BAKANLIK ENERJİ VE ELEKTRİKASYON SSCB

ANA BİLİMSEL VE ​​TEKNİK BÖLÜM
ENERJİ VE ELEKTRİKASYON

METODOLOJİK TALİMATLAR
HESAPLAMA VE TASARIM İÇİN
GÜNEŞ ISITMA SİSTEMLERİ

RD 34.20.115-89

SOYUZTEKHENERGO İÇİN MÜKEMMEL HİZMET

Moskova 1990

GELİŞMİŞ Çalışma Bilimsel Araştırma Enerji Enstitüsü'nün Kızıl Bayrak Devlet Nişanı, adını almıştır. G.M. Krzhizhanovski

PERSONELLER M.N. EGAI, O.M. KORSHUNOV, A.Ş. LEONOVICH, V.V. NÜŞTAYKIN, V.K. RYBALKO, B.V. TARNIZHEVSKY, V.G. BULYÇEV

ONAYLI Enerji ve Elektrifikasyon Ana Bilimsel ve Teknik Müdürlüğü 12/07/89

Baş V.I. KANLI

Geçerlilik süresi belirlendi

01.01.90'dan itibaren

01.01.92'ye kadar

Bu Kılavuz, hesaplamaların yapılmasına yönelik prosedürü belirler ve konut, kamu ve konutlar için güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin tasarımına yönelik tavsiyeler içerir. endüstriyel binalar ve yapılar.

Kılavuzlar, güneş enerjisiyle ısıtma ve sıcak su tedarik sistemlerinin geliştirilmesinde yer alan tasarımcılara ve mühendislere yöneliktir.

. GENEL HÜKÜMLER

nerede f - güneş enerjisinin sağladığı toplam ortalama yıllık ısı yükünün payı;

nerede F - SC'nin yüzey alanı, m2.

burada H, yatay bir yüzeydeki ortalama yıllık toplam güneş ışınımıdır, kWh/m2 ; uygulamadan bulunur;

a, b - denklem () ve ()'den belirlenen parametreler

nerede - sabit bir kullanım suyu yükü değerinde bina kabuğunun ısı yalıtım özelliklerinin özellikleri, 0 °C dış hava sıcaklığındaki günlük ısıtma yükünün günlük kullanım suyu yüküne oranıdır. Daha fazla R DHW yükünün payına kıyasla ısıtma yükünün payı ne kadar büyükse ve ısı kayıpları açısından bina tasarımı o kadar az mükemmelse; R = 0 yalnızca dikkate alınır Sıcak kullanım suyu sistemleri. Karakteristik formülle belirlenir

burada λ binanın özgül ısı kaybıdır, W/(m 3 °C);

M - bir gündeki saat sayısı;

k - havalandırma havası değişim oranı, 1/gün;

ρ içeride - 0 °C'de hava yoğunluğu, kg/m3;

F - değiştirme oranı, yaklaşık olarak 0,2'den 0,4'e alınmıştır.

λ, k, V, t değerleri, s SST tasarlanırken ortaya konmuştur.

α katsayısının değerleri Güneş panelleri Tip II ve III

	Katsayı değerleri
	a 1	a 2	a 3	a 4	a 5	a 6	a 7	a 8	a 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

Güneş kollektörleri için β katsayısı değerleri Tip II ve III

	Katsayı değerleri
	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

A ve b katsayılarının değerlerimasadandırlar. .

Katsayıların değerleri a ve B güneş kollektörünün tipine bağlı olarak

	Katsayı değerleri
		0,75
		0,80

qi nerede - değerlerde SGVS'nin belirli yıllık ısıtma kapasitesi f 0,5'ten farklı;

Δq - SGVS'nin yıllık spesifik ısı çıkışındaki değişim, %.

Yıllık spesifik ısı çıkışındaki değişimΔq yatay bir yüzeydeki yıllık güneş radyasyonu alımından H ve f katsayısı

. GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ISITMA SİSTEMLERİNİN TASARIMI İÇİN ÖNERİLER burada Ç с - üretilen termal enerji birimi başına spesifik azaltılmış maliyetler SST, rub./GJ; Zb - temel kurulum tarafından üretilen birim termal enerji başına belirli azaltılmış maliyetler, rub./GJ. nerede C c - SST ve yedekleme maliyetlerinde azalma, rub./yıl; nerede k c - SST için sermaye maliyetleri, rub.; k in - yedekleme için sermaye maliyetleri, ovmak; E n - sermaye yatırımlarının karşılaştırmalı verimliliğinin standart katsayısı (0,1); E s, SST için sermaye maliyetlerinden işletme maliyetlerinin payıdır; E in - yedeklemenin sermaye maliyetlerinden işletme maliyetlerinin payı; C, yedekleme tarafından üretilen bir birim termal enerjinin maliyetidir, rub./GJ; N d - yıl boyunca yedekleme tarafından üretilen termal enerji miktarı, GJ; k e - çevre kirliliğini azaltmanın etkisi, sürtünme; k n - yedeklemeye hizmet veren personelin maaşlarından tasarruf etmenin sosyal etkisi, ovmak. Spesifik azaltılmış maliyetler formülle belirlenir burada C b - temel kurulum için azaltılmış maliyetler, rub./yıl;	Terimin tanımı
	Güneş kollektörü	Güneş ışınımını yakalayan ve onu termal ve diğer enerji türlerine dönüştüren bir cihaz
Saatlik (günlük, aylık vb.) ısıtma çıkışı	Çalışma saati (gün, ay vb.) başına kolektörden çıkarılan termal enerji miktarı
Düz güneş kollektörü	Düz konfigürasyonlu bir emici elemana ("tabakadaki boru", yalnızca borulardan vb.) ve düz şeffaf izolasyona sahip odaklanmayan güneş enerjisi kolektörü
Isı alan yüzey alanı	Işınların normal geliş koşulları altında güneş tarafından aydınlatılan emici elemanın yüzey alanı
Şeffaf yalıtım sayesinde ısı kaybı katsayısı (kollektörün alt, yan duvarları)	Emici elemanın ortalama sıcaklıkları ile 1 ° C dış hava arasındaki farkla, ısı alıcı yüzeyin birim alanı başına şeffaf yalıtım (kollektörün alt, yan duvarları) yoluyla çevreye ısı akışı
Düz bir güneş kolektöründe spesifik soğutucu akışı	Isı alıcı yüzeyin birim alanı başına kolektördeki soğutucu akışı
Verimlilik faktörü	Emici elemanın yüzeyinden soğutucuya ısı transferinin verimliliğini karakterize eden ve emici elemanın yüzeyinden soğutucuya ısı transferinin tüm termal dirençlerinin sağlanması koşuluyla, gerçek ısı çıkışının ısı çıkışına oranına eşit bir değer. soğutma sıvısı sıfır
Yüzey siyahlık derecesi	Aynı sıcaklıkta yüzey radyasyon yoğunluğunun siyah cisim radyasyon yoğunluğuna oranı
Cam geçirgenliği	Şeffaf yalıtım tarafından iletilen şeffaf yalıtımın yüzeyine gelen güneş (kızılötesi, görünür) radyasyonun oranı
Yedek öğrenci	Termal yükün kısmen veya tamamen karşılanmasını sağlayan ve güneş enerjisiyle ısıtma sistemiyle birlikte çalışan geleneksel bir termal enerji kaynağıdır.
Güneş Termal Sistemi	Güneş enerjisi kullanarak ısıtma ve sıcak su yüklerini karşılayan sistem

Ek 2

Güneş kollektörlerinin termal özellikleri

	Toplayıcı türü
Toplam ısı kaybı katsayısı U L, W/(m 2 °C)
Isı alan yüzeyin emme kapasitesi α	0,95	0,90	0,95
Kollektörün çalışma sıcaklıkları aralığında emme yüzeyinin emisyon derecesi ε	0,95	0,10	0,95
Cam geçirgenliği τ p	0,87	0,87	0,72
Verimlilik faktörü FR	0,91	0,93	0,95
Maksimum soğutma suyu sıcaklığı, °C
Not.Ben - tek camlı seçici olmayan toplayıcı; II - tek camlı seçici toplayıcı; III - çift camlı seçici olmayan toplayıcı.

