Utilizarea energiei "verzi" furnizate de elemente naturale poate reduce semnificativ costurile utilităților. De exemplu, prin aranjarea încălzirii solare pentru o casă privată, veți furniza radiatoare cu temperatură joasă și sisteme de încălzire prin pardoseală cu transfer de căldură virtual practic. Sunt de acord, aceasta este o economie.
Veți învăța totul despre "tehnologiile verzi" din articolul pe care l-am propus. Cu ajutorul nostru, puteți înțelege cu ușurință soiurile instalațiilor solare, cum să le construiți și particularitățile de funcționare. Desigur, interesat de una dintre opțiunile cele mai populare, care lucrează intens în lume, dar nu prea popular printre noi.
În revizuirea prezentată în atenția dvs., caracteristicile de proiectare ale sistemelor sunt dezasamblate, diagramele de conectare sunt descrise în detaliu. Este dat un exemplu de calcul al circuitului solar de încălzire pentru a evalua realitățile construcției sale. Pentru a ajuta maeștrii independenți să atașeze colecții de fotografii și videoclipuri.
Tehnologii de generare a energiei termice "verzi"
În medie, 1 m 2 din suprafața pământului primește 161 de wați energie solară pe oră. Desigur, la ecuator, această cifră va fi de mai multe ori mai mare decât în Arctica. În plus, densitatea radiației solare depinde de timpul anului.
În regiunea Moscovei, intensitatea radiației solare în decembrie-ianuarie diferă de mai mult de cinci ori față de luna mai-iulie. Cu toate acestea, sistemele moderne sunt atât de eficiente încât pot funcționa aproape oriunde pe pământ.
Sistemele solare moderne au capacitatea de a lucra efectiv în condiții de noros și rece până la -30 ° C
Sarcina utilizării energiei radiației solare cu eficiență maximă este rezolvată în două moduri: încălzirea directă în colectoarele termice și celulele fotovoltaice solare. Panourile solare convertesc mai întâi energia razelor solare în energie electrică, apoi o transferă către un sistem special către consumatori, de exemplu cazane electrice.
Colectoarele de căldură încălzite sub acțiunea razelor solare încălzesc sistemul de răcire al sistemelor de încălzire și al alimentării cu apă caldă.
Colectoare solare - principalii furnizori de căldură, pregătiți pentru a fi utilizați în sistemele de încălzire ale caselor de țară 
Colectorul este un sistem de tuburi, închis sau închis, întărind efectul absorbției suprafeței luminoase 
Tuburile aparatelor solare deschise sunt acoperite intern cu o compoziție care atrage razele solare și sporește efectul 
Varietatile tubulare ale colectorilor sunt utilizate pentru incalzirea tuturor tipurilor de lichide de racire implicate in sistemele de incalzire 
În latitudinile noastre, căldura provenită din prelucrarea energiei solare nu este suficientă pentru funcționarea completă a încălzirii. Forma concentrică și lupa de dimensiuni mari vor contribui la creșterea productivității 
Modificările colectorilor solare, care fac posibilă atragerea celei mai mari cantități de lumină solară, sunt produse sub formă de concentratoare concave cu un reflector de oglindă. 
Modele utilizate pentru producerea energiei solare reciclate pe scară largă, dotate cu dispozitive "urmărind" mișcarea soarelui 
Consolidați performanța sistemului nu numai prin schimbarea formei și a utilizării dispozitivelor de mișcare. În mod substanțial, creșteți zona de recepție
Colectoarele termice sunt de mai multe tipuri, inclusiv sisteme deschise și închise, structuri plate și sferice, colectoare hemisferice, butuci și multe alte opțiuni. Energia termică obținută din colectoarele solare este utilizată pentru încălzirea apei calde sau a mediului de încălzire al sistemului de încălzire.
