Солнечный коллектор как работает: Вакуумный солнечный коллектор. Принцип работы и оценка эффективности.

Содержание

Вакуумный солнечный коллектор. Принцип работы и оценка эффективности.

Вакуумный солнечный коллектор — оборудование, предназначенное для нагрева воды с помощью солнечной энергии.

Основным нагревательным элементом солнечного коллектора является вакуумная трубка с селективным покрытием. В простых термосифонных коллекторах процесс нагрева воды происходит непосредственно в самой трубке. За счет явления конвекции, нагретая вода перемещается вверх, холодная вниз.

Нулевая теплопроводность вакуума между внутренней и внешней трубкой обеспечивает сохранность тепла. Эффективность такой системы в теплое время года наиболее высокая. Так за один солнечный августовский день термосифонный водонагреватель нагревает 200 литров воды до 84°С.

   

Безупречная эффективность термосифонного водонагревателя в теплое время года оборачивается проблемой в холода: несмотря на 50мм теплоизоляцию бака-накопителя теплопотери в холодную ночь могут достигать 20-25°С.

Если же морозы продержатся несколько дней, а солнце не сумеет пробиться через плотный слой облаков, вода в трубках превратится в лед, а это может привести к разрыву внутренней трубки и выходу из строя всего коллектора.

Кроме того, замена даже одной трубки, требует слива всей воды в баке, что очень трудозатратно.

Для решения проблемы «сезонности», широко применяется в нашем климате вакуумная трубка Heat Pipe или так называемая «сухая трубка».

В стеклянную трубку вставлена медная трубка в алюминиевом рефлекторе, который выполняет роль мостика тепла. Процесс конвекции протекает уже внутри медной трубки HP.  

  

Температура на конце трубки может достигать 250-280ºС. Существует два основных способа передачи этого тепла к потребителю:

1. Греем воду непосредственно в баке (система под давлением). Эта система проста и компактна, но за счет того, что бак расположен на улице, в зимнее время эффективность такой системы тоже имеет ряд ограничений. 

 

2. Передаем тепло теплоносителю и греем воду в баке косвенного нагрева, расположенному в помещении. Поговорим более подробно о солнечном вакуумном коллекторе:

Такая система универсальна. Она может быть интегрирована в систему отопления и существенно сократить расходы на топливо.

Но не стоит рассматривать солнечный коллектор как единственный источник тепла в Вашем доме. Законы физики неумолимы! Когда светит солнце — коллектор работает. Когда солнца нет — не работает!

Рассчитать эффективность солнечного вакуумного коллектора для горячего водоснабжения в первом приближении поможет следующая методика:

  • Шаг 1. Определить, на сколько градусов должна повыситься температура воды и ее объем. Семья — 4 человека (2 взрослых и 2 ребенка). В среднем на одного человека расходуется в день 50 литров воды. Соответственно 50*4=200 л.  Средняя температура водопроводной воды = 15°С. Она должна быть нагрета до 50°С. 50-15=35°С.
  • Шаг 2. Определить количество энергии необходимой для нагревания этого объема воды. Для нагрева одного литра воды на один градус надо затратить энергию равную 1 ккал. 200 л x 35°C = 7000 ккал. Для перевода данной энергии в кВт*ч воспользуемся следующей формулой 7000 / 859,8 = 8,14 кВт*ч (1 кВт*ч = 859,8 ккал)
  • Шаг 3. Определить количество энергии, которая может быть преобразована в тепло солнечным коллектором. Рассмотрим вариант расположения солнечной установки в Краснодаре. Значение солнечной радиации на поверхность, наклоненную к горизонту на 45° с ориентацией на юг, по данным за последние 22 года наблюдений:  в июле  на 1 м² составляет 5,44 кВт*ч/день, а в декабре  1,74 кВт*ч/день.  Эффективность вакуумного солнечного коллектора традиционно принимают за 80%. Это не совсем верно, так как на КПД влияют многие факторы, мы поговорим о них ниже. Но для предварительного расчета примем эту цифру. Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками  равно 5,44 x 0,8 = 4,35 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для июля. Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками  равно 1,74 x 0,8 = 1,39 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для декабря. Площадь абсорбции вакуумной трубки диаметром 58 и длиной 1800 мм составляет 0,0937 м². Несложно подсчитать, что одна трубка способна получать и передавать солнечное тепло в размере 0,4075 кВт*ч и 0,13 кВт*ч соответственно в июле и  декабре.
  • Шаг 4. Определить необходимое число трубок. Используя значение, вычисленное выше, определяем количество трубок, которое надо установить. Энергия, которую необходимо затратить на нагрев нужного количества воды, составляет 8,14 кВт*ч. Энергия, которую может передать одна вакуумная трубка, в зависимости от месяца составляет 0,4075 кВт*ч и 0,130 кВт*ч.

Июль – 8,14 / 0,4075 = 20 трубок. Декабрь – 8,14 / 0,130= 63 трубки.

Оптимальным выбором будет два 20-ти трубочных коллектора и бак на 220 литров с одним теплообменником. 

Для наглядности приведем таблицу эффективности коллекторного поля из 40 трубок ориентированного на юг.

Угол наклона трубок к горизонту 45º, выраженную в кВт*ч в день тепловой энергии, опираясь на данные Национального Управления по Воздухоплаванию и Исследованию Космического Пространства (NASA), получаем следующий график:

Чтобы эти цифры обрели прикладное значение, давайте попробуем рассчитать, на какую температуру в баке накопителе мы можем рассчитывать? 

Возьмем для примера рекомендованный из расчета бак на 220 литров.

Температура воды в баке на начало дня равна температуре в бойлерной, где он располагается и равна, предположим, 20ºС. 

Сначала переводим кВт*ч в килокалории:

Теперь, определим, на сколько градусов нагреет воду в баке наш коллектор за один СРЕДНИЙ  декабрьский день:

  • Pккал (мощность коллектора в ккал)
  • Vбака (Объем воды в баке): 220л
  • Δt искомая величина (значение температуры, на которое нагреется вода в баке за день).

Δt = Pккал/Vбака 

Несмотря на хорошую теплоизоляцию теплопровода, мы потеряем часть тепла по пути до бака. Сам бак тоже обладает не 100% теплоизоляцией.

Так же процесс теплообмена между концом трубки Heat Pipe и теплоносителем и теплообмен в змеевике бойлера снижает общую эффективность системы. Так что можно смело списывать еще 10% для зимы, 5% для  ноября и марта, 2% для апреля с октябрем. Летом можно принять этот вид потерь за ноль.

Δt= Pккал/Vбака*0,9 

Δt дек=4486/220*0,9=18ºС 

 Казалось бы все ясно и понятно. НО! Мы опираемся на данные среднемесячных наблюдений. А это значит, что В СРЕДНЕМ по декабрю мы получим такую величину Δt.  Давайте попытаемся понять, что значит это самое СРЕДНЕЕ: По данным портала: russia.pogoda360.ru солнечных дней в Краснодаре в декабре 31%, облачных 34%, пасмурных: 34%

В пасмурную погоду эффективность солнечного коллектора близка к нулю. Нет солнца — нет тепла.

Конечно какую-то энергию рассеянного солнечного излучения вакуумные трубки соберут, но при передаче ее воде бака естественные потери в теплотрассе и самом баке ее обнулят. Да и циркуляционный насос качающий теплоноситель не включится, если разность температур в коллекторе и баке не превысит хотя бы 10ºС.

Таким образом все те крохи тепла, что соберет коллектор просто развеятся. В такие дни поддержкой температуры в баке занимается электрический ТЭН, который предусмотрен во всех буферных емкостях. Если ТЭНа нет или он отключен, теплопотери бака ничем не компенсируются. Температура воды в баке сравняется с температурой воздуха в бойлерной.

Скорость с которой остынет вода, зависит от теплоизоляции бака и температуры внутри помещения. По эмпирическим данным потеря

тепла составляет порядка 5-8ºС за 12 часов (ночь) при разнице температур в баке и помещении около 25ºС .
Если за сутки плотные тучи так и не рассеялись, наш бак остынет на 10-16 градусов. А за два дня потеряет все накопленное тепло.

В облачную погоду мы уже можем на что-то рассчитывать. Но опять же. Насколько она «облачна»? Сколько конкретно кВт*ч солнечного излучения приходит на нашу солнечную установку?  В лучшем случае нам удастся компенсировать естественное остывание бака…

Рассчитать точное значение мощности солнечного коллектора в каждый день можно, но для этого нужно иметь  данные инсоляции по каждому дню. Знать истинные цифры теплопотерь на конкретном объекте. Температуру воздуха и пр. Это имеет скорее научное, чем прикладное значение. Нам же надо понять принцип работы и возможности, которые предоставляет нам использование этого оборудования.  

Итак, мы имеем среднее значение Δt=18ºС.  Это значит, что в СРЕДНЕМ в декабре мы получим 38ºС в баке за один день. За ночь наш бак остынет, и если нам повезет и день снова будет СРЕДНИМ ( 🙂 ), к вечеру мы можем рассчитывать на 38-5+15=51ºС. Не учитывая потерь бака, о которых мы говорили выше. Но достаточно двух подряд пасмурных дней, чтобы вода в баке остыла до температуры окружающей среды. При этом, за два солнечных дня мы увидим 60-70 градусов на термометре бака, если не будет водоразбора. Где же этому предел? И почему мы так редко наблюдаем кипящую воду в баке зимой? Все дело снова в потерях! Чем выше разница между температурой в баке и воздухом в бойлерной, тем интенсивней идет теплообмен.

Так все-таки работает ли солнечный коллектор зимой или нет!?

Ответ: ДА работает! Но мы не можем рассматривать коллектор как единственный источник тепла. Лишь, как помощь основному источнику.

В среднем использование солнечного коллектора может экономить:

  • В зимний период от 20 до 40% энергии на отопление и ГВС.
  • В период с апреля по октябрь наши потребности в отоплении значительно ниже, а солнца больше. Здесь мы говорим о 60-70% на отопление и до 90% на ГВС.
  • С мая по сентябрь солнца много, потребности в отоплении нет совсем и мы закрываем 100%+ потребности в ГВС!

