그룹 B3TPEN31의 학생들이 준비했습니다.
태양열 난방 시스템은 태양 복사를 열 에너지원으로 사용하는 시스템입니다. 다른 저온 난방 시스템과의 특징적인 차이점은 태양 복사를 포착하여 열 에너지로 변환하도록 설계된 태양열 수신기인 특수 요소를 사용한다는 것입니다.
태양 복사를 사용하는 방법에 따라 태양열 저온 난방 시스템은 수동 및 능동으로 나뉩니다.
수동적 인
수동형 태양열 난방 시스템은 건물 자체 또는 개별 인클로저(수집기 건물, 집열기 벽, 집열기 지붕 등)가 태양 복사를 받아 열로 변환하는 요소 역할을 하는 수동 시스템이라고 합니다.
패시브 저온 태양열 난방 시스템 "벽 수집기": 1 - 태양 광선; 2 - 빔 투명 스크린; 3 - 에어 댐퍼; 4 - 가열 된 공기; 5 - 방의 냉각 공기; 6 - 벽 어레이의 자체 장파 열 복사; 7 - 검은 광선을 감지하는 벽면; 8 - 블라인드.
활동적인
저온 태양열 난방 시스템은 태양열 집열기가 건물에 속하지 않는 독립적인 별도의 장치인 능동 시스템이라고 합니다. 활성 태양계는 다음과 같이 세분될 수 있습니다.
목적별(온수 공급 시스템, 난방 시스템, 열 및 냉수 공급을 위한 복합 시스템)
사용된 냉각수 유형(액체 - 물, 부동액 및 공기);
작업 기간 (연중, 계절);
계획의 기술 솔루션에 따라 (1-, 2-, 다중 회로).
태양열 난방 시스템의 분류
다양한 기준에 따라 분류할 수 있습니다.
약속에 의해:
1. 온수 공급 시스템(DHW);
2. 난방 시스템;
3. 결합 시스템;
사용된 냉각수 유형:
1. 액체;
2. 공기;
작업 기간:
1. 연중무휴
2. 계절;
계획의 기술 솔루션에 따르면 :
1. 단일 회로;
2. 이중 회로;
3. 다중 회로.
공기는 작동 매개변수의 전체 범위에서 널리 사용되는 비동결 냉각제입니다. 열 운반체로 사용할 때 난방 시스템과 환기 시스템을 결합하는 것이 가능합니다. 그러나 공기는 저열 열 운반체이므로 물 시스템과 비교하여 공기 가열 시스템 장치의 금속 소비가 증가합니다.
물은 열을 유지하고 널리 사용되는 열 운반체입니다. 그러나 0 ° C 미만의 온도에서는 부동액을 추가해야합니다. 또한 산소로 포화된 물은 파이프라인과 장치를 부식시킨다는 점을 염두에 두어야 합니다. 그러나 수중 태양열 시스템에서 금속 소비는 훨씬 더 적기 때문에 광범위한 적용에 크게 기여합니다.
계절별 태양열 온수 시스템은 일반적으로 단일 회로이며 외부 온도가 양수인 기간 동안 여름 및 과도기 동안 작동합니다. 서비스 시설의 목적 및 작동 조건에 따라 추가 열원이 있거나 없을 수 있습니다.
건물의 태양열 난방 시스템은 일반적으로 이중 회로 또는 대부분의 경우 다중 회로이며 다른 회로에 다른 열 운반체를 사용할 수 있습니다(예: 태양열 회로 - 비동결 액체 수용액, 중간 회로 - 물, 소비자 회로 - 공기).
건물의 열 및 냉기 공급을 위한 연중 내내 결합된 태양광 시스템은 다중 회로이며 전통적인 화석 연료 열 발생기 또는 열 변압기 형태의 추가 열원을 포함합니다.
태양열 공급 시스템의 개략도는 그림 4.1.2에 나와 있습니다. 여기에는 세 가지 순환 회로가 포함됩니다.
태양열 집열기(1), 순환 펌프(8) 및 액체 열 교환기(3)로 구성된 제1 회로;
저장 탱크(2), 순환 펌프(8) 및 열교환기(3)로 구성된 제2 회로;
세 번째 회로는 저장 탱크 2, 순환 펌프 8, 물-공기 열교환기(공기 히터) 5로 구성됩니다.
태양열 공급 시스템의 개략도: 1 - 태양열 집열기; 2 - 저장 탱크; 3 - 열교환기; 4 - 건물; 5 - 에어 히터; 6 - 난방 시스템 백업; 7 - 온수 공급 시스템의 더블러; 8 - 순환 펌프; 9 - 팬.
작동
태양열 난방 시스템은 다음과 같이 작동합니다. 태양열 집열기(1)에서 가열된 수열 회로의 열 운반체(부동액)는 열교환기(3)로 들어가고, 여기서 부동액의 열은 아래의 열교환기(3)의 쉘 공간에서 순환하는 물로 전달됩니다. 2차 회로의 펌프(8)의 작동. 가열된 물은 어큐뮬레이터 탱크 2로 들어갑니다. 어큐뮬레이터 탱크에서 물은 온수 공급 펌프 8에 의해 취해지며 필요한 경우 백업 7에서 필요한 온도로 가져와 건물의 온수 공급 시스템으로 들어갑니다. 저장 탱크의 보충은 급수 시스템에서 수행됩니다.
난방을 위해 저장 탱크 2의 물은 세 번째 회로 8의 펌프에 의해 히터 5로 공급되며, 이를 통해 팬 9의 도움으로 공기가 통과하고 가열되면 건물 4로 들어갑니다. 태양열 복사 또는 태양열 집열기에서 생성된 열 에너지 부족으로 작동 대기 상태로 활성화 6.
각 경우에 태양열 공급 시스템 요소의 선택 및 배치는 기후 요인, 대상의 목적, 열 소비 방식 및 경제 지표에 의해 결정됩니다.
단일 회로 열사이펀 태양열 온수 공급 시스템의 개략도
시스템의 특징은 열사이펀 시스템의 경우 어큐뮬레이터 탱크의 하단이 수집기의 상단 지점 위에 위치해야 하며 수집기로부터 3-4m 이상 떨어져 있지 않아야 하고 펌프 순환이 있어야 한다는 것입니다. 냉각수, 어큐뮬레이터 탱크의 위치는 임의적일 수 있습니다.
Nbsp; 계산 태양열 집열기를 사용하는 열 공급 시스템 특수 발전소, 비전통 및 재생 에너지 소스 기반 발전소에서 모든 형태의 교육을 받는 학생들을 위한 계산 및 그래픽 작업 수행을 위한 체계적인 지침 계산 태양열 집열기를 사용하는 열 공급 시스템: 지침 비전통 및 재생 가능 에너지원을 기반으로 하는 발전소, 특수 발전소에서 모든 형태의 교육을 받는 학생들을 위해 계산 및 그래픽 작업을 수행하기 위해 / A. V. 목차 1. 이론적 조항 1.1. 평면형 태양열 집열기의 설계 및 주요 특성 1.2. 태양열 공급 시스템의 기본 요소 및 개략도 2. 설계 단계 3. 건물 난방을 위한 열 계산 3.1. 기본 조항 3.2. 전송 열 손실의 결정 3.3. 환기 공기 가열을 위한 열 소비량 결정 3.4. 온수 공급을 위한 열 소모량 결정 4. 태양열 공급 시스템의 계산 문헌 이론적인 조항
평판형 태양열 집열기의 설계 및 주요 특성
평판형 태양열 집열기(SC)는 태양열 난방 및 온수 시스템의 주요 요소입니다. 그 작동 원리는 간단합니다. 수집기에 떨어지는 대부분의 태양 복사는 태양 복사와 관련하여 "검은색"인 표면에 의해 흡수됩니다. 흡수된 에너지의 일부는 수집기를 통해 순환하는 유체로 전달되고 나머지는 환경과의 열교환 결과 손실됩니다. 액체에 의해 운반되는 열은 저장되거나 가열 부하를 덮는 데 사용되는 유용한 열입니다.
