz izmjenjivač topline (dobija se neka vrsta primarnog zatvorenog kruga sa neovisnom cirkulacijom nosača). Rezervoar je zauzvrat integrisan u sistem grejanja sa kotlom na čvrsto gorivo, dizel ili električnim kotlom kao glavnim generatorom toplote.

Postoje modeli u kojima je rashladna tečnost vazduh pumpana ventilatorima kroz sistem kanala u određene zone. Nisu produktivni kao vodeni, ali su korisni za grijanje tehničkih prostorija, staklenika, pripremu zraka za ventilacijski sistem ili sušenje poljoprivrednih proizvoda. Glavna prednost je cjelogodišnja (nema tekućine - nema problema sa smrzavanjem).

Bitan! Grijanje solarnim kolektorima nije jedini način korištenja solarne energije u svakodnevnom životu. Toplina koju "proizvodi" solarni sistem koristi se za napajanje kruga PTV-a, pripremu vode u bazenima i druge potrebe.

Vrste solarnih kolektora

Prema korištenom nosaču toplote:

• Voda (uglavnom se koristi antifriz).
• Zrak.

Sistemi za vodu, ovisno o načinu korištenja rashladne tekućine, dijele se na:

• Pasivno. Zapravo, to su samo bojleri sa rezervoarom instaliranim na krovu ili fasadi kuće. Pasivni uređaji su uglavnom dizajnirani za proizvodnju tople vode.
• Aktivan ("split"). Kroz cjevovode su spojeni na poseban spremnik za skladištenje koji se nalazi unutar zgrade, tako da gube manje topline i ne boje se mraza. Da bi se osigurala cirkulacija, u sistem se ugrađuju pumpe. Kako bi aktivno grijanje na solarne kolektore radilo tijekom cijele godine, pogon je nedovoljno opremljen grijaćim elementima za dogrevanje.

Pasivni vakuum monoblok za sezonsku upotrebu

Vrste kolektora vode prema principu prijenosa topline:

• indirektno djelovanje. Koristite spremnik za skladištenje povezan na krug grijanja ili tople vode.
• Direktan protok ("pod pritiskom"). Pomoću slavina i ventila modul se spaja na vodovod, odnosno hladna voda izbacuje toplu vodu, kao u kućnom električnom bojleru.

Po vrsti dizajna kolektori vode su:

• Ravni - oni su paneli u obliku kutije, dno je prekriveno termoizolacionim materijalom kako ne bi gubili energiju kroz zadnju stranu. Na ovom sloju se po cijeloj površini nalazi ploča koja upija sunčevu svjetlost i zagrijava se. U utisnutim udubljenjima adsorbirajuće ploče (ispod nje) prolaze cijevi s nosačem topline. Odozgo je ploča prekrivena zaštitnim staklom.
• Vakum - baterije paralelnih staklenih cijevi u kojima cirkulira rashladna tekućina.

Punjenje ravnog solarnog kolektora

Vakumski solarni kolektor uređaj za grijanje

Razmotrite funkcionalno opterećenje glavnih komponenti vakuumskog solarnog kolektora za grijanje.

1. Vakumska cijev je primarni izmjenjivač topline. Vanjski sloj je izrađen od izdržljivog prozirnog borosilikatnog stakla. Unutar svake tikvice nalazi se adsorber sa višeslojnim premazom koji poboljšava apsorpciju sunčeve energije. Između stakla i adsorbera ispumpava se vazduh, vakuumski sloj zadržava toplotu, stvarajući efekat termosa. Boca sadrži cijevi u obliku slova U ili H sa radnom tečnošću.

1. Spremnik služi kao sekundarni izmjenjivač topline. Kroz zavojnicu se toplina prenosi na rashladno sredstvo iz glavnog kruga grijanja vode. U oblačnim danima ovaj element vam omogućava da iskoristite akumuliranu toplinu. Rezervoar ima duplo telo (unutrašnje kućište od nerđajućeg čelika), prostor između zidova je ispunjen poliuretanom. Često je rezervoar opremljen grijaćim elementima za umjetno zagrijavanje rashladne tekućine.

1. Regulator je dizajniran za automatizaciju rada kolektora. Prima očitavanja senzora i daje komande: da napaja sistem, da uključi grejni element ili cirkulacijsku pumpu.

