Солнечные коллекторы система: Как работает солнечный коллектор на вакуумных трубках • Ваш Солнечный Дом

Содержание

Как работает солнечный коллектор на вакуумных трубках • Ваш Солнечный Дом

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 31 октября, 2021

Опубликовано

Принцип работы

Солнечный вакуумный коллектор (преобразователь тепловой энергии солнца) обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии таких коллекторов, при степени вакуума 10ֿ, составляет 98 %. Солнечные коллекторы обычно устанавливаются непосредственно на крыше зданий таким образом, чтобы наиболее эффективно использовать площадь крыши для сбора энергии. Коллекторы монтируются практически под любым углом, от 5 до 90 градусов. Минимальный угол наклона необходим для обеспечения циркуляции теплоносителя Срок службы вакуумных коллекторов — не менее 20 лет.

Резервуар-теплообменник представляет собой автоматизированную систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии. Нагретая таким образом вода поступает из теплообменника внутреннего блока в радиаторы системы отопления, а вода из резервуара используется для горячего водоснабжения.

Блок управления предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе и резервуаре-теплообменнике, а также для выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток. При этом контроллер регулирует поток теплоносителя через теплообменник, определяет направление подачи тепла (на ГВС или на отопление). В ночное время автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры внутри помещения. Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить:

  • Круглогодичное горячее водоснабжение;
  • Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 80% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

Конструкция элементов

вакуумный коллектор

Конструкция коллекторов с вакуумными трубами состоит из параллельных рядов прозрачных трубчатых профилей. Используются трубы типа ”стекло-стекло”. Внутренняя труба покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует солнечную энергию и препятствует потерям тепла. Такие трубы функционируют и в пасмурную погоду, и при отрицательной температуре, они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло. Инфракрасное излучение, которое проходит сквозь облака, также поглощается и преобразуется в тепло. Трубки обычно выполнены из боросиликатного стекла.

Конструкция вакуумных труб похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Для всесезонных систем в коллекторах применяются вакуумные трубы с встроенными термотрубками (тепловыми трубками). Термотрубка – это закрытая медная труба с небольшим содержанием легкокипящей жидкости. Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура водопотребления или незамерзающей жидкости отопительного контура. Конденсат стекает вниз, и все повторяется снова.

Приемник солнечного коллектора медный с полиуретановой изоляцией, закрыт нержавеющим листом. Передача тепла происходит через медную „гильзу“ приемника. Благодаря этому отопительный контур отделен от трубок, при повреждении одной трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, при этом нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.

Резервуар-теплообменник

Конструктивно выполнен в виде бойлера-накопителя. Предназначен для накопления и сохранения тепла, и обычно включает в себя одну или две внутренние теплообменные спирали. Остальное оборудование системы обычно включает насос, манометр, клапан давления, вентили, кран регулировки налива воды, соединители, манометр, вентиль безопасности на 6 атм., набор для безопасного подсоединения к отопительной системе. Как опция бак может оснащаться электронагревателем мощностью от 1 до 3 кВт.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом главного котла и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур. Такая последовательность работы системы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что к ней легко могут подсоединяться другие нагревательные системы.

Системный контроллер для солнечных водонагревательных систем

Контроллер предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе, в резервуаре-теплообменнике и выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток.

Контроллер выполняет следующие основные функции:

  • Индикацию температуры коллектора;
  • Индикацию температуры в резервуаре;
  • Индикацию температуры обратного потока теплоносителя;
  • Установка температуры включения принудительной циркуляции теплоносителя;
  • Установка времени включения и выключения системы отопления;
  • Установка температуры и времени дополнительного подогрева;
  • Установка температуры «антизамерзания»;
  • Индикацию повреждения датчиков.

Типы гелиосистем

Различают два типа гелиосистем: сезонные и круглогодичные (всесезонные)

К сезонным системам относятся вакуумные коллекторы с прямой теплопередачей солнечной энергии воде. В таких системах вакуумные трубки расположены под определенным углом и соединены с накопительным баком. Из него вода протекает прямо в трубки, нагревается и возвращается обратно.

К преимуществам этой системы относится непосредственная передача тепла воде без участия других элементов. Минусом можно считать несколько больший объем воды контура теплообменника (60-200 литров). Основным преимуществом остается низкая стоимость и высокий КПД, до 98 %.

К всесезонным системам относятся вакуумные коллекторы с термотрубками. Принцип действия таких коллекторов прост и припоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, в которой, через верхнюю часть коллектора и змеевик протекает, незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников, а затем горячая жидкость перекачивается через змеевик бака-аккумулятора и нагревает воду в баке. Цикл передачи тепла из коллектора к аккумулятору длится до тех пор, пока длится день (и температура на выходе коллектора выше температуры в баке на уровне теплообменника). Работу насоса контролирует электронный контроллер. Датчики контроллера находятся в коллекторе и в баке-аккумуляторе. Они измеряют температуру в системе. Кроме того, расширительный бак предохраняет систему от слишком высокого давления, возникающего при возрастании температуры и не использовании воды потребителями.

Область применения

  • Обеспечение горячим водоснабжением жилых домов, коттеджей, дачных домиков, гостиниц, ресторанов, теплиц, бассейнов и т.д.;
  • Отопление помещений в весенне-осенний период и экономия энергоносителей системы отопления в зимний период до 50%.
  • Поддерживающее отопление помещений при применении с технологией «теплый пол»

Источник: http://forum.truba.ua/index.php?topic=2983.030 Апрель 2008

Эта статья прочитана 23543 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 66

    Интересные ссылки по солнечным коллекторам Солнечные коллекторы: правда и мифы. Приведено сравнение плоских и вакуумных коллекторов. Написано все, на удивление, правильно, видно что писал не журналист, а практик. Видео о солнечных коллекторах https://youtu.be/Bm-hgBhgwL0 Процесс кипячения воды в вакуумной трубке Испытания…

  • 62

    Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление с вакуумными солнечными коллекторами В вакуумном водонагревателе-коллекторе объем, в котором находится темная поверхность, поглощающая солнечное излучение, отделен от окружающей среды вакуумированным пространством, что позволяет практически полностью устранять потери теплоты в окружающую среду за счет…

  • 60

    Эскизный проект загородного сельского дома с отоплением от солнечного коллектора Вырезка из журнала «Наука и Жизнь», кажется №12 за 1985 год. Арх. А.Семенов. СОЛНЕЧНЫЙ ДОМ Возможность использования солнечной энергии для экономии топлива при обогреве характеризуют следующие цифры. Среднее за год…

  • 58

    ГОРЯЧАЯ? В ЛЮБОЕ ВРЕМЯ! Многие жители села и садоводы имеют на своих участках душ. Как правило, это небольшая отдельно стоящая закрытая постройка с баком на крыше. Из него самотеком по трубе к душевой сетке поступает холодная вода. Конечно, в жаркий…

  • 55

    Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…

  • 54

    Какой коллектор лучше — вакуумный или плоский? Вакуумные коллекторы 1. Tрубчатый коллектор работает при рассеянном излучении, в том числе в зимний период и в пасмурную погоду, так как он способен абсорбировать диффузионную радиацию благодаря высокоселективной абсорбционной поверхности. Зависимость КПД коллекторов…

Солнечный коллектор «СОКОЛ-ЭФФЕКТ» 8 495 528-22-41

Волгоградская обл.

ООО «ВИК»

400074, г. Волгоград,
ул. Майкопская, 5Г

Сайт: http://www. vic-info.ru

Почта: [email protected]

Тел.: 88442-900-200; 88442-900-600

Моб.: +7-937-7188488

Бокарев А.В.

Краснодарский Край

ООО «Энергия природы»

350000,
Краснодар,
Ростовское шоссе, 22/1

www.altenergylab.ru

E-mail: [email protected]

 тел.:+7 861 20-40-221
моб.+7 988 3570878

Алещенко А.Е.

