Solarna opskrba toplinom je način grijanja stambene zgrade, koji je svakim danom sve popularniji u mnogim, uglavnom razvijenim, zemljama svijeta. Najvećim uspjesima na području solarne toplinske energije danas se mogu pohvaliti zemlje zapadne i srednje Europe. Na području Europske unije za posljednje desetljeće postoji godišnji rast industrije obnovljivih izvora energije za 10-12%. Ova razina razvoja vrlo je značajan pokazatelj.
solarni kolektor
Jedna od najočitijih primjena solarne energije je njezino korištenje za grijanje vode i zraka (kao nositelja topline). U klimatskim regijama gdje prevladava hladno vrijeme, za ugodan boravak ljudi, izračun i organizacija sustava grijanja za svaku stambenu zgradu je obvezna. Moraju imati opskrbu toplom vodom za razne potrebe, osim toga, kuće moraju biti grijane. Naravno, ovdje bi najbolja opcija bila korištenje kruga u kojem oni rade automatizirani sustavi opskrba toplinom.
Velike količine dnevne opskrbe toplom vodom tijekom proizvodnog procesa zahtijevaju industrijska poduzeća... Kao primjer možemo navesti Australiju, gdje se gotovo 20 posto ukupne potrošene energije troši na zagrijavanje tekućeg nosača topline na temperaturu koja ne prelazi 100 o C. Iz tog razloga, u nekim od razvijenih zemalja Zapada, a u većoj mjeri u Izraelu, Sjevernoj Americi, Japanu i, naravno, u Australiji, proizvodnja solarnih sustava grijanja se vrlo brzo širi.
U bliskoj budućnosti razvoj energetike će nedvojbeno biti usmjeren na korištenje sunčevog zračenja. Gustoća solarno zračenje na zemljinoj površini je u prosjeku 250 vata po kvadratnom metru. I to unatoč činjenici da su za zadovoljavanje gospodarskih potreba osobe u najmanje industrijaliziranim regijama dovoljna dva vata po četvornom metru.
Povoljna razlika između solarne energije i drugih energetskih industrija koje koriste izgaranje fosilnih goriva je ekološka prihvatljivost primljene energije. Rad solarne opreme ne podrazumijeva ispuštanje štetnih emisija u atmosferu.
Izbor sheme primjene opreme, pasivnih i aktivnih sustava
Postoje dvije sheme za korištenje sunčevog zračenja kao sustava grijanja za dom. To su aktivni i pasivni sustavi. Pasivni solarni sustavi grijanja su oni kod kojih je element koji izravno apsorbira sunčevo zračenje i iz njega stvara toplinu konstrukcija same kuće ili njezinih pojedinih dijelova. Ovi elementi mogu poslužiti kao ograda, krov, pojedinačni dijelovi zgrade, izgrađeni na temelju određene sheme. Pasivni sustavi ne koriste mehaničke pokretne dijelove.
Aktivni sustavi rade na temelju suprotne sheme grijanja kuće, aktivno koriste mehaničke uređaje (pumpe, motore, kada se koriste, također izračunavaju potrebnu snagu).
Pasivni sustavi su najjednostavniji u dizajnu i jeftiniji u financijskom smislu pri ugradnji kruga. Takve sheme grijanja nije potrebno instalirati dodatni uređaji za apsorpciju i naknadnu distribuciju sunčevog zračenja u sustavu grijanja kuće. Rad takvih sustava temelji se na principu izravnog zagrijavanja stambenog prostora izravno kroz zidove koji propuštaju svjetlost koji se nalaze na južnoj strani. Dodatnu funkciju grijanja obavljaju vanjske površine elemenata ograde kuće, koji su opremljeni slojem prozirnih zaslona.
Za početak procesa pretvaranja sunčevog zračenja u Termalna energija koriste sustav konstrukcija koji se temelji na korištenju solarnih kolektora s prozirnom površinom, gdje glavnu funkciju igra "efekt staklenika", koristi se sposobnost stakla da zadrži toplinsko zračenje, čime se povećava temperatura unutar prostorije.
Treba napomenuti da uporaba samo jedne od vrsta sustava možda nije u potpunosti opravdana. Često pažljiv izračun pokazuje da je moguće postići značajno smanjenje gubitaka topline i energetskih zahtjeva zgrade putem integriranih sustava. Opći rad i aktivni i pasivni sustavi kombiniranjem pozitivnih kvaliteta dat će maksimalan učinak.
Obično proračuni učinkovitosti pokazuju da će pasivna uporaba sunčevog zračenja pokriti potrebe grijanja vašeg doma za oko 14-16 posto. Takav sustav bit će važan dio procesa proizvodnje topline.
No, unatoč određenim pozitivnim kvalitetama pasivnih sustava, glavne mogućnosti za potpuno zadovoljavanje toplinskih potreba zgrade i dalje zahtijevaju korištenje aktivnih oprema za grijanje... Sustavi čija je funkcija izravna apsorpcija, akumulacija i distribucija sunčevog zračenja.
Planiranje i izračun
Izračunajte mogućnost ugradnje aktivnih sustava grijanja koristeći sunčevu energiju (kristalne solarne ćelije, solarni kolektori), po mogućnosti u fazi projektiranja zgrade. No, unatoč tome, ovaj trenutak nije obvezan, ugradnja takvog sustava je moguća i na već postojeći zadatak, bez obzira na godinu njegove izgradnje (osnova uspjeha je ispravan izračun cijele sheme).
