Uporaba "zelene" energije, ki jo dobavljajo naravni elementi, lahko bistveno zmanjša stroške komunalnih storitev. Na primer, z urejanjem solarnega ogrevanja za zasebno hišo boste dobavljali nizkotemperaturne radiatorje in sisteme talnega ogrevanja s praktično prostim prenosom toplote. Strinjam se, da je to prihranek.
Izvedeli boste vse o »zelenih tehnologijah« iz članka, ki smo ga predlagali. Z našo pomočjo lahko z lahkoto razumete vrste solarnih instalacij, kako jih zgraditi in specifičnosti delovanja. Zagotovo se zanima za eno izmed najbolj priljubljenih možnosti, ki intenzivno delujejo na svetu, vendar ne preveč priljubljena med nami.
V pregledu, ki je bil predstavljen vaši pozornosti, so konstrukcijske lastnosti sistemov razstavljene, podrobno pa so opisani načrti povezav. Prikazan je primer izračuna solarnega ogrevalnega kroga za oceno realnosti njegove konstrukcije. Za pomoč neodvisnim mojstrom so priložene fotografske zbirke in video.
»Zelene« tehnologije za proizvodnjo toplote
Povprečno 1 m 2 zemeljske površine prejme 161 W sončne energije na uro. Seveda, na ekvatorju bo ta številka večkrat višja kot na Arktiki. Poleg tega je gostota sončnega sevanja odvisna od letnega časa.
V Moskvi se intenzivnost sončnega sevanja v decembru in januarju od maja do julija razlikuje za več kot petkrat. Vendar so sodobni sistemi tako učinkoviti, da lahko delajo skoraj povsod po svetu.
Sodobni solarni sistemi lahko učinkovito delujejo v oblačnem in hladnem vremenu do -30 ° C
Naloga uporabe energije sončnega sevanja z največjo učinkovitostjo je rešena na dva načina: neposredno ogrevanje v termalnih kolektorjih in sončnih fotovoltaičnih celicah. Sončne celice najprej pretvorijo energijo sončnih žarkov v elektriko, nato pa jo prek posebnega sistema prenesejo na potrošnike, na primer električne kotle.
Toplotni kolektorji se segrevajo pod vplivom sončne svetlobe, ogrejejo hladilno sredstvo ogrevalnih sistemov in oskrbo s toplo vodo.
Solarni kolektorji - glavni dobavitelji toplotnega nosilca, pripravljeni za uporabo v ogrevalnih sistemih podeželskih hiš 
Zbiralnik je sistem cevi, nepokritih ali zaprtih temnih, ki povečujejo učinek absorpcije površine sončne svetlobe 
Cevi odprtih solarnih aparatov so notranje obložene s kompozicijo, ki privlači sončne žarke in povečuje učinek 
Cevne vrste kolektorjev se uporabljajo pri ogrevanju vseh vrst hladilnih sredstev, ki so vključene v ogrevalne sisteme 
V naših zemljepisnih širinah toplota, ki prihaja iz predelave sončne energije, ni dovolj za polno delovanje ogrevanja. Koncentrična oblika in velika lupa pomagata povečati produktivnost 
Modifikacije sončnih kolektorjev, ki omogočajo privabljanje največje količine sončne svetlobe, se proizvajajo v obliki konkavnih koncentratorjev z zrcalnim reflektorjem. 
Modeli, ki se uporabljajo za proizvodnjo reciklirane sončne energije v velikem obsegu, opremijo z napravami, ki sledijo gibanju sonca 
Okrepiti delovanje sistema ne le s spreminjanjem oblike in uporabe gibalnih naprav. V bistvu se poveča, povečati sprejemno območje
Toplotni kolektorji so več vrst, vključno z odprtimi in zaprtimi sistemi, ravnimi in sferičnimi strukturami, polkrogelnimi kolektorji, pesti in številnimi drugimi možnostmi. Toplotna energija iz sončnih kolektorjev se uporablja za ogrevanje sanitarne vode ali ogrevalnega medija ogrevalnega sistema.
