Pemanasan suria rumah persendirian: pilihan dan gambar rajah reka bentuk

Penggunaan tenaga "hijau" yang dibekalkan oleh unsur semula jadi boleh mengurangkan kos utiliti dengan ketara.Sebagai contoh, dengan mengatur pemanasan solar untuk rumah persendirian, anda akan membekalkan radiator suhu rendah dan sistem pemanasan bawah lantai dengan penyejuk yang hampir bebas. Setuju, ini sudah menjimatkan wang.

Anda akan mempelajari segala-galanya tentang "teknologi hijau" daripada artikel cadangan kami. Dengan bantuan kami, anda boleh dengan mudah memahami jenis pemasangan solar, kaedah pembinaannya dan spesifik operasi. Anda mungkin akan berminat dengan salah satu pilihan popular yang bekerja secara aktif di dunia, tetapi belum mendapat permintaan yang tinggi di sini.

Dalam ulasan yang dibentangkan kepada perhatian anda, ciri reka bentuk sistem dianalisis dan gambar rajah sambungan diterangkan secara terperinci. Contoh pengiraan litar pemanasan solar diberikan untuk menilai realiti pembinaannya. Untuk membantu pengrajin bebas, koleksi foto dan video disertakan.

Teknologi haba "hijau".

Purata 1 m² Permukaan bumi menerima 161 watt tenaga suria sejam. Sudah tentu, di khatulistiwa angka ini akan berkali-kali lebih tinggi daripada di Artik. Di samping itu, ketumpatan sinaran suria bergantung pada masa tahun.

Di rantau Moscow, keamatan sinaran suria pada bulan Disember-Januari berbeza dari Mei-Julai lebih daripada lima kali. Walau bagaimanapun, sistem moden sangat cekap sehingga ia boleh berfungsi hampir di mana sahaja di bumi.

Sistem suria moden boleh beroperasi dengan berkesan dalam cuaca mendung dan sejuk hingga -30°C

Tugas penggunaan tenaga sinaran suria dengan kecekapan maksimum diselesaikan dalam dua cara: pemanasan terus dalam pengumpul haba dan bateri fotovoltaik solar. Panel solar mula-mula menukar tenaga sinar matahari kepada elektrik, kemudian menghantarnya melalui sistem khas kepada pengguna, contohnya dandang elektrik.

Pengumpul terma, apabila dipanaskan oleh sinaran matahari, memanaskan penyejuk sistem pemanasan dan bekalan air panas.

Pengumpul terma terdapat dalam beberapa jenis, termasuk sistem terbuka dan tertutup, reka bentuk rata dan sfera, pengumpul penumpu hemisfera dan banyak pilihan lain. Tenaga haba yang diperolehi daripada pengumpul suria digunakan untuk memanaskan air panas atau cecair pemanasan.

Industri ini menghasilkan pelbagai sistem pengumpul untuk dimasukkan ke dalam rangkaian pemanasan bebas. Walau bagaimanapun, pilihan paling mudah untuk kediaman musim panas mudah dilakukan dengan tangan anda sendiri:

Walaupun terdapat kemajuan yang jelas dalam membangunkan penyelesaian untuk penuaian, penyimpanan dan penggunaan tenaga suria, terdapat kebaikan dan keburukan.

Penggunaan tenaga suria yang cekap

Kelebihan yang paling jelas menggunakan tenaga suria ialah ketersediaan sejagat. Malah, walaupun dalam cuaca paling suram dan mendung, tenaga suria boleh dikumpulkan dan digunakan.

Kelebihan kedua ialah pelepasan sifar. Malah, ia adalah bentuk tenaga yang paling mesra alam dan semula jadi. Panel solar dan pengumpul tidak mengeluarkan bunyi. Dalam kebanyakan kes, ia dipasang di atas bumbung bangunan, tanpa menduduki kawasan yang boleh digunakan di kawasan pinggir bandar.

