MINISTERUL ENERGIE ȘI ELECTRIFICARE URSS

DEPARTAMENTUL PRINCIPAL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC
ENERGIE ȘI ELECTRIFICARE

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE
PENTRU CALCUL ȘI PROIECTARE
SISTEME DE ÎNCĂLZIRE SOLARE

RD 34.20.115-89

SERVICIUL DE EXCELENȚĂ PENTRU SOYUZTEKHENERGO

Moscova 1990

DEZVOLTAT Ordinul de stat al Bannerului Roșu al Institutului Energetic de Cercetare Științifică a Muncii numit după. G.M. Krzhizhanovsky

INTERPRETURI M.N. EGAI, O.M. KORSHUNOV, A.S. LEONOVICH, V.V. NUSHTAYKIN, V.K. RYBALKO, B.V. TARNIZHEVSKY, V.G. BULYCHEV

APROBAT Direcția Principală Științifică și Tehnică Energie și Electrificare 12/07/89

Șeful V.I. GORY

Perioada de valabilitate este stabilită

din 01.01.90

până la 01.01.92

Aceste Ghiduri stabilesc procedura de efectuare a calculelor și conțin recomandări pentru proiectarea sistemelor de încălzire solară pentru locuințe, publice și clădiri industrialeși structuri.

Orientările sunt destinate proiectanților și inginerilor implicați în dezvoltarea sistemelor de încălzire solară și de alimentare cu apă caldă.

. DISPOZIȚII GENERALE

unde f - ponderea încărcăturii totale medii anuale de căldură furnizată de energia solară;

unde F - suprafața SC, m2.

unde H este radiația solară totală medie anuală pe o suprafață orizontală, kW h/m2 ; localizat din aplicație;

a, b - parametri determinați din ecuația () și ()

unde r - caracteristicile proprietăților de izolare termică ale anvelopei clădirii la o valoare fixă a încărcăturii de ACM, este raportul dintre sarcina zilnică de încălzire la o temperatură a aerului exterior de 0 °C și sarcina zilnică de ACM. Cu atât mai mult r , cu cât este mai mare ponderea sarcinii de încălzire în comparație cu ponderea încărcăturii de ACM și cu atât proiectarea clădirii este mai puțin perfectă în ceea ce privește pierderile de căldură; r = 0 este luat în considerare numai Sisteme ACM. Caracteristica este determinată de formulă

unde λ este pierderea de căldură specifică a clădirii, W/(m 3 °C);

m - numărul de ore într-o zi;

k - rata de schimb aer de ventilatie, 1/zi;

ρ în - densitatea aerului la 0 °C, kg/m3;

f - rata de înlocuire, luată aproximativ de la 0,2 la 0,4.

Valorile lui λ, k, V, t in, s stabilite la proiectarea SST.

Valorile coeficientului α pt colectoare solare Tipurile II și III

Valorile coeficientului
α 1	α 2	α 3	α 4	α 5	α 6	α 7	α 8	α 9
607,0	80,0		1340,0	437,5	22,5	1900,0	1125,0	25,0
298,0	148,5	61,5	150,0	1112,0	337,5	700,0	1725,0	775,0

Valorile coeficientului β pentru colectoarele solare Tipurile II și III

Valorile coeficientului
β 1	β 2	β 3	β 4	β 5	β 6	β 7	β 8	β 9
1,177	0,496	0,140			0,995	3,350	5,05	1,400
1,062	0,434	0,158	2,465	2,958	1,088	3,550	4,475	1,775

Valorile coeficienților a și bsunt de la masă. .

Valorile coeficienților a și b in functie de tipul de colector solar

	Valorile coeficientului

		0,75
		0,80

unde qi - capacitatea termică specifică anuală a SGVS la valori f diferit de 0,5;

Δq - modificarea producției anuale de căldură specifică a SGVS, %.

Modificarea producției anuale de căldură specificăΔq din aportul anual de radiație solară pe o suprafață orizontală H și coeficientul f

. RECOMANDĂRI PENTRU PROIECTAREA SISTEMELOR DE ÎNCĂLZIRE SOLARĂ unde З с - costuri specifice reduse pe unitatea de energie termică generată SST, rub./GJ; Zb - costuri specifice reduse pe unitatea de energie termica generata de instalatia de baza, rub./GJ. unde C c - costuri reduse pentru SST si backup, rub./an; unde k c - costurile de capital pentru SST, rub.; k in - costuri de capital pentru backup, rub.; E n - coeficient standard de eficienţă comparativă a investiţiilor de capital (0,1); E s este ponderea costurilor de exploatare din costurile de capital pentru SST; E in - ponderea costurilor de exploatare din costurile de capital ale backupului; C este costul unei unități de energie termică generată de rezerva, rub./GJ; N d - cantitatea de energie termică generată de backup în cursul anului, GJ; k e - efect de reducere a poluării mediului, rub.; k n - efect social din economisirea salariilor personalului care deservește backup, freca. Costurile reduse specifice sunt determinate de formulă unde C b - costuri reduse pentru o instalatie de baza, rub./an;	Definiția termenului
	colector solar	Un dispozitiv pentru captarea radiației solare și transformarea acesteia în energie termică și alte tipuri de energie
Putere de încălzire orară (zilnic, lunar etc.).	Cantitatea de energie termică eliminată din colector pe oră (zi, lună etc.) de funcționare
Colector solar plat	Colector solar nefocalizat cu un element absorbant de configurație plană (cum ar fi „țeavă în foaie”, numai din conducte etc.) și izolație plată transparentă
Suprafața de recepție a căldurii	Suprafața elementului absorbant iluminat de soare în condiții de incidență normală a razelor
Coeficient de pierdere de căldură prin izolație transparentă (partea inferioară, pereții laterali ai colectorului)	Fluxul de căldură în mediu prin izolație transparentă (partea inferioară, pereții laterali ai colectorului), pe unitatea de suprafață a suprafeței de primire a căldurii, cu o diferență a temperaturilor medii ale elementului absorbant și a aerului exterior de 1 ° C
Debit specific de lichid de răcire într-un colector solar plat	Debitul de lichid de răcire în colector pe unitatea de suprafață a suprafeței de primire a căldurii
Factorul de eficiență	O valoare care caracterizează eficiența transferului de căldură de la suprafața elementului absorbant la lichidul de răcire și egală cu raportul dintre puterea termică reală și puterea termică, cu condiția ca toate rezistențele termice ale transferului de căldură de la suprafața elementului absorbant către lichidul de răcire este zero
Gradul de întuneric al suprafeței	Raportul dintre intensitatea radiației de suprafață și intensitatea radiației corpului negru la aceeași temperatură
Transmitanța geamurilor	Fracția de radiație solară (infraroșu, vizibilă) incidentă pe suprafața izolației transparente transmisă de izolația transparentă
Substudiu	O sursă tradițională de energie termică care asigură acoperirea parțială sau completă a sarcinii termice și funcționează în combinație cu un sistem de încălzire solară
Sistem solar termic	Un sistem care acoperă încărcăturile de încălzire și apă caldă folosind energia solară

Anexa 2

Caracteristicile termice ale colectoarelor solare

	Tip colector

Coeficientul de pierdere totală de căldură U L, W/(m 2 °C)
Capacitatea de absorbție a suprafeței de primire a căldurii α	0,95	0,90	0,95
Gradul de emisivitate al suprafeței de absorbție în domeniul temperaturilor de funcționare a colectorului ε	0,95	0,10	0,95
Transmitanța vitrajului τ p	0,87	0,87	0,72
Factorul de eficiență F R	0,91	0,93	0,95
Temperatura maximă a lichidului de răcire, °C
Notă. I - colector neselectiv monosticlă; II - colector selectiv cu un singur sticla; III - colector neselectiv cu sticla dubla.