Montaža opreme se vrši na južnoj strani kuće. Ovakav raspored stvara uvjete za maksimalnu apsorpciju dolaznog sunčevog zračenja zimi. Fotoćelije koje pretvaraju energiju sunca i postavljaju se na fiksnu konstrukciju najučinkovitije su kada su postavljene u odnosu na površinu zemlje pod kutom jednakim zemljopisnom položaju grijane zgrade. Kut nagiba krova, stupanj okretanja kuće prema jugu - to su značajne točke koje se moraju uzeti u obzir pri izračunu cijele sheme grijanja.
Solarne ćelije i solarne kolektore treba postaviti što bliže mjestu potrošnje energije. Zapamtite da što bliže izgradite kupaonicu i kuhinju, to će biti manji gubici topline (u ovoj opciji možete raditi s jednim solarnim kolektorom, koji će grijati obje sobe). Glavni kriterij za procjenu odabira opreme koja vam je potrebna je njezina učinkovitost.
Aktivni solarni sustavi grijanja podijeljeni su u sljedeće skupine prema sljedećim kriterijima:
Opći ekonomski podaci poslužit će kao glavni čimbenik pri odabiru jedne od vrsta opreme. Nadležni toplinski izračun cijelog sustava pomoći će vam da ispravno odredite. Izračun se mora izvršiti, uzimajući u obzir pokazatelje svake određene prostorije, u kojoj se planira organizacija solarnog grijanja i (ili) opskrbe toplom vodom. Vrijedno je razmotriti lokaciju zgrade, klimatske prirodne uvjete, veličinu troška raseljenih energetskih resursa. Točan izračun i dobar izbor sheme organizacije opskrbe toplinom - zalog ekonomska izvedivost primjena opreme za solarnu energiju.
Solarni sustav grijanja
Najčešća shema grijanja koja se koristi je ugradnja solarnih kolektora, koji osiguravaju funkciju akumulacije apsorbirane energije u posebnom spremniku - bateriji.
Do danas su najrasprostranjenije sheme grijanja s dva kruga za stambene prostore, u kojima je ugrađen sustav prisilne cirkulacije rashladne tekućine u kolektoru. Princip njegovog rada je sljedeći. Topla voda se opskrbljuje s gornje točke spremnika, proces se odvija automatski prema zakonima fizike. Hladna tekuća voda se pod pritiskom pumpa u donji dio spremnika, ta voda istiskuje zagrijanu vodu koja se skuplja u gornjem dijelu spremnika, koja zatim ulazi u sustav tople vode kuće kako bi zadovoljila potrebe svog kućanstva i potrebe grijanja. .
Za obiteljsku kuću obično se ugrađuje spremnik za skladištenje kapaciteta od 400 do 800 litara. Za zagrijavanje nosača topline takvih volumena, ovisno o prirodni uvjeti potrebno je pravilno izračunati površinu solarnog kolektora. Također je potrebno ekonomično opravdati korištenje opreme.
Standardni set opreme za montažu sistem grijanja na sunčevo zračenje sljedeće:
Sustav baziran na pločama koje apsorbiraju toplinu. Takve se ploče obično koriste tijekom nove faze izgradnje. Za njihovu ugradnju potrebno je izgraditi posebnu konstrukciju koja se zove vrući krov. To znači da se ploče moraju ugraditi izravno u krovnu konstrukciju, a da se krovni elementi koriste kao građevni elementi tijela opreme. Takva instalacija će smanjiti vaše troškove za stvaranje sustava grijanja, ali će zahtijevati kvalitetnu hidroizolaciju spojeva uređaja i krova. Ova metoda ugradnje opreme zahtijevat će od vas da pažljivo dizajnirate i planirate sve faze rada. Potrebno je riješiti mnoge probleme oko cjevovoda, postavljanja spremnika, ugradnje pumpe, podešavanja nagiba. Morat će se riješiti dosta instalacijskih problema ako se zgrada na najuspješniji način ne okrene prema jugu.
Cijeli projekt solarni sustavi grijanje će se u različitim stupnjevima razlikovati od ostalih. Samo Osnovni principi sustava. Stoga je nemoguće dati točan popis potrebnih dijelova za kompletnu ugradnju cijelog sustava, jer tijekom procesa instalacije može biti potrebno koristiti dodatne elemente i materijale.
U sustavima koji rade na bazi tekućeg nosača topline koriste se obična voda... Apsorpcija energije odvija se u ravnim solarnim kolektorima. Energija se akumulira u spremniku i troši prema potrebi.
Za prijenos energije iz uređaja za skladištenje u zgradu koristi se izmjenjivač topline voda-voda ili voda-zrak. Sustav tople vode opremljen je dodatnim spremnikom koji se naziva spremnik za predgrijavanje. Voda se u njemu zagrijava sunčevim zračenjem, a zatim ulazi u konvencionalni bojler. 
Takav sustav koristi zrak kao nosač topline. Zagrijavanje rashladne tekućine vrši se u ravnom solarnom kolektoru, a zatim zagrijani zrak ulazi u zagrijanu prostoriju ili u poseban uređaj za skladištenje, gdje se apsorbirana energija akumulira u posebnoj mlaznici, koja se zagrijava dolaznim vrućim zrakom. Zahvaljujući ovoj značajci, sustav nastavlja opskrbljivati dom toplinom čak i noću kada sunčevo zračenje nije dostupno.