집열기의 주요 요소는 다음과 같습니다. 일반적으로 금속으로 만들어진 흡수판, 태양 복사의 최대 흡수를 위한 무반사 흑색 코팅; 액체 또는 공기가 순환하고 흡수판과 열 접촉하는 파이프 또는 채널; 판의 바닥과 측면 가장자리의 단열; 플레이트를 위에서 절연하기 위해 투명 코팅으로 분리된 하나 이상의 에어 갭; 마지막으로 내구성과 내후성을 위한 하우징입니다. 그림에서. 1은 물과 공기 히터의 단면을 보여줍니다.
쌀. 1. 물과 공기 냉각제가 있는 태양열 집열기의 개략도: 1 - 단열재; 2 - 공기 채널; 3 - 투명 코팅; 4 - 흡수판; 5 - 플레이트에 연결된 파이프.
투명 커버는 일반적으로 유리로 만들어집니다. 유리는 내후성 및 기계적 특성이 우수합니다. 비교적 저렴하고 산화철 함량이 낮아 높은 투명도를 가질 수 있습니다. 유리의 단점은 취약성과 높은 무게입니다. 유리와 함께 플라스틱 재료도 사용할 수 있습니다. 플라스틱은 일반적으로 파손되기 쉽고 가벼우며 습한 시트 형태로 저렴합니다. 그러나 일반적으로 유리만큼 내후성이 없습니다. 플라스틱 시트의 표면은 쉽게 긁히며 많은 플라스틱이 시간이 지남에 따라 분해되고 노란색으로 변하여 태양열 투과율과 기계적 강도가 감소합니다. 플라스틱에 비해 유리의 또 다른 장점은 유리가 흡수판에서 떨어지는 모든 장파(열) 복사를 흡수하거나 반사한다는 것입니다. 복사에 의한 환경으로의 열 손실은 장파 복사의 일부를 투과시키는 플라스틱 코팅의 경우보다 더 효율적으로 감소됩니다.
플랫 컬렉터는 직접 및 확산 복사를 모두 흡수합니다. 직사광선은 햇볕에 쬐인 물체에 그림자를 드리웁니다. 확산 복사는 지구 표면에 도달하기 전에 구름과 먼지에 의해 반사되고 산란됩니다. 직사광선과 달리 그림자가 생기지 않습니다. 평판 수집기는 일반적으로 건물에 영구적으로 설치됩니다. 그 방향은 태양광 발전소가 운영될 위치와 시간에 따라 다릅니다. 평면 수집기는 물을 가열하고 실내를 데우는 데 필요한 낮은 등급의 열을 제공합니다.
포물선 또는 프레넬 집광기가 있는 집열기를 포함하여 집속(집중) 태양열 집열기는 태양열 난방 시스템에 사용할 수 있습니다. 대부분의 집속 수집기는 직사광선만 사용합니다. 평면 수집기보다 집속 수집기의 장점은 열이 환경으로 손실되는 표면적이 더 작기 때문에 작동 유체가 평면 수집기보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다는 것입니다. 그러나 난방 및 온수 공급이 필요한 경우 더 높은 온도는 거의(또는 전혀) 중요하지 않습니다. 대부분의 집광 시스템에서 수집기는 태양의 위치를 추적해야 합니다. 태양을 표시하지 않는 시스템은 일반적으로 1년에 여러 번 조정해야 합니다.
저수지의 순간적 특성(즉, 주어진 순간의 특성, 그 순간의 기상 및 운영 조건에 따른 특성)과 장기간의 특성을 구별해야 합니다. 실제로 태양열 집열기는 일년 내내 다양한 조건에서 작동합니다. 어떤 경우에는 작동 모드가 고온 및 낮은 컬렉터 효율을 특징으로 하고, 다른 경우에는 반대로 저온 및 고효율을 특징으로 합니다.
다양한 조건에서 수집기의 작동을 고려하려면 기상 및 작동 요인에 대한 순간 특성의 의존성을 결정할 필요가 있습니다. 집열기의 특성을 설명하려면 두 가지 매개변수가 필요합니다. 하나는 흡수된 에너지의 양을 결정하고 다른 하나는 환경으로의 열 손실을 결정합니다. 이러한 매개변수는 적절한 조건 범위에서 저장소의 순간 효율성을 측정하는 테스트에 의해 가장 잘 결정됩니다.
주어진 시간에 집열기에서 제거된 유용한 에너지는 집열판이 흡수된 태양 에너지의 양과 환경으로 손실되는 에너지 양의 차이입니다. 거의 모든 기존 플랫 컬렉터 구조의 계산에 적용할 수 있는 방정식은 다음과 같습니다.
여기서 단위 시간당 수집기에서 제거된 유용한 에너지는 W입니다. - 수집기 면적, m 2; - 수집기로부터의 열 제거 계수; - 수집기 평면에서 총 태양 복사의 자속 밀도 W / m 2; - 태양 복사와 관련된 투명 코팅의 투과 능력; - 태양 복사와 관련된 집열판의 흡수 능력; - 수집기의 총 열 손실 계수, W / (m 2 ° С); - 수집기 입구의 액체 온도, ° С; - 주변 온도, ° С.
언제든지 수집기에 떨어지는 태양 복사는 직접 복사, 확산 복사 및지면 또는 주변 물체에서 반사되는 복사의 세 부분으로 구성되며, 그 양은 수평선에 대한 수집기의 경사각과 이들의 특성에 따라 다릅니다. 사물. 컬렉터가 테스트될 때 복사속 밀도 NS수집기와 수평선에 대한 동일한 경사각에 설치된 일사계로 측정했습니다. 계산에 사용 NS-이 방법은 집열기 표면에 태양 복사의 평균 월 도착에 대한 지식이 필요합니다. 대부분의 참고서에는 수평면에 도달하는 평균 월별 방사선에 대한 데이터가 포함되어 있습니다.
어떤 시점에서 집열판에 의해 흡수된 태양 복사의 자속 밀도는 입사 복사 자속 밀도의 곱과 같습니다. NS, 투명 코팅 시스템의 투과 능력 NS집전판의 흡수 능력 NS... 후자의 양은 모두 재료와 태양 복사의 입사각(즉, 표면에 대한 법선과 태양 광선 방향 사이의 각도)에 따라 다릅니다. 태양 복사의 직접, 확산 및 반사 구성 요소는 다른 각도로 수집기 표면에 들어갑니다. 따라서 광학적 특성 NS그리고 NS각 구성 요소의 기여도를 고려하여 계산해야 합니다.
수집기는 다양한 방식으로 열을 잃습니다. 판에서 투명 코팅으로, 상도에서 외부 공기로의 열 손실은 복사와 대류에 의해 발생하지만 첫 번째와 두 번째 경우의 이러한 손실 비율은 동일하지 않습니다. 컬렉터의 절연된 바닥과 측벽을 통한 열 손실은 열전도율로 인한 것입니다. 집열기는 모든 열 손실이 가능한 한 낮은 방식으로 설계되어야 합니다.
총 손실 계수의 곱 유 엘식 (1)의 온도차는 흡수판의 온도가 모든 곳에서 액체 입구 온도와 같다면 흡수판의 열 손실을 나타냅니다. 액체가 가열되면 수집판은 입구의 액체 온도보다 높은 온도를 갖습니다. 이것은 판에서 액체로의 열전달에 필요한 조건입니다. 따라서 수집기의 실제 열 손실은 제품 값보다 큽니다. 열 제거 계수를 사용하여 손실의 차이를 고려합니다. 정말로.
