Întocmită de elevii Grupului B3TPEN31
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 termică.
Conform metodei de utilizare a radiației solare, sistemele solare de încălzire la temperatură joasă sunt împărțite în pasive și active.
Pasiv
Sistemele de incalzire solara pasiva sunt acelea in care cladirea in sine sau incintele sale individuale (cladirea colectorului, peretele colectorului, acoperisul colectorului etc.) servesc ca element care primeste radiatia solara si o transforma in caldura.
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 – propriul val lung Radiație termala zid masiv; 7 – suprafața neagră de primire a fasciculului a peretelui; 8 – jaluzele.
Activ
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 scop (alimentare cu apă caldă, sisteme de încălzire, sisteme combinate de alimentare cu căldură și frig);
după tipul de lichid de răcire utilizat (lichid - apă, antigel și aer);
după durata muncii (pe tot parcursul anului, sezonier);
De solutie tehnica circuite (unul, două, multi-circuit).
Clasificarea sistemelor solare termice
pot fi clasificate după mai multe criterii:
dupa scop:
1. sisteme de alimentare cu apă caldă (ACM);
2. sisteme de incalzire;
3. sisteme combinate;
După tipul de lichid de răcire utilizat:
1. lichid;
2. aer;
După durata muncii:
1. pe tot parcursul anului;
2. sezonier;
Conform soluției tehnice a schemei:
1. un singur circuit;
2. dublu circuit;
3. 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.
O diagramă schematică a sistemului de încălzire solară este prezentată în Fig. 4.1.2. Include trei circuite de circulație:
primul circuit, constând din colectoare solare 1, pompă de circulație 8 și schimbător de căldură lichidă 3;
al doilea circuit, constând 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.
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.
Operațiune
Sistemul de încălzire solară funcționează după cum urmează. Lichidul de răcire (antigel) al circuitului de primire a căldurii, care se încălzește în colectoare solare 1, intră în schimbătorul de căldură 3, unde căldura antigelului este transferată apei care circulă în spațiul intertubular al schimbătorului de căldură 3 sub acțiunea pompei circuitului secundar 8. Apa încălzită intră în rezervorul de acumulator 2. Apa este preluată din rezervorul de acumulator de către 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.
Schema schematică a unui sistem solar de alimentare cu apă caldă termosifon cu un singur circuit
O caracteristică a sistemelor este că, în cazul unui sistem termosifon, punctul inferior al rezervorului de stocare trebuie să fie situat deasupra punctului superior al colectorului și la cel mult 3-4 m de colectori și cu circulația pompei a pompei. lichid de răcire, locația rezervorului de stocare poate fi arbitrară.
Nbsp; CALCUL Sisteme de alimentare cu energie termică cu ajutorul colectoarelor solare termice Instrucțiuni metodologice pentru efectuarea lucrărilor de calcul și grafice pentru studenții de toate formele de studii din specialitatea Centrale electrice, centrale electrice pe bază de surse de energie netradiționale și regenerabile CALCUL Sisteme de alimentare cu căldură cu ajutorul colectoarelor solare termice: instrucțiuni să efectueze lucrări de calcul şi grafică pentru studenţii de toate formele de studiu la specialitatea Centrale electrice, centrale electrice pe bază de surse de energie netradiţionale şi regenerabile / A. V. CUPRINS 1. PRINCIPII TEORETICE 1.1. Proiectarea și principalele caracteristici ale unui colector solar plat 1.2. Elemente de bază și diagrame schematice ale sistemelor de încălzire solară 2. ETAPE DE PROIECTARE 3. CALCULUL CĂLDURII PENTRU ÎNCĂLZIREA CLĂDIRII 3.1. Prevederi de bază 3.2. Determinarea pierderilor de căldură prin transmisie 3.3. Determinarea consumului de căldură pentru încălzirea aerului de ventilare 3.4. Determinarea costurilor de căldură pentru alimentarea cu apă caldă 4. CALCULUL UNUI SISTEM DE ALIMENTARE A CĂLDURII SOLARE BIBLIOGRAFIE PREVEDERI TEORETICE
Design și principalele caracteristici ale unui colector solar plat
Colectorul solar plat (SC) este elementul principal al sistemelor de încălzire solară și de alimentare cu apă caldă. Principiul funcționării sale este simplu. Cea mai mare parte a radiației solare care cade pe colector este absorbită de suprafață, care este „neagră” în raport cu radiația solară. O parte din energia absorbită este transferată fluidului care circulă prin colector, iar restul se pierde ca urmare a schimbului de căldură cu mediul. Căldura transportată de fluid este căldură utilă care este fie stocată, fie utilizată pentru a acoperi sarcina de încălzire.
Elementele principale ale colectorului sunt următoarele: o placă absorbantă, de obicei din metal, cu un strat nereflectorizant pentru a asigura absorbția maximă a radiației solare; conducte sau canale prin care circulă lichidul sau aerul și care sunt în contact termic cu placa absorbantă; izolarea termică a marginilor inferioare și laterale ale plăcii; unul sau mai multe goluri de aer separate prin acoperiri transparente în scopul izolației termice a plăcii de deasupra; si in final, o carcasa care asigura durabilitate si rezistenta la intemperii. În fig. 1 afișat secțiuni transversaleîncălzitor de apă și aer.
Orez. 1. Reprezentare schematică a colectoarelor solare cu lichid de răcire cu apă și aer: 1 – izolație termică; 2 – canal de aer; 3 – acoperiri transparente; 4 – placa absorbanta; 5 – conducte conectate la placă.
Învelișul transparent este de obicei realizat din sticlă. Sticla are o rezistență excelentă la intemperii și proprietăți mecanice bune. Este relativ ieftin și poate avea o transparență ridicată cu un conținut scăzut de oxid de fier. Dezavantajele sticlei sunt fragilitatea și masa mare. Alături de sticlă, pot fi folosite și materiale plastice. Plasticul este, în general, mai puțin predispus la rupere, ușor și ieftin în foile subțiri. Cu toate acestea, în general nu este la fel de rezistent la intemperii precum sticla. Suprafața unei foi de plastic este ușor zgâriată și multe materiale plastice se degradează și devin galbene în timp, rezultând o transmisie solară și rezistență mecanică reduse. Un alt avantaj al sticlei în comparație cu materialele plastice este că sticla absoarbe sau reflectă toate radiațiile de unde lungi (termice) incidente pe ea, emise de placa absorbantă. Pierderi de căldură în mediu inconjurator prin radiație sunt reduse mai eficient decât în cazul unui înveliș de plastic, care transmite o parte din radiația de undă lungă.
