Koostanud B3TPEN31 rühma õpilased

Päikeseküttesüsteemid on süsteemid, mis kasutavad soojusenergia allikana päikesekiirgust. Nende iseloomulik erinevus teistest süsteemidest madala temperatuuriga küte on spetsiaalse elemendi – päikesevastuvõtja – kasutamine, mis on mõeldud päikesekiirguse püüdmiseks ja selle muundamiseks soojusenergiaks.

Päikesekiirguse kasutamise meetodi järgi jaotatakse päikese madala temperatuuriga küttesüsteemid passiivseteks ja aktiivseteks.

Passiivne

Passiivseid päikeseküttesüsteeme nimetatakse passiivseteks süsteemideks, mille puhul hoone ise või selle üksikud korpused (kollektorhoone, kollektorsein, kollektori katus jne) toimivad elemendina, mis võtab vastu päikesekiirgust ja muudab selle soojuseks.

Passiivne madala temperatuuriga päikeseküttesüsteem "seinakollektor": 1 - päikesekiired; 2 - valgusvihu läbipaistev ekraan; 3 - õhusiiber; 4 - kuumutatud õhk; 5 - jahutatud õhk ruumist; 6 - oma pikalaineline soojuskiirgus tahke sein; 7 - musta kiirt tajuv seinapind; 8 - rulood.

Aktiivne

Madala temperatuuriga päikeseküttesüsteeme nimetatakse aktiivsüsteemideks, milles päikesekollektor on iseseisev eraldiseisev seade, mis ei kuulu hoone juurde. Aktiivsed päikesesüsteemid võib jagada järgmisteks osadeks:

otstarbe järgi (sooja veevarustussüsteemid, küttesüsteemid, soojus- ja külmavarustuse kombineeritud süsteemid);

kasutatud jahutusvedeliku tüübi järgi (vedelik - vesi, antifriis ja õhk);

töö kestuse järgi (aastaringselt, hooajaliselt);

peal tehniline lahendus ahelad (ühe-, kahe-, mitmeahelalised).

Päikeseküttesüsteemide klassifikatsioon

võib klassifitseerida erinevate kriteeriumide alusel:

kokkuleppel:

1. sooja veevarustussüsteemid (soe vesi);

2. küttesüsteemid;

3. kombineeritud süsteemid;

Kasutatava jahutusvedeliku tüübi järgi:

1. vedelik;

2. õhk;

Töö kestuse järgi:

1. aastaringselt;

2. hooajaline;

Vastavalt skeemi tehnilisele lahendusele:

1. üheahelaline;

2. kaheahelaline;

3. mitmeahelaline.

Õhk on laialt levinud mittekülmuv jahutusvedelik kõigis tööparameetrites. Kasutades seda soojuskandjana, on võimalik kombineerida küttesüsteeme ventilatsioonisüsteemiga. Õhk on aga madala kuumusega soojuskandja, mis toob kaasa õhuküttesüsteemide seadme metallikulu suurenemise võrreldes veesüsteemidega.

Vesi on soojust säilitav ja laialdaselt kättesaadav soojuskandja. Kuid temperatuuril alla 0 ° C on vaja sellele lisada külmumisvastaseid vedelikke. Lisaks tuleb meeles pidada, et hapnikuga küllastunud vesi põhjustab torustike ja aparatuuri korrosiooni. Kuid metalli tarbimine vee-päikesesüsteemides on palju väiksem, mis aitab oluliselt kaasa nende laiemale kasutamisele.

Hooajalised päikeseenergia soojaveesüsteemid on tavaliselt üheahelalised ja töötavad suvel ja üleminekukuudel, positiivse välistemperatuuriga perioodidel. Olenevalt hooldatava rajatise eesmärgist ja töötingimustest võib neil olla täiendav soojusallikas või ilma selleta hakkama saada.

Hoonete päikeseküttesüsteemid on tavaliselt kaheahelalised või enamasti mitmeahelalised ning erinevatel ahelatel saab kasutada erinevaid soojuskandjaid (näiteks päikesekontuuris - mittekülmuvate vedelike vesilahused, vahekontuurides - vesi ja tarbijaahelas - õhk).

Aastaringsed kombineeritud päikesesüsteemid hoonete soojus- ja külmavarustuseks on mitmeahelalised ja sisaldavad täiendavat soojusallikat traditsioonilise fossiilkütusel töötava soojusgeneraatori või soojustrafo näol.

Päikese soojusvarustussüsteemi skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 4.1.2. See sisaldab kolme tsirkulatsiooniahelat:

esimene ahel, mis koosneb päikesekollektoritest 1, tsirkulatsioonipumbast 8 ja vedelsoojusvahetist 3;

teist vooluringi, mis koosneb akumulatsioonipaagist 2, tsirkulatsioonipumbast 8 ja soojusvahetist 3;

kolmas ahel, mis koosneb akumulatsioonipaagist 2, tsirkulatsioonipumbast 8, vesi-õhk soojusvahetist (õhuküttekehast) 5.

Päikese soojusvarustussüsteemi skemaatiline diagramm: 1 - päikesekollektor; 2 - säilituspaak; 3 - soojusvaheti; 4 - hoone; 5 - õhukütteseade; 6 - küttesüsteemi varundus; 7 - sooja veevarustussüsteemi kahekordistaja; kaheksa - tsirkulatsioonipump; 9 - ventilaator.

Toimimine

Päikeseküttesüsteem toimib järgmiselt. Soojust vastuvõtva ahela soojuskandja (antifriis), soojeneb sisse päikesekollektorid 1, siseneb soojusvahetisse 3, kus antifriisi soojus kandub teise kontuuri pumba 8 toimel soojusvaheti 3 rõngakujulises ruumis ringlevale veele. Kuumutatud vesi siseneb akumulatsioonipaaki 2. Akupaagist võtab vett sooja vee etteandepump 8, see viiakse vajadusel varuosas 7 vajaliku temperatuurini ja siseneb hoone soojaveevarustussüsteemi. Säilitusmahuti täiendamine toimub veevarustussüsteemist.

Kütmiseks suunatakse vesi akumulatsioonipaagist 2 kolmanda vooluringi 8 pumba abil küttekehasse 5, mille kaudu juhitakse ventilaatori 9 abil õhku ja kuumutamisel siseneb see hoonesse 4. päikesekiirgus või päikesekollektorite poolt toodetud soojusenergia puudumine, tööle asumisel lülitub varundus sisse 6.

Päikese soojusvarustussüsteemi elementide valiku ja paigutuse määravad igal konkreetsel juhul kliimategurid, objekti otstarve, soojuse tarbimise viis ja majandusnäitajad.

Üheahelalise termosüfooni päikeseenergia soojaveevarustussüsteemi skemaatiline diagramm

Süsteemide eripäraks on see, et termosüfoonsüsteemi puhul peaks akumulatsioonipaagi alumine punkt asuma kollektori ülemisest punktist kõrgemal ja mitte kaugemal kui 3-4 m kollektoritest ning pumba tsirkulatsiooniga. jahutusvedelik, akumulatsioonipaagi asukoht võib olla meelevaldne.

Nbsp; ARVUTUS Päikesekollektoreid kasutavad soojusvarustussüsteemid Metoodilised juhendid arvutus- ja graafiliste tööde tegemiseks eriala igat liiki koolituse üliõpilastele Elektrijaamad, mittetraditsioonilistel ja taastuvatel energiaallikatel põhinevad elektrijaamad ARVESTUS Päikesesoojuskollektoreid kasutavad soojusvarustussüsteemid: juhised arvutus- ja graafiliste tööde sooritamiseks erialal Elektrijaamad, mittetraditsioonilistel ja taastuvatel energiaallikatel põhinevad elektrijaamad kõikide koolitusvormide üliõpilastele / A. V. SISUKORD 1. TEOREETILISED SÄTTED 1.1. Lamepäikesekollektori konstruktsioon ja põhiomadused 1.2. Päikese soojusvarustussüsteemide põhielemendid ja skemaatilised skeemid 2. PROJEKTEERIMISETAPID 3. HOONETE KÜTTE SOOJUSE ARVUTAMINE 3.1. Põhisätted 3.2. Ülekandesoojuskadude määramine 3.3. Soojuskulu määramine ventilatsiooniõhu soojendamiseks 3.4. Soojuskulude määramine sooja veevarustuseks 4. PÄIKESE SOOJUSVARUSTUSSÜSTEEMI ARVUTUS BIBLIOGRAAFIA TEOREETILISED SÄTTED

Lameplaadi päikesekollektori disain ja peamised omadused

Tasapinnaline päikesekollektor (SC) on päikesekütte- ja soojaveesüsteemide põhielement. Selle tööpõhimõte on lihtne. Suurema osa kollektorile langevast päikesekiirgusest neelab pind, mis on päikesekiirguse suhtes "must". Osa neeldunud energiast kantakse üle kollektori kaudu ringlevale vedelikule ning ülejäänu läheb keskkonnaga soojusvahetuse tulemusena kaotsi. Vedeliku poolt ärakantav soojus on kasulik soojus, mis salvestatakse või kasutatakse küttekoormuse katmiseks.

