Solvarme af et privat hus: muligheder og designdiagrammer

Brugen af ​​"grøn" energi leveret af naturlige elementer kan reducere forsyningsomkostningerne betydeligt.For eksempel vil du ved at arrangere solvarme til en privat bolig forsyne lavtemperaturradiatorer og gulvvarmeanlæg med stort set gratis kølevæske. Enig, dette sparer allerede penge.

Du vil lære alt om "grønne teknologier" fra vores foreslåede artikel. Med vores hjælp kan du nemt forstå typerne af solcelleanlæg, metoderne til deres konstruktion og de særlige forhold i driften. Du vil sandsynligvis være interesseret i en af ​​de populære muligheder, der aktivt arbejder i verden, men som endnu ikke er i stor efterspørgsel her.

I den anmeldelse, der præsenteres for din opmærksomhed, analyseres systemernes designfunktioner, og forbindelsesdiagrammerne er beskrevet i detaljer. Et eksempel på beregning af et solvarmekredsløb er givet for at vurdere realiteterne af dets konstruktion. For at hjælpe selvstændige håndværkere medfølger fotosamlinger og videoer.

"Grønne" varmeteknologier

Gennemsnit 1 m² Jordens overflade modtager 161 watt solenergi i timen. Selvfølgelig vil dette tal ved ækvator være mange gange højere end i Arktis. Derudover afhænger tætheden af ​​solstråling af årstiden.

I Moskva-regionen afviger intensiteten af ​​solstråling i december-januar fra maj-juli med mere end fem gange. Moderne systemer er dog så effektive, at de kan fungere næsten overalt på jorden.

Moderne solcelleanlæg kan fungere effektivt i overskyet og koldt vejr ned til -30°C

Brugsopgave solstrålingsenergi med maksimal effektivitet løses på to måder: direkte opvarmning i termiske solfangere og solcellebatterier. Solpaneler omdanner først energien fra solens stråler til elektricitet, og sender den derefter gennem et særligt system til forbrugerne, for eksempel en el-kedel.

Termiske samlere, når de opvarmes af solens stråler, opvarmer kølevæsken i varme- og varmtvandsforsyningssystemer.

Termiske solfangere findes i flere typer, herunder åbne og lukkede systemer, flade og sfæriske designs, halvkugleformede koncentratorsamlere og mange andre muligheder. Den termiske energi opnået fra solfangere bruges til at opvarme varmt vand eller varmevæske.

Industrien producerer en bred vifte af solfangersystemer til optagelse i et selvstændigt varmenet. Den enkleste mulighed for en sommerbolig er dog let at gøre med egne hænder:

Selvom der er sket klare fremskridt med at udvikle løsninger til høst, lagring og brug af solenergi, er der fordele og ulemper.

Effektiv udnyttelse af solenergi

Den mest åbenlyse fordel ved at bruge solenergi er dens universelle tilgængelighed. Faktisk kan solenergi indsamles og bruges, selv i det dystreste og mest overskyede vejr.

Den anden fordel er nul emissioner. Faktisk er det den mest miljøvenlige og naturlige energiform. Solpaneler og opsamlerne støjer ikke. I de fleste tilfælde er de installeret på taget af bygninger uden at besætte det anvendelige område i et forstadsområde.

Effektiviteten af ​​solvarme på vores breddegrader er ret lav, hvilket forklares med det utilstrækkelige antal solskinsdage til regelmæssig drift af systemet (+)

Ulemperne forbundet med at bruge solenergi er variationen af ​​belysningen. Om natten er der intet at hente, situationen forværres af det faktum, at varmesæsonens højdepunkt indtræffer i årets korteste dagslystimer. Det er nødvendigt at overvåge panelernes optiske renhed; let forurening reducerer effektiviteten kraftigt.

Derudover kan det ikke siges, at driften af ​​et solenergianlæg er helt gratis, der er konstante omkostninger til udstyrsafskrivning, drift af cirkulationspumpe og styreelektronik.