Un colector plat absoarbe atât radiația directă, cât și cea difuză. Radiația directă face ca o umbră să fie aruncată de un obiect luminat de soare. Radiația difuză este reflectată și împrăștiată de nori și praf înainte de a ajunge la suprafața pământului; Spre deosebire de radiația directă, aceasta nu duce la formarea de umbre. Colectorul plat este de obicei instalat staționar pe clădire. Orientarea acestuia depinde de locația și perioada anului în care sistemul solar trebuie să funcționeze centrală electrică. Colectorul plat oferă căldura de calitate scăzută necesară pentru încălzirea apei și încălzirea încăperii.
Colectoarele solare cu focalizare (concentrare), inclusiv cele cu concentrator parabolic sau concentrator Fresnel, pot fi utilizate în sistemele de încălzire solară. Majoritatea colectoarelor de focalizare folosesc doar radiația solară directă. Avantajul unui colector de focalizare în comparație cu unul plat este că are o suprafață mai mică din care căldura este pierdută în mediu și, prin urmare, fluidul de lucru poate fi încălzit în el la temperaturi mai ridicate decât în colectoarele cu plăci plate. Cu toate acestea, pentru nevoile de încălzire și apă caldă, temperaturile mai ridicate nu fac nicio diferență. Pentru majoritatea sistemelor de concentrare, colectorul trebuie să urmărească poziția soarelui. Sistemele care nu imaginează soarele necesită de obicei ajustări de mai multe ori pe an.
Trebuie făcută o distincție între caracteristicile instantanee ale unui rezervor (adică, caracteristicile la un moment dat, în funcție de condițiile meteorologice și de funcționare din acel moment) și caracteristicile sale pe termen lung. În practică, colectorul sistemului solar termic funcționează într-o gamă largă de condiții pe tot parcursul anului. În unele cazuri, modul de funcționare se caracterizează prin temperatură ridicată și eficiență scăzută a colectorului, în alte cazuri, dimpotrivă, prin temperatură scăzută și eficiență ridicată.
Pentru a lua în considerare funcționarea colectorului la conditii variabile este necesar să se determine dependenţa caracteristicilor sale instantanee de factorii meteorologici şi de regim. Pentru a descrie caracteristicile colectorului, sunt necesari doi parametri, dintre care unul determină cantitatea de energie absorbită, iar celălalt - pierderea de căldură în mediu. Acești parametri sunt determinați cel mai bine prin teste care măsoară eficiența instantanee a rezervorului într-un interval adecvat de condiții.
Energia utilă îndepărtată din colector la un moment dat este diferența de cantitate energie solara, absorbită de placa colector și cantitatea de energie pierdută în mediu. Ecuația care se aplică pentru calcularea aproape tuturor structurilor colectoare plate existente este:
unde este energia utilă îndepărtată din colector pe unitatea de timp, W; - suprafata colectoare, m2; - coeficientul de evacuare a căldurii din colector; - densitatea de flux a radiației solare totale în planul colectorului W/m2; - transmitanța acoperirilor transparente în raport cu radiația solară; - capacitatea de absorbție a plăcii colectoare în raport cu radiația solară; - coeficientul de pierdere totală de căldură al colectorului, W/(m 2 °C); - temperatura lichidului la intrarea in colector, °C; - temperatura ambiantă, °C.
Radiația solară care cade pe colector în orice moment este formată din trei părți: radiație directă, radiație difuză și radiație reflectată de sol sau de obiectele din jur, a căror cantitate depinde de unghiul de înclinare a colectorului față de orizont și de natura acestora. obiecte. Când colectorul este testat, densitatea fluxului de radiație eu măsurată cu ajutorul unui piranometru instalat la același unghi de înclinare față de orizont ca și colectorul. Folosit în calcule f-metoda presupune cunoasterea sosirilor medii lunare ale radiatiei solare pe suprafata colectorului. Cel mai adesea, cărțile de referință conțin date privind sosirea medie lunară a radiațiilor pe o suprafață orizontală.
Densitatea de flux a radiației solare absorbită de placa colector la un anumit moment în timp este egală cu produsul densității de flux a radiației incidente eu, transmitanța sistemului de acoperire transparentă tși capacitatea de absorbție a plăcii colectoare A. Ambele ultime valori depind de material și de unghiul de incidență al radiației solare (adică, unghiul dintre normala la suprafață și direcția razelor solare). Componentele directe, difuze și reflectate ale radiației solare intră în suprafața colectorului sub diferite unghiuri. Prin urmare, caracteristicile optice tȘi A trebuie calculată ținând cont de contribuția fiecărei componente.
Colectorul pierde căldură în diferite moduri. Pierderile de căldură de la placă la acoperirile transparente și de la stratul superior la aerul exterior apar prin radiație și convecție, dar raportul acestor pierderi în primul și al doilea caz nu este același. Pierderea de căldură prin fundul izolat și pereții laterali colectoarele sunt cauzate de conductibilitatea termică. Colectoarele trebuie proiectate astfel încât toate pierderile termice să fie minime.
Produsul coeficientului de pierdere totală U L iar diferența de temperatură din ecuația (1) reprezintă pierderea de căldură de la placa absorbantă, cu condiția ca temperatura acesteia să fie peste tot egală cu temperatura fluidului de admisie. Când lichidul este încălzit, placa colectorului are o temperatură mai mare decât temperatura de intrare a lichidului. Aceasta este o condiție necesară pentru transferul de căldură de la placă la lichid. Prin urmare, pierderea reală de căldură de la colector este mai mare decât valoarea produsului. Diferența de pierderi este luată în considerare folosind coeficientul de îndepărtare a căldurii F R.