Kollektori põhielemendid on järgmised: tavaliselt metallist neelav plaat, millel on mittepeegeldav must kate päikesekiirguse maksimaalseks neelamiseks; torud või kanalid, mille kaudu vedelik või õhk ringleb ja mis on termilises kontaktis absorbeeriva plaadiga; plaadi põhja ja külgmiste servade soojusisolatsioon; üks või mitu õhuvahet, mis on eraldatud läbipaistvate katetega, et isoleerida plaat ülevalt; ja lõpuks vastupidavust ja ilmastikukindlust tagav korpus. Joonisel fig. 1 saade ristlõiked vee- ja õhusoojendi.

Riis. 1. Vee- ja õhujahutusvedelikega päikesekollektorite skemaatiline esitus: 1 - soojusisolatsioon; 2 - õhukanal; 3 - läbipaistvad katted; 4 - absorbeeriv plaat; 5 - plaadiga ühendatud torud.

Läbipaistev kate on tavaliselt klaasist. Klaasil on suurepärane ilmastikukindlus ja head mehaanilised omadused. See on suhteliselt odav ja madala raudoksiidisisaldusega võib olla kõrge läbipaistvusega. Klaasi puudused on haprus ja suur kaal. Koos klaasiga saab kasutada ka plastmaterjale. Plastid on üldiselt vähem purunemisohtlikud, kerged ja soodsete lehtedena odavad. Siiski ei ole see üldiselt nii ilmastikukindel kui klaas. Plastplaadi pind on kergesti kriimustatud ning paljud plastid lagunevad ja muutuvad aja jooksul kollaseks, mille tulemuseks on päikesekiirguse läbilaskvus ja mehaaniline tugevus. Klaasi eelis plastiku ees on ka see, et klaas neelab või peegeldab kogu pikalainelise (soojus)kiirguse, mis neelavalt plaadilt sellele langeb. Soojuskadu sisse keskkond sellisel juhul vähendatakse neid kiirgusega tõhusamalt kui plastkatte puhul, mis laseb osa pikalainelisest kiirgusest edasi.

Lamekollektor neelab nii otsest kui hajutatud kiirgust. Otsene kiirgus põhjustab päikesevalguse objektide varju. Hajuskiirgus peegeldub ja hajub pilvede ja tolmu poolt enne maapinnale jõudmist; erinevalt otsesest kiirgusest ei tekita see varje. Lamekollektor paigaldatakse tavaliselt hoonele püsivalt. Selle suund sõltub asukohast ja aastaajast, mille jooksul päike elektrijaam... Lamekollektor annab madala kvaliteediga soojust, mis on vajalik vee soojendamiseks ja ruumi soojendamiseks.

Päikeseküttesüsteemides saab kasutada fokuseerivaid (kontsentreeruvaid) päikesekollektoreid, sealhulgas parabool- või Fresneli kontsentraatoriga päikesekollektoreid. Enamik teravustamiskollektoreid kasutab ainult otsest päikesekiirgust. Fokuseeriva kollektori eeliseks lamekollektori ees on see, et sellel on väiksem pindala, millelt soojust keskkonda kaob ja seetõttu saab selles töövedelikku soojendada kõrgema temperatuurini kui lamekollektorites. Kütte ja sooja veevarustuse vajaduste jaoks pole aga kõrgem temperatuur peaaegu (või üldse mitte) oluline. Enamiku kontsentreerimissüsteemide puhul peab kollektor jälgima päikese asukohta. Süsteemid, mis päikest ei näita, vajavad tavaliselt mitu korda aastas reguleerimist.

Eristada tuleks reservuaari hetkeomadusi (st antud ajahetke karakteristikuid, mis sõltuvad sel hetkel valitsevatest meteoroloogilistest ja töötingimustest) ja selle pikaajalisi omadusi. Praktikas töötab päikesekollektor aastaringselt väga erinevatel tingimustel. Mõnel juhul iseloomustab töörežiimi kõrge temperatuur ja madal kollektori efektiivsus, mõnel juhul vastupidi, madal temperatuur ja kõrge efektiivsus.

Arvestada kollektsionääri tööga kl muutlikud tingimused on vaja kindlaks määrata selle hetkeomaduste sõltuvus meteoroloogilistest ja tööteguritest. Kollektori omaduste kirjeldamiseks on vaja kahte parameetrit, millest üks määrab neelduva energia hulga ja teine ​​soojuskao keskkonda. Neid parameetreid saab kõige paremini määrata testidega, mis mõõdavad reservuaari hetkelist efektiivsust sobivas vahemikus.

Antud ajahetkel kollektorist eemaldatud kasulik energia on koguse vahe päikeseenergia kollektorplaadi poolt neeldunud ja keskkonda kaotatud energia hulk. Peaaegu kõigi olemasolevate lamekollektorkonstruktsioonide projekteerimisel rakendatav võrrand on järgmine:

kus on kollektorist ajaühikus eemaldatud kasulik energia, W; - kollektori pindala, m 2; - kollektorist soojuse eemaldamise koefitsient; - kogu päikesekiirguse voo tihedus kollektori tasapinnal W / m 2; - läbipaistvate katete läbilaskevõime päikesekiirguse suhtes; - kollektorplaadi neeldumisvõime päikesekiirguse suhtes; - kollektori summaarne soojuskao koefitsient, W / (m 2 ° C); - vedeliku temperatuur kollektori sisselaskeava juures, ° С; - ümbritseva õhu temperatuur, ° С.

Igal ajahetkel kollektorile langev päikesekiirgus koosneb kolmest osast: otsekiirgus, hajuskiirgus ja maapinnalt või ümbritsevatelt objektidelt peegelduv kiirgus, mille hulk sõltub kollektori kaldenurgast horisondi suhtes ja iseloomust. nendest objektidest. Kui kollektorit testitakse, siis kiirgusvoo tihedus ma mõõdetuna püranomeetriga, mis on paigaldatud horisondi suhtes kollektoriga sama kaldenurga alla. Kasutatakse arvutustes f-meetod eeldab teadmisi päikesekiirguse keskmiste igakuiste saabumiste kohta kollektori pinnale. Kõige sagedamini sisaldavad teatmeteosed andmeid kiirguse horisontaalsele pinnale saabumise kohta kuus.

Kollektorplaadile mingil ajahetkel neeldunud päikesekiirguse vootihedus on võrdne langeva kiirgusvoo tiheduse korrutisega ma, läbipaistva kattesüsteemi ülekandevõimsus t ja kollektorplaadi neeldumisvõime a... Mõlemad viimased suurused sõltuvad materjalist ja päikesekiirguse langemisnurgast (s.o. nurgast pinna normaalse ja päikesekiirte suuna vahel). Päikesekiirguse otsesed, hajusad ja peegeldunud komponendid sisenevad kollektori pinnale erinevate nurkade all. Seetõttu optilised omadused t ja a tuleb arvutada, võttes arvesse iga komponendi panust.

Kollektor kaotab soojust mitmel viisil. Soojuskaod plaadilt läbipaistvatele katetele ja pealiskihilt välisõhku tekivad kiirguse ja konvektsiooni teel, kuid nende kadude suhe esimesel ja teisel juhul ei ole sama. Soojuskadu läbi isoleeritud põhja ja külgseinad kollektorid on tingitud soojusjuhtivusest. Kollektorid peavad olema projekteeritud nii, et kõik soojuskaod oleksid võimalikult väikesed.