1. Cirkulaciona pumpa obezbeđuje transport rashladnog sredstva između toplotne cevi kolektora i udaljenog rezervoara, što povećava efikasnost instalacije za 20-25%. Ponekad, da bi se postigla autonomija, pumpe su opremljene fotonaponskim panelom, mali hidraulički otpor omogućava upotrebu uređaja za pritisak male snage. Postoje i dizajni sa prirodnom cirkulacijom.

Elementi vakuumske cijevi solarnog kolektora

1. Cjevovodi sa zapornim i kontrolnim ventilima (dovodni i povratni) povezuju spremnik sa kolektorom.

Bitan! Da bi se smanjili gubici topline, cijevi kruga solarnog sistema moraju biti izolirane čaurama od pjenaste gume s debljinom zida od 20 mm ili više.

1. Ekspanziona posuda mora kompenzirati ekspanziju zagrijane rashladne tekućine, jer je krug solarnog kolektora zatvoren. Obično koristite modele dizajnirane za 6-10 atmosfera.

1. Potporne metalne konstrukcije omogućavaju vam da postavite kolektor pod potrebnim uglom prema suncu. Okvir je izrađen od čelika ili aluminija, mora izdržati udare vjetra do 30 m / s.

Performanse solarnog grijanja

Priroda insolacije u određenom području igra ključnu ulogu, na primjer, nadmorska visina može biti važan pokazatelj. Korisnici iz južnih krajeva, gdje ima više od tri stotine sunčanih dana u godini, cijenit će rad Sunčevog sistema. Najviše toplote može se dobiti po vedrom vremenu, kada je sunce u zenitu. Uveče i ujutro, kao iu oblačnim danima, performanse sistema neminovno opadaju. Da biste "uhvatili" maksimum zraka, potrebno je pravilno instalirati kolektor: održavati kut nagiba, orijentirati module na jug, eliminirati mogućnost sjenčanja (visoke susjedne zgrade, drveće).

Odabir optimalnog kuta ugradnje kolektora ovisno o sezoni i smjeru

Bitan! Za grijanje uz pomoć solarnog sistema, bolje je napustiti ožičenje radijatora i dati prednost sistemu podnog grijanja, jer je za njihov rad potrebna rashladna tekućina s mnogo nižom temperaturom.

Proračun solarnog kolektora za grijanje temelji se na kilovatima za nadoknadu i stvarnim tehničkim uslovima. Korisnik može sastaviti sistem od nekoliko modula, čime se povećavaju njegove performanse. Za tvorničke proizvode uvijek je naznačena specifična neto snaga (kW / m 2), ali zapravo ovisi o načinu spajanja kolektora, o protoku rashladne tekućine i drugim nijansama. Kako biste osigurali da ulaganja ne propadaju, obratite se stručnjacima za proračune i instalaciju.

Video: kako radi solarni kolektor

Uređaj se sastoji od dva dijela: samog sebe solarni kolektor I akumulator izmjenjivača topline. Unutar zatvorenog sistema cirkuliše antifriz (rashladno sredstvo), koje se zagreva na sunčevoj svetlosti i odaje svoju toplotu kroz poseban izmenjivač toplote ugrađen u rezervoar za vodu. U ovom rezervoaru se voda nalazi dok se ne potroši, a zatim se umesto utrošene tople vode ulije hladna voda i cirkulacija se nastavlja. Električni grijač se može ugraditi u spremnik akumulatora za dodatno grijanje, u slučaju da se voda koristi vrlo aktivno, kao i ako je nebo prekriveno oblacima. U pravilu nema potrebe da se često grije na struju. Struktura vakumskih cijevi za grijanje je vrlo slična onoj kod konvencionalnog termosa: jedna cijev je umetnuta u drugu, s vakuumskom šupljinom između njih, što stvara idealnu toplinsku izolacija. Zbog cilindričnog oblika cijevi, sunčeve zrake konstantno padaju okomito i prenose maksimalnu toplinsku energiju. To vam omogućava da značajno povećate efikasnost uređaja.

Kako se grije voda zimi?