En væsentlig ulempe ved opvarmning baseret på brugen af ​​solfangere er manglen på evne til at akkumulere termisk energi. Kun ekspansionsbeholderen (+) er inkluderet i kredsløbet

Åbne solfangere

En åben solfanger er et system af rør, ubeskyttet mod ydre påvirkninger, hvorigennem kølevæske opvarmet direkte af solen cirkulerer.

Vand, gas, luft og frostvæske bruges som kølemidler. Rørene er enten fastgjort til støttepanelet i form af en spole eller forbundet i parallelle rækker til udløbsrøret.

Åbne solfangere er ikke i stand til at klare opvarmningen af ​​et privat hjem. På grund af den manglende isolering afkøles kølevæsken hurtigt. De bruges om sommeren hovedsageligt til at opvarme vand i brusere eller svømmebassiner.

Åbne samlere har normalt ingen isolering. Designet er meget enkelt, derfor har det en lav pris og er ofte lavet uafhængigt.

På grund af manglen på isolering gemmer de praktisk talt ikke den energi, der modtages fra solen, og er kendetegnet ved lav effektivitet. De bruges primært om sommeren til at opvarme vand i svømmebassiner eller sommerbrusere.

Installeret i solrige og varme områder, med små forskelle i temperatur af den omgivende luft og opvarmet vand. De fungerer kun godt i solrigt, vindstille vejr.

Den enkleste solfanger med en køleplade lavet af en spole af polymerrør vil give forsyningen af ​​opvarmet vand til dachaen til kunstvanding og husholdningsbehov

Rørformede samlervarianter

Rørformede solfangere er samlet af individuelle rør, hvorigennem vand, gas eller damp strømmer. Dette er en af ​​de typer af åbne solsystemer. Kølevæsken er dog allerede meget bedre beskyttet mod ekstern negativitet. Især i vakuuminstallationer, designet efter princippet om termokander.

Hvert rør er forbundet til systemet separat, parallelt med hinanden. Hvis et rør svigter, er det nemt at erstatte det med et nyt. Hele strukturen kan samles direkte på bygningens tag, hvilket i høj grad forenkler installationen.

Den rørformede opsamler har en modulær opbygning. Hovedelementet er et vakuumrør; antallet af rør varierer fra 18 til 30, hvilket giver dig mulighed for nøjagtigt at vælge systemets kraft

En væsentlig fordel ved rørformede solfangere er den cylindriske form af hovedelementerne, takket være hvilken solstråling fanges hele dagen uden brug af dyre systemer til at spore armaturets bevægelse.

En speciel flerlagsbelægning skaber en slags optisk fælde for sollys. Diagrammet viser delvist den ydre væg af vakuumkolben, der reflekterer stråler på væggene af den indvendige kolbe (+)

Baseret på designet af rørene skelnes fjer- og koaksiale solfangere.

Koaksialrøret er et Diaur kar eller en velkendt termokande. Fremstillet af to kolber, mellem hvilke luft evakueres. En meget selektiv belægning påføres den indre overflade af den indre pære, der effektivt absorberer solenergi.

Med et cylindrisk rør falder solens stråler altid vinkelret på overfladen

Termisk energi fra det indre selektive lag overføres til et varmerør eller intern varmeveksler lavet af aluminiumsplader. På dette stadium opstår der uønsket varmetab.

Fjerrøret er en glascylinder med en fjerabsorber indsat indeni.

Systemet har fået sit navn fra fjerabsorberen, som slynger sig tæt om en termisk kanal lavet af varmeledende metal.

For god varmeisolering er luften blevet evakueret fra røret. Varmeoverførsel fra absorberen sker uden tab, så effektiviteten af ​​fjerrør er højere.

Ifølge metoden til varmeoverførsel er der to systemer: direkte flow og med et varmerør. Termisk rør er en forseglet beholder med en let fordampende væske.

Da den let fordampende væske naturligt strømmer til bunden af ​​varmerøret, er den mindste hældningsvinkel 20°C

Inde i varmerøret er der en let fordampende væske, der modtager varme fra indersiden af ​​kolben eller fra fjerabsorberen. Under påvirkning af temperaturen koger væsken og stiger i form af damp. Efter at varmen er overført til varme- eller varmtvandsforsyningens kølevæske, kondenserer dampen til væske og strømmer ned.