Вернемся снова к нашему расчету. Копнув чуть глубже мы выяснили, что не все так прямолинейно. И если расчет для ИЮЛЯ остается практически неизменным, то для февраля мы должны учесть потери как минимум 10%. Тогда наша формула будет выглядеть так:
Июль – 8,14 / 0,4075 = 20 трубок. Декабрь – 8,14 / (0,130*0,9)= 70 трубок. 
Поэтому,  нашей рекомендацией будет установка коллектора на 20 и 30 трубок, соединенных в группу на 50 трубок.  И установка электроТЭНа на 2 кВт в бак накопитель.

Куда же девать излишки тепла летом?  Решение зависит от конкретного объекта. Если есть бассейн — греем бассейн. Если нет — ставим тепловентилятор, который работает по принципу печки в автомобиле. Сбросом тепла управляет контроллер гелеосистемы. Все автоматизировано и не требует  участия человека. 

    

ИБП для гелиоустановки: Контроллер управления, циркуляционные насосы гелеосистемы и тепловентилятора работают от сети 220в 50Гц. В случае отключения электропитания в солнечный летний день, и остановки циркуляции теплоносителя ,температура в коллекторе достигнет предельных значений за считанные секунды.

Это может привести к аварии и дорогому ремонту оборудования.  Поэтому, верным решением будет обеспечить их работу источником бесперебойного питания, состоящего из небольшого инвертора с зарядным устройством и аккумуляторной гелевой батареи.

Специалисты нашей компании имеют богатый практический опыт в проектировании и установке солнечного оборудования. А прямые поставки с заводов изготовителей, гарантируют лучшие цены на рынке.

Мы предлагаем нашим клиентам не просто оборудование, а комплексное решение задач отопления и горячего водоснабжения. 

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Энергию Солнца в дело

Солнечный вакуумный водонагреватель обеспечивает сбор и преобразование солнечной энергии в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии у подобных устройств составляет 97%.

 

Вакуумные водонагреватели прямого нагрева

В таких системах стеклянные вакуумные трубки и бак-накопитель составляют единое целое и монтируются на одну раму. Трубки входят непосредственно в накопительный бак через уплотнительное кольцо. Вода, нагреваясь в вакуумных трубках, поднимается в бак за счёт естественной циркуляции. После чего она может быть использована для бытовых нужд.

Такие системы работают без давления. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает постоянный уровень воды в баке. Так как в качестве теплоносителя используется вода, такие водонагреватели можно использовать в период с мая по сентябрь, то есть до поры наступления ночных заморозков. Преимуществами водонагревателей такого типа являются простота конструкции, определяющая высокую надёжность и низкую стоимость, а также полная энергонезависимость.

 

Вакуумные водонагреватели косвенного нагрева

Принцип действия таких водонагревателей напоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, которая работает под давлением. Ещё такие системы называют всесезонными или раздельными. За счёт использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается большая эффективность при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Применяются вакуумные тепловые трубки HP (Heate Pipe). Это более продвинутый тип трубки, который может работать при низких, до -50°С температурах. Коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом. Для соединения используют медную или удобную в монтаже гофрированную трубу из нержавеющей стали, которая не боится разморозки.

Водонагреватель обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель внутри здания. Теплоноситель циркулирует принудительно, для этого система использует электрические насосы, клапаны и контроллеры.

И хотя подобная установка является энергозависимой, многолетний опыт эксплуатации показывает, что при использовании её в комплексе с солнечными электрическими панелями, обеспечивающими питание циркуляционного насоса, такая система может длительное время работать и при отключении электричества.

 

Системы с открытым контуром

Если через коллектор, в котором происходит передача тепла от вакуумных трубок, используется вода, которая циркулирует между ним и баком-накопителем, она называется системой с открытым контуром.

Такая схема наиболее проста и эффективна и снижает эксплуатационные расходы, однако солевые отложения и коррозия со временем могут вывести её из строя. Коллекторы с открытым контуром популярны в регионах с круглогодичными положительными температурами или при сезонном использовании. Хотя они и способны противостоять умеренно отрицательным (до -20°С) температурам без повреждения.

 

Системы с закрытым контуром

В этих системах косвенного нагрева теплоносителем первого контура является антифриз, который и передаёт энергию бытовой воде через теплообменник внутри бака-теплоаккумулятора. Они дороже, но при этом и более эффективны. Системы с закрытым контуром имеют хорошую защиту от замораживания, поэтому они безальтернативны для тех районов, где влияние отрицательных внешних температур носит продолжительный характер.

 

Солнечный коллектор

Через верхнюю часть коллектора протекает незамерзающая жидкость, которая отбирает тепло от медных наконечников вакуумных трубок и циркулируя через теплообменник бака-аккумулятора (бойлера), таким образом нагревает в нём воду.

Циркуляция антифриза в системе осуществляется посредством циркуляционного насоса. Его включением и выключением на основании показаний датчиков температуры, которые расположены на выходе коллектора, в бойлере и обратке системы отопления, управляет контроллер.

Цикл передачи тепла от коллектора к баку длится весь световой день, пока температура на выходе из коллектора выше температуры воды в баке.

Тепловой контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной или нескольких из них коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, ведь сливать антифриз из контура теплообменника нет необходимости. Расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при сильном нагреве теплоносителя.

 

Бак-аккумулятор тепла

Резервуар накопитель по своему устройству напоминает обычный бойлер. Он предназначен для накопления и сохранения тепла и обычно включает в себя одну или две внутренние спирали теплообменников. Сам бак выполнен из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции в стальном корпусе.

Если нагретая вода не расходуется, бак выполняет функцию теплоаккумулятора и хранит её нагретой, позволяя пользоваться горячей водой даже в тёмное время суток, когда солнечный коллектор не работает.

Получаемая в некоторые дни вода может иметь недостаточную из-за продолжительной пасмурной погоды или малого в зимнее время количества солнечных часов температуру. Поэтому в бак-теплоаккумулятор может устанавливаться дублирующий электрический автоматический водонагреватель мощностью 1-2,5 кВт. В случае снижения температуры в баке ниже установленной он автоматически включается и догревает воду до заданной температуры.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом помещения и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур.

Такая последовательность работы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что с ней легко сочетаются другие нагревательные системы, например, контур ГВС отопительного котла.

Таким образом, активная система с закрытым контуром представляет собой комплексную автоматизированную систему преобразования и сохранения тепла, полученного как путём преобразования энергии солнца, так и других источников тепла.

Например, к ней легко можно подключить традиционный электрический или газовый водонагреватель, который страхует систему при неблагоприятных погодных условиях. Система обладает малой инерционностью и достаточно быстро выходит на рабочий режим, позволяя обеспечить горячее водоснабжение круглогодично, а сезонное отопление с экономией до 40% традиционного топлива в зависимости от географической широты местности и климатических условий.

Начало: Солнечный водонагреватель. Бесплатный источник тепла

 

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный солнечный коллектор служит для переработки энергии прямых солнечных лучей в тепловые ресурсы. Данное устройство при любой температуре природных воздушных потоков, независимо от погодных условий работает на накопление энергетических солнечных ресурсов. Чаще всего такое оборудование устанавливают на кровельных покрытиях жилых и производственных конструкций и ориентируют на южное направление.

 

Стоит отметить что существует несколько типов коллекторов работающих от солнечного света. Основными типами являются плоский тип устройства и вакуумная модификация. В плоском устройстве вода нагревается за счет падающих солнечных лучей проодящих через специальное стекло, с нанесенным на него спецраствором черного цвета для сохранения тепла. Такая плоская панель делается воздухонепроницаемой, и имеет способность нагревать воду до температуры 200 градусов по Цельсию.

 

Вакуумный тип коллекторов имеет важное конструктивное отличие от плоских моделей устройства. Он имеет вид нескольких стеклянных трубок закрепленных на базовой панели. Эти стеклянные трубки имееют на внутренней поверхности стекла специальное покрытие собирающее солнечное тепло. Кроме того внутри такой трубки располагается еще одна трубка меньшего сечения, причем между внешней и внутренней трубками имеется полость из которой откачан воздух. Эта вакуумная прослойка нужна для большей сохранности тепла, и способна повысить эффективность коллектора на 30 процентов, по сравнению с плоскими модификациями. С помощью такого коллектора вода способна нагреться до 300 градусов по Цельсию.

 

Еще одним технологическим отличием вакуумного типа солнечного коллектора является наличие специальной жидкости внизу трубки, которая вледствие нагрева превращается в пар, и, поднимаясь вверх, равномерно нагревает воду. В регионах с малой продолжительностью светового дня и в условиях минусовой температуры такая схема работы дает значительный выигрыш в количестве тепловой энергии. Что касается цены, то, конечно, более конструктивно сложный вакуумный коллектор имеет более высокую цену, но при этом его характеристики имеют преимущества.

 

Вакуумные накопители энергетических ресурсов с прямой тепловой подачей

 

В устройствах с непосредственной подачей тепла вакуумные приспособления из стекла и накопительный бак, прикреплены на одном рамовом каркасе, с наклоном от сорока до шестидесяти градусов. Вакуумные механизмы соединены с баком накопителем, при помощи уплотнительного соединительного кольца из резины.

 

 

Когда нагревается жидкость, помещенная в стеклянные емкости с вакуумом, то водные слои, с более высокой температурой, посредством циркуляции поднимаются в накопительный отсек, далее нагретые водные массы из накопителя, используются для удовлетворения производственных и бытовых нужд. Вакуумный коллектор, для получения солнечной энергии, данного типа действует без дополнительной подачи давления.


Посредством запорного клапана устройство подключается к водопроводным линиям. Специальный фиксирующий клапан контролирует состояние уровней водной массы в накопительной емкости. Так, как в роли носителя тепловой энергии в вакуумном коллекторе, для получения солнечной энергии, выступает вода, то и данные устройства, получили название — сезонных обменников тепловой энергии.

