Kolektor słoneczny: urządzenie i zasada działania

Fakt, że letnie strumienie światła słonecznego mogą zapewnić nam dużo darmowego ciepła, często przychodzi na myśl latem, w okresie gwałtownego upału i asfaltu oraz ścian ogrzewanych na słońcu. Przy dobrej pogodzie w lecie, na metr kwadratowy może spaść z 600 do 800 watów / h. To dużo Jeśli pomnożymy przez powierzchnię nasłonecznionego dziedzińca lub dachu, za pomocą kolektora słonecznego można zebrać energię porównywalną wielkością z potrzebą do ogrzewania domu.

Wyznaczenie kolektorów słonecznych ↑

Słoneczne kolektory termiczne umożliwiają gromadzenie energii i kierowanie odbieranego ciepła we właściwym kierunku:

• Zapewnienie ciepłej wody na prysznic, wannę i kuchnię;
• Ogrzewanie przestrzeni w małej zamkniętej szklarni lub ogrodzie dowolnego projektu prawie przez cały rok;
• Znaczący dodatek do domowego obiegu grzewczego w chłodne dni i prawie całkowite zaopatrzenie w chłodne jesienne dni.

Kolektor jest zaprojektowany do gromadzenia energii słonecznej w najwygodniejszej formie do użycia. Konwencjonalnie, zgodnie z urządzeniem kolektora słonecznego, ich konstrukcje można podzielić na trzy główne grupy:

1. Odkurzaj wiele rur lub płaskie z wymuszonym lub naturalnym obiegiem chłodziwa. Najczęściej są to konstrukcje stacjonarne przeznaczone do pracy sezonowej.
2. Powietrzne kolektory słoneczne, najprostsze i najlżejsze. Zgromadzone ciepło jest usuwane z ogrzanej powierzchni kolektora za pomocą strumienia powietrza.
3. W trzeciej wersji konstrukcji kolektorów słonecznych otrzymane ciepło można wykorzystać do przetworzenia go w energię elektryczną, od jednostek termo-chłodniczych po złożone maszyny z urządzeniami parowo-elektrycznymi.

Ta ostatnia grupa produktów rzadko znajduje popyt wśród ludności ze względu na wysokie koszty i złożoność usług..

Jak działa kolektor słoneczny z pełnym przepływem ↑

Najprostsza wersja płaskiej konstrukcji kolektora słonecznego to wersja pełnoprzepływowa z dwuwarstwowym radiatorem. Samo urządzenie, zgodnie z zasadą działania, jest podobne do letniej wersji prysznica, której podstawą jest beczka przetworzona na zewnętrznej powierzchni bitumicznym mastyksem lub czarną farbą.

Aby zwiększyć ilość zebranej energii słonecznej, konstrukcja kolektora słonecznego jest wykonana w postaci płaskiego pojemnika o stosunkowo małej grubości, 5-7 cm, szerokość i długość urządzenia zależy od konkretnych potrzeb mocy kolektora. Jedna ze ścian jest wykonana z anodyzowanego aluminium i pomalowana na czarno w kolorze sadzy, w kolorze, bez pojedynczego blasku. Jest to tak zwana powierzchnia odbiorcza lub robocza kolektora. Po wewnętrznej stronie roboczej części kolektora często wykonuje się cienkie żebra z aluminium lub tworzywa sztucznego, które poprawiają odprowadzanie ciepła ze ściany powierzchni roboczej do płynu chłodzącego – wody lub płynu niezamarzającego.

Aby zmniejszyć zanieczyszczenie i straty na powierzchni roboczej, instaluje się cienką przezroczystą folię lub arkusz tworzywa sztucznego lub szkła o dobrej izolacji termicznej. Od wewnątrz taka ochrona jest spryskana lustrzaną warstwą aluminium, co ostatecznie zmniejsza straty ciepła z powodu odbicia i konwekcji.

Konstrukcja płaskiego kolektora słonecznego może mieć ścianę warstwową z grafitu proszkowego, włókien metalowych i żywicy wzmacniającej zamiast konwencjonalnej blachy aluminiowej. Taki materiał ma dobrą przewodność cieplną i wysoką odporność na utlenianie..

Takie konstrukcje muszą być zamontowane na wzmocnionej ramie, zwykle po słonecznej stronie dachu lub ściany domu.

Systemy ogrzewania próżniowego ↑

Pomimo całej swojej prostoty, niezawodności i niskich kosztów, płaskie napędy słoneczne mają stosunkowo dobrą wydajność cieplną tylko w słoneczny dzień. Na wyższych szerokościach geograficznych lub wczesną wiosną – późną jesienią jego wydajność cieplna spada o połowę.

W porównaniu z płaskimi kolektorami słonecznymi systemy próżniowe mają wyższą wydajność. Konstrukcja oparta jest na pojedynczym elemencie termicznym – rurze próżniowej, zasada działania takiego kolektora słonecznego oparta jest na urządzeniu znanym w fizyce – rurze cieplnej, która jest dość złożona i kapryśna, ale skuteczna w działaniu. Cechą konstrukcyjną jest ultrawysoka przewodność cieplna, dzięki czemu całe ciepło, które spadło na jeden koniec rurki, jest gromadzone i skoncentrowane na drugim końcu w ciągu kilku chwil.

