A szoláris fűtési rendszer biztonsági óvintézkedései. Naphő: melegvíz ellátás és fűtés

A magánház barkácsoló napkollektoros fűtése nem ugyanaz nehéz feladat, ahogy egy tudatlan laikusnak látszik. Ehhez egy hegesztő készségére és bármely hardverboltban beszerezhető anyagokra lesz szükség.

A magánház napkollektoros fűtésének saját kezűleg történő létrehozásának jelentősége

A teljes autonómia minden magánépítkezésbe kezdõ tulajdonos álma. De vajon valóban alkalmas-e a napenergia egy lakóépület fűtésére, különösen, ha a felhalmozására szolgáló eszközt egy garázsban szerelik össze?

Régiótól függően a napenergia fluxusa felhős napon 50 W/m2-től 1400 W/m2-ig tiszta nyári égbolt mellett. Ilyen mutatókkal még egy primitív kollektor is alacsony hatásfokkal (45-50%) és 15 négyzetméteres területtel rendelkezik. évente körülbelül 7000-10000 kWh-t tud termelni. Ez pedig a megtakarított 3 tonna tűzifa szilárd tüzelésű kazánhoz!

• átlagosan által négyzetméter az eszközök 900 wattot tesznek ki;
• a víz hőmérsékletének növeléséhez 1,16 W-ot kell költenie;
• figyelembe véve a kollektor hőveszteségét is, 1 négyzetméter óránként körülbelül 10 liter vizet tud felmelegíteni 70 fokos hőmérsékletre;
• 50 l biztosítására forró víz egy személy szükséges, 3,48 kW-ot kell költenie;
• Miután a hidrometeorológiai központ adataival ellenőriztük a napsugárzás teljesítményét (W / m2) a régióban, el kell osztani 3480 W-ot a napsugárzás eredő teljesítményével - ez lesz a napelem szükséges területe. kollektor 50 liter víz felmelegítésére.

Mint kiderül, a hatékony, kizárólag napenergiával működő autonóm fűtés megvalósítása meglehetősen problematikus. Végül is egy komorban Téli szezon A napsugárzás rendkívül kicsi, és helyezzen el egy 120 négyzetméteres kollektort. nem mindig fog működni.

Tehát a napkollektorok nem működnek? Ne engedje le őket előre. Tehát egy ilyen meghajtó segítségével nyáron meg lehet csinálni kazán nélkül - lesz elegendő teljesítmény a család biztosításához forró víz... Télen lehetőség nyílik az energiaköltségek csökkentésére, ha a napkollektorból már felmelegített vizet villanybojlerre juttatnak.
Ezen kívül a napkollektor kiváló segítője lesz egy hőszivattyúnak alacsony hőmérsékletű fűtéssel (padlófűtéssel) rendelkező házban.

Tehát télen a fűtött hűtőfolyadék kerül felhasználásra meleg padlók, nyáron pedig a többlethőt a geotermikus körbe lehet küldeni. Ez csökkenti a hőszivattyú teljesítményét.
Hiszen a geotermikus hő nem újul meg, így idővel egyre nagyobb "hidegzsák" képződik a talajban. Például egy hagyományos geotermikus körben az elején fűtési szezon a hőmérséklet +5 fok, a végén -2C. Fűtéskor a kezdeti hőmérséklet +15 C-ra emelkedik, és a fűtési szezon végére nem esik + 2 C alá.

Házi készítésű napkollektoros készülék

Egy magabiztos mester számára nem lesz nehéz hőgyűjtőt összeszerelni. Kezdheti egy kis készülékkel a melegvíz biztosítására az országban, és sikeres kísérlet esetén áttérhet egy teljes értékű napelemes állomás létrehozására.

Lapos napkollektor fémcsövekből

A legegyszerűbb kollektor lapos. A készülékéhez szüksége lesz:

• hegesztőgép;
• csövek felől rozsdamentes acélból vagy réz;
• acéllemez;
• edzett üveg vagy polikarbonát;
• fa táblák a kerethez;
• nem éghető szigetelés, amely képes ellenállni a 200 fokra melegített fémnek;
• fekete matt festék ellenáll a magas hőmérsékletnek.

A napkollektor összeszerelése nagyon egyszerű:

1. A csövek hozzá vannak hegesztve acéllemez- a napenergia adszorbereként működik, ezért a csövek illeszkedése a lehető legszorosabb legyen. Minden matt feketére van festve.



2. Csövekkel ellátott lapra egy keretet helyeznek el úgy, hogy a csövek a belül... A csövek be- és kimenetéhez lyukakat fúrnak. A szigetelés le van rakva. Ha higroszkópos anyagot használnak, gondoskodnia kell a vízszigetelésről - elvégre, ha nedves, a szigetelés már nem védi meg a csöveket a lehűléstől.





3. A szigetelés rögzített OSB lap, minden hézag ki van töltve tömítőanyaggal.
4. Az adszorber oldalára tegyen átlátszó üveget vagy polikarbonátot egy kicsivel légrés... Az acéllemez lehűlésének megakadályozására szolgál.
5. Az üveget fa ablaküveg gyöngyökkel lehet rögzíteni, előzetesen tömítőanyagot lerakva. Megakadályozza a hideg levegő bejutását, és megvédi az üveget a keret összenyomódásától melegítéskor és hűtéskor.