 

Вакуумный коллектор, для получения солнечной энергии, с косвенной тепловой подачей

 

Принцип функционирования оборудования, имеющего свойства косвенной передачи тепловых ресурсов, похож на рабочий процесс системных линий централизованного отопления. Данные соединения работают благодаря давлению от водопроводных путей.

 

Функционал и основные преимущества системы вакуумного коллектора

 


Для работы системы используют вакуумные изолированные приспособления. Данный вид тепловых соединений не прекращает функционировать даже при пониженной температуре (- 40 градусов) и выдерживает усиленное давление водопроводных каналов. Само оборудование с накопительным баком монтируется по отдельности, соединяясь посредством специальных изделий металлопроката.

 

 

 

Стандартный вакуумный коллектор, для получения солнечной энергии, располагают на домовой крыше, а накопительную емкость во внутренней части помещения. Данные установки получили название — сплит-системами. Так же они получили название всесезонные (раздельные). Функционирование косвенных устройств автоматизировано при помощи контроллера. Бесперебойную циркуляцию носителя тепловой энергии в системах выполняет насос.

Основные положительные стороны использования коллекторов солнечного тепла вакуумного типа это:

  • Высокая эффективность даже при минусовой температуре
  • Легкость монтажа конструкции
  • Устойчивость коллектора при ветровых нагрузках
  • Продолжительное время работы

Из отрицательных моментов использования можно отметить только завышенную стоимость оборудования, которая в долгосрочном периоде в процессе использования окупается.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

 

Теплоносителем в вакуумном солнечном коллекторе выступает незамерзающая жидкость, которая, протекая через верхнюю зону устройства, поглощает тепловую энергию со специальных наконечников из медных сплавов. При перекачке осуществляет нагревание водной масс в накопителе, с помощью змеевого механизма. Цикл передачи тепла зависит от продолжительности дня и происходит до того момента, пока температура жидкости на выходе из устройства превышает температурные показатели водных потоков в накопительной емкости.

 

 

Приёмник – медный с изоляцией полиуретанового типа, защищён анодированным алюминиевым покрытием. Подача тепловой энергии осуществляется сквозь гильзу приёмника. Процесс смены комплектующих деталей не сложный. Он не требует сливания незамерзающей жидкой массы из теплообменника.


На выходе из вакуумного коллектора, для получения солнечной энергии, в накопительной емкости, а также на обратной стороне контуре устройства отопления расположены температурные датчики. Основываясь на показания температурных приборов, солнечный контроллер включает, либо выключает циркуляционный насос. При перегреве теплоносителя в системе может возникнуть избыточное давление, для этого предусмотрен расширительный бак.


Такой коллектор служит прекрасной альтернативой электричеству и газовому отоплению, так как является экологичным устройством, благодаря использованию солнечной энергии. Кроме того, такие устройства очень выгодны с экономической точки зрения.

 

 

Применение солнечных коллекторов

 

В настоящее время солнечные коллекторы, как вакуумного, так и плоского типа, широко распространены в странах с высокой солнечной активностью. Их с успехом применяют как для бытовых нужд и обогрева жилых домов, так и на производственных предприятиях, и на фермерских плантациях для выращивания овощей. Такой вид получения энергии довольно популярен в европейских государствах, где экономия всегда стоит во главе угла, особенно в таких странах как Испания, Кипр, Австрия и Германия. В остальном мире солнечные коллекторы распространены также в США, Китае, Монголии. Во всем мире переход на солнечную энергию означает существенный прорыв современных технологий, которые дают большие возможности для обеспечения населения планеты неисчерпаемым источником энергии.

 

В России солнечные коллекторы пока не получили должной популярности, хотя во многих регионах страны достаточное наличие солнечного света могло бы существенно снизить затраты на обогрев помещений. Такие регионы как Забайкалье, южная часть Сибири, а также южная часть европейской части страны имеют необходимое количество солнечной радиации для выработки более дешевого тепла, чем дают традиционные источники.

 

Такой способ получения энергии в долгосрочной перспективе дает большую экономии природных ресурсов, и благотворно влияет на экологическую обстановку на нашей планете.

 

Как работают термосифонные солнечные коллекторы.

Следуя названию этого вида солнечных коллекторов, данные гелиоустановки работают по принципу термосифона, что означает естественную циркуляцию (конвекцию) воды в системе. Такой солнечный коллектор работает по простым и понятным законам физики. За счет того что более теплая вода имеет меньшую плотность, чем холодная, она поднимается на верх емкости, а холодная опускается. Таким образом происходит постоянное движение воды пока весь ее объем не достигнет одинаковой температуры.

Термосифонные солнечные коллекторы бывают безнапорного типа (работают под естественным атмосферным давлением) и напорного (давление в коллекторе равно давлению в водопроводной сети). Рассмотрим конструкцию безнапорного солнечного коллектора.

Данный коллектор состоит из накопительного теплоизолированного бака 1, закрепленного на прочной сварной раме. Объем баков в основном от 130 до 300 л. Высокопроизводительные вакуумные трубки 2 являются греющим элементом и соединены с баком через резиновые уплотнения. Именно в трубках нагревается вода и поднимается в бак за счет разности плотностей, обеспечивая циркуляцию и нагрев. Для компенсации увеличения объема воды в системе при ее нагреве используется расширительный бак 3. Для обеспечения гарантированного нагрева воды в пасмурные дни в конструкции системы предусмотрен догревающий ТЭН 4, который может управляться простым термостатом или контроллером. Солнечный коллектор имеет систему набора воды механического (через поплавок) или электронного типа. Электронную систему набора воды можно так же подключить к контроллеру.

Неоспоримыми достоинствами таких систем являются низкая цена и простота монтажа. Сборку и установку таких систем, как правило, заказчик осуществляет самостоятельно, ведь для этого не требуются специальные знания и навыки и каждый шаг по сборке расписан в инструкции, а комплект полностью готов к монтажу. Отсутствие необходимости установки насоса или солнечной станции так же положительно сказывается на цене и простоте монтажа. Высокие эксплуатационные показатели позволяют окупать термосифонный солнечный коллектор за 1-2 года.

Несмотря на все свои достоинства, недостатки тоже присутствуют. Это малый сравнительно низкий комфорт эксплуатации и отсутствие возможности использования гелиоколлектора в длительный период существенных отрицательных температур. Не отказался бы закачивать крутое порно, не уделяя внимания на другие действа? В таком случае, возможно посетить наш сайт! Только лишь для сторонников картин эротичного жанра, мы создали достаточно фильмов на сайте , способных скрасить ваш вечер. Ресурс оборудован крутой навигационной системой, которая дает возможность отыскать ролик в соответствии с вашими наклонностями. Перейдите на ту категорию порнухи, которая вас привлекает, и насладитесь загрузкой заводных порнографических записей в отличном качестве!

отопление и нагрев воды без затрат

главная

Солнечный коллектор — часть системы отопления, используемый для подогрева воды от энергии солнечных ИК-лучей. Системы такого типа можно применять для получения горячей воды в быту: для мытья посуды, приёма душа или ванны. Но главная область использования солнечного коллектора — нагрев теплоносителя в системе отопления. Солнечные коллекторы во Владивостоке незаменимы в случаях невозможности использования других источников энергии. Коллектор превращает энергию естественного источника тепла — солнца в тепловую, а потом передаёт её носителю тепла в отопительной системе — воде, маслу, незамерзающей жидкости.

Принцип работы коллектора основан на нагревании вещества-теплоносителя, которое происходит в вакуумной трубке. В этом коллектор схож с солнечными водонагревателями, но всё же два этих прибора имеют различия:

  • солнечный коллектор работает с использованием повышенного давления;
  • раздельное размещение коллектора и водяного бака;
  • минимизированы тепловые потери;
  • теплонесущая жидкость циркулирует при помощи насоса;
  • простота монтажа установки.

Вакуумные солнечные коллекторы высокого давления, благодаря своей экономичности и простоте завоевали рынки Европы, Скандинавии и Аляски. В российском климате солнечные коллекторы также доказали свою эффективность. Испытания показали, что такая отопительная система способна на 100% обогревать помещение при температуре выше нуля, и до 70% — при температуре ниже 25 градусов. Солнечный коллектор можно купить в качестве резервной отопительной системы зимой, и использовать как основную систему для водонагрева летом.

Подключить солнечный вакуумный коллектор можно к системе, использующей в качестве носителя тепла любые жидкости. Также коллектор можно применять в комплексе со следующими отопительными технологиями:

  • «тёплый пол»;
  • теплоизоляционные системы;
  • системы кондиционирования;
  • холодильные установки;
  • тепловые насосы;
  • системы отопления.

Основным рабочим компонентом коллектора является вакуумная трубка, выполненная из боросиликатного стекла, и представляющая собой конструкцию из двух трубок с вакуумным слоем между ними. На поверхность одной из трубок нанесено селективное напыление, которое поглощает солнечные ИК-лучи. Пространство между трубками заполнено вакуумом, не позволяющим жидкости в трубке остывать.

Недорого солнечные коллекторы во Владивостоке можно купить в нашей компании «ТехноСтрой». По вопросам покупки обращайтесь к нашим сотрудникам. «ТехноСтрой»- поставщик качественных солнечных коллекторов по доступной цене!

преимущества, недостатки и эффективность работы| ECODOM|99

Солнечные коллекторы:

преимущества, недостатки

и эффективность работы

Любой владелец частного дома сталкивался с проблемой выбора системы отопления. Особенно данный вопрос актуален для удаленных от городов зон, где необходимо обогреть не только сам дом, но и теплицы, бытовые помещения и пр. Вопрос экономии тут — один из главных. Печи с котлами нагревания, электрические батареи, дровяные камины – распространенные, но не самые выгодные варианты. Расходные материалы для них (дерево, уголь, газ, электричество) обходятся дорого, а расходуются очень быстро.