Ek 3

Güneş kollektörlerinin teknik özellikleri

	Üretici firma
	Bratsk Isıtma Ekipmanları Fabrikası	Spetsgelioteplomontazh GSSR	KievZNIIEP	Buhara güneş enerjisi ekipmanı tesisi
Uzunluk, mm	1530	1000 - 3000	1624	1100
Genişlik, mm			1008
Yükseklik, mm		70 - 100
Ağırlık (kg	50,5	30 - 50
Isı alıcı yüzey, m		0,6 - 1,5		0,62
İşletme basıncı, MPa		0,2 - 0,6

Ek 4

TT tipi akışlı ısı eşanjörlerinin teknik özellikleri

	Dış/iç çap, mm		Akış alanı		Bir bölümün ısıtma yüzeyi, m 2	Bölüm uzunluğu, mm	Bir bölümün ağırlığı, kg
			iç boru, cm2	halka şeklindeki kanal, cm2
	iç boru	dış boru
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

Ek 5

Toplam güneş ışınımının yatay bir yüzeye yıllık gelişi (N), kW h/m 2

Azerbaycan SSC
Bakü	1378
Kirovabad	1426
Mingeçevir	1426
Ermeni SSC
Erivan	1701
Leninakan	1681
Sevan	1732
Nahçıvan	1783
Gürcistan SSR
Telavi	1498
Tiflis	1396
Tshakaya	1365
Kazak SSC
Almatı	1447
Guryev	1569
Şevçenko Kalesi	1437
Dzhezkazgan	1508
Ak-Kum	1773
Aral denizi	1630
Birsa-Kelmes	1569
Kustanay	1212
Semipalatinsk	1437
Dzhanybek	1304
Kolmıkovo	1406
Kırgız SSR
Frunze	1538
Tien Shan	1915
RSFSR
Altay bölgesi
Blagoveşçenka	1284
Astrahan bölgesi
Astragan	1365
Volgograd bölgesi
Volgograd	1314
Voronej bölgesi
Voronej	1039
Taş bozkır	1111
Krasnodar bölgesi
Soçi	1365
Kuibyshev bölgesi
Kuibyshev	1172
Kursk bölgesi
Kursk	1029
Moldavya SSR'si
Kişinev	1304
Orenburg bölgesi
Buzuluk	1162
Rostov bölgesi
Tsimlyansk	1284
Devasa	1314
Saratov bölgesi
Erşov	1263
Saratov	1233
Stavropol bölgesi
Essentuki	1294
Özbek SSC
Semerkant	1661
Tamdıbulak	1752
Tahnataş	1681
Taşkent	1559
Termez	1844
Fergana	1671
Churuk	1610
Tacikçe SSR
Duşanbe	1752
Türkmen SSC
Ak-Molla	1834
Aşkabat	1722
Hasan-Kuli	1783
Kara-Boğaz-Göl	1671
Chardzhou	1885
Ukrayna SSC
Kherson bölgesi
Kherson	1335
Askania Nova	1335
Sumi bölgesi
Konotop	1080
Poltava bölgesi
Poltava	1100
Volyn bölgesi
Kovel	1070
Donetsk bölgesi
Donetsk	1233
Transkarpat bölgesi
Beregovo	1202
Kiev bölgesi
Kiev	1141
Kirovograd bölgesi
Znamenka	1161
Kırım bölgesi
Evpatoria	1386
Karadağ	1426
Odessa bölgesi
	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
Kaynama noktası, °C	106,0	110,0	107,5	105,0	113,0
Viskozite, 10 -3 Pa·s:
5 °C sıcaklıkta		5,15		6,38
20 °C sıcaklıkta					7,65
-40 °C sıcaklıkta	7,75	35,3		28,45
Yoğunluk, kg/m3				1077	1483 - 1490
Isı kapasitesi kJ/(m 3 °C):
5 °C sıcaklıkta	3900	3524
20 °C sıcaklıkta				3340	3486
Aşındırıcılık	Güçlü	Ortalama	Zayıf	Zayıf	Güçlü
Toksisite	HAYIR	Ortalama	HAYIR	Zayıf	HAYIR

Notlar e. Potasyum karbonat bazlı soğutucular aşağıdaki bileşimlere sahiptir (kütle fraksiyonu):

Tarif 1 Tarif 2

Potasyum karbonat, 1,5-su 51,6 42,9

Sodyum fosfat, 12-hidrat 4,3 3,57

Sodyum silikat, 9-hidrat 2,6 2,16

Sodyum tetraborat, 10-hidrat 2,0 1,66

Floreszoin 0,01 0,01

Su 100'e kadar 100'e kadar

Özel bir ev için kendi ellerinizle güneş enerjisiyle ısıtma yapmak değil zor görev cahil bir meslekten olmayan kişiye göründüğü gibi. Bu, herhangi bir hırdavatçıda bulunan kaynak becerilerini ve malzemeleri gerektirecektir.

Özel bir ev için kendi ellerinizle güneş enerjisiyle ısıtma yaratmanın önemi

Tam özerklik kazanmak, özel inşaata başlayan her mal sahibinin hayalidir. Ancak güneş enerjisi, özellikle depolama cihazı garaja monte edilmişse, bir konut binasını gerçekten ısıtabilir mi?

Bölgeye bağlı olarak, güneş akısı bulutlu bir günde 50 W/m2'den açık yaz gökyüzünde 1400 W/m2'ye kadar değişebilir. Bu tür göstergelerle, düşük verimli (% 45-50) ve 15 m2 alana sahip ilkel bir toplayıcı bile. yılda yaklaşık 7000-10000 kWh üretebilmektedir. Ve bu katı yakıtlı bir kazan için tasarruf edilen 3 ton yakacak odun!

• ortalama olarak cihazın metrekare başına 900 W vardır;
• su sıcaklığını arttırmak için 1,16 W harcamak gerekir;
• kolektörün ısı kaybını da hesaba katarak, 1 m2 saatte yaklaşık 10 litre suyu 70 dereceye kadar ısıtabilir;
• Bir kişinin ihtiyacı olan 50 litre sıcak suyu sağlamak için 3,48 kW harcamanız gerekecek;
• hidrometeoroloji merkezinin güç verilerini kontrol ettikten sonra Güneş radyasyonu(W/m2) bölgede, 3480 W'yi ortaya çıkan güneş ışınım gücüne bölmek gerekir - bu, 50 litre suyu ısıtmak için güneş kollektörünün gerekli alanı olacaktır.

Açıkça görüldüğü gibi, yalnızca güneş enerjisi kullanarak etkili otonom ısıtma oldukça sorunludur. Sonuçta, kasvetli kış mevsiminde çok az güneş radyasyonu vardır ve sahaya 120 m2 alana sahip bir kolektör yerleştirmek imkansızdır. her zaman işe yaramayacaktır.

Peki güneş kolektörleri gerçekten işlevsiz mi? Onlara önceden indirim yapmayın. Yani, böyle bir depolama cihazının yardımıyla yaz aylarında kazan olmadan da yapabilirsiniz - güç, ailenizin ihtiyacını karşılamaya yetecektir. sıcak su. Kışın, güneş kollektöründen önceden ısıtılmış suyu bir elektrikli kazana beslerseniz enerji maliyetlerini azaltmak mümkün olacaktır.
Ek olarak, güneş enerjisi kolektörü, düşük sıcaklıkta ısıtmalı (sıcak zeminler) bir evde ısı pompasına mükemmel bir yardımcı olacaktır.

Böylece kışın ısıtılan soğutucu, ısıtılan zeminlerde kullanılacak, yazın ise aşırı ısı jeotermal devreye gönderilebilecek. Bu, ısı pompasının gücünü azaltacaktır.
Nihayet jeotermal ısı yenilenmez, böylece zamanla toprak kalınlığında giderek artan bir “soğuk torba” oluşur. Örneğin geleneksel bir jeotermal devrede başlangıçta ısıtma sezonu sıcaklık +5 derece ve sonunda -2C'dir. Isıtıldığında başlangıç ​​​​sıcaklığı +15 C'ye yükselir ve ısıtma mevsiminin sonunda +2 C'nin altına düşmez.

