Kollektörlerle evde güneş enerjisi ile ısıtma: çalışma prensibi ve fiyat

Evinize güneş enerjisi sağlamak gerçekçi mi? Bugün, güneş sistemlerini ana ısıtma kaynağı olarak kullanma olasılığını tartışacağız, güneş kollektörlerinin ekonomik gerekçesi ve verimliliği konusunu ele alacağız..

Isıtma sisteminin ana bileşenleri

Güneş kollektörleri, amacı güneş radyasyonunun kızılötesi spektrumunun enerjisinin soğutucuya en verimli şekilde aktarılması olan güneş sisteminin ısıtma kaynağı olarak hizmet eder. Güneş ışığının termal aralığı, toplam radyasyon akışının% 40-45’idir, spesifik rakamlarda 200-500 W / m’dir.² enlem, yılın ve günün saatine bağlı olarak.

Prensip olarak, kollektörler tek başına en basit güneş sistemini kurmak için yeterlidir. Kanalları aracılığıyla normal su dolaşabilir, ev ihtiyaçları için ve konutları ısıtmak için kullanılabilir. Bununla birlikte, bu yaklaşım, bir dizi nedenden ötürü yeterince etkili değildir, bunlardan ilki, enerji kayıplarının tam bir gün için yenilenmemesidir. Bu nedenle, bir güneş enerjisi ısıtma sisteminin en önemli unsurlarından biri, bir ısı akümülatörüdür – su içeren bir kap.

Güneş kollektörlü ev ısıtma şeması: 1 – soğuk su temini; 2 – ısı eşanjörü; 3 – ısı akümülatörü; 4 – sıcaklık sensörü; 5 – soğutma devresi; 6 – pompa istasyonu; 7 – kontrolör; 8 – genleşme tankı; 9 – sıcak su; 10 – üç yollu vana; 11 – güneş kollektörü

Güneş kollektörünün teknik cihazı da bir tür sınırlamadır. Kanalları oldukça küçük bir akış alanına sahiptir ve bu da mekanik safsızlıklarla tıkanma riskine yol açar. Ayrıca, soğutma suyunun geceleri donma olasılığı yüksekken, çalışma sıcaklığı aralığının üst sınırı 200–300 ° С’dir. Kollektörler, düşük bir sıcaklıkta gelen, güneş ışığı ile hızlı bir şekilde ısıtılan ve ısıyı bataryaya hızlı bir şekilde aktaran soğutucunun hızlı ve sürekli sirkülasyonu için tasarlanmıştır..

Vakumlu U şeklindeki güneş kolektörü tüpleri

Bu nedenlerden dolayı, ısı borularında doğrudan ısıtma için bir dizi özel katkı maddesi ile propilen glikol kullanmak gelenekseldir. Bu nedenle, ısıtma güneş sisteminin üçüncü zorunlu elemanı, genellikle yapısal olarak ısı akümülatörüne dahil edilen veya kollektörün kendisinin bir parçası olabilen özel bir soğutucu ve bir değişim devresidir..

Koleksiyoner çeşitleri ve farklılıkları

Cihazın teknik detaylarına girmeden, düz ve vakumlu toplayıcılar arasındaki temel fark, farklı iklim bölgelerinde kullanımlarının uygunluğunda yatmaktadır. Yassı toplayıcılar en iyi, sıfırın üzerinde hakim sıcaklıklara sahip güney enlemlerinde, kuzeye daha yakın vakumlu olanlarda kullanılır..

Düz güneş kolektörü tasarımı: 1 – soğutma suyu çıkışı; 2 – toplayıcı çerçevesi; 3 – yapılandırılmış doluya dayanıklı cam; 4 – emici; 5 – bakır borular; 6 – ısı yalıtımı; 7 – soğutma suyu girişi

Belirli tipte güneş kollektörlerini kullanmanın fizibilitesi bir dizi özellikten kaynaklanmaktadır:

• vakum toplayıcılarının karları kendi başlarına temizleyememesi;
• sıcaklık farkıyla büyüyen düz güneş kollektörlerinin yüksek ısı kayıpları;
• yassı kollektörlerin rüzgar yüklerine karşı düşük direnci;
• vakumlu güneş kollektörlerinde projenin yüksek maliyeti;
• düşük sıcaklık aralığı düz kollektörlerin etkin kullanımı.

Dolaylı ısı transferli vakum manifoldunun tasarımı: 1 – soğutulmuş ısı taşıyıcısının girişi; 2 – ısı eşanjörü (toplayıcı); 3 – kapalı bir fiş; 4 – vakum tüpü; 5 – alüminyum levha (emici); 6 – ısı borusu; 7 – çalışma sıvısı; 8 – ısıtılmış soğutma suyu çıkışı; 9 – ısı emici gövdesi; 10 – ısı borusu kondansatörü; 11 – yalıtım

En önemli farklılıklardan biri kurulum sürecindedir. Düz kollektörler, çatıya tamamen monte edilmiş halde teslim edilmesini gerektirirken, vakum kolektörleri sahada monte edilebilir. Ayrıca düz kollektörlerin genellikle kendi ısı akümülatörleri ve değişim devresi yoktur..