Vand bruges ofte som en let fordampende væske ved lavt tryk. Et éngangs-system bruger et U-formet rør, gennem hvilket vand eller varmevæske cirkulerer.

Den ene halvdel af det U-formede rør er beregnet til kold kølevæske, den anden fjerner det opvarmede. Når det opvarmes, udvider kølevæsken sig og kommer ind i lagertanken, hvilket giver naturlig cirkulation. Som med varmerørsystemer skal den mindste hældningsvinkel være mindst 20⁰.

Med en direkte-flow tilslutning kan trykket i systemet ikke være højt, da der er et teknisk vakuum inde i kolben

Direkte flow-systemer er mere effektive, fordi de straks opvarmer kølevæsken. Hvis solfangersystemer er planlagt til at blive brugt hele året rundt, pumpes der specielt frostvæske ind i dem.

Brugen af ​​rørformede solfangere har en række fordele og ulemper. Designet af en rørformet solfanger består af identiske elementer, som er relativt nemme at udskifte.

Fordele:

• lavt varmetab;
• evne til at arbejde ved temperaturer ned til -30⁰С;
• effektiv ydeevne i hele dagslyset;
• god ydeevne i områder med tempereret og koldt klima;
• lav vindstyrke, berettiget af rørformede systemers evne til at passere luftmasser gennem sig selv;
• mulighed for at producere højtemperaturkølevæske.

Strukturelt har den rørformede struktur en begrænset åbningsoverflade.

Det har følgende ulemper:

• ikke i stand til selv at rense fra sne, is, frost;
• høj pris.

På trods af de oprindelige høje omkostninger betaler rørformede samlere sig selv hurtigere. De har en lang levetid.

Rørkollektorer er solcelleanlæg af åben type og er derfor ikke egnede til helårsbrug i varmeanlæg (+)

Flade lukkede systemer

En fladpladesamler består af en aluminiumsramme, et specielt absorberende lag - en absorber, en gennemsigtig belægning, en rørledning og isolering.

Sorte kobberplader bruges som absorber, der har ideel varmeledningsevne til at skabe solsystemer.Når solenergi absorberes af en absorber, overføres den solenergi, den modtager, til et kølemiddel, der cirkulerer gennem et rørsystem, der støder op til absorberen.

På ydersiden er det lukkede panel beskyttet af en gennemsigtig belægning. Den er lavet af stødsikkert hærdet glas med et transmissionsbånd på 0,4-1,8 mikron. Dette område tegner sig for den maksimale solstråling. Stødsikkert glas giver god beskyttelse mod hagl. På bagsiden er hele panelet pålideligt isoleret.

Fladpladesolfangere er kendetegnet ved maksimal ydeevne og enkelt design. Deres effektivitet øges på grund af brugen af ​​en absorber. De er i stand til at fange diffus og direkte solstråling

Listen over fordele ved lukkede flade paneler inkluderer:

• enkelhed af design;
• god ydeevne i områder med varmt klima;
• evnen til at installere i enhver vinkel med enheder til ændring af hældningsvinklen;
• evnen til selv at rense fra sne og frost;
• lav pris.

Fladpladesolfangere er især fordelagtige, hvis deres anvendelse er planlagt på designstadiet. Levetiden for kvalitetsprodukter er 50 år.

Ulemperne omfatter:

• højt varmetab;
• tung vægt;
• høj vindstyrke, når panelerne er placeret i en vinkel i forhold til vandret;
• ydeevnebegrænsninger, når temperaturændringer overstiger 40°C.

Anvendelsesområdet for lukkede solfangere er meget bredere end for solcellesystemer af åben type. Om sommeren er de i stand til fuldt ud at tilfredsstille behovet for varmt vand. På kølige dage, hvor forsyningsselskaber ikke inkluderer dem i opvarmningsperioden, kan de arbejde i stedet for gas- og elvarmere.

For dem der ønsker lave en solfanger For at bygge et varmesystem i din dacha med dine egne hænder, foreslår vi, at du gør dig bekendt med praksistestede diagrammer og trin-for-trin monteringsinstruktioner.