Anexa 3

Caracteristicile tehnice ale colectoarelor solare

	Producător
	Uzina de echipamente de încălzire Bratsk	Spetsgelioteplomontazh GSSR	KievZNIIEP	Uzina de echipamente solare Bukhara
Lungime, mm	1530	1000 - 3000	1624	1100
Latime, mm			1008
Înălțime, mm		70 - 100
Greutate, kg	50,5	30 - 50
Suprafață de primire a căldurii, m		0,6 - 1,5		0,62
Presiunea de operare, MPa		0,2 - 0,6

Anexa 4

Caracteristici tehnice ale schimbatoarelor de caldura tip TT

	Diametru exterior/interior, mm		Zona de curgere		Suprafața de încălzire a unei secțiuni, m 2	Lungimea secțiunii, mm	Greutatea unei secțiuni, kg
	Diametru exterior/interior, mm		conductă interioară, cm 2	canal inelar, cm 2
	conductă interioară	conductă exterioară	conductă interioară, cm 2	canal inelar, cm 2
TT 1-25/38-10/10	25/20	38/32	3,14	1,13		1500
TT 2-25/38-10/10	25/20	38/32	6,28	6,26		1500

Anexa 5

Sosirea anuală a radiației solare totale pe o suprafață orizontală (N), kW h/m 2


RSS Azerbaidjan
Baku	1378
Kirovobad	1426
Mingachevir	1426
RSS armeană
Erevan	1701
Leninakan	1681
Sevan	1732
Nakhcivan	1783
RSS Georgiană
Telavi	1498
Tbilisi	1396
Tskhakaya	1365
RSS Kazah
Almaty	1447
Gurev	1569
Fortul Shevchenko	1437
Dzhezkazgan	1508
Ak-Kum	1773
Marea Aral	1630
Birsa-Kelmes	1569
Kustanay	1212
Semipalatinsk	1437
Dzhanybek	1304
Kolmykovo	1406
RSS Kirghiz
Frunze	1538
Tien Shan	1915
RSFSR
Regiunea Altai
Blagoveșcenka	1284
Regiunea Astrahan
Astrahan	1365
Regiunea Volgograd
Volgograd	1314
Regiunea Voronej
Voronej	1039
Stepă de piatră	1111
Regiunea Krasnodar
Soci	1365
regiunea Kuibyshev
Kuibyshev	1172
Regiunea Kursk
Kursk	1029
RSS Moldovenească
Chișinău	1304
Regiunea Orenburg
Buzuluk	1162
regiunea Rostov
Tsimlyansk	1284
Gigant	1314
Regiunea Saratov
Ershov	1263
Saratov	1233
Regiunea Stavropol
Essentuki	1294
RSS uzbecă
Samarkand	1661
Tamdybulak	1752
Takhnatash	1681
Taşkent	1559
Termez	1844
Fergana	1671
Churuk	1610
RSS Tadjik
Dușanbe	1752
RSS Turkmenă
Ak-Molla	1834
Așgabat	1722
Hasan-Kuli	1783
Kara-Bogaz-Gol	1671
Chardzhou	1885
RSS Ucraineană
Regiunea Herson
Herson	1335
Askania Nova	1335
Regiunea Sumy
Konotop	1080
Regiunea Poltava
Poltava	1100
regiunea Volyn
Kovel	1070
Regiunea Donețk
Doneţk	1233
Regiunea transcarpatică
Beregovo	1202
Regiunea Kiev
Kiev	1141
Regiunea Kirovograd
Znamenka	1161
Regiunea Crimeea
Evpatoria	1386
Karadag	1426
Regiunea Odessa
	30,8	39,2	49,8	61,7	70,8	75,3	73,6	66,2	55,1	43,6	33,6	28,7
	28,8	37,2	47,8	59,7	68,8	73,3	71,6	64,2	53,1	41,6	31,6	26,7
	26,8	35,2	45,8	57,7	66,8	71,3	69,6	62,2	51,1	39,6	29,6	24,7
	24,8	33,2	43,8	55,7	64,8	69,3	67,5	60,2	49,1	37,6	27,6	22,7
	22,8	31,2	41,8	53,7	62,8	67,3	65,6	58,2	47,1	35,6	25,6	20,7
	20,8	29,2	39,8	51,7	60,8	65,3	63,6	56,2	45,1	33,6	23,6	18,7
	18,8	27,2	37,8	49,7	58,8	63,3	61,6	54,2	43,1	31,6	21,6	16,7
	16,8	25,2	35,8	47,7	56,8	61,3
Punct de fierbere, °C	106,0	110,0	107,5	105,0	113,0
Vâscozitate, 10 -3 Pa s:
la o temperatură de 5 °C		5,15		6,38
la o temperatură de 20 °C					7,65
la o temperatură de -40 °C	7,75	35,3		28,45
Densitate, kg/m3				1077	1483 - 1490
Capacitate termică kJ/(m 3 °C):
la o temperatură de 5 °C	3900	3524
la o temperatură de 20 °C				3340	3486
Corozivitate	Puternic	In medie	Slab	Slab	Puternic
Toxicitate	Nu	In medie	Nu	Slab	Nu

Note e. Agenții de răcire pe bază de carbonat de potasiu au următoarele compoziții (fracție de masă):

Reteta 1 Reteta 2

Carbonat de potasiu, 1,5-apă 51,6 42,9

Fosfat de sodiu, 12-hidrat 4,3 3,57

Silicat de sodiu, 9-hidrat 2,6 2,16

Tetraborat de sodiu, 10-hidrat 2,0 1,66

Fluoreszoină 0,01 0,01

Apă până la 100 până la 100

Construirea de încălzire solară pentru o casă privată cu propriile mâini nu este sarcină dificilă, după cum i se pare laicului ignorant. Acest lucru va necesita abilități de sudare și materiale disponibile la orice magazin de hardware.

Relevanța creării de încălzire solară pentru o casă privată cu propriile mâini

Obținerea autonomiei complete este visul fiecărui proprietar care începe construcția privată. Dar este energia solară cu adevărat capabilă să încălzească o clădire rezidențială, mai ales dacă dispozitivul de depozitare este asamblat în garaj?

În funcție de regiune, fluxul solar poate varia de la 50 W/mp într-o zi înnorată până la 1400 W/mp cu un cer senin de vară. Cu astfel de indicatori, chiar și un colector primitiv cu eficiență scăzută (45-50%) și o suprafață de 15 mp. poate produce aproximativ 7000-10000 kWh pe an. Și acestea sunt 3 tone de lemn de foc economisite pentru un cazan cu combustibil solid!

în medie, există 900 W pe metru pătrat de dispozitiv;
pentru a crește temperatura apei, este necesar să cheltuiți 1,16 W;
ținând cont și de pierderile de căldură ale colectorului, 1 mp poate încălzi aproximativ 10 litri de apă pe oră la o temperatură de 70 de grade;
pentru a furniza 50 de litri de apă caldă necesare unei persoane, va trebui să cheltuiți 3,48 kW;
după verificarea datelor centrului hidrometeorologic privind puterea radiatie solara(W/mp) în regiune, este necesar să se împartă 3480 W la puterea radiației solare rezultată - aceasta va fi suprafața necesară a colectorului solar pentru a încălzi 50 de litri de apă.