Industria dintr-o gamă largă de sisteme de colectare a producției pentru includerea într-o rețea independentă de încălzire. Cu toate acestea, cea mai simplă opțiune pentru dăruire este ușor de făcut cu mâna ta:
Colectoare solare - una dintre cele mai ușoare și mai ieftine opțiuni pentru fabricarea aparatelor cu mâinile lor 
Colectorul este o bobină așezată în moduri diferite, conectată la circuitele de schimb de căldură și la rezervor, care servește ca acumulator al agentului de răcire pregătit 
În producția independentă de colectoare, cele mai des utilizate sunt țevile din cupru și bobinele de frigidere. 
Pentru a crește performanța unui receptor solar de căldură, forma dispozitivului se schimbă, zona de absorbție crește. 
O versiune destul de obișnuită și căutată a materialului la îndemână este o țeavă de oțel cu tijă dintr-un sistem de distribuție a apei demontate sau omologii săi de plastic. 
Sticlele din plastic cu o tăietură de fund și gât sunt folosite în mod activ. Ele sunt folosite ca o carcasă de ghidare a unui recipient metalic amplasat în interiorul sticlelor. 
O soluție interesantă este utilizarea de cutii de aluminiu care anterior au servit ca recipiente pentru sucuri și o gamă largă de băuturi carbogazoase. 
Trebuie remarcat faptul că tuburile polimerice conduc în producția de dispozitive solare de încălzire: atât cele flexibile din HDPE sau PVC, cât și PP rigide și PVC
În ciuda progreselor clare în dezvoltarea de soluții pentru colectarea, stocarea și utilizarea energiei solare, există avantaje și dezavantaje.
Utilizarea eficientă a energiei solare
Cel mai evident avantaj al utilizării energiei soarelui îl reprezintă disponibilitatea generală. De fapt, chiar și în vremea cea mai sumbră și tulbure, energia solară poate fi colectată și utilizată.
Al doilea plus este emisiile zero. De fapt, este cea mai ecologică și mai naturală formă de energie. Panourile solare și colectoarele nu fac zgomot. În majoritatea cazurilor, instalat pe acoperișurile clădirilor, fără a ocupa o zonă utilă a unei zone suburbane.
Eficiența încălzirii solare în latitudinile noastre este destul de scăzută, ceea ce se explică prin numărul insuficient de zile însorite pentru funcționarea regulată a sistemului (+)
Dezavantajele asociate cu utilizarea energiei solare sunt inconstanța luminii. Noaptea devine nimic de colectat, situația este agravată de faptul că vârful sezonului de încălzire se încadrează în cele mai scurte zile luminoase ale anului. Este necesar să se monitorizeze puritatea optică a panourilor, o ușoară poluare reduce dramatic eficiența.
În plus, nu se poate spune că funcționarea sistemului cu energie solară este complet liberă, există costuri fixe pentru amortizarea echipamentului, funcționarea pompei de circulație și a electronicii de comandă.
O lipsă semnificativă de încălzire, bazată pe utilizarea colectoarelor solare, este incapacitatea de a acumula energie termică. Numai rezervorul de expansiune (+) este inclus în schemă.
Deschideți colectoarele solare
Un colector solar deschis este un sistem neprotejat de tuburi de la influențe externe prin care căldura purtătoare încălzită direct de soare circulă.
Apa, gazul, aerul, antigelul sunt folosite ca purtător de căldură. Tuburile sunt fie fixate pe panoul purtător sub forma unei bobine, fie atașate în rânduri paralele la duza de ieșire.
Colectoarele solare de tip deschis nu sunt capabile să facă față încălzirii unei case particulare. Datorită lipsei de izolație, lichidul de răcire se răcește rapid. Acestea sunt folosite în vara pentru încălzirea apei în dușuri sau în bazine.
Colectoarele deschise de obicei nu au izolație. Designul este foarte simplu, prin urmare, are un cost redus și este adesea realizat independent.