Sammenligning af solfangerens egenskaber

Den vigtigste indikator for en solfanger er effektiviteten. Den nyttige ydeevne af solfangere af forskellige design afhænger af temperaturforskellen. Samtidig er flade samlere meget billigere end rørformede.

Effektivitetsværdier afhænger af produktionskvaliteten af ​​solfangeren. Formålet med grafen er at vise effektiviteten af ​​at bruge forskellige systemer afhængig af temperaturforskellen

Når du vælger en solfanger, skal du være opmærksom på en række parametre, der viser enhedens effektivitet og kraft.

Der er flere vigtige egenskaber for solfangere:

• adsorptionskoefficient - viser forholdet mellem absorberet energi og total;
• emissionskoefficient - viser forholdet mellem transmitteret energi og absorberet energi;
• total og blændeareal;
• Effektivitet

Blændeområdet er arbejdsområdet for solfangeren. En fladpladesamler har et maksimalt blændeareal. Blændearealet er lig med absorberarealet.

Metoder til tilslutning til varmesystemet

Da solcelledrevne enheder ikke kan levere en stabil energiforsyning døgnet rundt, er der behov for et system, der er modstandsdygtigt over for disse mangler.

For det centrale Rusland kan solenergienheder ikke garantere en stabil strøm af energi, så de bruges som et ekstra system. Integration i et eksisterende varme- og varmtvandssystem er forskelligt for en solfanger og et solcellebatteri.

Ordning med vandopsamler

Afhængigt af formålet med at bruge varmekollektoren, anvendes forskellige tilslutningssystemer. Der kan være flere muligheder:

1. Sommermulighed for varmtvandsforsyning
2. Vintermulighed for opvarmning og varmtvandsforsyning

Sommermuligheden er den enkleste og kan klares selv uden cirkulationspumpeved hjælp af naturlig vandcirkulation.

Vandet opvarmes i solfangeren og kommer på grund af termisk udvidelse ind i lagertanken eller kedlen. I dette tilfælde opstår der naturlig cirkulation: koldt vand suges ud af tanken i stedet for varmt vand.

Om vinteren, ved minusgrader, er direkte opvarmning af vand ikke mulig. Speciel frostvæske cirkulerer gennem et lukket kredsløb, hvilket sikrer varmeoverførsel fra solfangeren til varmeveksleren i tanken

Som ethvert system baseret på naturlig cirkulation fungerer det ikke særlig effektivt, hvilket kræver overholdelse af de nødvendige skråninger. Derudover skal lagertanken være højere end solfangeren. For at vandet forbliver varmt længst muligt, skal tanken være grundigt isoleret.

Hvis du virkelig ønsker at opnå den mest effektive drift af solfangeren, bliver tilslutningsdiagrammet mere kompliceret.

For at forhindre opsamleren i at blive til en køleradiator om natten, er det nødvendigt at stoppe vandcirkulationen med magt

Frostfrit kølemiddel cirkulerer gennem solfangersystemet. Tvungen cirkulation leveres af en pumpe styret af en regulator.

Regulatoren styrer driften af ​​cirkulationspumpen baseret på aflæsninger fra mindst to temperaturfølere. Den første sensor måler temperaturen i lagertanken, den anden - på solfangerens varme kølevæsketilførselsrør.

Så snart temperaturen i tanken overstiger kølevæskens temperatur, slukker regulatoren i opsamleren cirkulationspumpen og stopper cirkulationen af ​​kølevæske gennem systemet. Til gengæld, når temperaturen i lagertanken falder under den indstillede værdi, tændes varmekedlen.

Et nyt ord og et effektivt alternativ til solfangere med kølevæske er blevet systemer med vakuumrør, princippet om drift og design, som vi foreslår at gøre dig bekendt med.

Ordning med solcellebatteri

Det ville være fristende at anvende en lignende solcellebatteri tilslutningsdiagram til elnettet, som det er implementeret i tilfælde af en solfanger, akkumulerer den energi, der modtages i løbet af dagen. For strømforsyningssystemet i et privat hjem er det desværre meget dyrt at skabe en batteripakke med tilstrækkelig kapacitet. Derfor ser tilslutningsdiagrammet således ud.

