B3TPEN31 Grubu öğrencileri tarafından hazırlanmıştır.
Güneş enerjili ısıtma sistemleri, termal enerji kaynağı olarak güneş ışınımını kullanan sistemlerdir. Diğer sistemlerden karakteristik farkları düşük sıcaklıkta ısıtma güneş ışınımını yakalamak ve onu termal enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış bir güneş alıcısı olan özel bir elemanın kullanılmasıdır.
Güneş radyasyonunu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ikiye ayrılır.
Pasif
Pasif güneş enerjili ısıtma sistemleri, binanın kendisinin veya bireysel mahfazalarının (kollektör binası, kolektör duvarı, kolektör çatısı vb.) güneş ışınımını alan ve ısıya dönüştüren eleman olarak görev yaptığı sistemlerdir.
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 – kendi uzun dalgası termal radyasyon masif duvar; 7 – duvarın siyah ışın alıcı yüzeyi; 8 – panjur.
Aktif
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 tedarik 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).
Güneş termal sistemlerinin sınıflandırılması
çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir:
amaca göre:
1. sıcak su temin sistemleri (DHW);
2. ısıtma sistemleri;
3. kombine sistemler;
Kullanılan soğutma sıvısının türüne göre:
1. sıvı;
2. hava;
Çalışma süresine göre:
1. yıl boyunca;
2. mevsimsel;
Planın teknik çözümüne göre:
1. tek devre;
2. çift devre;
3. çoklu devre.
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.
Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin şematik diyagramı Şekil 4.1.2'de gösterilmektedir. Üç sirkülasyon devresi içerir:
güneş kolektörleri 1, sirkülasyon pompası 8 ve sıvı ısı eşanjöründen 3 oluşan birinci devre;
bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8) ve bir ısı değiştiriciden (3) oluşan ikinci devre;
bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8), bir su-hava ısı eşanjöründen (ısıtıcı) (5) oluşan üçüncü devre.
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.
Operasyon
Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi aşağıdaki şekilde çalışır. Isı alma devresinin soğutucusu (antifriz), ısınıyor Güneş panelleriŞekil 1'de gösterildiği gibi, antifrizin ısısının, ikincil devre pompasının (8) etkisi altında ısı değiştiricinin (3) borular arası boşluğunda dolaşan suya aktarıldığı ısı eşanjörüne (3) girer. Isıtılan su, akümülatör tankına (2) girer. Su, sıcak su besleme pompası (8) tarafından akümülatör 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.
Tek devreli termosifon güneş enerjili sıcak su tedarik sisteminin şematik diyagramı
Sistemlerin bir özelliği, bir termosifon sistemi durumunda, depolama tankının alt noktasının, kolektörün üst noktasının üzerinde ve kollektörlerden en fazla 3-4 m uzakta olması ve kolektörün pompa sirkülasyonu ile birlikte konumlandırılması gerektiğidir. soğutucu, depolama tankının yeri isteğe bağlı olabilir.
Nbsp; HESAPLAMA Güneş termal kollektörleri kullanan ısı tedarik sistemleri Uzmanlık alanındaki her türlü çalışmadaki öğrenciler için hesaplama ve grafik çalışmaları yapmak için metodolojik talimatlar Enerji santralleri, geleneksel olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı enerji santralleri HESAPLAMA Güneş termal kolektörleri kullanan ısı tedarik sistemleri: yönergeler Elektrik santralleri, geleneksel olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı enerji santralleri / A. V. İÇİNDEKİLER 1. TEORİK İLKELER 1.1. Düz güneş kolektörünün tasarımı ve temel özellikleri 1.2. Güneş enerjili ısıtma sistemlerinin temel elemanları ve şematik diyagramları 2. TASARIM AŞAMALARI 3. BİNA ISITMA İÇİN ISI HESABI 3.1. Temel hükümler 3.2. İletim ısı kayıplarının belirlenmesi 3.3. Havalandırma havasının ısıtılması için ısı tüketiminin belirlenmesi 3.4. Sıcak su temini için ısı maliyetlerinin belirlenmesi 4. GÜNEŞ ENERJİSİ KAYNAĞI SİSTEMİNİN HESAPLANMASI KAYNAKÇA TEORİK HÜKÜMLER
Düz güneş kolektörünün tasarımı ve ana özellikleri
Düz plakalı güneş kolektörü (SC), güneş enerjisiyle ısıtma ve sıcak su tedarik sistemlerinin ana elemanıdır. Çalışma prensibi basittir. Kollektöre düşen güneş ışınımının çoğu, güneş ışınımına göre “siyah” olan yüzey tarafından emilir. Emilen enerjinin bir kısmı kollektörde dolaşan akışkana aktarılır, geri kalanı ise çevre ile ısı alışverişi sonucu kaybolur. Akışkan tarafından taşınan ısı, depolanan veya ısıtma yükünü karşılamak için kullanılan faydalı ısıdır.
Kolektörün ana elemanları şunlardır: güneş ışınımının maksimum emilimini sağlamak için yansıtıcı olmayan siyah kaplamalı, genellikle metalden yapılmış bir soğurucu plaka; içinden sıvı veya havanın dolaştığı ve emici plakayla termal temas halinde olan borular veya kanallar; plakanın alt ve yan kenarlarının ısı yalıtımı; üstteki plakanın ısı yalıtımı amacıyla şeffaf kaplamalarla ayrılmış bir veya daha fazla hava boşluğu; ve son olarak dayanıklılık ve hava koşullarına dayanıklılık sağlayan bir kasa. İncirde. 1 gösterildi kesitler su ve hava ısıtıcısı.
Pirinç. 1. Su ve hava soğutuculu güneş kolektörlerinin şematik gösterimi: 1 – ısı yalıtımı; 2 – hava kanalı; 3 – şeffaf kaplamalar; 4 – emici plaka; 5 – plakaya bağlı borular.
Şeffaf kaplama genellikle camdan yapılır. Camın mükemmel hava koşullarına dayanıklılığı ve iyi mekanik özellikleri vardır. Nispeten ucuzdur ve düşük demir oksit içeriğiyle yüksek şeffaflığa sahip olabilir. Camın dezavantajları kırılganlık ve büyük kütledir. Camın yanı sıra plastik malzemeler de kullanılabilir. Plastik genellikle ince tabakalarda kırılmaya daha az eğilimlidir, hafiftir ve ucuzdur. Ancak genel olarak hava koşullarına cam kadar dayanıklı değildir. Plastik bir tabakanın yüzeyi kolayca çizilir ve birçok plastik zamanla bozulur ve sararır, bu da güneş geçirgenliğinin ve mekanik mukavemetin azalmasına neden olur. Camın plastiğe göre diğer bir avantajı, camın, soğurucu plaka tarafından yayılan, üzerine gelen tüm uzun dalga (termal) radyasyonu emmesi veya yansıtmasıdır. Isı kaybı çevre Uzun dalga radyasyonunun bir kısmını ileten plastik kaplamaya göre radyasyon nedeniyle daha etkili bir şekilde azaltılır.