După cum devine clar, încălzirea autonomă eficientă folosind exclusiv energie solară este destul de problematică. La urma urmei, în timpul sezonului sumbru de iarnă există foarte puțină radiație solară și este imposibil să plasați un colector cu o suprafață de 120 mp pe site. nu va merge întotdeauna.

Deci sunt colectoarele solare cu adevărat nefuncționale? Nu le reduceți în avans. Deci, cu ajutorul unui astfel de dispozitiv de stocare, vă puteți descurca vara fără boiler - puterea va fi suficientă pentru a asigura familia dvs. apa fierbinte. În timpul iernii, va fi posibil să reduceți costurile cu energia dacă furnizați apă deja încălzită de la colectorul solar la un cazan electric.
În plus, colectorul solar va fi un asistent excelent al pompei de căldură într-o casă cu încălzire la temperatură scăzută (podele calde).

Deci, iarna, lichidul de răcire încălzit va fi folosit în pardoseli încălzite, iar vara, căldura în exces poate fi trimisă în circuitul geotermal. Acest lucru va reduce puterea pompei de căldură.
La urma urmelor căldură geotermală nu se reînnoiește, astfel încât în timp se formează un „sac rece” din ce în ce mai mare în grosimea solului. De exemplu, într-un circuit geotermal convențional la început sezonul de incalzire temperatura este de +5 grade, iar la final -2C. Când este încălzită, temperatura inițială crește la +15 C, iar la sfârșitul sezonului de încălzire nu scade sub +2 C.

Construcția unui colector solar de casă

Pentru un maestru care are încredere în abilitățile sale, asamblarea unui colector de căldură nu va fi dificilă. Puteți începe cu un dispozitiv mic pentru a furniza apă caldă în casa dvs. și, dacă experimentul are succes, treceți la crearea unei stații solare cu drepturi depline.

Colector solar plat realizat din tevi metalice

Cel mai simplu colector de făcut este unul plat. Pentru dispozitivul său veți avea nevoie de:

aparat de sudura;
tevi din din oțel inoxidabil sau cupru;
tabla de otel;
sticlă călită sau policarbonat;
scânduri de lemn pentru cadru;
izolație neinflamabilă care poate rezista metalului încălzit la 200 de grade;
negru vopsea mata rezistent la temperaturi ridicate.

Asamblarea colectorului solar este destul de simplă:

Conductele sunt sudate la tabla de otel– actioneaza ca un absorbant al energiei solare, asa ca potrivirea tevilor trebuie sa fie cat mai stransa. Totul este vopsit în negru mat.

Un cadru este plasat pe foaia cu țevi, astfel încât țevile să fie orientate interior. Sunt forate găuri pentru intrarea și ieșirea țevilor. Se instalează izolație. Dacă se folosește un material higroscopic, trebuie să aveți grijă de impermeabilizare - la urma urmei, odată umedă, izolația nu va mai proteja țevile de răcire.

Izolația este fixată cu o foaie OSB, toate îmbinările sunt umplute cu material de etanșare.
Pe partea adsorbantului, este plasată sticlă transparentă sau policarbonat cu un spațiu mic de aer. Acesta servește la prevenirea răcirii tablei de oțel.
Puteți fixa sticla folosind margele de fereastră din lemn, după aplicarea sigilantului. Acesta va împiedica intrarea aerului rece și va proteja sticla împotriva micșorării cadrului la încălzire și răcire.

Pentru ca colectorul să funcționeze pe deplin, veți avea nevoie de un rezervor de stocare. Poate fi realizat dintr-un butoi de plastic, izolat la exterior, in care este asezat in spirala un schimbator de caldura conectat la un colector solar. Priza de apă încălzită trebuie să fie situată în partea de sus, iar orificiul de evacuare a apei rece în partea de jos.

Este important să amplasați corect rezervorul și colectorul. Pentru a asigura circulația naturală a apei, rezervorul trebuie amplasat deasupra colectorului, iar conductele trebuie să aibă o pantă constantă.

Încălzitor solar realizat din materiale vechi

Dacă cu aparat de sudura Nu a fost posibil să stabiliți o prietenie, puteți face un simplu încălzitor solar din ceea ce aveți la îndemână. De exemplu, din conserve. Pentru a face acest lucru, se fac găuri în partea de jos, cutiile în sine sunt fixate între ele cu etanșant și sunt așezate pe el la joncțiunea cu țevile din PVC. Sunt vopsite în negru și plasate într-un cadru sub sticlă, la fel ca țevile obișnuite.

Fațada casei solare

De ce să nu decorezi casa cu ceva util în loc de siding obișnuit? De exemplu, prin realizarea unui încălzitor solar pe tot peretele din partea de sud.

Această soluție va permite optimizarea costurilor de încălzire în două direcții simultan - reducând costurile cu energie și reducând semnificativ pierderile de căldură din cauza izolare suplimentară faţadă.

Dispozitivul este incredibil de simplu și nu necesită instrumente speciale:

pe izolație se așează o tablă zincată vopsită;
deasupra este așezat oțel inoxidabil teava ondulata, vopsit tot negru;
totul este acoperit cu foi de policarbonat și fixat cu colțuri din aluminiu.

Dacă această metodă pare complicată, videoclipul arată o versiune realizată din tablă, tevi din polipropilenași filme. Mult mai ușor!

Clasificarea și elementele principale ale sistemelor solare

Sistemele de încălzire solară sunt sisteme care utilizează radiația solară ca sursă de energie termică. Diferența lor caracteristică față de alte sisteme este încălzire la temperatură scăzută este utilizarea unui element special - un receptor solar, conceput pentru a capta radiația solară și a o transforma în energie termală.

Conform metodei de utilizare a radiației solare, sistemele solare de încălzire la temperatură joasă sunt împărțite în pasive și active.

Sistemele de încălzire solară pasivă sunt acelea în care clădirea în sine sau incintele sale individuale (clădire-colector, perete-colector, acoperiș-colector etc.) servesc ca element care primește radiația solară și o transformă în căldură (Fig. 3.4)) .

Orez. 3.4. Sistem pasiv de încălzire solară la temperatură joasă „colector de perete”: 1 – raze solare; 2 – ecran translucid; 3 – clapete de aer; 4 – aer încălzit; 5 – aer răcit din cameră; 6 – radiația termică proprie de undă lungă a masei peretelui; 7 – suprafața neagră de primire a fasciculului a peretelui; 8 – jaluzele.

Sunt active sistemele solare de încălzire la temperatură joasă în care receptorul solar este un dispozitiv separat independent, care nu are legătură cu clădirea. Sistemele solare active pot fi împărțite:

- după destinație (alimentare cu apă caldă, sisteme de încălzire, sisteme combinate de alimentare cu căldură și frig);

- dupa tipul de lichid de racire folosit (lichid - apa, antigel si aer);

- după durata muncii (pe tot parcursul anului, sezonier);

- De solutie tehnica circuite (unul, două, multi-circuit).

Aerul este un lichid de răcire utilizat pe scară largă care nu îngheață pe toată gama de parametri de funcționare. Când îl utilizați ca lichid de răcire, este posibil să combinați sistemele de încălzire cu un sistem de ventilație. Cu toate acestea, aerul este un lichid de răcire cu capacitate termică redusă, ceea ce duce la o creștere a consumului de metal pentru instalarea sistemelor de încălzire cu aer în comparație cu sistemele de apă.

