Güneş enerjisiyle ısıtma, dünyanın birçok gelişmiş ülkesinde her geçen gün daha popüler hale gelen bir konut binasını ısıtmanın bir yöntemidir. Günümüzde güneş termal enerjisi alanındaki en büyük başarılar Batı ve Orta Avrupa ülkelerinde elde edilebilir. Avrupa Birliği genelinde son on yıl Yenilenebilir enerji sektöründe yıllık %10-12 oranında bir büyüme söz konusudur. Bu gelişmişlik düzeyi çok önemli bir göstergedir.

Güneş kollektörü

Güneş enerjisinin en belirgin uygulama alanlarından biri, su ve havanın ısıtılmasında (soğutucu olarak) kullanılmasıdır. Soğuk havaların hakim olduğu iklim bölgelerinde konforlu konaklama insanların her konut binasının ısıtma sistemlerini hesaplaması ve organize etmesi gerekmektedir. Çeşitli ihtiyaçlar için sıcak su temini olmalı ve evlerin ısıtılması da gerekiyor. Kesinlikle, en iyi seçenek burada çalıştıkları devrenin bir uygulaması olacak otomatik sistemlerısı kaynağı.

Büyük miktarlarda günlük makbuz sıcak suÜretim sürecinde ihtiyaç duydukları sanayi işletmeleri. Bunun bir örneği, tüketilen tüm enerjinin neredeyse yüzde 20'sinin soğutma sıvısını 100 o C'yi aşmayacak bir sıcaklığa ısıtmak için harcandığı Avustralya'dır. Bu nedenle bazı gelişmiş Batı ülkelerinde ve daha büyük ölçüde İsrail'de, Kuzey Amerika, Japonya ve tabii ki Avustralya'da güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin üretimi çok hızlı bir şekilde artıyor.

Yakın gelecekte enerji gelişimi şüphesiz güneş ışınımının kullanımına yönlendirilecektir. Yoğunluk güneş radyasyonu Dünya yüzeyinde metrekare başına ortalama 250 W. Ve bunu sağlamak gerçeğine rağmen ekonomik ihtiyaçlar En az sanayileşmiş bölgelerdeki bir kişi için metrekare başına iki watt yeterlidir.

Güneş enerjisinin fosil yakıt yakma proseslerini kullanan diğer enerji sektörlerinden avantajlı farkı, üretilen enerjinin çevre dostu olmasıdır. Güneş enerjisi ekipmanlarının çalıştırılması, atmosfere zararlı emisyonların salınmasına neden olmaz.

Ekipman uygulama şemasının, pasif ve aktif sistemlerin seçimi

Bir ev için ısıtma sistemi olarak güneş ışınımını kullanmak için iki plan vardır. Bunlar aktif ve pasif sistemlerdir. Pasif güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri, evin yapısının veya bireysel parçalarının, güneş ışınımını doğrudan emen ve ondan ısı üreten bir unsur olarak hizmet ettiği sistemlerdir. Bu elemanlar bir çit, çatı veya belirli bir şemaya göre inşa edilmiş bir binanın ayrı parçaları olabilir. Pasif sistemlerde mekanik hareketli parçalar kullanılmaz.

Aktif sistemler, bir evi ısıtmak için zıt şemaya göre çalışır; aktif olarak mekanik cihazlar kullanırlar (pompalar, motorlar; bunları kullanırken gerekli güç de hesaplanır).

Tasarımı en basit ve en ucuzu finansal olarak Devreleri kurarken pasif sistemler kullanılır. Bu tür ısıtma şemaları, ev ısıtma sisteminde güneş ışınımının emilmesi ve daha sonra dağıtılması için ek cihazların kurulumunu gerektirmez. Bu tür sistemlerin çalışması, yaşam alanının güney tarafında bulunan ışık ileten duvarlar aracılığıyla doğrudan ısıtılması prensibine dayanmaktadır. Ek fonksiyonısıtma, şeffaf ekranlardan oluşan bir tabaka ile donatılmış ev çit elemanlarının dış yüzeyleri tarafından gerçekleştirilir.

Güneş ışınımını enerjiye dönüştürme sürecini başlatmak termal enerji Ana işlevin “oynadığı” şeffaf yüzeye sahip güneş alıcılarının kullanımına dayanan bir tasarım sistemi kullanıyorlar. sera etkisi", camın tutma özelliğini kullanıyor termal radyasyon, odanın içindeki sıcaklığın artması nedeniyle.