Factorul de pierdere totală U L egal cu suma coeficienți de pierdere prin izolația transparentă, pereții de jos și laterali ai colectorului. Pentru un colector bine proiectat, suma ultimilor doi coeficienți este de obicei de aproximativ 0,5 - 0,75 W/(m 2 °C). Coeficientul de pierdere prin izolația transparentă depinde de temperatura plăcii absorbante, de numărul și materialul acoperirilor transparente, de gradul de emisivitate al plăcii în partea infraroșie a spectrului, de temperatura ambiantă și de viteza vântului.
Ecuația (1) este convenabilă pentru calcularea sistemelor de energie solară, deoarece energia utilă a colectorului este determinată de temperatura lichidului la intrare. Cu toate acestea, pierderea de căldură către mediu depinde de temperatura medie a plăcii de absorbție, care este întotdeauna mai mare decât temperatura de intrare dacă lichidul este încălzit pe măsură ce trece prin colector. Coeficientul de disipare a căldurii F R este egal cu raportul dintre energia utilă reală când temperatura fluidului din colector crește pe direcția curgerii, cu energia utilă când temperatura întregii plăci absorbante este egală cu temperatura fluidului la intrare.
Coeficient F R depinde de fluxul de fluid prin colector și de proiectarea plăcii absorbante (grosime, proprietățile materialului, distanța dintre țevi etc.) și este aproape independent de intensitatea radiației solare și de temperaturile plăcii absorbante și a mediului.
Elemente de bază și diagrame schematice ale sistemelor de încălzire solară
Sistemele de încălzire solară (sau sistemele solare termice) pot fi împărțite în pasive și active. Cele mai simple și mai ieftine sunt sistemele pasive, sau „ case solare”, care utilizează elemente arhitecturale și de construcție ale clădirii pentru colectarea și distribuirea energiei solare și nu necesită echipamente suplimentare. Cel mai adesea, astfel de sisteme includ un perete înnegrit al clădirii orientat spre sud, la o anumită distanță de la care se află un strat transparent. Există deschideri în partea de sus și de jos a peretelui care leagă spațiul dintre perete și stratul transparent de interiorul clădirii. Radiația solară încălzește peretele: aerul care spală peretele este încălzit de acesta și pătrunde în clădire prin deschiderea superioară. Circulația aerului este asigurată fie prin convecție naturală, fie printr-un ventilator. În ciuda unor avantaje ale sistemelor pasive, sistemele active cu special echipamente instalate pentru colectarea, stocarea și distribuția radiației solare, deoarece aceste sisteme îmbunătățesc arhitectura clădirii, măresc eficiența utilizării energiei solare și oferă, de asemenea, un control mai mare al sarcinii termice și extind domeniul de aplicare. Alegerea, compoziția și dispunerea elementelor unui sistem de încălzire solară activă în fiecare caz specific sunt determinate de factorii climatici, tipul de obiect, modul de consum de căldură și indicatorii economici. Un element specific al acestor sisteme este colectorul solar; elementele utilizate, cum ar fi dispozitivele de schimb de căldură, bateriile, sursele de căldură de rezervă, corpurile sanitare, sunt utilizate pe scară largă în industrie. Colectorul solar asigură conversia radiației solare în căldură transferată lichidului de răcire încălzit care circulă în colector.
|
Pe lângă elementele de bază descrise mai sus, sistemele de încălzire solară pot include pompe, conducte, elemente de instrumente și sisteme de automatizare etc. Diverse combinații ale acestor elemente conduc la o mare varietate de sisteme de încălzire solară în ceea ce privește caracteristicile și costul acestora. Pe baza utilizării centralelor solare, pot fi rezolvate problemele de încălzire, răcire și alimentare cu apă caldă a clădirilor rezidențiale, administrative, a unităților industriale și agricole.
Instalațiile solare au următoarea clasificare:
1) conform scopului:
Sisteme de alimentare cu apă caldă;
Sisteme de incalzire;
Instalații combinate pentru alimentare cu căldură și frig;
2) în funcție de tipul de lichid de răcire utilizat:
Lichid;
Aer;
3) după durata muncii:
Pe tot parcursul anului;
Sezonier;
4) conform soluției tehnice a schemei:
Un singur circuit;
Circuit dublu;
Multi-circuit.
Cele mai frecvent utilizate lichide de răcire în sistemele de încălzire solară sunt lichidele (apă, soluție de etilenglicol, substanțe organice) și aerul. Fiecare dintre ele are anumite avantaje și dezavantaje. Aerul nu îngheață, nu creează mari probleme asociate cu scurgerile și coroziunea echipamentelor. Totuși, datorită densității reduse și capacității termice a aerului, dimensiunea instalațiilor de aer și consumul de energie pentru pomparea lichidului de răcire sunt mai mari decât cele ale sistemelor lichide. Prin urmare, majoritatea sistemelor solare termice în funcțiune preferă lichidele. Pentru locuințe și nevoi comunale, principalul lichid de răcire este apa.
Când se operează colectoarele solare în perioadele cu temperaturi exterioare negative, este necesar fie să se folosească antigel ca lichid de răcire, fie să se evite cumva înghețarea lichidului de răcire (de exemplu, prin scurgerea în timp util a apei, încălzirea acesteia, izolarea colectorului solar).
Sistemele de încălzire solară cu capacitate redusă care alimentează consumatorii mici, la distanță, funcționează adesea pe principiul circulației naturale a lichidului de răcire. Rezervorul de apă este situat deasupra colectorului solar. Această apă este furnizată în partea inferioară a sistemului de alimentare cu apă, situată la un anumit unghi, unde începe să se încălzească, să-și schimbe densitatea și să urce gravitațional în sus prin canalele colectoare. Apoi intră în partea superioară a rezervorului și i se ia locul în colector apă rece din partea sa inferioară. Se stabilește modul natural de circulație. În sistemele mai puternice și mai eficiente, circulația apei în circuitul colectorului solar este asigurată cu ajutorul unei pompe.