Datorită lipsei izolării, practic nu economisesc energia primită de la soare, se disting prin eficiență scăzută. Acestea sunt folosite în principal în timpul verii pentru încălzirea apei în piscine sau dușuri de vară.
Acestea sunt instalate în zone însorite și calde, cu mici diferențe în temperatura aerului ambiant și apă încălzită. Ei funcționează bine numai în condiții climatice insorite și calde.
Cel mai simplu colector solar cu un receptor de căldură din țeavă din polimer plastic va asigura aprovizionarea cu apă încălzită la dacha pentru irigații și necesități interne
Tubulare colectoare soiuri
Colectoarele solare tubulare sunt asamblate din tuburi individuale care trec prin apă, gaz sau abur. Aceasta este una dintre soiurile sistemelor solare de tip deschis. Cu toate acestea, lichidul de răcire este deja mult mai bine protejat de negativele externe. Mai ales în instalațiile de vid, aranjate pe principiul termos.
Fiecare tub este conectat la sistem separat, paralel unul cu altul. Când un tub eșuează, este ușor să îl schimbați la unul nou. Întreaga structură poate fi asamblată direct pe acoperișul clădirii, ceea ce facilitează foarte mult instalarea.
Colectorul tubular are o structură modulară. Elementul principal este un tub vid, numărul de tuburi variază de la 18 la 30, ceea ce vă permite să alegeți cu precizie capacitatea sistemului
Un plus greu al colectoarelor solare tubulare constă în forma cilindrică a elementelor principale, datorită cărora radiația solară este capturată toată ziua fără utilizarea sistemelor de urmărire scumpe pentru mișcarea corpului.
Acoperirea specială cu mai multe straturi creează un fel de capcană optică pentru razele solare. Diagrama arată parțial peretele exterior al bulbului de vid care reflectă razele de pe pereții bulbului interior (+)
Prin proiectarea tuburilor, se disting colectorii de pene și coaxiale.
Tubul coaxial este un vas Dyaura sau toate termosurile cunoscute. Făcut din două baloane între care aerul este pompat. O acoperire foarte selectivă este aplicată pe suprafața interioară a bulbului interior pentru a absorbi eficient energia solară.
Când tubul are o formă cilindrică, razele soarelui intră mereu perpendicular pe suprafață.
Energia termică din stratul interior selectiv este transferată pe conducta de căldură sau pe schimbătorul de căldură intern din plăci de aluminiu. În acest stadiu, apare o pierdere de căldură nedorită.
Tubul fântânii este un cilindru din sticlă cu un absorbant de pene introdus în interior.
Sistemul a primit numele său din absorbantul de pene, care închide bine canalul de căldură al metalului conducător de căldură
Pentru o bună izolare termică, aerul este pompat din tub. Transferul de căldură din absorbant are loc fără pierderi, astfel încât eficiența tuburilor stiloului este mai mare.
Conform metodei de transfer de căldură există două sisteme: flux direct și cu o conductă de căldură (conductă de căldură). Termostatul este un recipient etanș cu lichid volatil.
Deoarece un lichid volatil curge în mod natural în fundul conductei de încălzire, unghiul minim de înclinare este de 20 ° С
În interiorul tubului de încălzire este un lichid volatil care absoarbe căldura din peretele interior al balonului sau din absorbantul stiloului. Sub acțiunea temperaturii, lichidul se fierbe și se ridică sub formă de abur. După ce căldura este emisă către mediul de încălzire sau pentru alimentarea cu apă caldă, aburul se condensează în lichid și curge în jos.
Apa cu presiune scăzută este adesea folosită ca lichid volatil. Într-un sistem cu debit direct se utilizează un tub U, prin care circulă apa sau mediul de încălzire al sistemului de încălzire.
