Nosič tepla pro solární systémy TERMAGENT SOL (10l), Krasnodar

Sluneční Soustava

Vytápění soukromého domu je obtížný a odpovědný problém, jehož řešení vyžaduje náklady a úsilí. Tarify a podmínky dodávek zdrojů se někdy příliš zvyšují a nutí hledat racionálnější a ekonomičtější způsoby vytápění bez zbytečných nákladů. Jedna z možností by mohla být sluneční soustava založená na zcela bezplatné sluneční energii.

Každý den dopadá na zemský povrch obrovské množství gigawattů, které jsou rozptýleny v atmosféře a absorbovány zemskou kůrou. Množství energie je skvělé, ale dosud bylo vynalezeno několik příležitostí, jak ji přijímat a ukládat. Solární systémy pro vytápění domácností jsou jedním z způsoby využití solární energie pro praktické účely.

Co to je?

Sluneční soustava je komplex zařízení používaných k příjmu tepelné energie ze Slunce pro vytápění domů nebo pro jiné účely. Jedná se o zdroj tepla pro topné médium pro topný okruh domu. Ohřev se provádí buď přímo, nebo nepřímo prostřednictvím tepelného výměníku.

Sluneční soustava zahrnuje:

• Kolektor. Zařízení, které přijímá energii ze Slunce a přenáší ji tak či onak do chladicí kapaliny.
• Topný okruh domu.

Hlavním prvkem systému je kolektor. Je zdrojem ohřevu chladicí kapaliny. Zbytek tvoří klasický radiátorový topný systém nebo (lépe) podlahové vytápění.

Je třeba mít na paměti, že solární systémy na ohřev vody, jehož cena může být docela vysoká, ne vždy schopen zajistit dostatečné a dostatečné vytápění... Závisí to na klimatických a povětrnostních podmínkách v regionu, umístění domu a dalších faktorech. Někteří odborníci se domnívají, že tento typ vytápění lze použít pouze jako doplňkovou možnost.

Pohledy

Existují různé návrhy potrubí, které mohou demonstrovat jejich účinnost a schopnosti:

1. Otevřeno. Zastupovat ploché podlouhlé černé nádoby naplněné vodou... Je ohříván slunečním teplem a může udržovat teplotu vody ve venkovních bazénech, venkovních sprchách a dalších. Účinnost těchto zařízení je extrémně nízká, takže je lze používat pouze v létě.
2. Tubulární. Hlavním prvkem těchto systémů je skleněné koaxiální trubice, mezi jejichž vnější a vnitřní částí je vytvořeno vakuum... Vytvoří se průhledná ochranná vrstva s extrémně nízkou tepelnou vodivostí, která umožňuje vodě (nebo nemrznoucí směsi) přijímat sluneční energii prakticky bez její spotřeby v životním prostředí. Cena takových kolektorů je vysoká, udržovatelnost je extrémně nízká a problematická.
3. Byt. Zastupovat ploché boxy s průhledným víkem... Dno je pokryto vrstvou, která aktivně přijímá energii. K tomu jsou připájeny trubky KE, podél kterých se pohybuje voda. Příjem tepla je odeslán do topného systému. Někdy se vzduch odčerpává zpod krytu, což zvyšuje účinnost příjmu energie a snižuje ztráty. Existují také návrhy, kde jsou trubky umístěny mezi dvěma přijímacími vrstvami, ve kterých jsou pro ně vytvořeny drážky. To umožňuje lepší přenos tepla.

Existují také modernější typy sběratelů, ve kterých používá se princip tepelného čerpadla - v uzavřené nádobě je těkavá kapalina. Při zahřátí slunečním teplem se odpaří. Tato pára stoupá do kondenzační komory a usazuje se na stěnách, přičemž uvolňuje velké množství tepelné energie.Na druhé straně stěn je vytvořen vodní plášť, který přijímá toto teplo a je odeslán do topného systému.

Princip fungování

Princip činnosti jakéhokoli kolektoru je ohřev vody nebo jiné chladicí kapaliny pod vlivem slunečního záření... Klasickým příkladem je ohřev předmětů na okenním parapetu, osvětlených paprsky slunce, i když je mimo okno mráz. Podobným způsobem se energie přenáší v kolektorech.