Temelj rada sustava s prirodnom cirkulacijom je neovisno kretanje rashladne tekućine. Pod utjecajem rastuće temperature gubi gustoću i stoga teži vrhu uređaja. Rezultirajuća razlika tlaka čini da oprema funkcionira.
Sustavi grijanja podijeljeni su na sljedeći način: u pasivne (vidi pogl. 5); aktivni, koji uglavnom koriste tekuće solarne kolektore i spremnike; kombinirano.
U inozemstvu široka upotreba primljeni sustavi grijanja zraka, gdje se kao akumulatori koriste konstrukcija zgrade ili posebno kameno punjenje ispod nje. U našoj zemlji, Fizikotehnički institut Akademije znanosti Uzbekistanske SSR i TbilZNIIEP rade u tom smjeru, međutim, rezultati rada očito su nedovoljni i rješenja za ispravljanje pogrešaka nisu stvorena, iako zračni sustavi teoretski učinkovitiji od tekućih, kod kojih je sam sustav grijanja izrađen od niskotemperaturne radijacijske ploče ili visokotemperaturne s konvencionalnim grijaćim uređajima. U našoj zemlji zgrade s fluidnim sustavima razvili su IVTAN, FTI AN UzSSR, TashZNIIEP, TbilZNIIEP, KievZNIIEP i dr. a u nekim slučajevima su i podignute.
Velika količina informacija o aktivnim solarnim sustavima grijanja data je u knjizi objavljenoj 1980. godine. U nastavku je opisan razvijeni KievZNIIEP, izgrađen i testiran dva pojedinačna stambene zgrade s autonomni sustavi opskrba solarnom toplinom: s niskotemperaturnim sustavom grijanja zračećih ploča (stambena zgrada u selu Kolesnoye, regija Odessa) i s toplinskom pumpom (stambena zgrada u selu Bucuria, Moldavska SSR).
Prilikom razvoja sustava solarno grijanje stambena zgrada u selu. Na kotačima je napravljen niz izmjena u arhitektonsko-građevinskom dijelu kuće (projekt UkrNIIPgrazhdanselskstroy) s ciljem prilagođavanja zahtjevima opskrbe sunčevom toplinom: korišteno je učinkovito zidanje s izolacijom za vanjske zidove i trostruko ostakljenje prozorskih otvora; zavojnice sustava grijanja kombiniraju se s međukatnim stropovima; predviđen je podrum za postavljanje opreme; izvršena je dodatna izolacija potkrovlja i povrat topline iz ispušnog zraka.
Arhitektonski i tlocrtno, kuća je izvedena na dvije etaže. Na prvom katu se nalazi prednja soba, zajednička soba, spavaća soba, kuhinja, kupaonica i ostave, a na drugom katu su dvije spavaće sobe i kupaonica, predviđeno je električno kuhalo za kuhanje. Oprema za solarno grijanje (osim kolektora) nalazi se u podrumu; Električni bojleri služe kao rezerva za sustav, što omogućuje jednokratni unos energije u zgradu i poboljšava ugodnu kvalitetu stanovanja.
Solarni sustav grijanja stambene zgrade (slika 4.1) sastoji se Iz tri kruga: cirkulacija koja prima toplinu i krugovi grijanja i opskrbe toplom vodom. Prvi od njih uključuje solarne bojlere, spiralni izmjenjivač topline spremnika, cirkulacijsku pumpu i cijevni izmjenjivač topline za rad sustava ljeti u načinu prirodne cirkulacije. Oprema je ujedinjena sustavom cjevovoda s armaturom, instrumentacijom i uređajima za automatizaciju. U spremištu se montiraju dvodijelni spiralni izmjenjivač topline površine 4,6 m2 za rashladnu tekućinu cirkulacijskog kruga i jednodijelni izmjenjivač topline površine 1,2 m2 za sustav opskrbe toplom vodom. spremnik kapaciteta 16 m3. Toplinski kapacitet spremnika s temperaturom vode od +45 ° C osigurava trodnevnu potrebu za toplinom za stambenu zgradu. Ispod sljemena krova kuće nalazi se cijev u cijevi izmjenjivač topline površine 1,25 m2.
Krug grijanja sastoji se od dva dijela spojena u seriju: zračne ploče s protočnim grijaćim pločama, koje osiguravaju rad sustava u osnovnom načinu rada s temperaturnom razlikom vode od 45 ... 35 ° C, i vertikalne jednocijevne odjeljak s konvektorima tipa "Comfort", koji osigurava grijanje s vršnim opterećenjem sustava s temperaturnom razlikom vode od 75 ... 70 ° C. Cijevne spirale grijaćih panela ugrađene su u završni sloj gipsanih ploča šupljih stropova. Konvektori se postavljaju ispod prozora. Cirkulacija u sustavu grijanja je poticajna. Vrhunsko zagrijavanje vode provodi se protočnim električnim bojlerom EPV-2 kapaciteta 10 kW; također služi kao rezerva za sustav grijanja.
Krug opskrbe toplom vodom uključuje izmjenjivač topline ugrađen u spremnik i drugi protočni električni bojler kao zatvarač i rezervnu kopiju sustava.