Kogukao koefitsiendi korrutis U L ja temperatuuride erinevus võrrandis (1) kujutab soojuskadu neelavalt plaadilt, eeldusel, et selle temperatuur on kõikjal võrdne vedeliku temperatuuriga sisselaskeava juures. Kui vedelikku kuumutatakse, on kollektorplaadi temperatuur kõrgem kui vedeliku temperatuur sisselaskeava juures. See on vajalik tingimus soojuse ülekandmiseks plaadilt vedelikule. Seetõttu on tegelik soojuskadu kollektorist suurem kui toote väärtus. Kadude erinevust võetakse arvesse soojuse tagasilükkamise koefitsiendi abil F R.

Kogukao tegur U L on võrdne summaga kahjukoefitsiendid läbi läbipaistva isolatsiooni, kollektori põhja ja külgseinte. Hästi läbimõeldud kollektori puhul on kahe viimase teguri summa tavaliselt umbes 0,5–0,75 W / (m 2 ° C). Läbipaistva isolatsiooni kadude koefitsient sõltub neelava plaadi temperatuurist, läbipaistvate katete arvust ja materjalist, plaadi mustuse astmest spektri infrapunases osas, ümbritseva õhu temperatuurist ja tuule kiirusest.

Võrrand (1) on mugav päikeseenergiasüsteemide arvutamiseks, kuna kollektori kasulik energia määratakse sisselaskeava vedeliku temperatuuri järgi. Soojuskadu keskkonda sõltub aga neeldumisplaadi keskmisest temperatuurist, mis on alati kõrgem sisselasketemperatuurist, kui vedelikku kuumutatakse kollektorit läbides. Soojuse eemaldamise koefitsient F R on võrdne tegeliku kasuliku energia suhtega, kui vedeliku temperatuur reservuaaris tõuseb voolu suunas, kasuliku energia suhtega, kui kogu neeldumisplaadi temperatuur on võrdne vedeliku temperatuuriga sisselaskeava.

Koefitsient F R sõltub vedeliku voolukiirusest läbi kollektori ja neelava plaadi konstruktsioonist (paksus, materjali omadused, torude vaheline kaugus jne) ning on peaaegu sõltumatu päikesekiirguse intensiivsusest ning neelava plaadi ja keskkonna temperatuuridest.

Päikeseküttesüsteemide põhielemendid ja skemaatilised diagrammid

Päikeseküttesüsteemid (või päikesejaamad) võib jagada passiivseteks ja aktiivseteks. Kõige lihtsamad ja odavamad on passiivsed süsteemid ehk “ päikesemajad», Mis kasutavad päikeseenergia kogumiseks ja jaotamiseks hoone arhitektuurseid ja ehituslikke elemente ega vaja lisaseadmeid. Enamasti hõlmavad sellised süsteemid lõunapoolset mustaks muutunud hooneseina, millest mõnel kaugusel asub läbipaistev kate. Seina ülemises ja alumises osas on avad, mis ühendavad seina ja läbipaistva katte vahelise ruumi hoone sisemahuga. Päikesekiirgus soojendab seina: üle seina uhuv õhk soojeneb sellest ja siseneb ülemise ava kaudu hoonesse. Õhuringlus toimub kas loomuliku konvektsiooni või ventilaatori abil. Vaatamata passiivsete süsteemide mõningatele eelistele, peamiselt aktiivsed süsteemid spetsiaalselt paigaldatud seadmed päikesekiirguse kogumiseks, salvestamiseks ja jaotamiseks, kuna need süsteemid parandavad hoone arhitektuuri, suurendavad päikeseenergia kasutamise efektiivsust, samuti võimaldavad suuremat kontrolli soojuskoormuse üle ja laiendavad kasutusvaldkonda. Aktiivse päikeseküttesüsteemi elementide valiku, koostise ja paigutuse määravad igal konkreetsel juhul kliimategurid, objekti tüüp, soojustarbimise režiim, majandusnäitajad. Nende süsteemide spetsiifiline element on päikesekollektor; tööstuses kasutatakse laialdaselt kasutatud elemente, nagu soojusvahetid, akumulaatorid, dubleerivad soojusallikad, sanitaartehnika. Päikesekollektor muudab päikesekiirguse soojuseks, mis kandub üle kollektoris ringlevale kuumutatud jahutusvedelikule.

13

Aku on päikeseküttesüsteemi oluline komponent, kuna päikesekiirguse vastuvõtmise perioodilisuse tõttu päeva, kuu, aasta jooksul ei lange objekti maksimaalne soojustarbimine kokku maksimaalse soojussisendiga. Aku suuruse valik sõltub süsteemi omadustest. Aku saab valmistada paagi või muu soojussalvestava ainega täidetud anuma kujul. Operatsioonisüsteemides moodustab tavaliselt 1 m 2 päikesekollektorit 0,05–0,12 m 3 akumulatsioonipaagi mahust. Päikeseenergia hooajaväliseks salvestamiseks on projekte, samas kui akumulatsioonipaagi maht ulatub 100–200 m 3 -ni. Säilitusmahutid võivad töötada tööaine soojusmahtuvuse või erinevate materjalide faasimuutuste kuumuse tõttu. Praktikas on aga oma lihtsuse, töökindluse ja võrdleva odavuse tõttu kõige levinumad akud, mille tööaineks on vesi või õhk. Veeakud on silindrilised terasest mahutid, millel on soojusisolatsioonikiht. Enamasti asuvad need maja keldris. Õhuakumulaatorid täidetakse kruusa, graniidi ja muude tahkete täiteainetega. Päikesepaigaldise vajalik element on ka üleliigne soojusallikas. Allika eesmärk on päikesekiirguse puudumise või puudumise korral objektile täielikult soojust anda. Allika tüübi valiku määravad kohalikud tingimused. See võib olla kas elektriboiler, soojaveeboiler või fossiilkütustel töötav katlaruum. Kasutatakse soojusvahetitena Erinevat tüüpi Energeetikas ja soojustehnikas laialdaselt kasutatavad soojusvahetid, näiteks kiired soojusvahetid, veesoojendid jne.

Lisaks ülalkirjeldatud põhielementidele võivad päikeseenergia soojusvarustussüsteemid sisaldada pumpasid, torustikke, mõõteriistade ja automaatika elemente jne. Nende elementide erinev kombinatsioon toob kaasa oma omaduste ja maksumuse poolest laia valiku päikeseküttesüsteemid. Päikeseelektrijaamade kasutamise baasil saab lahendada elamute, büroohoonete, tööstus- ja põllumajandusobjektide kütte, jahutuse ja sooja veevarustuse probleemid.

Päikeseelektrijaamade klassifikatsioon on järgmine:

1) eesmärgi järgi:

Kuuma veevarustussüsteemid;

Küttesüsteemid;

Kombineeritud kütte- ja jahutusseadmed;

2) kasutatud jahutusvedeliku tüübi järgi:

Vedelik;

Õhk;

3) töö kestuse järgi:

Aastaringselt;

Hooajaline;

4) vastavalt skeemi tehnilisele lahendusele:

Üheahelaline;

Kaheahelaline;

Mitmeahelaline.

Soojuskandjateks on päikeseküttesüsteemides enim kasutatud vedelikud (vesi, etüleenglükooli lahus, orgaaniline aine) ja õhk. Igal neist on teatud eelised ja puudused. Õhk ei külmu, ei tekita suuri probleeme seotud seadmete lekete ja korrosiooniga. Kuid õhu madala tiheduse ja soojusmahtuvuse, õhupaigaldiste mõõtmete tõttu on jahutusvedeliku pumpamiseks voolutarve suurem kui vedelsüsteemidel. Seetõttu eelistatakse enamikus kasutatavates päikeseküttesüsteemides vedelikke. Eluaseme ja kommunaalteenuste jaoks on peamiseks soojuskandjaks vesi.

Kui päikesekollektorid töötavad negatiivse välisõhu temperatuuriga perioodidel, tuleb jahutusvedelikuna kasutada kas antifriisi või mingil viisil vältida jahutusvedeliku külmumist (näiteks vee õigeaegne tühjendamine, soojendamine, päikeseenergia isoleerimine). kollektsionäär).

Väikese võimsusega päikeseküttesüsteemid, mis pakuvad väikeseid kaugtarbijaid, töötavad sageli soojuskandja loomuliku ringluse põhimõttel. Veepaak asub päikesekollektori kohal. See vesi juhitakse SC alumisse ossa, mis asub teatud nurga all, kus see hakkab soojenema, muudab selle tihedust ja tõuseb raskusjõu toimel mööda kollektori kanaleid üles. Seejärel siseneb see paagi ülaossa ja selle koha kollektoris võtab külm vesi selle põhjast. Loomuliku tsirkulatsiooni režiim on seadistatud. Võimsamates ja tõhusamates süsteemides tagab vee ringlemise päikesekontuuris pump.