Краснодарский Край

ИП Диденко О.В. «НОВАЯ ЭНЕРГИЯ»

353292, Горячий Ключ,
ул. Ленина, 37А, офис 33

Сайт: http://www.nvsolar.ru
Почта: [email protected]

Тел.:+79951875743
+79585455720
+79183340445
Моб.: +7(918)121-2271

Краснодарский Край

ООО «Атмосфера»

г. Краснодар, проезд Репина, 10

Сайт: http://www.atmosfera.msk.ru
Почта: [email protected]

Тел.:+7(861)203-4065 Моб.: +7(918)121-2271

Титов Сергей

Москва, Московская обл.

ООО фирма «Технокон М Лтд»

129343, Москва
пр-д Серебрякова, 2, корп. 1

http://andi-grupp.ru

http://optonimpex.ru

http://optonimpex.com

http://solar-kollektor.ru

E-mail: [email protected][email protected]

Тел: (495) 748-11-78 — многоканальный,

(495) 737-39-81

Васильева И.И.

Приморский Край

ООО «ВОСТОКБУНКЕР»

692904, Приморский Край, г. Находка, ул. Портовая, 1, 510

E-mail:[email protected]

тел.:+7 924 2546633

Сподобаев В.В.

Республика Крым

ООО «Гелио-Крым»

г. Симферополь, ул. Глинки, 80

www.gelio-krim.ru

E-mail:[email protected]

тел.: +7 978 7559513

Васильев А.Е.

Типы солнечных коллекторов | Atmosfera™. Альтернативные источники энергии. Солнце. Ветер. Вода. Земля.

Плоские солнечные коллекторы

Основным элементом плоского солнечного коллектора является абсорбер — металлическая пластина со специальным поглощающим покрытием и напаянным на нее проточным трубопроводом. Абсорбер заключен в специальный корпус, у которого лицевая стенка прозрачная (через нее в коллектор проникает солнечное излучение), а тыльная утеплена минераловатной плитой либо слоем другого утеплителя.

Внутренний трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель, на абсорбере может располагаться по-разному. Выделяют 2 основных типа расположения: “меандр” и “арфа”. Компания Атмосфера предлагает плоские солнечные коллекторы обоих типов.

Для повышения эффективности коллектора на абсорбер может быть нанесено специальное селективное покрытие. Наличие селективного покрытия значительно увеличивает производительность плоского коллектора, но, в то же время, увеличивает его стоимость.

Для уменьшения теплопотерь в холодное время года корпус плоского коллектора делают максимально герметичным. Таким образом теплоизоляция абсорбера достигается за счет слоя воздуха или инертного газа со стороны прозрачной передней стенки, и слоя утеплителя со стороны задней стенки.

Плоские коллекторы являются более эффективными в теплое время года, однако в зимнее время их эффективность значительно снижается по причине достаточно высоких теплопотерь.

Существуют также еще один вид плоских солнечных коллекторов — вакуумный плоский коллектор. В вакуумном плоском коллекторе теплоизоляция абсорбера от окружающей среды достигается не за счет слоя теплоизоляции, а за счет создания внутри короба глубокого вакуума, предотвращающего теплопотери. Такие коллекторы обладают максимальной продуктивностью среди плоских коллекторов, однако, являются более сложными в монтаже и эксплуатации, и, что существенно, очень дорогими.

Неоспоримыми преимуществами плоских солнечных коллекторов являются их невысокая цена при высокой эффективности в теплое время года. К недостаткам можно отнести низкую производительность в зимний период, а также сравнительное неудобство их монтажа на труднодоступные кровли. Плоский коллектор являются цельной неразборной конструкцией, из-за чего поднимать и устанавливать на крышу его приходится целиком.

 

Солнечные системы горячего водоснабжения и отопления

Опубликовано: 15 февраля 2017 г.

1261

Плата за расход энергоносителей, использованных на обеспечение теплоснабжения, включающего отопление и ГВС, является одной из основных статей расхода потребительского бюджета. Особенно актуально это для владельца частного дома, который решает вопрос устройства водо- и теплоснабжения здания самостоятельно.

Организация энергоэффективной системы теплоснабжения дачи, коттеджа с использованием энергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) не только создает эффект значительной экономии невозобновляемых энергоресурсов и расходов денежных средств потребителя, но и способствует сохранению экологии окружающей среды.

Прообразы современных систем ГВС с использованием солнечной энергии (гелиосистемы) давно знаком дачникам – кто не устанавливал на крыше летнего душа на своем участке бак, исправно снабжавший в солнечные дни «почти горячей» водой? Современные гелиосиcтемы, унаследовав главный принцип конструкции, работают значительно эффективнее. Теоретически такие системы при их правильной установке и разумной эксплуатации в состоянии обеспечить до 90 % потребностей в горячей воде. На практике же это напрямую зависит не только от выбора оборудования и грамотного монтажа, но, в первую очередь, от того, в каком регионе находится дом, оснащенный такой системой.

Первоначальная установка солнечной системы ГВС и тем более отопления – дело весьма затратное, особенно если использовать для этого передовые технические решения. Однако вложения начинают окупаться практически с момента запуска системы в эксплуатацию.

Принципиальная конструкция

Принципиально такая гелиосистема (рис. 1, 2), предназначенная для обеспечения отопления и ГВС, включает в себя следующие основные компоненты:

– солнечные коллекторы;

– насосный модуль с группой безопасности;

– трубопровод;

– контроллер;

– водяной бак-аккумулятор;

– дублирующий источник энергии.

Рис. 1. Принципиальная схема гелиосистемы теплоснабжения

Рис. 2. Система теплоснабжение коттеджа, включающая гелиоколлектор.

Солнечный коллектор (или гелиосборник) – основной рабочий модуль любой гелиосистемы, именно в нем происходит поглощение энергии солнечных лучей и нагрев за счет этого первичного теплоносителя. Солнечные коллекторы могут быть встроены в отдельные элементы конструкции здания – стены, кровлю (рис. 3 а, б), а могут являться и самостоятельным, отдельным устройством, не относящимся к зданию.

Рис. 3. Гелиоколлекторы на крыше дома: a – плоские, б – трубчатые вакуумные.

При установке гелиосистемы необходимо правильно учитывать движение солнца по небосклону и как следствие наклон и ориентацию крыши, стен и установленных на ней гелиосборников по сторонам света.

В гелиосборнике нагревается вода или иной тип теплоносителя. Циркуляцию жидкости в коллекторе обеспечивает насос, в некоторых системах осуществляется естественная циркуляция. Нагретый теплоноситель циркулирует по первичному контуру, отдавая тепловую энергию через теплообменник теплоносителю вторичного контура (вода) в резервуаре-аккумуляторе. Теплообменник может быть встроен в резервуар в виде змеевика или же выполнен как отдельное устройство. Процесс аккумуляции тепла регулируется автоматически благодаря контроллеру, управляющему работой насоса в гелиосистеме. В случае необходимости автоматика запускает дублирующий источник энергии.

Гелиосистемы различаются как по виду используемого в них теплоносителя (жидкостные – вода, антифриз и воздушные), так и по продолжительности работы – круглогодичные или сезонные, что особенно актуально в нашей стране.

Сезонные гелиосистемы горячего водоснабжения выполняются обычно одноконтурными. Они активно используются в летние и переходные месяцы, когда температура окружающего воздуха имеет положительные значения.

Если гелиосистема используется для отопления здания, то ее обычно выполняют двухконтурной, а чаше всего – многоконтурной. При этом в разных контурах применяют различные теплоносители, например, в гелиоконтуре – водные растворы незамерзающих жидкостей, в промежуточном – вода, а в конечном, «потребительском», – воздух. Чаще всего это относится не к сезонным, а к круглогодичным системам теплоснабжения зданий; в таких системах, как правило, предусмотрен также мощный теплогенератор, работающий, например, на органическом топливе.

Трубчатый коллектор

Как уже отмечалось выше, солнечный коллектор – главный элемент любой гелиосистемы, от его выбора зависит эффективность системы и экономический эффект применения.

Простейший тип солнечного коллектора трубчатый (рис. 4), установленный под углом к горизонту, например, на крыше здания или во дворе, в котором теплоноситель нагревается от энергии солнечного излучения, проходя через батарею тонких трубок. Циркуляция обеспечивается за счет естественной конвекции, что избавляет владельца от затрат на электроэнергию для насоса.