Diagrame schematice sistemele de încălzire solară, prezentate în fig. 2, 3 pot fi împărțite în două grupe principale: instalații care funcționează într-un circuit în buclă deschisă sau cu flux direct (Fig. 2); instalaţii care funcţionează în circuit închis (Fig. 3). În instalațiile din primul grup, lichidul de răcire este alimentat către colectoarele solare (Fig. 2 a, b) sau către schimbătorul de căldură din circuitul solar (Fig. 2 c), unde este încălzit și furnizat fie direct către consumator, fie către rezervor de stocare. Dacă temperatura lichidului de răcire după instalarea solară este sub nivelul specificat, atunci lichidul de răcire este încălzit într-o sursă de căldură de rezervă. Schemele avute în vedere sunt utilizate în principal în instalații industriale, în sisteme cu acumulare de căldură pe termen lung. Pentru a asigura un nivel constant de temperatură a lichidului de răcire la ieșirea din colector, este necesară modificarea debitului de lichid de răcire în conformitate cu legea modificărilor intensității radiației solare în timpul zilei, ceea ce necesită utilizarea dispozitivelor automate și complică sistemul. În schemele din a doua grupă, transferul de căldură de la colectoarele solare se realizează fie printr-un rezervor de stocare, fie prin amestecarea directă a lichidelor de răcire (Fig. 3 a), fie printr-un schimbător de căldură, care poate fi amplasat atât în interiorul rezervorului ( Fig. 1.4 b) și în afara acestuia (Fig. 3c). Lichidul de răcire încălzit este furnizat consumatorului prin rezervor și, dacă este necesar, este încălzit într-o sursă de căldură de rezervă. Instalațiile care funcționează conform schemelor prezentate în Fig. 3, poate fi cu un singur circuit (Fig. 3 a), cu dublu circuit (Fig. 3 b) sau cu mai multe circuite (Fig. 3 c, d).
Orez. 2. Scheme schematice ale sistemelor cu flux direct: 1-colector solar; 2- baterie; 3-schimbator de caldura
Orez. 3. Scheme schematice ale sistemelor solare de încălzire
Utilizarea uneia sau alteia versiuni a schemei depinde de natura încărcăturii, tipul de consumator, factori climatici, economici și alte condiții. Considerat în fig. Cele 3 scheme sunt în prezent cele mai utilizate pe scară largă, deoarece sunt relativ simple și fiabile în funcționare.
Etapele executării lucrării
Calculul și lucrările grafice constau din următoarele etape principale:
1) Executarea desenului „Plan clădire”.
2) Selectarea unui design termic pentru un sistem de încălzire cu colectoare solare
3) Executarea desenului „Schema încălzire și alimentare cu apă caldă folosind colectoare solare termice”
4) Calculul sarcinii de încălzire (încălzire și alimentare cu apă caldă).
5) Calculul sistemului de încălzire solară și ponderea încărcăturii termice furnizate de energia solară f- metoda.
6) Întocmirea unei note explicative.
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 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.
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 de pe coasta de sud și insule, determinat de amplasarea geografică a teritoriului pe care se află obiectul. situat (tabel).
| Masa Distribuția resurselor solare în China |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
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. Figura 3 prezintă o diagramă îmbunătățită a funcționării unui sistem de încălzire pasiv pentru o clădire cu elemente (draperii, supape) care permit o reglare mai precisă a temperaturii aerului din interiorul încăperii. Pe partea 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 pe exterior. 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). Aceasta duce la încălzirea peretelui masiv prin peretele despărțitor de sticlă și la încălzirea aerului situat în stratul dintre compartimentare din sticla si un zid. 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. B perioadă caldă 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 amplasat doar pe fațada de sud, cu robinete automate de aer și 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;
- ușurință de întreținere;
- 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, sunt necesare cercetări teoretice suplimentare și lucrări experimentale asupra modelelor fizice, ținând cont de rezultatele obținute 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.
Ecologia consumului.Mosie: Majoritatea anului suntem nevoiti sa cheltuim bani pentru incalzirea caselor. Într-o astfel de situație, orice ajutor va fi de ajutor. Energia solară este perfectă pentru aceste scopuri: absolut ecologică și gratuită.
Majoritatea anului suntem nevoiți să cheltuim bani pentru încălzirea caselor noastre. Într-o astfel de situație, orice ajutor va fi de ajutor. Energia solară este perfectă pentru aceste scopuri: absolut ecologică și gratuită. Tehnologii moderne permite încălzirea solară a unei case private nu numai în regiunile sudice, ci și în zona de mijloc.
Ce pot oferi tehnologiile moderne
În medie, 1 m2 din suprafața pământului primește 161 W de energie solară pe oră. Desigur, la ecuator această cifră va fi de multe ori mai mare decât în Arctica. În plus, densitatea radiației solare depinde de perioada anului. În regiunea Moscovei, intensitatea radiației solare în decembrie-ianuarie diferă de mai-iulie de peste cinci ori. in orice caz sisteme moderne atât de eficiente încât pot funcționa aproape oriunde pe pământ.
Problema folosirii energiei radiatiilor solare cu eficienta maxima este rezolvata in doua moduri: incalzire directa in colectoare termice si baterii solare fotovoltaice.
Panourile solare transformă mai întâi energia razelor solare în energie electrică, apoi o transmit consumatorilor printr-un sistem special, de exemplu un cazan electric.
Colectorii termici, atunci când sunt încălziți de razele soarelui, încălzesc lichidul de răcire al sistemelor de încălzire și de alimentare cu apă caldă.
Colectoarele termice vin în mai multe tipuri, inclusiv deschise și sisteme închise, modele plate și sferice, colectoare emisferice, concentratoare și multe alte opțiuni.
Energia termica obtinuta din colectoarele solare este folosita pentru incalzire apa fierbinte sau lichid de răcire a sistemului de încălzire.
Deși s-au înregistrat progrese clare în dezvoltarea soluțiilor pentru recoltarea, stocarea și utilizarea energiei solare, există avantaje și dezavantaje.
Eficiența încălzirii solare la latitudinile noastre este destul de scăzută, ceea ce se explică prin numărul insuficient de zile însorite pentru funcționarea regulată a sistemului.