Element próżniowy jest podłużną rurką kolby wykonaną z trwałego szkła, od wewnątrz którego natryskiwana jest powłoka lustrzana. Dzięki jednokierunkowemu zwierciadłu strumień energii słonecznej swobodnie penetruje wnętrze żarówki i nie może uciec, jest skutecznie pochłaniany przez miedziany koniec rury cieplnej umieszczony wewnątrz korpusu żarówki. Aby zmniejszyć straty, wypompowano powietrze ze szklanej żarówki. Centralny miedziany element przenosi energię otrzymaną z strumienia światła na strumień nośnika ciepła, zwykle przeciwzamrożeniowy lub bezpośrednio do zbiornika na wodę.

Zalety próżniowych kolektorów słonecznych ↑

Zalety konwersji energii słonecznej w wersji z rurą cieplną:

1. Wydajność absorpcji i konwersji ciepła słonecznego jest 3-4 razy wyższa niż kolektorów płaskich i powietrznych;
2. Działa świetnie w zakresie temperatur 0-50^oC, podczas gdy inne typy kolektorów słonecznych, według opinii użytkowników, mają okres roboczy wynoszący 20^oZ;
3. Najmniejsza wrażliwość na kierunek i kąt padania światła słonecznego. Do normalnej pracy kolektora słonecznego wystarczy oświetlić słońce nawet pod ostrym kątem padania promieni słonecznych, w przypadku innych konstrukcji kolektorów słonecznych, gdy przekroczenie optymalnego kąta oświetlenia o więcej niż 20^o wydajność spada o 10% na godzinę.
4. Niska waga konstrukcji napędu słonecznego pozwala zainstalować go bezpośrednio na dachu, nawet bez specjalnego wsparcia.

Planując akwizycję, warto wziąć przybliżone obliczenie powierzchni kolektora słonecznego, w oparciu o stosunek: metr kwadratowy da około 50-55 litrów gorącej wody dziennie, ale nie wrzącą wodę. Bardziej dokładne informacje można znaleźć na stronach internetowych firm zajmujących się produkcją kolektorów słonecznych. Tam możesz uzyskać informacje o koszcie produktów. Każda firma udowadnia wysoką wydajność i niski koszt swoich produktów. Urządzenie próżniowe z 15 elementami będzie kosztowało około 15-20 tysięcy. ruble za moc grzewczą 1,3-1,5 kW i zbiornik magazynowy 80-100 litrów.

Interesujące cechy takich systemów kolektorów słonecznych obejmują możliwość niezależnego testowania działania każdej żarówki próżniowej, bez specjalnych narzędzi. Wystarczy wieczorem, w stanie bezczynności, położyć dłoń na dolnym końcu rury. Jeśli element pozostaje zimny przez długi czas i nie ma podobnej do szronu płytki w obszarze uszczelnienia kolby, urządzenie uznaje się za działające.

Gorąca woda ze zbiornika może być dostarczana grawitacyjnie, ale najczęściej instalują pompę wspomagającą o niskiej mocy, która pozwala szybko napełnić zbiornik po zużyciu gorącej wody. W poważniejszych wersjach konstrukcji kolektor słoneczny jest połączony z akumulatorem ciepła i elektronicznym systemem sterowania dostarczaniem i podgrzewaniem ciepłej wody. Koszt takich systemów wynosi nie mniej niż 1000 EUR. Gwarancja na systemy z rurami grzewczymi z reguły wynosi od 5 do 25 lat, w zależności od poziomu jakości materiałów użytych w urządzeniu.

Kolektory powietrza ↑

Im bardziej złożony projekt, tym droższe jest jego działanie, a tym większe prawdopodobieństwo nieoczekiwanych awarii. Pod tym względem konstrukcja kolektorów z powietrznym przenoszeniem ciepła jest mistrzem w prostocie i niezawodności. W rzeczywistości kolektor powietrza to zestaw pionowych kanałów lub rur o matowym czarnym wykończeniu. Kolektor wykorzystuje zasadę przyspieszenia ogrzanego powietrza w pionowej rurze.

Zalety i zalety konstrukcji powietrznej obejmują:

• Najwyższa niezawodność i prostota konstrukcji;
• Mała waga urządzenia, elastyczność instalacji i łatwość instalacji;
• Minimalne zużycie energii do pracy wentylatora, w niektórych przypadkach wentylator może się wyłączyć, a ogrzewanie odbywa się grawitacyjnie.

Konstrukcja kolektora składa się z dużej liczby cienkościennych rur aluminiowych o poczerniałej matowej powierzchni. Bateria rurowa ma centralny kanał doprowadzający zimne i odprowadzające gorące powietrze; w zimnym zainstalowano wentylator odśrodkowy o zerowym oporze. W razie potrzeby można go wyłączyć iw tym stanie praktycznie nie stwarza oporu dla poruszającego się przepływu powietrza.

Urządzenie ma wlot powietrza, który pozwala regulować ilość i stosunek powietrza pobieranego z zewnątrz i z ogrzewanego pomieszczenia.

W produkcji ciepła kolektory powietrza praktycznie nie są gorsze od systemów płaskich, wymagają pionowego ułożenia rur i maksymalnego nasłonecznienia. Moc można łatwo regulować, wybierając liczbę rurek wymiennika ciepła. Często powietrzne kolektory słoneczne są niezbędne do ogrzewania i wentylacji różnych pomieszczeń magazynowych, służą do suszenia różnych produktów warzywnych i owocowych.

• Kolektor słoneczny do wody
• Domowy kolektor słoneczny
• Domowy kolektor słoneczny do ogrzewania domu