Pri negativnim temperaturama okoline se koriste vakuumski razdjelnici, koji su izolovani od hladnoće okoline i mogu zagrejati vodu do temperature od 100-160 stepeni Celzijusa. Vakumski kolektori se mogu koristiti i za grijanje vode i za grijanje doma, što vam omogućava da dobijete besplatnu čistu energiju.Postoje tri tipa takvih kolektora: sa cijevima u obliku slova U, sa toplotnim cijevima i sa unutrašnjim rashladnim sredstvom. Međutim, takve solarne instalacije se zaista mogu nositi s održavanjem topline u kući samo u prijelaznim sezonama (proljeće-jesen), u jakom mrazu i dalje morate koristiti dodatno glavno grijanje (plin, ugalj, sistem grijanja)

Da li je isplativo koristiti kolektore?

Solarna energija je potpuno besplatna (postoji mali porez na generatore). Dobijamo zagrevanje obične vode do 80 stepeni Celzijusa u zapremini od 200 do 500 litara, u zavisnosti od vrste instalacije. Solarni kolektor radi tokom cijele godine, čak i po oblačnom vremenu zagrijava vodu (oko 15-25% svog kapaciteta). Zagrijana voda u kotlu praktički se ne hladi, to je olakšano posebnom toplinskom izolacijom. Sistem može raditi u kombinaciji sa kotlom, kaminom, električnim grijačem automatski način rada.

Najvažniji:
- kolektor daje energetsku nezavisnost
- uštede od prvih dana pokretanja sistema
- čista beskonačna energija (dok sunce ne izađe)

Pravilno izračunat sistem će dati 100% topla voda 7 mjeseci za godinu dana. U preostalim mjesecima bit će potrebno dodatno trošiti energiju

Ugradnja solarnog kolektora

Proces instalacije uključuje potrebne proračune za optimizaciju solarne energije koja je dostupna u datom regionu, ovi parametri zavise od geografske širine, dužine, klime i uslova korišćenja sistema.
Najvažniji faktori koje možemo promijeniti su solarni kolektor i orijentacija instalacije (azimut). Prilikom postavljanja kolektora na krov kuće, ugao nagiba će biti postavljen krovom krova. Najveća količina energije se apsorbuje pod uglom od 45 stepeni, tako da se morate fokusirati na ugao sunca u odnosu na horizont u vašem području. Za naše geografske širine optimalni su uglovi nagiba između 30 i 45 stepeni. Vrlo važan dio je noseća instalacija - ona će nositi oslonac za solarni kolektor, mora izdržati nalet vjetra i sigurno fiksirati solarni sistem.

Tipično metode instalacije solarni kolektori:

Nagnut (na krovu sa uglom nagiba)
Horizontalno (na ravnom krovu);
Samostojeći (sa potpornom strukturom)

Zaključno, možemo reći da nezavisni energetski sistemi brzo dobijaju na popularnosti. I solarni kolektori, kao element trajne strukture kuće, uspješno se uklapaju u "zelene" tehnologije i besplatnih izvora energije.

Solarni kolektor je poseban uređaj dizajniran za pretvaranje sunčeve energije u toplinu. Za razliku od solarnih baterija, koje rade na principu fotoelektričnog efekta i stvaraju struju, kolektori su dizajnirani za zagrijavanje rashladne tekućine. Stoga se naširoko koriste u sistemima tople vode i grijanju privatnih kuća. Postoje dvije vrste ovih jedinica, tako da uređaj solarnog kolektora i karakteristike rada direktno ovise o njegovoj vrsti.

Princip rada svih kolektora je, zapravo, isti. Sunčeve zrake padaju na vanjsku površinu kolektora, zagrijavajući rashladno sredstvo u njemu. Zagrijana rashladna tekućina kroz tanke cijevi ulazi u spremnik napunjen vodom. Štoviše, cijevi za rashladnu tekućinu prolaze kroz cijeli volumen spremnika, zbog čega se osigurava ravnomjerno zagrijavanje tekućine. Dok teče kroz rezervoar, rashladna tečnost se hladi i vraća se nazad u kolektor već u hladnom stanju, gde se ponovo zagreva. Tako je zagarantovana stalna cirkulacija tople rashladne tečnosti kroz rezervoar sa vodom. Voda iz rezervoara se može koristiti za kupanje, pranje suđa i druge kućne potrebe ili se može ubaciti u radijatore za grejanje.

Ravni kolektori

Glavni element takvog kolektora je ravni apsorber (hladnjak) sa zmijolikom cijevi za rashladnu tekućinu. Apsorber ima oblik metalne ploče, čiji gornji dio mora biti obojen crnom bojom (za maksimalno upijanje sunčeve svjetlosti). Tanka metalna cijev, savijena u obliku zavojnice, zavarena je na donju ravninu ploče. Kroz ovu cijev cirkulira rashladna tekućina (obično voda, rjeđe antifriz). Zavari se protežu duž cijele dužine zavojnice kako bi se osigurao potpuni termički kontakt.

