تامین گرمای خورشیدی روشی برای گرم کردن ساختمان های مسکونی است که هر روز در بسیاری از کشورهای عمدتاً توسعه یافته جهان محبوبیت بیشتری پیدا می کند. بزرگترین موفقیت ها در زمینه انرژی حرارتی خورشیدی امروزه می تواند در کشورهای اروپای غربی و مرکزی به رخ بکشد. در قلمرو اتحادیه اروپا برای دهه گذشتهرشد سالانه صنعت انرژی های تجدیدپذیر 10-12٪ وجود دارد. این سطح از توسعه یک شاخص بسیار مهم است.

گرداورنده خورشیدی

یکی از بارزترین کاربردهای انرژی خورشیدی استفاده از آن برای گرم کردن آب و هوا (به عنوان حامل گرما) است. در مناطق آب و هوایی که هوای سرد حاکم است، برای اقامت راحتافراد ملزم به محاسبه و سازماندهی سیستم های گرمایشی برای هر ساختمان مسکونی هستند. آنها باید آب گرم برای نیازهای مختلف داشته باشند، علاوه بر این، خانه ها باید گرم شوند. البته، بهترین گزینهدر اینجا کاربرد طرحی است که در آن کار می کنید سیستم های خودکارتامین حرارت

حجم بالای دریافتی روزانه آب گرمدر فرآیند تولید نیاز است شرکت های صنعتی... به عنوان مثال، می‌توانیم استرالیا را ذکر کنیم، جایی که تقریباً 20 درصد از کل انرژی مصرفی صرف گرم کردن یک حامل حرارتی مایع تا دمایی بیش از 100 درجه سانتیگراد می‌شود. به همین دلیل در برخی از کشورهای پیشرفته غرب و تا حد زیادی در اسرائیل، آمریکای شمالی، ژاپن و البته استرالیا، سیستم های گرمایش خورشیدی به سرعت در حال گسترش هستند.

در آینده نزدیک، توسعه انرژی بدون شک به سمت استفاده از تابش خورشیدی سوق داده خواهد شد. تراکم تابش خورشیدیدر سطح زمین به طور متوسط ​​250 وات بر متر مربع است. و این با وجود این واقعیت است که برای اطمینان نیازهای خانواریک نفر در کمترین مناطق صنعتی دو وات در هر متر مربع کافی است.

تفاوت سودمند بین انرژی خورشیدی و سایر صنایع انرژی که از احتراق سوخت فسیلی استفاده می کنند، سازگاری با محیط زیست انرژی دریافتی است. عملکرد تجهیزات خورشیدی مستلزم انتشار گازهای گلخانه ای مضر در جو نیست.

انتخاب طرح کاربردی تجهیزات، سیستم های غیرفعال و فعال

دو طرح برای استفاده از تابش خورشیدی به عنوان سیستم گرمایش خانه وجود دارد. اینها سیستم های فعال و غیرفعال هستند. سیستم‌های گرمایش خورشیدی غیرفعال سیستم‌هایی هستند که در آنها عنصری که مستقیماً تابش خورشید را جذب می‌کند و از آن گرما تولید می‌کند، ساختار خود خانه یا بخش‌های جداگانه آن است. این عناصر می توانند به عنوان حصار، سقف، بخش های جداگانه ساختمان، بر اساس یک طرح خاص ساخته شده باشند. سیستم های غیرفعال از قطعات متحرک مکانیکی استفاده نمی کنند.

سیستم های فعال بر اساس طرح مخالف گرمایش خانه کار می کنند، آنها به طور فعال از دستگاه های مکانیکی استفاده می کنند (پمپ ها، موتورها، هنگام استفاده از آنها، قدرت مورد نیاز را نیز محاسبه می کنند).

ساده ترین در طراحی و ارزان تر طرح مالیهنگام مونتاژ مدارها سیستم های غیرفعال هستند. چنین طرح های گرمایشی نیازی به نصب دستگاه های اضافی برای جذب و توزیع بعدی تابش خورشیدی در سیستم گرمایش خانه ندارند. عملکرد چنین سیستم هایی بر اساس اصل گرمایش مستقیم فضای زندگی به طور مستقیم از طریق دیوارهای انتقال نور واقع در ضلع جنوبی است. عملکرد اضافیگرمایش توسط سطوح بیرونی عناصر حصار خانه انجام می شود که مجهز به لایه ای از صفحه نمایش شفاف است.

برای شروع فرآیند تبدیل تابش خورشیدی به انرژی حرارتیاستفاده از سیستمی از ساختارها بر اساس استفاده از کلکتورهای خورشیدی با سطح شفاف، که در آن عملکرد اصلی توسط " اثر گلخانه ای"، شیشه برای نگه داشتن استفاده می شود تابش حرارتی، به همین دلیل دمای داخل اتاق را افزایش می دهند.