Ev yapımı bir güneş kolektörünün inşaatı

Yeteneklerine güvenen bir usta için ısı toplayıcının montajı zor olmayacaktır. Yazlığınızda sıcak su sağlamak için küçük bir cihazla başlayabilir ve deney başarılı olursa tam teşekküllü bir güneş enerjisi istasyonu oluşturmaya geçebilirsiniz.

Metal borulardan yapılmış düz plakalı güneş kolektörü

Yapılması en basit toplayıcı düz olanıdır. Cihazı için ihtiyacınız olacak:

• kaynak makinesi;
• gelen borular paslanmaz çelikten veya bakır;
• Çelik saç;
• temperli cam veya polikarbonat;
• çerçeve için ahşap tahtalar;
• 200 dereceye kadar ısıtılan metale dayanabilen yanmaz yalıtım;
• siyah mat boya yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır.

Güneş kolektörünün montajı oldukça basittir:

1. Borular kaynaklanmıştır Çelik saç– güneş enerjisini adsorbe eden bir madde olarak görev yapar, bu nedenle boruların bağlantısı mümkün olduğu kadar sıkı olmalıdır. Her şey mat siyaha boyanmıştır.



2. Borular birbirine bakacak şekilde boruların bulunduğu levha üzerine bir çerçeve yerleştirilir. içeri. Boruların giriş ve çıkışı için delikler açılır. Yalıtım yapılıyor. Higroskopik bir malzeme kullanılıyorsa, su yalıtımına dikkat etmeniz gerekir - sonuçta, ıslandığında yalıtım artık boruları soğumaya karşı korumayacaktır.





3. Yalıtım OSB levha ile sabitlenir, tüm derzler dolgu macunu ile doldurulur.
4. Adsorber tarafına şeffaf cam veya küçük hava boşluğuna sahip polikarbonat yerleştirilir. Çelik sacın soğumasını engellemeye yarar.
5. Sızdırmazlık maddesini uyguladıktan sonra camı ahşap pencere boncukları kullanarak sabitleyebilirsiniz. Soğuk havanın içeri girmesini önleyecek ve camın ısıtma ve soğutma sırasında çerçevenin büzülmesini önleyecektir.

Kolektörün tam olarak çalışabilmesi için bir depolama tankına ihtiyacınız olacaktır. Güneş kollektörüne bağlı bir ısı eşanjörünün spiral şeklinde yerleştirildiği, dıştan yalıtılmış plastik bir varilden yapılabilir. Isıtılmış su girişi üstte, soğuk su çıkışı ise altta bulunmalıdır.

Tankın ve manifoldun doğru yerleştirilmesi önemlidir. Suyun doğal sirkülasyonunu sağlamak için tank kolektörün üzerine yerleştirilmeli ve borular sabit bir eğime sahip olmalıdır.

Hurda malzemelerden yapılmış güneş enerjisi ısıtıcısı

Eğer ile kaynak makinesi Arkadaşlık kurmak mümkün olmadı, elinizdekilerden basit bir güneş ısıtıcısı yapabilirsiniz. Örneğin teneke kutulardan. Bunu yapmak için alt kısımda delikler açılır, teneke kutular sızdırmazlık maddesi ile birbirine tutturulur ve PVC borularla birleşim yerine oturtulur. Siyaha boyanır ve sıradan borularla aynı şekilde camın altındaki bir çerçeveye yerleştirilirler.

Güneş evi cephesi

Neden evi sıradan dış cephe kaplaması yerine kullanışlı bir şeyle dekore etmiyorsunuz? Örneğin güney tarafındaki duvarın tamamına güneş enerjisi ısıtıcı yapılarak.

Bu çözüm, ısıtma maliyetlerinin aynı anda iki yönde optimize edilmesine olanak tanıyacak; enerji maliyetlerini düşürecek ve ısı kaybını önemli ölçüde azaltacaktır. ek yalıtım cephe.

Cihaz inanılmaz derecede basittir ve özel aletler gerektirmez:

• yalıtımın üzerine boyalı galvanizli sac döşenir;
• üstüne paslanmaz çelik döşenir oluklu boru, ayrıca siyah boyalı;
• her şey polikarbonat levhalarla kaplanmış ve alüminyum köşelerle sabitlenmiştir.

Bu yöntem karmaşık görünüyorsa videoda kalaydan yapılmış bir versiyon gösterilmektedir. polipropilen borular ve filmler. Daha kolay!

Güneş sistemlerinin sınıflandırılması ve ana elemanları

Güneş enerjili ısıtma sistemleri, termal enerji kaynağı olarak güneş ışınımını kullanan sistemlerdir. Diğer sistemlerden karakteristik farkları düşük sıcaklıkta ısıtma güneş ışınımını yakalamak ve onu enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış özel bir elemanın (güneş alıcısı) kullanılmasıdır. Termal enerji.

Güneş radyasyonunu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ikiye ayrılır.

Pasif güneş enerjili ısıtma sistemleri, binanın kendisinin veya bireysel muhafazalarının (bina-toplayıcı, duvar-toplayıcı, çatı-toplayıcı vb.) güneş ışınımını alan ve onu ısıya dönüştüren bir eleman olarak görev yaptığı sistemlerdir (Şekil 3.4)) .

Pirinç. 3.4. Pasif düşük sıcaklıklı güneş enerjisi ısıtma sistemi “duvar toplayıcı”: 1 – güneş ışınları; 2 – yarı saydam ekran; 3 – hava damperi; 4 – ısıtılmış hava; 5 – odadan soğutulmuş hava; 6 - duvar kütlesinin kendi uzun dalga termal radyasyonu; 7 – duvarın siyah ışın alıcı yüzeyi; 8 – panjur.

Aktif, güneş enerjisi alıcısının binayla ilgili olmayan bağımsız, ayrı bir cihaz olduğu güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleridir. Aktif güneş sistemleri alt bölümlere ayrılabilir:

- amaca göre (sıcak su temini, ısıtma sistemleri, ısıtma ve soğuk temini amaçlı kombine sistemler);

- kullanılan soğutma sıvısının türüne göre (sıvı - su, antifriz ve hava);

- çalışma süresine göre (yıl boyunca, mevsimlik);

- İle teknik çözüm devreler (bir, iki, çok devreli).

Hava, tüm çalışma parametreleri aralığında donmayan, yaygın olarak kullanılan bir soğutucudur. Soğutucu olarak kullanıldığında ısıtma sistemlerini havalandırma sistemiyle birleştirmek mümkündür. Ancak hava, düşük ısı kapasiteli bir soğutucudur, bu da hava ısıtma sistemlerinin kurulumunda su sistemlerine kıyasla metal tüketiminin artmasına neden olur.

Su, ısı açısından yoğun ve yaygın olarak bulunabilen bir soğutucudur. Ancak 0°C'nin altındaki sıcaklıklarda içerisine antifriz sıvıları ilave edilmesi gerekmektedir. Ayrıca oksijenle doyurulmuş suyun boru hatları ve ekipmanların korozyonuna neden olduğu dikkate alınmalıdır. Ancak güneş enerjili su sistemlerinde metal tüketimi çok daha düşüktür ve bu da onların daha geniş kullanımlarına büyük katkı sağlar.

Mevsimsel güneş enerjili sıcak su temin sistemleri genellikle tek devrelidir ve yaz aylarında ve geçiş aylarında, pozitif dış sıcaklıkların olduğu dönemlerde çalışır. Servis verilen nesnenin amacına ve çalışma koşullarına bağlı olarak ek bir ısı kaynağına sahip olabilirler veya onsuz yapabilirler.

Binalar için güneş enerjili ısıtma sistemleri genellikle çift devreli veya çoğu zaman çok devrelidir ve farklı devreler için farklı soğutucular kullanılabilir (örneğin, güneş devresinde - ara devrelerde donmayan sıvıların sulu çözeltileri - su ve tüketici devresinde - hava).

Binalara ısı ve soğukluk sağlamak amacıyla yıl boyunca kullanılabilen kombine güneş enerjisi sistemleri, çok devrelidir ve fosil yakıtlarla çalışan geleneksel bir ısı jeneratörü veya bir ısı transformatörü şeklinde ek bir ısı kaynağı içerir.