Yalnızca tek bir sistem türünün kullanılmasının tamamen haklı gösterilmeyebileceğini belirtmekte fayda var. Çoğu zaman, dikkatli hesaplamalar, entegre sistemlerin kullanılmasıyla ısı kaybında ve binanın enerji ihtiyaçlarında önemli azalmaların sağlanabileceğini göstermektedir. Genel çalışma Hem aktif hem de pasif sistemler olumlu nitelikleri birleştirerek maksimum etki verecektir.

Tipik bir verimlilik hesaplaması, pasif güneş ışınımının evinizin ısıtma ihtiyacının yaklaşık yüzde 14 ila 16'sını karşılayacağını gösterir. Böyle bir sistem, ısı üretim sürecinin önemli bir bileşeni olacaktır.

Ancak bazı kesinliklere rağmen olumlu nitelikler Pasif sistemlerde binanın ısı ihtiyacının tam olarak karşılanabilmesi için temel yetenekler hala aktif ısıtma ekipmanlarının kullanımını gerektirmektedir. Görevi güneş ışınımını doğrudan absorbe etmek, biriktirmek ve dağıtmak olan sistemler.

Planlama ve hesaplama

Tercihen bina tasarımı aşamasında, güneş enerjisi (kristal güneş pilleri, güneş kollektörleri) kullanan aktif ısıtma sistemlerinin kurulma olasılığını hesaplayın. Ancak yine de bu nokta zorunlu değildir; böyle bir sistemin inşa edildiği yıla bakılmaksızın mevcut bir projeye kurulması da mümkündür (başarının temeli, tüm planın doğru hesaplanmasıdır).

Ekipman kurulumu gerçekleştirilir güney tarafı Evler. Bu düzenleme kışın gelen güneş ışınımının maksimum emilimi için koşullar yaratır. Güneş enerjisini dönüştüren ve sabit bir yapı üzerine monte edilen fotoseller, ısıtılan binanın coğrafi konumuna eşit bir açıyla yer yüzeyine monte edildiğinde en verimli şekilde çalışır. Çatının açısı, evin güneye dönme derecesi - bunlar, tüm ısıtma şemasını hesaplarken dikkate alınması gereken önemli noktalardır.

Güneş fotoselleri ve güneş kolektörleri enerjinin tüketildiği yere mümkün olduğu kadar yakın bir yere kurulmalıdır. Banyo ve mutfağı ne kadar yakın inşa ederseniz, ısı kaybının o kadar az olacağını unutmayın (bu seçenekte, her iki odayı da ısıtacak tek bir güneş enerjisi kolektörünü kullanabilirsiniz). İhtiyacınız olan ekipmanı seçerken ana değerlendirme kriteri verimliliğidir.

Aktif güneş enerjili ısıtma sistemleri aşağıdaki kriterlere göre aşağıdaki gruplara ayrılır:

1. Yedekleme devresinin uygulanması;
2. İşin mevsimselliği (yıl boyunca veya belirli bir mevsimde);
3. Fonksiyonel amaçlar – ısıtma, besleme sıcak su ve kombine sistemler;
4. Kullanılan soğutucu sıvı veya havadır;
5. Devre sayısı (1, 2 veya daha fazla) için uygulanan teknik çözüm.

Genel ekonomik veriler, ekipman türlerinden birinin seçiminde ana faktör olacaktır. Tüm sistemin yetkin bir termal hesaplaması, doğru kararı vermenize yardımcı olacaktır. Hesaplama, güneş enerjisiyle ısıtma ve (veya) sıcak su temini organizasyonunun planlandığı her bir odanın göstergeleri dikkate alınarak yapılmalıdır. Binanın konumu, iklimsel doğal koşullar ve yer değiştiren enerji kaynağının maliyet miktarı dikkate alınmaya değer. Doğru hesaplama ve iyi seçimısı tedariki organizasyon şemaları anahtardır ekonomik fizibilite Güneş enerjisi ekipmanlarının uygulanması.

Güneş ısıtma sistemi

Kullanılan en yaygın ısıtma şeması, emilen enerjiyi özel bir kapta (bir batarya) depolama işlevini sağlayan güneş kolektörlerinin kurulumudur.