لازم به ذکر است که استفاده از تنها یکی از انواع سیستم ها ممکن است کاملاً موجه نباشد. اغلب، یک محاسبه دقیق نشان می دهد که می توان با استفاده از سیستم های یکپارچه به کاهش قابل توجهی در اتلاف حرارت و انرژی مورد نیاز ساختمان دست یافت. کار عمومیهر دو سیستم فعال و غیرفعال با ترکیب ویژگی های مثبت حداکثر تأثیر را خواهند داشت.

به طور معمول، محاسبات راندمان نشان می دهد که استفاده غیرفعال از تابش خورشیدی حدود 14-16 درصد از نیازهای گرمایشی خانه شما را تامین می کند. چنین سیستمی بخش مهمی از فرآیند تولید گرما خواهد بود.

با این حال، با وجود برخی از صفات مثبتسیستم های غیرفعال، امکانات اصلی برای تامین کامل نیاز ساختمان به گرما، همچنان استفاده از تجهیزات گرمایش فعال ضروری است. سیستم هایی که وظیفه آنها جذب، تجمع و توزیع مستقیم تابش خورشیدی است.

برنامه ریزی و محاسبه

محاسبه امکان نصب سیستم های گرمایش فعال با استفاده از انرژی خورشیدی (سلول های خورشیدی کریستالی، کلکتورهای خورشیدی) ترجیحاً در مرحله طراحی ساختمان. اما با این وجود، این لحظه اجباری نیست، نصب چنین سیستمی بدون در نظر گرفتن سال ساخت آن بر روی یک کار از قبل موجود نیز امکان پذیر است (مبنای موفقیت محاسبه صحیح کل طرح است).

نصب تجهیزات انجام می شود سمت جنوبدر خانه. این آرایش شرایطی را برای حداکثر جذب تابش خورشیدی ورودی در زمستان ایجاد می کند. سلول‌های فتوولتائیک که انرژی خورشید را تبدیل می‌کنند و روی یک سازه ثابت نصب می‌شوند، زمانی بیشترین تأثیر را دارند که نسبت به سطح زمین در زاویه‌ای برابر با موقعیت جغرافیایی ساختمان گرم‌شده نصب شوند. زاویه شیب سقف، درجه چرخش خانه به سمت جنوب - اینها نکات مهمی هستند که باید هنگام محاسبه کل طرح گرمایش در نظر گرفته شوند.

سلول های خورشیدی و کلکتورهای خورشیدی باید تا حد امکان نزدیک به محل مصرف انرژی نصب شوند. به یاد داشته باشید که هر چه حمام و آشپزخانه را نزدیک‌تر کنید، تلفات حرارتی کمتری خواهید داشت (در این گزینه می‌توانید با یک کلکتور خورشیدی که هر دو اتاق را گرم می‌کند، این کار را انجام دهید). معیار اصلی برای ارزیابی انتخاب تجهیزات مورد نیاز شما کارایی آن است.

سیستم های گرمایش خورشیدی فعال با توجه به معیارهای زیر به گروه های زیر تقسیم می شوند:

1. اعمال یک کانتور تکراری؛
2. فصلی بودن کار (در طول سال یا در یک فصل خاص)؛
3. هدف عملکردی - گرمایش، تامین آب گرمو سیستم های ترکیبی
4. حامل گرمای اعمال شده مایع یا هوا است.
5. راه حل فنی کاربردی تعداد مدارها (1، 2 یا بیشتر).

داده های اقتصادی عمومی به عنوان عامل اصلی در انتخاب یکی از انواع تجهیزات خواهد بود. محاسبه حرارتی مناسب کل سیستم به شما در تعیین صحیح کمک می کند. محاسبه باید با در نظر گرفتن شاخص های هر اتاق خاص که در آن سازمان گرمایش خورشیدی و (یا) تامین آب گرم برنامه ریزی شده است، انجام شود. ارزش در نظر گرفتن موقعیت ساختمان، شرایط طبیعی آب و هوایی، اندازه هزینه منابع انرژی جابجا شده را دارد. محاسبه صحیح و انتخاب خوبطرح های سازمان تامین گرما - تعهد امکان سنجی اقتصادیاستفاده از تجهیزات انرژی خورشیدی

سیستم گرمایش خورشیدی

رایج ترین طرح گرمایش مورد استفاده نصب کلکتورهای خورشیدی است که عملکرد انباشته شدن انرژی جذب شده در یک ظرف مخصوص - باتری را فراهم می کند.

تا به امروز، گسترده ترین هستند مدارهای دو مدارهگرمایش محل های مسکونی، که در آن یک سیستم گردش اجباری مایع خنک کننده در کلکتور نصب شده است. اصل عملکرد آن به شرح زیر است. آب گرم از نقطه بالای مخزن ذخیره می شود، این فرآیند طبق قوانین فیزیک به طور خودکار انجام می شود. سرد آب جاریفشار به قسمت پایین مخزن وارد می شود، این آب آب گرم شده را که در قسمت بالایی مخزن جمع می شود جابجا می کند و سپس برای رفع نیازهای خانگی و گرمایشی آن وارد سیستم تامین آب گرم خانه می شود.