Avantajele și dezavantajele utilizării energiei solare
Cel mai evident avantaj al utilizării energiei solare este disponibilitatea sa universală. De fapt, chiar și pe vremea cea mai mohorâtă și cea mai înnorată, energia solară poate fi colectată și utilizată.
Al doilea avantaj este zero emisii. De fapt, este cel mai prietenos cu mediul și aspect natural energie. Panourile solare și colectoarele nu produc zgomot. În cele mai multe cazuri, acestea sunt instalate pe acoperișurile clădirilor fără a fi ocupate suprafata utila zona suburbana.
Dezavantajele asociate utilizării energiei solare sunt variabilitatea iluminării. Noaptea nu este nimic de colectat, situația este agravată de faptul că vârful sezonul de incalzire cade în cele mai scurte ore de lumină din an.
Un dezavantaj semnificativ al încălzirii bazate pe utilizarea colectoarelor solare este lipsa capacității de a acumula energie termică. Doar vasul de expansiune este inclus in circuit
Este necesar să se monitorizeze curățenia optică a panourilor; o ușoară contaminare reduce drastic eficiența.
În plus, nu se poate spune că operarea unui sistem de energie solară este complet gratuită; există costuri constante pentru amortizarea echipamentelor, funcționarea pompei de circulație și electronica de control.
Deschise colectoare solare
Un colector solar deschis este neprotejat influente externe un sistem de tuburi prin care circulă lichidul de răcire încălzit direct de soare. Apa, gazul, aerul și antigelul sunt folosite ca lichide de răcire. Tuburile sunt fie fixate de panoul de susținere sub formă de bobină, fie conectate în rânduri paralele la conducta de evacuare.
Colectori solari tip deschis nu sunt capabili să facă față încălzirii unei case private. Din cauza lipsei de izolare, lichidul de răcire se răcește rapid. Sunt folosite în ora de varaîn principal pentru încălzirea apei în dușuri sau piscine
De obicei, colectoarele deschise nu au izolație. Designul este foarte simplu, prin urmare are un cost redus și este adesea realizat independent.
Din cauza lipsei de izolare, practic nu stochează energia primită de la soare și se caracterizează printr-o eficiență scăzută. Sunt folosite în principal vara pentru a încălzi apa din piscine sau dușuri de vară. Instalat în regiuni însorite și calde, cu mici diferențe de temperatură a aerului ambiant și a apei încălzite. Funcționează bine doar pe vreme însorită, fără vânt.
Cel mai simplu colector solar cu un radiator realizat dintr-o bobină de țevi polimerice va asigura alimentarea cu apă încălzită a daciei pentru irigații și nevoile casnice
Colectori solari tubulari
Colectoarele solare tubulare sunt asamblate din tuburi separate, de-a lungul căruia curge apă, gaz sau abur. Acesta este unul dintre tipurile de sisteme solare deschise. Cu toate acestea, lichidul de răcire este deja mult mai bine protejat de negativitatea externă. În special în instalațiile de vid, proiectate pe principiul termosului.
Fiecare tub este conectat la sistem separat, paralel unul cu celălalt. Dacă un tub s-a defectat, este ușor să îl înlocuiți cu unul nou. Întreaga structură poate fi asamblată direct pe acoperișul clădirii, ceea ce simplifică foarte mult instalarea.
Colectorul tubular are o structură modulară. Elementul principal este un tub de vid; numărul de tuburi variază de la 18 la 30, ceea ce vă permite să selectați cu precizie puterea sistemului
Un avantaj semnificativ al colectoarelor solare tubulare este forma cilindrică a elementelor principale, datorită căreia radiația solară este captată toată ziua fără a utiliza sisteme costisitoare de urmărire a mișcării luminii.
Un strat special multistrat creează un fel de capcană optică pentru lumina soarelui. Diagrama arată parțial peretele exterior al balonului de vid care reflectă razele pe pereții balonului interior
Pe baza designului tuburilor, se disting colectoarele solare coaxiale și pene.
Tubul coaxial este un vas Diaur sau un termos familiar. Fabricat din două baloane între care aerul este evacuat. Pe suprafata interioara Balonul interior este acoperit cu un strat foarte selectiv care absoarbe eficient energia solară.
Energia termică din stratul selectiv intern este transferată într-o conductă de căldură sau într-un schimbător de căldură intern realizat din plăci de aluminiu. În această etapă, are loc pierderi nedorite de căldură.
Tubul de pene este un cilindru de sticlă cu un absorbant de pene introdus în interior.
Pentru o bună izolare termică, aerul a fost evacuat din tub. Transferul de căldură din absorbant are loc fără pierderi, astfel încât eficiența tuburilor cu pene este mai mare.
Conform metodei de transfer de căldură, există două sisteme: cu flux direct și cu conductă de căldură.
Tubul termic este un recipient etanș cu un lichid care se evaporă ușor.
În interiorul tubului de căldură există un lichid care se evaporă ușor, care primește căldură de la peretele interior al balonului sau de la absorbantul de pene. Sub influența temperaturii, lichidul fierbe și crește sub formă de abur. După ce căldura este transferată la lichidul de răcire de încălzire sau de alimentare cu apă caldă, aburul se condensează în lichid și curge în jos.
Apa este adesea folosită ca lichid care se evaporă ușor la presiune scăzută.
Un sistem cu trecere o dată folosește un tub în formă de U prin care circulă apa sau fluidul de încălzire.
O jumătate din tubul în formă de U este destinată lichidului de răcire rece, a doua îl îndepărtează pe cel încălzit. Când este încălzit, lichidul de răcire se extinde și intră în rezervorul de stocare, oferind circulație naturală. Ca și în cazul sistemelor cu termotuburi, unghi minim panta trebuie să fie de cel puțin 20⁰.
Sistemele cu flux direct sunt mai eficiente deoarece încălzesc imediat lichidul de răcire.
Dacă sistemele de colectoare solare sunt planificate pentru utilizare pe tot parcursul anului, apoi se pompează antigel special în ele.