Güneş enerjisi sorunları

Güneş enerjisi ile ısıtma sistemlerinin dezavantajları vardır, bunlardan en önemlisi enerji kaynağının tutarsızlığıdır. Geceleri, sistem ısınmaz ve uzun süreli bulutlu havalarda, evi ısıtmak için açık bir gökyüzü beklemek ortalamanın altında bir zevktir. Yeterince büyük bir hacme sahip olan pil, en azından sabaha kadar gerekli miktarda ısıyı koruyabiliyorsa, yetersiz aydınlatma koşullarında birkaç gün otonom çalışma, yalnızca güneş çiftliğinin önemli bir genişlemesi ile beklenebilir. Bu da tam tersi soruna neden olur: maksimum güç moduna ulaşıldığında (örneğin, açık bir bahar gününde), böyle bir güneş sistemi, gölgelendirme ile birkaç emicinin daha yoğun ısı giderimini veya geçici olarak kapatılmasını gerektirecektir..

Rus ikliminin gerçeklerindeki güneş sistemlerinin tek veya ana ısıtma kaynağı olarak kullanılamayacağını anlamak önemlidir. Bununla birlikte, ısıtma mevsimi boyunca enerji tüketimini önemli ölçüde azaltabilirler. Hibrit toplayıcılar, ısıtıcıların fotosellerle birleştirildiği özellikle verimli çalışır. Bulanıklık IR radyasyonunun çoğunu geciktirirse, spektrumun fotoelektrik kısmının kaybı o kadar önemli değildir..

Güneş kollektörlerinin bir başka dezavantajı, kollektör-akümülatör sistemindeki soğutucunun zorla sirkülasyonuna duyulan ihtiyaçtır. Bazı vakum toplayıcılar, doğal sirkülasyon için bir tankla donatılmıştır ve emicinin üzerinde bulunur. Bu tür tesisatlar genellikle soğuk su beslemesinin basıncı altında su girişi olan sıcak su tedarik sistemlerinde kullanılır. Ancak, bu tür güneş kollektörlerinin bir ısıtma sistemi ile ortak çalışmasını kurmanın hala yolları vardır..

Tanklı vakumlu güneş kolektörü

Isıtma sistemine entegrasyon

Güneş kollektörlerini rastgele karmaşık bir sıvı ısıtma sistemiyle birleştirmenin iki yolu vardır. Ana enerji kaynağı gaz veya elektrik olabilir – önemli bir fark yoktur.

İlk seçenek, toplam günlük pili ısıtmaktır. Akümülatör, kazan ile birlikte ve sıralı olarak iletişim kurar; yeterince yüksek sıcaklıkta, ikincisi açılır ve sıvıyı ısıtır. Bu türden uygun şekilde tasarlanmış bir sistem, zorla sirkülasyon olmadan bile etkili bir şekilde çalışabilir..

1 – ısıtma devresi; 2 – ısıtma sıvısı; 3 – sıcaklık sensörü; 4 – pompa istasyonu; 5 – kontrolör; 6 – pompa; 7 – genleşme tankı; 8 – sıhhi su; 9 – soğuk su; 10 – sıcak su temini; 11 – güneş kollektörü; 12 – ısıtma kazanı

İkinci tip kombinasyon, iki devreli bir ısı akümülatörünün kullanılmasını içerir. Birincisi, sistemdeki soğutucunun ikinci ısıtılması yoluyla kollektörden ısı çıkarılır, bataryadaki su bir sıcak su kaynağı olarak işlev görür. Devreler birbirinden izole edildiğinden, ısıtma sisteminde ve güneş kollektöründen ısı değişim çevriminde daha fazla ısı emici akışkan veya antifriz kullanılabilir. Ana dezavantaj, sistemin uçuculuğudur, çünkü her iki devrede de dolaşım zorlanır.

1 – soğuk su temini; 2 – sıcaklık sensörü; 3 – güneş kollektörü ısı eşanjörü; 4 – kazan ısı eşanjörü; 5 – toplayıcı soğutma devresi; 6 – pompa istasyonu; 7 – kontrolör; 8 – genleşme tankı; 9 – sirkülasyon pompası; 10 – sıcak su çıkışı; 11 – ısıtma kazanı; 12 – güneş kollektörü

Güç hesaplama ve kurulum adımları

Güneş enerjisine geçiş, aceleyi ve yüzeysel bir yaklaşımı kabul etmez. Çoğu zaman, bir güneş sistemi kurmanın tavsiye edilebilirliğine ilişkin sonuçlar ancak birkaç yıllık gözlem ve hesaplamalardan sonra çıkarılabilir..