Düz plakalı toplayıcı hem doğrudan hem de dağınık radyasyonu emer. Doğrudan radyasyon, güneşle aydınlanan bir nesnenin gölgesinin oluşmasına neden olur. Yaygın radyasyon, dünya yüzeyine ulaşmadan önce bulutlar ve toz tarafından yansıtılır ve saçılır; Doğrudan radyasyonun aksine gölge oluşumuna yol açmaz. Düz plakalı kolektör genellikle binaya sabit olarak monte edilir. Yönü, güneş sisteminin çalışması gereken yere ve yılın zamanına bağlıdır. enerji santrali. Düz plakalı kolektör, suyun ısıtılması ve odanın ısıtılması için gereken düşük dereceli ısıyı sağlar.
Parabolik yoğunlaştırıcıya veya Fresnel yoğunlaştırıcıya sahip olanlar da dahil olmak üzere odaklanan (yoğunlaştıran) güneş kolektörleri, güneş enerjisi ısıtma sistemlerinde kullanılabilir. Odaklayan toplayıcıların çoğu yalnızca doğrudan güneş ışınımı kullanır. Odaklanan bir toplayıcının düz olana göre avantajı, çevreye ısı kaybının olduğu daha küçük bir yüzey alanına sahip olmasıdır ve bu nedenle, içindeki çalışma akışkanı, düz plakalı toplayıcılara göre daha yüksek sıcaklıklara ısıtılabilir. Ancak ısıtma ve sıcak su ihtiyaçları için daha yüksek sıcaklıklar çok az fark yaratır veya hiç fark etmez. Çoğu yoğunlaştırma sisteminde kolektörün güneşin konumunu takip etmesi gerekir. Güneşi görüntülemeyen sistemler genellikle yılda birkaç kez ayarlama gerektirir.
Bir rezervuarın anlık özellikleri (yani, o andaki meteorolojik ve işletme koşullarına bağlı olarak belirli bir zamandaki özellikleri) ile uzun vadeli özellikleri arasında bir ayrım yapılmalıdır. Uygulamada güneş termal sisteminin kollektörü yıl boyunca çok çeşitli koşullar altında çalışır. Bazı durumlarda çalışma modu, kolektörün yüksek sıcaklığı ve düşük verimliliği ile karakterize edilir, diğer durumlarda ise tam tersine düşük sıcaklık ve yüksek verim ile karakterize edilir.
Kolektörün çalışmasını dikkate almak için değişken koşullar anlık özelliklerinin meteorolojik ve rejim faktörlerine bağımlılığının belirlenmesi gerekir. Kolektörün özelliklerini tanımlamak için iki parametreye ihtiyaç vardır; bunlardan biri emilen enerji miktarını, diğeri ise çevreye olan ısı kaybını belirler. Bu parametreler en iyi şekilde, uygun koşullar aralığında rezervuarın anlık verimliliğini ölçen testlerle belirlenir.
Belirli bir zamanda toplayıcıdan çıkarılan faydalı enerji miktarı arasındaki farktır. Güneş enerjisi, kollektör plakası tarafından emilen ve çevreye kaybedilen enerji miktarı. Hemen hemen tüm mevcut düz plakalı kolektör yapılarının hesaplanması için geçerli olan denklem şöyledir:
birim zamanda kolektörden çıkarılan faydalı enerji nerede, W; - kolektör alanı, m2; - kolektörden ısı uzaklaştırma katsayısı; - kollektör düzlemindeki toplam güneş ışınımının akı yoğunluğu W/m2; - güneş ışınımına bağlı olarak şeffaf kaplamaların geçirgenliği; - kolektör plakasının güneş ışınımına ilişkin emme kapasitesi; - kollektörün toplam ısı kaybı katsayısı, W/(m 2 °C); - manifold girişindeki sıvı sıcaklığı, °C; - ortam sıcaklığı, °C.
Kolektöre herhangi bir zamanda düşen güneş radyasyonu üç bölümden oluşur: doğrudan radyasyon, dağınık radyasyon ve yerden veya çevredeki nesnelerden yansıyan radyasyon; bunların miktarı, kollektörün ufka olan eğim açısına ve bunların doğasına bağlıdır. nesneler. Kolektör test edildiğinde radyasyon akı yoğunluğu BEN toplayıcı ile ufka aynı eğim açısına monte edilmiş bir piranometre kullanılarak ölçülmüştür. Hesaplamalarda kullanılır F-yöntem, toplayıcı yüzeyine gelen güneş ışınımının ortalama aylık miktarının bilinmesini gerektirir. Çoğu zaman, referans kitapları yatay bir yüzeydeki ortalama aylık radyasyon miktarına ilişkin veriler içerir.
Belirli bir noktada toplayıcı plaka tarafından emilen güneş ışınımının akı yoğunluğu, gelen ışınımın akı yoğunluğunun çarpımına eşittir. BENŞeffaf kaplama sisteminin geçirgenliği T ve kolektör plakasının emme kapasitesi A. Her iki son değer de malzemeye ve güneş ışınımının geliş açısına (yani yüzeye normal ile güneş ışınlarının yönü arasındaki açıya) bağlıdır. Güneş ışınımının doğrudan, dağınık ve yansıyan bileşenleri kolektör yüzeyine farklı açılardan girer. Bu nedenle optik özellikler T Ve A her bileşenin katkısı dikkate alınarak hesaplanmalıdır.
Kollektör çeşitli şekillerde ısı kaybeder. Plakadan şeffaf kaplamalara ve üst kaplamadan dış havaya ısı kayıpları radyasyon ve konveksiyon yoluyla meydana gelir ancak birinci ve ikinci durumda bu kayıpların oranı aynı değildir. Yalıtımlı tabandan ısı kaybı ve yan duvarlar Kollektörlere ısı iletkenliği neden olur. Kollektörler, tüm ısıl kayıpların minimum düzeyde olacağı şekilde tasarlanmalıdır.
Toplam kayıp katsayısının çarpımı UL ve denklem (1)'deki sıcaklık farkı, sıcaklığının her yerde giriş akışkan sıcaklığına eşit olması koşuluyla, emici plakadan gelen ısı kaybını temsil eder. Sıvı ısıtıldığında kollektör plakası sıvının giriş sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklığa sahip olur. Bu, plakadan sıvıya ısı transferi için gerekli bir durumdur. Bu nedenle kollektörden gerçek ısı kaybı ürünün değerinden daha fazladır. Kayıplardaki fark, ısı giderme katsayısı kullanılarak dikkate alınır FR.