برای خانه های یک خانواده معمولا یک مخزن ذخیره با ظرفیت 400 تا 800 لیتر تعبیه می شود. برای گرم کردن حامل گرما از چنین حجمی، بسته به شرایط طبیعیلازم است که سطح کلکتور خورشیدی به درستی محاسبه شود. همچنین توجیه اقتصادی استفاده از تجهیزات ضروری است.

مجموعه استاندارد تجهیزات برای نصب سیستم گرمایش خورشیدی به شرح زیر است:

• مستقیم توسط خودم گرداورنده خورشیدی;
• سیستم چفت و بست (تکیه کننده ها، تیرها، نگهدارنده ها)؛
• مخزن ذخیره سازی؛
• مخزن جبران انبساط بیش از حد حامل گرما؛
• دستگاه کنترل پمپ؛
• پمپ (توسط مجموعه ای از دریچه ها)؛
• سنسورهای دما؛
• دستگاه های مبادله حرارتی (مورد استفاده در طرح هایی با حجم زیاد)؛
• لوله های عایق؛
• شیرهای ایمنی و کنترل؛
• مناسب.

سیستم مبتنی بر پانل های جذب گرما. چنین پانل هایی معمولا در مرحله ساخت و ساز جدید استفاده می شوند. برای نصب آنها لازم است سازه خاصی به نام سقف گرم ساخته شود. این بدان معنی است که پانل ها باید مستقیماً در ساختار سقف ساخته شوند، در حالی که از عناصر سقف به عنوان بلوک های سازنده بدنه تجهیزات استفاده می شود. چنین نصبی هزینه های شما را برای ایجاد یک سیستم گرمایشی کاهش می دهد، اما نیاز به کار با کیفیت بالا برای ضد آب کردن مفاصل دستگاه ها و سقف دارد. این روش نصب تجهیزات مستلزم طراحی و برنامه ریزی دقیق تمام مراحل کار است. حل بسیاری از مشکلات لوله کشی، قرار دادن مخزن ذخیره، نصب پمپ، تنظیم شیب ها ضروری است. اگر ساختمان به موفقیت آمیزترین روش به سمت جنوب چرخیده نشود، بسیاری از مشکلات نصب باید حل شوند.

کل پروژه سیستم های خورشیدیگرمایش در درجات مختلف با سایرین متفاوت خواهد بود. فقط اصول اولیه سیستم بدون تغییر باقی می ماند. بنابراین، یک لیست دقیق ارائه دهید قطعات لازمبرای نصب کاملکل سیستم غیرممکن است، زیرا در طول فرآیند نصب ممکن است لازم باشد از عناصر و مواد اضافی استفاده شود.

سیستم های گرمایش مایع

در سیستم هایی که بر اساس یک حامل حرارت مایع کار می کنند، از آب معمولی به عنوان یک ماده انباشته استفاده می شود. جذب انرژی در کلکتورهای خورشیدی صورت می گیرد طراحی مسطح... انرژی در مخزن ذخیره سازی انباشته شده و در صورت نیاز مصرف می شود.

برای انتقال انرژی از دستگاه ذخیره سازی به ساختمان از مبدل حرارتی آب به آب یا آب به هوا استفاده می شود. سیستم آب گرم مجهز به یک مخزن اضافی به نام مخزن پیش گرمایش است. آب در آن توسط تابش خورشیدی گرم می شود و سپس وارد آبگرمکن معمولی می شود.

سیستم گرمایش هوا

چنین سیستمی از هوا به عنوان حامل گرما استفاده می کند. گرمایش مایع خنک کننده در یک کلکتور خورشیدی تخت انجام می شود و سپس هوای گرم شده وارد اتاق گرم یا یک دستگاه ذخیره سازی ویژه می شود، جایی که انرژی جذب شده در یک نازل مخصوص جمع می شود که توسط هوای گرم ورودی گرم می شود. به لطف این ویژگی، این سیستم حتی در شب که تابش خورشیدی در دسترس نیست به تامین گرمای خانه ادامه می دهد.

سیستم های گردش اجباری و طبیعی

اساس عملکرد سیستم های با گردش طبیعی حرکت مستقل مایع خنک کننده است. تحت تأثیر افزایش دما، چگالی خود را از دست می دهد و بنابراین تمایل دارد قسمت بالاییدستگاه ها اختلاف فشار حاصل باعث عملکرد تجهیزات می شود.