Takav apsorber je smešten u kućište od tankih aluminijumskih profila. Gornji dio kućišta je zatvoren ekstra jakim kaljenim staklom sa maksimalnom propusnošću svjetlosti (ponekad se za tu svrhu koristi ćelijski polikarbonat). Preduvjet je postojanje pouzdane toplinske izolacije između apsorbera i zidova kućišta. To je neophodno kako bi se spriječio gubitak topline u okoliš.

Vakumski razdjelnici

Razlika između vakuumskog solarnog kolektora i ravnog je samo jedna, ali suštinska. Ova razlika je uređaj za apsorpciju. Kod vakuumskih modela radi se o sistemu evakuiranih cijevi od specijalnog stakla. Unutar svake cijevi nalazi se bakarna šipka s tekućinom za prijenos topline.

Štoviše, cijevi takvog solarnog kolektora razlikuju se po dizajnerskim karakteristikama:

• Koaksijalni. Najviše od svega podsjećaju na klasične termoze. Staklene tikvice s dvostrukim stijenkama (između njih - vakuum), unutar kojih je zatvorena bakrena cijev s tekućinom koja lako ključa. Prijenos topline ide direktno iz same tikvice, njeni zidovi imaju premaz koji apsorbira toplinu. Kada se zagreje, tečnost isparava, prenoseći toplotu dalje u sistem. Tada se para u obliku kondenzata taloži na dno cijevi, nakon čega se ciklički proces nastavlja.
• Pero. To su tikvice sa jednim, ali debelim i jakim zidom. Unutrašnjost - cijev koja apsorbira toplinu (također od bakra), opremljena valovitom pločom s apsorpcijskim slojem. Zbog takvog uređaja u termalnom kanalu se stvara vakuum, a sam kanal (kao i apsorber) je djelimično integriran u tikvicu.

Očigledno je da vakuumski tip solarnog kolektora ima mnogo složeniji uređaj od ravnog. Osim toga, osim različitih vrsta staklenih cijevi, koriste i različite toplinske kanale (bakrene cijevi u kojima prolazi rashladna tekućina).

Dakle, toplotni kanali tipa „heat pipe“ („hot pipe“) su zapečaćene cijevi sa tekućinom koja lako ključa. Kada se zagrije, isparava, pomiče se uz kanal i tamo odaje akumuliranu toplinsku energiju, kondenzirajući se u posebnoj jedinici za prikupljanje topline. Nakon hlađenja, tečnost teče u donji deo kanala, ponavljajući ciklus. A rashladna tečnost solarnog kolektora sama uzima datu toplotu, prenoseći je dalje u sistem.

Kanali s direktnim protokom također su u velikoj potražnji. Unutar tikvice su dvije kombinovane bakrene cijevi. Jedan od njih se koristi za dovod tekućine u tikvicu, drugi - za izlazak iz tečnosti. Tokom prolaska kroz tikvicu, tečnost se zagreva.

Vrste toplotnih kanala i cijevi mogu se međusobno kombinirati u različitim varijacijama. Štaviše, svaka takva kombinacija cijevi/kanala ima svoje operativne karakteristike, prednosti i nedostatke.

Video o solarnim kolektorima:

Kolektori zraka

Opcije zračnih solarnih kolektora su mnogo manje poznate od vakuumskih ili ravnih modela. Ipak, prilično su se dokazali u odvlaživačima zraka, u kompleksima za grijanje zraka i u sistemima za povrat zraka. Shema rada i uređaj takvog kolektora vrlo su jednostavni.

Rashladna tečnost, kao što ime govori, nije tečnost, već običan vazduh. Strukturno, kolektor zraka je ravna ploča s rebrastom (ponekad dodatno perforiranom) površinom ili sustavom cijevi od metala dobre toplinske provodljivosti. Vazduh u kolektoru se zagreva direktnim kontaktom sa metalom (koji se zagreva od sunca). Kolektor je povezan sa prostorijom kroz zračne kanale (jedan za usis zraka, drugi za dovod), u koje su ugrađeni ventilatori koji osiguravaju cirkulaciju zračnih masa.