Toplam kayıp faktörü UL toplamına eşit kolektörün şeffaf izolasyonu, alt ve yan duvarları sayesinde kayıp katsayıları. İyi tasarlanmış bir kolektör için son iki katsayıların toplamı genellikle yaklaşık 0,5 - 0,75 W/(m 2 °C)'dir. Şeffaf yalıtımdan kaynaklanan kayıp katsayısı, emici plakanın sıcaklığına, şeffaf kaplamaların sayısına ve malzemesine, plakanın spektrumun kızılötesi kısmındaki emisyon derecesine, ortam sıcaklığına ve rüzgar hızına bağlıdır.
Denklem (1), kollektörün faydalı enerjisi girişteki sıvının sıcaklığına göre belirlendiğinden güneş enerjisi sistemlerinin hesaplanması için uygundur. Ancak çevreye olan ısı kaybı, emme plakasının ortalama sıcaklığına bağlıdır; bu, eğer sıvı kolektörden geçerken ısıtılırsa, her zaman giriş sıcaklığından daha yüksektir. Isı yayılım katsayısı FR kolektördeki akışkanın sıcaklığı akış yönünde arttığında gerçek faydalı enerjinin, tüm soğurucu plakanın sıcaklığı girişteki akışkanın sıcaklığına eşit olduğunda faydalı enerjiye oranına eşittir.
Katsayı FR kolektörden geçen sıvı akışına ve emici plakanın tasarımına (kalınlık, malzeme özellikleri, borular arasındaki mesafe vb.) bağlıdır ve güneş ışınımının yoğunluğundan ve emici plakanın ve ortamın sıcaklığından neredeyse bağımsızdır.
Güneş enerjili ısıtma sistemlerinin temel elemanları ve şematik diyagramları
Güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri (veya güneş enerjisi termal sistemleri) pasif ve aktif olarak ayrılabilir. En basit ve en ucuz olanı pasif sistemlerdir veya “ güneş evleri Güneş enerjisini toplamak ve dağıtmak için binanın mimari ve inşaat elemanlarını kullanan ve ek ekipman gerektirmeyen sistemlerdir. Çoğu zaman, bu tür sistemler, binanın güneye bakan, belli bir mesafede şeffaf bir kaplamanın bulunduğu karartılmış bir duvarını içerir. Duvarın üst ve alt kısmında, duvar ile şeffaf kaplama arasındaki boşluğu binanın iç kısmına bağlayan açıklıklar bulunmaktadır. Güneş radyasyonu duvarı ısıtır: duvarı yıkayan hava onun tarafından ısıtılır ve üst açıklıktan binaya girer. Hava sirkülasyonu ya doğal konveksiyonla ya da fanla sağlanır. Pasif sistemlerin bazı avantajları olmasına rağmen özel özelliklere sahip aktif sistemler kurulu ekipman Güneş ışınımının toplanması, depolanması ve dağıtımı için bu sistemler binanın mimarisini iyileştirdiğinden, güneş enerjisi kullanımının verimliliğini arttırdığından ve aynı zamanda termal yükün daha iyi kontrolünü sağladığından ve uygulama kapsamını genişlettiğinden. Her özel durumda aktif bir güneş enerjisi ısıtma sisteminin elemanlarının seçimi, bileşimi ve düzeni, iklim faktörleri, nesne tipi, ısı tüketim modu ve ekonomik göstergelere göre belirlenir. Bu sistemlerin özel bir unsuru güneş kollektörüdür; kullanılan ısı değişim cihazları, bataryalar, yedek ısı kaynakları, sıhhi tesisat armatürleri gibi elemanlar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Güneş kollektörü, güneş ışınımının, kollektörde dolaşan ısıtılmış soğutucuya aktarılan ısıya dönüştürülmesini sağlar.
|
Yukarıda açıklanan temel elemanlara ek olarak, güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri pompaları, boru hatlarını, enstrümantasyon ve otomasyon sistemi elemanlarını vb. içerebilir. Bu elemanların çeşitli kombinasyonları, özellikleri ve maliyetleri açısından çok çeşitli güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerine yol açar. Güneş enerjisi santrallerinin kullanımına dayalı olarak konutların, idari binaların, sanayi ve tarım tesislerinin ısıtma, soğutma ve sıcak su temini sorunları çözülebilmektedir.
Güneş enerjisi tesisleri aşağıdaki sınıflandırmaya sahiptir:
1) amaca göre:
Sıcak su temin sistemleri;
Isıtma sistemleri;
Isı ve soğuk tedarik amaçlı kombine tesisler;
2) kullanılan soğutma sıvısının türüne göre:
Sıvı;
Hava;
3) çalışma süresine göre:
Yıl boyunca;
Mevsimsel;
4) şemanın teknik çözümüne göre:
Tek devre;
Çift devre;
Çok devreli.
Güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinde en yaygın kullanılan soğutucular sıvılar (su, etilen glikol çözeltisi, organik maddeler) ve havadır. Her birinin belirli avantajları ve dezavantajları vardır. Hava donmaz, yaratmaz büyük problemler Sızıntılar ve ekipman korozyonu ile ilişkili. Ancak havanın düşük yoğunluğu ve ısı kapasitesi nedeniyle, hava tesisatlarının boyutu ve soğutucu pompalamak için gereken güç tüketimi, sıvı sistemlere göre daha yüksektir. Bu nedenle, çalışan güneş enerjisi termal sistemlerinin çoğu sıvıları tercih etmektedir. Konut ve toplumsal ihtiyaçlar için ana soğutucu sudur.
Güneş kollektörlerini negatif dış sıcaklıkların olduğu dönemlerde çalıştırırken, ya soğutucu olarak antifriz kullanmak ya da soğutucunun donmasını bir şekilde önlemek gerekir (örneğin, suyu zamanında boşaltarak, ısıtarak, güneş enerjisi kolektörünü yalıtarak).
Küçük ve uzaktaki tüketicilere enerji sağlayan düşük kapasiteli güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri genellikle doğal soğutucu sirkülasyonu prensibiyle çalışır. Su deposu güneş kollektörünün üzerinde bulunur. Bu su, belirli bir açıda bulunan su besleme sisteminin alt kısmına beslenir, burada ısınmaya başlar, yoğunluğunu değiştirir ve kollektör kanalları boyunca yerçekimi ile yukarı doğru yükselir. Daha sonra tankın üst kısmına girerek manifolddaki yerini alır. soğuk su alt kısmından. Doğal dolaşım modu kurulur. Daha güçlü ve verimli sistemlerde güneş kolektör devresindeki suyun sirkülasyonu bir pompa kullanılarak sağlanır.