Industrija v številnih proizvodnih kolektorskih sistemih za vključitev v neodvisno ogrevalno omrežje. Vendar pa je najpreprostejša možnost za dajanje s svojo roko preprosta:
Solarni kolektorji - ena najlažjih in najcenejših možnosti za izdelavo aparatov z lastnimi rokami 
Kolektor je tuljava, ki je položena na različne načine, priključena na toplotne izmenjevalnike in na rezervoar, ki služi kot akumulator pripravljene hladilne tekočine. 
Pri samostojni proizvodnji kolektorjev se najpogosteje uporabljajo bakrene cevi in tuljave hladilnikov. 
Za povečanje učinkovitosti solarnega sprejemnika toplote se spremeni oblika naprave, absorbirajoča površina se poveča. 
Precej pogosta in iskana različica materiala je jeklenih cevi s tees iz razstavljenega sistema oskrbe z vodo ali njihovih plastičnih dvojnikov. 
Aktivno se uporabljajo plastenke z odrezanim dnom in vratom. Uporabljajo se kot svetlobno vodilno ohišje kovinskega sprejemnika znotraj steklenic. 
Zanimiva rešitev je uporaba aluminijastih pločevink, ki so prej služile kot posode za sokove in široko paleto gaziranih pijač. 
Poudariti je treba, da so polimerne cevi vodilne v proizvodnji solarnih ogrevalnih naprav: tako fleksibilne, kot HDPE ali PVC, kot tudi toge PP in PVC.
Kljub jasnemu napredku pri razvoju rešitev za zbiranje, shranjevanje in uporabo sončne energije obstajajo prednosti in slabosti.
Učinkovita raba sončne energije
Najbolj očitna prednost uporabe energije sonca je njena splošna razpoložljivost. Pravzaprav se lahko tudi v najbolj mračnem in oblačnem vremenu zbira in uporablja sončna energija.
Drugi plus je nič emisij. Pravzaprav je najbolj okolju prijazna in naravna oblika energije. Sončne celice in kolektorji ne ustvarjajo hrupa. V večini primerov, nameščen na strehah stavb, ne da bi zasedla koristno območje primestnega območja.
Učinkovitost solarnega ogrevanja v naših zemljepisnih širinah je precej nizka, kar se lahko pojasni z nezadostnim številom sončnih dni za redno delovanje sistema (+)
Slabosti, povezane z uporabo sončne energije, so nestabilnost svetlobe. Ponoči se nič ne zbira, razmere pa otežuje dejstvo, da vrhunec ogrevalne sezone pada na najkrajše svetlobne dni v letu. Potrebno je nadzorovati optično čistost plošč, rahlo onesnaženje dramatično zmanjša učinkovitost.
Poleg tega ni mogoče reči, da je delovanje sistema na sončni pogon popolnoma brezplačno, da so fiksni stroški za amortizacijo opreme, delovanje obtočne črpalke in krmilne elektronike.
Pomembno pomanjkanje ogrevanja, ki temelji na uporabi sončnih kolektorjev, je nezmožnost kopičenja toplotne energije. V shemo je vključena samo ekspanzijska posoda (+).
Odprti sončni kolektorji
Odprt sončni kolektor je nezaščiten sistem cevi od zunanjih vplivov, skozi katere kroži toplotni nosilec, ki ga neposredno ogreva sonce.
Kot nosilec toplote se uporablja voda, plin, zrak, antifriz. Cevi so bodisi pritrjene na nosilni plošči v obliki tuljave bodisi pritrjene vzporedno na izstopno šobo.
Sončni kolektorji odprtega tipa se ne morejo soočiti z ogrevanjem zasebne hiše. Zaradi pomanjkanja izolacije se hladilno sredstvo hitro ohladi. Poleti se uporabljajo predvsem za ogrevanje vode v tuših ali bazenih.