Рис. 4. Трубчатый солнечный коллектор

Схема работы трубчатого коллектора следующая:

– из резервуара теплоноситель под действием силы тяжести попадает в нижнюю часть радиатора;

– нагреваясь, теплоноситель поднимается по трубкам вверх, в то время как в нижнюю часть из резервуара попадает новый остывший теплоноситель;

– пройдя через радиатор, теплоноситель вновь попадает в резервуар, замыкая, таким образом, цикл кругооборота;

– нагретый теплоноситель из резервуара забирается в систему отопления, водоснабжения либо в теплообменник.

Плоские солнечные коллекторы

Плоские гелиоколлекторы  – самый распространенный тип гелиосборников в бытовых системах ГВС и отопления (рис. 5). Основной элемент плоского коллектора – поглощающая пластина, которая задерживает солнечный свет, преобразует его в тепло и передает теплоносителю. Поверхность теплоприемника обычно окрашена в черный цвет; для уменьшения потери тепла с поверхности пластины над ней устанавливается прозрачное покрытие, а для уменьшения потерь тепла с тыльной стороны пластина коллектора покрывается тепловой изоляцией.

Рис. 5. Плоский солнечный коллектор

В нормальном рабочем режиме накопленное в коллекторе тепло расходуется на нагрев циркулирующего через него теплоносителя. А потому основной характеристикой солнечного коллектора является объем теплоносителя, нагретого до заданной температуры в течение светового дня квадратным метром коллектора. В средней полосе Европы в летний период производительность таких коллекторов позволяет с 1 м2 получить 50–60 л воды, нагретой до 60–70 °С. КПД такого коллектора составляет около 70 %, что напрямую зависит от погодных условий и региона, где расположено здание. Плоские коллекторы собирают как прямое, так и рассеянное излучение и поэтому могут работать также и в облачную погоду. В связи с этим, а также с учетом относительно невысокой стоимости они являются предпочтительными при нагревании жидкостей до температур ниже 100 °С.

Вакуумированные коллекторы

Вакуумированные или вакуумные коллекторы способны получать воду более высокой температуры;  они заметно эффективнее плоских гелиосборников, но при этом тяжелее, дороже и к тому же требуют грамотной эксплуатации.  

Благодаря использованию самого лучшего из возможных теплоизоляторов – вакуума, – общие потери тепла в коллекторе минимальны. КПД вакуумированного коллектора остается стабильно высоким даже при неблагоприятных погодных условиях. При температуре воздуха -45 °С и рассеянном солнечном свете производительность вакуумного коллектора на 40 % выше, чем у других видов такого оборудования.

Основной элемент таких коллекторов – вакуумная трубка, конструкция которой состоит из двух трубок – внешней и внутренней. Между внутренней поверхностью внешней трубки и наружной поверхностью внутренней существует герметичное пространство, из которого откачан воздух для создания вакуума. Как известно, вакуум, в котором нет среды для конвективного переноса энергии, является одним из самых эффективных типов термоизоляции. Внутренняя трубка изготавливается, как правило, из меди и имеет селективное покрытие, абсорбирующее солнечное излучение, а вакуумное пространство предотвращает конвективные потери тепла (рис. 6). Солнечное излучение проходит сквозь наружную стеклянную трубку, попадает на трубку-поглотитель и превращается в тепло. Это тепло передается жидкости, протекающей по внутренней трубке.

Рис. 6. Вакуумные трубки солнечного коллектора

Вакуумированные коллекторы, как правило, выполняются модульными – трубки можно добавлять или убирать по мере надобности, в зависимости от потребности в горячей воде.

В регионах, для которых характерны значительные перепады температур, вакуумные коллекторы гораздо эффективнее плоских. Во-первых, они хорошо работают в условиях как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Эта особенность в сочетании со свойством вакуума минимизировать потери тепла наружу делает эти коллекторы незаменимыми в условиях холодной, пасмурной зимы. Во-вторых, благодаря округлой форме вакуумной трубки, солнечный свет падает перпендикулярно поглотителю в течение большей части дня, в то время как в неподвижно закрепленном плоском коллекторе солнечный свет падает перпендикулярно его поверхности лишь в полдень.

Обычные  плоские солнечные коллекторы рассчитаны на применение в регионах с теплым солнечным климатом, в неблагоприятные дни – в холодную, облачную и ветреную погоду – их эффективность резко падает. А конденсация и перепады влажности, связанные с погодными условиями, приводят к преждевременному износу и в свою очередь к ухудшению эксплуатационных качеств системы и ее поломкам. Эти недостатки несвойственны системам с вакуумными коллекторами.

Основное же преимущество вакуумных коллекторов – эффективность при минусовых температурах.

Установки на основе вакуумных коллекторов подразделяются по способу нагрева воды на прямого нагрева (сезонные) и косвенного (всесезонные).

В вакуумных гелиоколлекторах с прямой теплопередачей солнечной энергии воде стеклянные вакуумные трубки и бак-аккумулятор монтируются на одну раму под углом 40–60°. Трубки входят непосредственно в накопительный бак ГВС через уплотнительное резиновое кольцо (рис 7).. Вода нагревается в вакуумных трубках и вследствие уменьшения плотности более горячие слои жидкости поднимаются в бак за счет естественной циркуляци.

Рис. 7. Вакуумный коллектор прямого нагрева

Такие системы работают без давления, без циркуляционного насоса – гидравлику обеспечивают силы гравитации. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает уровень воды в баке. В качестве теплоносителя используется вода, фазовый переход которой (замерзание) в системе недопустим. Поэтому такие коллекторы, которые в средней полосе России можно использовать в период с апреля по сентябрь, до заморозков, называют сезонными.

Преимущества таких коллекторов – простота конструкции, КПД до 96 %, сравнительно низкая стоимость и энергонезависимость.

Вакуумные гелиоколлекторы с косвенной теплопередачей тепла воде называют сплит-системами (не путать с кондиционерами!), а также всесезонными или раздельными. Принцип действия таких солнечных коллекторов похож одновременно на работу сплит-кондиционеров и установок центрального отопления. Это закрытая система, которая работает под давлением водопровода или за счет циркуляционного насоса

В таких установках применяются вакуумные тепловые трубки, которые могут работать при температурах до –50 °С. Солнечный коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом (рис. 8). Солнечный коллектор обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель внутри здания. Теплоноситель циркулирует в системе принудительно. Работа системы автоматизирована и регулируется контроллером.

Рис. 8. Вакуумный  коллектор непрямого нагрева

Герметизированная внутренняя трубка вакуумного гелиоколлектора содержит небольшой объем имеющей низкую энергию фазового перехода жидкости. Под воздействием солнечного нагрева она испаряется, воспринимая тепло от вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются, сообщая энергию низкозамерзающей жидкости (антифризу) – теплоносителю основного контура. Конденсат стекает вниз тепловой медной трубки, затем цикл повторяется. Такая трубка устойчива к замораживанию и сохраняет работоспособность до –50 °С.

Испарение легкокипящей жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки 30 °С. При меньшем ее значении трубка как бы запирается (прекращается конвективный перенос энергии) и дополнительно сохраняет тепло. Такие трубки эффективно функционируют не только в пасмурную погоду, но и при отрицательной температуре, преобразуя как прямые, так и рассеянные солнечные лучи в тепло.

Через верхнюю часть солнечного коллектора и змеевик бака-аккумулятора (накопительного бойлера) протекает незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников и через змеевик (теплообменник) бака-аккумулятора нагревает воду.

Цикл передачи тепла из коллектора к баку-аккумулятору длится до тех пор, пока продолжается световой день и температура на выходе коллектора выше температуры воды в баке. Приемник солнечного коллектора выполнен из меди с полиуретановой изоляцией, закрыт листом анодированного алюминия. Передача тепла происходит через медную гильзу приемника. Благодаря этому, солнечный контур сепарирован от трубок и при повреждении какой-либо сохраняет работоспособность. Операция замены (демонтажа) очень проста и не требует слива низкозамерзающей жидкости из контура.