A kollektor teljes körű működéséhez szüksége lesz tároló tartály... Ebből készülhet műanyag hordó, kívülről szigetelt, melyben spirálban napkollektorhoz csatlakoztatott hőcserélő van lefektetve. A fűtött víz bemenetének felül, a hideg víz kimenetének pedig alul kell lennie.

Fontos a tartály és az elosztó megfelelő elhelyezése. Szolgáltatni természetes keringés víz, a tartálynak a kollektor felett kell lennie, és a csöveknek állandó lejtésűnek kell lenniük.

Hulladék anyagokból készült napkollektoros fűtés

Ha azzal hegesztőgép barátságot nem lehetett összehozni, abból lehet egyszerű napkollektort készíteni, ami kéznél van. Például attól konzervdobozok... Ehhez lyukakat készítenek az alján, magukat a dobozokat tömítőanyaggal rögzítik egymáshoz, és a PVC-csövek találkozásánál ráülnek. Feketére vannak festve, és ugyanúgy illeszkednek az üveg alatti keretbe, mint a közönséges csövek.

Napelemes ház homlokzata

Miért ne díszíthetné otthonát valami hasznossal a szokásos burkolat helyett? Például úgy, hogy a teljes fal déli oldalán napelemes fűtőtestet készítenek.

Egy ilyen megoldás egyszerre két irányba optimalizálja a fűtési költségeket - csökkenti az energiaköltségeket és jelentősen csökkenti a hőveszteséget kiegészítő szigetelés homlokzat.

A készülék egyszerűen felháborító, és nem igényel speciális eszközöket:

• festett horganyzott lapot helyezünk a szigetelésre;
• rozsdamentes acél tetejére fektetve hullámos cső feketére is festve;
• minden polikarbonát lappal van bevonva és alumínium sarkokkal rögzítve.

Ha ez a módszer is bonyolultnak tűnik, a videó egy ónból készült opciót mutat be, polipropilén csövekés filmek. Sokkal könnyebb!

MINISZTÉRIUM ENERGIA ÉS VILLAMOSÍTÁS a Szovjetunió

FŐ TUDOMÁNYOS ÉS MŰSZAKI OSZTÁLY
ENERGIA ÉS VILLAMOSÍTÁS

UTASÍTÁS
SZÁMÍTÁS ÉS TERVEZÉS
NAPELEMES FŰTÉSI RENDSZEREK

RD 34.20.115-89

SOYUZTEKHENERGO BEST EXPERIENCE SZOLGÁLTATÁS

Moszkva 1990

FEJLETT A Munka Vörös Zászlója Állami Rendje a nevezett Energetikai Intézet G.M. Krzhizhanovsky

VÁLLALKOZÓK M.N. EGAY, O. M. A. S. Korsunov LEONOVICS, V.V. NUSHTAIKIN, V.K. RYBALKO, B.V. TARNIZHEVSKIJ, V.G. BULICSEV

ÁLTAL JÓVÁHAGYOTT Energetikai és Villamossági Tudományos és Műszaki Főigazgatóság 89.12.07

Főnök V.I. GORI

Az érvényességi idő be van állítva

90.01.01-től

92.01.01-ig

Igazi Módszertani utasítások megállapítja a számítás elvégzésének eljárását és ajánlásokat tartalmaz a szoláris fűtési rendszerek tervezésére lakossági, lakossági és ipari épületekés szerkezetek.

Az irányelvek a szoláris hőellátó és melegvíz-ellátó rendszerek fejlesztésével foglalkozó tervezőknek és mérnököknek szólnak.

... ÁLTALÁNOS RENDELKEZÉSEK

ahol f - a teljes éves átlagos hőterhelés napenergia által biztosított részaránya;

ahol F - az SC felülete, m 2.

ahol H az átlagos éves teljes napsugárzás vízszintes felületen, kWh/m2 ; az alkalmazásból található;

a, b - a () és () egyenletből meghatározott paraméterek

ahol r - az épületburok hőszigetelő tulajdonságainak jellemzője a HMV terhelés rögzített értékénél, a napi fűtési terhelés 0 °C külső levegő hőmérsékleten a napi HMV terheléshez viszonyított aránya. A több r , minél nagyobb a fűtési terhelés aránya a HMV terheléshez képest, és annál kevésbé tökéletes az épület szerkezete a hőveszteség szempontjából; r = 0 csak a számításnál kerül figyelembevételre HMV rendszerek... A jellemzőt a képlet határozza meg

ahol λ az épület fajlagos hővesztesége, W / (m 3 ° С);

m - a napi órák száma;

k - szellőző levegőcsere sebessége, 1 / nap;

ρ in - levegő sűrűsége 0 ° С-on, kg / m 3;

f - a helyettesítési arány, nagyjából 0,2 és 0,4 között.

Az értékek λ, k, V, t in, s az FTS tervében rögzítik.

α együttható értékek napkollektorokhoz II és III típus

	Együttható értékek
	α 1	α 2	α 3	α 4	α 5	α 6	α 7	α 8	α 9
	607,0	80,0		1340,0	437,5	22,5	1900,0	1125,0	25,0
	298,0	148,5	61,5	150,0	1112,0	337,5	700,0	1725,0	775,0

Β értékek napkollektorokhoz II és III típus

	Együttható értékek
	β 1	β 2	β 3	β 4	β 5	β 6	β 7	β 8	β 9
	1,177	0,496	0,140			0,995	3,350	5,05	1,400
	1,062	0,434	0,158	2,465	2,958	1,088	3,550	4,475	1,775

Az a és b együtthatók értékeitáblázatból származnak. ...