بر اساس استفاده از نیروگاه های خورشیدی، وظایف گرمایش، سرمایش و تامین آب گرم منازل مسکونی، ساختمان های اداری، تاسیسات صنعتی و کشاورزی. نیروگاه های خورشیدی دارای طبقه بندی زیر هستند:

• بر اساس هدف: سیستم های تامین آب گرم؛ سیستم های گرمایشی؛ تاسیسات ترکیبی برای تامین گرما و سرما؛
• بر اساس نوع حامل حرارتی مورد استفاده: مایع؛ هوا؛
• بر اساس مدت کار: در تمام طول سال؛ فصلی؛
• بر راه حل فنیطرح ها: تک مدار. دو مدار؛ چند مداری

متداول ترین حامل های حرارتی مورد استفاده در سیستم های گرمایش خورشیدی مایعات (آب، محلول اتیلن گلیکول، مواد آلی) و هوا هستند. هر کدام از آنها مزایا و معایب خاصی دارند. هوا یخ نمی زند، مشکلات عمده ای در ارتباط با نشت و خوردگی تجهیزات ایجاد نمی کند. اما به دلیل چگالی کم و ظرفیت گرمایی هوا، ابعاد تاسیسات هوا، توان مصرفی برای پمپاژ مایع خنک‌کننده بیشتر از سیستم‌های مایع است. بنابراین، در اکثر سیستم‌های گرمایش خورشیدی کارکرده، اولویت به مایعات داده می‌شود. برای نیازهای مسکن و جمعی، حامل اصلی گرما آب است.

هنگامی که کلکتورهای خورشیدی در دوره هایی با دمای بیرونی منفی کار می کنند، لازم است یا از ضد یخ به عنوان خنک کننده استفاده شود، یا به نوعی از یخ زدگی مایع خنک کننده جلوگیری شود (مثلاً با تخلیه به موقع آب، گرم کردن آن، عایق کاری کلکتور خورشیدی. ).

تاسیسات خورشیدی تامین آب گرم در طول سال با منبع حرارتی پشتیبان می تواند با خانه های روستایی، ساختمان های چند طبقه و آپارتمانی، آسایشگاه ها، بیمارستان ها و سایر اشیاء مجهز شود. تأسیسات فصلی، مانند تأسیسات دوش برای کمپ‌های پیشگام، پانسیون‌ها، تأسیسات سیار برای زمین‌شناسان، سازندگان، چوپان‌ها معمولاً در تابستان و ماه‌های انتقالی سال، در دوره‌هایی با دمای بیرونی مثبت کار می‌کنند. بسته به نوع تاسیسات و شرایط عملیاتی، آنها می توانند منبع گرمای تکراری داشته باشند یا بدون آن کار کنند.

هزینه واحدهای تامین آب گرم خورشیدی می تواند از 5 تا 15 درصد هزینه شیء باشد و بستگی به شرایط آب و هوایی، هزینه تجهیزات و درجه توسعه آن.

در تاسیسات خورشیدی در نظر گرفته شده برای سیستم های گرمایشی، هم مایعات و هم هوا به عنوان حامل گرما استفاده می شوند. در نیروگاه های خورشیدی چند مداره می توان از حامل های حرارتی مختلف در مدارهای مختلف استفاده کرد (مثلاً در مدار خورشیدی - آب، در مدار توزیع - هوا). در کشور ما، تاسیسات آب خورشیدی برای تامین گرما رایج است.

سطح کلکتورهای خورشیدی مورد نیاز برای سیستم های گرمایشی معمولاً 3 تا 5 برابر سطح کلکتورهای سیستم های آب گرم است، بنابراین میزان استفاده از این سیستم ها به خصوص در فصل تابستان کمتر است. هزینه نصب برای یک سیستم گرمایشی می تواند 15-35٪ از هزینه شیء باشد.

سیستم های ترکیبی می توانند شامل تاسیسات در تمام طول سال برای تامین گرمایش و تامین آب گرم و همچنین تاسیساتی که در حالت پمپ حرارتی و لوله حرارتی برای تامین گرما و سرما کار می کنند. این سیستم ها هنوز به طور گسترده در صنعت استفاده نمی شوند.

چگالی شار تابش خورشیدی که به سطح کلکتور می رسد تا حد زیادی مهندسی گرما و شاخص های فنی و اقتصادی سیستم های تامین گرمای خورشیدی را تعیین می کند.

چگالی شار تابش خورشیدی در طول روز و در طول سال متفاوت است. این یکی از ویژگی های مشخصهسیستم هایی که از انرژی خورشیدی استفاده می کنند و هنگام انجام محاسبات مهندسی خاص برای نیروگاه های خورشیدی، انتخاب مقدار محاسبه شده E تعیین کننده است.

مانند طرح طراحیسیستم های تامین حرارت خورشیدی، نمودار نشان داده شده در شکل 3.3 را در نظر بگیرید که این امکان را فراهم می کند تا ویژگی های عملکرد سیستم های مختلف را در نظر بگیرید. کلکتور خورشیدی 1 انرژی تابش خورشید را به گرما تبدیل می کند که از طریق مبدل حرارتی 3 به مخزن ذخیره 2 منتقل می شود. می توان مبدل حرارتی را در خود مخزن ذخیره کرد. گردش مایع خنک کننده توسط یک پمپ تامین می شود. خنک کننده گرم شده وارد سیستم های تامین آب گرم و گرمایش می شود. در صورت کمبود یا عدم وجود تابش خورشیدی، منبع گرمای پشتیبان برای تامین آب گرم یا گرمایش 5 روشن می شود.