Pro dosažení maximálního účinku je nutné zajistit optimální podmínky, izolovat všechna přívodní potrubí a skladovací nádrž.

Je však třeba mít na paměti, že jakýkoli solární systém pro vytápění domů, jehož cena se může ukázat jako příliš vysoká, má omezené schopnosti. Bude iracionální používat jej v oblastech s mrazivými zimami, protože maximální rozdíl mezi teplotami venku a uvnitř kolektoru by neměl překročit 20 °. To je možné jen v relativně teplých oblastech, kde není silné chladné počasí a dostatek slunečných dnů.

Počet obrysů

Solární elektrárny mohou být jednookruhové a dvouokruhové. Jednookruhové systémy plní jedinou funkci - ohřívají chladivo pro topné potrubí. Dvouokruhové systémy nejen ohřívají chladicí kapalinu, ale také připravují teplou vodu pro domácí potřeby.

Návrh solárního systému s jedním okruhem pro vytápění soukromého domu se skládá ze sběrače, který ohřívá vodu, která je dodávána do akumulační nádrže, ze které vstupuje do topného okruhu. Po průchodu celým kruhem se voda ochladí a znovu se ocitne v sběrači, kde se opět ohřívá atd. V kruhu.

Dvouokruhové systémy jsou složitější... Chladivo, které se ohřívá v kolektoru, je směrováno na cívku instalovanou uvnitř akumulační nádrže a vydává tepelnou energii, po které opět vstupuje do kolektoru. Ohřátá voda z nádrže je dodávána do analytických bodů (vany, umyvadla a další vodovodní armatury) a je také směrována do topného okruhu. Chlazení v něm opět vstupuje do nádrže, kde se ohřívá z cívky. Nemrznoucí kapalina obvykle cirkuluje uvnitř kolektorového potrubí, protože kapaliny se nemísí, tj. ohřev vody probíhá nepřímo.

Druhy cirkulace chladicí kapaliny

Chladicí kapalina se může v systému pohybovat dvěma způsoby:

Přirozený oběh. Používá se princip zvedání ohřátých kapalin nahoru. Aby byl zajištěn stabilní pohyb, musí být kolektor umístěn pod akumulační nádrží a topný okruh musí být umístěn tak, aby teplá voda stoupala nahoru a vstupovala do topného systému a zpětně ochlazený zpětný tok se vrátil do kolektoru pro vytápění

Nucený oběh. V tomto případě se k pohybu chladicí kapaliny používá oběhové čerpadlo. Tato možnost je vhodnější, protože zmizí různé vnější faktory ovlivňující cirkulační režim, rychlost a směr toku se stanou stabilními a udržují se v daném režimu. Nevýhodou této metody je nutnost nákupu a údržby čerpadla, které je třeba připojit k elektrickému proudu. Pozitivní stránkou je schopnost namontovat systém a uspořádat všechny prvky ne podle podmínek cirkulace, ale proto, že je to v této místnosti pohodlnější a racionálnější

Kromě toho existují možnosti cirkulace chladicí kapaliny se vstupem do topného okruhukdyž je připojen přímo k potrubí a na vlastní uzavřenou smyčku. V tomto případě se přenos tepelné energie provádí nepřímo přes cívku instalovanou v akumulační nádrži.

Instalace a orientace

Kolektor je instalován na volném prostranství, celý den osvětlen slunečními paprsky. Nejlepší volba je střecha domu, ale jakákoli struktura, strom nebo eminence umístěné poblíž se mohou stát překážkou paprsků, takže musíte okamžitě kontrolovat hustotu osvětlení.

Taky solární systém pro ohřev vody musí být instalován tak, aby paprsky dopadaly na jeho povrch kolmo... K tomu je nutné označit polohu Slunce uprostřed denního světla a instalovat panely kolmo na paprsky tak, aby na ně světlo dopadalo svisle. V tomto ohledu trubkové struktury jsou účinnější, protože nemají rovinu jako takovou a povrch trubky stejně dobře přijímá tok z obou stran.

Doba návratnosti

Solární systémy pro vytápění, jejichž cena závisí na velikosti domu a vnějších podmínkách v regionu, může vyplatit v poměrně krátkém čase, nebo se nevyplatí vůbec. Je nesmírně obtížné předem vypočítat, od jaké doby začne vytvářet zisk, protože existuje příliš mnoho jemných efektů a ovlivňujících faktorů. Jedná se o povětrnostní nebo klimatické podmínky, úroveň technického výkonu prvků systému, typ topných okruhů a mnoho dalšího.