Az a és együtthatók értékei b a napkollektor típusától függően

	Együttható értékek
		0,75
		0,80

ahol q i értékeken a HMV fajlagos éves fűtési teljesítménye f 0,5-től eltérő;

Δq - a HMV éves fajlagos fűtési teljesítményének változása,%.

A fajlagos éves fűtési teljesítmény értékének változásaΔq a vízszintes felületre eső éves napsugárzásból H és f együttható

... SOLAR TERVEZÉSI AJÁNLÁSOK ahol З с - fajlagos csökkentett költségek egységnyi termelt hőenergia SST, rubel / GJ; Зb - az alapegység által termelt hőenergia egységenkénti csökkentett költsége, rubel / GJ. ahol C c - az SST és a biztonsági mentés költségeinek csökkentése, rubel / év; ahol k s - az FTS tőkeköltségei, rubel; к в - a biztonsági mentés tőkeköltségei, rubel; E n - a tőkebefektetések összehasonlító hatékonyságának standard együtthatója (0,1); E s - a működési költségek részesedése az FTS tőkeköltségéből; E in - a működési költségek részesedése a tartalék tőkeköltségéből; C a tartalék által termelt hőenergia egység költsége, RUB / GJ; N d - a tartalék által az év során megtermelt hőenergia mennyisége, GJ; k e - a környezetszennyezés csökkentésének hatása, rubel; kp a tartalékot kiszolgáló személyzet fizetésének megtakarításának társadalmi hatása, rubel. A fajlagos csökkentett költségeket a képlet határozza meg ahol C b - csökkentett költségek az alapvető telepítéshez, rubel / év;	A fogalom meghatározása
	napkollektor	A napsugárzás rögzítésére és hőenergiává és más típusú energiává alakítására szolgáló eszköz
Óra (napi, havi, stb.) fűtési teljesítmény	A kollektorból eltávolított hőenergia mennyisége munkaóránként (nap, hónap stb.).
Lapos napkollektor	Nem fókuszáló napkollektor lapos konfigurációjú elnyelő elemmel (cső-in-lap típusú, csak csövek stb.) és lapos átlátszó szigeteléssel
Hőelnyelő felület	Az abszorber nap által megvilágított felülete normál beesési körülmények között
Hőveszteségi együttható átlátszó szigetelésen keresztül (alul, oldalfalak gyűjtő)	Átlátszó szigetelésen keresztül (a kollektor alja, oldalfalai) átlátszó hőáram a környezetbe, a hőelnyelő felület egységnyi területére, az elnyelő elem és a külső levegő átlaghőmérsékletének 1 °C különbségével.
Fajlagos fogyasztás hűtőfolyadék lapos napkollektorban	Hűtőfolyadék áramlási sebessége a kollektorban a hőelnyelő felület egységnyi területén
Hatékonysági arány	Az abszorbeáló elem felülete és a hűtőfolyadék közötti hőátadás hatékonyságát jellemző érték, amely megegyezik a tényleges fűtőteljesítmény és a fűtőteljesítmény arányával, feltéve, hogy minden hőálló a hőátadás az abszorbeáló elem felületéről a hűtőközeg felé egyenlő nullával
Felületi feketeség	A felületi sugárzás intenzitásának és a fekete test sugárzási intenzitásának aránya azonos hőmérsékleten
Az üvegezés átviteli kapacitása	Az átlátszó szigeteléssel áteresztett napsugárzás (infravörös, látható) része az átlátszó szigetelés felületén
Understudy	Hagyományos forrás hőenergia, részleges ill teljes lefedettség hőterhelés és napkollektoros fűtési rendszerrel összekapcsolva
Napelemes fűtési rendszer	Napelemes rendszer a fűtési és melegvíz terhelés fedezésére

2. függelék

A napkollektorok hőtani jellemzői

	Gyűjtő típus
Teljes hőveszteségi tényező U L, W / (m 2 ° С)
A hőfelvevő felület α elnyelő képessége	0,95	0,90	0,95
Az elnyelő felület emissziós tényezője a kollektor üzemi hőmérsékleti tartományában ε	0,95	0,10	0,95
Üvegezési teljesítmény τ p	0,87	0,87	0,72
Hatékonysági arány F R	0,91	0,93	0,95
Maximális hűtőfolyadék hőmérséklet, ° С
Jegyzetek I - együveges nem szelektív kollektor; II - egypohár szelektív kollektor; III - kétüveges, nem szelektív kollektor.