Günümüzde en yaygın olanı çift ​​devre devreleri kolektöre cebri bir soğutma suyu sirkülasyon sisteminin monte edildiği konut binalarının ısıtılması. Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Sıcak su, depolama tankının üst noktasından sağlanır, işlem fizik kanunlarına göre otomatik olarak gerçekleşir. Soğuk akan su tankın alt kısmına basınç verilir, bu su, tankın üst kısmında biriken ısıtılmış suyun yerini alır ve daha sonra evin ve ısıtma ihtiyaçlarını karşılamak için evin sıcak su temin sistemine girer.

Tek aileli bir ev için genellikle 400 ila 800 litre kapasiteli bir depolama tankı kurulur. Bu tür hacimlerdeki termik akışkanı ısıtmak için doğal koşullar Güneş kollektörünün yüzey alanının doğru hesaplanması gerekmektedir. Ekipman kullanımının ekonomik olarak gerekçelendirilmesi de gereklidir.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi kurmak için standart ekipman seti aşağıdaki gibidir:

• Doğrudan kendim güneş kolektörü;
• Sabitleme sistemi (destekler, kirişler, tutucular);
• Depolama tankı;
• Soğutma sıvısının aşırı genleşmesini telafi eden tank;
• Pompa çalışma kontrol cihazı;
• Pompa (vana seti);
• Sıcaklık sensörleri;
• Isı değişim cihazları (büyük hacimli devrelerde kullanılır);
• Isı yalıtımlı borular;
• Emniyet ve kontrol vanaları;
• Uydurma.

Isı emici panellere dayanan sistem. Bu tür paneller genellikle yeni inşaat aşamasında kullanılır. Bunları kurmak için sıcak çatı adı verilen özel bir yapı inşa etmek gerekir. Bu, ekipman gövdesinin bileşenleri olarak çatı elemanları kullanılarak panellerin doğrudan çatı yapısına monte edilmesi gerektiği anlamına gelir. Böyle bir kurulum, bir ısıtma sistemi oluşturma maliyetlerinizi azaltacaktır, ancak cihazların ve çatının birleşim yerlerinin su yalıtımı konusunda yüksek kaliteli çalışma gerektirecektir. Bu ekipman kurma yöntemi, işin tüm aşamalarını dikkatlice tasarlamanızı ve planlamanızı gerektirecektir. Boru güzergahı, depolama tankının yerleştirilmesi, pompa kurulumu, eğimlerin ayarlanması ile ilgili birçok sorunun çözülmesi gerekmektedir. Bina güneye en iyi şekilde döndürülmezse, kurulum sırasında pek çok sorunun çözülmesi gerekecektir.

Genel olarak proje güneş sistemleriısıtma diğerlerinden değişen derecelerde farklı olacaktır. Yalnızca sistemin temel ilkeleri değişmeden kalacaktır. Bu nedenle kesin bir liste verin gerekli ayrıntılarİçin kurulumu tamamla Kurulum işlemi sırasında ek eleman ve malzemelerin kullanılması gerekebileceğinden sistemin tamamını kurmak imkansızdır.

Sıvı ısıtma sistemleri

Sıvı soğutucu esasına göre çalışan sistemlerde depolama ortamı olarak sıradan su kullanılır. Güneş kollektörlerinde enerji emilimi meydana gelir düz tasarım. Enerji depolama tankında biriktirilir ve ihtiyaç duyuldukça tüketilir.

Enerjiyi depolama cihazından binaya aktarmak için sudan suya veya sudan havaya ısı eşanjörü kullanılır. Sıcak su temin sistemi, ön ısıtma tankı adı verilen ilave bir tankla donatılmıştır. Su, güneş ışınımı nedeniyle ısıtılır ve daha sonra geleneksel bir su ısıtıcısına girer.

Hava ısıtma sistemi

Bu sistem ısı taşıyıcı olarak havayı kullanır. Soğutucu, düz bir güneş kolektöründe ısıtılır ve daha sonra ısıtılmış hava, ısıtılmış odaya veya emilen enerjinin, gelen sıcak hava tarafından ısıtılan özel bir ağızlıkta toplandığı özel bir depolama cihazına girer. Bu özelliği sayesinde sistem, güneş ışınımının olmadığı gece saatlerinde dahi eve ısı sağlamaya devam etmektedir.