Solární ohřívač vody je něco jako investiční projektse zpožděnou dobou návratnosti. Předpokládá se, že průměrná životnost zařízení je 30 let. Po celou dobu bude komplex poskytovat určité množství tepelné energie, za kterou není třeba nic platit.

Investice do vytvoření systému jsou pouze počáteční, pak bude občas zapotřebí pouze aktuální oprava, která nevyžaduje závažné náklady. Na konci své životnosti mohou být všechny jednotky a prvky sluneční soustavy použity pro jiné účely nebo prodány jako druhotné suroviny. proto ekonomický efekt práce bude v každém případě dosažen, ačkoli to není hlavním cílem celého plánu.

Výhody a nevýhody

Mezi výhody používání solárních elektráren patří:

• možnost využít nevyčerpatelnou a zcela bezplatnou sluneční energii;
• nezávislost na tarifech organizací poskytujících zdroje a dodavatelů;
• schopnost libovolně upravovat a měnit velikost systému;
• dlouhá životnost s minimálními náklady na opravy.

Nevýhody solárních systémů jsou:

• systém pracuje pouze ve dne a v noci spotřebovává akumulované teplo;
• závislost na počasí a klimatických podmínkách;
• nízká účinnost a celková účinnost solárních elektráren;
• schopnost vytvořit systém není k dispozici všem majitelům domů;
• v oblastech s mrazivými zimami systémy nemohou fungovat.

Při výběru topného systému je nutné znát a vzít v úvahu výhody a nevýhody této techniky.

Jak fungují solární panely

V podstatě jsou tyto baterie fotogenizátory elektrické energie. Podle fyzikálních zákonů sluneční světlo generuje konstantní elektrický proud působením na polovodičové prvky. V obvodech baterie vzniká určité napětí, které se aplikuje přímo na samotné objekty. Speciální baterie ukládá energii, která se poté používá v oblačném počasí.

Schéma solárního systému ohřevu vody.

Je účelnější instalovat baterie na jižní straně střechy domu, úhel střechy by měl být alespoň 30⁰С. Přitom se doporučuje vzít v úvahu další překážky, například blízké budovy nebo stromy, které mohou v budoucnu narušit provoz celého systému. V instalovaném zařízení by měl být tok slunečního záření založen na výpočtu 1000 kW / h na 1 m² za rok. Přijatá sluneční energie se v tomto případě bude rovnat použití 100 litrů plynu. Některé výkonné baterie o ploše přibližně 4 m², které slouží k vytápění soukromého domu, mohou poskytnout průměrné trojčlenné rodině horkou vodu. Jsou schopny generovat energii až asi 2 000 kWh za rok.

Mezi solární panely patří:

• průhledný, skleněný nebo plastový horní panel, uvnitř kterého cirkuluje voda nebo vzduch;
• zčernalý kovový povrch, který absorbuje tepelnou energii slunce;
• vodní nádrž nebo akumulační nádrž, kde vstupuje ohřátá kapalina nebo plyn, pak se dostanou přímo k bateriím.

Solární instalace zahrnuje:

• obyčejný převodník;
• Převodník DC-AC;
• senzor, který reguluje nabíjení a vybíjení baterie;
• baterie;
• vývodový mechanismus.

aplikace

Schéma principu činnosti a zařízení solární baterie.

Solární topný systém se používá hlavně k výrobě elektřiny. Proto je praktičtější instalovat takové baterie v domě s elektrickým vytápěním, elektrickými ohřívači a systémy podlahového vytápění. Vybavením vytápění soukromého domu výkonnými solárními panely můžete v budoucnu využívat teplou vodu. V tomto případě je nutné zohlednit počet žijících lidí, plochu vytápěného bydlení a spotřebu spotřebované energie.

Například ve tříčlenné rodině se v průměru až 500 kW měsíčně spotřebuje pouze na domácí spotřebiče. To nebere v úvahu množství energie na ohřev vody. Nejlepší je vypočítat plochu solárního topného systému s přihlédnutím k 1 m² plochy baterie na osobu. K instalaci systému podlahového vytápění je na každých 10 m zapotřebí 1 m² solárního panelu.