Tijekom razdoblja grijanja, toplina iz kolektora prenosi se pomoću nosača topline (45% vodene otopine etilen glikola) na vodu u spremniku, koja se pumpa u spirale grijaće ploče, a zatim se vraća natrag u spremnik. .
Potrebnu temperaturu zraka u kući održava automatski regulator RRT-2 uključivanjem i isključivanjem električnog bojlera na konvektorskom dijelu sustava grijanja.
Ljeti sustav osigurava potrebe opskrbe toplom vodom iz cijevnog izmjenjivača topline s prirodnom cirkulacijom rashladne tekućine u krugu za primanje topline. Prijelaz na prisilnu cirkulaciju provodi se pomoću elektroničkog diferencijalnog regulatora RRT-2.
Solarni sustav grijanja za četverosobnu stambenu zgradu u naselju. Bukuriju Moldavske SSR dizajnirao je Institut Moldgiprograzhdanselstroy pod znanstvenim nadzorom KievZNIIEP.
Stambena zgrada - potkrovlja. Na prvom katu su zajednička prostorija, kuhinja, vešeraj, ostave, a na drugom tri spavaće sobe. U suterenu se nalazi garaža, kao i spremište za solarno grijanje. Uz kuću je ograđena pomoćna zgrada koja uključuje ljetnu kuhinju, tuš, šupu, inventar i radionicu.
Autonomni solarni sustav grijanja (Sl. 4.2) je kombinirana solarno-toplinska pumpna jedinica dizajnirana da zadovolji potrebe grijanja (procijenjeni toplinski gubici kuće 11 kW) i opskrbe toplom vodom tijekom cijele godine. Nedostatak sunčeve topline i topline iz kompresora jedinice toplinske pumpe pokriva se električnim grijanjem. Sustav se sastoji od četiri kruga: cirkulacije primatelja topline, krugova instalacije toplinske pumpe, grijanja i opskrbe toplom vodom.
Oprema kruga za primanje topline uključuje solarne kolektore, cijevni izmjenjivač topline i spremnik za skladištenje kapaciteta 16 m3 s ugrađenim izmjenjivačem topline površine 6 m2. Solarni kolektori koje je dizajnirao KievZNIIEP s dvoslojnim ostakljenjem ukupne površine 70 m2 postavljeni su u okvir na južnoj padini krova kuće pod kutom od 55 ° prema horizontu. 45 % vodena otopina Etilen glikol. Izmjenjivač topline se nalazi ispod sljemena krova, a u njemu se nalazi i ostala oprema podrum kod kuće.
Kompresorsko-kondenzacijska jedinica služi kao jedinica toplinske pumpe. rashladna jedinica AK1-9 s kapacitetom grijanja od 11,5 kW i potrošnjom energije od 4,5 kW. Radno sredstvo jedinice toplinske pumpe je freon-12. Kompresor - klip bez brtvila, kondenzator i isparivač - školjka i cijevi s vodenim hlađenjem.
Oprema kruga grijanja uključuje cirkulacijsku pumpu, uređaje za grijanje tipa "Comfort", protočni električni bojler EPV-2 kao zatvarač i rezervnu kopiju. Oprema kruga opskrbe toplom vodom uključuje kapacitivni (0,4 m3) bojler tipa STD s površinom izmjenjivača topline od 0,47 m2 i krajnji električni grijač BAS-10 / M 4-04 kapaciteta 1 kW. Cirkulacijske pumpe svih strujnih krugova - tipa TsVT, bez brtvila, okomito, s malom bukom, bez temelja.
Sustav radi na sljedeći način. Nosač topline prenosi toplinu s kolektora na vodu u spremniku i freon u isparivaču toplinske pumpe. Parni freon, nakon što je komprimiran u kompresoru, kondenzira se u kondenzatoru, dok zagrijava vodu u sustavu grijanja i voda iz pipe u sustavu opskrbe toplom vodom.
U nedostatku sunčevog zračenja i korištenja topline pohranjene u spremniku, instalacija toplinske pumpe se isključuje, a opskrba toplinom kuće u potpunosti se vrši iz električnih bojlera (električnih bojlera). Zimi jedinica toplinske pumpe radi samo na određenoj razini negativne temperature vanjski zrak (ne niži od -7 ° C) kako bi se spriječilo smrzavanje vode u spremniku. Ljeti se sustav opskrbe toplom vodom opskrbljuje toplinom uglavnom prirodnom cirkulacijom rashladne tekućine kroz izmjenjivač topline cijev u cijevi. Kao rezultat implementacije različitih načina rada, kombinirana instalacija solarno-toplinske crpke omogućuje uštedu topline oko 40 GJ / godišnje (rezultati rada ovih instalacija dati su u 8. poglavlju).
Kombinacija solarne energije i toplinskih pumpi odražava se u inženjerskoj opremi koju je razvio TsNIIEP
|
Riža. 4.3. Shematski dijagram sustavi opskrbe toplinom u Gelendžiku 1 - solarni kolektor; 2 - izmjenjivač topline za ponovno zagrijavanje rashladnom tekućinom iz petlje kondenzatora toplinske pumpe; 3 - izmjenjivač topline za ponovno zagrijavanje s nosačem topline iz mreže grijanja; 4 - pumpa kruga kondenzatora; 5 - Toplinska pumpa; 6 - Pumpa kruga isparivača; 7 - izmjenjivač topline za grijanje (hlađenje) vode u krugu isparivača (kondenzatora); 8 - Izmjenjivač topline za zagrijavanje izvorne (sirove) vode; 9 - pumpa za toplu vodu; 10 - Akumulatorski spremnici; 11 - izmjenjivač topline solarnog kruga; 12 - pumpa solarnog kruga |
Projekt opskrbe toplinom za hotelski kompleks "Privetlivy Bereg" u Gelendzhiku (slika 4.3).