شکل 3.3. نمودار سیستم تامین حرارت خورشیدی: 1 - کلکتورهای خورشیدی; 2 - مخزن ذخیره آب گرم; 3 - مبدل حرارتی; 4 - ساختمان با گرمایش از کف; 5 - پشتیبان (منبع انرژی اضافی)؛ 6 - منظومه شمسی غیرفعال; 7 - باتری سنگریزه; 8 - دمپرها; 9 - فن 10 - جریان هوای گرمبه داخل ساختمان؛ 11- تامین هوای بازچرخانی از ساختمان

در سیستم گرمایش خورشیدی، کلکتورهای خورشیدی نسل جدید "رادوگا" توسط NPP "Competitor" با ویژگی‌های فنی-حرارتی بهبود یافته به دلیل استفاده از یک پوشش انتخابی بر روی یک پانل جاذب حرارت استفاده می‌شود. از فولاد ضد زنگو یک پوشش شفاف ساخته شده از شیشه فوق العاده قوی با ویژگی های نوری بالا.

این سیستم به عنوان حامل گرما استفاده می کند: آب در دمای مثبت یا ضد یخ در طول فصل گرمایش (مدار خورشیدی)، آب (دومین مدار گرمایش از کف) و هوا (سومین مدار گرمایش هوای خورشیدی).

یک دیگ برقی به عنوان منبع پشتیبان استفاده شد.

افزایش کارایی سیستم های تامین انرژی خورشیدی را می توان از طریق استفاده از روش های مختلفانباشت انرژی حرارتی، ترکیب منطقی سیستم های خورشیدی با دیگ های حرارتی و تاسیسات پمپ حرارتی، ترکیب سیستم های توسعه فعال و غیرفعال وسیله موثرو روش های کنترل خودکار

تهیه شده توسط دانشجویان گروه B3TPEN31

سیستم های گرمایش خورشیدی سیستم هایی هستند که از تابش خورشید به عنوان منبع انرژی حرارتی استفاده می کنند. آنها تفاوت مشخصهاز دیگر سیستم های گرمایش با دمای پایین استفاده از یک عنصر خاص - یک گیرنده خورشیدی است که برای جذب تابش خورشیدی و تبدیل آن به انرژی حرارتی طراحی شده است.

با توجه به روش استفاده از تابش خورشیدی، سیستم های گرمایش خورشیدی با دمای پایین به دو دسته غیرفعال و فعال تقسیم می شوند.

منفعل

سیستم‌های گرمایش خورشیدی غیرفعال به سیستم‌های غیرفعال گفته می‌شود که در آن خود ساختمان یا محفظه‌های جداگانه آن (ساختمان کلکتور، دیوار کلکتور، سقف کلکتور و غیره) به عنوان عنصری عمل می‌کند که تابش خورشید را دریافت کرده و آن را به گرما تبدیل می‌کند.

سیستم گرمایش خورشیدی غیرفعال با دمای پایین "کلکتور دیواری": 1 - اشعه خورشید. 2 - پرتو شفاف صفحه; 3 - دمپر هوا; 4 - هوای گرم 5 - هوای خنک شده از اتاق; 6 - تابش حرارتی موج بلند خود آرایه دیوار. 7 - سطح دیوار درک اشعه سیاه; 8 - پرده.

فعال

سیستم های گرمایش خورشیدی با دمای پایین سیستم های فعال نامیده می شوند که در آنها کلکتور خورشیدی یک دستگاه مستقل مستقل و غیر مرتبط با ساختمان است. سیستم های خورشیدی فعال را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

بر اساس هدف (سیستم های تامین آب گرم، سیستم های گرمایش، سیستم های ترکیبی برای اهداف تامین گرما و سرما).

با توجه به نوع خنک کننده مورد استفاده (مایع - آب، ضد یخ و هوا)؛

با طول مدت کار (در تمام طول سال، فصلی)؛

با توجه به راه حل فنی طرح ها (یک، دو، چند مدار).

طبقه بندی سیستم های گرمایش خورشیدی

را می توان بر اساس معیارهای مختلف طبقه بندی کرد:

با تعیین وقت قبلی:

1. سیستم های تامین آب گرم (DHW)؛

2. سیستم های گرمایشی؛

3. سیستم های ترکیبی؛

بر اساس نوع خنک کننده مورد استفاده:

1. مایع؛

2. هوا;

بر اساس مدت زمان کار:

1. در تمام طول سال؛

2. فصلی;

با توجه به راه حل فنی این طرح:

1. تک مدار;

2. مدار دوگانه;

3. چند مداری.