Cebri ve doğal sirkülasyonlu sistemler

Doğal sirkülasyon sistemlerinin çalışmasının temeli, soğutucunun bağımsız hareketidir. Yükselen sıcaklığın etkisi altında yoğunluğunu kaybeder ve bu nedenle üst kısım cihazlar. Ortaya çıkan basınç farkı, ekipmanın çalışmasını sağlayan şeydir.

Güneş enerjisi santrallerinin kullanımına bağlı olarak konutların ısıtma, soğutma ve sıcak su temini sorunları, idari binalar, endüstriyel ve tarımsal tesisler. Güneş enerjisi tesisleri aşağıdaki sınıflandırmaya sahiptir:

• amaca göre: sıcak su temin sistemleri; ısıtma sistemleri; ısıtma ve soğukluk amaçlı kombine kurulumlar;
• kullanılan soğutucunun türüne göre: sıvı; hava;
• çalışma süresine göre: yıl boyunca; mevsimsel;
• İle teknik çözüm devreler: 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 ve sızıntı ve ekipman korozyonu gibi büyük sorunlar yaratmaz. 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 kolektörlerini 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 kolektörünü yalıtarak).

Kırsal evler, çok katlı ve apartmanlar, sanatoryumlar, hastaneler ve diğer tesisler, yedek ısı kaynağına sahip yıl boyunca güneş enerjili sıcak su tedarik üniteleriyle donatılabilir. Örneğin öncü kamplar için duş kurulumları, pansiyonlar, jeologlar, inşaatçılar, çobanlar için mobil kurulumlar gibi mevsimsel kurulumlar genellikle yazın ve yılın geçiş aylarında, pozitif dış sıcaklıkların olduğu dönemlerde çalışır. Nesnenin türüne ve çalışma koşullarına bağlı olarak yedek bir ısı kaynağına sahip olabilirler veya onsuz da yapabilirler.

Güneş enerjili sıcak su tedarik ünitelerinin maliyeti tesis maliyetinin %5 ila 15'i arasında değişebilir ve iklim koşulları, ekipmanın maliyeti ve gelişim derecesi.

Isıtma sistemlerine yönelik güneş enerjisi kurulumlarında soğutucu olarak hem sıvılar hem de hava kullanılır. Çok devreli güneş enerjisi sistemlerinde farklı devrelerde farklı soğutucular kullanılabilir (örneğin, güneş enerjisi devresinde su, dağıtım devresinde hava). Ülkemizde ısı temini amaçlı güneş enerjili su tesisatları yaygındır.

Isıtma sistemleri için gerekli olan güneş kollektörlerinin yüzey alanı genellikle sıcak sulu sistemler için kullanılan kollektörlerin yüzey alanının 3-5 katı olduğundan özellikle yaz aylarında bu sistemlerin kullanım oranı daha düşüktür. Isıtma sisteminin kurulum maliyeti, mülk maliyetinin %15-35'i kadar olabilir.

Kombine sistemler, ısıtma ve sıcak su temini için yıl boyu kurulumların yanı sıra ısıtma ve soğutma amacıyla ısı pompası ve ısı borusu modunda çalışan kurulumları içerebilir. Bu sistemler henüz endüstride yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Kolektör yüzeyine gelen güneş ışınımının akı yoğunluğu, büyük ölçüde güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin termal mühendisliğini ve teknik ve ekonomik göstergelerini belirler.

Güneş radyasyonu akı yoğunluğu gün boyunca ve yıl boyunca değişir. Bu aşağıdakilerden biri karakteristik özellikler Güneş enerjisi kullanan sistemlerde ve güneş enerjisi tesislerinin özel mühendislik hesaplamaları yapılırken, hesaplanan E değerinin seçilmesi sorunu belirleyicidir.

Gibi tasarım şeması Güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri, çeşitli sistemlerin çalışma özelliklerini dikkate almayı mümkün kılan, Şekil 3.3'te sunulan diyagramı göz önünde bulundurun. Güneş kolektörü (1), güneş radyasyonu enerjisini ısıya dönüştürür ve bu ısı eşanjörü (3) aracılığıyla depolama tankına (2) aktarılır. Isı eşanjörünü depolama tankının içine yerleştirmek mümkündür. Soğutucu sirkülasyonu bir pompa ile sağlanır. Isıtılan soğutucu, sıcak su temini ve ısıtma sistemlerine girer. Güneş ışınımının yetersiz olması veya olmaması durumunda, sıcak su temini veya ısıtma için yedek bir ısı kaynağı açılır 5.