Odprti kolektorji običajno nimajo izolacije. Zasnova je zelo preprosta, zato ima nizke stroške in se pogosto izdeluje samostojno.
Zaradi pomanjkanja izolacije praktično ne prihranijo energije, ki jo prejmejo od sonca, odlikuje jih nizka učinkovitost. Uporabljajo se večinoma poleti za ogrevanje vode v bazenih ali poletne prhe.
Nameščeni so v sončnih in toplih predelih, z majhnimi razlikami v temperaturi zunanjega zraka in ogrevani vodi. Delujejo dobro le v sončnem, mirnem vremenu.
Najenostavnejši sončni kolektor s sprejemnikom toplote iz plastične polimerne cevi bo zagotovil oskrbo ogrevane vode na dachi za namakanje in domače potrebe.
Cevne kolektorske sorte
Cevni sončni kolektorji so sestavljeni iz posameznih cevi, ki tečejo skozi vodo, plin ali paro. To je ena od sort sončnih sistemov odprtega tipa. Vendar pa je hladilno sredstvo že bolje zaščiteno pred zunanjimi negativi. Še posebej v vakuumskih instalacijah, razporejenih po principu termos.
Vsaka cev je povezana s sistemom ločeno, vzporedno drug z drugim. Ko cev odpove, jo lahko enostavno zamenjate z novo. Celotno konstrukcijo lahko montiramo neposredno na streho stavbe, kar močno olajša montažo.
Cevni kolektor ima modularno strukturo. Glavni element je vakuumska cev, število cevi se giblje od 18 do 30, kar omogoča natančno izbiro zmogljivosti sistema.
Težka plus cevastih sončnih kolektorjev je v valjasti obliki glavnih elementov, zaradi katerih se sončno sevanje zajame ves dan brez uporabe dragih sledilnih sistemov za gibanje telesa.
Posebna večplastna prevleka ustvari optično past za sončne žarke. Diagram delno prikazuje zunanjo steno vakuumske žarnice, ki odseva žarke na stenah notranje žarnice (+)
Z oblikovanjem cevi se razlikujejo peresni in koaksialni sončni kolektorji.
Koaksialna cev je posoda Dyaura ali vsi znani termos. Izdelana je iz dveh bučk, med katerimi se črpa zrak. Visoko selektivni premaz se nanese na notranjo površino notranje žarnice, da učinkovito absorbira sončno energijo.
Ko je cev cilindrične oblike, sončni žarki vedno padajo pravokotno na površino.
Toplotna energija iz notranje selektivne plasti se prenese na toplotno cev ali notranji toplotni izmenjevalnik iz aluminijastih plošč. V tej fazi pride do neželene toplotne izgube.
Cev za vodnjak je stekleni valj z vstavljenim vpenjalom za perje.
Sistem je dobil ime po absorberju peresa, ki tesno obdaja toplotni kanal toplotno prevodne kovine
Za dobro toplotno izolacijo se iz cevi črpa zrak. Prenos toplote iz absorberja poteka brez izgube, zato je učinkovitost peresnih cevi višja.
Po metodi prenosa toplote sta dva sistema: direktni tok in toplotna cev (toplotna cev). Thermotube je zapečatena posoda z hlapljivo tekočino.
Ker hlapna tekočina naravno teče na dno toplotne cevi, je najmanjši kot nagiba 20 ° S
V notranjosti toplotne cevi je hlapna tekočina, ki absorbira toploto iz notranje stene bučke ali iz absorberja. Pod vplivom temperature tekočina zavre in se dvigne v obliki pare. Ko se toplota odda v ogrevalni medij ali vročo vodo, se para kondenzira v tekočino in teče navzdol.
Voda z nizkim tlakom se pogosto uporablja kot hlapna tekočina. V sistemu neposrednega pretoka se uporablja U-cev, skozi katero kroži voda ali ogrevalni medij ogrevalnega sistema.