Şematik diyagramlarŞekil 2'de gösterilen güneş enerjili ısıtma sistemleri. Şekil 2, 3 iki ana gruba ayrılabilir: açık devre veya doğrudan akış devresinde çalışan tesisler (Şekil 2); kapalı devrede çalışan tesisler (Şekil 3). Birinci grubun kurulumlarında, soğutucu güneş enerjisi kolektörlerine (Şekil 2 a, b) veya güneş enerjisi devresi ısı eşanjörüne (Şekil 2 c) beslenir, burada ısıtılır ve doğrudan tüketiciye veya tüketiciye verilir. depolama tankı. Güneş enerjisi kurulumundan sonra soğutma sıvısının sıcaklığı belirtilen seviyenin altındaysa, soğutma sıvısı bir yedek ısı kaynağında ısıtılır. Dikkate alınan şemalar esas olarak endüstriyel tesislerde, uzun süreli ısı birikimi olan sistemlerde kullanılmaktadır. Kolektör çıkışında soğutucunun sabit bir sıcaklık seviyesini sağlamak için, otomatik cihazların kullanımını gerektiren ve işleri zorlaştıran gün boyunca güneş ışınımının yoğunluğundaki değişiklikler yasasına uygun olarak soğutucu akışının değiştirilmesi gerekir. sistem. İkinci grubun şemalarında, güneş kollektörlerinden ısı transferi ya bir depolama tankı yoluyla ya da soğutucuların doğrudan karıştırılmasıyla (Şekil 3 a) ya da her ikisinin de tankın içine yerleştirilebilen bir ısı eşanjörü aracılığıyla gerçekleştirilir ( Şekil 1.4 b) ve onun dışında (Şekil 3 c). Isıtılan soğutucu, tüketiciye tank aracılığıyla beslenir ve gerekirse bir yedek ısı kaynağında ısıtılır. Şekil 2'de sunulan şemalara göre çalışan tesisler. 3, tek devreli (Şekil 3 a), çift devreli (Şekil 3 b) veya çok devreli (Şekil 3 c, d) olabilir.
Pirinç. 2. Doğrudan akışlı sistemlerin şematik diyagramları: 1-güneş kollektörü; 2- pil; 3-ısı eşanjörü
Pirinç. 3. Güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin şematik diyagramları
Programın bir veya başka bir versiyonunun kullanımı, yükün niteliğine, tüketici tipine, iklimsel, ekonomik faktörlere ve diğer koşullara bağlıdır. Şekil 2'de ele alınmıştır. Operasyonda nispeten basit ve güvenilir oldukları için şu anda en yaygın olarak 3 şema kullanılmaktadır.
İşin gerçekleştirilme aşamaları
Hesaplama ve grafik çalışması aşağıdaki ana aşamalardan oluşur:
1) “Bina Planı” çiziminin uygulanması.
2) Güneş kollektörlerini kullanan bir ısıtma sistemi için termal tasarımın seçilmesi
3) “Güneş enerjisi termal kollektörleri kullanılarak ısıtma ve sıcak su temini şeması” çiziminin yapılması
4) Isıtma yükünün hesaplanması (ısıtma ve sıcak su temini).
5) Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin hesaplanması ve güneş enerjisinin sağladığı ısı yükünün payı F- yöntem.
6) Açıklayıcı bir not hazırlamak.
Tanım:
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.
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 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
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, oda içindeki hava sıcaklığının daha hassas bir şekilde düzenlenmesine olanak tanıyan elemanlara (perdeler, vanalar) sahip bir bina için pasif ısıtma sisteminin çalışmasının geliştirilmiş bir diyagramını göstermektedir. Binanın güney tarafında, masif bir duvar (beton, tuğla veya taş) ve dış taraftaki duvardan kısa bir mesafeye monte edilmiş bir cam bölmeden oluşan Trombe duvarı adı verilen bir duvar yerleştirilmiştir. 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 bölmeden ısınmasına ve aradaki katmanda bulunan havanın ısınmasına yol açar. cam bölme ve bir duvar. 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.B sıcak dönem süre (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, otomatik hava valfleri ve perdelerle birlikte yalnızca güney cepheye yerleştirilmiştir (Res. 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 önce elde edilen sonuçlar dikkate alınarak fiziksel modeller üzerinde daha fazla teorik araştırma ve deneysel çalışmaya ihtiyaç vardır.
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.
Tüketimin ekolojisi Emlak: Yılın büyük bir bölümünde evlerimizi ısıtmak için para harcamak zorunda kalıyoruz. Böyle bir durumda her türlü yardım faydalı olacaktır. Güneş enerjisi bu amaçlar için mükemmeldir: kesinlikle çevre dostu ve ücretsizdir.
Yılın büyük bir kısmını evlerimizi ısıtmak için harcamak zorunda kalıyoruz. Böyle bir durumda her türlü yardım faydalı olacaktır. Güneş enerjisi bu amaçlar için mükemmeldir: kesinlikle çevre dostu ve ücretsizdir. Modern teknolojilerözel bir evin yalnızca güney bölgelerde değil aynı zamanda güneş enerjisiyle ısıtılmasına izin verin orta bölge.
Modern teknolojilerin neler sunabileceği
Ortalama olarak dünya yüzeyinin 1 m2'si saatte 161 W güneş enerjisi almaktadır. Elbette ekvatorda bu rakam Kuzey Kutbu'ndakinden kat kat daha fazla olacaktır. Ayrıca güneş ışınımının yoğunluğu yılın zamanına da bağlıdır. Moskova bölgesinde Aralık-Ocak aylarında güneş radyasyonunun yoğunluğu Mayıs-Temmuz aylarına göre beş kattan fazla farklılık gösteriyor. Fakat modern sistemler o kadar etkilidir ki dünyanın hemen her yerinde çalışabilirler.
Güneş radyasyonu enerjisini maksimum verimlilikle kullanma sorunu iki şekilde çözülür: termal toplayıcılarda doğrudan ısıtma ve güneş fotovoltaik pilleri.
Güneş panelleri, güneş ışınlarının enerjisini önce elektriğe dönüştürür, daha sonra bunu özel bir sistem aracılığıyla örneğin elektrikli kazan aracılığıyla tüketicilere iletir.
Termal kollektörler güneş ışınlarıyla ısıtıldığında ısıtma ve sıcak su tedarik sistemlerinin soğutucusunu ısıtır.
Termal toplayıcılar açık ve kapalı olmak üzere çeşitli tiplerde gelir. kapalı sistemler, düz ve küresel tasarımlar, yarım küre toplayıcılar, yoğunlaştırıcılar ve daha birçok seçenek.
Güneş kollektörlerinden elde edilen termal enerji ısıtma amaçlı kullanılıyor sıcak su veya ısıtma sistemi soğutucusu.
Güneş enerjisinin toplanması, depolanması ve kullanılmasına yönelik çözümlerin geliştirilmesinde açık bir ilerleme olmasına rağmen, avantajlar ve dezavantajlar da mevcuttur.
Enlemlerimizde güneş enerjisiyle ısıtmanın verimliliği oldukça düşüktür, bu da sistemin düzenli çalışması için güneşli gün sayısının yetersiz olmasıyla açıklanmaktadır.
Güneş enerjisi kullanmanın artıları ve eksileri
Güneş enerjisi kullanmanın en belirgin avantajı evrensel kullanılabilirliğidir. Hatta en kasvetli ve bulutlu havalarda bile güneş enerjisi toplanıp kullanılabiliyor.