총 손실 계수 유 엘는 투명 절연체를 통한 손실 계수의 합, 집열기의 바닥 및 측벽과 같습니다. 잘 설계된 수집기의 경우 마지막 두 요소의 합은 일반적으로 약 0.5 - 0.75 W/(m 2 ° C)입니다. 투명 단열재를 통한 손실 계수는 흡수판의 온도, 투명 코팅의 수와 재료, 스펙트럼의 적외선 부분에서 판의 흑색도, 주변 온도 및 풍속에 따라 다릅니다.
식 (1)은 집열기의 유용한 에너지가 입구의 액체 온도에서 결정되기 때문에 태양 에너지 시스템을 계산하는 데 편리합니다. 그러나 환경에 대한 열 손실은 흡수판의 평균 온도에 따라 달라지며, 매니폴드를 통과하면서 유체가 가열되면 항상 입구 온도보다 높습니다. 열 제거 계수 정말로는 전체 흡수판의 온도가 저장실의 액체 온도와 같을 때 저장고의 액체 온도가 흐름 방향으로 증가할 때의 실제 유용 에너지와 유효 에너지의 비율과 같습니다. 입구.
계수 정말로수집기를 통과하는 액체의 유속과 흡수판의 설계(두께, 재료 특성, 파이프 사이의 거리 등)에 따라 달라지며 태양 복사의 강도와 흡수판 및 환경의 온도와 거의 무관합니다.
태양열 난방 시스템의 기본 요소 및 개략도
태양열 난방 시스템(또는 태양열 발전소)은 수동 및 능동으로 나눌 수 있습니다. 가장 간단하고 저렴한 것은 건물의 건축 및 건축 요소를 사용하여 태양 에너지를 수집 및 분배하고 추가 장비가 필요하지 않은 수동 시스템 또는 "태양열 주택"입니다. 대부분의 경우 이러한 시스템에는 남쪽을 향한 검은색 건물 벽이 포함되며, 그로부터 어느 정도 떨어진 곳에 투명한 덮개가 있습니다. 벽과 투명 덮개 사이의 공간을 건물의 내부 볼륨과 연결하는 벽의 상단 및 하단 부분에 개구부가 있습니다. 태양 복사는 벽을 가열합니다. 벽을 씻는 공기는 벽에서 가열되어 상부 개구부를 통해 건물로 들어갑니다. 공기 순환은 자연 대류 또는 팬에 의해 제공됩니다. 수동 시스템의 일부 장점에도 불구하고 주로 태양 복사를 수집, 저장 및 분배하기 위해 특별히 설치된 장비가 있는 능동 시스템이 사용됩니다. 이러한 시스템은 건물의 구조를 개선하고 태양 에너지 사용 효율성을 높이며 더 많은 기회를 제공하기 때문입니다. 열 부하를 조절하고 적용 영역을 확장합니다. 각 특정 경우에 활성 태양열 공급 시스템 요소의 선택, 구성 및 레이아웃은 기후 요인, 물체 유형, 열 소비 모드, 경제 지표에 의해 결정됩니다. 이러한 시스템의 특정 요소는 태양열 집열기입니다. 열교환기, 축 압기, 중복 열원, 위생 피팅과 같은 사용 된 요소는 산업에서 널리 사용 됩니다. 태양열 집열기는 태양 복사를 열로 변환하고, 이는 집열기에서 순환하는 가열된 냉각제로 전달됩니다.
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위에서 설명한 기본 요소 외에도 태양열 공급 시스템에는 펌프, 파이프라인, 계측 및 자동화 요소 등이 포함될 수 있습니다. 이러한 요소의 다른 조합은 특성 및 비용 측면에서 다양한 태양열 공급 시스템으로 이어집니다. 태양광 발전소의 사용을 기반으로 주거, 사무실 건물, 산업 및 농업 시설의 난방, 냉방 및 온수 공급 작업을 해결할 수 있습니다.
태양광 발전소에는 다음과 같은 분류가 있습니다.
1) 목적에 따라:
온수 공급 시스템;
난방 시스템;
난방 및 냉방을 위한 복합 설비;
2) 사용된 냉각수의 유형에 따라:
액체;
공기;
3) 작업 기간:
일년 내내;
계절;
4) 계획의 기술적 솔루션에 따라 :
단일 회로;
이중 회로;
다중 회로.
태양열 난방 시스템에서 가장 일반적으로 사용되는 열 운반체는 액체(물, 에틸렌 글리콜 용액, 유기물) 및 공기입니다. 그들 각각에는 특정 장점과 단점이 있습니다. 공기가 얼지 않고 누출 및 장비 부식과 관련된 주요 문제를 일으키지 않습니다. 그러나 공기의 밀도가 낮고 열용량이 작기 때문에 공기 설비의 크기, 냉각수를 펌핑하는 데 필요한 전력 소비는 액체 시스템보다 높습니다. 따라서 운영되는 대부분의 태양열 난방 시스템에서 액체가 선호됩니다. 주택 및 공동 요구 사항의 경우 주요 열 운반자는 물입니다.
외부 온도가 음수인 기간 동안 태양열 집열기가 작동하는 경우 부동액을 냉각제로 사용하거나 냉각수의 결빙을 방지하기 위해 어떤 식으로든(예: 물을 적시에 배수, 가열, 태양열 집열기 단열) ).
소규모 원격 소비자를 제공하는 저용량 태양열 공급 시스템은 종종 열 운반체의 자연 순환 원리에 따라 작동합니다. 물 탱크는 태양열 집열기 위에 있습니다. 이 물은 특정 각도에 위치한 SC의 하부로 공급되어 가열되기 시작하고 밀도가 변하고 중력에 의해 수집기 채널을 통해 상승합니다. 그런 다음 탱크 상단으로 들어가고 수집기의 위치는 바닥에서 찬물로 가져옵니다. 자연 순환 모드가 설정됩니다. 보다 강력하고 효율적인 시스템에서 태양열 회로의 물 순환은 펌프에 의해 제공됩니다.
태양열 공급 시스템의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 2, 3은 두 가지 주요 그룹으로 나눌 수 있습니다. 개방 루프 또는 직접 흐름 회로에서 작동하는 설비(그림 2); 폐쇄 회로에서 작동하는 설비(그림 3). 첫 번째 그룹의 설치에서 냉각제는 태양열 집열기(그림 2a, b) 또는 태양열 회로 열교환기(그림 2c)에 공급되어 가열되어 소비자 또는 소비자에게 직접 유입됩니다. 저장 창고. 태양열 발전소 후 열 운반체의 온도가 설정 수준 아래로 판명되면 열 운반자는 중복 열원에서 가열됩니다. 고려 된 계획은 주로 산업 시설, 장기 열 저장 시스템에서 사용됩니다. 집열기 출구에서 냉각수의 일정한 온도 수준을 보장하려면 자동 장치의 사용이 필요한 낮 동안의 일사 강도 변화 법칙에 따라 냉각수 유량을 변경해야합니다. 시스템을 복잡하게 만듭니다. 두 번째 그룹의 계획에서 태양열 집열기의 열 전달은 저장 탱크를 통해 또는 냉각수를 직접 혼합하거나(그림 3a) 내부에 둘 모두에 위치할 수 있는 열교환기를 통해 수행됩니다. 탱크 (그림 1.4 b) 및 외부 (그림 3 c). 가열된 냉각수는 탱크를 통해 소비자에게 들어가고 필요한 경우 중복 열원에서 가열됩니다. 그림에 표시된 구성표에 따라 작동하는 설비. 3, 단일 회로(그림 3a), 이중 회로(그림 3b) 또는 다중 회로(그림 3c, d)일 수 있습니다.