هوا یک خنک کننده غیر انجماد گسترده در کل محدوده پارامترهای عملیاتی است. هنگام استفاده از آن به عنوان یک حامل گرما، امکان ترکیب سیستم های گرمایشی با سیستم تهویه وجود دارد. با این حال، هوا یک خنک کننده با حرارت کم است که منجر به افزایش مصرف فلز برای دستگاه سیستم ها می شود گرمایش هوادر مقایسه با سیستم های آبی

آب یک حامل گرما نگهدارنده و به طور گسترده ای در دسترس است. اما در دمای کمتر از 0 درجه سانتیگراد لازم است مایعات ضد یخ به آن اضافه شود. علاوه بر این، باید در نظر داشت که آب اشباع شده با اکسیژن باعث خوردگی خطوط لوله و دستگاه می شود. اما مصرف فلز در سیستم‌های خورشیدی آبی بسیار کمتر است که به کاربرد گسترده‌تر آنها کمک زیادی می‌کند.

سیستم‌های آب گرم خورشیدی فصلی معمولاً تک مدار هستند و در تابستان و ماه‌های انتقالی، در دوره‌هایی با دمای بیرونی مثبت کار می‌کنند. ممکن است داشته باشند منبع اضافیبسته به هدف شیء سرویس شده و شرایط عملیاتی، گرم کنید یا بدون آن انجام دهید.

سیستم های گرمایش خورشیدی برای ساختمان ها معمولاً دو مداره یا اغلب چند مداره هستند و حامل های حرارتی مختلف را می توان برای مدارهای مختلف استفاده کرد (مثلاً در مدار خورشیدی - محلول های آبی مایعات غیر یخ زده، در مدارهای میانی - آب، و در مدار مصرف کننده - هوا).

سیستم های خورشیدی ترکیبی در تمام طول سال برای تامین گرما و سرمای ساختمان ها چند مداره هستند و شامل یک منبع گرمای اضافی به شکل یک مولد حرارت سنتی یا ترانسفورماتور حرارتی با سوخت فسیلی هستند.

یک نمودار شماتیک از یک سیستم تامین حرارت خورشیدی در شکل 4.1.2 نشان داده شده است. این شامل سه مدار گردش خون است:

مدار اول، متشکل از کلکتورهای خورشیدی 1، یک پمپ گردش خون 8 و یک مبدل حرارتی مایع 3.

مدار دوم متشکل از یک مخزن ذخیره 2، یک پمپ گردش خون 8 و یک مبدل حرارتی 3.

مدار سوم، متشکل از یک مخزن ذخیره 2، یک پمپ گردش خون 8، یک مبدل حرارتی آب-هوا (گرمکن هوا) 5.

نمودار شماتیک سیستم تامین حرارت خورشیدی: 1 - کلکتور خورشیدی. 2 - مخزن ذخیره سازی; 3 - مبدل حرارتی; 4 - ساختمان; 5 - بخاری هوا; 6 - پشتیبان گیری از سیستم گرمایشی. 7 - دوبلور سیستم تامین آب گرم; 8 - پمپ گردش خون; 9 - پنکه

عملکرد

عملکرد سیستم گرمایش خورشیدی به شرح زیر است. حامل حرارت (ضد یخ) مدار دریافت کننده گرما، که در کلکتورهای خورشیدی 1 گرم می شود، وارد مبدل حرارتی 3 می شود، جایی که گرمای ضد یخ به آب در حال گردش در فضای پوسته مبدل حرارتی 3 در زیر عملکرد پمپ 8 مدار ثانویه. آب گرم شده وارد مخزن آکومولاتور 2 می شود. از مخزن آکومولاتور، آب توسط پمپ آب گرم 8 گرفته می شود، در صورت نیاز به دمای مورد نیاز در پشتیبان 7 آورده شده و وارد سیستم آب گرم ساختمان می شود. آرایش مخزن ذخیره از سیستم تامین آب انجام می شود.

برای گرم کردن، آب از مخزن ذخیره 2 توسط پمپ مدار سوم 8 به بخاری 5 می رسد که هوا با کمک فن 9 از آن عبور می کند و هنگام گرم شدن وارد ساختمان 4 می شود. در صورت عدم وجود تابش خورشیدی یا کمبود انرژی گرمایی تولید شده توسط کلکتورهای خورشیدی، در حالت آماده به کار فعال می شود 6.

انتخاب و چیدمان عناصر سیستم تامین حرارت خورشیدی در هر مورد با توجه به عوامل آب و هوایی، هدف شیء، نحوه مصرف گرما و شاخص های اقتصادی تعیین می شود.

نمودار شماتیک یک سیستم تامین آب گرم خورشیدی ترموسیفون تک مداری

یکی از ویژگی های سیستم ها این است که در مورد سیستم ترموسیفون، نقطه پایین مخزن انباشته باید بالاتر از نقطه بالایی کلکتور قرار گیرد و از کلکتورها بیشتر از 3-4 متر نباشد و با گردش پمپ مایع خنک کننده، محل مخزن باتری می تواند دلخواه باشد.