Şematik diyagram Güneş enerjili ısıtma sistemi Şekil 3.5'te gösterilmektedir. Üç sirkülasyon devresi içerir:

- güneş kollektörleri 1, sirkülasyon pompası 8 ve sıvı ısı eşanjöründen 3 oluşan birinci devre;

- bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8) ve bir ısı eşanjöründen (3) oluşan ikinci devre;

- bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8), bir su-hava ısı eşanjöründen (ısıtıcı) 5 oluşan üçüncü devre.

Pirinç. 3.5. Güneş enerjisi ısıtma sisteminin şematik diyagramı: 1 – güneş kollektörü; 2 – depolama tankı; 3 – ısı eşanjörü; 4 – bina; 5 – ısıtıcı; 6 – ısıtma sisteminin yedeklenmesi; 7 – sıcak su temin sisteminin yedeklenmesi; 8 - sirkülasyon pompası; 9 – hayran.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi aşağıdaki şekilde çalışır. Güneş kollektörlerinde (1) ısınan ısı alma devresinin soğutucusu (antifriz), ısı eşanjörüne (3) girer, burada antifrizin ısısı, ısı eşanjörünün (3) borular arası boşluğunda dolaşan suya aktarılır. ikincil devrenin pompası 8. Isıtılan su, depolama tankına (2) girer. Su, sıcak su besleme pompası (8) tarafından depolama tankından alınır, gerekirse yedekte (7) gerekli sıcaklığa getirilir ve binanın sıcak su besleme sistemine girer. Depolama tankı su kaynağından yeniden doldurulur.

Isıtma için, depolama tankından (2) gelen su, üçüncü devre pompası (8) tarafından ısıtıcıya (5) beslenir, içinden bir fan (9) yardımıyla hava geçirilir ve ısıtıldığında binaya (4) girer. güneş kolektörleri tarafından üretilen radyasyon veya termal enerjinin eksikliği, yedek 6'nın açılmasına neden olur.

Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin elemanlarının her özel durumda seçimi ve düzenlenmesi iklim faktörleri, tesisin amacı, ısı tüketim rejimi ve ekonomik göstergelere göre belirlenir.

Konsantre güneş alıcıları

Konsantre güneş alıcıları, cilalı metalden yapılmış, odağına soğutucunun dolaştığı bir ısı alıcı elemanın (güneş enerjisi kazanı) yerleştirildiği küresel veya parabolik aynalardır (Şekil 3.6). Soğutucu olarak su veya donmayan sıvılar kullanılır. Geceleri ve soğuk dönemlerde soğutucu olarak su kullanıldığında, sistemin donmasını önlemek için boşaltılması gerekir.

Güneş ışınımını yakalama ve dönüştürme işleminin yüksek verimliliğini sağlamak için, konsantre güneş alıcısının sürekli olarak kesinlikle Güneş'e yönlendirilmesi gerekir. Bu amaçla güneş alıcısı, Güneş'e yön sensörü, elektronik sinyal dönüştürme ünitesi ve güneş alıcısı yapısını iki düzlemde döndürmek için dişli kutusu içeren bir elektrik motoru içeren bir izleme sistemi ile donatılmıştır.

Konsantre güneş alıcılarına sahip sistemlerin avantajı, nispeten yüksek sıcaklıkta (100 °C'ye kadar) ısı ve hatta buhar üretebilme yeteneğidir. Dezavantajları yapının yüksek maliyetini içerir; yansıtıcı yüzeyleri sürekli olarak tozdan temizleme ihtiyacı; yalnızca gündüz saatlerinde çalışır ve bu nedenle büyük pillere ihtiyaç duyulur; Güneş takip sistemini çalıştırmak için üretilen enerjiyle orantılı olarak büyük enerji maliyetleri. Bu dezavantajlar, konsantre güneş alıcılarına sahip aktif düşük sıcaklıklı güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin yaygın kullanımını engellemektedir. Son zamanlarda, düz güneş alıcıları en çok güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır.

Düz plakalı güneş kollektörleri

Düz güneş kolektörü, güneş ışınımı enerjisini absorbe etmek ve ısıya dönüştürmek için düz konfigürasyonlu emici panele ve düz şeffaf yalıtıma sahip bir cihazdır.

Düz plakalı güneş kollektörleri (Şekil 3.7), cam veya plastik bir kapak (tekli, ikili, üçlü), güneşe bakan tarafı siyah boyalı ısı alıcı panel, arka tarafında izolasyon ve bir mahfazadan (metal, plastik, cam, ahşap).

Soğutma sıvısı kanallarına sahip herhangi bir metal veya plastik levha, ısı alıcı panel olarak kullanılabilir. Isı alıcı paneller iki tipte alüminyum veya çelikten yapılmıştır: sac boru ve damgalı paneller (sac içinde boru). Kırılganlıkları ve etki altında hızlı yaşlanmaları nedeniyle plastik paneller Güneş ışınları ve ayrıca düşük ısı iletkenliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Pirinç. 3.6 Yoğunlaştırıcı güneş enerjisi alıcıları: a – parabolik yoğunlaştırıcı; b – parabolik silindirik yoğunlaştırıcı; 1 – güneş ışınları; 2 – ısı alıcı eleman (güneş kolektörü); 3 – ayna; 4 – izleme sistemi tahrik mekanizması; 5 - soğutucuyu besleyen ve boşaltan boru hatları.

Pirinç. 3.7. Düz güneş kolektörü: 1 – güneş ışınları; 2 – cam; 3 – gövde; 4 - ısı alıcı yüzey; 5 – ısı yalıtımı; 6 – mühür; 7 - ısı alıcı plakanın kendi uzun dalga radyasyonu.

Güneş ışınımının etkisi altında, ısı alan paneller ortam sıcaklığını aşan 70-80 ° C sıcaklıklara kadar ısınır, bu da panelin çevreye konvektif ısı transferinde ve gökyüzüne kendi radyasyonunda artışa yol açar. . Daha yüksek soğutucu sıcaklıklarına ulaşmak için plakanın yüzeyi, güneşten gelen kısa dalga radyasyonunu aktif olarak emen ve spektrumun uzun dalga kısmında kendi termal radyasyonunu azaltan spektral seçici katmanlarla kaplanır. "Siyah nikel", "siyah krom", alüminyum üzerinde bakır oksit, bakır üzerinde bakır oksit ve diğerlerine dayanan bu tür tasarımlar pahalıdır (maliyetleri genellikle ısı alıcı panelin maliyetiyle karşılaştırılabilir). Düz plakalı kolektörlerin performansını artırmanın bir diğer yolu ise ısı alıcı panel ile şeffaf izolasyon arasında ısı kaybını azaltacak bir vakum oluşturmaktır (dördüncü nesil güneş kolektörleri).

Güneş kollektörlerine dayalı güneş enerjisi tesislerinin işletilmesindeki deneyim, bu tür sistemlerin bir takım önemli dezavantajlarını ortaya çıkarmıştır. Her şeyden önce, bu koleksiyonerlerin yüksek maliyetidir. Seçici kaplamalar yoluyla operasyonlarının verimliliğini arttırmak, camın şeffaflığını arttırmak, tahliyenin yanı sıra bir soğutma sistemi kurmak ekonomik açıdan kârsız hale geliyor. Önemli bir dezavantaj, camın tozdan sık sık temizlenmesi ihtiyacıdır, bu da toplayıcının endüstriyel alanlarda kullanımını pratik olarak ortadan kaldırır. Güneş kolektörlerinin uzun süreli çalışması sırasında, özellikle kış koşullarında, camın bütünlüğünün ihlali nedeniyle aydınlatılan ve karartılan cam alanlarının dengesiz genişlemesi nedeniyle sık sık arızaları görülmektedir. Ayrıca taşıma ve kurulum sırasında arızalanan kollektörlerin büyük bir yüzdesi vardır. Kolektörlü işletim sistemlerinin önemli bir dezavantajı da yıl ve gün boyunca dengesiz yüklemedir. Avrupa'da ve Rusya'nın yüksek oranda dağınık radyasyona sahip (%50'ye kadar) Avrupa kısmındaki kolektörlerin işletilmesindeki deneyim, yıl boyunca özerk bir sıcak su temini ve ısıtma sistemi oluşturmanın imkansızlığını göstermiştir. Orta enlemlerde bulunan güneş kollektörlü tüm güneş enerjisi sistemleri, büyük hacimli depolama tanklarının kurulumunu ve sisteme ek bir enerji kaynağının dahil edilmesini gerektirir, bu da kullanımlarının ekonomik etkisini azaltır. Bu bağlamda, bunların ortalama güneş ışınımı yoğunluğunun yüksek olduğu (300 W/m2'den az olmayan) alanlarda kullanılması tavsiye edilir.