 

Сегодня технический прогресс шагнул в сторону возобновляемых источников энергии. И одной из таких инноваций стали коллекторы, работающие за счет поглощения солнечного света.

 

Солнечное излучение — один из самых доступных и распространенных альтернативных источников тепла. А солнечные коллекторы, в свою очередь, — самый простой способ энергию преобразовать. С каждым годом все больше людей рассматривают их в качестве дополнительного источника энергии для дома.

 

Но что же представляют собой солнечные коллекторы, чем отличаются между собой и действительно ли они так эффективны? Попробуем разобраться вместе.

Ежедневно на землю падает огромное количество солнечного излучения большая часть которого не используется. Задача коллектора — «впитать» в себя определенную долю этого излучения и преобразовать его в пригодную для человеческих потребностей энергию.

 

При этом важно отличать:  солнечное излучение может быть преобразовано в 2 вида энергии – тепловую и электрическую.

 

Солнечные коллекторы применяются для получения тепла и нагрева воды. Они нагревают воду которая используется для ГВС и отопления здания.

Солнечные батареи (они же фотоэлектрические модули) применяются для выработки электроэнергии. Они имеют совершенно другой принцип действия.

Существует также комбинированная технология. Панели, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию.

Основные принципы работы

 

Солнечные коллекторы работают по тому же принципу, что и бытовые водонагреватели – энергия действует на тепловой элемент, повышая температуру воды, воздуха или антифриза в полостях отопительных приборов. Руководящим элементом выступает сам корпус коллектора – плоская пластина площадью несколько квадратных метров. Погодная нестабильность породила идею совмещения энергий солнца и электричества у некоторых приборов такого класса.

 

При низкой освещенности и прохладной погоде площадь устройства только впитывает доступное тепло, нагревая комплект. Дальнейшее прогревание системы частного отопления проводится уже при участии электричества. Подобный подход позволяет выжать из установки максимум, хотя расчет затрат останется скромным. Технология получила название «принудительной циркуляции». Как правило, она характерна крупномасштабным коллекторам.

 

Созависимое функционирование в умеренных поясах планеты используются чаще автономного. Но в условиях преобладания годового активного солнца возможно использовать исключительно природную энергию. Для этого понадобиться только рациональный расчет с правильной теплоизоляцией постройки.

 

Зимой солнечный комплект способен обогреть до 30-40% жилых помещений.

Автоматизированные экземпляры улавливают и перерабатывают на отопление до 75% дневного света.

Типы солнечных коллекторов

 

Существует несколько видов солнечных коллекторов, которые отличаются назначением, внешним видом, принципом работы и так далее. Основные отличия можно классифицировать следующим образом:

 

По конструкции

 

Плоские светопоглощающие. Представляет собой темный алюминиевый ящик с медными трубками внутри. Снизу ограничен слоем теплоизоляции. Сверху закрыт закаленным стеклом и пропилен-гликолем, выполняющим работу поглотителя солнечных лучей. Функционален в любое время года, популярен ввиду доступной себестоимости.

 

Вакуумные коллекторы состоят из многочисленных медных трубок. Элементы уложены ровными рядами. Каждая трубка с поглощающим и отражающим веществами расположена внутри еще одной стеклянной колбы аналогичной формы, но большего диаметра. Между стенками емкостей образуется вакуум, выступающий теплоизолятором и проводником. Главным достоинством класса является большая принимающая площадь, а значит, высокий КПД.

 

По принципу работы

 

Самотечные — идеальный вариант для дачи или сезонного использования. Это автономная система, которая не требует подключения к электросети.

С принудительной циркуляцией. Этот вид солнечных коллекторов подключается к общей системе отопления и работает под давлением насоса.

 

По сезонности

 

Круглогодичные (летом — полноценное обеспечение горячей водой, зимой — поддержка отопления).

 

Сезонные – используются только летом и в межсезонье. Обычно внутри таких коллекторов течет вода, которая на холоде замерзает. Поэтому на зиму такие системы консервируются.

 

Плоский и трубчатый солнечный коллекторы.

 

Все классы подходят для отопления частных домов в равном соотношении. Конкретный тип выбирается исходя из собственных потребностей, финансовых возможностей, площади крыши (или иной поверхности) для установки.

 

Все виды коллекторов солнечного типа обладают недостатками и достоинствами. Выбирая устройство по своим потребностям, следует обращать внимание на некоторые нюансы. Плоские разновидности прочнее остальных, однако, не выгодны при ремонте. Поломка выводит из строя всю систему адсорбции, что увеличивает траты. Экземпляры данного класса способны нагревать воду на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды.

 

Вакуумные виды коллекторов чувствительны к внешним действиям, быстрее поддаются повреждениям из-за хрупких полых трубок. Между тем, ремонт может быть произведен в виде замены конкретной колбы. Зимой эффективнее плоского типа, поскольку нагревает теплоноситель в более широком диапазоне и дольше поддерживает температуру.

 

Воздушные виды просты по конструкции, редко требуют ремонтных вмешательств. Стойко выдерживают очень низкие температуры, служат дольше остальных. В целом же, они слабее прогревают помещения.

Преимущества солнечных коллекторов

Экономия газа. Летом солнечные коллектора способны полностью закрыть потребность здания в горячей воде. В межсезонье – весной и осенью, коллекторы снижают нагрузку на газовый котел, что в конечном итоге сокращает потребление газа. В зимнее время коллекторы работают с очень низкой эффективностью.

Энергонезависимость. Используя солнечный коллектор для отопления вы снижаете собственную зависимость от газа. Коллектор является дополнительным источником тепла. Как минимум в летнее время вы сможете бесплатно получать горячую воду не используя для этого газ.

Доступность. Для установки солнечного коллектора не требуется разрешение. Все что нужно – сантехник с прямыми руками и компетентный продавец, знающий все особенности и тонкости монтажа.

Долгий срок службы. Срок службы коллектора – более 15 лет. А значит, вы очень долго сможете пользоваться бесплатным солнечным теплом.

Внешний вид. Любой гелио комплект прост в обслуживании, выглядит эстетично, облагораживает внешний облик частного дома.

Отсутствие грязи, отходов.

Недостатки

Стоимость. Цены на солнечные коллекторы для нагрева воды плавают от 500$ до 1000€ за штуку. А целая система «под ключ» состоящая из двух коллекторов будет стоить от 2500$. Немалые начальные вложения, со сроком окупаемости 7-10 лет.

Непостоянство. Солнце нельзя включать и выключать по собственному желанию. Поэтому коллекторы нельзя рассматривать как единственный источник тепла.

Подведем итоги

 

Солнечный коллектор для отопления — это один из самых распространенных и доступных альтернативных источников энергии для частного дома.

 

Коллекторы, в первую очередь, следует рассматривать как инвестицию в энергонезависимость. Их срок окупаемости очень велик – 7-10 и более лет. Поэтому ставить коллекторы только ради экономии газа нецелесообразно. Возможно, что с этой задачей лучше справятся и другие альтернативные газу источники тепла — камин с водяным контуром или тепловой насос. Все зависит от ситуации.

 

Наиболее оправдано использовать коллекторы в южных регионах, где высокая солнечная активность. Самую высокую эффективность они показывают летом и в межсезонье. Зимой вклад в систему отопления хоть и есть, но невелик.

 

Если вы рассматриваете коллекторы ради экономии газа и денег, то вероятно это будет одно из самых дорогих и наименее эффективных решений. В первую очередь, лучше всего обратить внимание на другие недорогие мероприятия. К счастью, таких множество.

Как работает солнечный коллектор | SolarTime

Солнечный коллектор является устройством, которое используется для поглощения солнечной энергии и последующим превращением ее в более комфортную для хранения форму. В среднем в обычный летний день один квадратный метр земли получает порядка 1 кВт солнечной энергии. Данный показатель будет зависеть от условий местности, положения плоскости солнечного коллектора. Устройство способно собирать порядка 70% всей поступающей энергии с ее последующим аккумулированием. При установке всего нескольких солнечных коллекторов семья из четырех человек сможет стабильно пользоваться горячей водой, как в летний, так и переходной период года. При установке большего числа модулей имеется возможность полноценного теплоснабжения дома в зимний период времени.

Принцип работы солнечного коллектора

За счет солнечной энергии происходит нагрев теплоносителя, в качестве которого, как правило, выступает пропиленгликоль. Теплоноситель циркулирует по системе и поступает на теплообменник бака, после чего он отдает свое тепло воде, собственно, которая и поступает на водопроводную систему в доме. Система полностью безопасна в своей эксплуатации в любое время года. Снаружи дома устанавливается трубопроводный контур, по которому циркулирует незамерзающая жидкость. За счет этого никакие морозы не смогут повредить систему и работу солнечного коллектора.

Подогрев бака ГВС происходит за счет вторичного источника тепла, в качестве которого может выступать котел или тепловой насос. Весьма часто можно встретить схему, в которой бак ГВС совмещен с буферным баком системы отопления. Именно в такой ситуации солнечные коллекторы используются в качестве главного элемента системы отопления в зимний период времени. Исходя из статистики, наибольшим спросом обладают тепловые насосы.

Разновидности солнечного коллектора

Все солнечные коллекторы можно поделить на устройства вакуумного и плоского типа. Наибольшей популярностью пользуются модели плоского типа, конструкционная особенность которых выглядит следующим образом:

  • Плоскость тёмного цвета, используется для поглощения солнечной энергии;
  • В качестве теплоизоляционного слоя выступает стекло;
  • Теплообменник;
  • Подложка с теплоизоляционными характеристиками.

Если рассматривать вакуумный солнечный коллектор, то он обладает иной конструкционной особенностью. В двух или более стеклянных трубках вставлена поглощающая пластина, которая непосредственно соединена с тепловой трубкой. Когда температура трубки подымается до определенного уровня, она начинает нагревать теплоноситель, в качестве которого выступает пропиленгликоль. За счет вакуума вокруг трубы существенно уменьшаются тепловые потери. Это считается преимуществом при сопоставлении с солнечными коллекторами плоского типа. Данная отличительная особенность наиболее актуальна в зимний период времени. 