O jumătate din tubul în formă de U este proiectat pentru lichidul de răcire rece, cel de-al doilea elimină încălzirea. Când este încălzit, agentul de răcire se extinde și intră în rezervorul de stocare, asigurând circulația naturală. Ca și în cazul sistemelor cu o conductă de încălzire, unghiul minim de înclinare ar trebui să fie de cel puțin 20⁰.
Cu o conexiune directă, presiunea în sistem nu poate fi ridicată, deoarece în interiorul balonului există un vid tehnic.
Sistemele cu flux direct sunt mai eficiente, deoarece încălzesc imediat lichidul de răcire. În cazul în care sistemele de colectoare solare sunt planificate să fie utilizate pe tot parcursul anului, în acest caz se pompează un antigel special.
Utilizarea colectoarelor solare tubulare are mai multe avantaje și dezavantaje. Designul colectorului solar tubular constă din elemente identice care sunt relativ ușor de înlocuit.
avantaje:
- pierdere redusă de căldură;
- capacitatea de a lucra la o temperatură de până la -30 ° C;
- performanță eficientă pe toată durata zilei;
- performanță bună în zone cu climat temperat și rece;
- rezistență redusă, bazată pe capacitatea sistemelor tubulare de a trece prin masele de aer;
- posibilitatea de a produce lichid de răcire la temperaturi ridicate.
Structura tubulară structurală are o suprafață de deschidere limitată.
Are următoarele dezavantaje:
- care nu sunt capabile de autocurățire din zăpadă, gheață, îngheț;
- costul ridicat.
În ciuda costului inițial ridicat, distribuitoarele tubulare sunt mai rapide. Au o durată lungă de viață.
Colectoarele tubulare sunt sisteme solare de tip deschis, prin urmare nu sunt potrivite pentru utilizarea pe tot parcursul anului în sistemele de încălzire (+)
Sisteme închise închise
Colectorul plat este alcătuit dintr-un cadru din aluminiu, un strat special de absorbție - un absorbant, un strat transparent, o conductă și o izolație.
Ca absorbant se folosește o placă de cupru în negru, care este ideală pentru crearea de heliosisteme cu conductivitate termică. În absorbția energiei solare de către absorbant, energia solară recepționată este transferată la agentul de răcire care circulă printr-un sistem de tuburi adiacente absorbantului.
În exterior, panoul închis este protejat de un strat transparent. Este realizat din sticlă securizată la șoc, cu o lățime de bandă de 0, 4-1, 8 μm. Această gamă are o radiație solară maximă. Sticla antistatică servește ca o bună protecție împotriva grindinii. Din spate, toate panourile sunt încălzite fiabil.
Colectoarele solare plate sunt caracterizate de performanțe maxime și design simplu. Eficiența lor este crescută datorită utilizării unui absorbant. Ele sunt capabile să capteze radiații solare difuze și directe.
Lista avantajelor panourilor plate închise include:
- simplitatea designului;
- performanță bună în regiunile cu climă caldă;
- posibilitate de instalare sub orice unghi dacă există dispozitive pentru schimbarea unghiului de înclinare;
- abilitatea de a se auto-curata de zăpadă și îngheț;
- preț scăzut
Colectoarele solare plate sunt benefice în special dacă utilizarea lor este planificată la etapa de proiectare. Durata de viață a produselor de calitate este de 50 de ani.
Dezavantajele includ:
- pierdere mare de căldură;
- greutate mare;
- înălțimea mare cu panourile la un unghi față de orizont;
- limitări în performanță atunci când temperatura scade peste 40 ° C.
Domeniul de aplicare al colectorilor închise este mult mai amplu decât centralele solare de tip deschis. În timpul verii, acestea sunt capabile să satisfacă pe deplin nevoia de apă fierbinte. În zilele răcoroase, care nu sunt incluse de utilitățile publice în timpul sezonului de încălzire, ele pot funcționa în locul încălzitoarelor de gaz și electrice.