Ena polovica cevi v obliki črke U je namenjena hladnemu hladilnemu sredstvu, druga pa segreje. Pri segrevanju se hladilno sredstvo širi in vstopa v hranilnik, kar zagotavlja naravno cirkulacijo. Kot pri sistemih s toplotno cevjo mora biti minimalni nagibni kot najmanj 20 °.
Z ravnim priključkom tlak v sistemu ne more biti visok, saj je v notranjosti žarnice tehnični vakuum
Sistemi z neposrednim tokom so bolj učinkoviti, saj takoj ogrejejo hladilno sredstvo. Če se načrtuje, da se bodo sončni kolektorski sistemi uporabljali celo leto, se v njih črpa poseben antifriz.
Uporaba cevnih sončnih kolektorjev ima več prednosti in slabosti. Konstrukcija cevnega sončnega kolektorja je sestavljena iz enakih elementov, ki jih je relativno enostavno zamenjati.
Prednosti:
- nizke toplotne izgube;
- sposobnost delovanja pri temperaturi do -30⁰С;
- učinkovito delovanje v dnevnih urah;
- dobro delovanje na območjih z zmerno in hladno klimo;
- nizka hitrost vetra, ki temelji na sposobnosti cevnih sistemov, da preidejo skozi zračne mase;
- možnost izdelave hladilne tekočine za visoke temperature.
Strukturno cevasta izvedba ima omejeno površino odprtine.
Ima naslednje pomanjkljivosti:
- ni sposoben samočistiti od snega, ledu, zmrzali;
- visoki stroški.
Kljub prvotno visokim stroškom se cevni razdelilci izplačajo hitreje. Imeti dolgo življenjsko dobo.
Cevni kolektorji so solarni sistemi odprtega tipa, zato niso primerni za celoletno uporabo v ogrevalnih sistemih (+)
Ploski zaprti sistemi
Ravni kolektor je sestavljen iz aluminijastega okvirja, posebne vpojne plasti - absorberja, transparentnega premaza, cevovoda in izolacije.
Kot absorber je uporabljen črn bakreni list, ki je idealen za ustvarjanje heliosistemov s toplotno prevodnostjo. Pri absorpciji sončne energije s pomočjo absorberja se prejeta sončna energija prenese v hladilno tekočino, ki kroži skozi sistem cevi, ki ležijo ob absorberju.
Na zunanji strani je zaprta plošča zaščitena s prozornim premazom. Narejena je iz kaljenega stekla, odpornega proti udarcem, s širino pasu 0, 4-1, 8 μm. To območje ima največje sončno sevanje. Zaščitno steklo je dobra zaščita pred točo. Z zadnje strani se vsa plošča zanesljivo ogreje.
Za ploščate sončne kolektorje je značilna maksimalna zmogljivost in preprosta zasnova. Njihova učinkovitost se poveča zaradi uporabe absorberja. Sposobni so zajemati razpršeno in neposredno sončno sevanje.
Seznam prednosti zaprtih ploščnih plošč vključuje:
- enostavnost oblikovanja;
- dobro delovanje v regijah s toplim podnebjem;
- možnost namestitve pod katerimkoli kotom, če obstajajo naprave za spreminjanje naklona;
- sposobnost samočiščenja pred snegom in zmrzaljo;
- nizka cena
Še posebej so koristni ploščati sončni kolektorji, če je njihova uporaba načrtovana v fazi projektiranja. Življenjska doba kakovostnih izdelkov je 50 let.
Slabosti so:
- visoke toplotne izgube;
- velika teža;
- visoko navijanje s ploščami pod kotom glede na obzorje;
- omejitve pri delovanju, ko temperatura pade nad 40 ° C.
Obseg zaprtih kolektorjev je veliko širši kot sončne elektrarne odprtega tipa. Poleti lahko v celoti zadovoljijo potrebe po topli vodi. V hladnih dneh, ki jih javna podjetja med ogrevalno sezono ne vključujejo, lahko delajo namesto plinskih in električnih grelnikov.