Включение и выключение циркуляционного насоса осуществляется контроллером на основании показаний датчиков температуры, смонтированных на выходе коллектора, в баке-накопителе и «обратке» системы теплоснабжения (в том случае, если предусмотрено отопление за счет солнечной энергии). Установленный расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при увеличении объема низкозамерзающего теплоносителя вследствие его разогрева.

Сплит–система с принудительной циркуляцией представляет собой автоматизированную систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного за счет инсоляции. Автоматическое регулирование позволяет ей функционировать также в бивалетном и мультивалентном режимах, используя энергию и от других источников энергии (электрических водонагревателей, газовых, жидкотопливных и твердотопливных котлов, тепловых насосов), обеспечивающих работу систему при поступлении недостаточного количества солнечной энергии и в пиковых режимах.

Бак-аккумулятор косвенного нагрева, предназначенный для нагрева и накопления горячей воды, может быть выполнен, например, в виде емкости из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции, поверх которой расположен эмалированный стальной лист. В баке обычно расположены одна или две внутренние теплообменные спирали – змеевики. Он может быть дополнительно оснащен электронагревателем (ТЭНом) мощностью до 2,5 кВт, теплообменниками, коммутированными с тепловым насосом или пиковым котлом.

Воздушные коллекторы

Такие коллекторы обладают серьезным преимуществом –  им не свойственны проблемы замерзания и кипения теплоносителя, от которых порой страдают жидкостные системы. И хотя утечку теплоносителя в воздушном коллекторе труднее заметить и устранить, чем в жидкостной системе, подобная неприятность чревата куда меньшими проблемами, нежели  жидкости, а это заметно снижает стоимость эксплуатации системы.

Материалы, используемые в воздушных системах, например, пластиковое остекление, заметно дешевле тех, что применяются в жидкостных, прежде всего, потому, что  рабочая температура в воздушных системах ниже.

Воздушные коллекторы представляют собой простые плоские панели и используются в основном для отопления помещений; нередко их применяют для сушки сельскохозяйственной продукции. Элементом, нагревающимся от солнечного излучения в таких коллекторах, служат ребристые (для увеличения теплоотдачи) металлические панели, системы металлических труб, многослойные экраны, в том числе и из неметаллических материалов. Воздух в таких коллекторах нагревается от непосредственного контакта с поверхностью поглощающего солнечное излучение элемента. Вся система должна быть теплоизолирована. 

Циркуляция воздуха может быть как естественной, так и принудительной. В последнем случае в солнечных воздухонагревателях устанавливаются вентиляторы.

Главные достоинства воздушных коллекторов – простота и надежность. Такие коллекторы имеют простое устройство. При хорошем уходе коллектор может прослужить 10–20 лет, а управление им не представляет сложностей. Промежуточный теплоноситель не требуется.

К недостаткам относится невысокий КПД, большая площадь таких коллекторов, необходимость длинного воздуховода; высокая потребность в электроэнергии для прогонки воздуха через коллектор, а также трудности, связанные с аккумулированием тепла, и невозможность использования для подогрева воды.

Статья из журнала «Аква-Терм»  №4/ 2016, рубрика «Отопление и ГВС».

вернуться назад

Читайте также:

Солнечные коллекторы Solvis: немецкий подход

Плоские солнечные коллекторы

SolvisFera и SolvisCala

Основа работы плоского солнечного коллектора – нагрев пластины-абсорбера солнечными лучами и передача энергии теплоносителю. Пластина сделана из прочного материала с высокоселективным покрытием. Система медных труб, проводящих тепло, приваривается под абсорбером. Лазерная сварка гарантирует оптимальную передачу тепла и обеспечивает на 10% больше мощности, чем аналоги.

Вакуумный трубчатый коллектор

SolvisLuna

Те же принципы физики, которые сохраняют тёплым Ваш чай в термосе, работают и для вакуумных солнечных коллекторов. Сложная система зеркал отражает солнечные лучи в вакуумную трубу, где они могут передать всю свою энергию, причем потери тепла практически не происходят. Вакуумные коллекторы дороже, но производят больше тепла, чем обычные плоские, в особенности в зимнее время.

Солнечные коллекторы с режимом Low-Flow

Солнечные коллекторы Solvis в системах отопления SolvisMax работают в режиме низкого расхода теплоносителя — Low-Flow.

  • Системы отопления Solvis имеют расход теплоносителя в солнечном контуре около 8-12 л/ч⋅м2, тогда как в системах традиционного типа этот расход составляет 40 л/ч⋅м2.
  • Теплоноситель нагревается до рабочей температуры за один цикл циркуляции через солнечный коллектор.
  • В системе используется тонкая медная труба малого диаметра (d=10мм), которую легко монтировать. Остальные компоненты системы также весьма компактны.
  • Благодаря особо сконструированному насосу высокого давления, который внедрён в SolvisMax, для заполнения системы дополнительный насос не требуется.
  • В солнечных коллекторах Solvis не используются автоматические отвоздушиватели. Обычно именно отвоздушиватели вызывают наибольшие нарекания в работе систем традиционного типа.
Годовая производительность плоских солнечных коллекторов.

Что еще нужно, чтобы установить систему солнечных коллекторов?

Разумеется, одних только солнечных коллекторов недостаточно, чтобы обеспечить солнечное отопление и горячее водоснабжение. Необходимо также оборудование для того, чтобы накапливать излишки энергии в солнечное время и расходовать ночью или в пасмурные дни. Также необходимо соединить солнечные коллекторы с основным теплогенератором в системе отопления – например, гранульным котлом или теплонасосом. Для этого нужна ёмкость-теплоаккумулятор и аксессуары.

Помимо солнечных коллекторов, компания Solvis разработала комплексные решения – системы отопления SolvisMax, SolvisBen, SolvisDirekt и SolvisVital. Сердцем каждой системы является ёмкость-теплоаккумулятор, которая объединяет в единое целое различные теплогенераторы. Уникальная особенность систем отопления Solvis – модульность. Система позволяет легко и быстро создавать различные комбинации элементов: можно использовать газовую или дизельную горелки, электронагреватель, внешние твердотопливные котлы, печи или камины (на дровах, брикетах, гранулах), воздушно-водяные и геотермальные теплонасосы. Возможно даже подключиться к городскому отоплению.

Как работают солнечные системы отопления Solvis?

Система эффективно использует физическое явление стратификации – дополнительная экономия достигается за счет того, подключение теплогенератора происходит не внизу резервуара, а там, где располагаются самые горячие слои воды — в верхней части. К чему обогревать весь объем резервуара, если можно подогревать только его верхнюю часть? К тому же подогрев активируется, только когда вода в верхней части накопителя остывает до определенной температуры, заданной пользователем.

Вода определенной температуры попадает в слой с той же температурой.

Вода попадает в резервуар, проходя по внутренней трубе с выходными отверстиями на разной высоте и попадает в слой с аналогичной температурой. Это позволяет наиболее эффективно использовать генерируемое солнечными коллекторами тепло — даже в пасмурную погоду.

В системе Solvis отопительный котел запускается редко, но на продолжительный период времени, что дает дополнительную экономию. Это можно сравнить с ездой на автомобиле по городским пробкам и по автобану. В первом случае, из-за постоянных остановок и возобновления движения, потребляется гораздо больше горючего, нежели при равномерной быстрой езде.

Установка системы солнечных коллекторов

Мы практикуем индивидуальный подход к каждому клиенту и предлагаем решения, оптимальные для каждого отдельного случая. Для формирования предложения мы приглашаем Вас перейти в контактную форму и заполнить данные об объекте – параметры здания и желаемой системы отопления, в том числе системы солнечных коллекторов. Мы свяжемся с Вами в течение 1-2 рабочих дней!


Отправить запрос

Плоский коллектор для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоский солнечный коллектор для солнечного горячего водоснабжения

Плоский коллектор представляет собой теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию солнца в тепловую энергию с использованием хорошо известной теплицы. эффект. Он собирает или улавливает солнечную энергию и использует эту энергию для нагрева воды в доме для купания, стирки и обогрева, и даже может использоваться для нагревания открытых бассейнов и джакузи.