استفاده از انرژی "سبز" تامین شده توسط بلایای طبیعی می تواند به طور قابل توجهی هزینه های آب و برق را کاهش دهد. مثلا با ترتیب دادن گرمای خورشیدییک خانه خصوصی، رادیاتورهای با دمای پایین و سیستم های گرمایش از کف را با حامل گرما تقریباً رایگان عرضه می کنید. موافقم، این از قبل در حال صرفه جویی است.

از مقاله ای که ما پیشنهاد کرده ایم، همه چیز را در مورد "فناوری های سبز" خواهید آموخت. با کمک ما به راحتی می توانید انواع تاسیسات خورشیدی، روش های ساخت آنها و ویژگی های عملکرد را درک کنید. مطمئناً شما به یکی از گزینه های محبوبی که به شدت در جهان کار می کنند ، اما در کشور ما تقاضای زیادی ندارند ، علاقه مند خواهید شد.

بررسی ارائه شده به توجه شما جدا شده است ویژگی های طراحیسیستم ها، نمودارهای اتصال با جزئیات شرح داده شده است. مثالی از محاسبه مدار گرمایش خورشیدی برای ارزیابی واقعیت های ساخت آن ارائه شده است. برای کمک به صنعتگران مستقلمجموعه عکس و فیلم پیوست شده است.

به طور متوسط ​​1 متر مربع از سطح زمین 161 وات انرژی خورشیدی در ساعت دریافت می کند. البته در خط استوا این رقم چندین برابر قطب شمال خواهد بود. علاوه بر این، چگالی تابش خورشید به فصل بستگی دارد.

در منطقه مسکو، شدت تابش خورشیدی در دسامبر-ژانویه بیش از پنج برابر از ماه مه-ژوئیه متفاوت است. ولی سیستم های مدرنآنقدر کارآمد هستند که می توانند تقریباً در همه جای زمین کار کنند.

کلکتورهای حرارتی خورشیدی برای چه مواردی استفاده می شود؟ جایی که می توانید از آنها استفاده کنید - برنامه ها، برنامه ها، مزایا و معایب کلکسیونرها، مشخصات فنی، بهره وری. آیا می توان این کار را خودتان انجام داد و چقدر موجه است. طرح ها و دیدگاه های کاربردی

وقت ملاقات

کلکسیونر و باتری خورشیدیدو دستگاه های مختلف... این باتری از تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی استفاده می کند که در باتری ها ذخیره می شود و برای نیازهای خانگی استفاده می شود. کلکتورهای خورشیدی، مانند یک پمپ حرارتی، برای جمع آوری و ذخیره انرژی سازگار با محیط زیست از خورشید طراحی شده اند که از تبدیل آن برای گرم کردن آب یا گرما استفاده می شود. V مقیاس صنعتینیروگاه های حرارتی خورشیدی که گرما را به برق تبدیل می کنند، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند.

دستگاه

کلکتورها از سه بخش اصلی تشکیل شده اند:

• پانل ها؛
• آوان دوربین;
• مخزن ذخیره سازی.

پانل ها به شکل یک رادیاتور لوله ای قرار داده شده در جعبه ای با دیواره شیشه ای بیرونی ارائه می شوند. آنها باید در هر مکان با نور مناسب قرار گیرند. مایع وارد رادیاتور پانل می شود که سپس گرم می شود و به محفظه جلویی می رود، جایی که آب سرد با آب گرم جایگزین می شود که فشار دینامیکی ثابتی در سیستم ایجاد می کند. در این حالت مایع سرد وارد رادیاتور و مایع داغ وارد مخزن ذخیره می شود.

پانل های استاندارد به راحتی با هر شرایطی سازگار می شوند. با کمک پروفیل های مخصوص نصب می توان آنها را به موازات یکدیگر در تعداد نامحدودی ردیف نصب کرد. سوراخ ها در پروفیل های نصب آلومینیومی حفر می شوند و از پایین با پیچ و مهره یا پرچ به پانل ها ثابت می شوند. پس از اتمام کار، پانل های جاذب خورشیدی به همراه پروفیل های نصب یک ساختار سفت و سخت را تشکیل می دهند.

سیستم تامین حرارت خورشیدی به دو گروه با هوا و حامل حرارت مایع تقسیم می شود. جمع کننده ها تشعشع را جذب و جذب می کنند و با تبدیل آن به انرژی حرارتی، آن را به عنصر ذخیره سازی منتقل می کنند که از آن گرما در سراسر اتاق پخش می شود. هر یک از سیستم ها را می توان تکمیل کرد تجهیزات کمکی(پمپ سیرکولاسیون، سنسورهای فشار، شیرهای ایمنی).

اصل عملیات

در طول روز، تابش حرارتی به خنک کننده (آب یا ضد یخ) که از طریق کلکتور در گردش است، منتقل می شود. خنک کننده گرم شده انرژی را به مخزن آبگرمکن، واقع در بالای آن و جمع آوری آب برای تامین آب گرم منتقل می کند. در نسخه ساده، آب به دلیل اختلاف چگالی بین گرم و آب سرددر مدار و برای اینکه گردش خون متوقف نشود از پمپ مخصوص استفاده می شود. پمپ گردش خونطراحی شده برای پمپاژ فعال سیال در طول سازه.