쌀. 2. 직접 흐름 시스템의 개략도: 1-태양열 집열기; 2- 배터리; 3열 교환기
쌀. 3. 태양열 난방 시스템의 개략도
이 또는 그 변형 계획의 적용은 부하의 특성, 소비자 유형, 기후, 경제적 요인 및 기타 조건에 따라 다릅니다. 그림에서 고려 3가지 방식은 상대적으로 단순하고 작동의 신뢰성이 높기 때문에 현재 가장 많이 활용되고 있습니다.
업무 수행의 단계
정산 및 그래픽 작업은 다음과 같은 주요 단계로 구성됩니다.
1) "건물 계획" 도면의 실행.
2) 태양열 집열기를 사용한 난방 시스템의 열 방식 선택
3) "태양열 집열기를 이용한 난방 및 온수 공급 방식" 도면의 실행
4) 난방 부하 계산(난방 및 온수 공급).
5) 태양열 난방 시스템의 계산 및 태양 에너지에 의해 제공되는 열부하 비율 NS- 방법.
6) 해설서 작성.
설명:
소치의 올림픽 시설 설계에서 특히 중요한 것은 환경 친화적인 재생 에너지원, 주로 태양 복사의 사용입니다. 이와 관련하여 랴오닝성(중국)의 주거 및 공공 건물에서 수동 태양열 공급 시스템의 개발 및 구현 경험이 흥미로울 것입니다. 중국의 이 지역의 지리적 위치와 기후 조건은 소치.
중화인민공화국의 경험
자오 진링, 캔드. 기술. Dalian Polytechnic University (PRC) Sci., 산업 열 발전 시스템과 인턴,
A. 야.쉘긴스키, 닥터 테크. 과학, 교수, 과학. 헤드, MPEI(TU), 모스크바
소치의 올림픽 시설 설계에서 특히 중요한 것은 환경 친화적인 재생 에너지원, 주로 태양 복사의 사용입니다. 이와 관련하여 랴오닝성(중국)의 주거 및 공공 건물에 수동 태양열 난방 시스템을 개발하고 구현한 경험이 흥미로울 것입니다. 중국의 이 지역의 지리적 위치와 기후 조건은 소치와 비슷하기 때문입니다. .
열 공급 시스템에 재생 가능한 에너지원(RES)을 사용하는 것은 현재 관련성이 있고 매우 유망하며, 전통적인 에너지원(석유, 가스 등)이 무제한이 아니기 때문에 이 문제에 대한 유능한 접근 방식이 필요합니다. 이와 관련하여 중국을 비롯한 많은 국가에서 환경 친화적 인 재생 가능 에너지 원의 사용으로 전환하고 있으며 그 중 하나가 태양 복사열입니다.
중화 인민 공화국에서 태양 복사열의 효율적인 사용 가능성은 지역에 따라 다릅니다. 왜냐하면 국가의 다른 지역의 기후 조건이 매우 다르기 때문입니다. 더운 여름과 혹독한 겨울이 있는 온대 대륙(서쪽과 북쪽)에서, 국가 중부 지역의 아열대 지방 남부 해안과 섬의 열대 몬순은 물체가 위치한 지역의 지리적 위치에 따라 결정됩니다(표).
| 테이블 중국 전역의 태양광 자원 분포 |
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랴오닝성에서는 일사 강도가 연간 5,000 ~ 5,850 MJ/m2(소치에서는 연간 약 5,000 MJ/m2)이므로 사용을 기반으로 건물의 냉난방 시스템을 적극적으로 사용할 수 있습니다. 태양 복사 에너지. 태양 복사열과 실외 공기를 변환하는 이러한 시스템은 능동 및 수동으로 나눌 수 있습니다.
수동형 태양열 난방 시스템(PSS)에서는 가열된 공기의 자연 순환, 즉 중력이 사용됩니다(그림 1).
능동 태양열 공급 시스템(그림 2)에서는 작동을 보장하기 위해 추가 에너지원(예: 전기)이 필요합니다. 태양 복사의 열은 태양열 집열기로 이동하여 부분적으로 축적되어 중간 열 운반체로 전달되고 펌프에 의해 운반되어 건물 전체에 분배됩니다.
다음과 같은 이유로 추가 에너지 비용 없이 구내 공기의 해당 매개변수가 제공되는 열 및 냉기 소비가 0인 시스템이 가능합니다.
- 필요한 단열재;
- 적절한 열 및 저온 저장 특성을 가진 건축 자재 선택;
- 적절한 특성을 가진 추가 열 및 냉각 축 압기 시스템에서 사용하십시오.
그림에서. 3은 실내 공기 온도를 보다 정확하게 조절할 수 있게 해주는 요소(커튼, 밸브)가 있는 건물의 수동 난방 시스템 작동에 대한 개선된 방식을 보여줍니다. 건물의 남쪽에는 거대한 벽(콘크리트, 벽돌 또는 석재)과 외부의 벽에서 짧은 거리에 설치된 유리 파티션으로 구성된 이른바 트롬버스 벽이 설치됩니다. 거대한 벽의 외부 표면은 어두운 색으로 칠해져 있습니다. 유리 파티션은 거대한 벽과 유리 파티션과 거대한 벽 사이의 공기를 가열합니다. 복사 및 대류 열 교환으로 인해 가열된 거대한 벽은 축적된 열을 실내로 전달합니다. 따라서 이 디자인은 집열기와 축열기의 기능을 결합합니다.
유리 칸막이와 벽 사이의 공간에 있는 공기는 추운 기간과 맑은 날에는 방에 열을 공급하는 열 운반체로 사용됩니다. 밤의 추운 기간 동안 환경으로의 열유속과 따뜻한 기간의 맑은 날에 과도한 열유속을 방지하기 위해 커튼이 사용되어 거대한 벽과 외부 환경 사이의 열 전달을 크게 줄입니다.
커튼은 은색 마감 처리된 부직포로 제작되었습니다. 필요한 공기 순환을 보장하기 위해 거대한 벽의 상부와 하부에 위치한 공기 밸브가 사용됩니다. 공기 밸브 작동의 자동 제어를 통해 유인실에서 필요한 열 획득 또는 열 흐름을 유지할 수 있습니다.
수동 태양열 난방 시스템은 다음과 같이 작동합니다.
1. 추운 기간(난방) 동안:
- 화창한 날 - 커튼이 올라가고 밸브가 열립니다(그림 3a). 이것은 유리 칸막이를 통해 거대한 벽을 가열하고 유리 칸막이와 벽 사이의 공간에서 공기를 가열합니다. 열은 가열 된 벽과 레이어에서 가열 된 공기에서 실내로 들어가고 다른 온도에서 공기 밀도의 차이로 인한 중력의 영향으로 레이어와 실내를 순환합니다 (자연 순환).
- 밤, 저녁 또는 흐린 날 - 커튼이 내리고 밸브가 닫힙니다(그림 3b). 외부 환경으로의 열유속이 크게 감소합니다. 방의 온도는 태양 복사에서 이 열을 축적한 거대한 벽의 열 흐름에 의해 유지됩니다.
2. 따뜻한 기간(냉각) 동안:
- 화창한 날 - 커튼이 내리고 아래쪽 밸브가 열리고 위쪽 밸브가 닫힙니다(그림 3c). 커튼은 태양 복사로부터 거대한 벽의 가열을 보호합니다. 외부 공기는 집의 음영 처리된 쪽에서 방으로 들어오고 유리 파티션과 벽 사이의 중간층을 통해 환경으로 나옵니다.