Skemaatilised diagrammid päikeseküttesüsteemid on näidatud joonisel fig. 2, 3, võib jagada kahte põhirühma: avatud ahelas või otsevooluahelas töötavad paigaldised (joonis 2); suletud ahelas töötavad paigaldised (joonis 3). Esimese rühma paigaldistes suunatakse jahutusvedelik päikesekollektoritesse (joonis 2 a, b) või päikesekontuuri soojusvahetisse (joonis 2 c), kus see soojeneb ja siseneb kas otse tarbijale või mahuti. Kui päikesejaama järel on soojuskandja temperatuur alla seatud taseme, siis soojendatakse soojuskandjat üleliigses soojusallikas. Vaatlusaluseid skeeme kasutatakse peamiselt tööstusrajatistes, pikaajalise soojussalvestusega süsteemides. Jahutusvedeliku püsiva temperatuuritaseme tagamiseks kollektori väljalaskeava juures on vaja muuta jahutusvedeliku voolukiirust vastavalt päikesekiirguse intensiivsuse muutumise seadusele päevasel ajal, mis eeldab automaatsete seadmete kasutamist ja teeb süsteemi keeruliseks. Teise rühma skeemides toimub soojuse ülekanne päikesekollektoritelt kas akumulatsioonipaagi kaudu või jahutusvedelike otsese segamise teel (joonis 3 a) või soojusvaheti kaudu, mis võib paikneda nii akumulaatori sees. paak (joonis 1.4 b) ja väljaspool seda (joonis 3 c). Kuumutatud jahutusvedelik siseneb tarbijani läbi paagi ja vajadusel soojendatakse üleliigses soojusallikas. Käitised, mis töötavad vastavalt joonisel fig. 3, võib olla üheahelaline (joonis 3 a), kaheahelaline (joonis 3 b) või mitmeahelaline (joonis 3 c, d).

Riis. 2. Otsevoolusüsteemide skemaatilised diagrammid: 1-päikesekollektor; 2- aku; 3-soojusvaheti

Riis. 3. Päikeseküttesüsteemide skemaatilised skeemid

Selle või selle skeemi variandi rakendamine sõltub koormuse olemusest, tarbija tüübist, klimaatilistest, majanduslikest teguritest ja muudest tingimustest. Vaadeldakse joonisel fig. 3 skeemi on praegusel ajal leidnud kõige suurema rakenduse, kuna neid eristab võrdlev lihtsus ja töökindlus.

TÖÖ TEOSTAMISE etapid

Arveldus- ja graafiline töö koosneb järgmistest põhietappidest:

1) Joonise "Ehitusplaan" teostamine.

2) Päikesekollektoreid kasutava küttesüsteemi soojusskeemi valik

3) Joonise "Kütte ja sooja veevarustus päikesesoojuskollektorite abil" teostus

4) Küttekoormuse arvutamine (küte ja sooja veevarustus).

5) Päikeseküttesüsteemi ja päikeseenergia poolt antava soojuskoormuse osakaalu arvutamine f- meetod.

6) Seletuskirja täitmine.

Kirjeldus:

Sotši olümpiarajatiste projekteerimisel on eriti oluline keskkonnasõbralike taastuvate energiaallikate, eelkõige päikesekiirguse energia kasutamine. Sellega seoses pakuvad huvi Liaoningi provintsi (Hiina) elamutes ja avalikes hoonetes passiivsete päikeseküttesüsteemide väljatöötamise ja rakendamise kogemus, kuna selle Hiina osa geograafiline asukoht ja kliimatingimused on võrreldavad Hiina piirkonna omadega. Sotši.

Hiina Rahvavabariigi kogemus

Zhao Jinling, Cand. tehnika. Sci., Daliani polütehniline ülikool (Hiina), praktikant tööstuslike soojusenergiasüsteemide osakonnas,

A. Ya.Shelginsky, arst tech. teadused, prof., teadus. Juhataja, MPEI (TLÜ), Moskva

Sotši olümpiarajatiste projekteerimisel on eriti oluline keskkonnasõbralike taastuvate energiaallikate, eelkõige päikesekiirguse energia kasutamine. Sellega seoses pakuvad huvi Liaoningi provintsi (Hiina) elamutes ja avalikes hoonetes passiivsete päikeseküttesüsteemide väljatöötamise ja rakendamise kogemus, kuna selle Hiina osa geograafiline asukoht ja kliimatingimused on võrreldavad Hiina piirkonna omadega. Sotši.

Taastuvate energiaallikate (TAV) kasutamine soojusvarustussüsteemides on praegu asjakohane ja väga paljutõotav, eeldusel, et selles küsimuses on asjatundlikku lähenemist, kuna traditsioonilised energiaallikad (nafta, gaas jne) ei ole piiramatud. Sellega seoses on paljud riigid, sealhulgas Hiina, minemas üle keskkonnasõbralike taastuvate energiaallikate kasutamisele, millest üks on päikesekiirguse soojus.

Võimalus tõhus kasutamine päikesekiirguse kuumus Hiina Rahvavabariigis sõltub piirkonnast, kuna kliimatingimused erinevad osad riigid erinevad suuresti: mõõdukast kontinentaalsest (lääne ja põhjaosa) kuumade suvede ja karmide talvedega, subtroopilisest riigi keskosas kuni troopilise mussoonini lõunarannikul ja saartel, olenevalt selle territooriumi geograafilisest asukohast, kus objekt asub. asub (tabel).

laud Päikeseressursside jaotus kogu Hiinas

Tsoon Iga-aastane kestus insolatsioon, h Päikeseline kiirgus, MJ / (m 2 .aasta) Piirkond Hiinast Asjakohased valdkonnad teistes maailma riikides ma 2 800-3 300 7 550-9 250 Tiibet jne. Pakistani ja India põhjapiirkonnad II 3 000-3 200 5 850-7 550 Hebei jne. Jakarta (Indoneesia) III 2 200-3 000 5 000-5 850 Peking, Dalian jne. Washington (USA) IV 1 400-2 200 4 150-5 000 Khubzhi, Hunan jne. Milano (Itaalia), Saksamaa, Jaapan V 1 000-1 400 3 350-4 150 Sichuan ja Guizhou Pariis (Prantsusmaa), Moskva (Venemaa)

Liaoningi provintsis on päikesekiirguse intensiivsus 5000 kuni 5850 MJ / m2 aastas (Sotšis - umbes 5000 MJ / m2 aastas), mis võimaldab aktiivselt kasutada päikesekiirguse energia kasutamisel põhinevaid kütte- ja jahutussüsteeme. . Sellised süsteemid, mis muundavad päikesekiirguse ja välisõhu soojust, võib jagada aktiivseteks ja passiivseteks.

Passiivsetes päikesesoojussüsteemides (PSS) kasutatakse soojendatud õhu loomulikku tsirkulatsiooni (joonis 1), st gravitatsioonijõude.

Aktiivsetes päikeseenergia soojusvarustussüsteemides (joonis 2) on selle töö tagamiseks kaasatud täiendavad energiaallikad (näiteks elekter). Päikesekiirguse soojus läheb päikesekollektoritesse, kus see akumuleerub osaliselt ja kantakse üle vahesoojuskandjale, mis transporditakse pumpadega ja jaotatakse ruumidesse.

Võimalikud on nullkütte ja külma tarbimisega süsteemid, kus ruumide õhu vastavad parameetrid tagatakse ilma täiendavate energiakuludeta, mille põhjuseks on:

• nõutav soojusisolatsioon;
• sobivate soojus- ja külmasalvestusomadustega ehitusmaterjalide valik;
• vastavate omadustega täiendavate soojus- ja jahutusakumulaatorite süsteemis kasutamine.

Joonisel fig. 3 on näidatud täiustatud skeem hoone passiivse küttesüsteemi tööks koos elementidega (kardinad, ventiilid), mis võimaldavad täpsemalt reguleerida siseõhu temperatuuri. Hoone lõunapoolsele küljele on paigaldatud nn Trombuse sein, mis koosneb massiivsest seinast (betoon, tellis või kivi) ja välisküljel seinast lühikese vahemaa kaugusel paigaldatud klaasvaheseinast. Massiivse seina välispind on sisse värvitud tumedat värvi... Klaasvahesein soojendab massiivset seina ning klaasvaheseina ja massiivse seina vahelist õhku. Köetav massiivne sein kannab kiirguse ja konvektiivse soojusvahetuse toimel kogunenud soojuse tuppa. Seega ühendab see disain kollektori ja soojusakumulaatori funktsioonid.