Apa este un lichid de răcire cu consum intens de căldură și disponibil pe scară largă. Cu toate acestea, la temperaturi sub 0°C, este necesar să adăugați lichide antigel. În plus, trebuie luat în considerare faptul că apa saturată cu oxigen provoacă coroziunea conductelor și echipamentelor. Dar consumul de metal în sistemele solare de apă este mult mai mic, ceea ce contribuie în mare măsură la utilizarea lor mai largă.

Sistemele sezoniere de alimentare cu apă caldă solară sunt, de obicei, cu un singur circuit și funcționează în lunile de vară și de tranziție, în perioadele cu temperaturi exterioare pozitive. Pot avea o sursă suplimentară de căldură sau se pot descurca fără ea, în funcție de scopul obiectului deservit și de condițiile de funcționare.

Sistemele de încălzire solară pentru clădiri sunt, de obicei, cu dublu circuit sau, cel mai adesea, cu mai multe circuite, și diferiți agenți de răcire pot fi utilizați pentru diferite circuite (de exemplu, în circuitul solar - soluții apoase de lichide care nu îngheață, în circuitele intermediare - apă, iar în circuitul de consum - aer).

Sistemele solare combinate pe tot parcursul anului în scopul furnizării de căldură și frig a clădirilor sunt multi-circuite și includ o sursă suplimentară de căldură sub forma unui generator de căldură tradițional care funcționează pe combustibili fosili sau a unui transformator de căldură.

Diagramă schematică sistemul de încălzire solară este prezentat în Fig. 3.5. Include trei circuite de circulație:

- primul circuit, format din colectoare solare 1, pompa de circulatie 8 si schimbator de caldura lichida 3;

- al doilea circuit, format dintr-un rezervor de stocare 2, o pompă de circulaţie 8 şi un schimbător de căldură 3;

- al treilea circuit, constând dintr-un rezervor de stocare 2, o pompă de circulație 8, un schimbător de căldură apă-aer (încălzitor) 5.

Orez. 3.5. Schema schematică a sistemului de încălzire solară: 1 – colector solar; 2 – rezervor de stocare; 3 – schimbător de căldură; 4 – clădire; 5 – încălzitor; 6 – sistem de încălzire de rezervă; 7 – backup sistem de alimentare cu apă caldă; 8 - pompă de circulație; 9 – ventilator.

Sistemul de încălzire solară funcționează după cum urmează. Lichidul de răcire (antigel) al circuitului de primire a căldurii, care se încălzește în colectoarele solare 1, intră în schimbătorul de căldură 3, unde căldura antigelului este transferată apei care circulă în spațiul interconductelor schimbătorului de căldură 3 sub acțiunea pompa 8 a circuitului secundar. Apa încălzită intră în rezervorul de stocare 2. Din rezervorul de stocare, apa este preluată de pompa de alimentare cu apă caldă 8, adusă, dacă este necesar, la temperatura necesară în rezervorul de rezervă 7 și intră în sistemul de alimentare cu apă caldă a clădirii. Rezervorul de stocare este reîncărcat de la alimentarea cu apă.

Pentru încălzire, apa din rezervorul de stocare 2 este furnizată de a treia pompă de circuit 8 către încălzitorul 5, prin care aerul este trecut cu ajutorul unui ventilator 9 și, atunci când este încălzit, pătrunde în clădirea 4. În absența energiei solare radiația sau lipsa energiei termice generate de colectoarele solare, backup-ul 6 este pornit.

Selectarea și aranjarea elementelor unui sistem de încălzire solară în fiecare caz specific sunt determinate de factorii climatici, scopul instalației, regimul de consum de căldură și indicatorii economici.

Receptoare solare concentrate

Receptoarele solare concentratoare sunt oglinzi sferice sau parabolice (Fig. 3.6), realizate din metal lustruit, la focarul cărora este amplasat un element de primire a căldurii (cazanul solar), prin care circulă lichidul de răcire. Apa sau lichidele care nu îngheață sunt folosite ca lichid de răcire. Când folosiți apă ca lichid de răcire noaptea și în perioadele reci, sistemul trebuie golit pentru a preveni înghețarea acestuia.

Pentru a asigura o eficiență ridicată a procesului de captare și conversie a radiației solare, receptorul solar cu concentrare trebuie să fie în mod constant îndreptat strict spre Soare. În acest scop, receptorul solar este echipat cu un sistem de urmărire, care include un senzor de direcție către Soare, o unitate electronică de conversie a semnalului și un motor electric cu o cutie de viteze pentru rotirea structurii receptorului solar în două planuri.

Avantajul sistemelor cu receptoare solare concentrate este capacitatea de a genera căldură la o temperatură relativ ridicată (până la 100 °C) și chiar abur. Dezavantajele includ costul ridicat al structurii; nevoia de a curăța constant suprafețele reflectorizante de praf; lucrează numai în timpul zilei și, prin urmare, este nevoie de baterii mari; costuri mari de energie pentru conducerea sistemului de urmărire solară, proporțional cu energia generată. Aceste dezavantaje împiedică utilizarea pe scară largă a sistemelor active de încălzire solară la temperatură joasă cu receptoare solare concentrate. Recent, receptoarele solare plate au fost folosite cel mai des pentru sistemele solare de încălzire la temperatură joasă.

Captatoare solare plate

Colectorul solar plat este un dispozitiv cu un panou absorbant de configurație plată și izolație plată transparentă pentru absorbția energiei radiațiilor solare și transformarea acesteia în căldură.

Captatoarele solare plane (Fig. 3.7) constau dintr-un capac din sticlă sau din plastic (singu, dublu, triplu), un panou de primire a căldurii vopsit în negru pe partea orientată spre soare, izolație pe partea din spate și o carcasă (metal, plastic, sticlă, lemn).

Orice foaie de metal sau plastic cu canale pentru lichid de răcire poate fi folosită ca panou de primire a căldurii. Panourile receptoare de căldură sunt realizate din aluminiu sau oțel de două tipuri: tablă și panouri ștanțate (țeavă în tablă). Panouri din plastic datorită fragilității și îmbătrânirii rapide sub influență razele de soare, precum și din cauza conductibilității termice scăzute, nu sunt utilizate pe scară largă.

Orez. 3.6 Receptoare solare concentratoare: a – concentrator parabolic; b – concentrator cilindric parabolic; 1 – razele solare; 2 – element de primire a căldurii (colector solar); 3 – oglindă; 4 – mecanism de acționare a sistemului de urmărire; 5 – conducte de alimentare și de descărcare a lichidului de răcire.

Orez. 3.7. Colector solar plat: 1 – razele solare; 2 – geamuri; 3 – corp; 4 – suprafață de primire a căldurii; 5 – izolatie termica; 6 – sigiliu; 7 – radiația proprie de undă lungă a plăcii receptoare de căldură.

Sub influența radiației solare, panourile receptoare de căldură se încălzesc până la temperaturi de 70-80 ° C, depășind temperatura ambiantă, ceea ce duce la o creștere a transferului de căldură convectiv al panoului către mediu și la propria radiație către cer. . Pentru a obține temperaturi mai mari ale lichidului de răcire, suprafața plăcii este acoperită cu straturi spectral-selective care absorb activ radiația de unde scurte de la soare și reduc propria radiație termică în partea cu unde lungi a spectrului. Astfel de modele bazate pe „nichel negru”, „crom negru”, oxid de cupru pe aluminiu, oxid de cupru pe cupru și altele sunt scumpe (costul lor este adesea comparabil cu costul panoului de primire a căldurii în sine). O altă modalitate de a îmbunătăți performanța colectoarelor cu plăci plate este de a crea un vid între panoul de primire a căldurii și izolația transparentă pentru a reduce pierderile de căldură (colectori solari de generația a patra).