Tanım:

Soçi'deki Olimpiyat mekanlarını tasarlarken özellikle önemli olan, çevre dostu yenilenebilir enerji kaynaklarının ve her şeyden önce güneş radyasyonu enerjisinin kullanılmasıdır. Bu bağlamda pasif geliştirme ve uygulama deneyimi güneş sistemleri konutlarda ısıtma temini ve kamu binaları Liaoning Eyaletinde (Çin), çünkü coğrafi konum ve Çin'in bu bölgesinin iklim koşulları Soçi'ninkilerle karşılaştırılabilir.

Çin Halk Cumhuriyeti Deneyimi

Zhao Jinling, Ph.D. teknoloji. Bilimler, Dalian Politeknik Üniversitesi (PRC), Endüstriyel Termal Güç Sistemleri Bölümünde stajyer,

A.Ya.Shelginsky, Teknik Bilimler Doktoru bilimler, prof., bilimsel. Başkan, MPEI (TU), Moskova

Soçi'deki Olimpiyat mekanlarını tasarlarken özellikle önemli olan, çevre dostu yenilenebilir enerji kaynaklarının ve her şeyden önce güneş radyasyonu enerjisinin kullanılmasıdır. Bu bağlamda, Liaoning Eyaletindeki (Çin) konut ve kamu binalarında pasif güneş enerjili ısıtma sistemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması deneyimi ilgi çekici olacaktır, çünkü Çin'in bu bölümünün coğrafi konumu ve iklim koşulları Soçi'ninkilerle karşılaştırılabilir.

Geleneksel enerji kaynakları (petrol, gaz vb.) sınırsız olmadığından, ısı tedarik sistemleri için yenilenebilir enerji kaynaklarının (RES) kullanımı şu anda konuyla ilgili ve çok umut vericidir, bu konuya yetkin bir yaklaşıma tabidir. Bu bağlamda Çin dahil birçok ülke, güneş ışınımının ısısı da dahil olmak üzere çevre dostu yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına geçiyor.

Fırsat etkili kullanımÇin Halk Cumhuriyeti'ndeki iklim koşulları nedeniyle güneş ışınımı ısısı bölgeye bağlıdır. farklı parçalarülkeler çok farklıdır: sıcak yazlar ve sert kışlar ile ılıman kıtadan (batı ve kuzey), ülkenin orta bölgelerindeki subtropikalden, nesnenin bulunduğu bölgenin coğrafi konumuna göre belirlenen güney kıyısında ve adalardaki tropikal musonlara kadar. (masa) bulunur.

Masa Güneş kaynaklarının Çin genelinde dağılımı

Alan Yıllık süre güneşlenme, h Güneş radyasyon, MJ/(m2.yıl) Alan Çin İlgili alanlar dünyanın diğer ülkelerinde BEN 2 800-3 300 7 550-9 250 Tibet'te vb. Pakistan ve Hindistan'ın kuzey bölgeleri II 3 000-3 200 5 850-7 550 Hebei vb. Cakarta (Endonezya) III 2 200-3 000 5 000-5 850 Pekin, Dalian vb. Washington (ABD) IV 1 400-2 200 4 150-5 000 Hubzhi, Hunan vb. Milano (İtalya), Almanya, Japonya V 1 000-1 400 3 350-4 150 Siçuan ve Guizhou Paris (Fransa), Moskova (Rusya)

Liaoning eyaletinde, güneş radyasyonunun yoğunluğu yılda 5.000 ila 5.850 MJ/m2 arasında değişmektedir (Soçi'de - yılda yaklaşık 5.000 MJ/m2), bu da binalar için ısıtma ve soğutma sistemlerinin kullanımına dayalı olarak aktif olarak kullanılmasını mümkün kılmaktadır. güneş radyasyonu enerjisi. Güneş ışınımının ve dış havanın ısısını dönüştüren bu tür sistemler aktif ve pasif olarak ayrılabilir.

Pasif güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri (PSHS), ısıtılmış havanın doğal dolaşımını (Şekil 1), yani yerçekimi kuvvetlerini kullanır.

Aktif güneş enerjisi termal sistemleri (Şekil 2), çalışmasını sağlamak için ek enerji kaynakları (örneğin elektrik) kullanır. Güneş radyasyonunun ısısı, kısmen biriktirildiği ve pompalar aracılığıyla tesis genelinde taşınan ve dağıtılan bir ara soğutucuya aktarıldığı güneş kolektörlerine girer.

Aşağıdaki nedenlerden dolayı ek enerji tüketimi olmadan uygun iç hava parametrelerinin sağlandığı sıfır ısı ve soğuk tüketimli sistemler mümkündür:

• gerekli ısı yalıtımı;
• uygun ısı ve soğuk depolama özelliklerine sahip yapı inşaat malzemelerinin seçimi;
• uygun özelliklere sahip ek ısı ve soğuk akümülatörlerin sisteminde kullanılması.

İncirde. Şekil 3 geliştirilmiş bir çalışma şemasını göstermektedir pasif sistem Binanın, iç hava sıcaklığının daha hassas bir şekilde düzenlenmesini sağlayan elemanlarla (perdeler, vanalar) ısıtılması. Binanın güney tarafında, masif bir duvar (beton, tuğla veya taş) ve duvardan kısa bir mesafeye yerleştirilmiş bir cam bölmeden oluşan Trombe duvarı adı verilen bir duvar yerleştirilmiştir. dıştan. Masif duvarın dış yüzeyi boyalıdır. koyu renk. Cam bölme sayesinde masif duvar ve cam bölme ile masif duvar arasında yer alan hava ısıtılır. Radyasyon ve konvektif ısı değişimi nedeniyle ısıtılan masif duvar, biriken ısıyı odaya aktarır. Böylece, bu tasarım bir toplayıcının ve bir ısı akümülatörünün işlevlerini birleştirir.

Cam bölme ile duvar arasındaki katmanda bulunan hava, soğuk dönemlerde ve güneşli günlerde odaya ısı sağlamak için soğutucu olarak kullanılır. Gece soğuk dönemde ortama ısı çıkışını, sıcak dönemde ise güneşli günlerde aşırı ısı girişini önlemek için masif duvar ile dış ortam arasındaki ısı alışverişini önemli ölçüde azaltan perdeler kullanılmaktadır.

Perdeler yapılır dokunmamış kumaşlar gümüş kaplamalı. Gerekli hava sirkülasyonunu sağlamak için masif duvarın üst ve alt kısımlarında bulunan hava valfleri kullanılır. Hava valflerinin çalışmasının otomatik kontrolü, servis verilen odada gerekli ısı girişlerini veya ısı çıkışlarını korumanıza olanak tanır.

Pasif güneş enerjisi ısıtma sistemi şu şekilde çalışır:

1. Soğuk dönemlerde (ısıtma):

• güneşli bir gün - perde kaldırıldı, vanalar açık(Şekil 3a). Bu, masif duvarın cam bölme boyunca ısınmasına ve cam bölme ile duvar arasındaki katmanda bulunan havanın ısınmasına yol açar. Isı, odaya ısıtılan duvardan ve ara katmanda ısıtılan havadan girer, farklı sıcaklıklarda (doğal sirkülasyon) hava yoğunluklarındaki farkın neden olduğu yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altında ara katman ve oda boyunca dolaşır;
• gece, akşam veya bulutlu gün - perde indirilir, vanalar kapatılır (Şekil 3b). Isı çıkışları dış ortamönemli ölçüde azalır. Odadaki sıcaklık, bu ısıyı güneş ışınımından toplayan büyük bir duvardan gelen ısı akışıyla korunur;

2. Sıcak süre boyunca (soğutma):

• güneşli gün - perde indirildi, alt vanalar açık, üst vanalar kapalı (Şekil 3c). Perde, masif duvarı güneş ışınımından kaynaklanan ısınmaya karşı korur. Dışarıdaki hava evin gölgeli tarafından odaya girip, cam bölme ile duvar arasındaki tabakadan ortama çıkmakta;
• gece, akşam veya bulutlu gün - perde kaldırılır, alt vanalar açık, üst vanalar kapalıdır (Şekil 3d). Dışarıdaki hava evin karşı tarafından odaya giriyor ve cam bölme ile masif duvar arasındaki tabakadan ortama çıkıyor. Duvar, katmandan geçen hava ile konvektif ısı alışverişi ve ısının radyasyon yoluyla çevreye çıkışı nedeniyle soğutulur. Soğutulan duvar gün boyunca odada gerekli sıcaklığı korur.