- 밤, 저녁 또는 흐린 날 - 커튼이 올라가고 아래쪽 밸브가 열리고 위쪽 밸브가 닫힙니다(그림 3d). 외부 공기는 집 반대편에서 방으로 들어오고 유리 파티션과 거대한 벽 사이의 중간층을 통해 환경으로 나옵니다. 벽은 중간층을 통과하는 공기와의 대류 열 교환의 결과로 그리고 복사에 의한 열의 환경으로의 유출로 인해 냉각됩니다. 차가운 벽은 낮 동안 실내에 필요한 온도를 유지합니다.
건물의 수동 태양열 난방 시스템을 계산하기 위해 자연 대류 하에서의 비정상 열 전달의 수학적 모델이 건물에 필요한 온도 조건을 제공하기 위해 개발되었으며, 이는 둘러싸는 구조의 열물리적 특성, 일사량의 일일 변화 및 온도에 따라 다릅니다. 외부 공기.
Dalian Polytechnic University에서 얻은 결과의 신뢰성과 정교함을 결정하기 위해 수동 태양열 난방 시스템을 갖춘 Dalian에 위치한 주거용 건물의 실험 모델을 개발, 제조 및 조사했습니다. Trombus 벽은 자동 공기 댐퍼와 커튼이 있는 남쪽 정면에만 있습니다(그림 3, 사진).
실험 중에 우리는 다음을 사용했습니다.
- 작은 기상 관측소;
- 태양 복사의 강도를 측정하는 장치;
- 방의 공기 속도를 결정하기 위한 풍속계 RHAT-301;
- 실온 측정용 온도계 TR72-S 및 열전대.
실험적 연구는 다양한 기상 조건에서 연중 따뜻한 과도기 및 추운 기간에 수행되었습니다.
문제를 해결하기 위한 알고리즘은 그림 1에 나와 있습니다. 4.
실험 결과 계산된 비율의 신뢰성이 확인되었고 특정 경계 조건을 고려하여 개별 종속성을 수정할 수 있었습니다.
현재 랴오닝성에는 수동 태양열 난방 시스템을 사용하는 많은 주거용 건물과 학교가 있습니다.
수동 태양열 공급 시스템의 분석은 다음과 같은 이유로 다른 시스템과 비교하여 특정 기후 지역에서 매우 유망한 것으로 나타났습니다.
- 염가;
- 유지 보수 용이성;
- 신뢰할 수 있음.
패시브 태양열 난방 시스템의 단점은 외부 공기 온도가 계산에 채택된 한계를 벗어날 때 실내 공기의 매개변수가 필요한(계산된) 것과 다를 수 있다는 사실입니다.
지정된 한계 내에서 온도 조건을 보다 정확하게 유지하면서 건물의 냉난방 시스템에서 우수한 에너지 절약 효과를 얻으려면 수동 및 능동 태양열 및 냉각 시스템을 결합하여 사용하는 것이 좋습니다.
이와 관련하여 이전에 얻은 결과를 고려하여 물리적 모델에 대한 추가 이론 연구와 실험 작업이 필요합니다.
문학
1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun 트롬브 벽이 있는 개선된 패시브 태양열 집의 동적 열 성능 시뮬레이션 ISES Solar word Congress, 2007, 중국 베이징, Vols 1-V: 2234–2237.
2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan 수동 태양열 난방 시스템의 동적 열 반응에 대한 연구. 하얼빈 공과대학 저널(신 시리즈). 2007. Vol. 14: 352-355.
소비의 생태 장원: 일년 중 대부분을 난방에 지출해야 합니다. 그러한 상황에서 어떤 도움도 불필요하지 않을 것입니다. 태양 에너지는 이러한 목적에 완벽합니다. 절대적으로 환경 친화적이며 무료입니다.
일년 중 대부분의 시간 동안 우리는 집을 난방하는 데 돈을 써야 합니다. 그러한 상황에서 어떤 도움도 불필요하지 않을 것입니다. 태양 에너지는 이러한 목적에 완벽합니다. 절대적으로 환경 친화적이며 무료입니다. 현대 기술을 통해 남부 지역뿐만 아니라 중간 차선에서도 개인 주택의 태양열 난방을 수행 할 수 있습니다.
현대 기술이 제공할 수 있는 것
평균적으로 지구 표면의 1m2는 시간당 161와트의 태양 에너지를 받습니다. 물론 적도에서는 이 수치가 북극보다 몇 배나 더 높을 것입니다. 또한 태양 복사의 밀도는 계절에 따라 다릅니다. 모스크바 지역에서는 12월~1월의 일사 강도가 5~7월과 5배 이상 다릅니다. 그러나 현대 시스템은 매우 효율적이어서 지구상의 거의 모든 곳에서 작동할 수 있습니다.
태양 복사 에너지를 최대 효율로 사용하는 문제는 집열기와 태양 광 전지의 직접 가열의 두 가지 방법으로 해결됩니다.
태양 전지판은 먼저 태양 광선의 에너지를 전기로 변환한 다음 전기 보일러와 같은 특수 시스템을 통해 소비자에게 전달합니다.
집열기는 햇빛의 영향으로 가열되어 난방 시스템의 냉각수 및 온수 공급을 가열합니다.
열 수집기는 개방형 및 폐쇄형 시스템, 평면 및 구형 디자인, 반구형 집중기 수집기 및 기타 여러 옵션을 포함한 여러 유형으로 제공됩니다.
태양열 집열기의 열 에너지는 난방 시스템의 온수 또는 열매체를 가열하는 데 사용됩니다.
태양 에너지를 수집, 저장 및 사용하기 위한 솔루션 개발의 분명한 진전에도 불구하고 장점과 단점이 있습니다.
우리 위도에서 태양열 난방의 효율은 상당히 낮습니다. 이는 시스템의 정기적인 작동을 위한 맑은 날의 수가 충분하지 않기 때문입니다.
태양 에너지 사용의 장단점
태양 에너지 사용의 가장 분명한 이점은 일반 가용성입니다. 실제로 가장 어둡고 흐린 날씨에도 태양 에너지를 수확하여 사용할 수 있습니다.
두 번째 플러스는 제로 배출입니다. 사실 가장 친환경적이고 자연적인 형태의 에너지입니다. 태양 전지판과 집열기는 조용합니다. 대부분의 경우 교외 지역의 사용 가능한 영역을 차지하지 않고 건물 지붕에 설치됩니다.
태양 에너지 사용과 관련된 단점은 일관성 없는 조명입니다. 어둠 속에서 수집 할 것이 없으며 난방 시즌의 절정이 일년 중 일조 시간이 가장 짧다는 사실로 인해 상황이 악화됩니다.
태양열 집열기 사용을 기반으로 한 난방의 중요한 단점은 열 에너지를 축적할 수 없다는 것입니다. 팽창 탱크만 회로에 포함됩니다.
패널의 광학적 청결도를 모니터링해야 하며, 사소한 오염은 효율성을 크게 떨어뜨립니다.
또한 태양열 발전 시스템의 운영이 완전히 무료라고 말할 수는 없으며 장비 감가 상각비, 순환 펌프 및 제어 전자 장치 작동에 일정한 비용이 듭니다.
개방형 태양열 집열기
개방형 태양열 집열기는 태양에 의해 직접 가열된 열 운반체가 순환하는 외부 영향으로부터 보호되지 않는 튜브 시스템입니다. 물, 가스, 공기, 부동액이 열 운반체로 사용됩니다. 튜브는 코일 형태로 캐리어 플레이트에 고정되거나 콘센트에 병렬로 연결됩니다.
개방형 태양열 집열기는 개인 주택의 난방에 대처할 수 없습니다. 단열재가 부족하여 냉각수가 빨리 냉각됩니다. 그들은 주로 샤워나 수영장에서 물을 가열하기 위해 여름에 사용됩니다.