3. függelék

A napkollektorok műszaki jellemzői

	Gyártó
	Bratsk üzem fűtőberendezések	Spetshelioteplomontazh GSSR	KijevZNIIEP	Bukhara napelemes berendezések üzeme
Hossz, mm	1530	1000 - 3000	1624	1100
Szélesség, mm			1008
Magasság, mm		70 - 100
Súly, kg	50,5	30 - 50
Hőelnyelő felület, m		0,6 - 1,5		0,62
Üzemi nyomás, MPa		0,2 - 0,6

4. függelék

TT típusú átfolyó hőcserélők műszaki jellemzői

	Külső/belső átmérő, mm		Áramlási terület		Egy szakasz fűtőfelülete, m 2	Metszet hossza, mm	Egy rész súlya, kg
			belső cső, 2 cm	gyűrű alakú csatorna, cm 2
	belső cső	külső cső
TT 1-25 / 38-10 / 10	25/20	38/32	3,14	1,13		1500
TT 2-25 / 38-10 / 10	25/20	38/32	6,28	6,26		1500

5. függelék

A teljes napsugárzás éves beérkezése vízszintes felületre (N), kWh / m2

Azerbajdzsán SSR
Baku	1378
Kirovobad	1426
Mingachevir	1426
Örmény SSR
Jereván	1701
Leninakan	1681
Sevan	1732
Nahicseván	1783
Grúz SSR
Telavi	1498
Tbiliszi	1396
Tskhakaya	1365
Kazah SSR
Alma-Ata	1447
Guriev	1569
Sevcsenko erőd	1437
Dzhezkazgan	1508
Ak-Kum	1773
Aral-tenger	1630
Birsa-Kelmes	1569
Kosztanay	1212
Szemipalatyinszk	1437
Dzhanybek	1304
Kolmykovo	1406
Kirgiz SSR
Frunze	1538
Tien Shan	1915
RSFSR
Altáj régió
Angyali Üdvözlet	1284
Astrakhan régió
Asztrahán	1365
Volgograd régió
Volgográd	1314
Voronyezsi régió
Voronyezs	1039
Kősztyepp	1111
Krasznodar régió
Szocsi	1365
Kuibisev régió
Kujbisev	1172
Kurszk régió
Kurszk	1029
Moldvai SSR
Kishinev	1304
Orenburg régió
Buzuluk	1162
Rostov régió
Csimljanszk	1284
Óriás	1314
Szaratov régió
Ershov	1263
Szaratov	1233
Sztavropol régió
Essentuki	1294
Üzbég SSR
Szamarkand	1661
Tamdybulak	1752
Takhnatash	1681
Taskent	1559
Termez	1844
Fergana	1671
Churuk	1610
Tádzsik SSR
Dusanbe	1752
Türkmén SSR
Ak-Molla	1834
Ashgabat	1722
Hasan-Kuli	1783
Kara-Bogaz-Gol	1671
Chardzhou	1885
Ukrán SSR
Kherson régióban
Herson	1335
Askania Nova	1335
Sumy régió
Konotop	1080
Poltava régió
Poltava	1100
Volyn régió
Kovel	1070
Donyeck régió
Donyeck	1233
Kárpátaljai régió
Beregovo	1202
Kijev régió
Kijev	1141
Kirovograd régió
Znamenka	1161
krími régió
Evpatoria	1386
Karadag	1426
Odessza régió
	30,8	39,2	49,8	61,7	70,8	75,3	73,6	66,2	55,1	43,6	33,6	28,7
	28,8	37,2	47,8	59,7	68,8	73,3	71,6	64,2	53,1	41,6	31,6	26,7
	26,8	35,2	45,8	57,7	66,8	71,3	69,6	62,2	51,1	39,6	29,6	24,7
	24,8	33,2	43,8	55,7	64,8	69,3	67,5	60,2	49,1	37,6	27,6	22,7
	22,8	31,2	41,8	53,7	62,8	67,3	65,6	58,2	47,1	35,6	25,6	20,7
	20,8	29,2	39,8	51,7	60,8	65,3	63,6	56,2	45,1	33,6	23,6	18,7
	18,8	27,2	37,8	49,7	58,8	63,3	61,6	54,2	43,1	31,6	21,6	16,7
	16,8	25,2	35,8	47,7	56,8	61,3
Forráspont, ° С	106,0	110,0	107,5	105,0	113,0
Viszkozitás, 10 -3 Pa · s:
5 °C hőmérsékleten		5,15		6,38
20°C hőmérsékleten					7,65
-40 ° С hőmérsékleten	7,75	35,3		28,45
Sűrűség, kg/m3				1077	1483 - 1490
Hőteljesítmény kJ / (m 3 ° С):
5 °C hőmérsékleten	3900	3524
20°C hőmérsékleten				3340	3486
Maró hatás	Erős	Átlagos	Gyenge	Gyenge	Erős
Toxicitás	Nem	Átlagos	Nem	Gyenge	Nem

Megjegyzések e. A kálium-karbonát alapú hőátadó folyadékok a következő összetételűek (tömeghányad):

1. recept 2. recept

Kálium-karbonát, 1,5-víz 51,6 42,9

Nátrium-foszfát, 12-vizes 4,3 3,57

Nátrium-szilikát, 9-vizes 2,6 2,16

Nátrium-tetraborát, 10-vizes 2,0 1,66

Fluorescoin 0,01 0,01

Víz 100-ig 100-ig

Napenergiával működő fűtési rendszerek

4.1. A napelemes rendszerek osztályozása és alapelemei

A szoláris fűtési rendszerek olyan rendszerek, amelyek a napsugárzást használják hőenergia-forrásként. Az övék jellemző különbség más rendszerektől alacsony hőmérsékletű fűtés egy speciális elem - egy napelem vevő - használata, amelyet a napsugárzás rögzítésére és hőenergiává alakítására terveztek.

A napsugárzás felhasználási módja szerint a szoláris alacsony hőmérsékletű fűtési rendszereket passzív és aktív rendszerekre osztják.