Klaasvaheseina ja seina vahelises ruumis olevat õhku kasutatakse soojuskandjana, et varustada ruumi soojaga külmal perioodil ja päikesepaistelisel päeval. Vältimaks soojusvoogu keskkonda külmal ajal öösel ja liigset soojavoogu sooja perioodi päikesepaistelistel päevadel, kasutatakse kardinaid, mis vähendavad oluliselt soojusülekannet massiivse seina ja väliskeskkonna vahel.

Kardinad on valmistatud lausriie hõbedase viimistlusega. Vajaliku õhuringluse tagamiseks kasutatakse õhuklappe, mis asuvad massiivse seina ülemises ja alumises osas. Õhusiibrite automaatne juhtimine võimaldab hoida mehitatud ruumis vajalikku soojuskasvu või soojusvoogusid.

Passiivne päikeseküttesüsteem töötab järgmiselt:

1. Külmaperioodil (küte):

• päikesepaisteline päev - kardin on püsti, klapid lahti(joonis 3a). See viib massiivse seina kuumutamiseni läbi klaasvaheseina ja õhu soojendamiseni vahekihis klaasist vahesein ja sein. Soojus siseneb ruumi köetavast seinast ja kihis soojendatud õhust, mis ringleb läbi kihi ja ruumi erinevatel temperatuuridel õhutiheduse erinevusest põhjustatud gravitatsioonijõudude mõjul (looduslik tsirkulatsioon);
• öö, õhtu või pilvine päev - kardin on maas, klapid on suletud (joonis 3b). Soojusvoolud sisse väliskeskkond on oluliselt vähenenud. Temperatuur ruumis säilib tänu soojuse voolule massiivsest seinast, mis on kogunud selle päikesekiirguse soojuse;

2.Sisse soe periood aeg (jahutus):

• päikesepaisteline päev - kardin on all, alumised klapid on avatud, ülemised on suletud (joonis 3c). Kardin kaitseb massiivse seina soojenemist päikesekiirguse eest. Välisõhk siseneb tuppa maja varjutatud küljelt ja väljub läbi klaasvaheseina ja seina vahelise vahekihi keskkonda;
• öö, õhtu või pilvine päev - kardin on üles tõstetud, alumised klapid on avatud, ülemised suletud (joonis 3d). Välisõhk siseneb ruumi maja vastasküljelt ja pääseb keskkonda klaasvaheseina ja massiivse seina vahelise vahekihi kaudu. Sein jahutatakse konvektiivse soojusvahetuse tulemusena vahekihti läbiva õhuga ja soojuse väljavoolu tõttu kiirgusega keskkonda. Jahutatud sein hoiab päevasel ajal ruumis vajaliku temperatuuri.

Hoonete passiivsete päikeseküttesüsteemide arvutamiseks on välja töötatud ebastabiilse soojusülekande matemaatilised mudelid loomulikul konvektsioonil, et tagada ruumidele vajalikud temperatuuritingimused, mis sõltuvad ümbritsevate konstruktsioonide termofüüsikalistest omadustest, päikesekiirguse igapäevastest muutustest ja päikesekiirguse temperatuurist. välisõhk.

Daliani polütehnilises ülikoolis saadud tulemuste usaldusväärsuse ja täpsustamiseks töötati välja, valmistati ja uuriti Dalianis asuva passiivsete päikeseküttesüsteemidega elamu eksperimentaalmudel. Trombuse sein asub ainult lõunafassaadil, automaatsete õhusiibrite ja kardinatega (joon. 3, foto).

Katse käigus kasutasime:

• väike ilmajaam;
• seadmed päikesekiirguse intensiivsuse mõõtmiseks;
• anemograaf RHAT-301 õhu kiiruse määramiseks ruumis;
• termomeeter TR72-S ja termopaarid ruumitemperatuuri mõõtmiseks.

Eksperimentaalsed uuringud viidi läbi aasta soojal, ülemineku- ja külmal perioodil erinevates ilmastikutingimustes.

Probleemi lahendamise algoritm on näidatud joonisel fig. 4.

Katsetulemused kinnitasid arvutatud suhtarvude usaldusväärsust ja võimaldasid korrigeerida individuaalseid sõltuvusi konkreetseid piirtingimusi arvestades.

Praegu on Liaoningi provintsis palju passiivseid päikeseküttesüsteeme kasutavaid elamuid ja koole.

Passiivsete päikeseküttesüsteemide analüüs näitab, et need on teatud kliimapiirkondades võrreldes teiste süsteemidega üsna paljutõotavad järgmistel põhjustel:

• odavus;
• hoolduse lihtsus;
• usaldusväärsus.

Passiivsete päikeseküttesüsteemide miinusteks on asjaolu, et siseõhu parameetrid võivad erineda nõutavast (arvutuslikust), kui välistemperatuur muutub väljaspool arvutustes vastuvõetud piire.

Hea energiasäästuefekti saavutamiseks hoonete kütte- ja jahutussüsteemides temperatuuritingimuste täpsema hoidmisega ettenähtud piirides on soovitav kasutada kombineeritud passiivset ja aktiivset päikesekütte- ja jahutussüsteeme.

Sellega seoses on vaja täiendavaid teoreetilisi uuringuid ja eksperimentaalset tööd füüsikaliste mudelite kallal, võttes arvesse varem saadud tulemusi.

Kirjandus

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Trombiseinaga täiustatud passiivse päikesemaja dünaamiline soojustõhususe simulatsioon ISES Solar Word Congress, 2007, Peking, Hiina, 1.–V. köide: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Uuring passiivsete päikeseküttesüsteemide dünaamilise soojusvastuse kohta. Harbini Tehnoloogiainstituudi ajakiri (uus seeria). 2007. Kd. 14: 352-355.

Tarbimisökoloogia Mõis: Suure osa aastast peame kulutama raha oma majade kütmiseks. Sellises olukorras ei ole igasugune abi üleliigne. Päikeseenergia sobib nendeks eesmärkideks suurepäraselt: see on täiesti keskkonnasõbralik ja tasuta.

Suure osa aastast peame kulutama raha oma kodu küttele. Sellises olukorras ei ole igasugune abi üleliigne. Päikeseenergia sobib nendeks eesmärkideks suurepäraselt: see on täiesti keskkonnasõbralik ja tasuta. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldada eramaja päikesekütet mitte ainult lõunapoolsetes piirkondades, vaid ka tingimustes keskmine rada.

Mida kaasaegsed tehnoloogiad suudavad pakkuda

Keskmiselt saab 1 m2 maapinnast 161 vatti päikeseenergiat tunnis. Muidugi on ekvaatoril see arv mitu korda suurem kui Arktikas. Lisaks sõltub päikesekiirguse tihedus aastaajast. Moskva regioonis erineb päikesekiirguse intensiivsus detsembris-jaanuaris maist-juulis enam kui viis korda. aga kaasaegsed süsteemid nii tõhusad, et võivad töötada peaaegu kõikjal maakeral.

Päikesekiirguse energia maksimaalse efektiivsusega kasutamise probleem lahendatakse kahel viisil: otseküte soojuskollektorites ja päikese fotogalvaanilistes patareides.

Päikesepaneelid muundavad päikesekiirte energia esmalt elektriks, seejärel edastavad need spetsiaalse süsteemi kaudu tarbijatele, näiteks elektriboileriga.

Soojuskollektorid, mis soojenevad päikesevalguse mõjul, soojendavad küttesüsteemide jahutusvedelikku ja sooja veevarustust.

Soojuskollektoreid on mitut tüüpi, sealhulgas avatud ja suletud süsteemid, lamedad ja sfäärilised kujundused, poolkerakujulised kontsentraatorid ja palju muid võimalusi.

Kütteks kasutatakse päikesekollektoritest saadavat soojusenergiat kuum vesi või küttesüsteemi soojuskandja.

Vaatamata selgetele edusammudele päikeseenergia kogumise, salvestamise ja kasutamise lahenduste väljatöötamisel, on sellel eeliseid ja puudusi.

Päikesekütte efektiivsus meie laiuskraadidel on üsna madal, mis on seletatav päikeseliste päevade ebapiisava arvuga süsteemi korrapäraseks tööks.