Для большинства бытовых и небольших коммерческих систем горячего водоснабжения плоский солнечный коллектор имеет тенденцию быть более рентабельным из-за его простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установки по сравнению с другими формами систем водяного отопления.Кроме того, солнечные плоские коллекторы более чем способны обеспечить необходимое количество горячей воды требуемой температуры.

Плоский солнечный коллектор на крыше

Плоский солнечный коллектор обычно состоит из большой пластины, поглощающей тепло, обычно из большого листа меди или алюминия, так как оба они являются хорошими проводниками тепла, окрашенного или подвергнутого химическому травлению в черный цвет для поглощения как можно больше солнечной радиации для максимальной эффективности.

Эта зачерненная теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных труб или трубок, называемых стояками, которые проходят вдоль пластины и содержат теплоноситель, обычно воду.

Эти медные трубы приклеиваются, припаиваются или припаиваются непосредственно к пластине абсорбера для обеспечения максимального контакта с поверхностью и теплопередачи. Солнечный свет нагревает поглощающую поверхность, температура которой увеличивается. По мере того, как пластина нагревается, это тепло передается по стоякам и поглощается жидкостью, протекающей внутри медных труб, которая затем используется в домашнем хозяйстве.

Трубы и поглотительная пластина заключены в изолированный металлический или деревянный ящик с листом остекления, стеклом или пластиком на передней части для защиты закрытой поглотительной пластины и создания изолирующего воздушного пространства.Этот материал для остекления не поглощает солнечную тепловую энергию в значительной степени, и поэтому большая часть поступающего излучения воспринимается зачерненным поглотителем.

Воздушный зазор между листом и материалом остекления задерживает это тепло, предотвращая его выход обратно в атмосферу. Когда пластина поглотителя нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также отдает тепло окружающей среде. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, дно и боковые стороны плоского коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано на рисунке.

Типовой плоский коллектор

Плоские коллекторы могут нагревать жидкость внутри с помощью прямого или непрямого солнечного света под разными углами. Они также работают при рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотогальванических элементов. Насколько горячая циркулирующая вода будет зависеть в основном от времени года, чистоты неба и того, насколько медленно вода течет по коллекторным трубам.

Солнечные тепловые системы прямого и косвенного нагрева

Существует несколько различных способов нагрева воды для использования в домашних условиях. Солнечные водонагревательные системы, в которых используются плоские солнечные коллекторы для улавливания солнечной энергии, могут быть классифицированы как прямые или непрямые системы в зависимости от того, как они передают тепло вокруг системы. Чтобы успешно нагревать воду и использовать ее как днем, так и ночью, вам потребуется как солнечный коллектор для улавливания тепла и передачи его воде, так и резервуар для горячей воды для хранения этой горячей воды для использования. по мере необходимости.

Прямая солнечная тепловая система

Прямая солнечная система нагрева воды, также известная как активная разомкнутая система, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается прямо из дома в центральное водохранилище или погружной резервуар и проходит через солнечный коллектор для нагрева. Горячая вода выходит из плоского коллектора и возвращается обратно в бак по непрерывному контуру. Оттуда вода закачивается обратно в дом в виде горячей воды.

Можно использовать низковольтный 12-вольтовый насос, который может питаться от небольшого фотогальванического элемента или электронного контроллера, что делает систему более экологичной. Прямые системы обычно используются в более теплом климате с небольшим количеством холодных дней или сливаются зимой, чтобы вода в трубах не замерзала. Химические вещества нельзя добавлять в воду для защиты, так как та же самая вода, которая циркулирует через плоский коллектор, используется в домашних условиях.

В пассивной системе прямого горячего водоснабжения система не использует насосы или механизмы управления для передачи созданного тепла в накопительный бак.Вместо этого пассивные системы — это так называемые «системы с открытым контуром», которые используют естественную силу гравитации, чтобы помочь циркулировать воде по системе. В системе этого типа используется плоский солнечный коллектор в сочетании с каким-либо горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

Нагретая солнцем вода поднимается естественным образом за счет конвекции по трубам солнечных коллекторов и поступает в расположенный выше накопительный бак. Когда нагретая вода поступает в резервуар для хранения наверху, более холодная вода вытесняется и стекает на дно коллекторов под действием силы тяжести, поскольку холодная вода более плотная, чем горячая.Этот цикл подъема горячей воды и опускания более холодной воды известен как «термосифонный поток» и постоянно повторяется без посторонней помощи, пока светит солнце.

Термосифонная система горячего водоснабжения

Термосифонная система является наиболее распространенным типом системы горячего водоснабжения с солнечным нагревом на рынке, и в большинстве коммерчески доступных пассивных прямых солнечных систем горячего водоснабжения используется этот тип комбинации плоского пластинчатого коллектора, установленного на крыше, и накопительного бака.

Однако при установке такой системы необходимо соблюдать осторожность, так как общий вес солнечного коллектора, накопительного бака и самой воды может оказаться слишком большим для конструкции несущей крыши.

Когда пассивные солнечные системы горячего водоснабжения используются для более крупных зданий, чем дома, предприятия или офисы, часто имеется более одного резервуара для хранения нагретой воды.

Так называемая выносная термосифонная система работает по тому же принципу, что и предыдущая пассивная прямая термосифонная система, за исключением того, что накопительный бак расположен далеко в пространстве под крышей или в пустоте, рассеивая вес на большей площади, а также защищая накопительный бак от холода. и температуры.Однако для того, чтобы процесс термосифонирования работал правильно, основание резервуара для хранения воды должно располагаться как минимум на 1–2 фута (300–500 мм) выше верхней части плоских коллекторов. Это расстояние также известно как системная «высота головы».

Непрямая солнечная тепловая система

Непрямая система горячего водоснабжения, также известная как система с замкнутым контуром, отличается от предыдущей термосифонной системы тем, что в ней используется теплообменник, который отделен от солнечного плоского коллектора для нагрева воды. в накопительном баке.

Системы косвенного нагрева воды являются активными системами и требуют насосов для циркуляции теплоносителя по системе с замкнутым контуром от коллектора к теплообменнику в резервуаре. Система содержит раствор антифриза, обычно смесь 50% гликоля и воды, в первичном замкнутом контуре, а не только воду, которая нагревается и хранится отдельно от основного горячего водоснабжения.

Непрямая солнечная тепловая система

Теплообменник передает тепло от раствора антифриза коллектора воде, находящейся в резервуаре для хранения воды.Теплообменник может представлять собой медный змеевик внутри нижней части накопительного бака или плоский теплообменник снаружи накопительного бака.

Одним из основных преимуществ этой замкнутой системы косвенного нагрева является то, что раствор антифриза обеспечивает круглогодичную работу в районах, где температура падает ниже точки замерзания, а также защищает систему от коррозии коллекторов неочищенной водопроводной водой, содержащей газы и различные растворенные соли.

Основное преимущество системы косвенного горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией заключается в том, что существующую систему нагрева воды для бытовых нужд можно легко преобразовать в систему нагрева воды с помощью солнечной энергии, просто добавив плоский коллектор и одиночный насос, поскольку в большинстве домов используется газ или мазут. котлов, а также бак-аккумулятор горячей воды со встроенным змеевиком теплообменника.

Система также, вероятно, будет более эффективной, а резервуар для хранения горячей воды можно разместить в любом месте дома, поскольку он не должен быть выше коллекторов, как в предыдущей пассивной или термосифонной системе.

Одним из недостатков, однако, является то, что замкнутая система зависит от электричества для циркуляционного насоса, который может быть дорогим или ненадежным. В некоторых конструкциях рядом с коллектором используется небольшой низковольтный насос и фотоэлектрическая панель, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары с горячей водой расположены под крышей внутри зданий, поэтому косвенный нагрев воды с принудительной циркуляцией является нормой.

Размер плоского солнечного коллектора

Размер плоского солнечного коллектора для использования в солнечной системе горячего водоснабжения или отопления зависит от потребности в горячей воде. Если потребление горячей воды в доме или максимальная температура воды снижены, потребность в горячей воде может быть обеспечена меньшей солнечной батареей, которую легко установить на крыше.Кроме того, небольшие тепловые системы дешевле в установке и быстрее окупаются за счет экономии энергии.