Şekil 3.3. Güneş enerjisi ısıtma sisteminin şeması: 1 - güneş kolektörleri; 2 - sıcak su depolama tankı; 3 - ısı eşanjörü; 4 - yerden ısıtmalı bina; 5 - yedekleme (ek enerji kaynağı); 6 - pasif güneş sistemi; 7 - çakıl taşı bataryası; 8 - damperler; 9 - fan; 10 - akış sıcak hava binanın içine; 11- binadan devridaim havası temini

Güneş enerjisi ısıtma sistemi, ısı emici bir panel üzerinde seçici bir kaplamanın kullanılması nedeniyle geliştirilmiş termal özelliklere sahip NPP "Konkurent" ten yeni nesil güneş kolektörleri "Raduga" kullanıyor. paslanmaz çelik ve yüksek optik özelliklere sahip, özellikle dayanıklı camdan yapılmış yarı saydam bir kaplama.

Sistem soğutucu olarak aşağıdakileri kullanır: ısıtma süresi boyunca pozitif sıcaklıklarda su veya antifriz (güneş enerjisi devresi), su (yerden ısıtmanın ikinci devresi) ve hava (hava güneş enerjisiyle ısıtmanın üçüncü devresi).

Yedek kaynak olarak elektrikli kazan kullanıldı.

Güneş enerjisi besleme sistemlerinin verimliliğinin arttırılması, aşağıdakilerin kullanılmasıyla sağlanabilir: çeşitli yöntemler termal enerji birikimi, güneş enerjisi sistemlerinin termal kazan daireleri ve ısı pompası üniteleri ile rasyonel kombinasyonu, aktif ve pasif geliştirme sistemlerinin kombinasyonu etkili araçlar ve otomatik kontrol yöntemleri.

B3TPEN31 Grubu öğrencileri tarafından hazırlanmıştır.

Güneş enerjili ısıtma sistemleri, termal enerji kaynağı olarak güneş ışınımını kullanan sistemlerdir. Onların karakteristik fark Diğer düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinden farklı olan şey, güneş ışınımını yakalamak ve onu termal enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış özel bir elemanın (bir güneş alıcısı) 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 - duvar kütlesinin kendi uzun dalga termal radyasyonu; 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 temini amaçlı kombine sistemler);

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

çalışma süresine göre (yıl boyunca, mevsimlik);

devrelerin teknik çözümü üzerine (bir, iki, çok devre).

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. Bununla birlikte hava, düşük ısılı bir soğutucudur ve bu da sistemlerin kurulumu için metal tüketiminin artmasına neden olur. hava ısıtma Su sistemleriyle karşılaştırıldığında.

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, dış sıcaklığın pozitif olduğu dönemlerde çalışır. Sahip olabilirler ek kaynak Servis verilen nesnenin amacına ve çalışma koşullarına bağlı olarak ısıtın veya onsuz yapın.

Binalar için güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri genellikle çift devreli veya çoğu zaman çok devrelidir ve farklı devreler için farklı soğutucular kullanılabilir (örneğin, güneş devresinde - donmayan sıvıların sulu çözeltileri, ara devrelerde - 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. Güneş kolektörlerinde (1) ısınan ısı alma devresinin soğutucusu (antifriz), ısı eşanjörüne (3) girer, burada antifrizin ısısı, ısı eşanjörünün (3) borular arası alanında dolaşan suya aktarılır. ikincil devrenin pompasının (8) hareketi. 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 kollektörleri tarafından üretilen radyasyon veya termal enerji eksikliği, yedek 6 açılır.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi 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.

Doğal unsurlardan sağlanan “yeşil” enerjinin kullanımı önemli ölçüde azaltılabilir. kullanım maliyetleri. Örneğin, düzenleyerek güneş enerjisiyle ısıtmaÖzel bir evde, düşük sıcaklıklı radyatörlere ve yerden ısıtma sistemlerine neredeyse bedava soğutma sıvısı sağlayacaksınız. Katılıyorum, bu zaten para tasarrufu sağlıyor.

