Слънчеви слънчеви колектори и батерии, принцип на работа и ефективност

Слънчево отопление: колко ефективно?

С нарастването на цените на енергията използването на алтернативни енергийни източници става все по-спешно. И тъй като отоплението е основният източник на разходи за мнозина, отоплението е преди всичко: необходимо е да се плаща почти през цялата година и значителни суми. Ако искате да спасите, първото нещо, което имате предвид, е слънчевата топлина: мощен и напълно безплатен източник на енергия. И е напълно възможно да го използвате. И оборудването струва все пак и скъпо, но във време е по-евтино, отколкото термопомпите. Нека да говорим повече за това как слънчевата енергия може да се използва за отопление на къща.

Загряване от слънцето: за и против

Ако говорим за използването на слънчева енергия за отопление, тогава трябва да имате предвид, че има две различни устройства за преобразуване на слънчевата енергия:

• Слънчеви панели. Те произвеждат само електрически ток. Но вече можете да го използвате, за да осигурите работоспособността на всяко електрическо оборудване, включително работата на отоплителните уреди.
• Слънчеви колектори. Тези уреди затоплят течността (топлоносител) и могат да бъдат директно свързани към отоплителната система, а също така и с помощта на топлата вода за битови нужди.

Така че можете да осигурите къщата с топла вода и частично отопление със слънчева енергия

И двата варианта имат свои собствени характеристики. Въпреки, че веднага е необходимо да се каже, независимо от това, което изберете, не бързайте да изоставите отоплителната система, която имате. Слънцето изгрява, разбира се, всяка сутрин, но това не винаги е достатъчно светлина върху слънчевите клетки. Най-разумното решение е да се направи комбинирана система. Когато енергията на слънцето е достатъчна, вторият източник на топлина няма да работи. С това ще се предпазите и ще живеете в удобни условия и ще спасите.

Ако няма желание или възможност да инсталирате две системи, слънчевото Ви отопление трябва да има поне два резервоара за мощност. Тогава със сигурност може да се каже, че ще имате топлина така или иначе.

Предимства на използването на слънчева енергия за отопление:

• Безопасен и абсолютно "чист" източник на енергия.
• Намаляване на разходите за отопление и топла вода.
• Вие сте независими от състоянието на икономиката: слънцето винаги блести, както по време на кризата, така и по време на разцвета.
• Слънцето не се нуждае от пари за своята енергия. Друго нещо е, че държавата може да налага данъци на собствениците на слънчеви електроцентрали. Но досега това не се е случило - слънчевата енергия е безплатна.

Слънцето постоянно изпраща топлина на земята. И те могат да бъдат използвани за отопление на къщата

недостатъци:

• Зависимост от количеството входяща топлина от времето и района.
• За гарантирано отопление е необходима система, която да работи успоредно със слънчевата отоплителна система. Много от производителите на отоплителна техника предоставят такава възможност. По-специално, европейските производители на стени монтирани газови котли предвиждат съвместна работа със слънчево отопление (например котли Baxi). Дори ако сте инсталирали оборудване, което няма тази възможност, можете да съгласувате работата на отоплителната система с контролера.
• Твърди финансови инвестиции в стартовата линия.
• Периодична поддръжка: тръбите и панелите трябва да бъдат почистени от прилепнали отпадъци и измити от прах.
• Някои от течните слънчеви колектори не могат да работят при много ниски температури. В навечерието на тежката слана течността трябва да се източи. Но това не важи за всички модели, а не за всички течности.

Сега нека разгледаме по-отблизо всеки от видовете слънчеви отоплителни елементи.

Слънчеви колектори

За слънчево отопление се използват слънчеви колектори. Тези инсталации използват топлината на слънцето за загряване на течността за пренос на топлина, която след това може да се използва в система за отопление на водата. Специфичността е, че слънчевият бойлер за отопление на къщата създава само температура от 45-60 ° C, а най-високата ефективност показва при 35 ° C в изхода. Ето защо, такива системи се препоръчват за използване във връзка с подовете с топла вода. Ако не искате да се откажете от радиаторите или да увеличите броя на секциите (около два пъти приблизително) или да отоплявате охлаждащата течност.