오픈 컬렉터는 일반적으로 단열재가 없습니다. 디자인이 매우 간단하므로 비용이 저렴하고 종종 독립적으로 만들어집니다.
단열재가 없기 때문에 실제로 태양으로부터받은 에너지를 저장하지 않으며 효율이 낮은 것이 특징입니다. 그들은 주로 수영장이나 여름 샤워에서 물을 가열하기 위해 여름에 사용됩니다. 주변 공기와 온수 사이의 온도 차이가 작은 햇볕이 잘 들고 따뜻한 지역에 설치됩니다. 그들은 화창하고 차분한 날씨에서만 잘 작동합니다.
폴리머 파이프 코일로 만들어진 방열판이 있는 가장 단순한 태양열 집열기는 관개 및 국내 수요를 위해 국가에서 온수 공급을 제공합니다
관형 태양열 집열기
관형 태양열 집열기는 물, 가스 또는 증기가 흐르는 개별 튜브에서 조립됩니다. 이것은 개방형 태양계의 종류 중 하나입니다. 그러나 냉각수는 이미 외부 부정으로부터 훨씬 더 잘 보호됩니다. 특히 보온병 원리에 기반한 진공 설비에서.
각 튜브는 서로 평행하게 별도로 시스템에 연결됩니다. 하나의 튜브가 고장나면 새 튜브로 쉽게 교체할 수 있습니다. 전체 구조를 건물 지붕에 직접 조립할 수 있어 설치가 매우 용이합니다.
관형 매니폴드는 모듈식 구조를 가지고 있습니다. 주요 요소는 진공관이며 튜브 수는 18에서 30까지 다양하므로 시스템의 전력을 정확하게 선택할 수 있습니다.
관형 태양열 집열기의 중요한 장점은 주요 요소의 원통형 모양에 있습니다. 덕분에 등기구의 움직임을 위해 값비싼 추적 시스템을 사용하지 않고도 하루 종일 태양 복사를 캡처할 수 있습니다.
특수 다층 코팅은 햇빛에 대한 일종의 광학 트랩을 만듭니다. 다이어그램은 내부 플라스크의 벽에 광선을 반사하는 진공 플라스크의 외부 벽을 부분적으로 보여줍니다.
튜브의 디자인에 따라 깃털 및 동축 태양열 집열기가 구별됩니다.
동축 튜브는 Dyur 용기 또는 친숙한 보온병입니다. 공기가 배출되는 두 개의 플라스크로 구성됩니다. 내부 전구의 내부 표면은 태양 에너지를 효율적으로 흡수하는 고도로 선택적인 코팅으로 코팅되어 있습니다.
내부 선택층의 열 에너지는 히트 파이프 또는 내부 알루미늄 판형 열교환기로 전달됩니다. 이 단계에서 원치 않는 열 손실이 발생합니다.
깃털 튜브는 내부에 깃털 흡수제가 삽입된 유리 실린더입니다.
우수한 단열을 위해 튜브에서 공기가 배출됩니다. 흡수체로부터의 열전달은 손실 없이 발생하므로 깃털관의 효율이 더 높습니다.
열 전달 방법에 따라 직접 흐름과 히트 파이프의 두 가지 시스템이 있습니다.
열관은 휘발성 액체가 들어 있는 밀봉된 용기입니다.
열관 내부에는 플라스크의 내벽이나 펜 흡수기에서 열을 흡수하는 휘발성 액체가 있습니다. 온도의 영향으로 액체는 끓고 증기 형태로 상승합니다. 열이 열매체나 온수 공급 장치로 전달된 후 증기는 액체로 응축되어 아래로 흐릅니다.
저압의 물은 종종 휘발성 액체로 사용됩니다.
직선형 시스템에서는 가열 시스템의 물 또는 열 운반체가 순환하는 U자형 튜브가 사용됩니다.
U 자형 튜브의 절반은 차가운 열 운반용이고 두 번째 튜브는 가열 된 것을 꺼냅니다. 가열되면 냉각수가 팽창하여 저장 탱크로 들어가 자연 순환을 제공합니다. 히트 파이프 시스템과 마찬가지로 최소 경사각은 20⁰ 이상이어야 합니다.
직접 흐름 시스템은 냉각수를 즉시 가열하므로 더 효율적입니다.
태양열 집열기 시스템을 일년 내내 사용할 계획이라면 특수 부동액이 주입됩니다.
관형 수집기의 장단점
관형 태양열 집열기의 사용에는 많은 장점과 단점이 있습니다. 관형 태양열 집열기의 디자인은 교체가 비교적 쉬운 동일한 요소로 구성됩니다.
장점:
- 낮은 열 손실;
- 최대 -30⁰С의 온도에서 작동하는 능력;
- 하루 종일 효과적인 성능;
- 온난하고 추운 기후의 지역에서 좋은 성능;
- 관형 시스템이 자체적으로 기단을 통과시키는 능력에 의해 정당화되는 낮은 바람;
- 냉각수의 고온을 생성할 가능성.
구조적으로 관형 구조는 제한된 구멍 표면을 가지고 있습니다. 다음과 같은 단점이 있습니다.
- 눈, 얼음, 서리에서 자체 청소할 수 없습니다.
- 높은 가격.
초기에 높은 비용에도 불구하고 관형 수집기는 더 빨리 지불합니다. 그들은 긴 서비스 수명을 가지고 있습니다.
평평한 폐쇄형 태양열 집열기
플랫 컬렉터는 알루미늄 프레임, 특수 흡수층 - 흡수체, 투명 코팅, 파이프라인 및 단열재로 구성됩니다.
흡수체로 흑화 시트 구리가 사용되며 이는 태양계 생성에 이상적인 열전도성을 특징으로 합니다. 태양 에너지가 흡수 장치에 의해 흡수될 때 받은 태양 에너지는 흡수 장치에 인접한 튜브 시스템을 순환하는 냉각제로 전달됩니다.
닫힌 패널은 투명 코팅으로 외부로부터 보호됩니다. 그것은 0.4-1.8 미크론의 대역폭을 가진 충격 방지 강화 유리로 만들어졌습니다. 최대 일사량은 이 범위에 속합니다. 안전 유리는 우박에 대한 우수한 보호 기능을 제공합니다. 뒷면에서는 전체 패널이 확실하게 절연되어 있습니다.
평면 패널 태양열 집열기는 최대 성능과 단순한 디자인이 특징입니다. 흡수체를 사용하여 효율성이 증가합니다. 산란 및 직사광선을 포착할 수 있습니다.
폐쇄형 평판의 장점은 다음과 같습니다.
- 디자인의 단순성;
- 따뜻한 기후의 지역에서 좋은 성능;
- 경사각을 변경하는 장치로 어떤 각도로든 설치할 수있는 능력;
- 눈과 서리로부터 자체 청소하는 능력;
- 저렴한 가격.
평판형 태양열 집열기는 설계 단계에서 사용이 계획된 경우 특히 유용합니다. 고품질 제품의 서비스 수명은 50년입니다.
단점은 다음과 같습니다.
- 높은 열 손실;
- 무거운 무게;
- 패널이 수평선과 비스듬히 위치할 때의 높은 바람;
- 40 ° С 이상의 온도 강하에서 성능 제한.
폐쇄형 집열기의 적용 범위는 개방형 태양광 발전소의 적용 범위보다 훨씬 넓습니다. 여름에는 뜨거운 물의 필요성을 완전히 충족시킬 수 있습니다. 난방 시즌에 유틸리티에 포함되지 않은 시원한 날에는 가스 및 전기 히터 대신 작동할 수 있습니다.
태양열 집열기 특성 비교
태양열 집열기의 가장 중요한 지표는 효율성입니다. 다른 디자인의 태양열 집열기의 유용한 성능은 온도 차이에 따라 다릅니다. 또한 평면 수집기는 관형 수집기보다 훨씬 저렴합니다.