Tisti, ki želijo izdelati sončni kolektor z lastnimi rokami za grelno napravo na dacha, so vabljeni, da se seznanijo s preizkušenimi shemami in navodili za postopno montažo.
Primerjava solarnih kolektorjev
Najpomembnejši kazalnik sončnega kolektorja je učinkovitost. Uporabna izvedba različnih modelov solarnih kolektorjev je odvisna od temperaturne razlike. Hkrati so ploski kolektorji veliko cenejši kot cevni.
Vrednosti učinkovitosti so odvisne od kakovosti izdelave solarnega kolektorja. Namen grafa je prikazati učinkovitost različnih sistemov, odvisno od temperaturne razlike
Pri izbiri sončnega kolektorja bodite pozorni na številne parametre, ki prikazujejo učinkovitost in moč naprave.
Za sončne kolektorje obstaja več pomembnih značilnosti:
- adsorpcijski koeficient - prikazuje razmerje med absorbirano energijo in celotno energijo;
- emisijski faktor - prikazuje razmerje med preneseno energijo in absorbirano energijo;
- skupno in odprtino;
- Učinkovitost
Območje odprtine je delovno območje solarnega kolektorja. Pri ravnem območju kolektorja je odprtina maksimalna. Območje odprtine je enako površini absorberja.
Načini priključitve na ogrevalni sistem
Ker naprave na sončno energijo ne morejo zagotoviti stabilne in 24-urne dobave energije, je potreben sistem, ki je odporen na te slabosti.
Za osrednjo Rusijo sončne naprave ne morejo zagotoviti stabilnega pretoka energije, zato se uporabljajo kot dodatni sistem. Vključitev v obstoječi sistem ogrevanja in tople vode je drugačna za sončni kolektor in sončni kolektor.
Krog zbiralnika vode
Glede na namen uporabe termičnega kolektorja se uporabljajo različni priključni sistemi. Možnih je več možnosti:
- Poletna možnost za toplo vodo
- Zimska možnost ogrevanja in tople vode
Poletna različica je najpreprostejša in lahko brez obtočne črpalke uporablja naravno kroženje vode.
Voda se segreva v solarnem kolektorju in zaradi toplotnega raztezanja vstopi v hranilnik ali kotel. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.
Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке
Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор. Чтобы вода оставалась как можно дольше горячей бак необходимо тщательно утеплить.
Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.
Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно
По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.
Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй – на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора.
Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе. В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.
Новым словом и эффективной альтернативой солнечным коллекторам с теплоносителем стали системы с вакуумными трубками, с принципом действия и устройства которых мы предлагаем ознакомиться.
Схема с солнечной батареей
Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.
При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети
С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.
Увы, наши электросети не приспособлены для получения энергии, могут работать только в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или хотя бы заставить счетчик крутиться в обратную сторону.
Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.
Рабочая часть солнечных батарей представляет собой набор последовательно соединенных кремниевых пластин 
Хотя внешне солнечные батареи могут и напоминать закрытые плоские коллекторы, но принцип работы приборов этого вида существенно отличается 
Батареи с фотоэлектрическими элементами вырабатывают электроэнергию, которую можно использовать для нагрева теплоносителя или для питания электрических обогревателей 
Для сооружения солнечной панели недостаточно подручных средств. Потребуются кремниевые пластины, которые придется покупать
Все о вариантах организации отопления частного дома на солнечных батареях вы найдете в этой статье.
Пример расчета необходимой мощности
При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.
Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.
Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:
- обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
- обеспечение отопительной системы не более 30%.
Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.
Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м 2 земли называется инсоляцией.
Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.
Пример расчета:
Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:
S = 1, 6 * 0, 058 = 0, 0928м 2
КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м 2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:
W = 0, 0928 * 1170 * 0, 8 = 86, 86кВт*ч
Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.
С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
Video # 1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:
Video # 2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:
На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.
Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? V spodnje polje vnesite komentarje. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.