Размер системы солнечной тепловой энергии, конечно же, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но можно использовать общие практические правила, чтобы помочь получить представление о размере системы.

В Интернете доступны всевозможные учебные планы и книги, которые помогут вам построить собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить копию на Amazon набора чертежей солнечного водонагревателя «сделай сам» и заставить солнце работать в вашем доме сегодня.

Солнечные плоские коллекторы обычно имеют размер примерно от 32 квадратных футов (4 x 8 футов) или 3 квадратных метра и могут весить более 200 фунтов или 100 килограммов каждый. Один квадратный фут (1000 см 2 ) нагревает около двух галлонов или 10 литров воды в день до температуры более 70 o C. Таким образом, одна панель площадью от 20 до 30 квадратных футов нагреет около 60 галлонов (300 литров) воды. воды, что примерно соответствует размеру стандартного бака для хранения горячей воды.

Как правило, вам потребуется от 10 до 16 футов 2 площади плоского коллектора на человека и около 1.От 5 до 2,0 галлонов хранения горячей воды на квадратный фут площади коллектора. Таким образом, для семьи из четырех человек это составляет от 40 до 60 квадратных футов площади пластины коллектора и от 60 до 120 галлонов хранилища. Тогда для солнечной системы нагрева горячей воды для семьи из четырех человек потребуется как минимум два стандартных солнечных плоских коллектора площадью около 32 квадратных футов (4 x 8 футов) каждый.

Краткий обзор плоского коллектора

В то время как плоские коллекторы превосходно собирают солнечную энергию, имеющиеся в продаже коллекторы горячей воды иногда могут быть дорогими. Простые и более дешевые плоские панели можно сделать из старых радиаторов центрального отопления, выкрашенных в черный цвет, или даже из мотка пластикового шланга или водопроводной трубы, проложенных поверх крыши, но эффективность системы будет очень низкой.

Правильно установленные бытовые солнечные системы горячего водоснабжения эффективны и надежны. Конфигурации системы могут варьироваться от простых термосифонных систем, использующих гравитацию, до более сложных систем с принудительной циркуляцией, для которых требуются насосы, контроллеры и теплообменники.

Хотя они имеют более высокую первоначальную стоимость, чем обычные газовые, масляные и электрические водонагреватели, солнечные тепловые установки значительно снижают потребление топлива и могут иметь период окупаемости менее 10 лет.Существует несколько типов конструкций и планов солнечных водонагревателей, которые в настоящее время производятся поставщиками. Какие системы и конструкции водяного отопления подходят для вашего дома или бизнеса, во многом зависит от регионального климата.

В следующем уроке о солнечном отоплении и солнечном горячем водоснабжении мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших индивидуальных медных коллекторов, запаянных в вакууме в стеклянной трубке. Эти типы коллекторов широко известны как вакуумные трубчатые коллекторы, которые становятся предпочтительным выбором по сравнению с плоским коллектором .

Солнечные коллекторы | Министерство энергетики

Что такое солнечные коллекторы?

В концентрирующих солнечно-тепловых электростанциях коллекторы отражают и концентрируют солнечный свет и перенаправляют его в приемник, где он преобразуется в тепло, а затем используется для выработки электроэнергии. В установках с башней (или центральным приемником) зеркала, известные как гелиостаты, отслеживают солнце по двум осям, причем каждый гелиостат обычно имеет собственное основание, фундамент и двигатель, чтобы направлять солнечный свет на приемник на вершине башни. В растениях с параболическими желобами зеркала выстраиваются внутри массива в форме желоба, который следует за солнцем только в одном направлении и концентрирует свет на линейной приемной трубе. Узнайте больше о том, как работает CSP.

Почему важны солнечные коллекторы?

Коллекторы являются отправной точкой для преобразования солнечного света в энергию. Они должны быть спроектированы так, чтобы эффективно концентрировать свет при минимальных затратах на изготовление, установку и эксплуатацию. Коллекторы, которые могут с минимальными затратами обеспечить высокую концентрацию солнечного света, могут напрямую повысить эффективность приемника.В настоящее время коллекторы могут составлять 25 или более процентов от общих капитальных затрат системы на установки CSP. Управление технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO) работает над снижением затрат на коллекторы, установив цель в размере 50 долларов США за квадратный метр для высокоавтономных гелиостатов, чтобы достичь своей цели в 0,05 долларов США за киловатт-час для установок CSP с базовой нагрузкой не менее 12. часов хранения тепловой энергии. Узнайте больше о целях SETO в CSP.

Исследования SETO в области солнечных коллекторов

SETO финансирует исследования и разработки в этой области для повышения производительности и снижения стоимости солнечных коллекторов, а также для производства прототипов, демонстрирующих жизнеспособность передовых технологий для будущей интеграции в установки CSP.В частности, в рамках проектов, финансируемых SETO, разрабатываются решения, которые позволят солнечным коллекторам полностью работать без участия человека, снижая эксплуатационные расходы и максимально повышая эффективность сбора тепловой энергии. В нескольких программах финансирования SETO есть проекты, посвященные солнечным коллекторам:

Чтобы просмотреть конкретные проекты солнечных коллекторов, выполните поиск в базе данных исследований солнечной энергии.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше об исследованиях CSP, других исследованиях солнечной энергии в SETO, а также о текущих и бывших программах финансирования SETO.

Солнечные коллекторы

 

Как
солнечный коллектор работает?

Солнечный коллектор представляет собой плоскую коробку, состоящую из
из трех основных частей, прозрачной крышки, трубок, по которым проходит охлаждающая жидкость, и
утепленная задняя панель. Солнечный коллектор работает на парниковом эффекте
принцип; солнечное излучение, падающее на прозрачную поверхность солнечного
через эту поверхность передается коллектор.Внутренняя часть солнечной
коллектор обычно вакуумируется, энергия, содержащаяся в солнечном коллекторе
в основном задерживается и, таким образом, нагревает охлаждающую жидкость, содержащуюся внутри трубок. То
трубки обычно изготавливаются из меди, а задняя пластина окрашена в черный цвет, чтобы облегчить
поглощать солнечное излучение. Солнечный коллектор обычно изолируют, чтобы избежать перегрева.
потери.

 

 

 

 

Активный солнечный водонагреватель

Основные компоненты активной солнечной системы нагрева воды

 

  • Солнечная
    коллектор для улавливания солнечной энергии и передачи ее охлаждающей жидкости
    средний
  • А
    система циркуляции, которая перемещает жидкость между солнечным коллектором и
    накопительный бак
  • Хранение
    танк
  • Назад
    система обогрева
  • Управление
    система для регулирования работы системы

 

Двумя основными типами систем солнечного нагрева воды являются
система с замкнутым контуром и система с открытым контуром. В системе с открытым контуром в качестве
теплоноситель, вода циркулирует между солнечным коллектором и накопителем
бак.

 

Существует два основных типа систем с открытым контуром:
система слива и система рециркуляции, основной принцип, лежащий в основе обоих
систем – это активация циркуляции от коллектора к накопительному баку
когда температура внутри солнечного коллектора достигает определенного значения.

 

В дренажной системе используется клапан, позволяющий
коллектор для заполнения водой, когда коллектор достигает определенной температуры.

 

В оборотной системе вода прокачивается через
коллектор, когда температура в накопительном баке достигает определенного критического
стоимость.