Cei care doresc să facă un colector solar cu mâinile lor pentru un dispozitiv de încălzire la dacha sunt invitați să se familiarizeze cu schemele demonstrate și instrucțiunile de asamblare pas cu pas.
Compararea colectoarelor solare
Cel mai important indicator al colectorului solar este eficiența. Performanța utilă a diferitelor modele de colectoare solare depinde de diferența de temperatură. În același timp, colectoarele plate sunt mult mai ieftine decât cele tubulare.
Valorile eficienței depind de calitatea fabricării colectorului solar. Scopul graficului de a arăta eficiența diferitelor sisteme, în funcție de diferența de temperatură
Atunci când alegeți un colector solar, trebuie să fiți atenți la un număr de parametri care arată eficiența și puterea dispozitivului.
Pentru colectorii solare există câteva caracteristici importante:
- coeficientul de adsorbție - arată raportul dintre energia absorbită și total;
- factorul de emisie - arată raportul dintre energia transmisă și energia absorbită;
- zona comună și de deschidere;
- Eficiență.
Zona de deschidere este zona de lucru a colectorului solar. La zona de deschidere a colectorului plat este maximă. Zona de deschidere este egală cu aria de absorbție.
Modalități de conectare la sistemul de încălzire
Deoarece dispozitivele cu energie solară nu pot furniza o sursă de energie stabilă și în permanență, este necesar un sistem rezistent la aceste dezavantaje.
Pentru Rusia centrală, dispozitivele solare nu pot garanta un flux stabil de energie, prin urmare ele sunt folosite ca un sistem suplimentar. Integrarea într-un sistem existent de încălzire și apă caldă este diferită pentru un colector solar și un panou solar.
Circuit colector de apă
În funcție de scopul utilizării colectorului termic, sunt utilizate diferite sisteme de conectare. Pot exista mai multe opțiuni:
- Varianta de vară pentru apă caldă
- Opțiune de iarnă pentru încălzire și apă caldă
Varianta de vară este cea mai simplă și se poate realiza fără pompă de circulație, utilizând circulația naturală a apei.
Apa este încălzită în colectorul solar și, datorită dilatării termice, intră în rezervorul de stocare sau în cazan. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.
Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке
Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор. Чтобы вода оставалась как можно дольше горячей бак необходимо тщательно утеплить.
Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.
Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно
По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.
Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй – на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора.
Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе. В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.
Новым словом и эффективной альтернативой солнечным коллекторам с теплоносителем стали системы с вакуумными трубками, с принципом действия и устройства которых мы предлагаем ознакомиться.
Схема с солнечной батареей
Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.
При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети
С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.
Увы, наши электросети не приспособлены для получения энергии, могут работать только в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или хотя бы заставить счетчик крутиться в обратную сторону.
Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.
Рабочая часть солнечных батарей представляет собой набор последовательно соединенных кремниевых пластин 
Хотя внешне солнечные батареи могут и напоминать закрытые плоские коллекторы, но принцип работы приборов этого вида существенно отличается 
Батареи с фотоэлектрическими элементами вырабатывают электроэнергию, которую можно использовать для нагрева теплоносителя или для питания электрических обогревателей 
Для сооружения солнечной панели недостаточно подручных средств. Потребуются кремниевые пластины, которые придется покупать
Все о вариантах организации отопления частного дома на солнечных батареях вы найдете в этой статье.
Пример расчета необходимой мощности
При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.
Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.
Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:
- обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
- обеспечение отопительной системы не более 30%.
Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.
Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м 2 земли называется инсоляцией.
Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.
Пример расчета:
Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:
S = 1, 6 * 0, 058 = 0, 0928м 2
КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м 2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:
W = 0, 0928 * 1170 * 0, 8 = 86, 86кВт*ч
Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.
С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.
Concluzii și video util pe această temă
Videoclipul # 1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:
Video # 2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:
На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.
Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? Vă rugăm să scrieți comentarii în căsuța de mai jos. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.