Binalar için pasif güneş enerjisi ısıtma sistemlerini hesaplamak amacıyla, kapalı yapıların termofiziksel özelliklerine, güneş radyasyonundaki günlük değişikliklere ve dış hava sıcaklığına bağlı olarak odalara gerekli sıcaklık koşullarını sağlamak için doğal konveksiyon sırasında sabit olmayan ısı transferinin matematiksel modelleri geliştirilmiştir.

Güvenilirliği belirlemek ve elde edilen sonuçları açıklığa kavuşturmak için, Dalian Politeknik Üniversitesi'nde Dalian'da pasif güneş enerjili ısıtma sistemlerine sahip bir konut binasının deneysel bir modeli geliştirildi, üretildi ve üzerinde çalışıldı. Trombe Duvarı yalnızca güney cephesinde yer alır ve otomatik hava valfleri ve perdeler (Şekil 3, fotoğraf).

Deneyi gerçekleştirirken şunları kullandık:

• küçük meteoroloji istasyonu;
• güneş radyasyonunun yoğunluğunu ölçen aletler;
• iç mekan hava hızını belirlemek için anemograf RHAT-301;
• Oda sıcaklığını ölçmek için TR72-S termometre ve termokupllar.

Deneysel çalışmalar yılın sıcak, geçiş ve soğuk dönemlerinde çeşitli meteorolojik koşullar altında gerçekleştirilmiştir.

Sorunun çözümüne yönelik algoritma Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Deneysel sonuçlar, elde edilen hesaplanan ilişkilerin güvenilirliğini doğruladı ve belirli sınır koşullarını dikkate alarak bireysel bağımlılıkların düzeltilmesini mümkün kıldı.

Şu anda Liaoning Eyaletinde pasif güneş enerjisi ısıtma sistemlerini kullanan çok sayıda konut ve okul bulunmaktadır.

Pasif güneş enerjili ısı tedarik sistemlerinin analizi, belirli iklim bölgelerinde diğer sistemlerle karşılaştırıldığında aşağıdaki nedenlerden dolayı oldukça umut verici olduklarını göstermektedir:

• ucuzluk;
• Bakım kolaylığı;
• güvenilirlik.

Pasif güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin dezavantajları, dış hava sıcaklığı hesaplamalarda kabul edilen sınırların ötesine geçtiğinde iç hava parametrelerinin gerekli (hesaplanan) değerlerden farklı olabilmesidir.

Binaların ısıtma ve soğutma sistemlerinde, sıcaklık koşullarının belirli sınırlar içinde daha doğru bir şekilde muhafaza edildiği, iyi bir enerji tasarrufu etkisi elde etmek için, pasif ve aktif güneş enerjisiyle ısıtma ve soğutma sistemlerinin birleştirilmesi tavsiye edilir.

Bu bağlamda daha fazla teorik araştırma ve deneysel çalışma Daha önce elde edilen sonuçları dikkate alarak fiziksel modeller üzerinde.

Edebiyat

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Trombe duvarlı geliştirilmiş pasif güneş enerjisi evinin dinamik termal performans simülasyonu ISES Solar Word Kongresi, 2007, Pekin Çin, Cilt 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Pasif güneş enerjili ısıtma sistemlerinin dinamik termal tepkisi üzerine çalışma. Harbin Teknoloji Enstitüsü Dergisi (Yeni Seri). 2007. Cilt. 14: 352–355.

Enerji fiyatlarının artmasıyla birlikte kullanım alternatif kaynaklar enerji. Ve çoğu kişi için ısıtma ana gider kalemi olduğundan, her şeyden önce ısıtmadan bahsediyoruz: pratik olarak ödemeniz gerekiyor bütün sene boyunca ve önemli miktarlarda. Paradan tasarruf etmek istediğinizde aklınıza ilk gelen şey güneş ısısıdır: güçlü ve tamamen ücretsiz bir enerji kaynağı. Ve onu kullanmak oldukça mümkün. Üstelik ekipman pahalı olmasına rağmen, birkaç kat daha ucuzdur. ısı pompaları. Bir evi ısıtmak için güneş enerjisinin nasıl kullanılabileceği hakkında daha detaylı konuşalım.

Güneş enerjisiyle ısıtma: artıları ve eksileri

Güneş enerjisini ısınma amaçlı kullanmaktan bahsedersek, iki tane olduğunu aklımızda tutmamız gerekiyor. farklı cihazlar Güneş enerjisini dönüştürmek için:

Her iki seçeneğin de kendine has özellikleri vardır. Hemen söylemek gerekirse de hangisini seçerseniz seçin, sahip olduğunuz ısıtma sisteminden vazgeçmek için acele etmeyin. Güneş elbette her sabah doğar, ancak her zaman üzerinizde değil. Güneş hücreleri Yeterli ışık gelecektir. En makul çözüm kombine sistem yapmaktır. Güneş enerjisi yeterli olduğunda ikinci ısı kaynağı çalışmayacaktır. Böylece kendinizi koruyacak, rahat koşullarda yaşayacak ve tasarruf edeceksiniz.

İki sistemi kurma isteği veya fırsatı yoksa, güneş enerjisiyle ısıtma sisteminiz en az iki kat güç rezervine sahip olmalıdır. O zaman her durumda sıcaklığa sahip olacağınızı kesin olarak söyleyebiliriz.

Isıtma için güneş enerjisi kullanmanın avantajları:

Kusurlar:

• Gelen ısı miktarının hava durumuna ve bölgeye bağlılığı.
• Garantili ısıtma için güneş enerjisiyle ısıtma sistemi ile paralel çalışabilen bir sisteme ihtiyacınız olacaktır. Birçok ısıtma ekipmanı üreticisi bu olanağı sağlamaktadır. Özellikle, Avrupalı ​​​​duvara monte gaz kazanları üreticileri, güneş enerjisiyle ısıtmayla (örneğin, Baxi kazanları) ortak çalışmayı sağlar. Bu yeteneğe sahip olmayan ekipmanlar kurmuş olsanız bile işi koordine edebilirsiniz. Isıtma sistemi bir denetleyici kullanarak.
• Başlangıçta sağlam finansal yatırım.
• Periyodik bakım: Borular ve paneller yapışan kalıntılardan temizlenmeli ve tozdan arındırılmalıdır.
• Sıvı güneş kollektörlerinden bazıları çok düşük koşullar altında çalışamaz. Düşük sıcaklık Ah. Şiddetli donların arifesinde sıvının boşaltılması gerekir. Ancak bu, tüm modeller için geçerli değildir ve tüm sıvılar için geçerli değildir.

Şimdi her tür güneş enerjili ısıtma elemanına daha yakından bakalım.

Güneş panelleri

Güneş kollektörleri güneş enerjisini ısıtmak için kullanılır. Bu tesisler, daha sonra su ısıtma sisteminde kullanılabilen soğutma sıvısını ısıtmak için güneşin ısısını kullanır. Özelliği, bir evi ısıtmak için kullanılan güneş enerjili su ısıtıcısının yalnızca 45-60 o C sıcaklık üretmesi ve çıkışta 35 o C'de en yüksek verimliliği göstermesidir. Bu nedenle bu tür sistemlerin sıcak su zeminleriyle birlikte kullanılması tavsiye edilir. Radyatörlerden vazgeçmek istemiyorsanız ya bölme sayısını artırın (yaklaşık iki kat daha fazla) ya da soğutucuyu ısıtın.