За да се осигури топла вода и за отопление на водата, е възможно да се използват слънчеви колектори (плоски и тръбни)

Сега за видовете слънчеви колектори. Структурно има две модификации:

Във всяка от групите има вариации както на материалите, така и на дизайна, но принципът на тяхната експлоатация е еднакъв: охлаждащата течност преминава през тръбите, които се загряват от слънцето. Ето само дизайна са напълно различни.

Плоски слънчеви колектори

Тези слънчеви отоплителни системи имат прост дизайн и затова те могат да бъдат направени от собствени ръце, ако желаете. На металната рамка е фиксирано твърдо дъно. Слоят от топлоизолация се полага отгоре. Изолирана, за да намали загубите и стената на обвивката. След това има един слой адсорбер - материал, който абсорбира слънчевата радиация добре, превръщайки я в топлина. Този слой обикновено е черен. На фиксираните тръби на адсорбера, през които протича охлаждащата течност. От преди всичко тази конструкция е затворена с прозрачен капак. Материалът за покритието може да бъде закалено стъкло или една от пластмасите (най-често е поликарбонат). При някои модели материалът за пренасяне на светлината на капака може да бъде специално обработен: за да се намали отражението, той не е гладък, но леко непрозрачен.

Дизайн на плосък слънчев колектор

Тръбите в плосък слънчев колектор обикновено се подреждат от змия, има два отвора - вход и изход. Могат да се осъществят еднотръбни и двутръбни връзки. Това е когото ви харесва. Но за нормален пренос на топлина е необходима помпа. Една гравитационно течаща система също е възможна, но тя ще бъде много неефективна поради ниската скорост на охлаждащия поток. Този тип слънчев колектор се използва за отопление, въпреки че може ефективно да загрява вода за топла вода.

Има вариант на гравитационен колектор, но се използва главно за нагряване на вода. Този дизайн се нарича пластмасов слънчев колектор. Това са две пластини от прозрачна пластмаса, херметично запечатани върху тялото. Вътре има лабиринт за водно развитие. Понякога долният панел може да бъде боядисан в черно. Има два отвора - вход и изход. Водата се подава отвътре, когато се движи през лабиринта, то се загрява от слънцето и вече е топло. Тази схема работи добре с резервоар за вода и лесно загрява водата за топла вода. Това е съвременен заместител на обичайния цев, инсталиран на летния душ. И по-ефективна замяна.

Пластмасовият колектор се използва за затопляне на водата

Колко ефективни са слънчевите колектори? Сред всички битови слънчеви електроцентрали днес те показват най-добри резултати: тяхната ефективност е 72-75%. Но не всичко е толкова добро:

• те не работят през нощта и не работят добре в облачно време;
• големи загуби на топлина, особено при вятър;
• ниска поддръжка: ако нещо се обърка, трябва да промените значителна част или целия панел напълно.

Обаче често отопляването на частна къща от слънцето се извършва с помощта на тези слънчеви панели. Такива инсталации са популярни в южните страни с активна радиация и положителни температури през зимата. За нашите зими те не са подходящи, но през летния сезон те показват добри резултати.

Въздушен колектор

Тази инсталация може да се използва за отопление на въздуха у дома. Структурно е много подобно на описания по-горе пластмасов колектор, но въздухът циркулира и се загрява в него. Такива устройства се окачват на стените. Те могат да действат по два начина: ако въздушният хелиевият нагревател е запечатан, въздухът се извежда от стаята, загрява се и се връща в същата стая.

Въздушният колектор е монтиран на южната стена

Има още една опция. В него отоплението се комбинира с вентилация. Има отвори във външния корпус на въздушния колектор. Чрез тях студен въздух навлиза в структурата. Преминавайки през лабиринта, от слънчевата светлина се загрява и после се затопля в стаята.

Това отопление на къщата ще бъде повече или по-малко ефективно, ако инсталацията заема цялата южна стена и няма да има сянка на тази стена.

Тръбни колектори

Тук също така охлаждащата течност циркулира през тръбите, но всяка от тези топлообменни тръби се вкарва в стъклена колба. Всички те са свързани в колектор, който всъщност е гребен.