Önerilen makalemizden “yeşil teknolojiler” hakkında her şeyi öğreneceksiniz. Yardımımızla güneş enerjisi tesisatlarının türlerini, yapım yöntemlerini ve çalışma özelliklerini kolayca anlayabilirsiniz. Muhtemelen dünyada aktif olarak çalışan, ancak burada henüz büyük talep görmeyen popüler seçeneklerden biri ilginizi çekecektir.

Dikkatinize sunulan incelemede, analiz ettik tasarım özellikleri sistemler, bağlantı şemaları ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Yapımının gerçeklerini değerlendirmek için güneş enerjisiyle ısıtma devresinin hesaplanmasına bir örnek verilmiştir. Yardım etmek bağımsız ustalar Ekte fotoğraf seçimleri ve videolar bulunmaktadır.

Ortalama olarak dünya yüzeyinin 1 m2'si saatte 161 W güneş enerjisi almaktadır. Elbette ekvatorda bu rakam Kuzey Kutbu'ndakinden kat kat daha yüksek olacaktır. Ayrıca güneş ışınımının yoğunluğu yılın zamanına da bağlıdır.

Moskova bölgesinde Aralık-Ocak aylarındaki güneş radyasyonunun yoğunluğu Mayıs-Temmuz aylarına göre beş kattan fazla farklılık gösteriyor. Fakat modern sistemler o kadar etkilidir ki dünyanın hemen her yerinde çalışabilirler.

Termal güneş kollektörleri ne için kullanılır? Nerede kullanılabilirler - uygulama alanları, uygulama seçenekleri, koleksiyonerlerin artıları ve eksileri, teknik özellikler, yeterlik. Bunu kendiniz yapmak mümkün mü ve ne kadar haklı? Uygulama şemaları ve beklentiler.

Amaç

Koleksiyoncu ve güneş pili iki farklı cihazlar. Pil, güneş enerjisinin, pillerde depolanan ve ev ihtiyaçları için kullanılan elektrik enerjisine dönüştürülmesini kullanır. Güneş kolektörleri, bir ısı pompası gibi, dönüşümü suyu ısıtmak veya ısıtmak için kullanılan Güneş'ten çevre dostu enerji toplamak ve biriktirmek için tasarlanmıştır. İÇİNDE endüstriyel ölçek Isıyı elektriğe dönüştüren güneş termik santralleri yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Cihaz

Kollektörler üç ana bölümden oluşur:

• paneller;
• ön kamera;
• depolama tankı.

Paneller, dış duvarı camdan yapılmış bir kutu içine yerleştirilmiş boru şeklinde bir radyatör şeklinde sunulmaktadır. İyi aydınlatılmış herhangi bir yere yerleştirilmelidirler. Sıvı panel radyatöre girer, daha sonra ısıtılır ve ön odaya taşınır, burada soğuk suyun yerini sıcak su alır, bu da sistemde sabit dinamik basınç oluşturur. Bu durumda soğuk sıvı radyatöre, sıcak sıvı ise depolama tankına girer.

Standart panellerin her türlü koşula uyum sağlaması kolaydır. Özel montaj profilleri kullanılarak sınırsız sayıda birbirine paralel olarak arka arkaya monte edilebilir. Alüminyum montaj profillerine delikler açılır ve panellere alttan cıvata veya perçin ile sabitlenir. Tamamlandığında güneş emici paneller montaj profilleriyle birlikte tek bir sert yapı oluşturur.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi hava soğutmalı ve sıvı soğutmalı olmak üzere iki gruba ayrılır. Kollektörler radyasyonu yakalar ve emer ve onu termal enerjiye dönüştürerek, ısının odaya dağıtıldığı bir depolama elemanına aktarır. Sistemlerden herhangi biri tamamlanabilir yardımcı ekipman(sirkülasyon pompası, basınç sensörleri, emniyet valfleri).

Çalışma prensibi

İÇİNDE gündüz termal radyasyon, kollektörde dolaşan soğutucuya (su veya antifriz) aktarılır. Isıtılan soğutucu, enerjiyi üzerinde bulunan ve sıcak su temini için su toplayan su ısıtıcı tankına aktarır. Basit versiyonda, sıcak ve sıcak arasındaki yoğunluk farkından dolayı su doğal olarak dolaşmaktadır. soğuk su devrede ve sirkülasyonun durmamasını sağlamak için özel bir pompa kullanılmaktadır. Sirkülasyon pompası sıvının yapı boyunca aktif olarak pompalanması için tasarlanmıştır.