Bir ev sağlamak ılık su ve su ısıtmak için güneş kolektörlerini (düz ve boru şeklinde) kullanabilirsiniz.

Şimdi güneş kollektörlerinin türleri hakkında. Yapısal olarak iki değişiklik vardır:

• düz;
• boru şeklinde.

Grupların her birinde hem malzeme hem de tasarım açısından farklılıklar vardır, ancak çalışma prensibi aynıdır: Güneş tarafından ısıtılan bir soğutucu tüplerin içinden geçer. Ancak tasarımlar tamamen farklı.

Düz plakalı güneş kollektörleri

Bu güneş enerjili ısıtma üniteleri basit bir tasarıma sahiptir ve bu nedenle istenirse kendi ellerinizle yapılabilir. Dayanıklı bir taban metal bir çerçeveye sabitlenmiştir. Üstüne bir ısı yalıtım tabakası döşenir. Kayıpları azaltmak için muhafaza duvarları da yalıtılmıştır. Sonra bir adsorber tabakası var - güneş ışınımını iyi emen ve onu ısıya dönüştüren bir malzeme. Bu katman genellikle siyah renktedir. Adsorber, içinden soğutucunun aktığı borularla donatılmıştır. Yukarıdan tüm bu yapı şeffaf bir kapakla kapatılmıştır. Kapağın malzemesi temperli cam veya plastiklerden biri olabilir (çoğunlukla polikarbonattır). Bazı modellerde, kapağın ışık ileten malzemesi özel işleme tabi tutulabilir: yansımayı azaltmak için pürüzsüz değil, hafif mat yapılır.

Düz plakalı bir güneş kollektöründeki borular genellikle yılan şeklinde döşenir ve giriş ve çıkış olmak üzere iki delik vardır. Tek borulu ve iki borulu bağlantı. Bu senin hoşuna giden şey. Ancak normal ısı değişimi için bir pompaya ihtiyaç vardır. Yerçekimi akış sistemi de mümkündür, ancak soğutucunun düşük hızı nedeniyle çok verimsiz olacaktır. Sıcak su temini için suyu verimli bir şekilde ısıtmak için kullanılabilmesine rağmen, ısıtma için kullanılan bu tip güneş kollektörüdür.

Yerçekimi toplayıcının bir çeşidi vardır, ancak esas olarak suyu ısıtmak için kullanılır. Bu tasarıma plastik güneş kollektörü de denir. Bunlar iki tabak şeffaf plastik, vücuda hava geçirmez şekilde kapatılmıştır. İçerisinde suyun hareket etmesini sağlayan bir labirent bulunmaktadır. Bazen alt panel siyaha boyanır. İki delik vardır - giriş ve çıkış. Su içeriden sağlanıyor, labirentte hareket eden güneş tarafından ısıtılıyor ve sıcak bir şekilde dışarı çıkıyor. Bu şema bir su deposuyla iyi çalışır ve kullanım sıcak suyu için suyu kolayca ısıtır. Bu, üzerine monte edilmiş geleneksel bir namlunun modern bir alternatifidir. yaz duşu. Üstelik daha etkili bir değiştirme.

Güneş kollektörleri ne kadar verimlidir? Bugün tüm yerli güneş sistemleri arasında şunu gösteriyorlar: En iyi skorlar: Verimlilikleri %72-75'tir. Ancak her şey o kadar iyi değil:

• geceleri çalışmazlar ve bulutlu havalarda iyi çalışmazlar;
• özellikle rüzgarlı koşullarda büyük ısı kayıpları;
• düşük bakım kolaylığı: Bir şey bozulursa, önemli bir parçanın veya panelin tamamının değiştirilmesi gerekir.

Bununla birlikte, özel bir evin güneşten ısıtılması genellikle bu güneş enerjisi tesisleri kullanılarak yapılır. Bu tür tesisler, aktif radyasyon ve pozitif sıcaklıkların olduğu güney ülkelerinde popülerdir. kış dönemi. Bizim kışlarımıza uygun değiller ama yaz aylarında güzel sonuçlar veriyorlar.

Hava manifoldu

Bu kurulum evin hava ısıtılması için kullanılabilir. Yapısal olarak yukarıda açıklanan plastik toplayıcıya çok benzer, ancak içinde hava dolaşır ve ısınır. Bu tür cihazlar duvarlara asılır. İki şekilde çalışabilirler: Güneş enerjili hava ısıtıcı kapatılırsa, odadan hava alınır, ısıtılır ve aynı odaya geri gönderilir.

Başka bir seçenek daha var. Isıtmayı havalandırmayla birleştirir. Hava manifoldunun dış muhafazasında delikler var. Onlar aracılığıyla yapıya soğuk hava girer. Labirentten geçerek güneş ışınlarıyla ısınır ve ısınarak odaya girer.

Tesisin güney duvarının tamamını kaplaması ve bu duvarda gölge olmaması durumunda, evin bu şekilde ısıtılması az çok etkili olacaktır.

Boru şeklindeki manifoldlar

Burada da soğutucu borular arasında dolaşır, ancak bu ısı değişim borularının her biri bir cam şişeye yerleştirilir. Hepsi aslında bir tarak olan bir manifoldla birbirine bağlıdır.

Boru şeklindeki bir toplayıcının şeması (resmi büyütmek için tıklayın)

Borulu kolektörlerin iki tip borusu vardır: koaksiyel ve tüy. Koaksiyel - boru içindeki bir boru - biri diğerinin içine yerleştirilmiştir ve kenarları kapatılmıştır. İki duvar arasında seyrekleştirilmiş havasız bir ortam yaratılmıştır. Bu nedenle bu tür tüplere vakum tüpleri de denilmektedir. Tüy tüpleri sadece bir tarafı kapatılmış normal bir tüptür. Ve bunlara tüylü denir çünkü ısı transferini arttırmak için içlerine kavisli kenarları olan ve bir şekilde tüyü anımsatan bir adsorber plaka yerleştirilir.

Ayrıca farklı muhafazalara ısı eşanjörleri yerleştirilebilir. farklı şekiller. Bunlardan ilki Isı borusu termal kanallarıdır. Bu, güneş ışığını termal enerjiye dönüştürmek için bütün bir sistemdir. Isı borusu, bir ucu kapalı, küçük çaplı, içi boş bir bakır borudur. İkincisinde büyük bir bahşiş var. Tüpün içine kaynama noktası düşük bir madde dökülür. Isıtıldığında madde kaynamaya başlar, bir kısmı gaz hali ve tüpten yukarı çıkıyor. Borunun ısıtılmış duvarlarından geçerken giderek daha fazla ısınır. Bir süre kalacağı üst kısımda sona erer. Bu süre zarfında gaz, ısının bir kısmını masif uca aktarır, yavaş yavaş soğur, yoğunlaşır ve işlemin tekrar tekrarlandığı yerde çöker.

İkinci yöntem, soğutucuyla doldurulmuş geleneksel bir tüp olan U tipidir. Burada ne bir haber ne de bir sürpriz var. Her şey her zamanki gibi: Soğutucu bir taraftan giriyor, tüpün içinden geçiyor ve güneş ışığıyla ısıtılıyor. Basitliğine rağmen bu tip ısı değiştiriciler daha verimlidir. Ancak daha az sıklıkla kullanılır. Ve hepsi bu tip güneş enerjili su ısıtıcılarının tek bir bütün oluşturması nedeniyle. Tüplerden biri hasar görürse bölümün tamamı değiştirilmelidir.

Isı borusu sistemine sahip boru şeklindeki kollektörler daha pahalıdır, daha düşük verimlilik gösterir, ancak daha sık kullanılır. Ve hepsi hasarlı bir tüpün birkaç dakika içinde değiştirilebilmesi nedeniyle. Üstelik koaksiyel bir şişe kullanılıyorsa tüpün tamiri de yapılabilir. Basitçe sökülür (üst tapa çıkarılır) ve hasarlı eleman (termal kanal veya ampulün kendisi) çalışan bir elemanla değiştirilir. Daha sonra tüp yerine yerleştirilir.

Isıtma için hangi kolektör daha iyidir?