Účinnost

Účinnost solárních panelů závisí na mnoha faktorech a hlavní věcí je zde přicházející energie ze slunce. V případě vytápění domu v severních zeměpisných šířkách se doporučuje použít kombinované typy vytápění, kde se jako doplněk k vytápění na plyn nebo tuhá paliva použije vytápění solárními panely.

Kombinovaný způsob vytápění soukromého domu lze použít také v teplejších zeměpisných šířkách, protože výkon solárních panelů v nedostatečném přirozeném světle a za oblačného počasí je extrémně nízký. Proto je vytápění tímto způsobem spíše úsporným prostředkem než hlavním zdrojem tepla v domě. V důsledku toho se nedoporučuje úplně opustit jiné způsoby vytápění domu. Nejúčinnějším vytápěním v současnosti je kombinovaná metoda vytápění pro bydlení.

Jak si vybrat solární zařízení pro vytápění a zásobování teplou vodou obytného domu?

Volba solárního systému je důležitým krokem při určování efektivity jeho provozu a investování peněz. Je nutné určit, jaký druh solárního systému je potřeba, cenu a velikost, typ solárních kolektorů a další parametry komplexu.

Je nutné zvolit design a konfiguraci systému podle následujících kritérií:

• úroveň sluneční aktivity v regionu;
• množství tepelné energie potřebné k vytápění domu;
• upřednostněte solární energii při vytápění domu - solární elektrárna slouží jako hlavní systém nebo jako doplněk.

Po rozhodnutí o hlavních faktorech můžete přejít na výběr optimálního designu a objemu systému.

Až 100 m2

Solární systém pro vytápění domu o rozloze 100 m2. m. může sloužit jako hlavní zdroj tepelné energie... Hlavním úkolem bude správná volba konstrukce solárních kolektorů tak, aby bylo možné přijímat maximální množství tepla.

Je nutné vyrábět výpočet zohledňující počet podlaží a konfiguraci domu, počet slunečných dní v roce, parametry chladicí kapaliny v systému... Solární systém pro vytápění domu o rozloze 100 m2. m., jehož cena může být od 18 tisíc rublů. až 180 tisíc rublů. a výše, je docela schopný zajistit vytápění doma, pokud jsou splněny všechny nezbytné podmínky.

Až 200 m2

U domu o rozloze 200 m 2 se solární systém může stát pouze dalším zdrojem vytápění. Vrchol využití těchto instalací se obvykle vyskytuje na podzim a na jaře, kdy je dostatek slunečního tepla, ale je potřeba vytápět dům.

Pouze u těchto systémů neexistují prakticky žádné konstrukční rozdíly zásobník je společný s hlavním topným vedením domu. Odborníci tvrdí, že používání solárních zařízení v jarním a podzimním období může snížit zátěž na topné systémy přibližně o 30-40%.

Vynikající tepelná fyzika vody. Topné médium pro topný systém

Jak již bylo zmíněno, ve většině topných systémů funguje voda jako nosič tepla. Je to pochopitelné, protože perfektně vede teplo, je netoxické a šetrné k životnímu prostředí - a to je velmi důležité z hlediska bezpečného fungování topných systémů.

Voda má zároveň několik významných nevýhod:

• jeho dlouhodobá expozice může vést k tvorbě solí na topných zařízeních;
• také voda jako anorganická látka má zvýšenou korozivní aktivitu vůči mnoha kovům.

Každý ví o těchto problémech a vždy věděl, ale jen málo z nich se pokusilo bojovat proti ničivému působení vody, což je překvapivé, protože dnes se prodává mnoho různých produktů a zařízení, které mohou snížit její agresivitu. To zase prodlouží životnost kovových částí systému, jejichž výměna nebo dokonce oprava není levným potěšením.

Topné médium pro topný systém Dixis

Důležité! Docela dobré výsledky prokazují výše zmíněné přísady inhibitorů.

Zmrazení lze považovat za třetí důležitý nedostatek vody (to platí zejména pro severní oblasti země). Po zamrznutí se voda změní na led a expanduje, v důsledku čehož dojde k poškození zařízení a prasknutí potrubí. Pokud tedy neplánujete v zimě neustále provozovat topný systém, je lepší místo vody doplnit nemrznoucí směs.