Чем отличается вакуумный и плоский солнечный коллектор

При сравнении двух моделей стоит отметить большую потерю тепла у плоских солнечных коллекторов. Зимой данный показатель может увеличиваться. Но вакуумные модели характеризуются меньшей площадью поглощения солнечной энергии. Если в регионе нет обильного тепла и частых солнечных дней, то плоский солнечный коллектор, купить который не составит проблем, будет наиболее оптимальным вариантом. Стоимость его приобретения будет ниже, чем при сопоставлении с аналогом вакуумного типа.

Вывод

Что касается продолжительности эксплуатационного периода, то явного и однозначного ответа предоставить пока нет возможности по той причине, что вакуумные солнечные коллекторы появились на местном рынке относительно недавно. Оба варианта отлично справляются с поставленной задачей аккумулирования солнечной энергии и последующим нагревом теплоносителя.

солнечных коллекторов | Министерство энергетики

Что такое солнечные коллекторы?

В установках по концентрации солнечно-тепловой энергии (CSP) коллекторы отражают и концентрируют солнечный свет и перенаправляют его в приемник, где он преобразуется в тепло, а затем используется для выработки электроэнергии. В башенных (или центральных приемных) установках зеркала, известные как гелиостаты, отслеживают солнце по двум осям, причем каждый гелиостат обычно находится на своем основании, фундаменте и двигателе, чтобы направлять солнечный свет на приемник на вершине башни.В установках с параболическим желобом зеркала выравнивают внутреннюю часть решетки в форме желоба, которая следует за солнцем только в одном направлении и концентрирует свет на линейной приемной трубе. Узнайте больше о том, как работает CSP.

Почему так важны солнечные коллекторы?

Коллекторы — это отправная точка для преобразования солнечного света в энергию. Они должны быть спроектированы так, чтобы эффективно концентрировать свет, сводя к минимуму затраты на изготовление, установку и эксплуатацию. Коллекторы, которые могут экономично достичь высокой концентрации солнечного света, могут напрямую повысить эффективность приемника.В настоящее время коллекторы могут составлять 25 или более процентов от общих капитальных затрат системы для заводов CSP. Управление технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO) работает над снижением затрат на коллекторы с целью в 50 долларов за квадратный метр для высокоавтономных гелиостатов, чтобы достичь своей цели 0,05 доллара за киловатт-час для базовых станций CSP с минимум 12 часов хранения тепловой энергии. Узнайте больше о целях SETO в области CSP.

SETO Исследования в области солнечных коллекторов

SETO финансирует исследования и разработки в этой области для повышения производительности и снижения стоимости солнечных коллекторов, а также для производства прототипов, демонстрирующих жизнеспособность передовых технологий для будущей интеграции в установки CSP.В частности, проекты, финансируемые SETO, работают над разработкой решений, которые позволят солнечным коллекторам работать в полной мере без участия человека, снижая эксплуатационные расходы и максимизируя эффективность сбора тепловой энергии. Некоторые из программ финансирования SETO включают проекты, посвященные солнечным коллекторам:

Чтобы просмотреть конкретные проекты солнечных коллекторов, выполните поиск в базе данных исследований солнечной энергии.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше об исследованиях CSP, других исследованиях солнечной энергии в SETO, а также действующих и бывших программах финансирования SETO.

Плоский коллектор

для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоские солнечные коллекторы

для солнечной горячей воды

Плоский пластинчатый коллектор — это теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию от солнца в тепловую энергию с использованием хорошо известной теплицы эффект. Он собирает или улавливает солнечную энергию и использует эту энергию для нагрева воды в доме для купания, стирки и обогрева и даже может использоваться для обогрева открытых бассейнов и гидромассажных ванн.

Для большинства жилых и небольших коммерческих систем горячего водоснабжения плоские солнечные коллекторы имеют тенденцию быть более рентабельными из-за их простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установки по сравнению с другими формами систем водяного отопления. Кроме того, плоские солнечные коллекторы более чем способны подавать необходимое количество горячей воды требуемой температуры.

Плоский солнечный коллектор на крыше

Плоский солнечный коллектор обычно состоит из большой теплопоглощающей пластины, обычно большого листа меди или алюминия, поскольку они оба являются хорошими проводниками тепла, которые окрашены или химически травлены в черный цвет для поглощения как можно больше солнечного излучения для максимальной эффективности.

Эта почерневшая теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных труб или трубок, называемых стояками, проходящих через пластину, которые содержат теплоноситель, обычно воду.

Эти медные трубы приклеиваются, припаяны или припаяны непосредственно к пластине абсорбера для обеспечения максимального поверхностного контакта и теплопередачи. Солнечный свет нагревает поглощающую поверхность, температура которой повышается. По мере того, как пластина нагревается, это тепло проходит через стояки и поглощается жидкостью, протекающей внутри медных труб, которая затем используется в домашнем хозяйстве.

Трубы и абсорбирующая пластина заключены в изолированную металлическую или деревянную коробку с листом остекления, стеклянным или пластиковым, спереди, чтобы защитить закрытую абсорбирующую пластину и создать изолирующее воздушное пространство. Этот материал остекления не поглощает в значительной степени тепловую энергию солнца, и поэтому большая часть приходящего излучения принимается почерневшим поглотителем.

Воздушный зазор между пластиной и материалом остекления улавливает это тепло, предотвращая его выход обратно в атмосферу.По мере того, как пластина поглотителя нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также теряет тепло в окружающую среду. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, нижняя и боковые стороны плоского пластинчатого коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано на рисунке.

Стандартный коллектор с плоской пластиной

Коллектор с плоской пластиной может нагревать жидкость внутри, используя прямой или непрямой солнечный свет под разными углами. Они также работают в рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотоэлектрических элементов.Степень нагрева циркулирующей воды будет зависеть в основном от времени года, от того, насколько чистое небо и насколько медленно вода течет по коллекторам.

Прямые и косвенные солнечные тепловые системы

Есть несколько различных способов нагрева воды для использования в домашних условиях. Солнечные водонагревательные системы, в которых используются плоские солнечные коллекторы для улавливания солнечной энергии, могут быть классифицированы как прямые или косвенные системы по способу передачи тепла по системе.Чтобы успешно нагреть воду и использовать ее днем ​​и ночью, вам понадобится солнечный коллектор для сбора тепла и передачи его в воду, а также резервуар для горячей воды для хранения этой горячей воды для использования. по мере необходимости.

Прямая солнечная тепловая система

Прямая солнечная система нагрева воды, также известная как активная система с открытым контуром, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается непосредственно из дома в центральное хранилище воды или погружной резервуар и проходит через солнечный коллектор для обогрева.Горячая вода выходит из плоского пластинчатого коллектора и возвращается обратно в резервуар, протекая по непрерывному контуру. Оттуда вода закачивается обратно в дом в качестве горячей воды, пригодной для использования.

Может использоваться насос низкого напряжения на 12 В, который может питаться от небольшого фотоэлектрического элемента или электронного контроллера, что делает систему более экологичной. Прямые системы обычно используются в более теплом климате с несколькими холодными днями или сливаются зимой, чтобы вода в трубах не замерзла. Химические вещества нельзя добавлять в воду для защиты, так как в доме используется та же вода, которая циркулирует через плоский коллектор.

В пассивной системе прямого горячего водоснабжения в системе не используются насосы или механизмы управления для передачи тепла в накопительный бак. Вместо этого пассивные системы — это так называемые «системы с разомкнутым контуром», которые используют естественную силу тяжести для циркуляции воды по системе. В этом типе системы используется солнечный коллектор с плоской пластиной в сочетании с горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

Вода, нагретая солнцем, естественным образом поднимается за счет конвекции через трубы солнечных коллекторов и попадает в резервуар для хранения, расположенный выше.Когда нагретая вода поступает в резервуар-накопитель наверху, более холодная вода вытесняется и стекает вниз к дну коллекторов под действием силы тяжести, поскольку холодная вода более плотная, чем горячая. Этот цикл подъема горячей воды и падения более холодной воды известен как «поток термосифона» и непрерывно повторяется без посторонней помощи, пока светит солнце.

Система горячего водоснабжения Thermosyphon

Система горячего водоснабжения Thermosyphon является наиболее распространенным типом систем горячего водоснабжения с солнечным обогревом на рынке, и в большинстве имеющихся на рынке пассивных систем прямого солнечного нагрева воды используется этот тип комбинации плоских пластинчатых коллекторов и накопительных баков, монтируемых на крыше.

Однако следует соблюдать осторожность при установке такой системы, так как общий вес солнечного коллектора, накопительного бака и самой воды может оказаться слишком большим для конструкции несущей крыши.

Когда пассивные солнечные системы горячего водоснабжения используются для больших зданий, чем для домов, предприятий или офисов, часто имеется более одного резервуара для хранения нагретой воды.

Так называемая удаленная термосифонная система работает по тому же принципу, что и предыдущая пассивная прямая термосифонная система, за исключением того, что резервуар для хранения расположен далеко в пространстве крыши или пустоте, рассеивая вес на большей площади, а также защищая резервуар для хранения от холода. и температуры.Однако для правильной работы процесса термосифонирования основание резервуара для хранения воды должно располагаться на высоте не менее 1–2 футов (от 300 до 500 мм) над верхней частью плоских пластинчатых коллекторов. Это расстояние также известно как системная «высота головы».

Непрямая солнечная тепловая система

Непрямые системы горячего водоснабжения, которые также известны как системы с замкнутым контуром, отличаются от предыдущей термосифонной системы тем, что для нагрева воды в ней используется теплообменник, который отделен от плоского солнечного коллектора. в накопительном баке.