Daha karmaşık bir versiyonda toplayıcı, su veya antifriz ile doldurulmuş ayrı bir devreye dahil edilir. Pompa, depolanan güneş enerjisini termal olarak yalıtılmış bir depolama tankına aktararak bunların dolaşıma başlamasına yardımcı olur, bu da ısıyı depolamanıza ve gerektiğinde geri almanıza olanak tanır. Yeterli enerji yoksa elektrik veya gaz ısıtıcı, otomatik olarak açılır ve gerekli sıcaklığı korur.

Türler

Evine güneş enerjisi sistemi yaptırmak isteyenler öncelikle en çok hangisine karar vermelidir? uygun tip kolektör

Düz tip toplayıcı

Kapalı kutu şeklinde sunulur temperli cam ve güneş ısısını emen özel bir katmana sahiptir. Bu katman, soğutucunun dolaştığı tüplere bağlanır. Ne kadar çok enerji alırsa verimliliği o kadar yüksek olur. Panelin kendisindeki ısı kayıplarının azaltılması ve emici plakalar üzerinde en fazla ısı emiliminin sağlanması, maksimum enerji toplanmasına olanak sağlar. Durgunluk olmadığında düz kollektörler suyu 200 °C'ye kadar ısıtabilir. Yüzme havuzlarında su ısıtmak, evsel ihtiyaçlar ve evin ısıtılması için tasarlanmıştır.

Vakum tipi manifold

Cam pillerden (bir dizi içi boş tüp) oluşur. Dış pil şeffaf bir yüzeye sahiptir ve iç pil, radyasyonu hapseden özel bir katmanla kaplanmıştır. Dahili ve harici piller arasındaki vakum katmanı, emilen enerjinin yaklaşık %90'ından tasarruf edilmesine yardımcı olur. Isı iletkenleri özel borulardır. Panel ısındığında akünün alt kısmında bulunan sıvı buhara dönüşerek yükselir ve ısıyı kollektöre aktarır. Bu tip sistem, düşük sıcaklıklarda ve az ışık koşullarında kullanılabildiği için düz tip kolektörlere göre daha verimlidir. Vakumlu güneş pili, çok katmanlı bir cam kaplama kullanarak ve kollektörlerde bir vakum oluşturarak soğutma sıvısı sıcaklığını 300 °C'ye ısıtmanıza olanak tanır.

Isı pompası

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri, ısı pompası gibi bir cihazla en verimli şekilde çalışır. Enerji toplamak için tasarlandı çevre Hava koşullarından bağımsız olarak evin içine monte edilebilir. Buradaki enerji kaynağı su, hava veya toprak olabilir. Yeterli güneş enerjisi varsa, bir ısı pompası sadece güneş kollektörlerini kullanarak çalışabilir. Kullanırken kombine sistem“Isı pompası ve güneş kollektörü”, kolektör tipi önemli değil ama en çok uygun seçenek güneş enerjili vakum bataryası olacak.

Hangisi daha iyi

Güneş enerjili ısıtma sistemi her türlü çatıya kurulabilir. Düz plakalı toplayıcılar, tasarımı daha kırılgan olan vakumlu toplayıcıların aksine daha dayanıklı ve güvenilir kabul edilir. Bununla birlikte, düz kollektörün hasar görmesi durumunda emme sisteminin tamamının değiştirilmesi gerekirken, vakumlu kollektörde yalnızca hasarlı pilin değiştirilmesi gerekir.


Vakum manifoldunun verimliliği düz manifoldunkinden çok daha yüksektir. Kullanılabilirler kış zamanı ve bulutlu havalarda daha fazla güç üretirler. Isı pompası yüksek maliyetine rağmen oldukça yaygınlaştı. Vakum toplayıcıların enerji üretim hızı tüplerin boyutuna bağlıdır. Normalde tüplerin boyutları 58 mm çapında ve 1,2-2,1 metre uzunluğunda olmalıdır. Kollektörü kendiniz kurmak oldukça zordur. Ancak belirli bir bilgiye sahip olmanın yanı sıra aşağıdakileri takip etmek de ayrıntılı talimatlar ekipmanı satın alırken belirtilen sistemin kurulumu ve konumunun seçilmesi, görevi önemli ölçüde basitleştirecek ve güneş enerjisiyle ısıtmanın eve getirilmesine yardımcı olacaktır.