Nosič tepla (nemrznoucí kapalná nemrznoucí směs) "Emelya"

Jak vypočítat teplotu vody

Při výpočtu je třeba vzít v úvahu následující body:

• průměrná teplota za poslední tři dny před začátkem topné sezóny (k tomuto číslu je třeba připočítat 8 ° C);
• průměrná teplota v místnosti (u obytných budov je to 20 ° C, u nebytových budov - 16 ° C).

Vzdělávací a lékařské instituce mají své vlastní normy - jsou uvedeny v SNiP.

DIY design

Návrh solárních zařízení není tak složitý, aby je lidé s určitým školením nebyli schopni sami vyrobit a provozovat ve svých domovech. Solární systém pro vytápění domů Udělejte si sami 100 metrů čtverečních je zcela realizovatelný nápad, který pomůže výrazně ušetřit na nákupu a opravách... Zvažme možné možnosti.

Termosifon solární systém

Termosifonové solární systémy jsou trubkové kolektory, které byly diskutovány výše. Existují struktury s volným průtokem a bez tlaku, které se liší způsobem cirkulace chladicí kapaliny. Netlakové pracují na přirozeném pohybu kapaliny a nepotřebujete elektřinu, struktura komplexu je mnohem jednodušší a levnější. Tlaková hlava je schopna zajistit předem stanovený režim cirkulace a umožní vám dosáhnout maximální efektivity. Nejaktivnější prací těchto systémů je období od dubna do října, čím dále na sever, tím kratší je období největší činnosti instalací.

Vzduchová sluneční soustava

Sběrače vzduchu jsou zařízení, která pomocí vzduchu jako nosiče tepla... Vytápí dům ventilační metodou, což vám umožní vážně ušetřit na vytváření topných okruhů a používat systém po celý rok.

Kolektor je dutá černá skříň, ve které je vzduch ohříván slunečním teplem.... Teplý vzduch je směrován do místnosti a ochlazený vzduch je směrován do kolektoru pro vytápění. Za účelem snížení tepelných ztrát je skříň instalována v průhledném uzavřeném kontejneru, který chrání před vnějšími vlivy - větrem, nízkou teplotou atd. Vstup a výstup jsou umístěny v různých místnostech, aby se zvýšil tlakový rozdíl a zajistila se vlastní cirkulace toků.

Výstup

Zkoumali jsme, co je solární topný systém, zjistili jsme, o co jde, a také jsme se krátce dotkli těch důležitých bodů, které je třeba vzít v úvahu během instalace.

Doufáme, že pro vás budou informace užitečné pro vaše podnikání, abyste získali skutečně vhodný systém a zajistili jeho správnou instalaci. Pokud se vám zdálo, že informace nestačí, věnujte pozornost dalšímu videu na konci tohoto článku.

Líbil se vám článek? Přihlaste se k odběru našeho kanálu Yandex.Zen

Provozní tipy

Provoz solárních elektráren se provádí v souladu s konstrukčními vlastnostmi. Hlavním úkolem majitele je udržovat čistotu, odstraňovat prach nebo sníh. V některých případech je nutné pravidelně měnit polohu panelů v souladu se sezónními změnami v umístění Slunce... Opravy nebo výměny jednotlivých prvků se provádějí podle potřeby, všechny práce lze provádět jak samostatně, tak s pomocí zapojených odborníků.

Aplikace solárních kolektorů

Zařízení, které přeměňuje energii ze slunečního záření na tepelnou energii, se nazývá solární kolektory. Solární kolektor lze použít jak v topném systému budovy, tak v systému zásobování teplou vodou. Podle vypočítaných údajů představuje použití těchto zařízení v topných systémech budov a konstrukcí v průměru od 30% do 60% úspor energie (plyn, elektřina) ročně, což znamená, že zlevňuje provoz budovy. Odhadovaná soběstačnost solárních energetických systémů je v průměru dva až pět let, v závislosti na cenách energie.

Do systému zásobování teplem je zahrnut solární kolektor pro vytápění domu, což je ve skutečnosti prvek ohřívající tepelný nosič, zatímco hlavní zdroje tepla (plynové nebo elektrické kotle) ​​udržují teplotu tepelného nosiče ohřátého solární sběratel nepřetržitě na úrovni požadované technologickými nebo hygienickými podmínkami. Účinnost alternativních systémů vytápění je vyšší v oblastech s vysokou sluneční aktivitou a během denního světla. Mapa celkového ročního slunečního záření je uvedena na obrázku níže.