효율 값은 태양열 집열기의 제조 품질에 따라 다릅니다. 그래프의 목적은 온도 차이에 따라 다른 시스템의 적용 효과를 보여주는 것입니다.
태양열 집열기를 선택할 때 장치의 효율성과 전력을 보여주는 여러 매개변수에 주의해야 합니다.
태양열 집열기에는 몇 가지 중요한 특성이 있습니다.
- 흡착 계수 - 전체에 대한 흡수된 에너지의 비율을 나타냅니다.
- 방출 계수 - 흡수된 에너지에 대한 투과된 에너지의 비율을 보여줍니다.
- 총 및 조리개 영역;
- 능률.
조리개 영역은 태양열 집열기의 작업 영역입니다. 플랫 컬렉터는 최대 조리개 영역이 있습니다. 조리개 면적은 흡수체의 면적과 같습니다.
난방 시스템에 연결하는 방법
태양광 발전 장치는 안정적인 24/7 전원 공급을 제공할 수 없기 때문에 이러한 단점에 강한 시스템이 필요합니다.
중부 러시아의 경우 태양광 장치는 안정적인 에너지 흐름을 보장할 수 없으므로 추가 시스템으로 사용됩니다. 기존 난방 및 온수 시스템에 통합하는 것은 태양열 집열기와 태양열 패널에 대해 다릅니다.
열 수집기 연결 다이어그램
집열기를 사용하는 목적에 따라 다른 연결 시스템이 사용됩니다. 몇 가지 옵션이 있을 수 있습니다.
- 온수 공급을 위한 여름 옵션
- 난방 및 온수 공급을 위한 겨울 옵션
여름 버전은 가장 간단하며 물의 자연 순환을 사용하여 순환 펌프 없이도 할 수 있습니다.
물은 태양열 집열기에서 가열되고 열팽창으로 인해 저장 탱크 또는 보일러로 들어갑니다. 이 경우 자연 순환이 발생합니다. 탱크에서 뜨거운 물 대신 찬물이 흡입됩니다.
겨울에는 음의 온도에서 물을 직접 가열할 수 없습니다. 특수 부동액은 폐쇄 회로를 따라 순환하여 수집기에서 탱크의 열교환기로 열 전달을 제공합니다.
자연 순환을 기반으로 하는 다른 시스템과 마찬가지로 이 시스템은 매우 효율적으로 작동하지 않아 필요한 경사를 준수해야 합니다. 또한 저장 탱크는 태양열 집열기보다 높아야 합니다.
물이 가능한 한 오랫동안 뜨거운 상태를 유지하려면 탱크를 조심스럽게 단열해야 합니다.
태양열 집열기를 최대한 활용하려면 배선이 복잡해집니다.
부동액 냉각수가 태양열 집열기 시스템을 순환합니다. 강제 순환은 컨트롤러로 제어되는 펌프에 의해 제공됩니다.
컨트롤러는 최소 2개의 온도 센서 판독값을 기반으로 순환 펌프의 작동을 제어합니다. 첫 번째 센서는 저장 탱크의 온도를 측정하고 두 번째 센서는 태양열 온수 공급 파이프의 온도를 측정합니다. 탱크의 온도가 냉각수의 온도를 초과하자마자 컨트롤러는 수집기의 순환 펌프를 끄고 시스템을 통한 냉각수의 순환을 중지합니다.
차례로, 저장 탱크의 온도가 설정 온도 이하로 떨어지면 가열 보일러가 켜집니다.
태양 전지 연결 다이어그램
태양 전지를 주전원에 연결하는 유사한 방식을 적용하는 것은 태양열 집열기의 경우에 구현되어 낮 동안 받은 에너지를 축적하는 방식을 적용하고 싶을 것입니다. 불행히도 개인 주택의 전원 공급 시스템의 경우 충분한 용량의 배터리 팩을 만드는 데 비용이 많이 듭니다. 따라서 결선도는 다음과 같습니다.
ATS(Automatic Transfer Switch) 장치는 태양 전지의 전류 전력이 감소함에 따라 일반 전력망에 소비자를 연결합니다.
태양 전지판에서 충전은 여러 기능을 수행하는 충전 컨트롤러로 이동합니다. 배터리를 지속적으로 충전하고 전압을 안정화합니다. 또한 인버터에 전류를 공급하여 12V 또는 24V의 직류를 220V의 교류 단상 전류로 변환합니다.
아아, 우리의 전력망은 에너지를 받도록 적응되어 있지 않으며, 소스에서 소비자까지 한 방향으로만 작동할 수 있습니다. 이러한 이유로 생산된 전기를 판매할 수 없거나 최소한 미터를 반대 방향으로 회전시킬 수 없습니다.
태양 전지판을 사용하는 이점은 더 다양한 형태의 에너지를 제공하지만 동시에 태양열 집열기와 효율성을 비교할 수 없다는 것입니다. 그러나 후자는 태양광 전지와 달리 에너지를 저장할 수 있는 능력이 없습니다.
필요한 수집기 용량을 계산하는 방법
태양열 집열기의 필요한 용량을 계산할 때 연중 가장 추운 달에 들어오는 태양 에너지를 기반으로 계산하는 것은 종종 잘못됩니다.
사실은 올해의 나머지 기간 동안 전체 시스템이 지속적으로 과열된다는 것입니다. 태양열 집열기 출구의 여름 냉각수 온도는 증기 또는 가스 가열시 200 ° C, 부동액 120 ° C, 물 150 ° C에 도달 할 수 있습니다. 냉각수가 끓으면 부분적으로 증발합니다. 결과적으로 교체해야 합니다.
- 70 % 이하의 온수 공급 제공;
- 난방 시스템의 제공은 30 % 이하입니다.
나머지 필요한 열은 표준 난방 장비에 의해 생성되어야 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 지표를 사용하면 난방 및 온수 공급에 대해 연간 평균 약 40%가 절약됩니다.
진공 시스템의 한 튜브에서 생성되는 전력은 지리적 위치에 따라 다릅니다. 연간 토지 1m2당 떨어지는 태양 에너지의 비율을 일사량이라고 합니다. 튜브의 길이와 직경을 알면 유효 흡수 면적인 조리개를 계산할 수 있습니다. 연간 튜브 1개의 용량을 계산하기 위해 흡수 및 배출 계수를 적용해야 합니다.
계산 예:
표준 튜브 길이는 1800mm이고 유효 튜브 길이는 1600mm입니다. 직경 58mm. 조리개는 튜브에 의해 생성된 음영 영역입니다. 따라서 그림자 사각형의 면적은 다음과 같습니다.
S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m2
평균 튜브의 효율은 80%이고 모스크바의 일사량은 연간 약 1170kWh/m2입니다. 따라서 매년 하나의 파이프가 작동합니다.
W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86kW * h
이것은 매우 대략적인 추정치라는 점에 유의해야 합니다. 생성되는 에너지의 양은 설치 방향, 각도, 연평균 기온 등에 따라 달라집니다. 출판
개인 별장이나 아파트에서 편안함의 주요 기준은 따뜻함입니다. 추운 집에서는 가장 호화로운 환경이라도 편안한 환경을 조성하는 데 도움이 되지 않습니다. 그러나 여름뿐만 아니라 겨울에도 실내에서 최적의 생활 온도를 유지하려면 난방 시스템을 설치해야 합니다.
이것은 오늘날 가스, 디젤 또는 전기 보일러를 열원으로 구입하여 쉽게 수행할 수 있습니다. 그러나 문제는 그러한 장비의 연료가 비싸고 모든 지역에서 사용할 수 없다는 것입니다. 그러면 무엇을 선택해야 할까요? 가장 좋은 해결책은 대체 열원과 특히 태양열 난방입니다.