Системы косвенного горячего водоснабжения являются активными системами и требуют насосов для циркуляции жидкого теплоносителя по замкнутой системе от коллектора до теплообменника в баке. Система содержит раствор антифриза, обычно смесь 50% гликоль / вода, в первичном замкнутом контуре, а не только воду, которая нагревается и хранится отдельно от основного горячего водоснабжения.

Солнечная тепловая система непрямого действия

Теплообменник передает тепло от раствора антифриза коллектора воде, находящейся в резервуаре для хранения воды.Теплообменник может быть либо медным змеевиком внутри нижней части резервуара для хранения, либо теплообменником с плоской пластиной за пределами резервуара для хранения.

Одним из основных преимуществ этой замкнутой системы косвенного нагрева является то, что раствор антифриза обеспечивает круглогодичную работу в областях, где температура опускается ниже точки замерзания, а также защищает систему от коррозии коллекторов неочищенной водопроводной водой, содержащей газы и различные растворенные соли.

Основным преимуществом косвенной системы горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией является то, что существующую систему нагрева воды для бытовых нужд можно легко преобразовать на солнечный нагрев воды, просто добавив плоский коллектор и один насос, поскольку в большинстве домов используется газ или мазут. бойлеры, а также бак-накопитель горячей воды со встроенным змеевиком теплообменника.

Система также, вероятно, будет более эффективной, и резервуар для хранения горячей воды можно разместить в любом месте дома, поскольку он не должен быть выше коллекторов, как в предыдущей пассивной или термосифонной системе.

Однако одним из недостатков является то, что система с обратной связью зависит от электричества для циркуляционного насоса, что может быть дорогостоящим или ненадежным. В некоторых конструкциях используется небольшой насос низкого напряжения и фотоэлектрическая панель рядом с коллектором, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары для горячей воды расположены под крышей внутри зданий, поэтому косвенное солнечное нагревание воды с принудительной циркуляцией является нормой.

Определение размеров плоского солнечного коллектора

Размер плоского солнечного коллектора для использования в солнечной системе горячего водоснабжения или отопления зависит от потребности в горячей воде. Если потребление горячей воды в доме или максимальная температура воды снижены, потребность в горячей воде может быть обеспечена за счет меньшей солнечной батареи, которую легко установить на крыше.Кроме того, меньшие тепловые системы дешевле в установке и быстрее окупятся за счет экономии энергии.

Размер солнечной тепловой системы, конечно, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но можно использовать общие практические правила, которые помогут составить представление о размере системы.

В Интернете доступны всевозможные учебные планы и книги, которые помогут вам построить собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить на Amazon копию набора планов для самостоятельного использования солнечного водонагревателя и заставить солнце работать в вашем доме сегодня.

Солнечные плоские коллекторы обычно имеют размер от 32 квадратных футов (4 x 8 футов) или 3 квадратных метра и могут весить более 200 фунтов или 100 килограммов каждый. Один квадратный фут (1000 см 2 ) нагревает около двух галлонов или 10 литров воды в день до температуры более 70 o C. Следовательно, одна панель площадью 20-30 квадратных футов нагревает около 60 галлонов (300 литров) воды. воды размером со стандартный резервуар для горячей воды.

Как правило, вам потребуется от 10 до 16 футов 2 плоской площади коллектора на человека и около 1.От 5 до 2,0 галлонов горячей воды на квадратный фут площади коллектора. Таким образом, для семьи из четырех человек это означает от 40 до 60 квадратных футов площади коллекторной плиты и от 60 до 120 галлонов хранилища. Тогда для солнечной системы водяного отопления для семьи из четырех человек потребуется как минимум два стандартных плоских солнечных коллектора площадью около 32 квадратных футов (4 x 8 футов) каждый.

Плоский коллектор

Краткое описание

В то время как плоские коллекторы превосходно собирают солнечную энергию более эффективно, коммерчески доступные коллекторы горячей воды иногда могут быть дорогими.Простые и дешевые плоские панели можно сделать из старых радиаторов центрального отопления, окрашенных в черный цвет, или даже из змеевика пластикового шланга или водопровода, проложенного на крыше, но эффективность системы будет очень низкой.

Правильно установленные бытовые солнечные системы горячего водоснабжения эффективны и надежны. Конфигурации системы могут быть от простых систем термосифонирования, которые полагаются на силу тяжести, до более сложных систем с принудительной циркуляцией, для которых требуются насосы, контроллеры и теплообменники.

Хотя они имеют более высокую начальную стоимость, чем обычные газовые, масляные и электрические водонагреватели, солнечные тепловые системы значительно сокращают потребление топлива и могут иметь период окупаемости менее 10 лет.Есть несколько типов конструкций и планов солнечных водонагревателей, которые в настоящее время производятся поставщиками. Какие системы и конструкции водяного отопления подходят для вашего дома или бизнеса, во многом будет зависеть от регионального климата.

В следующем руководстве по солнечному нагреву и солнечному нагреву воды мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших индивидуальных медных коллекторов, герметизированных под вакуумом в стеклянной трубке. Эти типы коллекторов широко известны как коллекторы с вакуумированными трубками, которые становятся предпочтительным выбором для плоских коллекторов .

Солнечный тепловой коллектор — обзор

7.7 Солнечные тепловые коллекторы

Солнечные тепловые коллекторы преобразуют солнечное излучение в тепло и передают это тепло среде (воде, солнечной жидкости или воздуху). Солнечные водонагревательные системы (SWH) или системы SHW хорошо зарекомендовали себя в течение многих лет и широко используются во всем мире. В моноблочной системе SWH резервуар для хранения устанавливается горизонтально прямо над солнечными коллекторами на крыше. Перекачивание не требуется, так как горячая вода естественным образом поднимается в бак за счет пассивного теплообмена.В системе с насосной циркуляцией резервуар для хранения устанавливается на земле или на полу ниже уровня коллекторов; Циркуляционный насос перемещает воду или теплоноситель между резервуаром и коллекторами. Существует несколько типов солнечных тепловых коллекторов:

Вакуумные трубчатые коллекторы являются наиболее эффективным, но наиболее дорогостоящим типом солнечных коллекторов для горячей воды. Эти коллекторы имеют стеклянные или металлические трубки с вакуумом, что позволяет им хорошо работать в более холодном климате.

Солнечные водонагреватели периодического действия, также называемые интегральными коллекторами-накопителями (ICS), имеют резервуары для хранения или трубки внутри изолированного ящика, южная сторона которого застеклена для улавливания солнечной энергии.

Плоский коллектор представляет собой коробку, покрытую стеклом или пластиком, с металлической пластиной-поглотителем на дне. Остекление или покрытие на пластине абсорбера помогает лучше поглощать и удерживать тепло.

Плоские неглазурованные коллекторы, обычно сделанные из резины, в основном используются для обогрева бассейнов.

Воздухосборники используются в основном для отопления помещений в доме. Плоские солнечные коллекторы представляют собой прочные всепогодные коробки, в которых находится темная пластина-поглотитель, расположенная под прозрачной крышкой. Они являются наиболее распространенным типом коллекторов, используемых для нагрева воды во многих странах, хотя по многим параметрам они уступают вакуумным трубчатым коллекторам.

Вакуумные трубки с тепловыми трубками сконструированы таким образом, что конвекция и тепловые потери исключены, в то время как плоские солнечные панели содержат воздушный зазор между абсорбером и крышкой, который позволяет возникать тепловым потерям.Более того, системы с тепловыми трубками способны ограничивать максимальную рабочую температуру, тогда как системы с плоскими пластинами не имеют внутреннего метода ограничения тепловыделения, которое может вызвать сбой системы. Наконец, системы с откачанными тепловыми трубками легки, просты в установке и требуют минимального обслуживания. С другой стороны, системы с плоскими пластинами сложны в установке и обслуживании, и их необходимо полностью заменить, если одна из частей системы перестает работать. На рисунках 7.19 и 7.20 показаны два типа солнечных коллекторов, которые обычно устанавливаются в Южной Австралии.

Рисунок 7.19. Вакуумная трубка. (Сейчас горячая вода, нет данных).

(Из http://raypower.in/home-creative/home-demo-page/).

Рисунок 7.20. Плоские солнечные тепловые коллекторы.

(Из https://www.bba-online.de/fachthemen/energie/sonnenkollektor-fuer-waermepumpen/#slider-intro-1).

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор состоит из полых стеклянных трубок. Весь воздух удаляется из трубок, чтобы создать вакуум, который действует как отличный изолятор. Поглотительное покрытие внутри трубки поглощает солнечное излучение.Эта энергия передается жидкости, движущейся через коллектор, а затем в резервуар для горячей воды. В более прохладном климате теплообменник используется для отделения питьевой воды от нетоксичного антифриза в коллекторе.

Солнечные водонагреватели периодического действия, также называемые системами ICS, состоят из резервуара для воды или трубок внутри изолированного застекленного бокса. Через солнечный коллектор течет холодная вода. Вода нагревается и поступает в резервуар резервного нагрева воды. Некоторое количество воды можно хранить в коллекторе до тех пор, пока она не понадобится.Системы ICS представляют собой тип прямой системы SWH, в которой циркулирует вода для нагрева, а не используется теплоноситель для улавливания солнечного излучения (рисунки 7.21 и 7.22).

Рисунок 7.21. Прямые системы. (A) Пассивная система CHS с баком над коллектором. (B) Активная система с насосом и контроллером, управляемым фотоэлектрической панелью.

(Из самоизданной работы Jwhferguson, 2010 г .; получено по адресу http://www.solarcontact.com/solar-water/heater).

Рисунок 7.22. Косвенные активные системы. (C) Непрямая система с теплообменником в баке.(D) Система обратного слива с резервуаром для обратного слива. На этих схемах контроллер и насос приводятся в действие от электросети.

(Из SomnusDe 2010, Wolff Mechanical Inc; доступ по URL-адресу http://azairconditioning.com/residential/solar-heaters/).