İkinci avantaj sıfır emisyondur. Aslında en çevre dostu ve doğal görünüm enerji. Güneş panelleri ve kollektörler gürültü üretmez. Çoğu durumda binaların çatılarına işgal edilmeden monte edilirler. kullanılabilir alan banliyö bölgesi.
Güneş enerjisi kullanımının dezavantajları aydınlatmanın değişkenliğidir. Geceleri toplanacak hiçbir şey yok, durum zirvenin daha da kötüleşmesiyle daha da kötüleşiyor ısıtma sezonu yılın en kısa gündüz saatlerine denk gelir.
Güneş kolektörlerinin kullanımına dayalı ısıtmanın önemli bir dezavantajı, termal enerji biriktirme yeteneğinin olmamasıdır. Devreye sadece genleşme tankı dahildir
Panellerin optik temizliğini izlemek gerekir, hafif kirlenme verimliliği keskin bir şekilde azaltır.
Ayrıca güneş enerjisi sisteminin çalıştırılmasının tamamen bedava olduğu söylenemez; ekipman amortismanı, sirkülasyon pompasının çalıştırılması ve kontrol elektroniklerinin sürekli maliyetleri vardır.
Açık güneş kollektörleri
Açık bir güneş kolektörü korumasızdır. dış etkiler doğrudan güneş tarafından ısıtılan soğutucunun içinden dolaştığı bir tüp sistemi. Soğutma sıvısı olarak su, gaz, hava ve antifriz kullanılır. Borular ya destek paneline bobin şeklinde sabitlenir ya da çıkış borusuna paralel sıralar halinde bağlanır.
Güneş panelleri açık tipözel bir evin ısıtılmasıyla baş edemiyor. Yalıtım eksikliği nedeniyle soğutucu hızla soğur. Onlar kullanılır yaz saati esas olarak duşlarda veya yüzme havuzlarında su ısıtmak için
Açık kollektörlerde genellikle herhangi bir yalıtım yoktur. Tasarım çok basittir, bu nedenle maliyeti düşüktür ve genellikle bağımsız olarak yapılır.
Yalıtım eksikliğinden dolayı güneşten alınan enerjiyi pratik olarak depolamazlar ve düşük verim ile karakterize edilirler. Çoğunlukla yaz aylarında yüzme havuzlarında veya yaz duşlarında suyu ısıtmak için kullanılırlar. Güneşli ve sıcak bölgelerde, ortam havası ve ısıtılmış su arasında küçük sıcaklık farklılıkları olan bölgelere monte edilir. Yalnızca güneşli ve rüzgarsız havalarda iyi çalışırlar.
Bir polimer boru bobininden yapılmış bir soğutucuya sahip en basit güneş enerjisi kolektörü, sulama ve evsel ihtiyaçlar için kulübeye ısıtılmış su temini sağlayacaktır.
Borulu güneş kollektörleri
Borulu güneş kollektörleri şunlardan monte edilir: ayrı tüpler, boyunca su, gaz veya buhar akıyor. Bu açık güneş sistemi türlerinden biridir. Bununla birlikte, soğutma sıvısı zaten dış olumsuzluklardan çok daha iyi korunmaktadır. Özellikle termos prensibine göre tasarlanmış vakum tesisatlarında.
Her tüp sisteme ayrı ayrı, birbirine paralel olarak bağlanır. Bir tüp arızalanırsa yenisiyle değiştirmek kolaydır. Tüm yapı doğrudan binanın çatısına monte edilebilir, bu da kurulumu büyük ölçüde kolaylaştırır.
Boru şeklindeki toplayıcı modüler bir yapıya sahiptir. Ana eleman bir vakum tüpüdür; tüp sayısı 18 ila 30 arasında değişir, bu da sistemin gücünü doğru bir şekilde seçmenize olanak tanır
Boru şeklindeki güneş kolektörlerinin önemli bir avantajı, ana elemanların silindirik şeklidir, bu sayede güneş ışınımı, armatürün hareketini izlemek için pahalı sistemler kullanılmadan gün boyu yakalanır.
Özel çok katmanlı kaplama, güneş ışığı için bir tür optik tuzak oluşturur. Diyagram kısmen termosun dış duvarının ışınları iç balonun duvarlarına yansıttığını göstermektedir.
Tüplerin tasarımına göre tüylü ve koaksiyel güneş kollektörleri ayırt edilir.
Koaksiyel tüp bir Diaur kabı veya tanıdık bir termostur. Aralarında havanın boşaltıldığı iki şişeden yapılmıştır. Açık iç yüzeyİç şişe, güneş enerjisini etkili bir şekilde emen son derece seçici bir kaplama ile kaplanmıştır.
Dahili seçici katmandan gelen termal enerji, alüminyum plakalardan yapılmış bir ısı borusuna veya dahili ısı eşanjörüne aktarılır. Bu aşamada istenmeyen ısı kaybı meydana gelir.
Tüy tüpü, içine tüy emici yerleştirilmiş bir cam silindirdir.
İyi bir ısı yalıtımı için borudaki hava boşaltılmıştır. Emiciden ısı transferi kayıpsız gerçekleşir, dolayısıyla tüylü tüplerin verimliliği daha yüksektir.
Isı transfer yöntemine göre iki sistem vardır: doğrudan akışlı ve ısı borulu.
Termal tüp, kolayca buharlaşan bir sıvı içeren kapalı bir kaptır.
Isı tüpünün içinde, şişenin iç duvarından veya tüy emiciden ısı alan, kolayca buharlaşan bir sıvı vardır. Sıcaklığın etkisi altında sıvı kaynar ve buhar şeklinde yükselir. Isı, ısıtma veya sıcak su besleme soğutucusuna aktarıldıktan sonra buhar, sıvı halinde yoğunlaşır ve aşağı doğru akar.
Su genellikle düşük basınçta kolayca buharlaşan bir sıvı olarak kullanılır.
Tek geçişli sistem, içinden su veya ısıtma sıvısının dolaştığı U şeklinde bir tüp kullanır.
U şeklindeki tüpün bir yarısı soğuk soğutma sıvısı için tasarlanmıştır, ikincisi ise ısıtılmış olanı çıkarır. Isıtıldığında soğutucu genleşerek depolama tankına girerek doğal sirkülasyon sağlar. Termotüp sistemlerde olduğu gibi, minimum açı eğim en az 20⁰ olmalıdır.
Doğrudan akışlı sistemler daha verimlidir çünkü soğutucuyu anında ısıtırlar.
Güneş kollektör sistemlerinin kullanılması planlanıyorsa bütün sene boyunca daha sonra içlerine özel antifriz pompalanır.
Boru şeklindeki toplayıcıların artıları ve eksileri
Borulu güneş kollektörlerinin kullanımının birçok avantajı ve dezavantajı vardır. Boru şeklindeki bir güneş kollektörünün tasarımı, değiştirilmesi nispeten kolay olan aynı elemanlardan oluşur.