Experiența în operarea instalațiilor solare bazate pe colectoare solare a relevat o serie de dezavantaje semnificative ale unor astfel de sisteme. În primul rând, acesta este costul ridicat al colecționarilor. Creșterea eficienței funcționării lor prin acoperiri selective, creșterea transparenței geamurilor, evacuarea, precum și instalarea unui sistem de răcire se dovedesc a fi neprofitabile din punct de vedere economic. Un dezavantaj semnificativ este necesitatea curățării frecvente a sticlei de praf, ceea ce exclude practic utilizarea colectorului în zonele industriale. În timpul funcționării pe termen lung a colectoarelor solare, în special în condiții de iarnă, se observă defecțiunea frecventă a acestora din cauza extinderii neuniforme a zonelor de sticlă iluminate și întunecate din cauza încălcării integrității geamului. Există, de asemenea, un procent mare de colectori care se defectează în timpul transportului și instalării. Un dezavantaj semnificativ al sistemelor de operare cu colectoare este și încărcarea neuniformă pe tot parcursul anului și al zilei. Experiența în operarea colectoarelor în Europa și în partea europeană a Rusiei cu o proporție mare de radiații difuze (până la 50%) a arătat imposibilitatea creării unui sistem autonom de alimentare cu apă caldă și încălzire pe tot parcursul anului. Toate sistemele solare cu colectoare solare la latitudini medii necesită instalarea unor rezervoare de stocare de mare volum și includerea unei surse suplimentare de energie în sistem, ceea ce reduce efectul economic al utilizării acestora. În acest sens, cel mai indicat este să le folosiți în zone cu intensitate medie mare a radiației solare (nu mai mici de 300 W/m2).

Descriere:

De o importanță deosebită atunci când se proiectează locurile olimpice din Soci este utilizarea surselor de energie regenerabilă ecologice și, în primul rând, a energiei radiațiilor solare. În acest sens, experiența dezvoltării și implementării pasive sisteme solare furnizarea de încălzire în locuințe și clădiri publiceîn provincia Liaoning (China), deoarece locație geografică iar condițiile climatice din această parte a Chinei sunt comparabile cu cele din Soci.

Experiența Republicii Populare Chineze

Zhao Jinling, Ph.D. tehnologie. Științe, Universitatea Politehnică Dalian (PRC), stagiar la Departamentul de Sisteme Industriale Termoenergetice,

A. Ya. Shelginsky, Doctor în Științe Tehnice științe, prof., științifice. Şef, MPEI (TU), Moscova

De o importanță deosebită atunci când se proiectează locurile olimpice din Soci este utilizarea surselor de energie regenerabilă ecologice și, în primul rând, a energiei radiațiilor solare. În acest sens, experiența dezvoltării și implementării sistemelor pasive de încălzire solară în clădiri rezidențiale și publice din provincia Liaoning (China) va fi de interes, întrucât locația geografică și condițiile climatice ale acestei părți a Chinei sunt comparabile cu cele din Soci.

Utilizarea surselor regenerabile de energie (SRE) pentru sistemele de alimentare cu căldură este relevantă și foarte promițătoare în prezent, sub rezerva unei abordări competente a acestei probleme, întrucât sursele tradiționale de energie (petrol, gaz etc.) nu sunt nelimitate. În acest sens, multe țări, inclusiv China, trec la utilizarea surselor de energie regenerabilă ecologice, una dintre acestea fiind căldura radiației solare.

Oportunitate utilizare eficientă căldura radiației solare în Republica Populară Chineză depinde de regiune, deoarece condițiile climatice din părți diferitețările sunt foarte diferite: de la temperat continental (vest și nord) cu veri fierbinți și ierni aspre, subtropicale în regiunile centrale ale țării până la muson tropical pe coasta de sud și insule, determinat de amplasarea geografică a teritoriului unde se află obiectul. situat (tabel).

Masa
Distribuția resurselor solare în China

Zona	Anual durată insolație, h	Solar radiatii, MJ/(m 2 .an)	Zonă China	Zonele relevante in alte tari ale lumii
eu	2 800-3 300	7 550-9 250	Tibet, etc.	Regiunile nordice ale Pakistanului și Indiei
II	3 000-3 200	5 850-7 550	Hebei etc.	Jakarta, Indonezia)
III	2 200-3 000	5 000-5 850	Beijing, Dalian etc.	Washington (SUA)
IV	1 400-2 200	4 150-5 000	Hubzhi, Hunan etc.	Milano (Italia), Germania, Japonia
V	1 000-1 400	3 350-4 150	Sichuan și Guizhou	Paris (Franța), Moscova (Rusia)

În provincia Liaoning, intensitatea radiației solare variază între 5.000 și 5.850 MJ/m2 pe an (în Soci - aproximativ 5000 MJ/m2 pe an), ceea ce face posibilă utilizarea activă a sistemelor de încălzire și răcire pentru clădiri bazate pe utilizarea energia radiației solare. Astfel de sisteme care convertesc căldura radiației solare și a aerului exterior pot fi împărțite în active și pasive.

Sistemele de încălzire solară pasivă (PSHS) utilizează circulația naturală a aerului încălzit (Fig. 1), adică forțele gravitaționale.

Sistemele solare termice active (Fig. 2) folosesc surse suplimentare de energie pentru a asigura funcționarea acesteia (de exemplu, electricitate). Căldura radiației solare pătrunde în colectoarele solare, unde este parțial acumulată și transferată într-un lichid de răcire intermediar, care este transportat și distribuit în întregul incintă prin pompe.

Sunt posibile sisteme cu consum zero de căldură și frig, unde parametrii corespunzători ai aerului interior sunt furnizați fără consum suplimentar de energie datorită:

izolarea termică necesară;
selectarea materialelor de construcție a clădirilor cu proprietăți adecvate de depozitare a căldurii și a frigului;
utilizarea în sistemul de acumulatori suplimentari de căldură și frig cu caracteristici adecvate.

În fig. 3 prezintă o diagramă de funcționare îmbunătățită sistem pasiv alimentarea cu incalzire a cladirii cu elemente (draperii, supape) care permit reglarea mai precisa a temperaturii aerului interior. Pe latura de sud a clădirii este instalat un așa-numit zid Trombe, care constă dintr-un zid masiv (beton, cărămidă sau piatră) și un despărțitor de sticlă instalat la mică distanță de perete cu in afara. Suprafața exterioară a peretelui masiv este vopsită în interior culoare inchisa. Prin peretele despărțitor de sticlă, peretele masiv și aerul situat între peretele despărțitor de sticlă și peretele masiv sunt încălzite. Un perete masiv încălzit, datorită radiației și schimbului de căldură convectiv, transferă căldura acumulată în cameră. Astfel, acest design combină funcțiile unui colector și ale unui acumulator de căldură.

Aerul situat în stratul dintre peretele despărțitor de sticlă și perete este folosit ca agent de răcire pentru a furniza căldură încăperii în perioadele reci și în zilele însorite. Pentru a preveni ieșirile de căldură în mediul înconjurător în perioada rece pe timp de noapte și intrările în exces de căldură în zilele însorite în perioada caldă, se folosesc perdele, care reduc semnificativ schimbul de căldură dintre peretele solid și mediul exterior.