Päikeseenergia kasutamise plussid ja miinused

Päikeseenergia kasutamise kõige ilmsem eelis on selle üldine kättesaadavus. Tegelikult saab päikeseenergiat koguda ja kasutada ka kõige süngema ja pilvisema ilmaga.

Teine pluss on nullheitmed. Tegelikult on see kõige keskkonnasõbralikum ja loomulik välimus energiat. Päikesepaneelid ja kollektorid on vaiksed. Enamasti paigaldatakse need hoonete katustele ilma hõivamata kasulik alaäärelinna piirkond.

Päikeseenergia kasutamisega seotud puudused on ebaühtlane valgustus. Pimedas pole midagi koguda, olukorda raskendab see, et tipp kütteperiood langeb aasta lühimatele päevadele.

Päikesekollektorite kasutamisel põhineva kütte oluliseks puuduseks on võimetus koguda soojusenergiat. Ringlusse on kaasatud ainult paisupaak

On vaja jälgida paneelide optilist puhtust, ebaoluline saastumine vähendab dramaatiliselt tõhusust.

Lisaks ei saa öelda, et päikeseenergial töötava süsteemi töö on täiesti tasuta, pidevalt on kulud seadmete amortisatsioonile, tsirkulatsioonipumba tööle ja juhtelektroonikale.

Avatud päikesekollektorid

Avatud päikesekollektor ei ole kaitstud välismõjud torude süsteem, mille kaudu ringleb otse päikese käes soojendatud soojuskandja. Soojuskandjana kasutatakse vett, gaasi, õhku, antifriisi. Torud on kas kinnitatud kandepaneeli külge mähise kujul või ühendatud paralleelsete ridadena väljalaskeavaga.

Päikesekollektorid avatud tüüp ei tule toime eramaja kütmisega. Isolatsiooni puudumise tõttu jahtub jahutusvedelik kiiresti. Neid kasutatakse sisse suveaeg peamiselt vee soojendamiseks duširuumides või basseinides

Avatud kollektoritel pole tavaliselt isolatsiooni. Disain on väga lihtne, seetõttu on see odav ja seda tehakse sageli iseseisvalt.

Isolatsiooni puudumise tõttu nad praktiliselt ei salvesta päikeselt saadavat energiat, neid iseloomustab madal efektiivsus. Neid kasutatakse peamiselt suvel vee soojendamiseks basseinides või suvistes duširuumides. Paigaldatakse päikesepaistelistesse ja soojadesse piirkondadesse, kus ümbritseva õhu ja kuumutatud vee temperatuuri erinevused on väikesed. Nad töötavad hästi ainult päikesepaistelise ja vaikse ilmaga.

Lihtsaim päikesekollektor, mille jahutusradiaator on valmistatud polümeertorude mähisest, tagab riigis soojendatud veevarustuse niisutamiseks ja koduseks vajadusteks.

Torukujulised päikesekollektorid

Torukujulised päikesekollektorid on kokku pandud üksikud torud, mille kaudu jookseb vesi, gaas või aur. See on üks avatud tüüpi päikesesüsteemide sortidest. Jahutusvedelik on aga juba palju paremini kaitstud välise negatiivsuse eest. Eriti termose põhimõttel põhinevates vaakumpaigaldistes.

Iga toru ühendatakse süsteemiga eraldi, üksteisega paralleelselt. Kui üks toru ebaõnnestub, on seda lihtne uuega asendada. Kogu konstruktsiooni saab kokku panna otse hoone katusele, mis hõlbustab oluliselt paigaldamist.

Torukujuline kollektor on moodulstruktuuriga. Põhielement on vaakumtoru, torude arv varieerub vahemikus 18 kuni 30, mis võimaldab teil täpselt valida süsteemi võimsust

Torukujuliste päikesekollektorite kaalukas pluss peitub põhielementide silindrilises kujus, tänu millele püütakse päikesekiirgust kogu päeva jooksul ilma valgusti liikumisel kalleid jälgimissüsteeme kasutamata.

Spetsiaalne mitmekihiline kate loob päikesevalgusele omamoodi optilise lõksu. Diagramm näitab osaliselt vaakumkolvi välisseina, mis peegeldab kiiri sisemise kolvi seintele.

Torude konstruktsiooni järgi eristatakse sulg- ja koaksiaalseid päikesekollektoreid.

Koaksiaaltoru on Dyuri anum või tuttav termos. Valmistatud kahest kolvist, mille vahelt õhku eemaldatakse. Peal sisepind sisemine pirn on kaetud väga selektiivse kattega, mis neelab tõhusalt päikeseenergiat.

Sisemise selektiivkihi soojusenergia kantakse üle soojustorusse või sisemisse alumiiniumplaatsoojusvahetisse. Selles etapis tekib soovimatu soojuskadu.

Sulgede toru on klaassilinder, mille sisse on sisestatud sulgede absorbeerija.

Hea soojusisolatsiooni tagamiseks eemaldatakse torust õhk. Soojusülekanne neeldurist toimub kadudeta, seetõttu on suletorude efektiivsus suurem.

Vastavalt soojusülekande meetodile on kaks süsteemi: otsevooluga ja soojustoruga.

Termotoru on suletud anum lenduva vedelikuga.

Termotoru sees on lenduv vedelik, mis neelab soojust kolvi siseseinast või pliiatsi neeldurist. Temperatuuri mõjul vedelik keeb ja tõuseb auruna üles. Pärast soojuse ülekandmist küttekandjale või kuuma veevarustusele kondenseerub aur vedelikuks ja voolab alla.

Madala rõhuga vett kasutatakse sageli lenduva vedelikuna.

Sirgesüsteemis kasutatakse U-kujulist toru, mille kaudu ringleb vesi või küttesüsteemi kütteaine.

U-kujulise toru üks pool on mõeldud külmaks soojuskandjaks, teine ​​võtab soojenduse välja. Kuumutamisel jahutusvedelik paisub ja siseneb säilituspaaki, tagades loomuliku ringluse. Nagu soojustorusüsteemide puhul, minimaalne nurk kalle peab olema vähemalt 20⁰.

Otsevoolusüsteemid on tõhusamad, kuna need soojendavad kohe jahutusvedelikku.

Kui plaanitakse kasutusele võtta päikesekollektorisüsteemid aasta läbi, siis pumbatakse neisse spetsiaalsed antifriisid.

Torukujuliste kollektorite plussid ja miinused

Torukujuliste päikesekollektorite kasutamisel on mitmeid eeliseid ja puudusi. Torukujulise päikesekollektori konstruktsioon koosneb samadest elementidest, mida on suhteliselt lihtne vahetada.

Eelised:

• madal soojuskadu;
• võime töötada temperatuuril kuni -30⁰С;
• tõhus jõudlus kogu päeva jooksul;
• hea jõudlus parasvöötme ja külma kliimaga piirkondades;
• madal tuul, mis on põhjendatud torukujuliste süsteemide võimega õhumassi enda kaudu läbi lasta;
• jahutusvedeliku kõrge temperatuuri tekitamise võimalus.

Struktuuriliselt on torukujulisel struktuuril piiratud avapind. Sellel on järgmised puudused:

• ei suuda ise puhastada lumest, jääst, pakasest;
• kõrge hind.

Vaatamata algselt kõrgetele kuludele tasuvad torukollektorid end kiiremini ära. Neil on pikk kasutusiga.

Lamedad suletud päikesekollektorid

Lamekollektor koosneb alumiiniumraamist, spetsiaalsest imavast kihist - absorberist, läbipaistvast kattest, torustikust ja isolatsioonist.

Absorberina kasutatakse mustaks muudetud lehtvaske, mida iseloomustab heliosüsteemide loomiseks ideaalne soojusjuhtivus. Päikeseenergia neeldumisel neelduris suunatakse selle poolt vastuvõetud päikeseenergia neelduriga külgneva torusüsteemi kaudu ringlevale jahutusvedelikule.

KOOS väljaspool suletud paneel kaitstud läbipaistva kattega. See on valmistatud põrutuskindlast materjalist karastatud klaas ribalaiusega 0,4-1,8 mikronit. Sellele vahemikule langeb maksimaalne päikesekiirgus. Turvaklaas kaitseb hästi rahe eest. Tagaküljel on kogu paneel usaldusväärselt isoleeritud.