Osnovu instalacije solarne toplinske pumpe čine ravni solarni kolektori ukupne površine 690 m2 i tri serijski proizvedena rashladni strojevi MKT 220-2-0 u načinu rada toplinske pumpe. Procijenjena godišnja proizvodnja topline je oko 21.000 GJ, uključujući solarno postrojenje - 1.470 GJ.
Izvor topline niske kvalitete za toplinske pumpe je morska voda. Kako bi se osigurao rad grijaćih površina kolektora, cjevovoda i kondenzatora bez korozije i kamenca, oni se pune omekšanom i odzračenom vodom iz toplinske mreže. U usporedbi s tradicionalnom shemom opskrbe toplinom iz kotlovnice, privlačnost netradicionalnih izvora topline je
Sunce i morska voda, štedi oko 500 tona konv. gorivo/god.
Drugi tipičan primjer korištenja novih izvora energije je projekt grijanja kurije uz pomoć
Instalacija solarne toplinske pumpe. Projektom je predviđeno cjelogodišnje potpuno zadovoljenje potreba za grijanjem i toplom vodom mansardne kuće mansardnog tipa stambene površine 55 m2. Niskopotencijalni izvor topline za toplinsku pumpu je tlo. Pretpostavljeno ekonomski učinak od uvođenja sustava - najmanje 300 rubalja. po stanu u usporedbi s tradicionalnom opcijom grijanja iz aparata na kruto gorivo.
Izgradnja solarnog grijanja za privatnu kuću vlastitim rukama nije tako težak zadatak kao što se čini neupućenom laiku. To će zahtijevati vještine zavarivača i materijale dostupne u bilo kojoj trgovini željeza.
Potpuna autonomija san je svakog vlasnika koji započinje privatnu gradnju. No, je li solarna energija doista sposobna zagrijati stambenu zgradu, pogotovo ako je uređaj za njezinu akumulaciju sastavljen u garaži?
Ovisno o regiji, solarni tok može proizvesti od 50 W/m2 po oblačnom danu do 1400 W/m2 uz vedro ljetno nebo. S takvim pokazateljima, čak i primitivni kolektor niske učinkovitosti (45-50%) i površine od 15 četvornih metara. može proizvesti oko 7000-10000 kWh godišnje. A ovo su ušteđene 3 tone drva za ogrjev za kotao na kruta goriva!
Kao što postaje jasno, učinkovito sistem grijanja korištenje isključivo sunčeve energije prilično je problematično za implementaciju. Doista, u tmurnoj zimskoj sezoni, sunčevo zračenje je izuzetno malo, a na mjestu postavite kolektor površine 120 m². neće uvijek raditi.
Pa jesu li solarni kolektori nefunkcionalni? Nemojte ih unaprijed sniziti. Dakle, uz pomoć takvog uređaja za pohranu, ljeti možete bez bojlera - bit će dovoljno snage za opskrbu obitelji toplom vodom. Zimi će se moći smanjiti troškovi energije opskrbom već zagrijane vode iz solarnog kolektora do električnog bojlera.
Osim toga, solarni kolektor bit će izvrstan suputnik toplinskoj pumpi u kući s niskotemperaturno grijanje(topli podovi).
Dakle, zimi će se koristiti zagrijana rashladna tekućina topli podovi, a ljeti se višak topline može poslati u geotermalni krug. To će smanjiti snagu toplinske pumpe.
Uostalom, geotermalna toplina se ne obnavlja pa se s vremenom u tlu stvara sve veća “hladna vreća”. Na primjer, u konvencionalnom geotermalnom krugu, na početku sezone grijanja temperatura je +5 stupnjeva, a na kraju -2C. Kada se zagrijava, početna temperatura raste na +15 C, a do kraja sezone grijanja ne pada ispod + 2C.
Za samopouzdanog majstora neće biti teško sastaviti kolektor topline. Možete početi s mali uređaj osigurati toplu vodu u zemlji, a u slučaju uspješnog eksperimenta, nastaviti sa stvaranjem punopravne solarne stanice.
Najjednostavniji kolektor je ravan. Za njegov uređaj trebat će vam:
Montaža solarnog kolektora je prilično jednostavna:
Za potpuno funkcioniranje kolektora trebat će vam spremnik za skladištenje. Može se napraviti od plastična bačva, izvana izolirana, u kojoj je spiralno položen izmjenjivač topline spojen na solarni kolektor. Ulaz grijane vode trebao bi biti na vrhu, a izlaz hladne vode na dnu.
Važno je pravilno postaviti spremnik i razdjelnik. Kako bi se osigurala prirodna cirkulacija vode, spremnik mora biti iznad kolektora, a cijevi moraju imati stalan nagib.