Perdelele sunt realizate din neţesute cu acoperire argintie. Pentru a asigura circulația necesară a aerului, se folosesc supape de aer, care sunt situate în părțile superioare și inferioare ale peretelui solid. Controlul automat al funcționării supapelor de aer vă permite să mențineți fluxurile de căldură necesare sau ieșirile de căldură în încăperea deservită.

Un sistem de încălzire solară pasiv funcționează după cum urmează:

1. În perioadele reci (încălzire):

zi însorită - cortina este ridicată, supapele sunt deschise(Fig. 3a). Acest lucru duce la încălzirea peretelui masiv prin peretele despărțitor de sticlă și încălzirea aerului situat în stratul dintre peretele despărțitor de sticlă și perete. Căldura intră în încăpere din peretele încălzit și aerul încălzit în stratul intermediar, circulând prin stratul intermediar și încăperea sub influența forțelor gravitaționale cauzate de diferența de densități ale aerului la diferite temperaturi (circulație naturală);
noapte, seară sau zi înnorată - cortina este coborâtă, supapele sunt închise (Fig. 3b). Căldura iese înăuntru Mediul extern sunt semnificativ reduse. Temperatura din cameră este menținută de fluxul de căldură dintr-un perete masiv care a acumulat această căldură din radiația solară;

2. În perioada caldă de timp (răcire):

zi însorită - cortina este coborâtă, supapele inferioare sunt deschise, cele superioare sunt închise (Fig. 3c). Perdeaua protejează peretele masiv de încălzire de la radiația solară. Aerul exterior pătrunde în cameră din partea umbrită a casei și iese prin stratul dintre peretele despărțitor de sticlă și perete în mediul înconjurător;
noapte, seară sau zi înnorată - cortina este ridicată, supapele inferioare sunt deschise, cele superioare sunt închise (Fig. 3d). Aerul exterior pătrunde în încăpere din partea opusă a casei și iese în mediu prin stratul dintre peretele despărțitor de sticlă și peretele solid. Peretele este răcit ca urmare a schimbului de căldură convectiv cu aerul care trece prin strat și datorită fluxului de căldură prin radiație în mediu. Peretele răcit menține temperatura necesară în cameră în timpul zilei.

Pentru a calcula sistemele de încălzire solară pasivă pentru clădiri, au fost dezvoltate modele matematice de transfer nestaționar de căldură în timpul convecției naturale, pentru a oferi încăperilor condițiile de temperatură necesare în funcție de proprietățile termofizice ale structurilor de închidere, de modificările zilnice ale radiației solare și de temperatura aerului exterior.

Pentru a determina fiabilitatea și a clarifica rezultatele obținute, la Universitatea Politehnică Dalian a fost dezvoltat, fabricat și studiat un model experimental al unei clădiri rezidențiale situate în Dalian cu sisteme de încălzire solară pasivă. Zidul Trombe este situat doar pe fațada de sud, cu automată supape de aerși perdele (Fig. 3, foto).

La efectuarea experimentului am folosit:

statie meteo mica;
instrumente pentru măsurarea intensității radiației solare;
anemograf RHAT-301 pentru determinarea vitezei aerului din interior;
Termometru TR72-S și termocupluri pentru măsurarea temperaturii camerei.

Au fost efectuate studii experimentale în perioadele calde, de tranziție și reci ale anului în diferite condiții meteorologice.

Algoritmul de rezolvare a problemei este prezentat în Fig. 4.

Rezultatele experimentale au confirmat fiabilitatea relațiilor calculate obținute și au făcut posibilă corectarea dependențelor individuale ținând cont de condițiile la limită specifice.

În prezent, în provincia Liaoning există multe clădiri rezidențiale și școli care folosesc sisteme de încălzire solară pasivă.

O analiză a sistemelor pasive de alimentare cu căldură solară arată că acestea sunt destul de promițătoare în anumite regiuni climatice în comparație cu alte sisteme din următoarele motive:

ieftinătate;
ușurința întreținerii;
fiabilitate.

Dezavantajele sistemelor de încălzire solară pasivă includ faptul că parametrii aerului interior pot diferi de cei necesari (calculați) atunci când temperatura aerului exterior se modifică dincolo de limitele acceptate în calcule.

Pentru a obține un efect bun de economisire a energiei în sistemele de încălzire și răcire pentru clădiri cu menținerea mai precisă a condițiilor de temperatură în limitele specificate, este recomandabil să combinați sistemele de încălzire și răcire solare pasive și active.

În acest sens, cercetările teoretice ulterioare și munca experimentala pe modele fizice ţinând cont de rezultatele obţinute anterior.

Literatură

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Simularea dinamică a performanței termice a unei case solare pasive îmbunătățite cu perete trombe ISES Solar word Congress, 2007, Beijing China, Vols 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Studiu privind răspunsul termic dinamic al sistemelor pasive de încălzire solară. Jurnalul Institutului de Tehnologie din Harbin (serie nouă). 2007. Vol. 14: 352–355.

Odată cu creșterea prețurilor la energie, utilizarea de surse alternative energie. Și întrucât încălzirea este principala cheltuială pentru mulți, vorbim despre încălzire în primul rând: trebuie să plătiți practic pe tot parcursul anului si sume considerabile. Când vrei să economisești bani, primul lucru care îți vine în minte este căldura solară: o sursă de energie puternică și complet gratuită. Și este foarte posibil să-l folosești. În plus, deși echipamentul este scump, este de câteva ori mai ieftin decât pompe de căldură. Să vorbim mai detaliat despre cum poate fi folosită energia solară pentru a încălzi o casă.

Încălzirea solară: avantaje și dezavantaje

Dacă vorbim despre utilizarea energiei solare pentru încălzire, trebuie să ținem cont că sunt două diferite dispozitive pentru a converti energia solară:

Ambele opțiuni au propriile lor caracteristici. Deși trebuie spus imediat, oricare ai alege, nu te grăbi să renunți la sistemul de încălzire pe care îl ai. Soarele răsare, desigur, în fiecare dimineață, dar nu întotdeauna pe tine Celule solare Va intra destulă lumină. Cea mai rezonabilă soluție este realizarea unui sistem combinat. Când energia soarelui este suficientă, a doua sursă de căldură nu va funcționa. Astfel te vei proteja, vei trăi în condiții confortabile și vei economisi bani.

Dacă nu există dorința sau oportunitatea de a instala două sisteme, încălzirea solară ar trebui să aibă cel puțin o rezervă de putere dublă. Atunci putem spune cu siguranță că veți avea căldură în orice caz.

Avantajele utilizării energiei solare pentru încălzire:

Defecte:

Dependența cantității de căldură primită de vreme și regiune.
Pentru incalzirea garantata veti avea nevoie de un sistem care sa poata functiona in paralel cu un sistem de incalzire solara. Mulți producători de echipamente de încălzire oferă această posibilitate. În special, producătorii europeni de cazane pe gaz montate pe perete asigură funcționarea în comun cu încălzirea solară (de exemplu, cazane Baxi). Chiar dacă ai instalat un echipament care nu are această capacitate, poți coordona munca sistem de incalzire folosind un controler.
Investiție financiară solidă la început.
Întreținere periodică: tuburile și panourile trebuie curățate de resturile aderente și spălate de praf.
Unii dintre colectoarele solare lichide nu pot funcționa sub foarte temperaturi scăzute Oh. În ajunul înghețurilor severe, lichidul trebuie scurs. Dar acest lucru nu se aplică tuturor modelelor și nu tuturor lichidelor.

Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra fiecărui tip de element de încălzire solară.

Colectori solari

Colectorii solari sunt folosiți pentru încălzirea solară. Aceste instalații folosesc căldura soarelui pentru a încălzi lichidul de răcire, care poate fi apoi folosit într-un sistem de încălzire a apei. Specificul este că un încălzitor solar de apă pentru încălzirea unei case produce doar o temperatură de 45-60 o C, și prezintă cea mai mare eficiență la 35 o C la priză. Prin urmare, astfel de sisteme sunt recomandate pentru utilizare împreună cu podele cu apă caldă. Dacă nu doriți să renunțați la calorifere, fie măriți numărul de secțiuni (aproximativ de două ori mai mult), fie încălzește lichidul de răcire.

Pentru a oferi o locuință apa calda iar pentru incalzirea apei se pot folosi colectoare solare (plate si tubulare)

Acum despre tipurile de colectoare solare. Din punct de vedere structural, există două modificări:

apartament;
tubular.

În fiecare dintre grupuri există variații atât în ceea ce privește materialele, cât și designul, dar au același principiu de funcționare: un lichid de răcire trece prin tuburi, care este încălzit de soare. Dar modelele sunt complet diferite.

Captatoare solare plate

Aceste unități de încălzire solară au un design simplu și, prin urmare, pot fi realizate cu propriile mâini dacă doriți. Un fund durabil este fixat pe un cadru metalic. Deasupra este așezat un strat de izolație termică. De asemenea, pereții carcasei sunt izolați pentru a reduce pierderile. Apoi există un strat de adsorbant - un material care absoarbe bine radiația solară, transformându-l în căldură. Acest strat este de obicei de culoare neagră. Adsorbitorul este echipat cu conducte prin care curge lichidul de răcire. De sus, întreaga structură este închisă cu un capac transparent. Materialul pentru husă poate fi sticlă călită sau unul dintre materialele plastice (cel mai adesea este policarbonat). La unele modele, materialul de transmisie a luminii al husei poate suferi un tratament special: pentru a reduce reflectivitatea, este făcut nu neted, ci ușor mat.

Conductele dintr-un colector solar plat sunt de obicei așezate într-un model de șarpe și există două găuri - intrare și ieșire. O singură țeavă și racord cu două conducte. Asta iti place. Dar pentru schimbul normal de căldură este necesară o pompă. Este posibil și un sistem de curgere gravitațională, dar va fi foarte ineficient datorită vitezei reduse a lichidului de răcire. Acest tip de colector solar este folosit pentru încălzire, deși poate fi folosit pentru a încălzi eficient apa pentru alimentarea cu apă caldă.

Există o variantă de colector gravitațional, dar este folosit în principal pentru încălzirea apei. Acest design se mai numește și colector solar din plastic. Acestea sunt două farfurii de plastic transparent, închis ermetic pe corp. Înăuntru există un labirint pentru a mișca apa. Uneori, panoul de jos este vopsit în negru. Există două găuri - intrare și ieșire. Apa este furnizată în interior, încălzită de soare în timp ce se deplasează prin labirint și iese caldă. Această schemă funcționează bine cu un rezervor de apă și încălzește ușor apa pentru apă caldă menajeră. Acesta este un înlocuitor modern pentru un butoi convențional montat pe duș de vară. În plus, un înlocuitor mai eficient.

Cât de eficienți sunt colectoarele solare? Printre toate sistemele solare domestice de astăzi, acestea arată scoruri de top: randamentul lor este de 72-75%. Dar nu totul este atât de bun:

nu funcționează noaptea și nu funcționează bine pe vreme înnorată;
pierderi mari de căldură, mai ales în condiții de vânt;
întreținere scăzută: dacă ceva se defectează, atunci o parte semnificativă sau întregul panou trebuie înlocuit.

Cu toate acestea, încălzirea unei case private de la soare se face adesea folosind aceste instalații solare. Astfel de instalații sunt populare în țările sudice cu radiații active și temperaturi pozitive perioada de iarna. Nu sunt potrivite pentru iernile noastre, dar in sezonul de vara dau rezultate bune.

Colector de aer

Această instalație poate fi folosită pentru încălzirea cu aer a casei. Din punct de vedere structural, este foarte asemănător cu colectorul de plastic descris mai sus, dar aerul circulă și se încălzește în el. Astfel de dispozitive sunt atârnate pe pereți. Ele pot funcționa în două moduri: dacă aeroterma solară este etanșată, aerul este preluat din cameră, încălzit și returnat în aceeași încăpere.

Există o altă opțiune. Combină încălzirea cu ventilația. Există găuri în carcasa exterioară a galeriei de aer. Prin ele, aerul rece intră în structură. Trecând prin labirint, este încălzit de razele soarelui, iar apoi încălzit intră în cameră.

O astfel de încălzire a casei va fi mai mult sau mai puțin eficientă dacă instalația ocupă întregul perete sudic și nu există umbră pe acest perete.

Colectoare tubulare

Și aici, lichidul de răcire circulă prin țevi, dar fiecare dintre aceste țevi de schimb de căldură este introdusă într-un balon de sticlă. Toate sunt conectate într-o varietate, care este în esență un pieptene.

Diagrama unui colector tubular (click pentru a mări imaginea)

Colectoarele tubulare au două tipuri de tuburi: coaxiale și pene. Coaxial - o țeavă într-o țeavă - imbricată una în cealaltă, iar marginile lor sunt sigilate. Un mediu rarefiat fără aer este creat în interior între cei doi pereți. De aceea, astfel de tuburi sunt numite și tuburi cu vid. Tuburile cu pene sunt doar un tub obișnuit sigilat pe o parte. Și se numesc pene pentru că, pentru a crește transferul de căldură, în ele se introduce o placă absorbantă, care are marginile curbate și amintește oarecum de o penă.

În plus, schimbătoarele de căldură pot fi introduse în diferite carcase tipuri diferite. Primele sunt canalele termice Heat-pipe. Acesta este un întreg sistem pentru transformarea razelor solare în energie termică. O conductă termică este un tub tubular de cupru de diametru mic sigilat la un capăt. Pe al doilea există un vârf masiv. În tub se toarnă o substanță cu un punct de fierbere scăzut. Când este încălzită, substanța începe să fiarbă, o parte din ea intră stare gazoasăși se ridică pe tub. Pe parcurs de la pereții încălziți ai tubului, se încălzește din ce în ce mai mult. Sfârșește în partea de sus, unde rămâne ceva timp. În acest timp, gazul transferă o parte din căldură către vârful masiv, se răcește treptat, se condensează și se stabilește, unde procesul se repetă din nou.

A doua metodă este de tip U, care este un tub tradițional umplut cu lichid de răcire. Nu sunt noutăți sau surprize aici. Totul este ca de obicei: lichidul de răcire intră pe o parte, trece prin tub și este încălzit de lumina soarelui. În ciuda simplității sale, acest tip de schimbător de căldură este mai eficient. Dar este folosit mai rar. Și totul pentru că încălzitoarele solare de apă de acest tip formează un singur întreg. Dacă un tub este deteriorat, întreaga secțiune trebuie înlocuită.