Kecekapan pemanasan suria di latitud kami agak rendah, yang dijelaskan oleh bilangan hari cerah yang tidak mencukupi untuk operasi tetap sistem (+)

Kelemahan yang berkaitan dengan penggunaan tenaga suria ialah kebolehubahan pencahayaan. Pada waktu malam tiada apa-apa untuk dikumpulkan, keadaan diburukkan lagi oleh fakta bahawa puncak musim pemanasan berlaku pada waktu siang terpendek dalam setahun. Ia adalah perlu untuk memantau kebersihan optik panel; sedikit pencemaran secara mendadak mengurangkan kecekapan.

Di samping itu, tidak boleh dikatakan bahawa mengendalikan sistem tenaga suria adalah percuma sepenuhnya; terdapat kos tetap untuk susut nilai peralatan, operasi pam edaran dan elektronik kawalan.

Kelemahan penting pemanasan berdasarkan penggunaan pengumpul suria adalah kekurangan keupayaan untuk mengumpul tenaga haba. Hanya tangki pengembangan (+) dimasukkan ke dalam litar

Pengumpul suria terbuka

Pengumpul suria terbuka ialah sistem tiub, tidak dilindungi daripada pengaruh luar, di mana penyejuk yang dipanaskan secara langsung oleh matahari beredar.

Air, gas, udara, dan antibeku digunakan sebagai penyejuk. Tiub sama ada dipasang pada panel sokongan dalam bentuk gegelung, atau disambungkan dalam baris selari ke paip keluar.

Pengumpul suria terbuka tidak dapat menampung pemanasan rumah persendirian. Oleh kerana kekurangan penebat, penyejuk menyejuk dengan cepat. Ia digunakan pada musim panas terutamanya untuk memanaskan air di pancuran atau kolam renang.

Pengumpul terbuka biasanya tidak mempunyai sebarang penebat. Reka bentuknya sangat mudah, oleh itu ia mempunyai kos yang rendah dan sering dibuat secara bebas.

Oleh kerana kekurangan penebat, mereka praktikal tidak menyimpan tenaga yang diterima dari matahari dan dicirikan oleh kecekapan yang rendah. Ia digunakan terutamanya pada musim panas untuk memanaskan air di kolam renang atau pancuran mandian musim panas.

Dipasang di kawasan yang cerah dan panas, dengan perbezaan kecil dalam suhu udara ambien dan air yang dipanaskan. Mereka berfungsi dengan baik hanya dalam cuaca cerah tanpa angin.

Pengumpul suria yang paling mudah dengan sink haba yang diperbuat daripada gegelung paip polimer akan menyediakan bekalan air yang dipanaskan ke dacha untuk pengairan dan keperluan domestik

Varieti pengumpul tiub

Pengumpul suria tiub dipasang daripada tiub individu yang melaluinya air, gas atau wap mengalir. Ini adalah salah satu jenis sistem suria terbuka. Walau bagaimanapun, penyejuk sudah jauh lebih baik dilindungi daripada negatif luaran. Terutama dalam pemasangan vakum, direka berdasarkan prinsip termos.

Setiap tiub disambungkan ke sistem secara berasingan, selari antara satu sama lain. Jika satu tiub gagal, mudah untuk menggantikannya dengan yang baru. Seluruh struktur boleh dipasang terus di atas bumbung bangunan, yang sangat memudahkan pemasangan.

Pengumpul tiub mempunyai struktur modular. Elemen utama ialah tiub vakum; bilangan tiub berbeza dari 18 hingga 30, yang membolehkan anda memilih kuasa sistem dengan tepat

Kelebihan ketara pengumpul suria tiub ialah bentuk silinder unsur-unsur utama, berkat sinaran suria yang ditangkap sepanjang hari tanpa menggunakan sistem mahal untuk menjejaki pergerakan luminar.

Salutan berbilang lapisan khas mencipta sejenis perangkap optik untuk cahaya matahari. Rajah menunjukkan sebahagian dinding luar kelalang vakum memantulkan sinaran ke dinding kelalang dalam (+)

Berdasarkan reka bentuk tiub, pengumpul suria bulu dan sepaksi dibezakan.