Kışların ılıman geçtiği güney bölgeleri için büyük miktar yılın güneşli günleri en iyi seçenek- düz toplayıcı. Böyle bir ortamda en yüksek verimliliği gösterir.

Daha sert iklime sahip bölgeler için boru şeklindeki toplayıcılar uygundur. Üstelik Isı Borulu sistemler sert kışlar için daha uygundur: Geceleri ve hatta bulutlu havalarda bile ısıtırlar ve güneş ışınımı spektrumunun çoğunu toplarlar. Düşük sıcaklıklardan korkmuyorlar, ancak tam sıcaklık aralığının açıklığa kavuşturulması gerekiyor: bu, termal kanalda bulunan maddeye bağlıdır.

Bu sistemler, doğru hesaplandığında basit olabilir, ancak çoğu zaman başka bir ücretli enerji kaynağından gelen ısıtma maliyetlerinden tasarruf sağlarlar.

Başka bir yardımcı ısıtma hava manifoldu olabilir. Tüm duvarı kaplayacak şekilde yapılabileceği gibi kendi ellerinizle de kolaylıkla yapılabilir. Bir garajı veya kır evini ısıtmak için mükemmeldir. Üstelik yetersiz ısınma sorunları sandığınız gibi kışın değil sonbaharda ortaya çıkabilir. Don ve karda, güneş enerjisi bulutlu ve yağmurlu havalardan kat kat daha fazladır.

Solar paneller

“Güneş enerjisi” kelimesini duyduğumuzda aklımıza ilk olarak ışığı elektriğe dönüştüren piller geliyor. Ve bu, özel fotoelektrik dönüştürücüler tarafından yapılır. Endüstri tarafından çeşitli yarı iletkenlerden üretilirler. Çoğu zaman için ev kullanımı Silikon fotoseller kullanıyoruz. En çok onlarda var Düşük fiyat ve oldukça iyi bir performans gösteriyor:% 20-25.

Özel bir ev için güneş panelleri bazı ülkelerde yaygındır

Güneş panelleri yalnızca kazan veya başka bir ısıtıcının kullanılması durumunda doğrudan ısıtma amacıyla kullanılabilir. ısıtma cihazı bu akım kaynağına bağladığınız elektrikle. Ayrıca, elektrik pilleriyle birlikte güneş panelleri evin elektrik tedarik sistemine entegre edilebilir ve böylece kullanılan elektrik için aylık faturalar azaltılabilir. Prensip olarak ailenin ihtiyaçlarının tamamen bu tesislerden karşılanması oldukça mümkündür. Sadece çok fazla para ve alan gerektirir. Ortalama olarak panelin metrekaresi başına 120-150W alabilirsiniz. Öyleyse kaç kare çatı veya Yerel alan bu tür paneller tarafından işgal edilmelidir.

Güneş enerjisiyle ısıtmanın özellikleri

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi kurmanın fizibilitesi birçok kişi arasında şüphe uyandırıyor. Ana argüman pahalı olması ve asla kendini amorti etmeyeceğidir. Pahalı olduğu konusunda hemfikir olmalıyız: Ekipman fiyatları oldukça yüksek. Ama kimse küçük başlamanızı engellemiyor. Örneğin, benzer bir kurulumu kendiniz yapma fikrinin etkinliğini ve pratikliğini değerlendirmek. Maliyetler minimum düzeydedir ve ilk elden bir fikriniz olur. Daha sonra tüm bunlara katılıp katılmayacağınıza karar vereceksiniz. Olay şu ki, tüm olumsuz mesajlar teorisyenlerden geliyor. Uygulayıcılardan tek bir tanesine bile rastlanmadı. İyileştirme ve değişiklik yapma yolları için aktif bir arayış var, ancak kimse bu fikrin işe yaramaz olduğunu söylemedi. Bu bir şey söylüyor.

Şimdi güneş enerjisiyle ısıtma sistemi kurmanın asla işe yaramayacağı gerçeğinden bahsedelim. Dönem karşılığını verirken

Ülkemizde çok sayıda köprü var. Güneş kolektörlerinin veya pillerin servis ömrüyle karşılaştırılabilir. Ancak tüm enerji kaynakları için fiyat artışının dinamiklerine bakarsanız, bunun yakında tamamen kabul edilebilir bir zaman dilimine düşeceğini varsayabilirsiniz.

Şimdi sistemin nasıl yapılacağından bahsedelim. Öncelikle evinizin ve ailenizin ısınma ve sıcak su ihtiyacını belirlemeniz gerekiyor. Güneş enerjisi ısıtma sistemini hesaplamak için genel metodoloji aşağıdaki gibidir:

• Evin hangi bölgede bulunduğunu bilerek yılın her ayında 1 m2 alana ne kadar güneş ışığı düştüğünü öğrenebilirsiniz. Uzmanlar buna güneşlenme diyor. Bu verilerden kaç tane güneş paneline ihtiyacınız olduğunu tahmin edebilirsiniz. Ancak önce sıcak su hazırlamak ve ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç duyulacağını belirlemeniz gerekir.
• Sıcak su sayacınız varsa aylık kullandığınız sıcak su miktarını bilirsiniz. Ayın ortalama tüketim verilerini görüntüleyin veya kim isterse maksimum tüketime göre hesaplayın. Ayrıca evde ısı kayıplarına ilişkin verilere de sahip olmalısınız.
• Kurmak istediğiniz güneş ısıtıcılarına bir göz atın. Performanslarına ilişkin verilere sahip olarak ihtiyaçlarınızı karşılamak için gereken öğelerin sayısını kabaca belirleyebilirsiniz.

Güneş sisteminin bileşen sayısını belirlemenin yanı sıra, güneş enerjisinin birikeceği tankın hacmini de belirlemeniz gerekecektir. sıcak su DHW için. Ailenizin gerçek masraflarını biliyorsanız bu kolayca yapılabilir. Takılı bir DHW sayacınız varsa ve birkaç yıllık verileriniz varsa, günlük ortalama tüketimi görüntüleyebilirsiniz (aylık ortalama tüketimi gün sayısına bölün). Bu yaklaşık olarak ihtiyacınız olan tank hacmidir. Ancak tankın %20 civarında bir rezervle alınması gerekiyor. Her ihtimale karşı.

Sıcak su kaynağı veya sayacı yoksa tüketim standartlarını kullanabilirsiniz. Bir kişi günde ortalama 100-150 litre su harcıyor. Evde kaç kişinin kalıcı olarak yaşadığını bilerek, gerekli tank hacmini hesaplayacaksınız: norm, sakinlerin sayısıyla çarpılır.

Bunun rasyonel olduğu (geri ödeme açısından) hemen söylenmelidir. orta bölge Rusya'da, ısı talebinin yaklaşık %30'unu karşılayan ve tamamen sıcak su sağlayan bir güneş enerjisi ısıtma sistemi bulunmaktadır. Bu ortalama bir sonuçtur: Bazı aylarda ısıtmanın %70-80'i güneş enerjisi sistemi tarafından sağlanacak, bazı aylarda (Aralık-Ocak) ise yalnızca %10'u sağlanacaktır. Yine, çoğu şey türüne bağlıdır Solar paneller ve ikamet edilen bölgeden.

Üstelik mesele sadece “kuzeyde” ya da “güneyde” meselesi değil. Güneşli günlerin sayısı meselesi. Örneğin, çok soğuk Chukotka'da güneş enerjisiyle ısıtma çok etkili olacaktır: orada güneş neredeyse her zaman parlar. İngiltere'nin çok daha ılıman ikliminde, sonsuz sislerde etkinliği son derece düşüktür.
;

Sonuçlar

Güneş enerjisinin verimsizliğinden ve uzun geri ödeme süresinden bahseden birçok eleştirmene rağmen, giderek daha fazla insan en azından kısmen alternatif kaynaklara yöneliyor. Tasarrufun yanı sıra, çoğu kişi devletten ve devletin bağımsızlığından da etkileniyor fiyatlandırma politikası. Yatırılan boşa harcanan paradan pişman olmamak için önce bir deney yapabilirsiniz: güneş enerjisi kurulumlarından birini kendi ellerinizle yapın ve bunun sizin için ne kadar çekici olduğuna (veya olmadığına) kendiniz karar verin.