Плоский солнечный коллектор представляет собой изолированный ящик, покрытый стеклом или пластиком, с металлической пластиной-поглотителем на дне. Атмосферостойкие коллекторы обычно покрываются покрытием, которое лучше поглощает и сохраняет тепло. Жидкий теплоноситель течет по металлическим трубкам, расположенным под пластиной абсорбера.Затем жидкость проходит через теплообменник перед попаданием в резервуар для хранения. Неглазурованные плоские коллекторы (без изоляции или абсорбирующего покрытия) не работают в прохладном или ветреном климате, но отлично подходят для нагрева воды в бассейне (Solar Tribune, 2012).

Солнечные коллекторы горячего воздуха монтируются на южных вертикальных стенах или крышах. Солнечное излучение, достигающее коллектора, нагревает пластину поглотителя. Воздух, проходящий через коллектор, забирает тепло от пластины поглотителя.

Замерзание, перегрев и протечки менее опасны для солнечных коллекторов, чем для жидкостных коллекторов.Однако, поскольку жидкость является лучшим проводником тепла, солнечные коллекторы, использующие воду или теплоноситель, больше подходят для нагрева горячей воды для дома. Солнечные коллекторы горячего воздуха чаще всего используются для отопления помещений. Есть два типа воздухосборников: застекленные и неглазурованные (Energy4You, 2012).

Системы SWH рассчитаны на подачу горячей воды в течение большей части года. В более холодном климате может потребоваться газовый или электрический усилитель в качестве резервного для подачи достаточного количества горячей воды.

Солнечное тепловое и водяное отопление

Солнечная тепловая энергия — это технология, предназначенная для использования солнечного света для получения тепловой энергии (тепла).Это тепло часто используется для нагрева воды, используемой в домах, на предприятиях, в плавательных бассейнах, а также для отопления внутренних помещений зданий (обогрев помещений).

Чтобы нагреть воду солнечным светом, солнечный коллектор нагревает жидкость, которая проходит через него. Когда жидкость перекачивается через коллектор, она нагревается. Теперь нагретая жидкость откачивается из коллектора через теплообменник.

Теплообменники обычно состоят из меди и обычно находятся внутри резервуара для хранения солнечной энергии.Это позволяет теплу в жидкости передаваться — или обмениваться, отсюда и название — в воду в резервуаре для хранения.

Накопительный бак является важным элементом любой солнечной тепловой системы, так как он позволяет сохранять все тепло, вырабатываемое солнечным тепловым коллектором, для использования в любое время, когда это необходимо.

Солнечные тепловые коллекторы классифицируются Управлением энергетической информации (EIA) как коллекторы с высокой, средней или низкой температурой.

Коллекторы высокотемпературные

Высокотемпературные коллекторы, также называемые концентрирующими коллекторами, используют зеркала и / или линзы для концентрирования солнечного света для достижения очень высоких температур (от 750F до 1000F).Этот метод называется Concentrated Solar Power, или CSP. Эти высокие температуры используются в крупномасштабном производстве энергии, обычно для вращения паровых турбин.

Системные проекты

Параболический желоб — Электростанции с параболическим желобом используют изогнутое зеркало для отражения солнечного света на центральную точку фокусировки — обычно стеклянную трубку, содержащую теплоноситель. Эта трубка проходит по длине желоба и расположена в фокусе зеркал, чтобы собирать большое количество тепловой энергии.

Эта технология широко используется во всем мире. В Калифорнии система SEGS использует эту технологию на 9 различных электростанциях для выработки электроэнергии мощностью более 350 мВт. На заводе Nevada Solar One также используется этот тип коллектора мощностью 64 МВт.

Power Tower — также известные как электростанции с центральной башней — генерируют большое количество тепловой энергии, используя тысячи зеркал с системами слежения, чтобы постоянно улавливать и фокусировать тепловую энергию солнца на центральной фокальной башне.Внутри башни концентрированный солнечный свет нагревает передающую среду — обычно расплавленную соль — до температуры более 1000F. Затем эта расплавленная соль поступает в большой резервуар для хранения, где накапливается энергия, и в конечном итоге перекачивается в парогенератор. Затем парогенератор вырабатывает электричество.

Solar Two была одной из таких электростанций, использующих эту технологию, и многие другие электростанции в настоящее время строятся по всему миру с использованием этой технологии.

Дизайн посуды

Система солнечных тарелок использует большую отражающую параболическую тарелку для фокусировки солнечного света в одну точку фокусировки.В этой фокусной точке приемник улавливает тепловую энергию и преобразует ее в электричество, используя паровой двигатель или двигатель Стирлинга.

Эта система используется из-за высоких температур, которых она может достичь из-за высокой концентрации света. Более высокие температуры позволяют лучше преобразовывать электричество.

Эта технология в настоящее время используется для производства большого количества электроэнергии в Калифорнии компаниями Southern California Edison и San Diego Gas & Electric, общая мощность которых превышает 750 МВт.

Коллекторы среднетемпературные

Коллекторы средней температуры часто относятся к солнечным водонагревательным системам в виде плоских пластин или вакуумных трубчатых коллекторов. Эти коллекторы используются для сбора, хранения, использования тепла для горячего водоснабжения (например, для душа, прачечной или технологических процессов, среди прочего), для обогрева помещений и для охлаждения помещений (с использованием различных типов систем охлаждения с тепловым приводом, таких как как абсорбционный чиллер.

Коллекторы вакуумные

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) очень эффективно удерживают большой процент тепла, собираемого от солнца.Каждая трубка работает независимо от других и окружена стеклянной трубкой с двойными стенками. Между двойными стенками находится глубокий вакуум, создающий эффект «термоса», значительно повышающий его теплоизоляцию. Такая конструкция позволяет солнечному свету проходить через стекло, но отводить очень мало тепла.

Во многих вакуумных трубчатых коллекторах, таких как SPP-30A, используется технология тепловых трубок. Медная тепловая трубка находится внутри откачанной трубки и удерживается на месте тонкими металлическими пластинами, называемыми ребрами теплопередачи.Тепловая трубка также находится под вакуумом, что позволяет воде внутри кипеть при гораздо более низкой температуре.

Когда вода закипает, пар поднимается к верхней части тепловой трубы, которая находится внутри коллектора. Вода или жидкий теплоноситель (обычно смесь воды и гликоля) проходит через коллектор, где входит в контакт с верхними частями тепловых трубок, тем самым быстро нагреваясь. Затем оно проходит через теплообменник, обычно являющийся частью резервуара для хранения, где тепло сохраняется для немедленного или будущего использования.

Коллекторы плоские

Плоские коллекторы обычно состоят из серии медных трубок в очень хорошо изолированной стеклянной коробке. Солнечный свет падает на стекло, а тепло удерживается внутри прочной изоляцией. Когда вода или теплоноситель проходит через коллектор, тепло, улавливаемое солнцем, передается жидкости.

Затем эта жидкость нагревается и циркулирует обратно через теплообменник, где тепло накапливается для немедленного или последующего использования в системах горячего водоснабжения или отопления помещений.

Коллекторы низкотемпературные

Под низкотемпературными коллекторами обычно понимаются неглазурованные или неизолированные плоские панели для обогрева бассейна. Эти коллекторы в значительной степени зависят от прямого солнечного света и теплых погодных условий для эффективной работы.

Панели солнечных батарей

Солнечные тепловые коллекторы, используемые для обогрева бассейнов, часто изготавливаются из ПВХ или других композитных материалов. Вода в бассейне обычно циркулирует напрямую через эти панели бассейна с использованием существующего фильтра бассейна.Иногда может потребоваться дополнительный «бустерный насос», особенно в более крупных коммерческих системах.

Дифференциальный контроллер часто используется для отвода воды в бассейне в теплых и благоприятных условиях, а также для предотвращения попадания воды из бассейна в коллекторы при понижении температуры, например, ночью или при неблагоприятных погодных или неблагоприятных погодных условиях.

Solar Thermal — устойчивость

Как это работает

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть короткую анимацию о том, как работают вакуумные трубчатые солнечные коллекторы.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечный свет в тепло, которое можно использовать для отопления, охлаждения помещений и горячего водоснабжения. Ядром этих систем являются солнечные коллекторы. Существует несколько различных типов солнечных коллекторов, наиболее распространенными из которых являются плоские пластинчатые и вакуумные трубки. Солнечные коллекторы наиболее эффективно преобразуют солнечную энергию, когда солнечные лучи падают на них под углом в девяносто градусов. В Соединенных Штатах солнце всегда находится в южной части неба и выше летом и ниже зимой.Это означает, что солнечные коллекторы наиболее эффективны, когда они установлены лицевой стороной на юг и наклонены к югу. Степень наклона определяет, для какой части года оптимизированы солнечные панели: чем больше наклон, тем лучше панели оптимизированы для производства осенью, весной и зимой, когда солнце находится низко в небе.

Коллекторы

Коллекторы вакуумные

Крупный план вакуумных трубчатых солнечных коллекторов

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок.Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Трубки производятся с вакуумом между внешней и внутренней трубками, что исключает кондуктивные и конвективные потери тепла и помогает им достигать очень высоких температур.

Внутренняя медная трубка заполнена нетоксичной жидкостью. По мере того как жидкость поглощает тепло из медной трубы, она испаряется и поднимается к верхней части медной тепловой трубы.Большая часть меди в верхней части тепловой трубы — это конденсатор. Он либо окружает, либо монтируется внутри трубы, по которой течет теплоноситель (обычно вода или антифриз). По мере протекания теплоносителя конденсатор отдает тепло жидкости, а газ внутри тепловой трубы конденсируется и течет обратно в нижнюю часть тепловой трубы в виде жидкости. Затем теплоноситель перекачивается в теплообменник внутри здания, где тепло отбирается из теплоносителя и подается в систему водоснабжения или отопления.

Плоские коллекторы

Солнечные коллекторы с плоской пластиной (изображение любезно предоставлено

. Застекленные плоские коллекторы представляют собой изолированные и защищенные от атмосферных воздействий коробки, содержащие темную пластину-поглотитель под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми крышками. металл или полимер, без крышки или корпуса. Этот тип коллектора является наиболее распространенным.