Схема на колектор на тръби (кликнете, за да увеличите размера на снимката)

Тръбните колектори имат два вида тръби: коаксиален и перо. Коаксиални - една тръба в тръба - са вплетени един в друг и техните ръбове са запечатани. Вътре между двете стени се създава тънка безвъздушна среда. Тъй като такива тръби се наричат ​​също вакуумни тръби. Фонтаните са редовна тръба, запечатана от едната страна. И се наричат ​​пера, защото за да се увеличи преносът на топлина, в тях се вмъква адсорберна плоча, която има извити ръбове и прилича на перо.

В допълнение, топлообменници от различен тип могат да бъдат вкарани в различни корпуси. Първите са топлинните канали Heat-pipe (Hit pipe). Това е цялата система за преобразуване на слънчевата светлина в топлинна енергия. Тръбата за топлина е куха медна тръба с малък диаметър, запечатана в единия край. На втория има масивен връх. В тръбата се запълва вещество с ниска точка на кипене. При нагряване веществото започва да кипи, част от него преминава в газово състояние и издига тръбата. По пътя от отопляемите стени на тръбата все повече се нагрява. Той удари горната част, където има известно време. През това време част от топлината прехвърля газа към масивния връх, постепенно се охлажда, кондензира и се утаява, където процесът се повтаря отново.

Веригата на топлина канал топлина тръба

Вторият начин - U-тип - е традиционна тръба, пълна с охлаждаща течност. Няма новини или изненади. Всичко е както обикновено: от едната страна влиза охладител, преминаващ през тръбата, се нагрява от слънчева светлина. Въпреки своята простота, този тип топлообменник е по-ефективен. Но се използва по-рядко. И всичко това, защото слънчеви бойлери от този тип съставляват едно цяло. Ако една тръба е повредена, цялата секция трябва да се смени.

Тръбните тръби с тръбна система струват повече, показват по-малко ефективност, но се използват по-често. И всичко, защото повредената тръба може да бъде сменена за няколко минути. И ако колбата се използва коаксиално, тогава тръбата може да бъде ремонтирана. Просто се демонтира (горната капачка се отстранява) и повреденият елемент (топлинен канал или самата крушка) се заменя с работен. След това тръбата се поставя на място.

Конвенционалната U-тръба е най-ефективният топлинен канал

Кой колектор е по-подходящ за отопление

За южните райони с мека зима и много слънчеви дни в годината най-добрият вариант е плоският колектор. В този климат тя показва по-висока производителност.

Тръбните резервоари са подходящи за райони с по-тежък климат. При тежки зими е по-подходящ за системи с топлинни тръби: те са топли дори през нощта и дори при облачно време, събирайки по-голямата част от спектъра на слънчевата радиация. Те не се страхуват от ниски температури, но трябва да се уточни точният температурен диапазон: зависи от веществото в термичния канал.

Тези системи могат да бъдат основните в компетентното изчисление, но по-често те просто спестяват разходите за отопление от друг, платен източник на енергия.

За Русия тръбните слънчеви системи са по-подходящи

Друго спомагателно отопление може да бъде събирач на въздух. Тя може да се направи в цялата стена и лесно се реализира от самия себе си. Той е идеален за отопление на гараж или вила. И проблемите с недостатъчно отопление могат да се появят не през зимата, както очаквате, но през есента. При студ и сняг на енергия на слънцето по време е повече, отколкото в облачно дъждовно време.

Слънчеви панели

Чувайки думата "слънчева енергия", първо мислим за батериите, които превръщат светлината в електричество. И това се прави от специални фотоелектрически преобразуватели. Те се произвеждат от промишлеността от различни полупроводници. Най-често за битови нужди използваме силициеви фотоклетки. Те имат най-ниската цена и показват достатъчно достойни резултати: 20-25%.

Слънчеви панели за частна къща в някои страни - често срещано явление

Директното използване на слънчеви панели за отопление е възможно само при котел или друго отоплително устройство на електричество, което свързвате към този източник на енергия. Също така слънчевите панели в комбинация с електро-батериите могат да бъдат интегрирани в електрическата мрежа на къщата за захранване и така да се намалят месечните сметки за използваната електроенергия. По принцип е съвсем реалистично напълно да се отговори на нуждите на семейството от тези съоръжения. Само средствата и квадратите ще отнемат много. Средно, с квадратен метър панел може да се получи 120-150W. Така че, помислете колко квадрати от покрива или прилежащата територия трябва да бъдат заети от такива панели.