Ne yazık ki, yerel hava koşulları ortalamayı büyük ölçüde bozabileceğinden, güneş haritalarına güvenmek pek mantıklı değil. Bu nedenle, yapılacak ilk şey, kollektörlerin kurulduğu yerde güneş radyasyonunun yoğunluğu hakkında bağımsız olarak bir rapor hazırlamaktır. Piranometreler ölçümler için kullanılır; 5 bin ruble içinde, yeterli işlevlere sahip bir bütçe cihazı satın alabilirsiniz..

Piranometre

Ölçümler yıl boyunca yaklaşık bir hafta sıklıkta günün farklı saatlerinde yapılmalıdır. Ölçümler sırasında kollektörlerin eğim açısı ve yönü dikkate alınmalıdır. Elde edilen veriler nihayetinde hidrometeoroloji merkezinin yıllık bulutlu günlerin yüzdesi üzerindeki istatistikleriyle doğrulanır..

Güneş santralinin yüksek verimliliğini sağlamak için en olumsuz senaryo düşünülmeli, yani en düşük aydınlatmalı en uzun süre referans noktası olarak alınmalıdır. İdeal olarak, son 15 ila 20 yıldaki meteorolojik istatistikleri kullanarak daha da kötü hava koşulları ihtimalini hesaba katabilirsiniz. Gelen güneş enerjisi ile ilgili alınan veriler, absorpsiyon alanının gerekli toplam alanını oluşturmaya ve satın alınması gereken kollektör sayısını belirlemeye yardımcı olacaktır..

Belirtildiği gibi, kollektörler çok nadiren ana ısıtma kaynağı olarak kullanılırlar, genellikle yardımcı bir rol oynarlar. Ancak katılım payı hesaplanabilir, evin güç sisteminin toplam gücünün veya ısı kaybının yüzdesi olarak gösterilir. Gerekli sayıda kilovat aldıktan sonra, emicilerin optik verimliliği ile çarpılır, birkaç katsayı eklenir – yönlendirme, eğim, sıcaklık koşulları ve güvenlik marjı için düzeltmeler.

Üretilen gücün “net” değerine göre aşağıdakiler seçilir:

• belirli bir modelin gerekli kollektörü sayısı ve ortalama olarak, çalışma sırasında 10-15 başına bir yedek güneş kolektörü;
• üreticinin tavsiye ettiği kapasite ve sıcaklık direncine sahip boru sistemi;
• sirkülasyon grubu, kapama valfleri, diğer yardımcı cihazlar;
• depolama tankının hacmi ve yeri. Günlük depolama veya ısı çekme kapasitesi 20 kW’dan fazla olan sistemlerde, 15–20 m hacimli yalıtımlı beton tanklar inşa etmek mantıklıdır.³.

Kendi kendine kurulum ve bakım için, ekipman tedarikçisinin rüzgar yükleriyle ilgili tavsiyelerini dikkate alarak, bir sistem tasarımı hazırlamak, yardımcı cihazları yerleştirmek için bir yer ayırmak ve güney (kuzey yarımküre için) çatı eğimine güneş kollektörünü sabitlemek gerekir. Unutmayın, bir distribütörden eksiksiz bir ekipman yelpazesi satın alarak, bir ısıtma güneş sistemi projesi olmasa da, en azından iyi uyumlu ekipman ve bileşenlerin bir listesini ücretsiz olarak hazırlama fırsatına sahip olduğunuzu unutmayın..

Isı pompasına ihtiyacım var mı

Güneş enerjisi ile ısıtma sistemlerinin temel dezavantajlarından biri yüksek maliyettir. Yassı kollektörlerin üretimi için teknoloji iyi bir şekilde yönetilirken, vakum emiciler pahalıdır ve belirli hava koşullarında, yalnızca onları başarılı bir şekilde çalıştırmak mümkün olacaktır. Ancak başka bir alternatif var – hava tipi toplayıcılar.

Hava tipi güneş kollektörü

Daha basit cihaz nedeniyle, maliyetleri daha azdır, ayrıca otonom çalışma olasılığı vardır. Hava kollektörlerinin verimliliği, entegre bir güneş paneli ile çalışan bir üfleyici fanın kurulması ile artırılmıştır. Kanalların soğutulmasının hızlandırılmış ancak orantılı ısınması nedeniyle, kollektörden geri dönüş ısı kayıpları en aza indirilir. Güç sınırlandırması, fan hızını kontrol ederek veya sadece akışı kapatarak sağlanabilir – hava toplayıcıları termal şoktan korkmaz, ayrıca doğal devridaimi ayarlamak kolaydır.