A rendszerek passzívak szoláris fűtés, amelyben maga az épület vagy annak egyes burkolatai (kollektorépület, kollektorfal, kollektortető stb.) a napsugárzást érzékelő és azt hővé alakító elemként szolgálnak.

Rizs. 4.1.1 Passzív alacsony hőmérsékletű rendszer napkollektoros „fali kollektor”: 1 - napsugarak; 2 - sugár-átlátszó képernyő; 3 - légcsappantyú; 4 - fűtött levegő; 5 - hűtött levegő a helyiségből; 6 - a faltömb saját hosszúhullámú hősugárzása; 7 - fekete sugarat érzékelő falfelület; 8 - vakok.

Az alacsony hőmérsékletű szoláris fűtési rendszereket aktív rendszereknek nevezzük, amelyekben a napkollektor egy önálló, különálló, az épülethez nem kapcsolódó berendezés. Az aktív napelemes rendszerek a következőkre oszthatók:

rendeltetés szerint (melegvíz-ellátó rendszerek, fűtési rendszerek, kombinált rendszerek hő- és hidegellátási célokra);

a használt hűtőfolyadék típusa szerint (folyadék - víz, fagyálló és levegő);

a munkavégzés időtartama szerint (egész évben, szezonálisan);

sémák műszaki megoldása szerint (egy-, két-, többkörös).

A levegő széles körben elterjedt, nem fagyos hűtőfolyadék a működési paraméterek teljes skálájában. Hőhordozóként történő felhasználáskor lehetőség van a fűtési rendszerek szellőztető rendszerrel való kombinálására. A levegő azonban alacsony hőfokú hűtőközeg, ami a rendszerek eszközének fémfogyasztásának növekedéséhez vezet légfűtés a vízrendszerekhez képest.

A víz hővisszatartó és széles körben elérhető hőhordozó. 0 ° C alatti hőmérsékleten azonban fagyásgátló folyadékot kell hozzáadni. Ezenkívül szem előtt kell tartani, hogy az oxigénnel telített víz a csővezetékek és a készülékek korrózióját okozza. A vízi napkollektoros rendszerek fémfogyasztása azonban sokkal alacsonyabb, ami nagyban hozzájárul szélesebb körű alkalmazásukhoz.

A szezonális szoláris melegvíz-rendszerek általában egykörösek, és a nyári és az átmeneti hónapokban, pozitív külső hőmérsékletű időszakokban működnek. A karbantartott létesítmény rendeltetésétől és az üzemeltetési feltételektől függően rendelkezhetnek kiegészítő hőforrással, vagy nélkülözhetik.

Az épületek napkollektoros fűtési rendszerei általában kétkörös vagy leggyakrabban többkörösek, és a különböző körökhöz különböző hőhordozók használhatók (például a szolárkörben - nem fagyos folyadékok vizes oldatai, a közbenső körökben - víz, és a fogyasztói körben - levegő).

Az épületek hő- és hidegellátására szolgáló kombinált, egész évben használható napelemes rendszerek többkörösek, és további hőforrást tartalmaznak hagyományos fosszilis tüzelésű hőtermelő vagy hőtranszformátor formájában.

Sematikus ábrája szoláris hőellátó rendszert a 4.1.2. ábra mutatja. Három keringtető kört tartalmaz:

az első kör, amely 1 napkollektorokból, 8 keringető szivattyúból és 3 folyékony hőcserélőből áll;

egy második kör, amely egy 2 tárolótartályból, egy 8 keringető szivattyúból és egy 3 hőcserélőből áll;

a harmadik kör, amely egy 2 tárolótartályból, egy 8 keringető szivattyúból, egy víz-levegő hőcserélőből (légfűtő) 5 áll.

Rizs. 4.1.2. A szoláris hőellátó rendszer sematikus diagramja: 1 - napkollektor; 2 - tárolótartály; 3 - hőcserélő; 4 - épület; 5 - légfűtő; 6 - tartalék a fűtési rendszerhez; 7 - a melegvíz-ellátó rendszer duplája; nyolc - keringető szivattyú; 9 - ventilátor.

A szoláris fűtési rendszer a következőképpen működik. A hőbefogadó kör hőhordozója (fagyállója) az 1 napkollektorokban felmelegedve a 3 hőcserélőbe kerül, ahol a fagyálló hője a 3 hőcserélő gyűrűs terében keringő vízbe kerül a 3. a szekunder kör 8. szivattyújának működése. A felmelegített víz belép a 2. tárolóba. A tárolóból a vizet a 8 melegvíz-ellátó szivattyú veszi fel, szükség esetén a 7. tartalékban a kívánt hőmérsékletre hozza, és belép az épület melegvíz-ellátó rendszerébe. A tárolótartály feltöltése a vízellátó rendszerből történik.

Fűtéshez a 2 tárolótartályból a vizet a 8 harmadik kör szivattyúja juttatja az 5 fűtőberendezésbe, amelyen a levegő a 9 ventilátor segítségével áramlik át, és felmelegedéskor bejut a 4 épületbe. napkollektorok által termelt napsugárzás vagy hőenergia hiánya, üzembe helyezéskor a tartalék bekapcsol 6.

A szoláris hőellátó rendszer elemeinek megválasztását és elrendezését minden egyes esetben az éghajlati tényezők, az objektum rendeltetése, a hőfogyasztás módja és a gazdasági mutatók határozzák meg.