Ako se nije bilo moguće sprijateljiti sa aparatom za zavarivanje, možete napraviti jednostavan solarni grijač od onoga što vam je pri ruci. Na primjer, iz limenki. Za to se izrađuju rupe na dnu, same limenke su pričvršćene jedna na drugu brtvilom i sjede na njoj na spojevima s PVC cijevima. Obojene su crnom bojom i uklapaju se u okvir ispod stakla na isti način kao i obične cijevi.
Zašto ne biste ukrasili svoj dom nečim korisnim umjesto uobičajenim sporedni kolosijek? Na primjer, izradom solarnog grijača na južnoj strani cijelog zida.
Ovo rješenje omogućit će optimizaciju troškova grijanja u dva smjera odjednom - smanjiti troškove energije i značajno smanjiti gubitak topline zbog dodatne izolacije fasade.
Uređaj je jednostavno nečuven i ne zahtijeva posebne alate:
Ako se i ova metoda čini kompliciranom, video prikazuje opciju od kositra, polipropilenske cijevi i filmovi. Puno lakše!
S porastom cijena energenata, korištenje alternativnih izvora energije postaje sve važnije. A budući da je grijanje za mnoge glavna stavka troškova, prije svega govorimo o grijanju: praktički morate platiti tijekom cijele godine i znatne svote. Ako želite uštedjeti novac, prvo što vam pada na pamet je solarna toplina: moćan i potpuno besplatan izvor energije. I sasvim je moguće koristiti ga. Štoviše, oprema je skupa, ali nekoliko puta jeftinija od toplinske pumpe... Razgovarajmo detaljnije o tome kako se sunčeva energija može koristiti za grijanje kuće.
Ako govorimo o korištenju solarne energije za grijanje, onda morate imati na umu da postoje dva različita uređaja za pretvaranje sunčeve energije:
Obje opcije imaju svoje karakteristike. Iako morate odmah reći koju od njih odaberete, nemojte žuriti odustati od sustava grijanja koji imate. Sunce izlazi, naravno, svako jutro, ali neće uvijek dovoljno svjetla pasti na vaše solarne ćelije. Najpametnije rješenje je napraviti kombinirani sustav. Kada ima dovoljno energije od sunca, drugi izvor topline neće raditi. Time ćete se zaštititi, živjeti u ugodnim uvjetima i uštedjeti novac.
Ako nema želje ili mogućnosti za ugradnju dva sustava, vaše solarno grijanje treba imati barem dvostruku rezervu snage. Tada definitivno možete reći da ćete u svakom slučaju imati toplinu.
Prednosti korištenja solarne energije za grijanje:
nedostaci:
Sada pogledajmo pobliže svaku od vrsta solarnih grijaćih elemenata.
Za solarno grijanje koriste se solarni kolektori. Ove instalacije koriste toplinu sunca za zagrijavanje tekućine za grijanje, koja se zatim može koristiti u sustavu grijanja tople vode. Specifičnost je da solarni bojler za grijanje kuće proizvodi samo temperaturu od 45-60°C, a najveću učinkovitost pokazuje na 35°C na izlazu. Stoga se takvi sustavi preporučuju za korištenje u tandemu s toplim vodenim podovima. Ako se ne želite odreći radijatora, povećajte broj odjeljaka (otprilike dva puta) ili zagrijte rashladnu tekućinu.
Solarni kolektori (plosnati i cijevni) mogu se koristiti za opskrbu kuće toplom vodom i za grijanje tople vode.
Sada o vrstama solarnih kolektora. Strukturno postoje dvije modifikacije:
U svakoj od skupina postoje varijacije u materijalima i dizajnu, ali imaju isti princip rada: kroz cijevi prolazi rashladna tekućina koja se zagrijava od sunca. Ali dizajni su potpuno drugačiji.
Ovi solarni sustavi grijanja imaju jednostavan dizajn i stoga se oni mogu, po želji, izraditi vlastitim rukama. Čvrsto dno pričvršćeno je na metalni okvir. Na vrh se postavlja sloj toplinske izolacije. Izolirano radi smanjenja gubitaka i zidova kućišta. Zatim dolazi sloj adsorbera - materijala koji dobro upija sunčevo zračenje pretvarajući ga u toplinu. Ovaj sloj je obično crn. Cijevi su pričvršćene na adsorber kroz koji teče rashladna tekućina. Odozgo je cijela ova struktura zatvorena prozirnim poklopcem. Materijal za poklopac može biti kaljeno staklo ili neka od plastičnih masa (najčešće polikarbonat). U nekim modelima, materijal poklopca koji prenosi svjetlost može biti podvrgnut posebnoj obradi: kako bi se smanjila reflektivnost, nije glatka, već blago mat.
Cijevi u ravnom solarnom kolektoru obično su raspoređene u zmiju, postoje dvije rupe - ulaz i izlaz. Može se realizirati jednocijevni i dvocijevni spoj. Ovo je kako želite. Ali pumpa je potrebna za normalnu izmjenu topline. Moguć je i gravitacijski sustav, ali će biti vrlo neučinkovit zbog male brzine kretanja rashladne tekućine. Upravo ovaj tip solarnog kolektora služi za grijanje, iako se njime može učinkovito zagrijavati voda za opskrbu toplom vodom.