Tiub sepaksi ialah bekas Diaur atau termos biasa. Diperbuat daripada dua kelalang di mana udara dialihkan. Salutan yang sangat selektif digunakan pada permukaan dalaman mentol dalam, dengan berkesan menyerap tenaga suria.

Dengan tiub silinder, sinaran matahari sentiasa jatuh berserenjang dengan permukaan

Tenaga terma dari lapisan selektif dalaman dipindahkan ke paip haba atau penukar haba dalaman yang diperbuat daripada plat aluminium. Pada peringkat ini, kehilangan haba yang tidak diingini berlaku.

Tiub bulu adalah silinder kaca dengan penyerap bulu dimasukkan ke dalam.

Sistem ini mendapat namanya daripada penyerap bulu, yang membalut rapat saluran haba yang diperbuat daripada logam pengalir haba.

Untuk penebat haba yang baik, udara telah dialihkan dari tiub. Pemindahan haba dari penyerap berlaku tanpa kehilangan, jadi kecekapan tiub bulu lebih tinggi.

Mengikut kaedah pemindahan haba, terdapat dua sistem: aliran terus dan dengan paip haba. Tiub haba ialah bekas tertutup dengan cecair yang mudah tersejat.

Oleh kerana cecair yang mudah tersejat secara semula jadi mengalir ke bahagian bawah tiub haba, sudut kecondongan minimum ialah 20° C

Di dalam tiub haba terdapat cecair mudah tersejat yang menerima haba dari dinding dalam kelalang atau dari penyerap bulu. Di bawah pengaruh suhu, cecair mendidih dan naik dalam bentuk wap. Selepas haba dipindahkan ke pemanas atau penyejuk bekalan air panas, wap terpeluwap menjadi cecair dan mengalir ke bawah.

Air sering digunakan sebagai cecair yang mudah menguap pada tekanan rendah. Sistem sekali melalui menggunakan tiub berbentuk U yang melaluinya air atau bendalir pemanas beredar.

Satu separuh daripada tiub berbentuk U bertujuan untuk penyejuk sejuk, yang kedua mengeluarkan yang dipanaskan. Apabila dipanaskan, penyejuk mengembang dan memasuki tangki simpanan, memberikan peredaran semula jadi. Seperti sistem tiub haba, sudut kecondongan minimum mestilah sekurang-kurangnya 20⁰.

Dengan sambungan aliran terus, tekanan dalam sistem tidak boleh tinggi, kerana terdapat vakum teknikal di dalam kelalang

Sistem aliran terus lebih cekap kerana ia segera memanaskan penyejuk. Jika sistem pengumpul suria dirancang untuk digunakan sepanjang tahun, maka antibeku khas dipam ke dalamnya.

Penggunaan pengumpul solar tubular mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Reka bentuk pengumpul suria tiub terdiri daripada unsur-unsur yang sama yang agak mudah untuk diganti.

Kelebihan:

• kehilangan haba yang rendah;
• keupayaan untuk bekerja pada suhu hingga -30⁰С;
• prestasi cekap sepanjang waktu siang;
• prestasi yang baik di kawasan yang mempunyai iklim sederhana dan sejuk;
• windage rendah, dibenarkan oleh keupayaan sistem tiub untuk melepasi jisim udara melalui diri mereka sendiri;
• kemungkinan menghasilkan penyejuk suhu tinggi.

Secara struktur, struktur tiub mempunyai permukaan apertur yang terhad.

Ia mempunyai kelemahan berikut:

• tidak mampu membersihkan diri dari salji, ais, fros;
• harga tinggi.

Walaupun kos awal yang tinggi, pengumpul tiub membayar sendiri lebih cepat. Mereka mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang.

Pengumpul tiub adalah sistem suria jenis terbuka dan oleh itu tidak sesuai untuk kegunaan sepanjang tahun dalam sistem pemanasan (+)

Sistem tertutup rata

Pengumpul plat rata terdiri daripada bingkai aluminium, lapisan penyerap khas - penyerap, salutan telus, saluran paip dan penebat.