4.2. Koncentráló napkollektorok

A koncentráló napkollektorok polírozott fémből készült gömb- vagy parabola tükrök (4.2.1. ábra), melyek fókuszában hőbefogadó elem (napkazán) van elhelyezve, amelyen keresztül a hűtőfolyadék kering. Hőhordozóként vizet vagy nem fagyos folyadékokat használnak. Hőhordozóként használva víz éjszaka és bent hideg időszak a rendszert ki kell üríteni, nehogy lefagyjon.

A napsugárzás rögzítésének és átalakításának nagy hatékonyságának biztosítása érdekében a koncentráló szoláris vevőt folyamatosan szigorúan a Nap felé kell irányítani. Erre a célra a szoláris vevő egy nyomkövető rendszerrel van felszerelve, amely tartalmaz egy napirány-érzékelőt, egy elektronikus jelátalakító egységet, egy hajtóműves villanymotort a szolár vevő szerkezetének két síkban történő forgatásához.

Rizs. 4.2.1. Koncentráló napkollektorok: a - parabola koncentrátor; b - parabola-hengeres koncentrátor; 1 - napsugarak; 2 - hőelnyelő elem (napkollektor); 3 - tükör; 4 - a nyomkövető rendszer meghajtó mechanizmusa; 5 - a hűtőfolyadékot szállító és eltávolító csővezetékek.

A koncentráló napkollektoros rendszerek előnye, hogy viszonylag magas hőmérsékleten (akár 100 °C-ig) hőt és egyenletes gőzt tudnak termelni. A hátrányok közé tartozik a szerkezet magas költsége; a fényvisszaverő felületek portól való folyamatos tisztításának szükségessége; csak nappali órákban működjön, ezért nagy akkumulátorokra van szükség; nagy energiafogyasztás a napelemes nyomkövető rendszer meghajtásához, arányos a megtermelt energiával. Ezek a hátrányok korlátozzák az aktív, alacsony hőmérsékletű, koncentrált napkollektoros napkollektoros fűtési rendszerek széles körű elterjedését. Az utóbbi időben a lapos napkollektorokat leggyakrabban alacsony hőmérsékletű szoláris fűtési rendszerekben használják.

4.3. Lapos napkollektorok

A lapos napkollektor egy elnyelő lapos panellel és lapos átlátszó szigeteléssel ellátott készülék a napenergia elnyelésére és hőenergiává alakítására.

A lapos napkollektorok (4.3.1. ábra) üveg vagy műanyag burkolatból (egy, dupla, hármas), nap felőli oldalon feketére festett hőelnyelő panelből, hátul szigetelésből és házból (fém, műanyag) állnak. , üveg, fa).

Rizs. 4.3.1. Lapos napkollektor: 1 - napsugarak; 2 - üvegezés; 3 - tok; 4 - hőelnyelő felület; 5 - hőszigetelés; 6 - tömítőanyag; 7 - a hőfogadó lemez belső hosszúhullámú sugárzása.

Hőelnyelő panelként bármilyen fém vagy műanyag lemez használható hűtőfolyadék csatornákkal. A hőelnyelő panelek kétféle alumíniumból vagy acélból készülnek: lemezcsöves és sajtolt panelek (cső a lemezben). A műanyag paneleket nem használják széles körben törékenységük és napfény hatására gyors öregedésük, valamint alacsony hővezető képességük miatt.

A napsugárzás hatására a hőelnyelő panelek 70-80 °C-os hőmérsékletre melegednek, ami magasabb, mint a környezeti hőmérséklet, ami a panel konvektív hőátadásának növekedéséhez vezet. környezetés saját sugárzása az égboltra. A hűtőfolyadék magasabb hőmérsékletének elérése érdekében a lemez felületét spektrálisan szelektív rétegek borítják, amelyek aktívan elnyelik a nap rövid hullámhosszú sugárzását, és csökkentik saját hősugárzását a spektrum hosszú hullámhosszú részén. Az ilyen „fekete nikkel”, „fekete króm”, alumínium réz-oxid, réz-oxid és mások alapú kialakítások drágák (költségük gyakran arányos magának a hőelnyelő panelnek a költségével). A síkkollektorok teljesítményének javításának másik módja a hőelnyelő panel és az átlátszó szigetelés közötti vákuum létrehozása a hőveszteség csökkentése érdekében (negyedik generációs napkollektorok).

A napkollektorokra épülő napkollektoros rendszerek üzemeltetésének tapasztalatai számos jelentős hátrányt tártak fel az ilyen rendszerekben. Először is az magas ár gyűjtők. Munkájuk hatékonyságának növelése a szelektív bevonatok révén, az üvegezés átláthatóságának növelése, az evakuálás, valamint a hűtőrendszer elrendezése gazdaságilag veszteségesnek bizonyul. Jelentős hátránya az üvegek portól való gyakori tisztításának szükségessége, ami gyakorlatilag kizárja a kollektor ipari területeken történő használatát. A napkollektorok hosszú távú működése során, különösen téli körülmények között, gyakori meghibásodásuk figyelhető meg az üveg megvilágított és elsötétült felületeinek egyenetlen tágulása miatt, az üvegezés sértetlensége miatt. Szállítás és telepítés során is nagy százalékban fordul elő kollektor meghibásodás. A kollektoros rendszerek jelentős hátránya az év és napközbeni terhelés egyenetlensége is. Az európai és Oroszország európai részének magas (legfeljebb 50%) diffúz sugárzású kollektorok üzemeltetésének tapasztalata azt mutatta, hogy lehetetlen egy egész évben működő autonóm melegvíz-ellátó és fűtési rendszert létrehozni. A középső szélességi körökben minden napkollektoros napelemes rendszerben szükség van nagy térfogatú tárolótartályok beépítésére és további energiaforrás beépítésére a rendszerbe, ami csökkenti használatuk gazdasági hatását. Ebben a tekintetben a legcélszerűbb olyan területeken használni őket, ahol magas a napsugárzás átlagos intenzitása (legalább 300 W / m 2).