Характеристики на отоплението чрез слънчева топлина

Целесъобразността на слънчевата отоплителна система е в съмнение на много хора. Основният аргумент е, че е скъпо и никога няма да плати за себе си. С факта, че е скъпо, трябва да се съгласим: цените на оборудването са доста големи. Но никой не ви пречи да започнете малък. Например, за да се оцени ефективността и практичността на идеята да се направи подобна инсталация. Цената е минимална, а презентацията ще има опит от първа ръка. След това ще зависи от вас да решите дали да се свържете с вас или не. Това е просто нещо: всички отрицателни послания от теоретиците. Нямаше нито един практикуващ. Има активно търсене на начини за подобряване, преработка, но никой не каза, че идеята е безполезна. Става дума за нещо, което казва.

Сега, когато инсталацията на слънчева отоплителна система никога няма да се изплати. Въпреки периода на изплащане

Ако включите слънчевата система паралелно с централизираното захранване, можете да запазите прилична сума

мостът в страната ни е голям. Това е сравнимо с продължителността на живота на слънчевите колектори или батериите. Но ако погледнете динамиката на покачващите се цени на всички енергийни ресурси, тогава можем да предположим, че скоро ще падне до доста приемливи срокове.

Сега всъщност как да направите системата. На първо място, трябва да определите нуждата от вашата къща и седемте в топла и топла вода. Общата методология за изчисляване на слънчевата отоплителна система е, както следва:

• Познавайки в кой регион се намира къщата, можете да разберете колко слънчева светлина пада на 1m 2 квадратчета през всеки месец от годината. Експертите наричат ​​това ужас. Въз основа на тези данни ще можете да прецените колко са слънчевите панели, от които се нуждаете. Но първо трябва да определите колко топлина ще се наложи за отопление и загряване на БГВ.
• Ако разполагате с топломер, тогава знаете количеството гореща вода, която харчите месечно. Изведете средните данни за разходите за един месец или разчитайте на максималния поток - това е, което иска. Също така трябва да имате данни за топлинните загуби у дома.
• Потърсете слънчеви нагреватели, които бихте искали да снабдите. Като имате данни за тяхната производителност, можете грубо да определите броя на елементите, необходими за покриване на вашите нужди.

В допълнение към определянето на броя на компонентите на слънчевата система, ще трябва да определите обема на резервоара, в който ще се натрупа топла вода за топла вода. Знаейки действителните разходи на вашето семейство, може лесно да направите това. Ако имате инсталиран уред за битова гореща вода и разполагате с данни за няколко години, можете да извлечете средното потребление на ден (средно месечно потребление, разделено на броя дни). Това е за количеството резервоар, от който се нуждаете. Но резервоарът трябва да бъде взет с марж от около 20%. Само за всеки случай.

Схематична схема на отопление на къща със слънчеви колектори

Ако няма налична БГВ или метра, можете да използвате нормите за потребление. Един човек на ден прекарва 100-150 литра вода на ден. Като знаете колко хора постоянно пребивават в къщата, ще изчислите необходимия обем на резервоара: процентът се умножава по броя на наемателите.

Веднага трябва да се каже, че рационалното (по отношение на възвращаемостта) за средната зона на Русия е слънчева отоплителна система, която покрива около 30% от нуждата от топлоенергия и напълно доставя топла вода. Това е средният резултат: през някои месеци отоплението ще бъде 70-80%, осигурено от слънчевата система, а в някои (декември-януари) само с 10%. И отново, много зависи от вида на слънчевите панели и региона на пребиваване.

И това не е просто "север" или "юг". Става въпрос за броя на слънчевите дни. Например, в много студена Чукотка, слънчевото отопление ще бъде много ефективно: там слънцето почти винаги грее. В много по-мекия климат на Англия, с вечни мъгли, ефективността му е изключително ниска.

резултати

Въпреки многото критици, които говорят за неефективността на слънчевата енергия и прекалено дългия период на изплащане, все повече и повече хора преминават поне частично към алтернативни източници. В допълнение към спестяването на много, тя привлича независимост от държавата и нейната ценова политика. За да не съжалявате за суетните суми, първо може да проведете експеримент: направете сами една от соларните инсталации и решете сами колко те привличат (или не).