در یک نسخه پیچیده، کلکتور در یک مدار جداگانه پر از آب یا ضد یخ قرار می گیرد. پمپ به آنها کمک می کند تا شروع به گردش کنند، در حالی که انرژی خورشیدی ذخیره شده را به یک مخزن ذخیره حرارتی عایق منتقل می کند، که به شما امکان می دهد گرما را ذخیره کنید و در صورت نیاز آن را دریافت کنید. اگر انرژی کافی نیست، برق یا بخاری گازی، به طور خودکار روشن می شود و دمای مورد نیاز را حفظ می کند.

بازدیدها

کسانی که می خواهند یک سیستم گرمایش خورشیدی در خانه خود داشته باشند، ابتدا باید بیشترین تصمیم را بگیرند نوع مناسبگردآورنده

کلکتور تخت

به صورت جعبه بسته ارائه می شود شیشه ی حرارت دیده، و داشتن لایه مخصوص جذب گرمای خورشید. این لایه به لوله هایی متصل می شود که مایع خنک کننده از طریق آنها گردش می کند. هرچه انرژی بیشتری دریافت کند، بازده آن نیز بالاتر است. کاهش تلفات حرارتی در خود پانل و حصول اطمینان از بیشترین جذب حرارت در صفحات جاذب امکان جمع آوری حداکثر انرژی را فراهم می کند. در صورت عدم رکود، کلکتورهای مسطح می توانند آب را تا 200 درجه سانتیگراد گرم کنند. آنها برای گرم کردن آب در استخرهای شنا، نیازهای خانگی و گرمایش خانه طراحی شده اند.

منیفولد خلاء

این یک باتری شیشه ای (یک ردیف لوله توخالی) است. باتری بیرونی یک سطح شفاف دارد، در حالی که باتری داخلی با یک لایه ویژه پوشانده شده است که تشعشعات را به دام می اندازد. لایه خلاء بین باتری های داخلی و خارجی به حفظ حدود 90 درصد انرژی جذب شده کمک می کند. هادی های حرارتی لوله های خاصی هستند. هنگامی که پانل گرم می شود، مایع موجود در پایین باتری به بخار تبدیل می شود که بالا آمده و گرما را به کلکتور منتقل می کند. این نوع سیستم نسبت به کلکتورهای مسطح کارآمدتر است زیرا می توان از آن در دماهای پایین و در شرایط نور کم استفاده کرد. باتری خلاء خورشیدی به شما این امکان را می دهد که دمای مایع خنک کننده را با استفاده از پوشش شیشه ای چند لایه تا 300 درجه سانتیگراد گرم کنید و خلاء در کلکتورها ایجاد کنید.

پمپ حرارتی

سیستم های گرمایش خورشیدی با دستگاهی مانند پمپ حرارتی کارآمدترین کار را انجام می دهند. طراحی شده برای جمع آوری انرژی از محیطبدون توجه به شرایط آب و هوایی و قابل نصب در داخل خانه. منبع انرژی در اینجا می تواند آب، هوا یا خاک باشد. پمپ حرارتی را می توان تنها با استفاده از کلکتورهای خورشیدی در صورت وجود انرژی کافی خورشیدی کار کرد. استفاده كردن سیستم ترکیبی"پمپ حرارتی و کلکتور خورشیدی"، نوع کلکتور مهم نیست، بلکه بیشترین اهمیت را دارد گزینه مناسبیک باتری خلاء خورشیدی وجود خواهد داشت.

چی بهتره

سیستم گرمایش خورشیدی بر روی هر سقفی قابل نصب است. کلکتورهای مسطح برخلاف کلکتورهای خلاء که طراحی آنها شکننده تر است، بادوام تر و قابل اعتمادتر در نظر گرفته می شوند. با این حال، اگر کلکتور تخت آسیب دیده باشد، کل سیستم جاذب باید تعویض شود، در حالی که در مورد خلاء فقط باتری آسیب دیده باید تعویض شود.


راندمان منیفولد خلاء بسیار بیشتر از منیفولد مسطح است. می توان از آنها استفاده کرد زمان زمستانو در هوای ابری انرژی بیشتری تولید می کنند. پمپ حرارتی علیرغم هزینه بالای آن بسیار گسترده شده است. میزان تولید انرژی کلکتورهای خلاء به اندازه لوله ها بستگی دارد. به طور معمول، ابعاد لوله ها باید به قطر 58 میلی متر با طول 1.2-2.1 متر باشد. نصب کلکتور با دستان خود بسیار دشوار است. با این حال، داشتن دانش خاص، و همچنین به دنبال دستورالعمل های دقیقنصب و انتخاب مکان سیستم مشخص شده هنگام خرید تجهیزات، کار را تا حد زیادی ساده می کند و به تامین گرمای خورشیدی به خانه کمک می کند.