Avantajları:
- düşük ısı kaybı;
- -30⁰С'ye kadar sıcaklıklarda çalışabilme yeteneği;
- gündüz saatlerinde verimli performans;
- ılıman ve soğuk iklime sahip bölgelerde iyi performans;
- boru şeklindeki sistemlerin hava kütlelerini kendi içinden geçirme yeteneği ile haklı gösterilen düşük rüzgar;
- yüksek sıcaklıkta soğutucu üretme imkanı.
Yapısal olarak boru şeklindeki yapı sınırlı bir açıklık yüzeyine sahiptir. Aşağıdaki dezavantajları vardır:
- kardan, buzdan, dondan kendi kendini temizleyemez;
- yüksek fiyat.
Başlangıçtaki yüksek maliyete rağmen borulu toplayıcılar kendilerini daha hızlı amorti ederler. Uzun bir servis ömrüne sahiptirler.
Düz kapalı güneş kollektörleri
Düz plakalı bir toplayıcı, bir alüminyum çerçeve, özel bir emici katman - bir emici, şeffaf bir kaplama, bir boru hattı ve yalıtımdan oluşur.
Karartılmış bakır levha, güneş enerjisi sistemleri oluşturmak için ideal ısı iletkenliğine sahip emici olarak kullanılır. Güneş enerjisi bir soğurucu tarafından emildiğinde, aldığı güneş enerjisi soğurucuya bitişik bir tüp sistemi aracılığıyla dolaşan bir soğutucuya aktarılır.
İLE dıştan kapalı panelşeffaf bir kaplama ile korunmaktadır. Darbeye dayanıklı malzemeden yapılmıştır havalı cam 0,4-1,8 µm bant genişliğine sahiptir. Bu aralık maksimum güneş ışınımına karşılık gelir. Darbeye dayanıklı cam doluya karşı iyi koruma sağlar. Arka tarafta panelin tamamı güvenilir bir şekilde yalıtılmıştır.
Düz plakalı güneş kollektörleri maksimum performans ve basit tasarımla karakterize edilir. Emici kullanımı nedeniyle verimlilikleri artar. Yaygın ve doğrudan güneş ışınımını yakalayabilirler
Kapalı düz panellerin avantajlarının listesi şunları içerir:
- tasarımın basitliği;
- sıcak iklime sahip bölgelerde iyi performans;
- eğim açısını değiştirmek için cihazlarla herhangi bir açıda kurulum yeteneği;
- kar ve dondan kendi kendini temizleme yeteneği;
- Düşük fiyat.
Düz plakalı güneş kolektörleri özellikle kullanımları tasarım aşamasında planlanıyorsa avantajlıdır. Servis ömrü Kaliteli ürünler 50 yıldır.
Dezavantajları şunları içerir:
- yüksek ısı kaybı;
- ağır ağırlık;
- paneller yataya açılı olarak yerleştirildiğinde yüksek rüzgar;
- sıcaklık değişiklikleri 40°C'yi aştığında performans sınırlamaları.
Kapalı kollektörlerin uygulama kapsamı açık tip güneş enerjisi sistemlerine göre çok daha geniştir. Yaz aylarında sıcak su ihtiyacını tam olarak karşılayabilmektedir. Tesislerin ısıtma periyoduna dahil etmediği serin günlerde, gazlı ve elektrikli ısıtıcılar yerine çalışabilirler.
Güneş kolektörü özelliklerinin karşılaştırılması
Bir güneş kolektörünün en önemli göstergesi verimliliğidir. Farklı tasarımlara sahip güneş kollektörlerinin faydalı performansı sıcaklık farkına bağlıdır. Aynı zamanda düz kolektörler boru şeklindeki kolektörlerden çok daha ucuzdur.
Verimlilik değerleri güneş kollektörünün imalat kalitesine bağlıdır. Grafiğin amacı sıcaklık farkına bağlı olarak farklı sistemlerin kullanılmasının etkinliğini göstermektir.
Güneş kolektörü seçerken cihazın verimliliğini ve gücünü gösteren bir takım parametrelere dikkat etmelisiniz.
Güneş kolektörlerinin birkaç önemli özelliği vardır:
- adsorpsiyon katsayısı - emilen enerjinin toplama oranını gösterir;
- emisyon katsayısı - iletilen enerjinin emilen enerjiye oranını gösterir;
- toplam ve açıklık alanı;
- Yeterlik
Açıklık alanı güneş kolektörünün çalışma alanıdır. Düz plakalı toplayıcının maksimum açıklık alanı vardır. Açıklık alanı soğurucu alana eşittir.
Isıtma sistemine bağlantı yöntemleri
Güneş enerjisiyle çalışan cihazlar 24 saat boyunca istikrarlı bir enerji tedariki sağlayamadığından, bu eksikliklere karşı dayanıklı bir sisteme ihtiyaç duyulmaktadır.
Merkezi Rusya için güneş enerjisi cihazları istikrarlı bir enerji akışını garanti edemez, bu nedenle ek bir sistem olarak kullanılırlar. Mevcut bir ısıtma ve sıcak su sistemine entegrasyon, güneş enerjisi kolektörü ve güneş pili için farklıdır.
Termal kolektör bağlantı şeması
Termal toplayıcının kullanım amacına bağlı olarak, farklı sistemler bağlantılar. Birkaç seçenek olabilir:
- Sıcak su temini için yaz seçeneği
- Kış seçeneğiısıtma ve sıcak su temini için
Yaz seçeneği en basit olanıdır ve suyun doğal sirkülasyonunu kullanarak sirkülasyon pompası olmadan bile yapılabilir.
Su güneş kollektöründe ısıtılır ve termal genleşme nedeniyle depolama tankına veya kazana girer. Bu durumda doğal sirkülasyon meydana gelir: tanktan sıcak su yerine soğuk su emilir.
Kışın sıfırın altındaki sıcaklıklarda suyun doğrudan ısıtılması mümkün değildir. Özel antifriz kapalı devre dolaşarak kollektörden tanktaki ısı eşanjörüne ısı transferini sağlar.
Doğal dolaşıma dayalı her sistem gibi çok verimli çalışmaz, uyum gerektirir. gerekli eğimler. Ayrıca depolama tankının güneş kollektöründen daha yüksek olması gerekir.
Suyu mümkün olduğu kadar uzun süre tutmak için sıcak tank dikkatlice yalıtılmalıdır.
Gerçekten maksimuma ulaşmak istiyorsanız verimli çalışma güneş kolektörü, bağlantı şeması daha karmaşık hale gelecektir.
Donmayan soğutma sıvısı güneş kollektörü sistemi içerisinde dolaşır. Zorunlu sirkülasyon, bir kontrolör tarafından kontrol edilen bir pompa tarafından sağlanır.