Postoji varijanta gravitacionog kolektora, ali se uglavnom koristi za grijanje vode. Ovaj dizajn se također naziva plastični solarni kolektor. To su dvije prozirne plastične ploče zapečaćene na tijelo. Unutra se nalazi labirint za kretanje vode. Ponekad donju ploču može se obojati u crno. Postoje dva otvora - ulazni i izlazni. Voda se dovodi unutra, dok se kreće kroz labirint, grije je sunce, a izlazi već topla. Ova shema dobro funkcionira s spremnikom za vodu i lako zagrijava opskrbu toplom vodom. To je moderna zamjena za konvencionalnu cijev na koju se montira ljetna duša... Štoviše, to je učinkovitija zamjena.
Koliko su učinkoviti solarni kolektori? Među svim kućanskim solarnim instalacijama danas pokazuju najbolje rezultate: njihova učinkovitost je 72-75%. Ali nije sve tako dobro:
Ipak, grijanje privatne kuće od sunca često se obavlja uz pomoć ovih solarnih instalacija. Takve su instalacije popularne u južnim zemljama s aktivnim zračenjem i pozitivnim temperaturama u zimsko razdoblje... Nisu prikladne za naše zime, ali pokazuju dobre rezultate u ljetnoj sezoni.
Ova se postavka može koristiti za grijanje zraka kod kuće. Strukturno je vrlo sličan gore opisanom plastičnom kolektoru, ali u njemu cirkulira i zagrijava se zrak. Takvi uređaji su obješeni na zidove. Mogu raditi na dva načina: ako je solarni grijač zraka hermetički zatvoren, zrak se uzima iz prostorije, zagrijava se i vraća u istu prostoriju.
Postoji još jedna opcija. Kombinira grijanje s ventilacijom. Na vanjskom kućištu zračnog razvodnika postoje rupe. Kroz njih hladan zrak ulazi u strukturu. Prolazeći kroz labirint, zagrijava se od sunčevih zraka, a zatim zagrijana ulazi u prostoriju.
Takvo grijanje kuće bit će manje-više učinkovito ako instalacija zauzme cijeli južni zid, a na ovom zidu neće biti sjene.
I ovdje rashladna tekućina cirkulira kroz cijevi, ali svaka od tih cijevi za izmjenu topline umetnuta je u staklenu tikvicu. Svi se skupljaju u mnogostruki, koji je u biti češalj.
Shema cijevnog kolektora (kliknite za povećanje slike)
Cjevasti kolektori imaju dvije vrste cijevi: koaksijalne i peraste. Koaksijalni - cijev u cijevi - ugniježđeni su jedan u drugi i njihovi rubovi su zapečaćeni. Između dva zida stvara se razrijeđeno bezzračno okruženje. Stoga se takve cijevi nazivaju i vakuumske cijevi. Cijevi za perje su obična cijev koja je zapečaćena s jedne strane. A zovu se perje jer se za povećanje prijenosa topline u njih umetne adsorberska ploča koja ima zakrivljene rubove i pomalo podsjeća na pero.
Osim toga, izmjenjivači topline se mogu umetnuti u različita kućišta. različiti tipovi... Prvi su toplinski kanali toplinskih cijevi. Ovo je cijeli sustav za pretvaranje sunčeve svjetlosti u toplinsku energiju. Toplinska cijev je šuplja bakrena cijev malog promjera, zalemljen na jednom kraju. Drugi ima masivni vrh. Cijev je napunjena tvari s niskim vrelištem. Kada se zagrije, tvar počinje ključati, dio prelazi u plinovito stanje i diže se u cijev. Na putu od zagrijanih stijenki cijevi, sve se više zagrijava. Dolazi do vrha, gdje ostaje neko vrijeme. Za to vrijeme plin prenosi dio topline na masivni vrh, postupno se hladi, kondenzira i taloži, gdje se proces ponovno ponavlja.
Drugi način - U-tip - je tradicionalna cijev ispunjena rashladnom tekućinom. Ovdje nema novosti ili iznenađenja. Sve je kao i obično: s jedne strane rashladna tekućina ulazi, prolazeći kroz cijev, zagrijava se od sunčeve svjetlosti. Unatoč svojoj jednostavnosti, ova vrsta izmjenjivača topline je učinkovitija. Ali se koristi rjeđe. To je zato što solarni bojleri ovog tipa čine jedinstvenu cjelinu. Ako je jedna cijev oštećena, cijeli dio se mora zamijeniti.
Cjevasti kolektori sa sustavom Heat-pipe su skuplji, pokazuju manju učinkovitost, ali se češće koriste. I sve zato što se oštećena cijev može promijeniti za nekoliko minuta. Štoviše, ako se koristi koaksijalna tikvica, tada se cijev također može popraviti. Jednostavno se rastavlja (ukloni se gornji poklopac) i oštećeni element (toplinski kanal ili sama žarulja) zamjenjuje se servisnim. Zatim se cijev umetne na svoje mjesto.
Za južne regije s blagim zimama i puno sunčanih dana u godini najbolji način- ravni kolektor. U ovoj klimi pokazuje najveću produktivnost.
Za regije s oštrijom klimom prikladni su cijevni kolektori. Štoviše, sustavi s toplinskom cijevi prikladniji su za oštre zime: griju čak i noću, pa čak i po oblačnom vremenu, skupljajući najviše spektar sunčevog zračenja. Ne boje se niskih temperatura, ali potrebno je razjasniti točan temperaturni raspon: ovisi o tvari u toplinskom kanalu.