장치 및 작동 원리
그러한 시스템은 무엇입니까? 우선, 태양열 난방에는 두 가지 옵션이 있다고 말해야 합니다. 그들은 디자인과 목적면에서 모두 다른 요소의 사용을 포함합니다.
- 수집기;
- 태양광 패널.
그리고 첫 번째 유형의 장비가 순전히 실내의 쾌적한 온도를 유지하기 위한 것이라면 집을 난방하기 위한 태양 전지판을 사용하여 전기와 열을 생성할 수 있습니다. 그들의 작동 원리는 태양 에너지를 변환하여 배터리에 저장하여 다양한 요구에 사용할 수 있도록 하는 것입니다.
우리는 비디오, 이 수집가에 대한 모든 것을 봅니다.
수집기를 사용하면 열 에너지가 사용되는 동안 개인 주택의 태양열 난방 시스템만 구성할 수 있습니다. 이러한 장치는 다음과 같이 작동합니다. 태양 광선은 파이프라인에서 나오는 열 운반체인 물을 가열합니다. 동일한 시스템을 온수 공급 장치로도 사용할 수 있습니다. 이 구성에는 특수 광전지가 포함됩니다.
수집기 장치
그러나 그 외에도 완전한 태양열 난방 세트에는 다음이 포함됩니다.
- 특수 탱크;
- 아방카메라;
- 튜브로 만든 라디에이터로 상자에 포장되어 있으며 전면 벽이 유리로 되어 있습니다.
집 난방을 위한 태양 전지판은 지붕에 배치됩니다. 그 안에 물이 가열되어 뜨거운 냉각수로 교체되는 전면 챔버로 이동합니다. 이를 통해 시스템에서 일정한 동적 압력을 유지할 수 있습니다.
대체 소스를 사용하는 난방 유형
등기구의 에너지를 열로 변환하는 가장 쉬운 방법은 태양 전지판을 사용하여 집을 난방하는 것입니다. 추가 에너지원으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 그러나 이러한 장치는 무엇이며 실제로 효과적입니까?
우리는 비디오, 유형 및 작업 기능을 봅니다.
집 지붕에 설치된 태양열 난방 시스템의 임무는 가능한 한 많은 태양 복사를 흡수한 다음 이를 사람에게 필요한 에너지로 변환하는 것입니다. 그러나 열 및 전기 에너지로 변환될 수 있다는 점을 염두에 두어야 합니다. 태양열 난방 시스템은 열을 생성하고 물을 데우는 데 사용됩니다. 특수 배터리는 전류를 생성하는 데 사용됩니다. 그들은 낮에 에너지를 저장하고 밤에 방출합니다. 그러나 오늘날에는 결합된 시스템도 있습니다. 그 안에서 태양 전지판은 열과 전기를 동시에 생성합니다.
가정 난방용 태양열 온수기는 다양한 범위로 시장에 출시됩니다. 또한 모델은 다른 목적, 디자인, 작동 원리, 치수를 가질 수 있습니다.
다양한 옵션
예를 들어, 외관과 디자인에서 개인 주택의 난방 시스템은 다음과 같이 나뉩니다.
- 평평한;
- 관형 진공.
목적에 따라 다음 용도로 분류됩니다.
- 난방 및 온수 시스템;
- 수영장의 물을 데우기 위해.
작업 원리에 차이가 있습니다. 집열기가 있는 태양열 난방은 전기 연결이 필요하지 않기 때문에 여름 별장에 이상적인 선택입니다. 강제 순환이 가능한 모델은 펌프를 사용하여 냉각수가 순환되는 공통 난방 시스템에 연결됩니다.
우리는 비디오를보고 평면 및 관형 수집기를 비교합니다.
모든 수집기가 시골집의 태양열 난방에 적합한 것은 아닙니다. 이 기준에 따라 다음과 같이 나뉩니다.
- 계절;
- 일년 내내.
전자는 교외 건물 난방에 사용되며 후자는 개인 가정에 사용됩니다.
기존 난방 시스템과 비교
이 장비를 가스 또는 전기와 비교하면 훨씬 더 많은 이점이 있습니다. 먼저 연비입니다. 여름에는 태양열 난방으로 집에 사는 사람들에게 뜨거운 물을 완전히 공급할 수 있습니다. 맑은 날이 거의 없는 가을과 봄에 장비를 사용하여 표준 보일러의 부하를 줄일 수 있습니다. 겨울철은 보통 이때 수집가의 효율이 매우 낮습니다.
우리는 비디오, 겨울 수집가의 효율성을 봅니다.
그러나 연료를 절약하는 것 외에도 태양열 장비를 사용하면 가스와 전기에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 태양열 난방 시설을 설치하려면 허가가 필요하지 않으며 배관에 대한 기본 지식이 있는 사람이면 누구나 설치할 수 있습니다.
장비 선택 기준 인 비디오를 봅니다.
또 다른 장점은 수집기의 긴 작동 시간입니다. 장비의 보장된 서비스 수명은 최소 15년으로 이 기간 동안 유틸리티 요금이 최소화됩니다.
그러나 모든 장치와 마찬가지로 수집기에도 몇 가지 단점이 있습니다.
- 개인 주택의 태양열 온수기 가격은 상당히 높습니다.
- 유일한 열원으로 사용할 수 없습니다.
- 저장 탱크의 설치가 필요합니다.
뉘앙스가 하나 더 있습니다. 태양열 난방의 효율은 지역에 따라 다릅니다. 태양 활동이 많은 남부 지역에서는 장비의 효율성이 가장 높습니다. 따라서 남쪽에서 그러한 장비를 사용하는 것이 가장 수익성이 높으며 북쪽에서는 덜 효과적입니다.
태양열 집열기 선택 및 설치
난방 시스템에 포함된 장비의 설치를 진행하기 전에 해당 기능을 연구해야 합니다. 집을 데우는 데 얼마나 많은 열이 필요한지 알아 보려면 면적을 계산해야합니다. 태양열 집열기를 설치할 올바른 장소를 선택하는 것이 중요합니다. 하루 종일 가능한 한 켜져 있어야 합니다. 따라서 장비는 일반적으로 지붕의 남쪽 부분에 설치됩니다.
태양열 난방 시스템 설치에 작은 실수라도 시스템 효율성을 크게 떨어 뜨리기 때문에 설치 작업을 전문가에게 맡기는 것이 좋습니다. 태양열 집열기를 올바르게 설치해야만 최대 25년 동안 사용할 수 있으며 처음 3년 동안 완전히 비용을 지불할 것입니다.
수집가의 주요 유형 및 특성
어떤 이유로 건물이 장비 설치에 적합하지 않은 경우 패널을 인접한 건물에 놓고 드라이브를 지하실에 놓을 수 있습니다.
태양열 난방의 이점
이 시스템을 선택할 때 주의해야 할 뉘앙스는 위에서 논의했습니다. 그리고 모든 것을 올바르게했다면 태양열 난방 시스템이 즐거운 순간만을 가져다 줄 것입니다. 장점 중 다음과 같은 점에 유의해야 합니다.
- 온도를 조절할 수있는 능력과 함께 일년 내내 집에 열을 제공하는 능력;
- 중앙 집중식 유틸리티의 완전한 자율성 및 재정 비용 절감;
- 다양한 요구에 대한 태양 에너지 사용;
- 장비의 긴 작동 수명 및 드문 비상 사태.
소비자가 개인 주택 난방을 위해 태양열 시스템을 구입하는 것을 막는 유일한 것은 거주지의 지리에 대한 작업의 의존성입니다. 해당 지역에서 맑은 날이 드물면 장비의 효율성이 최소화됩니다.