Lembaran tembaga yang dihitamkan digunakan sebagai penyerap, yang mempunyai kekonduksian terma yang ideal untuk mencipta sistem suria.Apabila tenaga suria diserap oleh penyerap, tenaga suria yang diterima dipindahkan ke penyejuk yang beredar melalui sistem tiub bersebelahan dengan penyerap.

Di luar, panel tertutup dilindungi oleh salutan telus. Ia diperbuat daripada kaca terbaja kalis kejutan dengan jalur penghantaran 0.4-1.8 mikron. Julat ini menyumbang kepada sinaran suria maksimum. Kaca kalis kejutan memberikan perlindungan yang baik terhadap hujan batu. Di bahagian belakang keseluruhan panel terlindung dengan pasti.

Pengumpul suria plat rata dicirikan oleh prestasi maksimum dan reka bentuk yang mudah. Kecekapan mereka meningkat kerana penggunaan penyerap. Mereka mampu menangkap sinaran suria yang meresap dan terus

Senarai kelebihan panel rata tertutup termasuk:

• kesederhanaan reka bentuk;
• prestasi yang baik di kawasan dengan iklim panas;
• keupayaan untuk memasang pada mana-mana sudut dengan peranti untuk menukar sudut kecenderungan;
• keupayaan untuk membersihkan diri dari salji dan fros;
• harga rendah.

Pengumpul suria plat rata amat berfaedah jika penggunaannya dirancang pada peringkat reka bentuk. Hayat perkhidmatan produk berkualiti ialah 50 tahun.

Kelemahannya termasuk:

• kehilangan haba yang tinggi;
• berat berat;
• windage tinggi apabila panel diletakkan pada sudut ke mendatar;
• had prestasi apabila perubahan suhu melebihi 40°C.

Skop penggunaan pengumpul tertutup adalah lebih luas daripada sistem suria jenis terbuka. Pada musim panas mereka dapat memenuhi sepenuhnya keperluan untuk air panas. Pada hari-hari yang sejuk, apabila utiliti tidak memasukkannya dalam tempoh pemanasan, mereka boleh berfungsi dan bukannya pemanas gas dan elektrik.

Bagi yang berhajat buat pengumpul suria Untuk membina sistem pemanasan di dacha anda dengan tangan anda sendiri, kami mencadangkan anda membiasakan diri dengan gambar rajah yang diuji amalan dan arahan pemasangan langkah demi langkah.

Perbandingan ciri pengumpul suria

Penunjuk yang paling penting bagi pengumpul suria ialah kecekapan. Prestasi berguna pengumpul suria reka bentuk yang berbeza bergantung pada perbezaan suhu. Pada masa yang sama, pengumpul rata jauh lebih murah daripada yang berbentuk tiub.

Nilai kecekapan bergantung pada kualiti pembuatan pengumpul suria. Tujuan graf adalah untuk menunjukkan keberkesanan menggunakan sistem yang berbeza bergantung pada perbezaan suhu

Apabila memilih pengumpul suria, anda harus memberi perhatian kepada beberapa parameter yang menunjukkan kecekapan dan kuasa peranti.

Terdapat beberapa ciri penting untuk pengumpul suria:

• pekali penjerapan - menunjukkan nisbah tenaga yang diserap kepada jumlah;
• pekali pelepasan - menunjukkan nisbah tenaga yang dihantar kepada tenaga yang diserap;
• jumlah dan kawasan apertur;
• Kecekapan

Kawasan apertur ialah kawasan kerja pengumpul suria. Pengumpul plat rata mempunyai kawasan bukaan maksimum. Kawasan apertur adalah sama dengan kawasan penyerap.

Kaedah untuk menyambung ke sistem pemanasan

Memandangkan peranti berkuasa solar tidak dapat menyediakan bekalan tenaga yang stabil sepanjang masa, sistem yang berdaya tahan terhadap kekurangan ini diperlukan.