Colectoarele tubulare cu sistem Heat-pipe sunt mai scumpe, prezintă o eficiență mai mică, dar sunt utilizate mai des. Și totul pentru că un tub deteriorat poate fi schimbat în câteva minute. Mai mult, dacă se folosește un balon coaxial, atunci tubul poate fi și reparat. Este pur și simplu dezasamblat (ștecherul superior este îndepărtat) și elementul deteriorat (canal termic sau becul în sine) este înlocuit cu unul funcțional. Tubul este apoi introdus în loc.

Care colector este mai bun pentru încălzire?

Pentru regiunile sudice cu ierni blânde şi o cantitate mare zile însorite pe an cea mai bună opțiune- colector plat. Într-un astfel de climat arată cea mai mare productivitate.

Pentru regiunile cu climă mai aspră, colectoarele tubulare sunt potrivite. Mai mult, sistemele cu Heat-pipe sunt mai potrivite pentru iernile aspre: se încălzesc chiar și noaptea și chiar și pe vreme înnorată, colectând cea mai mare parte a spectrului de radiație solară. Nu se tem de temperaturi scăzute, dar intervalul exact de temperatură trebuie clarificat: depinde de substanța situată în canalul termic.

Aceste sisteme, atunci când sunt calculate corect, pot fi de bază, dar de cele mai multe ori pur și simplu economisesc costurile de încălzire dintr-o altă sursă de energie plătită.

O altă încălzire auxiliară ar putea fi un colector de aer. Poate fi făcut să acopere întregul perete și poate fi făcut cu ușurință cu propriile mâini. Este perfect pentru încălzirea unui garaj sau cabană. În plus, problemele cu încălzirea insuficientă pot apărea nu iarna, așa cum vă așteptați, ci toamna. În îngheț și zăpadă, energia soarelui este de multe ori mai mare decât pe vreme înnorată, ploioasă.

Panouri solare

Când auzim cuvintele „energie solară”, ne gândim mai întâi la bateriile care transformă lumina în electricitate. Și acest lucru se realizează prin convertoare fotoelectrice speciale. Sunt produse de industrie din diverși semiconductori. Cel mai adesea pentru uz casnic Folosim fotocelule din silicon. Ei au cel mai mult preț scăzutși arată performanțe destul de decente: 20-25%.

Panourile solare pentru o casă privată sunt comune în unele țări

Panourile solare pot fi utilizate direct pentru încălzire numai dacă cazanul sau altele dispozitiv de încălzire la electricitate te conectezi la această sursă de curent. De asemenea, panourile solare în combinație cu bateriile electrice pot fi integrate în sistemul de alimentare cu energie electrică a locuinței și astfel reduc facturile lunare pentru energia electrică uzată. În principiu, este foarte posibil să satisfaceți pe deplin nevoile familiei din aceste instalații. Este nevoie doar de mulți bani și spațiu. În medie, puteți obține 120-150W pe metru pătrat de panou. Deci numără câte pătrate de acoperiș sau area locala ar trebui să fie ocupate de astfel de panouri.

Caracteristicile încălzirii solare

Fezabilitatea instalării unui sistem de încălzire solară ridică îndoieli printre mulți. Argumentul principal este că este scump și nu se va plăti niciodată de la sine. Trebuie să fim de acord că este scump: prețurile pentru echipamente sunt destul de mari. Dar nimeni nu te oprește să începi cu mici. De exemplu, pentru a evalua eficacitatea și caracterul practic al ideii de a realiza singur o instalație similară. Costurile sunt minime și veți avea o idee de primă mână. Atunci vei decide dacă te implici sau nu în toate acestea. Iată chestia: toate mesajele negative sunt de la teoreticieni. Nici unul nu a fost întâlnit de la practicanți. Există o căutare activă a modalităților de îmbunătățire și modificări, dar nimeni nu a spus că ideea este inutilă. Asta spune ceva.

Acum să vorbim despre faptul că instalarea unui sistem de încălzire solară nu va da niciodată roade. În timp ce termenul dă roade

Există multe poduri în țara noastră. Este comparabil cu durata de viață a colectoarelor solare sau a bateriilor. Dar dacă te uiți la dinamica creșterii prețurilor pentru toate resursele energetice, poți presupune că va scădea în curând la un interval de timp complet acceptabil.

Acum să vorbim despre cum să facem sistemul. În primul rând, trebuie să determinați nevoile casei și ale familiei dvs. de căldură și apă caldă. Metodologia generală de calcul a unui sistem de încălzire solară este următoarea:

Știind în ce regiune se află casa, puteți afla câtă lumină solară cade pe 1m2 de suprafață în fiecare lună a anului. Experții numesc această insolație. Din aceste date, puteți estima apoi de câte panouri solare aveți nevoie. Dar mai întâi trebuie să determinați câtă căldură va fi necesară pentru prepararea și încălzirea ACM.
Dacă ai un contor de apă caldă, atunci știi volumul de apă caldă pe care îl folosești lunar. Afișează datele de consum mediu pe lună sau calculează pe baza consumului maxim - cine dorește. Ar trebui să aveți și date despre pierderile de căldură acasă.
Aruncați o privire la încălzitoarele solare pe care doriți să le instalați. Având date despre performanța lor, puteți determina aproximativ numărul de elemente necesare pentru a vă acoperi nevoile.

Pe lângă determinarea numărului de componente ale sistemului solar, va trebui să determinați volumul rezervorului în care se va acumula energia solară. apa fierbinte pentru ACM. Acest lucru se poate face cu ușurință dacă cunoașteți cheltuielile reale ale familiei dvs. Daca ai instalat un contor de ACM si ai date de mai multi ani, poti afisa consumul mediu pe zi (impartizi consumul mediu pe luna la numarul de zile). Acesta este aproximativ volumul rezervorului de care aveți nevoie. Dar rezervorul trebuie luat cu o rezervă de aproximativ 20%. Doar în cazul în care.

Dacă nu există alimentare cu apă caldă sau contor, puteți utiliza standardele de consum. O persoană cheltuiește în medie 100-150 de litri de apă pe zi. Știind câți oameni locuiesc permanent în casă, veți calcula volumul necesar rezervorului: norma se înmulțește cu numărul de locuitori.

Trebuie spus imediat că este rațional (din punct de vedere al rambursării) pt zona de mijloc Rusia are un sistem de încălzire solară care acoperă aproximativ 30% din cererea de căldură și furnizează integral apă caldă. Acesta este un rezultat mediu: în unele luni, încălzirea va fi asigurată în proporție de 70-80% de sistemul solar, iar în unele luni (decembrie-ianuarie) doar 10%. Din nou, multe depind de tip panouri solare si din regiunea de resedinta.

În plus, nu este vorba doar de „spre nord” sau „spre sud”. Este o chestiune de numărul de zile însorite. De exemplu, în Chukotka foarte rece, încălzirea solară va fi foarte eficientă: soarele strălucește aproape întotdeauna acolo. În clima mult mai blândă a Angliei, cu ceață veșnică, eficacitatea sa este extrem de scăzută.
;

Rezultate

În ciuda multor critici care vorbesc despre ineficiența energiei solare și despre perioada lungă de amortizare, tot mai mulți oameni trec cel puțin parțial la surse alternative. Pe lângă economisire, mulți sunt atrași de independența față de stat și de acesta Politica de prețuri. Pentru a nu regreta sumele de bani irosite investite, puteți mai întâi să faceți un experiment: faceți una dintre instalațiile solare cu propriile mâini și decideți singuri cât de atractiv este pentru dvs. (sau nu).