Druhy a rozdíly solárních kolektorů

K dnešnímu dni se mezi průmyslově vyráběnými solárními kolektory rozšířily dva typy systémů:

• ploché solární panely;
• vakuové (evakuované) trubkové kolektory.

Plochý solární panel

Je to běžný typ solárního kolektoru používaný v moderních systémech solární energie. Tento typ se rozšířil kvůli relativní levnosti a jednoduchosti zařízení i provozu. Nevýhodou plochých solárních kolektorů je výrazné (až dvojnásobné) snížení účinnosti v podmínkách negativních venkovních teplot.

Plochý design solárního kolektoru.

Strukturálně se jedná o panel s absorpční povrchovou plochou 2-2,5 m2, vyrobený z hliníku nebo ocelových slitin. Přední část je vyrobena ve formě listu speciálního helioskla, který zajišťuje maximální absorpci sluneční energie a minimální energetické ztráty při odraženém a rozptýleném paprsku.Přímo pod solárním sklem je absorbér vyrobený ve formě ploché trubky ze slitin mědi nebo hliníku s vysokým koeficientem přenosu tepla.

Trubka má zpravidla radiální žebrování, což významně zvyšuje koeficient přenosu tepla absorbéru. Absorbér je potažen vysokým absorpčním koeficientem ve spektrech tepelného záření, což zvyšuje celkovou účinnost kolektoru. Pod absorbérem je umístěna vrstva tepelné izolace, která snižuje tepelné ztráty systému do okolí. Požadované tepelné kapacity solárního kolektoru je dosaženo připojením několika panelů k jedné solární baterii nebo kolektoru.

Vakuový (evakuovaný) sběrač trubek

Drahý typ solárního kolektoru díky jeho složité výrobě a řadě výhod oproti plochým solárním panelům. Strukturálně je to řada spárovaných skleněných trubek, svařených dohromady, z prostoru, mezi kterým je čerpán vzduch. Vakuum v prostoru mezi trubkami je vynikajícím tepelným izolátorem a zabraňuje tepelným ztrátám chladicí kapaliny do okolí. Do menší trubky je vložena měděná, hliníková nebo skleněná absorpční trubice. Trubky jsou vloženy horní částí do rozdělovače, ve kterém cirkuluje nosič tepla. Vakuové (evakuované) trubicové kolektory podle typu rozdělovače se dělí na dva typy: s plochým tepelným potrubím a přímým tokem.

Rozdělovače plochých trubek

Plochý solární kolektor z vakuové trubice s tepelnou trubkou - konstrukce.

Jedná se o rekuperační výměník tepla umístěný v rozdělovači. V tomto případě dochází k přenosu tepla z ohřátého chladiva vakuové trubice na chladivo okruhu cirkulace topení v přívodu tepla budovy skrz stěnu a chladiva těchto okruhů se nemísí. Výhody oproti kolektorům s přímým tokem spočívají v udržení vysokého výkonu při okolních teplotách až do -45 ° C, v možnosti výměny samostatné nefunkční vakuové trubice bez demontáže kolektoru a zastavení jeho provozu, jakož i ve schopnosti upravit úhel instalace. každé vakuové trubice v jednom kolektoru ...

Rozdělovače s přímým tokem

Přímý vakuový trubkový solární kolektor - konstrukce.

Zkombinujte oběhový a topný okruh. V rozdělovači jsou přívodní a cirkulační potrubí, ke kterým jsou vakuová potrubí přímo připojena. Chladivo je přiváděno do rozdělovače přívodním potrubím, ze kterého vstupuje do vakuové trubice, kde je ohříváno. Ohřátá chladicí kapalina se vrací do zpětného potrubí a jde přímo k potřebám dodávky tepla. Výhody přímých kolektorů oproti vakuovým spočívají v absenci mezilehlé stěny mezi tepelnými nosiči, což snižuje tepelné ztráty a schopnost instalovat kolektor na jakýkoli povrch v libovolném úhlu, protože tepelný nosič bude cirkulovat v celém kolektor pomocí čerpadla.