 

В приложениях, где возможно повышение температуры
ниже нуля градусов, то необходимо использовать систему с замкнутым контуром. То
Основное отличие системы открытого цикла заключается в том, что вода заменяется
охлаждающая жидкость, которая не замерзнет в диапазоне температур солнечного коллектора.
может подлежать.Охлаждающая жидкость обычно представляет собой хладагент, масло или дистиллированную жидкость.
вода. Замкнутые системы, как правило, дороже, чем открытые.
частей и необходимо соблюдать большую осторожность, чтобы не допустить загрязнения воды.
с хладагентом. Энергия, захваченная теплоносителем, затем передается
горячая вода через теплообменник. В
в системе слива охлаждающей жидкостью может быть дистиллированная вода. Система работает на
Принцип, при котором в коллекторе находится только вода, когда работает насос.
операционная. Преимущество этого заключается в том, что охлаждающая жидкость, используемая в системе, не
иметь возможность остыть ночью, когда температура может упасть до
уровень, который может привести к увеличению плотности хладагента и, таким образом, вызвать
не будет таким свободным, как должно быть.Единственная необходимая функция на
Дренажная система заключается в том, что солнечный коллектор поднимается от тепла
теплообменник или сливной бачок, чтобы охлаждающая жидкость вытекала из
коллекционер. Эта система снова работает по принципу циркуляции воды.
между коллектором и обратным баком, когда заданная температура
между солнечным коллектором и горячей водой.

 

 

Активный
солнечное отопление помещений

Компоненты системы в системе отопления помещений
то же для водяного отопления с добавлением радиаторов для обогрева помещения или под
змеевики напольного отопления или даже системы принудительной вентиляции.

 

Радиаторная система, как правило, работает примерно так же.
способ применения горячей воды, основным отличием является включение
бойлер, нагретая вода из коллектора проходит через теплообменник или
сливной бак, а затем подается в котел, который используется для пополнения
Требования к слуху воды перед попаданием в радиаторы, которые будут использоваться для
отопление.

 

Системы распределения воздуха.

 

 

Опять система воздухораспределения работает в усадьбе очень
аналогична системе горячего водоснабжения, основное отличие заключается в включении
вентилятор и воздуховод. В системе используется дополнительный контроль, который
обеспечить обтекание змеевика потоком воздуха при высокой температуре в накопительном баке
достаточно, чтобы воздух, проходящий над змеевиками в обратном канале аппарата,
позволяют системе внести положительный вклад в обогрев помещения
спрос.

 

В крупных коммерческих или промышленных системах проектирования систем
немного отличается от жилых приложений. Стоит отметить, что
повышение температуры на коллекторе довольно постоянно, чтобы использовать пример, если
температура подачи в коллектор составляет около 60F и
температура обратки около 73oC или обратка 173F и
питание 160С, это
в основном означает, что высокотемпературные и низкотемпературные приложения не должны применяться
ряд внутри цикла.Низкотемпературное применение в основном затянет
приложение с более высокой температурой. Вакуумные коллекторы отлично работают
в высокотемпературных применениях контур коллектора должен быть предназначен для
Применение более высокой температуры до тех пор, пока нагрузка не будет удовлетворена. В приложениях
например, для больниц, гостиниц или коммерческих офисных зданий может потребоваться
для установки двух и более баков, соединенных последовательно.

 

1. накопительный бак 2. бак предварительного нагрева 3.холодная подача 4.смесительный клапан
5. подача и обратка в коллектор 6. выход горячей воды

 

работа системы: Горячая вода из коллектора проходит
через катушку в баке один ( 1 ),
Затем, в зависимости от температуры, отводится трехходовым клапаном (4) .
либо: змеевик в баке (2) если выше установленного
температуры (имеется в виду бак (1) горячий) или коллектора, если он
ниже установленной температуры смесительного клапана.

 

Вопросы коммерческого и промышленного дизайна: система
может быть расширен за счет включения более одного резервуара предварительного нагрева, змеевиков теплообменника
соединены трехходовыми клапанами, и вода, которая должна быть нагрета, поступает в
сериями через баки в обратном направлении. Трехходовой клапан может
быть либо термоконтролируемыми, либо электрическими. Не более 100 туб
надо втыкать последовательно. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании трубопровода в
каждую секцию, чтобы гарантировать, что каждая секция получает равный поток.

 

Кооперативное расширение Корнелла | Солнечные тепловые системы

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками на крыше в Вашингтоне, округ Колумбия.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечное излучение в тепловую энергию. Эти системы отличаются от фотоэлектрических систем тем, что фотоэлектрические системы преобразуют солнечное излучение в электричество, а не в тепловую энергию.

Как они работают?

Основными компонентами солнечной тепловой системы являются солнечные коллекторы и бак для горячей воды.Солнечные коллекторы, как и солнечные панели, устанавливаются на крыше здания. Солнечные коллекторы преобразуют солнечное излучение в тепло, которое затем передается в бак с горячей водой через теплоноситель. Теплоноситель состоит из воды, этиленгликоля или комбинации этих двух жидкостей. Солнечные коллекторы бывают двух типов: плоские и вакуумные. Вопрос о том, какой коллектор предпочтительнее для вашей системы, зависит от ряда факторов: крыши рассматриваемого здания, вашего бюджета, климата вашего местоположения и типа системы, которую вы хотите спроектировать.

После того, как бак с горячей водой нагреется, горячая вода может быть распределена по всему дому или передана в бойлер. Если ваша солнечная тепловая система не вырабатывает достаточно тепла для бака с горячей водой, сработает резервная система.

Какие виды солнечных тепловых систем существуют?

Доступны два типа солнечных тепловых систем: активные и пассивные. Активные системы дороже пассивных, но и более эффективны. Наиболее распространенные области применения этих систем:

  • Горячее водоснабжение (ГВС)
  • Подогрев плавательного бассейна или гидромассажной ванны
  • Системы обогрева помещений 

Зачем использовать солнечную тепловую энергию?

Установка солнечной тепловой системы составит:

  • Обеспечьте 90-100% потребности в горячей воде летом
  • сократить выбросы парниковых газов
  • уменьшите свою зависимость от невозобновляемых источников энергии, цены на которые подвержены колебаниям
  • ведут к долгосрочным финансовым сбережениям
  • ведут к преимуществам в области маркетинга и связей с общественностью для бизнеса

Сколько это будет стоить?

Оцените стоимость и энергоэффективность  солнечной тепловой системы.

Последнее обновление: 1 сентября 2021 г.

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы

Солнечная энергия: коллекторные системы

Примеры изменения инцидента
Sunshine с местонахождением в США

Евгений ИЛИ:

Сводные данные о солнечной радиации и климате

Станция = 24221

Город: ЕВГЕНИЙ
* Состояние: ИЛИ
* Номер WBAN: 24221
*
Широта(С): 44.2/день Процент неопределенности: 9
Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек Год


В среднем 2,0 2,8 3,7 4,3 4,6 4,8 5,4 5,5 5,2 3,8 2,1 1,6 3,8

Минимум 1,3 1,7 2,7 3,2 3,8 4,1 4,1 4,6 4,0 2,5 1,5 1,0 3,3

Максимальная 3,6 3,7 5,4 5,3 5,3 5,5 6,1 6,2 6,5 5,1 2,8 2,7 4,1

Сводные данные о солнечной радиации и климате

Станция = 23232

Город: САКРАМЕНТО
* Штат: Калифорния
* Номер WBAN: 23232
*
Широта(С): 38.2/день Процент неопределенности: 9
Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек Год


В среднем 3,1 4,3 5,2 5,9 6,0 6,0 6,3 6,5 6,6 5,8 3,9 2,9 5,2

Минимум 2,0 2,9 3,8 4,4 5,2 5,4 5,8 5,8 5,7 4,8 2,5 1,8 4,7

Максимальная 4,3 6,2 6,8 6,6 6,5 6,3 6,4 6,9 7,1 6,4 5,4 4,7 5,6

 

Сводные данные о солнечной радиации и климате

Станция = 13873

Город: АФИНЫ * Штат: Джорджия * Номер WBAN: 13873 *
Широта(С): 33. 2/день Процент неопределенности: 9 Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек Год


В среднем 4,2 4,8 5,2 5,4 5,1 5,0 4,9 5,1 5,1 5,3 4,5 3,9 4,9 Минимум 3,3 3,6 4,1 4,5 4,5 4,3 4,1 4,5 4,2 4,0 2,7 3,0 4,5 Максимальная 5,7 6,3 6,1 6,3 5,8 5,5 5,7 5,8 6,0 6,4 5,6 5,0 5,1

Плоские коллекторные системы:

Теплоотдача циркулирующей жидкости (антифризу) должна быть
используется в качестве дополнительного источника обогрева помещения в зимнее время

Базовый дизайн системы

В среднем дом теряет 1 БТЕ на кубический фут в градусо-день.