Lamepaneelidega päikesekollektoreid iseloomustab maksimaalne jõudlus ja lihtne disain. Nende efektiivsus suureneb tänu absorbendi kasutamisele. Nad on võimelised püüdma hajutatud ja otsest päikesekiirgust

Suletud lamepaneelide eelised hõlmavad järgmist:

• disaini lihtsus;
• hea jõudlus sooja kliimaga piirkondades;
• võimalus paigaldada mis tahes nurga all kaldenurga muutmise seadmetega;
• võime ise puhastada lumest ja pakasest;
• madal hind.

Lamepaneelidest päikesekollektorid on eriti kasulikud, kui nende kasutamine on kavandatud projekteerimisetapis. Kasutusaeg kvaliteetseid tooteid on 50 aastat vana.

Puuduste hulka kuuluvad:

• kõrge soojuskadu;
• raske kaal;
• suur tuul, kui paneelid asuvad horisondi suhtes nurga all;
• jõudluse piirangud, kui temperatuur langeb üle 40 ° С.

Suletud kollektorite kasutusala on palju laiem kui avatud päikesejaamade oma. Suvel suudavad nad sooja vee vajaduse täielikult rahuldada. Jahedatel päevadel, mida kütteperioodil kommunaalteenused ei hõlma, võivad need töötada gaasi- ja elektrisoojendite asemel.

Päikesekollektorite omaduste võrdlus

Päikesekollektori kõige olulisem näitaja on efektiivsus. Erineva konstruktsiooniga päikesekollektorite kasulik jõudlus sõltub temperatuuride erinevusest. Pealegi on lamekollektorid palju odavamad kui torukujulised.

Tõhususe väärtused sõltuvad päikesekollektori tootmiskvaliteedist. Graafiku eesmärk on näidata erinevate süsteemide rakendamise efektiivsust sõltuvalt temperatuuride erinevusest.

Päikesekollektorit valides tuleks tähelepanu pöörata mitmetele parameetritele, mis näitavad seadme efektiivsust ja võimsust.

Päikesekollektoritel on mitu olulist omadust:

• adsorptsioonikoefitsient – ​​näitab neeldunud energia suhet kogusummasse;
• emissioonitegur - näitab edastatava energia ja neeldunud energia suhet;
• kogu- ja avapindala;
• Tõhusus.

Ava ala on päikesekollektori tööala. Lamekollektoril on maksimaalne ava pindala. Ava pindala on võrdne absorberi pindalaga.

Küttesüsteemiga ühendamise viisid

Kuna päikeseenergial töötavad seadmed ei suuda tagada stabiilset ööpäevaringset toiteallikat, on vaja süsteemi, mis on nendele puudustele vastupidav.

Kesk-Venemaa jaoks ei suuda päikeseseadmed tagada stabiilset energiavoogu, seetõttu kasutatakse neid lisasüsteemina. Integreerimine olemasolevasse kütte- ja soojaveesüsteemi on päikesekollektorite ja päikesepaneelide puhul erinev.

Soojuskollektori ühendusskeem

Olenevalt soojuskollektori kasutamise eesmärgist, erinevad süsteemidühendused. Võimalusi võib olla mitu:

1. Suvine võimalus sooja veevarustuseks
2. Talvine variant kütteks ja sooja veevarustuseks

Suvine versioon on kõige lihtsam ja saab isegi ilma tsirkulatsioonipumbata hakkama, kasutades looduslikku veeringlust.

Vesi soojendatakse päikesekollektoris ja soojuspaisumise tõttu siseneb akumulatsioonipaaki või boilerisse. Sel juhul toimub loomulik tsirkulatsioon: paagist imetakse kuuma vee kohale külm vesi.

Talvel negatiivse temperatuuri korral ei ole vee otsene soojendamine võimalik. Mööda suletud ahelat ringleb spetsiaalne antifriis, mis tagab soojusülekande kollektorist paagi soojusvahetisse

Nagu iga loomulikul tsirkulatsioonil põhinev süsteem, ei tööta see kuigi tõhusalt, nõudes vastavust nõutavad nõlvad... Lisaks peab akumulatsioonipaak olema päikesekollektorist kõrgemal.

Et vesi püsiks võimalikult kaua kuum paak tuleb hoolikalt isoleerida.

Kui tahad tõesti maksimumi saavutada tõhus töö päikesekollektor, juhtmestiku skeem muutub keerulisemaks.

Antifriis jahutusvedelik ringleb läbi päikesekollektorisüsteemi. Sundtsirkulatsiooni tagab kontrolleriga juhitav pump.

Kontroller juhib tsirkulatsioonipumba tööd vähemalt kahe temperatuurianduri näitude põhjal. Esimene andur mõõdab sisetemperatuuri mahuti, teine ​​- päikesekollektori kuuma jahutusvedeliku toitetorule. Niipea, kui temperatuur paagis ületab jahutusvedeliku temperatuuri, lülitab kontroller välja kollektori tsirkulatsioonipumba, peatades jahutusvedeliku ringluse läbi süsteemi.

Kui aga temperatuur paagis langeb alla seatud, lülitub küttekatel sisse.

Päikesepatarei ühendusskeem

Päikesepatarei vooluvõrku ühendamisel oleks kiusatus rakendada sarnast skeemi, nagu see realiseerub päikesekollektori puhul, akumuleerides päeva jooksul saadavat energiat. Kahjuks on eramaja toitesüsteemi jaoks piisava mahutavusega akuploki loomine väga kulukas. Seetõttu on ühendusskeem järgmine.

Kui võimsus väheneb elektrivool päikesepatareilt tagab ATS-seade (automaatne ülekandelüliti) tarbijate ühenduse üldise elektrivõrguga

Päikesepaneelidelt läheb laeng laadimiskontrollerile, mis täidab mitmeid funktsioone: tagab akude pideva laadimise ja stabiliseerib pinget. Edasi suunatakse elektrivool inverterisse, kus alalisvool 12V või 24V muundatakse 220V ühefaasiliseks vahelduvvooluks.

Kahjuks pole meie elektrivõrgud kohandatud energia vastuvõtmiseks, nad saavad töötada ainult ühes suunas allikast tarbijani. Sel põhjusel ei saa te toodetud elektrit müüa või vähemalt arvestit vastupidises suunas pöörlema ​​panna.

Päikesepaneelide kasutamise eeliseks on see, et need pakuvad mitmekülgsemat energiavormi, kuid samas ei saa neid efektiivsuselt võrrelda päikesekollektoritega. Viimastel puudub aga erinevalt päikese fotogalvaanilistest elementidest energia salvestamise võime.

Kuidas arvutada vajalikku kollektori võimsust

Päikesekollektori vajaliku võimsuse arvutamisel on väga sageli vale teha arvutusi aasta külmematel kuudel sissetuleva päikeseenergia järgi.

Fakt on see, et ülejäänud aasta jooksul kuumeneb kogu süsteem pidevalt üle. Suvine jahutusvedeliku temperatuur päikesekollektori väljalaskeava juures võib auru või gaasi kuumutamisel ulatuda 200 ° C-ni, antifriis 120 ° C, vesi 150 ° C. Kui jahutusvedelik keeb, aurustub see osaliselt. Selle tulemusena tuleb see välja vahetada.

• sooja veevarustuse tagamine mitte rohkem kui 70%;
• küttesüsteemi pakkumine mitte rohkem kui 30%.

Ülejäänud vajaminev soojus tuleks toota tavaliste kütteseadmetega. Sellegipoolest säästetakse selliste näitajatega kütte ja sooja veevarustuse pealt keskmiselt umbes 40% aastas.

Vaakumsüsteemi ühe toru poolt toodetav võimsus sõltub geograafilisest asukohast. Päikeseenergia langemise kiirust 1 m2 maa kohta aastas nimetatakse insolatsiooniks. Teades toru pikkust ja läbimõõtu, saate arvutada ava - efektiivse neeldumisala. Jääb üle rakendada neeldumis- ja emissioonikoefitsiente, et arvutada ühe toru võimsus aastas.