Soğutucunun az miktarda ısınmasında hava sistemleri eksikliği. Havanın ısı kapasitesi daha azdır, ayrıca emici neredeyse her zaman odaklanmadan ısıtılır. Isıtma sistemine entegre olabilmek için (bu, genellikle bir havalandırma kanalının ısıtılmış bir odaya döşenmesinin imkansızlığı nedeniyle gereklidir), bir ısı pompası veya bir split sisteme gerçekten ihtiyaç vardır..

Bununla birlikte, hava kaynaklı ısı pompaları, klimanın verimliliğini artırmak için de kullanılabilir. Bunlarla sirkülasyon hızı, evsel havalandırma sistemlerinde kabul edilemeyen değerlere yükseltilebilir, bu da yüksek sıcaklık farkı nedeniyle çıktıda 2-3 kat artış sağlar. Geceleri kollektör, çalışma sıcaklığı aralığında düşük bir üretim oranına sahip olacaktır..

Isı taşıyıcı olarak kullanılan havanın nemi giderilebilir veya karbon dioksit veya başka bir ısı tutucu gazla değiştirilebilir. Bununla birlikte, su birincil devresine sahip ısı pompalarının kullanılması mantıklı değildir: bunlar başlangıçta yüksek bir sıcaklık farkıyla çalışmak üzere tasarlanmıştır ve bu nedenle güç artışı, kurulum maliyetini haklı çıkarmak için yeterli değildir..

Güneş enerjisi ısıtma sistemi maliyeti

Temiz enerjiyi kullanmanın zevki, en azından bugün için yüksek bir bedelle geliyor. Dürüst olmak gerekirse, bazı olumlu haberler var: son beş yılda, yassı kollektör üretme maliyeti 2-2,5 kat düştü, aynısı yakında vakum emicili cihazlardan da beklenebilir..

Düz ve vakumlu kollektörlerin maliyeti, üretim hacmine göre belirlenir – ideal aydınlatma koşullarında güneş radyasyonunun değeri, yani spesifik güç. Ortalama olarak, 1 kW’lık düz tip güneş kollektörleri için yaklaşık 350-500 $ ve harici bir batarya ile tam bir kurulum için – yaklaşık 800-1000 $ ödemeniz gerekecektir. Vakumlu güneş kollektörlerinin maliyeti, performans kalitesine, tüp malzemesine, ısı eşanjörü yalıtımına ve diğer özelliklere bağlı olarak kompleks başına 600 ila 1000-1200 ABD Doları arasında daha yüksek bir aralıkta dalgalanır..

Kapasitif kollektörler için ölçüm standardı, mümkün olan en yüksek sıcaklığa ısıtılmış litre su cinsindendir. Üretilen elektrik miktarını, emicinin toplam alanına göre veya suyun özgül ısısı ile ifade ederek hesaplayabilirsiniz. Sistemin karmaşıklığına bağlı olarak, maliyet büyük ölçüde değişir, orta pazar segmentinden örneklerden birinin fiyatı, yaklaşık 50 ° C’lik bir sıcaklık farkı ile 300 litre için (4-5 kişi için) 1.500 $ ‘a ulaşır, bu da 2.5 kW spesifik güce eşdeğerdir..

Benzer kayıtlar:

1. Taşınabilir termal çanta – çalışma prensibi ve süresi, en iyi modeller ve fiyat Taşınabilir termal çantalar, en iyi performans ve kalite için konforlu ve cazip çözümler sunar. Sürekli sıcaklık koruması sağlayan bu çantalar, aynı zamanda reset veya endüksiyon çalışma prensibiyle hava arasındaki ısı...
2. Güneş enerjisi kullanan ülkeler Güneş enerjisi, tüm dünyada hem çevreye dost, hem de ucuz kaynaklar arasında öne çıkan bir energidir ve dünya çapında kullanılmaktadır. Güneş enerjisi kullanan ülkeler arasında İngiltere, İsviçre, İspanya gibi batı...
3. Alternatif enerji kaynakları: güneş enerjisi Güneş enerjisi, doğal, uzun ömürlü ve verimli bir alternatif enerji kaynağıdır. Bu uzun vadede çevre dostu, ekonomik ve temiz bir yöntemdir. Güneş enerjisi çok yönlü bir enerji kaynağıdır – açık...
4. Toplum için güneş enerjisi – East Village’ın turlar için canlı binası, Teksas, ABD East Village, Teksas, ABD'de, konutların sınırlı güneş enerjisinden faydalanmasına olanak vermek için turlar, toplum için güneş enerjisiyle çalışan bir canlı binaya sahip. Güneş enerjisi gelecek nesillere kaliteli enerji vermek için...

Daha fazla bilgi edinin  Bir apartman dairesinde görüntülü interkom nasıl seçilir ve kurulur