Avantajele și dezavantajele colectoarelor tubulare
Utilizarea colectoarelor solare tubulare are o serie de avantaje și dezavantaje. Designul unui colector solar tubular constă din elemente identice care sunt relativ ușor de înlocuit.
Avantaje:
- pierderi reduse de căldură;
- capacitatea de a lucra la temperaturi de până la -30⁰С;
- performanță eficientă pe tot parcursul zilei;
- performanță bună în zonele cu climă temperată și rece;
- vânt redus, justificat de capacitatea sistemelor tubulare de a trece masele de aer prin ele însele;
- posibilitatea de a produce lichid de răcire la temperatură ridicată.
Din punct de vedere structural, structura tubulară are o suprafață cu deschidere limitată. Are următoarele dezavantaje:
- nu se poate autocurăța de zăpadă, gheață, îngheț;
- preț mare.
În ciuda costului ridicat inițial, colectorii tubulari se plătesc singuri mai repede. Au o durată de viață lungă.
Colectori solari plat inchisi
Un colector plat constă dintr-un cadru de aluminiu, un strat absorbant special - un absorbant, un strat transparent, o conductă și izolație.
Cuprul din tabla înnegrită este folosit ca absorbant, care are o conductivitate termică ideală pentru crearea sistemelor solare. Când energia solară este absorbită de un absorbant, energia solară pe care o primește este transferată unui lichid de răcire care circulă printr-un sistem de tuburi adiacent absorbantului.
CU in afara panou închis protejat de un strat transparent. Este fabricat din rezistent la socuri geam securizat, având o lățime de bandă de 0,4-1,8 µm. Acest interval ține cont de radiația solară maximă. Sticla rezistenta la socuri ofera o buna protectie impotriva grindinei. Pe partea din spate, întregul panou este izolat fiabil.
Colectoarele solare plate se caracterizează prin performanță maximă și design simplu. Eficiența lor este crescută datorită utilizării unui absorbant. Sunt capabili să capteze radiația solară difuză și directă
Lista avantajelor panourilor plate închise include:
- simplitatea designului;
- performanță bună în regiunile cu climă caldă;
- capacitatea de a instala în orice unghi cu dispozitive pentru schimbarea unghiului de înclinare;
- capacitatea de a se autocurăța de zăpadă și îngheț;
- preț scăzut.
Colectoarele solare plate sunt deosebit de avantajoase dacă utilizarea lor este planificată în faza de proiectare. Durata de viata produse de calitate are 50 de ani.
Dezavantajele includ:
- pierderi mari de căldură;
- greutate mare;
- vânt mare atunci când panourile sunt poziționate în unghi față de orizontală;
- limitări de performanță atunci când schimbările de temperatură depășesc 40°C.
Domeniul de aplicare al colectoarelor închise este mult mai larg decât cel al sistemelor solare de tip deschis. Vara sunt capabili să satisfacă pe deplin nevoia de apă caldă. În zilele răcoroase, când utilitățile nu le includ în perioada de încălzire, pot funcționa în locul încălzitoarelor pe gaz și electrice.
Compararea caracteristicilor colectoarelor solare
Cel mai important indicator al unui colector solar este eficiența. Performanța utilă a colectoarelor solare de diferite modele depinde de diferența de temperatură. În același timp, colectoarele plate sunt mult mai ieftine decât cele tubulare.
Valorile de eficiență depind de calitatea de fabricație a colectorului solar. Scopul graficului este de a arăta eficiența utilizării diferitelor sisteme în funcție de diferența de temperatură
Atunci când alegeți un colector solar, ar trebui să acordați atenție unui număr de parametri care arată eficiența și puterea dispozitivului.
Există mai multe caracteristici importante pentru colectoarele solare:
- coeficientul de adsorbție - arată raportul dintre energia absorbită și total;
- coeficientul de emisie - arată raportul dintre energia transmisă și energia absorbită;
- zona totală și de deschidere;
- Eficienţă
Zona de deschidere este zona de lucru a colectorului solar. Un colector plat are o zonă de deschidere maximă. Aria deschiderii este egală cu aria absorbantă.
Metode de conectare la sistemul de încălzire
Deoarece dispozitivele alimentate cu energie solară nu pot oferi o sursă de energie stabilă, non-stop, este necesar un sistem care să fie rezistent la aceste deficiențe.
Pentru Rusia centrală, dispozitivele solare nu pot garanta un flux stabil de energie, așa că sunt folosite ca sistem suplimentar. Integrarea într-un sistem existent de încălzire și apă caldă este diferită pentru un colector solar și o baterie solară.
Schema de conectare a colectorului termic
În funcție de scopul utilizării colectorului termic, sisteme diferite conexiuni. Pot exista mai multe opțiuni:
- Opțiune de vară pentru alimentare cu apă caldă
- Opțiune de iarnă pentru încălzire și alimentare cu apă caldă
Varianta de vara este cea mai simpla si se poate face chiar si fara pompa de circulatie, folosind circulatia naturala a apei.
Apa este încălzită în colectorul solar și, din cauza dilatației termice, intră în rezervorul de stocare sau în cazan. În acest caz, are loc circulația naturală: apa rece este aspirată din rezervor în loc de apă caldă.
Iarna, la temperaturi sub zero, încălzirea directă a apei nu este posibilă. Antigelul special circulă printr-un circuit închis, asigurând transferul de căldură de la colector la schimbătorul de căldură din rezervor
Ca orice sistem bazat pe circulație naturală, acesta nu funcționează foarte eficient, necesitând conformare pante necesare. În plus, rezervorul de stocare trebuie să fie mai înalt decât colectorul solar.
Pentru a păstra apa cât mai mult posibil rezervor fierbinte trebuie izolat cu grijă.
Dacă vrei cu adevărat să atingi maximul munca eficienta colector solar, schema de conectare va deveni mai complicată.
Lichidul de răcire care nu îngheață circulă prin sistemul colector solar. Circulația forțată este asigurată de o pompă controlată de un controler.
Controlerul controlează funcționarea pompei de circulație pe baza citirilor a cel puțin doi senzori de temperatură. Primul senzor măsoară temperatura în interior rezervor de stocare, al doilea - pe conducta de alimentare cu lichid de răcire fierbinte a colectorului solar. De îndată ce temperatura din rezervor depășește temperatura lichidului de răcire, controlerul din colector oprește pompa de circulație, oprind circulația lichidului de răcire prin sistem.