Kontrol cihazı, en az iki sıcaklık sensörünün okumalarına dayanarak sirkülasyon pompasının çalışmasını kontrol eder. İlk sensör sıcaklığı ölçer depolama tankı, ikincisi - güneş kollektörünün sıcak soğutucu besleme borusunda. Tanktaki sıcaklık soğutucunun sıcaklığını aştığı anda, kolektördeki kontrolör sirkülasyon pompasını kapatarak soğutucunun sistemdeki dolaşımını durdurur.
Buna karşılık, depolama tankındaki sıcaklık ayarlanan değerin altına düştüğünde ısıtma kazanı açılır.
Güneş pili bağlantı şeması
Bir güneş pilini elektrik şebekesine bağlamak için, bir güneş kolektörü durumunda uygulandığı gibi, gün içinde alınan enerjiyi biriktiren benzer bir şemanın uygulanması cazip gelebilir. Ne yazık ki, özel bir evin güç kaynağı sistemi için yeterli kapasitede bir pil takımı oluşturmak çok pahalıdır. Dolayısıyla bağlantı şeması şuna benziyor.
Güç azaldığında elektrik akımı ATS ünitesi (bir rezervin otomatik olarak açılması), güneş pilinden tüketicilerin genel elektrik şebekesine bağlanmasını sağlar
Güneş panellerinden şarj, çeşitli işlevleri yerine getiren şarj kontrol cihazına beslenir: pillerin sürekli şarj edilmesini sağlar ve voltajı dengeler. Daha sonra, 12V veya 24V doğru akımın 220V tek fazlı alternatif akıma dönüştürüldüğü invertöre elektrik akımı verilir.
Ne yazık ki elektrik şebekelerimiz enerji almaya uygun değil, kaynaktan tüketiciye kadar sadece tek yönde çalışabiliyor. Bu nedenle çekilen elektriği satamayacak veya en azından sayacın ters yönde dönmesini sağlayamayacaksınız.
Güneş panellerinin kullanımı, daha çok yönlü bir enerji türü sağlamaları açısından avantajlıdır, ancak aynı zamanda verimlilik açısından güneş kollektörleriyle karşılaştırılamazlar. Ancak ikincisi, güneş fotovoltaik pillerinin aksine enerji depolama özelliğine sahip değildir.
Gerekli kolektör gücü nasıl hesaplanır
Bir güneş kollektörünün gerekli gücü hesaplanırken, yılın en soğuk aylarında gelen güneş enerjisi esas alınarak hesaplamalar sıklıkla yanlışlıkla yapılır.
Gerçek şu ki, yılın geri kalan aylarında tüm sistem sürekli olarak aşırı ısınacak. Yaz aylarında güneş kollektörünün çıkışındaki soğutucunun sıcaklığı buhar veya gaz ısıtıldığında 200°C'ye, antifriz için 120°C'ye, su için 150°C'ye ulaşabilir. Soğutma sıvısı kaynarsa kısmen buharlaşacaktır. Sonuç olarak değiştirilmesi gerekecek.
- % 70'ten fazla olmayan sıcak su temini;
- ısıtma sisteminin sağlanması% 30'dan fazla değildir.
Gerekli ısının geri kalanı standart ısıtma ekipmanı tarafından üretilmelidir. Bununla birlikte, bu göstergelerle ısıtma ve sıcak su temininde yılda ortalama% 40 civarında tasarruf sağlanmaktadır.
Bir vakum sisteminin tek bir tüpü tarafından üretilen güç, coğrafi konuma bağlıdır. Güneş enerjisinin yılda 1 m2 araziye düşen oranına güneşlenme denir. Borunun uzunluğunu ve çapını bilerek, açıklığı, yani etkin emme alanını hesaplayabilirsiniz. Yılda bir tüpün gücünü hesaplamak için emme ve emisyon katsayılarını uygulamaya devam etmektedir.
Hesaplama örneği:
Standart boru uzunluğu 1800 mm, etkin uzunluk ise 1600 mm'dir. Çap 58 mm. Açıklık tüpün oluşturduğu gölgeli alandır. Böylece gölge dikdörtgenin alanı şöyle olacaktır:
S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2
Orta tüpün verimliliği %80'dir, Moskova için güneş enerjisi yılda yaklaşık 1170 kWh/m2'dir. Böylece yılda bir tüp üretilecektir:
G = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kWh
Bunun çok kaba bir tahmin olduğunu belirtmek gerekir. Üretilen enerji miktarı kurulumun yönüne, açısına, ortalama yıllık sıcaklığa vb. bağlıdır. yayınlanan
Özel bir kır evinde veya dairede konforun ana kriteri sıcaklıktır. Soğuk bir evde en lüks mobilyalar bile konforlu koşullar yaratmaya yardımcı olmayacaktır. Ancak odada yaşamak için en uygun sıcaklığı sadece yazın değil kışın da korumak için bir ısıtma sistemi kurmanız gerekecektir.
Bu, günümüzde ısı kaynağı olarak gazlı, dizel veya elektrikli bir kazan satın alınarak kolaylıkla yapılabilir. Ancak sorun, bu tür ekipmanlar için yakıtın pahalı olması ve her yerde bulunmamasıdır. O zaman ne seçmeli? En iyi çözümöyle alternatif kaynaklarısı ve özellikle güneş enerjisiyle ısıtma.
Tasarım ve çalışma prensibi
Böyle bir sistem nedir? Öncelikle güneş enerjisiyle ısıtma için iki seçeneğin olduğunu söylemek gerekir. Hem tasarım hem de amaç açısından farklı öğelerin kullanımını içerirler:
- Kolektör;
- Fotovoltaik panel.
Ve eğer birinci tipteki ekipman yalnızca iç mekanda bakım amaçlıysa rahat sıcaklık, O Solar paneller bir evi ısıtmak için elektrik ve ısı üretmek amacıyla kullanılabilirler. Çalışma prensibi, güneş enerjisini dönüştürüp pillerde depolamak ve daha sonra çeşitli ihtiyaçlar için kullanmak üzerine kuruludur.
Bu koleksiyoncuyla ilgili her şeyi içeren videoyu izleyelim:
Bir kollektörün kullanılması, özel bir ev için yalnızca bir güneş enerjisi ısıtma sistemi düzenlemenizi sağlar. Termal enerji. Bu cihaz aşağıdaki gibi çalışır. Güneş ışınları soğutucu olan ve boru hattından gelen su ısıtılır. Aynı sistem sıcak su temini olarak da kullanılabilir. Kompozisyon özel fotoseller içerir.
Toplayıcı cihaz
Ancak bunların yanı sıra güneş enerjisiyle ısıtma paketi şunları içerir:
- Özel tank;
- Ön kameralar;
- Borulardan yapılmış ve ön duvarı camdan yapılmış bir kutuya yerleştirilmiş bir radyatör.
Evi ısıtmak için çatıya güneş panelleri yerleştirildi. İçinde ısıtma suyu, sıcak soğutucu ile değiştirildiği ön odaya doğru hareket eder. Bu, sistemdeki sabit dinamik basıncı korumanıza olanak tanır.