градусо-день = 65 — в среднем 24 часа
температура

    Требования:

  • 1500 кв.футы и 8-футовые потолки 12 000 BTU на градусо-день до
    поддерживать внутреннее тепло на уровне 65 градусов
  • Рассмотрим зимний день со средней 24-часовой температурой = 15 F (
    50 градусо-дней) требуется 600 000 БТЕ, чтобы поддерживать в доме температуру 65 градусов.

  • 100 000 БТЕ поступают из внутренних источников (освещение, приготовление пищи,
    семьям, телевидению и т.  д.) нужно еще 500 000 БТЕ
  • Предположим, что падающее излучение составляет 600 Вт на квадратный метр на наклонной
    поверхности коллектора в среднем за 8 часов.
  • 3,41 БТЕ на ватт, что эквивалентно 600 x 8 часов x
    3,41 = 16 400 БТЕ на кв. метр в день (8 часов)
  • Предположим, что эффективность коллектора составляет 50 % (это не фотогальванический коллектор).
    устройство; мы просто что-то нагреваем и передаем это
    тепла рабочей циркулирующей жидкости)

  • Тогда чистая доходность составит 8200 БТЕ в день на квадратный метр.
  • Нам нужно 500 000 БТЕ Сколько квадратных метров требуется?
  • 500 000/8200 = 60 квадратных метров 648 квадратных футов (25×25 футов коллекторов)

    Аккумулятор тепла:

  • Вода накапливает тепло со скоростью 62.4 БТЕ на кубический фут в
    степень F

  • Камни 20 БТЕ на кубический фут на градус Фаренгейта (более низкая эффективность
    из-за пустот в блоке хранения)
  • Нагрейте воду до 130 F и извлекайте из нее тепло, пока она не остынет до
    80 F. Общий требуемый объем воды:

      500 000/(62,4*50) = 160 кубических футов = 1250 галлонов
  • Для камней:
      500 000/20*50 = 500 кубических футов = 25 тонн камней!

Потери энергии в системе плоского коллектора:

Ориентация коллектора с
уважение к солнцу является важной частью общей эффективности

Фокусирующие коллекторы:

Не практично для домовладельца несколько опасно из-за
высоко
температуры.

Параболические отражатели (гелиостаты) довольно дороги, но, как мы
см., становятся более рентабельными

Солнечная тепловая энергия – устойчивость

Как это работает

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть короткую анимацию о том, как работают солнечные коллекторы с вакуумными трубками.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечный свет в тепло, которое можно использовать для отопления помещений, охлаждения помещений и горячего водоснабжения. Основой этих систем являются солнечные коллекторы. Существует несколько различных типов солнечных коллекторов, наиболее распространенными из которых являются плоские пластины и вакуумные трубки.Солнечные коллекторы наиболее эффективно преобразуют солнечную энергию, когда солнечные лучи падают на них под углом девяносто градусов. В Соединенных Штатах солнце всегда находится в южной части неба и выше летом и ниже зимой. Это означает, что солнечные коллекторы наиболее эффективны, когда они установлены лицом на юг и наклонены к югу. Степень наклона определяет, для какой части года оптимизированы солнечные панели: чем больше наклон, тем больше панели оптимизированы для производства осенью, весной и зимой, когда солнце находится низко в небе.

Коллекторы

Вакуумные трубчатые коллекторы

Крупный план солнечных коллекторов с вакуумными трубками

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками имеют параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую поглотительную трубку, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Трубки изготавливаются с вакуумом между внешней и внутренней трубками, что устраняет кондуктивные и конвективные потери тепла и помогает достигать очень высоких температур.

Внутренняя медная трубка заполнена нетоксичной жидкостью. Когда жидкость поглощает тепло из медной трубы, она испаряется и поднимается вверх по медной тепловой трубе. Большая часть меди в верхней части тепловой трубы представляет собой конденсатор. Он либо окружает, либо монтируется внутри трубы, по которой течет теплоноситель (обычно вода или антифриз). По мере того как теплоноситель течет, конденсатор отдает тепло жидкости, а газ внутри тепловой трубы конденсируется и течет обратно на дно тепловой трубы в виде жидкости.Затем теплоноситель перекачивается в теплообменник внутри здания, где тепло отводится от теплоносителя и направляется в систему бытового водоснабжения или отопления.

Плоские коллекторы

Плоские солнечные коллекторы (изображение предоставлено

). Застекленные плоские коллекторы представляют собой изолированные и защищенные от непогоды коробки, содержащие темную поглощающую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми крышками. Неглазурованные коллекторы, обычно используемые для солнечного нагрева бассейна, имеют темную поглощающую пластину из металл или полимер, без крышки или корпуса.Этот тип коллектора является наиболее распространенным.

В обоих типах через коробку проходят маленькие трубки, по которым проходит жидкость (либо вода, либо раствор антифриза). Когда солнечный свет попадает на темную пластину поглотителя, она нагревается и передает тепло жидкости, проходящей через трубки.

Связанный контент

Студенческие проекты
  • Усовершенствования устойчивого развития энергосбережения в Williams
    Anderson, Ted. Стажировка PDC, весна 2020 г.
    (Просмотреть как документ Google)
  • Теплица Weston: солнечное тепловое водонагревание для проекта Weston Field
    Тейлор, Пол. Geos 206, весна 2011 г.
    Просмотр в формате PDF (новое окно)
  • Дым над водой: использование энергии в плавательном бассейне Мьюир-Самуэльсон
    Хэнкок, Джиллиан. Geos 206, весна 2009 г.
    Просмотр в формате PDF (новое окно)
  • На пути к будущему использования солнечной энергии в колледже Уильямс
    Моковер, Алекс. Geos 206, весна 2008 г.
    Просмотр в формате PDF (новое окно)
Инсталляции

Солнечные коллекторные системы | City of Ottawa

Требуется разрешение на строительство, чтобы убедиться, что здание способно выдержать дополнительный вес панелей и соединительных систем, ветровые и снеговые нагрузки.Проектирование систем солнечных коллекторов и проверка их установки на месте должны выполняться профессиональным инженером, имеющим лицензию провинции Онтарио.

Системы солнечных коллекторов, используемые для выработки электроэнергии/тепла, установленные на малоэтажных жилых домах, могут быть освобождены от получения при условии наличия разрешения на строительство;

  • система монтируется заподлицо и устанавливается в непосредственной близости от поверхности крыши (крепление балласта или незакрепленных стеллажей к крыше не допускается),
  • существующая крыша была оценена профессиональным инженером, имеющим лицензию в провинции Онтарио, и считается, что она находится в хорошем структурном состоянии, без износа, отсутствующих или сломанных элементов и способна поддерживать панели и соединительную систему во всех направлениях, включая дополнительные вес солнечных панелей, ветровые и снеговые нагрузки, если применимо.

Хотя разрешение на строительство может и не требоваться, важно убедиться, что солнечные панели установлены с использованием предварительно спроектированной системы стеллажей с фиксированным соединением в соответствии с инструкциями производителя по установке для конкретного использования и типа крыши, и что установка проверена профессиональным инженером. Необходимо принять меры для уменьшения неконтролируемого соскальзывания снега и льда с панелей, находящихся в непосредственной близости от краев крыши.

Крепление

Вы можете установить солнечные коллекторы в своем здании, используя различные конфигурации:

  • Панели могут монтироваться заподлицо с помощью кронштейнов или стоек, которые крепятся непосредственно к системе каркаса стены или крыши.
  • Угловые опорные системы также могут быть использованы для дальнейшей оптимизации ориентации панели по отношению к солнцу с помощью специальных стеллажных конструкций.
  • Приподнятые стеллажные системы также могут использоваться на плоских крышах или крышах с малым уклоном, прикрепленных к крыше с помощью фиксированных или балластных соединений.

Want to say something? Post a comment

Ваш адрес email не будет опубликован.