La rândul său, atunci când temperatura din rezervorul de stocare scade sub valoarea setată, boilerul de încălzire pornește.
Schema de conectare a bateriei solare
Ar fi tentant să se aplice o schemă similară pentru conectarea unei baterii solare la rețeaua electrică, așa cum este implementată în cazul unui colector solar, acumulând energia primită în timpul zilei. Din păcate, pentru sistemul de alimentare al unei locuințe private, este foarte costisitor să se creeze un pachet de baterii de capacitate suficientă. Prin urmare, schema de conectare arată astfel.
Când puterea scade curent electric de la bateria solară, unitatea ATS (pornirea automată a unei rezerve) asigură conectarea consumatorilor la rețeaua generală de energie electrică
De la panourile solare, încărcarea este furnizată către regulatorul de încărcare, care îndeplinește mai multe funcții: asigură reîncărcarea constantă a bateriilor și stabilizează tensiunea. În continuare, curentul electric este furnizat invertorului, unde curentul continuu de 12V sau 24V este convertit în curent alternativ monofazat 220V.
Din păcate, rețelele noastre electrice nu sunt potrivite pentru a primi energie; ele pot funcționa doar într-o singură direcție de la sursă la consumator. Din acest motiv, nu veți putea vinde energia electrică extrasă sau măcar să faceți contorul să se rotească în sens opus.
Utilizarea panourilor solare este avantajoasă prin faptul că oferă un tip de energie mai versatil, dar în același timp nu se pot compara în eficiență cu colectoarele solare. Acestea din urmă nu au însă capacitatea de a stoca energie, spre deosebire de bateriile solare fotovoltaice.
Cum se calculează puterea necesară a colectorului
Atunci când se calculează puterea necesară a unui colector solar, calculele sunt adesea făcute din greșeală pe baza energiei solare primite în cele mai reci luni ale anului.
Cert este că în lunile rămase ale anului întregul sistem se va supraîncălzi în mod constant. Vara, temperatura lichidului de racire la iesirea din colectorul solar poate ajunge la 200°C la incalzirea aburului sau a gazului, 120°C pentru antigel, 150°C pentru apa. Dacă lichidul de răcire fierbe, se va evapora parțial. Ca urmare, va trebui înlocuit.
- furnizarea de apă caldă nu mai mult de 70%;
- asigurarea sistemului de încălzire nu mai mult de 30%.
Restul căldurii necesare trebuie să fie generată de echipamente standard de încălzire. Cu toate acestea, cu astfel de indicatori, se economisesc în medie aproximativ 40% pe an pe încălzire și alimentare cu apă caldă.
Puterea generată de un tub al unui sistem de vid depinde de locația geografică. Rata de scădere a energiei solare la 1 m2 de teren pe an se numește insolație. Cunoscând lungimea și diametrul tubului, puteți calcula deschiderea - zona efectivă de absorbție. Rămâne de aplicat coeficienții de absorbție și emisie pentru a calcula puterea unui tub pe an.
Exemplu de calcul:
Lungimea standard a tubului este de 1800 mm, lungimea efectivă este de 1600 mm. Diametru 58 mm. Diafragma este zona umbrită creată de tub. Astfel, aria dreptunghiului umbră va fi:
S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m2
Eficiența tubului din mijloc este de 80%, izolația solară pentru Moscova este de aproximativ 1170 kWh/m2 pe an. Astfel, un tub va produce pe an:
W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kWh
Trebuie menționat că aceasta este o estimare foarte aproximativă. Cantitatea de energie generată depinde de orientarea instalației, unghi, temperatura medie anuală etc. publicat
Principalul criteriu de confort într-o cabană sau un apartament privat este căldura. Într-o casă rece, chiar și cele mai luxoase mobilier nu vor ajuta la crearea unor condiții confortabile. Dar pentru a menține temperatura optimă pentru locuința în cameră nu numai vara, ci și iarna, va trebui să instalați un sistem de încălzire.
Acest lucru se poate face cu ușurință astăzi prin achiziționarea unui cazan pe gaz, diesel sau electric ca sursă de căldură. Dar problema este că combustibilul pentru astfel de echipamente este scump și nu este disponibil în toate localitățile. Atunci ce să alegi? Cea mai bună soluție sunt surse alternative căldură și în special încălzire solară.
Proiectare și principiu de funcționare
Ce este un astfel de sistem? În primul rând, trebuie spus că există două opțiuni pentru încălzirea solară. Ele implică utilizarea unor elemente care diferă atât ca design, cât și ca scop:
- Colector;
- Panou fotovoltaic.
Și dacă echipamentul de primul tip este destinat exclusiv întreținerii în interior temperatura confortabila, Acea panouri solare pentru încălzirea unei locuințe pot fi folosite pentru a genera energie electrică și căldură. Principiul lor de funcționare se bazează pe conversia energiei solare și stocarea acesteia în baterii, care pot fi apoi folosite pentru diverse nevoi.
Să ne uităm la videoclip, totul despre acest colecționar:
Utilizarea unui colector vă permite să organizați doar un sistem de încălzire solară pentru o casă privată, în timpul utilizării energie termală. Acest dispozitiv funcționează după cum urmează. razele de soare apa este încălzită, care este un lichid de răcire și provine din conductă. Același sistem poate fi folosit și ca alimentare cu apă caldă. Compoziția include fotocelule speciale.
Dispozitiv colector
Dar pe langa ele, pachetul de incalzire solara include:
- Rezervor special;
- Camerele anterioare;
- Un calorifer format din tuburi și închis într-o cutie cu un perete frontal din sticlă.
Pe acoperiș sunt amplasate panouri solare pentru încălzirea casei. În ea, apa de încălzire se deplasează în camera frontală unde este înlocuită cu un lichid de răcire fierbinte. Acest lucru vă permite să mențineți presiunea dinamică constantă în sistem.