Arvutamise näide:

Toru standardpikkus on 1800 mm, efektiivne pikkus 1600 mm. Läbimõõt 58 mm. Ava on toru loodud varjutatud ala. Seega on varju ristküliku pindala:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m2

Keskmise toru efektiivsus on 80%, päikese insolatsioon Moskva jaoks on umbes 1170 kW * h / m2 aastas. Seega töötab üks toru aastas:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kW * h

Tuleb märkida, et see on väga ligikaudne hinnang. Tekkiva energia hulk sõltub paigaldise orientatsioonist, nurgast, aasta keskmisest temperatuurist jne. avaldanud

Peamine mugavuse kriteerium privaatses suvilas või korteris on soojus. Külmas majas ei aita mugavat keskkonda luua isegi kõige luksuslikum keskkond. Kuid selleks, et ruumis püsiks elamiseks optimaalne temperatuur mitte ainult suvel, vaid ka talvel, peate paigaldama küttesüsteemi.

Seda saab täna lihtsalt teha, ostes soojusallikaks gaasi-, diisel- või elektriboileri. Kuid probleem on selles, et selliste seadmete kütus on kallis ja seda pole saadaval kõigis piirkondades. Mida siis valida? Parim lahendus on alternatiivsed allikad soojust ja eriti päikesekütet.

Seade ja tööpõhimõte

Mis on selline süsteem? Kõigepealt olgu öeldud, et päikeseküttel on kaks võimalust. Need hõlmavad elementide kasutamist, mis erinevad nii disaini kui ka eesmärgi poolest:

• Koguja;
• Fotogalvaaniline paneel.

Ja kui esimest tüüpi seadmed on mõeldud puhtalt siseruumides hooldamiseks mugav temperatuur, siis päikesepaneelid kodu kütteks saab kasutada elektri ja soojuse tootmiseks. Nende tööpõhimõte põhineb päikeseenergia muundamisel ja selle salvestamisel patareides, et seda saaks seejärel kasutada erinevateks vajadusteks.

Vaatame videot, kõike selle kollektsionääri kohta:

Kollektori kasutamine võimaldab korraldada eramaja jaoks ainult päikeseküttesüsteeme kasutamise ajal soojusenergia... Selline seade töötab järgmiselt. Päikesekiired soojendada vett, mis on soojuskandja ja tuleb torustikust. Sama süsteemi saab kasutada ka sooja veevarustusena. Kompositsioon sisaldab spetsiaalseid fotoelemente.

Koguja seade

Kuid lisaks neile sisaldab päikesekütte täielik komplekt:

• spetsiaalne paak;
• Avankaamera;
• Torudest ja karpi suletud radiaator, milles esisein on klaasist.

Katusel asuvad päikesepaneelid kodu kütteks. Selles soojenev vesi liigub esikambrisse, kus see asendatakse kuuma jahutusvedelikuga. See võimaldab säilitada süsteemis püsivat dünaamilist rõhku.

Küttetüübid alternatiivsete allikate abil

Lihtsaim viis valgusti energia soojuseks muundamiseks on kasutada kodu kütmiseks päikesepaneele. Neid kasutatakse üha enam täiendava energiaallikana. Kuid mis need seadmed on ja kas need on tõesti tõhusad?

Vaatame videot, töötüüpe ja nende omadusi:

Maja katusele paigaldatud päikeseküttesüsteemi ülesanne on neelata võimalikult palju päikesekiirgust, seejärel muuta see inimesele nii vajalikuks energiaks. Kuid tuleb meeles pidada, et seda saab muundada nii soojus- kui ka elektrienergiaks. Soojuse ja vee soojendamiseks kasutatakse päikeseküttesüsteeme. Elektrivoolu tekitamiseks kasutatakse spetsiaalseid patareisid. Nad salvestavad energiat päeval ja vabastavad selle öösel. Kuid tänapäeval on ka kombineeritud süsteeme. Nendes toodavad päikesepaneelid samaaegselt soojust ja elektrit.

Mis puutub kodukütteks mõeldud päikeseenergia veesoojenditesse, siis neid pakutakse turul laias valikus. Veelgi enam, mudelitel võib olla erinev eesmärk, disain, tööpõhimõte, mõõtmed.

Erinevad valikud

Näiteks välimuselt ja disainilt jagunevad eramaja küttesüsteemid:

1. Lame;
2. Torukujuline vaakum.

Eesmärgi järgi liigitatakse need kasutamiseks:

• Kütte- ja soojaveevarustussüsteemid;
• Vee soojendamiseks basseinis.

Tööpõhimõttes on erinevusi. Kollektoritega päikeseküte on ideaalne valik suvilatesse, kuna ei vaja elektriliitumist. Mudelid koos sunnitud ringlusühenda ühine süsteem küte, neis toimub jahutusvedeliku ringlus pumba abil.

Vaatame videot, võrdleme lame- ja torukollektoreid:

Kõik kollektorid ei sobi päikesekütteks maamaja... Selle kriteeriumi järgi jagunevad need järgmisteks osadeks:

• Hooajaline;
• Aastaringselt.

Esimesi kasutatakse äärelinna hoonete kütmiseks, teisi eramajapidamistes.

Võrrelge tavaliste küttesüsteemidega

Kui võrrelda seda seadet gaasi või elektriga, siis on sellel palju rohkem eeliseid. Esiteks on see kütusesäästlikkus. Suvel suudab päikeseküte majas elavaid inimesi täiel määral ära pakkuda kuum vesi... Sügisel ja kevadel, kui selgeid päevi on vähe, saab seadmeid kasutada tavakatla koormuse vähendamiseks. Mis puutub talvehooaega, siis tavaliselt on sel ajal kollektorite efektiivsus väga madal.

Vaatame videot, kollektorite efektiivsust talvel:

Kuid lisaks kütuse kokkuhoiule ka töötavate seadmete kasutamine päikese toitel, vähendab sõltuvust gaasist ja elektrist. Päikesekütte paigaldamiseks ei ole vaja luba hankida ja selle saab paigaldada igaüks, kellel on algteadmised torustikust.

Vaatame videot, varustuse valiku kriteeriume:

Teine pluss on kollektori pikk kasutusiga. Seadmete garanteeritud kasutusiga on vähemalt 15 aastat, mis tähendab, et sellel perioodil on teie kommunaalmaksed minimaalsed.

Kuid nagu igal seadmel, on ka kollektoril mõned puudused:

• Eramu päikeseveeboilerite hind on üsna kõrge;
• Suutmatus kasutada seda ainsa soojusallikana;
• Vajalik on akumulatsioonipaagi paigaldamine.

Üks nüanss on veel. Päikesekütte efektiivsus on piirkonniti erinev. Lõunapoolsetes piirkondades, kus päikese aktiivsus on kõrge, on seadmete efektiivsus kõrgeim. Seetõttu on selliseid seadmeid kõige tulusam kasutada lõunas ja põhjas on see vähem efektiivne.

Päikesekollektori valik ja paigaldus

Enne küttesüsteemi kuuluvate seadmete paigaldamise jätkamist on vaja uurida selle võimalusi. Selleks, et teada saada, kui palju soojust on maja kütmiseks vaja, peate arvutama selle pindala. Oluline on valida õige koht päikesekollektori paigaldamiseks. See peaks olema kogu päeva jooksul võimalikult valgustatud. Seetõttu paigaldatakse seadmed tavaliselt katuse lõunapoolsele osale.

Paigaldustööd on parem usaldada spetsialistidele, sest isegi väike viga päikeseküttesüsteemi paigaldamisel toob kaasa süsteemi efektiivsuse olulise languse. Ainult kui õige paigaldus päikesekollektor, see kestab kuni 25 aastat ja tasub end täielikult ära esimese 3 aastaga.

Kollektsionääride peamised tüübid ja nende omadused

Kui hoone mingil põhjusel seadmete paigaldamiseks ei sobi, võite paneelid asetada kõrvalhoonele ja panna ajam keldrisse.

Päikesekütte eelised

Eespool käsitleti nüansse, millele peaksite selle süsteemi valimisel tähelepanu pöörama. Ja kui tegite kõik õigesti, toob teie päikeseküttesüsteem teile ainult meeldivaid hetki. Selle eeliste hulgas tuleks märkida:

• Võimalus varustada maja aastaringselt soojaga, temperatuuri reguleerimise võimalusega;
• Täielik autonoomia tsentraliseeritud kommunaalteenustest ja väiksemad finantskulud;
• Päikeseenergia kasutamine erinevateks vajadusteks;
• Seadmete pikk kasutusiga ja harvad hädaolukorrad.

Ainus, mis takistab tarbijaid eramaja kütmiseks päikesesüsteemi ostmast, on nende töö sõltuvus elukoha geograafiast. Kui selgeid päevi on teie piirkonnas harva, on seadmete efektiivsus minimaalne.