У обоих типов небольшие трубки проходят через коробку и переносят жидкость (воду или раствор антифриза).Когда солнечный свет попадает на темную пластину поглотителя, он нагревается и передает тепло жидкости, проходящей через трубки.

Сопутствующие материалы

Студенческие проекты
  • Повышение устойчивости энергосбережения в Williams
    Андерсон, Тед. Стажировка PDC, весна 2020 г.
    (Просмотр как документ Google)
  • Теплица Weston: солнечное термальное водонагревание для проекта Weston Field
    Тейлор, Пол. Geos 206, весна 2011 г.
    Открыть PDF (в новом окне)
  • Дым на воде: использование энергии в Нататории Мьюир-Самуэльсон
    Хэнкок, Джиллиан.Geos 206, весна 2009 г.
    Открыть в формате PDF (в новом окне)
  • На пути к будущему использования солнечной энергии в колледже Уильямс
    Моковер, Алекс. Geos 206, весна 2008 г.
    Открыть PDF (в новом окне)
Установки

Основы солнечной энергии | Понимание солнечной энергии

Доступны два типа технологий солнечных коллекторов:

  1. Использование солнечной тепловой энергии (STE) включает солнечное нагревание бассейнов и солнечное нагревание горячей воды .Системы солнечной тепловой энергии обычно имеют одно применение (например, обогрев бассейна),
  2. Фотоэлектрические солнечные батареи (PV) преобразуют солнечный свет в электричество для любого дома или коммерческого здания .

Солнечная тепловая энергия (STE)

Солнечная тепловая энергия — наиболее широко используемый и самый старый тип солнечной системы. Его типичное применение — солнечное отопление бассейнов и системы водяного отопления.

Как работает солнечная тепловая энергия?

Солнечные системы тепловой энергии преобразуют солнце в тепло (тепловое). Он делает это, позволяя солнцу нагревать солнечный коллектор или панель, которая, в свою очередь, нагревает воду или жидкость и либо перекачивается, либо перемещается за счет конвекции, как в случае некоторых солнечных нагревателей для бассейнов, а затем обеспечивает циркуляцию воды или жидкости через систему.

Каковы виды использования солнечной тепловой энергии? Обычно STE используется для:
  • Отопление коммерческих и жилых бассейнов
  • ГВС
  • Крупномасштабное производство электроэнергии.Новое солнечное поле, устанавливаемое OUC, является примером солнечной тепловой энергии.

Низкотемпературные, среднетемпературные и высокотемпературные солнечные коллекторы

Для солнечного обогрева бассейна обычно используется так называемый низкотемпературный коллектор, а для нагрева воды от солнечной энергии обычно используется коллектор средней температуры. Высокотемпературные коллекторы чаще всего используются для производства электроэнергии в крупных масштабах, обычно в коммунальном хозяйстве. Они работают, концентрируя солнечный свет с помощью зеркал или линз, которые нагревают жидкость.Этот процесс известен как концентрированная солнечная энергия (CSP). Затем жидкость преобразуется в пар или газ, используемый для питания турбины, которая затем вырабатывает электричество.

Типы тепловых солнечных коллекторов или солнечных панелей В тепловом сборнике используются три различных типа солнечных панелей.
  1. Плоский коллектор — Также известные как солнечные панели для горячего водоснабжения. Это старейшая солнечная технология, которая до сих пор используется наиболее широко. Он используется для солнечных систем горячего водоснабжения, обогрева бассейнов и производства электроэнергии в крупных коммунальных сетях.Панели с плоскими пластинами очень хорошо подходят для климата Флориды и являются экономически выгодными. Они состоят из
    • Темная плоская пластина-поглотитель для сбора солнечного тепла и прозрачная крышка, которая пропускает тепло, но не позволяет энергии уходить
    • Жидкий теплоноситель — обычно вода, антифриз или воздух
    • Панельная изоляция — коллекторы с изоляцией известны как коллекторы с плоскими остекленными пластинами . Те, у кого нет изоляции, известны как неглазурованные солнечные коллекторы.
  2. Плоский неглазурованный коллектор — Этот тип солнечных панелей используется почти исключительно для обогрева плавательных бассейнов и некоторых активных систем солнечного нагрева воды. Поскольку нет необходимости в теплоизоляции или остеклении, нет необходимости в панельном ограждении. Как правило, это наименее дорогие панели, но они обладают некоторыми впечатляющими преимуществами, включая высокую абсорбцию поверхности и оптимальное расстояние между трубками.
  3. Вакуумные трубчатые коллекторы — Обычно этот вариант больше подходит для более холодного климата, поскольку они лучше работают там, где погода более прохладная в течение длительных периодов времени.Хотя это более современная солнечная технология, более широко продаются плоские коллекторы. Вакуумные трубчатые коллекторы дороже, но являются отличным вариантом для активных солнечных систем горячего водоснабжения.
    • Коллекторы с вакуумной трубкой состоят из нескольких пластин поглотителя, соединенных с покрытием поглотителя, а затем каждая пластина покрыта стеклянной трубкой (обычно сделанной из боросиликатного стекла). Вакуум, создаваемый между пластинами абсорбера и стеклянной трубкой, значительно снижает потери тепла по сравнению с их коллекторами с плоскими пластинами и может создавать более высокие температуры жидкости.
  4. Воздух- Используется в системах предварительного нагрева и для нагрева воздуха непосредственно для обогрева помещений.

Фотоэлектрическая (PV) Солнечная

Фотоэлектрическая система фактически вырабатывает электроэнергию для любого электрического использования, от питания приборов до кондиционирования воздуха. Фотоэлектрическая солнечная система позволит дому или зданию производить электроэнергию для собственного потребления и в некоторых случаях продавать ее обратно коммунальной компании (см. Фотоэлектрические системы, связанные с сетью).Проще говоря, фотоэлектрические системы преобразуют солнечную энергию в электричество.

Наличие фотоэлектрической солнечной системы в доме или здании значительно снизит стоимость электроэнергии. Это наиболее амбициозное энергетическое решение для отдельного здания или дома.

Как это работает — Солнечный водонагреватель

Подробнее в этом разделе

Есть 2 типа солнечных водонагревательных систем: пассивные и активные. Активные системы чаще используются в холодном климате, таком как наш.

  • В активных системах солнечные коллекторы установлены на крыше или южной стене. Эти коллекторы поглощают солнечное излучение через жидкий теплоноситель.
  • Излучение преобразуется в полезную тепловую энергию путем прокачки жидкого теплоносителя через теплообменник, который передает энергию в систему водонагревателя.
  • Этот теплообменник предварительно нагревает воду, поступающую в обычную систему водонагревателя, уменьшая количество энергии, необходимое для нагрева воды до желаемой температуры.

Только активные системы имеют право на получение ссуды на повышение энергоэффективности домов.

Общие активные системы

Наиболее распространенными активными системами, используемыми в Манитобе, являются дренажная система и гликоль.

Дренажные системы используют насосы для циркуляции бытовой воды между коллекторами и водонагревателем внутри вашего дома. Когда коллекторы остывают и насосы выключаются, вода автоматически сливается из коллекторов в резервуар-накопитель внутри дома.

Гликолевые системы улавливают и сохраняют тепло в замкнутом контуре, заполненном раствором пропиленгликоля (незамерзающего). Тепло передается в систему водоснабжения через теплообменник.

Сравните производительность, стоимость, установку и обслуживание обеих систем.

  • Дренажная система:
    • вода является более эффективным теплоносителем, чем гликоль;
    • может быть дороже, так как требует сливного бачка;
    • требуется тщательная установка для обеспечения автоматического слива воды при необходимости;
    • минимальное ежегодное обслуживание.
  • Гликолевая система:
    • эффективность теплопередачи гликоля со временем снижается;
    • может быть дешевле, но требует периодической замены гликоля;
    • может быть проще установить, поскольку размещение коллекторов и труб не критично для защиты от замерзания;
    • Гликоль
    • следует заменять каждые 2–5 лет.

Солнечные коллекторы

Доступно несколько типов солнечных коллекторов, наиболее распространенными из которых являются плоские (застекленные или неглазурованные) и откачанные трубы.

Застекленный плоский коллектор Система состоит из пластин солнечного теплопоглотителя, соединенных сеткой из медных трубок. Трубки находятся в застекленном (застекленном) изоляционном ящике. Солнце проходит сквозь стекло и нагревает жидкость в медных трубках. Остекление снижает количество уходящего тепла и защищает панели от влаги и других загрязнений. Большинство бытовых систем состоит из 1 или 2 коллекторов. Неглазурованные плоские коллекторы могут поглощать больше солнечной энергии, но теряют больше тепла в воздух в более холодную погоду.Неглазурованные коллекторы хорошо подходят для сезонных применений, например, для подогрева летних открытых бассейнов.

Вакуумный трубчатый коллектор Система состоит из ряда изолированных стеклянных трубок, расположенных параллельными рядами, каждая из которых содержит небольшую абсорбирующую трубку. Внутренняя труба поглощает солнечную энергию и передает ее раствору воды или гликоля. Воздух между трубкой и стеклом откачивается, чтобы удерживать тепло (как в термосе), увеличивая количество тепловой энергии, передаваемой жидкости.Эти вакуумные трубчатые коллекторные системы обычно занимают меньше места, чем эквивалентные плоские коллекторные системы.

Сравните производительность, стоимость, установку и обслуживание обоих коллекторов.

  • Коллекторы плоские глазурованные:
    • обычно лучше работает в теплые ясные дни;
    • может быть дешевле;
    • направление и угол менее критичны, обеспечивая больше вариантов установки;
    • может потребоваться замена всего коллектора, если его часть выйдет из строя.
  • Коллекторы вакуумные трубчатые:
    • может производить более высокие выходные температуры при очень низких температурах;
    • может быть дороже;
    • направление и угол более критичны, что обеспечивает меньшее количество вариантов установки;
    • отдельные трубки можно легко заменить с небольшим влиянием на всю систему.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.