Tipuri de încălzire folosind surse alternative
Cel mai simplu mod de a converti energia solară în căldură este să folosești panouri solare pentru a-ți încălzi casa. Sunt din ce în ce mai folosite ca surse suplimentare de energie. Dar ce sunt aceste dispozitive și sunt cu adevărat eficiente?
Să urmărim videoclipul, tipurile și caracteristicile lor de operare:
Sarcina unui colector de sistem solar de încălzire instalat pe acoperișul unei case este de a absorbi cât mai multă radiație solară, apoi de a o transforma în energie atât de necesară oamenilor. Dar trebuie luat în considerare faptul că poate fi transformat atât în energie termică, cât și în energie electrică. Sistemele de încălzire solară sunt folosite pentru a genera căldură și încălzirea apei. Pentru a genera curent electric se folosesc baterii speciale. Ei acumulează energie în timpul zilei și o eliberează noaptea. Cu toate acestea, astăzi există și sisteme combinate. În ele, panourile solare produc atât căldură, cât și electricitate.
În ceea ce privește încălzitoarele solare de apă pentru încălzirea locuinței, există o gamă largă de ele pe piață. Mai mult, modelele pot avea diferite scopuri, design, principii de funcționare și dimensiuni.
Diverse opțiuni
De exemplu, în funcție de aspectul și designul sistemelor de încălzire ale unei case private, acestea sunt împărțite în:
- Apartament;
- Vacuum tubular.
În funcție de scopul propus, ele sunt clasificate în cele utilizate pentru:
- Sisteme de incalzire si apa calda;
- Pentru incalzirea apei din piscina.
Există diferențe în principiul de funcționare. Incalzirea solara cu ajutorul colectoarelor este o alegere ideala pentru casele de tara, deoarece acestea nu necesita conectare la reteaua electrica. Modele cu circulație forțată conectează la sistem comun sisteme de încălzire, în care lichidul de răcire este circulat cu ajutorul unei pompe.
Urmăriți videoclipul și comparați colectoarele plate și tubulare:
Nu toți colectoarele sunt potrivite pentru încălzirea solară casa la tara. După acest criteriu, acestea sunt împărțite în:
- Sezonier;
- Pe tot parcursul anului.
Primele sunt folosite pentru încălzirea caselor de la țară, cele din urmă în gospodăriile particulare.
Comparați cu sistemele convenționale de încălzire
Dacă comparăm acest echipament cu gaz sau electric, are mult mai multe avantaje. În primul rând, aceasta este economia de combustibil. Vara, încălzirea solară poate asigura pe deplin oamenii care locuiesc în casă. apa fierbinte. Toamna și primăvara, când sunt puține zile senine, echipamentul poate fi folosit pentru a reduce sarcina unui cazan standard. În ceea ce privește iarna, de obicei în această perioadă eficiența colectoarelor este foarte scăzută.
Urmărește videoclipul despre eficiența colecționarilor în timpul iernii:
Dar, pe lângă economisirea de combustibil, utilizarea echipamentelor care funcționează alimentat cu energie solara, reduce dependența de gaz și electricitate. Pentru a instala încălzirea solară, nu este nevoie să obțineți o autorizație și oricine are cunoștințe de bază în instalații sanitare o poate instala.
Urmăriți videoclipul, criteriile de selecție a echipamentelor:
Un alt plus este durata lungă de viață a colectorului. Durata de viață garantată a echipamentului este de cel puțin 15 ani, ceea ce înseamnă că pentru această perioadă facturile dumneavoastră la utilități vor fi minime.
Cu toate acestea, ca orice dispozitiv, colectorul are câteva dezavantaje:
- Prețul pentru boilerele solare pentru o casă privată este destul de mare;
- Incapacitatea de a utiliza ca unica sursa de caldura;
- Este necesară instalarea unui rezervor de stocare.
Mai este o nuanță. Eficiența încălzirii solare variază în funcție de regiune. În regiunile sudice, unde activitatea solară este mare, echipamentele vor avea cea mai mare eficiență. Prin urmare, este cel mai profitabil să folosiți astfel de echipamente în sud și va fi mai puțin eficient în nord.
Alegerea unui colector solar și instalarea acestuia
Înainte de a continua cu instalarea echipamentelor incluse în sistemul de încălzire, este necesar să se studieze capacitățile acestuia. Pentru a afla câtă căldură este necesară pentru a încălzi o casă, trebuie să calculați suprafața acesteia. Este important să alegeți locul potrivit pentru a instala colectorul solar. Ar trebui să fie iluminat cât mai mult posibil pe tot parcursul zilei. Prin urmare, echipamentul este de obicei instalat pe partea de sud a acoperișului.
Este mai bine să încredințați lucrările de instalare specialiștilor, deoarece chiar și o mică greșeală în instalarea unui sistem de încălzire solară va duce la o scădere semnificativă a eficienței sistemului. Doar cand instalare corectă Colectorul solar va dura până la 25 de ani și se va amortiza integral în primii 3 ani.
Principalele tipuri de colectoare și caracteristicile acestora
Dacă dintr-un motiv oarecare clădirea nu este potrivită pentru instalarea echipamentelor, atunci puteți plasa panourile pe o clădire învecinată și puteți plasa unitatea în subsol.
Beneficiile încălzirii solare
Nuanțele cărora ar trebui să le acordați atenție atunci când alegeți acest sistem au fost discutate mai sus. Iar daca ai facut totul corect, atunci sistemul tau de incalzire solara iti va aduce doar momente placute. Printre avantajele sale trebuie remarcate:
- Posibilitatea de a asigura casa cu caldura pe tot parcursul anului, cu posibilitatea de a regla temperatura;
- Autonomie totală față de rețelele centralizate de utilități și costuri financiare reduse;
- Utilizarea energiei solare pentru diverse nevoi;
- Durată lungă de funcționare a echipamentului și situații rare de urgență.
Singurul lucru care îi împiedică pe consumatori să cumpere un sistem solar pentru încălzirea unei case private este dependența funcționării lor de geografia reședinței lor. Dacă zilele senine sunt rare în regiunea dvs., atunci eficiența echipamentului va fi minimă.