Når effekten af ​​den elektriske strøm fra solbatteriet falder, sikrer ATS-enheden (automatisk tænding af en reserve) forbrugernes tilslutning til det generelle elnet

Fra solpanelerne tilføres ladningen til laderegulatoren, som udfører flere funktioner: sikrer konstant genopladning af batterierne og stabiliserer spændingen. Dernæst tilføres den elektriske strøm til inverteren, hvor 12V eller 24V jævnstrøm omdannes til enfaset vekselstrøm 220V.

Ak, vores elektriske netværk er ikke egnede til at modtage energi, de kan kun arbejde i én retning fra kilde til forbruger. Af denne grund vil du ikke være i stand til at sælge den udvundne elektricitet eller i det mindste få måleren til at dreje i den modsatte retning.

Brugen af ​​solpaneler er fordelagtig ved, at de giver en mere alsidig energitype, men samtidig kan de ikke måle sig i effektivitet med solfangere. Sidstnævnte har dog ikke mulighed for at lagre energi, i modsætning til solcellebatterier.

Du finder alt om muligheder for at organisere opvarmning af et privat hus ved hjælp af solpaneler. I denne artikel.

Eksempel på beregning af den nødvendige effekt

Når man beregner den nødvendige effekt af en solfanger, bliver der ofte fejlagtigt foretaget beregninger baseret på den indkommende solenergi i årets koldeste måneder.

Faktum er, at i de resterende måneder af året vil hele systemet konstant overophedes. Om sommeren kan temperaturen på kølevæsken ved solfangerens udløb nå 200°C ved opvarmning af damp eller gas, 120°C for frostvæske, 150°C for vand. Hvis kølevæsken koger, vil den delvist fordampe. Som følge heraf skal den udskiftes.

Producenter anbefaler at gå ud fra følgende figurer:

• levering af varmt vand ikke mere end 70%;
• levering af varmesystemet ikke mere end 30%.

Resten af ​​den nødvendige varme skal genereres af standardvarmeudstyr. Ikke desto mindre spares der med sådanne indikatorer i gennemsnit omkring 40% om året på opvarmning og varmtvandsforsyning.

Den effekt, der genereres af et enkelt rør i et vakuumsystem, afhænger af geografisk placering. Indikator for faldende solenergi pr. 1 m pr. år² af jorden kaldes insolation.

Når du kender længden og diameteren af ​​røret, kan du beregne blænden - det effektive absorptionsområde. Det er tilbage at anvende absorptions- og emissionskoefficienterne for at beregne effekten af ​​et rør om året.

Regneeksempel:

Standardrørlængden er 1800 mm, den effektive længde er 1600 mm. Diameter 58 mm. Blænde er det skraverede område skabt af røret. Således vil arealet af skyggerektanglet være:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m²

Effektiviteten af ​​det midterste rør er 80%, solindstråling for Moskva er omkring 1170 kWh/m² i år. Således vil et rør producere om året:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kWh

Det skal bemærkes, at dette er et meget groft skøn. Mængden af ​​genereret energi afhænger af installationens orientering, vinkel, gennemsnitlig årstemperatur osv.

Med alle slags alternative energikilder og måder at bruge dem på, kan du finde i den præsenterede artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. Demonstration af driften af ​​en solfanger om vinteren:

Video #2. Sammenligning af forskellige modeller af solfangere:

Gennem hele sin eksistens bruger menneskeheden mere og mere energi hvert år. Forsøg på at bruge fri solstråling har været gjort i lang tid, men først for nylig er det blevet muligt effektivt at bruge solen på vores breddegrader. Der er ingen tvivl om, at solsystemer er fremtiden.

Vil du rapportere interessante funktioner i organisering af solvarme til et landsted eller sommerhus? Skriv venligst kommentarer i blokken nedenfor. Her kan du stille et spørgsmål, efterlade et billede, der demonstrerer systemmonteringsprocessen og dele nyttig information.