Potenciális lehetőségek a napenergia felhasználására Ukrajnában

Ukrajna területén a napsugárzás energiája egy átlagos éves nappali órákra átlagosan 4 kW ∙ óra 1 m 2 -enként. nyári napok- 6 - 6,5 kW ∙ h-ig), azaz körülbelül 1,5 ezer kW ∙ h évente négyzetméterenként. Ez nagyjából ugyanaz, mint Közép-Európában, ahol a napenergia felhasználása a legelterjedtebb.

A kedvező éghajlati viszonyok mellett Ukrajna magasan képzett tudományos személyzettel rendelkezik a napenergia-felhasználás területén. Miután visszatért prof. Boyko B.T. az UNESCO-tól, ahol az UNESCO napenergia felhasználásával foglalkozó nemzetközi programját vezette (1973-1979), intenzív tudományos és szervezési tevékenységet kezdett a Harkovi Politechnikai Intézetben (ma Nemzeti Műszaki Egyetem). - KhPI) az anyagtudomány új tudományos és oktatási irányának kidolgozásáról a napenergia területén. Már 1983-ban, a Szovjetunió Felsőoktatási Minisztériumának N 885. számú, 83/07/13-i rendeletével összhangban a Harkovi Politechnikai Intézetben először a Szovjetunió felsőoktatási intézményének gyakorlatában fizikusok képzését. profilalkotással a napenergia anyagtudományi területén a „Fémek fizikája” szakon belül indult. Ezzel lefektették az alapjait az 1988-ban végzett "Fizikai anyagtudomány az elektronika és a napenergia számára" (FMEG) tanszékének. FMEG Osztálya a Műszermérnöki Technológiai Tudományos Kutatóintézettel (Kharkov) együttműködve űrprogram Ukrajna hatékonyan vett részt a szilícium napelemek létrehozásában. 13 - 14% az ukrán űrrepülőgépeknél.

Az FMEG Tanszék 1994 óta a Stuttgarti Egyetem és az Európai Közösség, valamint a Zürichi Műszaki Egyetem és a Svájci Nemzeti Tudományos Társaság támogatásával aktívan részt vesz a fólia PVC fejlesztésével kapcsolatos tudományos kutatásban.

Az aktív hőellátó rendszerek fő eleme a napkollektor (SC). laposgyűjtő, amely egy szoláris abszorber, amelyen keresztül a hűtőfolyadék kering; a szerkezet hátulról hőszigetelt, elől üvegezett.

A magas hőmérsékletű fűtési rendszerekben (100 ° C felett) magas hőmérsékletű napkollektorokat használnak. Jelenleg a Luza koncentráló napkollektort tartják közülük a leghatékonyabbnak, amely egy parabolavályú, amelynek közepén egy fekete cső található, amelyen a napsugárzás koncentrálódik. Az ilyen gyűjtők nagyon hatékonyak olyan esetekben, amikor létre kell hozni hőmérsékleti viszonyok 100 °C feletti ipari vagy gőztermelési célra a villamosenergia-iparban. Kaliforniában egyes napenergia-termelő erőművekben használják; Észak-Európa számára nem elég hatékonyak, mivel nem tudják felhasználni a szórt napsugárzást.

Világélmény... Ausztráliában a nem folyadékok 100 °C alatti hőmérsékleten történő viselése a teljes energiafogyasztás körülbelül 20%-át fogyasztja. Megállapítást nyert, hogy biztosítsa meleg víz Az 1 fős vidéki házak 80%-ához 2 ... 3 m2 napkollektor felület és 100 ... 150 literes víztartály szükséges. Nagy kereslet mutatkozik a 25 m2 alapterületű és 1000...1500 literes vízkazánnal rendelkező berendezésekre, amelyek 12 fő számára biztosítanak meleg vizet.

Az Egyesült Királyságban lakosok vidéki táj 40 ... 50%-a napsugárzás felhasználásával elégíti ki a hőenergia-igényt.

Németországban, egy Düsseldorf melletti kutatóállomáson egy aktív napenergiával működő vízmelegítő berendezést teszteltek (65 m2 kollektorfelület), amely évente átlagosan a szükséges hőmennyiség 60%-át, nyáron pedig 80 .. 90%. Németországi körülmények között egy 4 fős család teljes mértékben elláthatja magát a hővel egy 6 ... 9 m2 területű energiatető jelenlétében.

Legelterjedtebben hőenergia A napot az üvegházak felfűtésére és mesterséges klímának kialakítására használják; A napenergia ilyen irányú felhasználásának számos módját tesztelték Svájcban.