Alternatif kaynaklar kullanarak ısıtma türleri
Güneş enerjisini ısıya dönüştürmenin en kolay yolu evinizi ısıtmak için güneş panelleri kullanmaktır. Ek enerji kaynağı olarak giderek daha fazla kullanılıyorlar. Peki bu cihazlar nelerdir ve gerçekten etkili midir?
Videoyu, çeşitlerini ve çalışma özelliklerini izleyelim:
Bir evin çatısına kurulan güneş ısıtma sistemi toplayıcısının görevi, mümkün olduğu kadar çok güneş ışınımını absorbe etmek ve bunu insanlar için çok ihtiyaç duyulan enerjiye dönüştürmektir. Ancak hem termal hem de elektrik enerjisine dönüştürülebileceğini dikkate almak gerekir. Güneş enerjili ısıtma sistemleri ısı üretmek ve su ısıtmak için kullanılır. Elektrik akımı üretmek için özel piller kullanılır. Gündüzleri enerji biriktirip geceleri serbest bırakırlar. Ancak günümüzde kombine sistemler de mevcuttur. İçlerinde güneş panelleri hem ısı hem de elektrik üretiyor.
Ev ısıtması için güneş enerjili su ısıtıcılarına gelince, piyasada geniş bir ürün yelpazesi bulunmaktadır. Üstelik modellerin farklı amaçları, tasarımları, çalışma prensipleri ve boyutları olabilir.
Çeşitli seçenekler
Örneğin, özel bir evin ısıtma sistemlerinin görünümü ve tasarımına göre ayrılırlar:
- Düz;
- Boru şeklindeki vakum.
Kullanım amaçlarına göre aşağıdaki amaçlarla kullanılanlar olarak sınıflandırılırlar:
- Isıtma ve sıcak su sistemleri;
- Havuzdaki suyu ısıtmak için.
Çalışma prensibinde farklılıklar vardır. Kollektörlerin kullanıldığı güneş enerjisiyle ısıtma, elektrik şebekesine bağlantı gerektirmediğinden kır evleri için ideal bir seçimdir. Şunlara sahip modeller: zorunlu dolaşım bağlanmak ortak sistem soğutucunun bir pompa kullanılarak sirküle edildiği ısıtma sistemleri.
Videoyu izleyin ve düz ve boru şeklindeki kolektörleri karşılaştırın:
Tüm kollektörler güneş enerjisiyle ısıtmaya uygun değildir kır evi. Bu kritere göre ayrılırlar:
- Mevsimsel;
- Yıl boyunca.
İlki kır evlerinin ısıtılmasında, ikincisi ise özel evlerde kullanılıyor.
Geleneksel ısıtma sistemleriyle karşılaştırın
Bu ekipmanı gazlı veya elektrikli ile karşılaştırırsak çok daha fazla avantajı vardır. Her şeyden önce bu yakıt ekonomisidir. Yaz aylarında güneş enerjisiyle ısıtma, evde yaşayan insanların ihtiyacını tam olarak karşılayabilir. sıcak su. Sonbahar ve ilkbaharda, açık günlerin az olduğu zamanlarda, ekipman standart bir kazanın yükünü azaltmak için kullanılabilir. Kış gelince, genellikle şu anda toplayıcıların verimliliği çok düşüktür.
Kolektörlerin kışın verimliliğiyle ilgili videoyu izleyin:
Ancak yakıt tasarrufunun yanı sıra, üzerinde çalışan ekipmanların kullanımı Güneş enerjili Gaz ve elektriğe olan bağımlılığı azaltır. Güneş enerjili ısıtma sistemi kurmak için izin almanıza gerek yoktur ve temel sıhhi tesisat bilgisine sahip olan herkes kurulumunu yapabilir.
Videoyu izleyin, ekipman seçim kriterleri:
Diğer bir artı ise kollektörün uzun servis ömrüdür. Ekipmanın garantili hizmet ömrü en az 15 yıldır, bu da bu süre boyunca elektrik faturalarınızın minimum düzeyde olacağı anlamına gelir.
Bununla birlikte, herhangi bir cihaz gibi, toplayıcının da bazı dezavantajları vardır:
- Özel bir ev için güneş enerjili su ısıtıcılarının fiyatı oldukça yüksektir;
- Tek ısı kaynağı olarak kullanılamaması;
- Bir depolama tankının kurulumu gereklidir.
Bir nüans daha var. Güneş enerjisiyle ısıtmanın verimliliği bölgeye göre değişir. Güneş aktivitesinin yüksek olduğu güney bölgelerde ekipman en yüksek verime sahip olacak. Bu nedenle bu tür ekipmanların güneyde kullanılması en karlı, kuzeyde ise daha az etkili olacaktır.
Güneş kollektörünün seçimi ve kurulumu
Isıtma sistemine dahil olan ekipmanın kurulumuna geçmeden önce yeteneklerini incelemek gerekir. Bir evi ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç duyulduğunu öğrenmek için alanını hesaplamanız gerekir. Güneş kollektörünü kurmak için doğru yeri seçmek önemlidir. Gün boyunca mümkün olduğunca aydınlatılmalıdır. Bu nedenle ekipman genellikle çatının güney kısmına monte edilir.
Kurulum işini uzmanlara emanet etmek daha iyidir, çünkü güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin kurulumundaki küçük bir hata bile sistemin verimliliğinde önemli bir düşüşe yol açacaktır. Yalnızca doğru kurulum Güneş kollektörü 25 yıla kadar dayanacak ve ilk 3 yılda kendini tamamen amorti edecektir.
Ana toplayıcı türleri ve özellikleri
Herhangi bir nedenle bina ekipmanın kurulumu için uygun değilse, panelleri komşu bir binaya yerleştirebilir ve sürücüyü bodrum katına yerleştirebilirsiniz.
Güneş enerjisiyle ısıtmanın faydaları
Bu sistemi seçerken dikkat etmeniz gereken nüanslar yukarıda tartışılmıştı. Ve her şeyi doğru yaptıysanız, güneş enerjisiyle ısıtma sisteminiz size sadece keyifli anlar getirecektir. Avantajları arasında şunlara dikkat edilmelidir:
- Sıcaklığı ayarlama yeteneği ile eve tüm yıl boyunca ısı sağlama imkanı;
- Merkezi hizmet ağlarından tam özerklik ve azaltılmış finansal maliyetler;
- Güneş enerjisinin çeşitli ihtiyaçlar için kullanılması;
- Ekipmanın uzun çalışma ömrü ve nadir görülen acil durumlar.
Tüketicileri özel bir evi ısıtmak için güneş enerjisi sistemi satın almaktan alıkoyan tek şey, operasyonlarının ikamet ettikleri coğrafyaya bağlı olmasıdır. Bölgenizde açık günler nadirse, ekipmanın etkinliği minimum düzeyde olacaktır.