Untuk Rusia tengah, peranti solar tidak dapat menjamin aliran tenaga yang stabil, jadi ia digunakan sebagai sistem tambahan. Integrasi ke dalam sistem pemanasan dan air panas sedia ada adalah berbeza untuk pengumpul suria dan bateri suria.

Skim dengan pengumpul air

Bergantung pada tujuan menggunakan pengumpul haba, sistem sambungan yang berbeza digunakan. Mungkin terdapat beberapa pilihan:

1. Pilihan musim panas untuk bekalan air panas
2. Pilihan musim sejuk untuk pemanasan dan bekalan air panas

Pilihan musim panas adalah yang paling mudah dan boleh dilakukan walaupun tanpa pam edaranmenggunakan peredaran air semula jadi.

Air dipanaskan dalam pengumpul suria dan, disebabkan pengembangan haba, memasuki tangki simpanan atau dandang. Dalam kes ini, peredaran semula jadi berlaku: air sejuk disedut keluar dari tangki dan bukannya air panas.

Pada musim sejuk, pada suhu bawah sifar, pemanasan terus air tidak boleh dilakukan. Antibeku khas beredar melalui litar tertutup, memastikan pemindahan haba dari pengumpul ke penukar haba dalam tangki

Seperti mana-mana sistem berdasarkan peredaran semula jadi, ia tidak berfungsi dengan sangat cekap, memerlukan pematuhan dengan cerun yang diperlukan. Di samping itu, tangki simpanan mestilah lebih tinggi daripada pengumpul suria. Agar air kekal panas selama mungkin, tangki mesti terlindung dengan teliti.

Jika anda benar-benar ingin mencapai operasi pengumpul suria yang paling cekap, gambar rajah sambungan akan menjadi lebih rumit.

Untuk mengelakkan pengumpul daripada bertukar menjadi radiator penyejuk pada waktu malam, adalah perlu untuk menghentikan peredaran air secara paksa

Bahan penyejuk tidak membeku beredar melalui sistem pengumpul suria. Peredaran paksa disediakan oleh pam yang dikawal oleh pengawal.

Pengawal mengawal operasi pam edaran berdasarkan bacaan sekurang-kurangnya dua penderia suhu. Sensor pertama mengukur suhu dalam tangki simpanan, yang kedua - pada paip bekalan penyejuk panas pengumpul suria.

Sebaik sahaja suhu dalam tangki melebihi suhu penyejuk, pengawal dalam pengumpul mematikan pam edaran, menghentikan peredaran penyejuk melalui sistem. Sebaliknya, apabila suhu dalam tangki simpanan jatuh di bawah nilai yang ditetapkan, dandang pemanasan dihidupkan.

Perkataan baharu dan alternatif yang berkesan kepada pengumpul suria dengan penyejuk telah menjadi sistem dengan tiub vakum, prinsip operasi dan reka bentuk yang kami cadangkan untuk membiasakan diri anda.

Skim dengan bateri solar

Ia akan menggoda untuk memohon yang serupa gambarajah sambungan bateri solar kepada grid kuasa, seperti yang dilaksanakan dalam kes pengumpul suria, mengumpul tenaga yang diterima pada siang hari. Malangnya, untuk sistem bekalan kuasa rumah persendirian, adalah sangat mahal untuk mencipta pek bateri dengan kapasiti yang mencukupi. Oleh itu, gambarajah sambungan kelihatan seperti ini.

Apabila kuasa arus elektrik daripada bateri suria berkurangan, unit ATS (menghidupkan rizab automatik) memastikan sambungan pengguna ke grid kuasa am

Dari panel solar, cas dibekalkan kepada pengawal cas, yang melaksanakan beberapa fungsi: memastikan pengecasan semula berterusan bateri dan menstabilkan voltan. Seterusnya, arus elektrik dibekalkan kepada penyongsang, di mana arus terus 12V atau 24V ditukar kepada arus ulang alik fasa tunggal 220V.