Ovi sustavi, ako su pravilno izračunati, mogu biti osnovni, ali češće jednostavno štede troškove grijanja iz drugog, plaćenog izvora energije.
Drugo pomoćno grijanje može biti zračni razdjelnik. Može se izraditi u cijelom zidu, a lako je napraviti i sam. Savršeno je za grijanje garaže ili vikendice. Štoviše, problemi s nedovoljnim grijanjem mogu se pojaviti ne zimi, kao što očekujete, već u jesen. U mrazu i snijegu sunčeva energija je višestruko veća nego u oblačnom kišnom vremenu.
Kad čujemo riječ "solarna energija" prvenstveno mislimo na baterije, koje pretvaraju svjetlost u električnu energiju. A to rade posebni fotoelektrični pretvarači. Komercijalno su dostupni od raznih poluvodiča. Za kućnu upotrebu najčešće koristimo silikonske solarne ćelije. Imaju najnižu cijenu i pokazuju prilično pristojne performanse: 20-25%.
Solarni paneli za privatnu kuću uobičajeni su u nekim zemljama
Moguće je koristiti solarne panele izravno za grijanje samo ako je bojler ili drugi grijač na struju, spajate se na ovaj izvor struje. Također, solarni paneli u sprezi s električnim baterijama mogu se integrirati u sustav opskrbe električnom energijom doma i na taj način smanjiti mjesečne račune za iskorištenu električnu energiju. U principu je sasvim realno iz ovih stavova u potpunosti zadovoljiti potrebe obitelji. Samo treba puno sredstava i prostora. U prosjeku se iz kvadratnog metra ploče može dobiti 120-150W. Pa brojite koliko kvadrata krova odn susjedni teritorij trebaju biti zauzete takvim pločama.
Izvedivost ugradnje solarnog sustava grijanja za mnoge je upitna. Glavni razlog je što je skupo i nikada se neće isplatiti. Uz činjenicu da je skupa, moramo se složiti: cijene opreme su prilično visoke. Ali nitko vas ne brani da počnete s malim. Na primjer, da biste procijenili učinkovitost i praktičnost ideje, sami napravite sličnu instalaciju. Troškovi su minimalni, a ideju ćete imati iz prve ruke. Tada ćete odlučiti hoćete li se baviti svime ovim ili ne. Evo samo stvari: sve negativne poruke teoretičara. Nije naišao niti jedan od praktikanata. Aktivno se traga za načinima poboljšanja, dorade, ali nitko nije rekao da je ideja beskorisna. Nešto govori.
Sada se to instaliranje solarnog sustava grijanja nikada neće isplatiti. Sve dok je rok povrata
mostovi kod nas su veliki. Usporediv je s vijekom trajanja solarnih kolektora ili baterija. No, ako pogledamo dinamiku rasta cijena svih energenata, možemo pretpostaviti da će se on uskoro svesti na sasvim prihvatljive uvjete.
Sada, zapravo o tome kako napraviti sustav. Prije svega, morate odrediti potrebe svoje kuće i sedam za toplinom i toplom vodom. Opća metoda za proračun solarnog sustava grijanja je sljedeća:
Osim određivanja broja komponenti solarnog sustava, bit će potrebno odrediti i volumen spremnika u kojem će se akumulirati Vruća voda za PTV. To se lako može učiniti znajući stvarne troškove vaše obitelji. Ako imate instaliran mjerač tople vode i imate podatke za nekoliko godina, možete prikazati prosječnu dnevnu potrošnju (prosječna mjesečna potrošnja podijeljena s brojem dana). Ovo je otprilike količina spremnika koji vam je potreban. Ali spremnik treba uzeti s marginom od 20% ili tako. Za svaki slučaj.
Ako nema opskrbe toplom vodom ili mjerača, možete koristiti stope potrošnje. Jedna osoba u prosjeku potroši 100-150 litara vode dnevno. Znajući koliko ljudi stalno živi u kući, izračunat ćete potrebnu zapreminu spremnika: stopa se množi s brojem stanovnika.
Odmah se mora reći da je racionalan (u smislu povrata) za središnju Rusiju solarni sustav grijanja, koji pokriva oko 30% potražnje za toplinom i u potpunosti opskrbljuje toplom vodom. To je prosječan rezultat: u nekim će mjesecima solarni sustav osigurati grijanje za 70-80%, au nekim mjesecima (prosinac-siječanj) samo 10%. Opet, puno ovisi o vrsti solarni paneli i iz regije prebivališta.
I nije samo "sjever" ili "jug". Radi se o broju sunčanih dana. Na primjer, na vrlo hladnoj Čukotki solarno grijanje bit će vrlo učinkovito: tamo gotovo uvijek sja sunce. U puno blažoj klimi Engleske, s vječnim maglama, njegova je učinkovitost iznimno niska.
;
Unatoč brojnim kritičarima koji govore o neučinkovitosti solarne energije i predugom razdoblju povrata, sve više ljudi barem djelomično prelazi na alternativne izvore. Osim štednje, mnoge privlači neovisnost od države i njezina cjenovna politika. Kako ne biste požalili uzalud uloženog novca, prvo možete provesti eksperiment: napravite jednu od solarnih instalacija vlastitim rukama i sami odlučite koliko vas privlači (ili ne).