Malangnya, rangkaian elektrik kami tidak sesuai untuk menerima tenaga; ia hanya boleh berfungsi dalam satu arah dari sumber kepada pengguna. Atas sebab ini, anda tidak akan dapat menjual elektrik yang diekstrak atau sekurang-kurangnya membuat meter berputar ke arah yang bertentangan.

Penggunaan panel solar adalah berfaedah kerana ia menyediakan jenis tenaga yang lebih serba boleh, tetapi pada masa yang sama mereka tidak dapat membandingkan kecekapan dengan pengumpul solar. Walau bagaimanapun, yang kedua tidak mempunyai keupayaan untuk menyimpan tenaga, tidak seperti bateri solar photovoltaic.

Anda akan menemui segala-galanya tentang pilihan untuk mengatur pemanasan rumah persendirian menggunakan panel solar. Dalam artikel ini.

Contoh pengiraan kuasa yang diperlukan

Apabila mengira kuasa yang diperlukan pengumpul suria, pengiraan sering tersilap dibuat berdasarkan tenaga suria yang masuk pada bulan-bulan paling sejuk dalam setahun.

Hakikatnya ialah dalam baki bulan tahun ini keseluruhan sistem akan sentiasa terlalu panas. Pada musim panas, suhu penyejuk di alur keluar pengumpul suria boleh mencapai 200°C apabila memanaskan wap atau gas, 120°C untuk antibeku, 150°C untuk air. Jika penyejuk mendidih, ia akan tersejat sebahagian. Akibatnya, ia perlu diganti.

Pengilang mengesyorkan meneruskan daripada angka berikut:

• penyediaan bekalan air panas tidak lebih daripada 70%;
• penyediaan sistem pemanasan tidak lebih daripada 30%.

Selebihnya haba yang diperlukan mesti dihasilkan oleh peralatan pemanasan standard. Walau bagaimanapun, dengan penunjuk sedemikian, purata kira-kira 40% dijimatkan setiap tahun untuk pemanasan dan bekalan air panas.

Kuasa yang dijana oleh satu tiub sistem vakum bergantung pada lokasi geografi. Penunjuk tenaga suria jatuh setiap 1 m setahun² bumi dipanggil insolasi.

Mengetahui panjang dan diameter tiub, anda boleh mengira apertur - kawasan penyerapan yang berkesan. Ia kekal untuk menggunakan pekali penyerapan dan pelepasan untuk mengira kuasa satu tiub setahun.

Contoh pengiraan:

Panjang tiub standard ialah 1800 mm, panjang berkesan ialah 1600 mm. Diameter 58 mm. Apertur ialah kawasan berlorek yang dicipta oleh tiub. Oleh itu, luas segi empat tepat bayang-bayang ialah:

S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m²

Kecekapan tiub tengah ialah 80%, insolasi solar untuk Moscow adalah kira-kira 1170 kWh/m² dalam tahun. Oleh itu, satu tiub akan menghasilkan setiap tahun:

W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86 kWj

Perlu diingatkan bahawa ini adalah anggaran yang sangat kasar. Jumlah tenaga yang dijana bergantung pada orientasi pemasangan, sudut, suhu tahunan purata, dsb.

Dengan semua jenis sumber tenaga alternatif dan cara untuk menggunakannya boleh anda temui dalam artikel yang dibentangkan.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video #1. Demonstrasi operasi pengumpul suria pada musim sejuk:

Video #2. Perbandingan pelbagai model pengumpul suria:

Sepanjang kewujudannya, manusia menggunakan lebih banyak tenaga setiap tahun. Percubaan untuk menggunakan sinaran suria percuma telah dibuat untuk masa yang lama, tetapi baru-baru ini telah menjadi mungkin untuk menggunakan matahari dengan berkesan di latitud kita. Tidak dinafikan bahawa sistem solar adalah masa depan.

Adakah anda ingin melaporkan ciri menarik dalam mengatur pemanasan solar untuk rumah desa atau kotej? Sila tulis komen di blok di bawah. Di sini anda boleh bertanya soalan, meninggalkan foto yang menunjukkan proses pemasangan sistem dan berkongsi maklumat berguna.