Németországban (Hannover) a Műszaki, Kertészeti és Mezőgazdaság vizsgálják az üvegház mellett elhelyezett, vagy annak szerkezetébe épített napkollektorok, valamint maguk az üvegházak napkollektorként való alkalmazásának lehetőségét az üvegház kettős fedelén átvezetett, napsugárzással felmelegített színes folyadékkal. . éghajlati viszonyok Németországban egész évben csak napenergiával történő fűtés nem elégíti ki teljesen a hőigényt. A modern németországi napkollektorok nyáron meleg vízben 90%-ban, télen 29...30%-ban, átmeneti időszakban pedig 55...60%-kal tudják kielégíteni a mezőgazdaság igényeit.

Aktív napelem fűtési rendszerek leggyakoribb Izraelben, Spanyolországban, Tajvanon, Mexikóban és Kanadában. Csak Ausztráliában több mint 400 000 otthon van napenergiával működő vízmelegítővel. Izraelben az összes családi ház több mint 70%-a (körülbelül 900 000) napkollektoros vízmelegítővel van felszerelve. teljes területtel 2,5 millió m2, amely mintegy 0,5 millió toe éves üzemanyag-megtakarítást biztosít.

A lapos IC-k konstruktív fejlesztése két irányban történik:

• új nemfémes szerkezeti anyagok keresése;
• az abszorber-áttetsző elem legkritikusabb egysége optikai-termikus jellemzőinek javítása.

A B3TPEN31 csoport tanulói készítettek

A szoláris fűtési rendszerek olyan rendszerek, amelyek a napsugárzást használják hőenergia-forrásként. Jellemző különbségük a többi alacsony hőmérsékletű fűtési rendszertől egy speciális elem - egy szoláris vevő - használata, amelyet a napsugárzás rögzítésére és hőenergiává alakítására terveztek.

A napsugárzás felhasználási módja szerint a szoláris alacsony hőmérsékletű fűtési rendszereket passzív és aktív rendszerekre osztják.

Passzív

A passzív szoláris fűtési rendszereket passzív rendszereknek nevezzük, amelyekben maga az épület vagy annak egyes burkolatai (kollektorépület, kollektorfal, kollektortető stb.) a napsugárzást befogadó és azt hővé alakító elemként szolgálnak.

Passzív, alacsony hőmérsékletű szoláris fűtési rendszer „fali kollektor”: 1 - napsugarak; 2 - sugár-átlátszó képernyő; 3 - légcsappantyú; 4 - fűtött levegő; 5 - hűtött levegő a helyiségből; 6 - a faltömb saját hosszúhullámú hősugárzása; 7 - fekete sugarat érzékelő falfelület; 8 - vakok.

Aktív

Az alacsony hőmérsékletű szoláris fűtési rendszereket aktív rendszereknek nevezzük, amelyekben a napkollektor egy önálló, különálló berendezés, amely nem tartozik az épülethez. Az aktív napelemes rendszerek a következőkre oszthatók:

rendeltetés szerint (melegvíz-ellátó rendszerek, fűtési rendszerek, kombinált rendszerek hő- és hidegellátási célokra);

a használt hűtőfolyadék típusa szerint (folyadék - víz, fagyálló és levegő);

a munkavégzés időtartama szerint (egész évben, szezonálisan);

sémák műszaki megoldása szerint (egy-, két-, többkörös).

A szoláris fűtési rendszerek osztályozása

különböző kritériumok szerint osztályozható:

bejelentkezés alapján:

1. melegvíz-ellátó rendszerek (HMV);

2. fűtési rendszerek;

3. kombinált rendszerek;

A használt hűtőfolyadék típusa szerint:

1. folyadék;

2. levegő;

A munka időtartama szerint:

1. egész évben;

2. szezonális;

A séma műszaki megoldása szerint:

1. egyáramú;

2. kettős áramkör;

3. többáramkörű.

A levegő széles körben elterjedt, nem fagyos hűtőfolyadék a működési paraméterek teljes skálájában. Hőhordozóként történő felhasználáskor lehetőség van a fűtési rendszerek szellőztető rendszerrel való kombinálására. A levegő azonban alacsony hőhordozó, ami a légfűtőrendszerek fémfogyasztásának növekedéséhez vezet a vízrendszerekhez képest.

A víz hővisszatartó és széles körben elérhető hőhordozó. 0 ° C alatti hőmérsékleten azonban fagyásgátló folyadékot kell hozzáadni. Ezenkívül szem előtt kell tartani, hogy az oxigénnel telített víz a csővezetékek és a készülékek korrózióját okozza. A vízi napkollektoros rendszerek fémfogyasztása azonban sokkal alacsonyabb, ami nagyban hozzájárul szélesebb körű alkalmazásukhoz.

A szezonális szoláris melegvíz-rendszerek általában egykörösek, és a nyári és az átmeneti hónapokban, pozitív külső hőmérsékletű időszakokban működnek. Lehet, hogy van további forrás a karbantartott objektum rendeltetésétől és az üzemi feltételektől függően fűteni vagy anélkül.

Az épületek napkollektoros fűtési rendszerei általában kétkörös vagy leggyakrabban többkörösek, és a különböző körökhöz különböző hőhordozók használhatók (például a szolárkörben - nem fagyos folyadékok vizes oldatai, a közbenső körökben - víz, és a fogyasztói körben - levegő).

Az épületek hő- és hidegellátására szolgáló kombinált, egész évben használható napelemes rendszerek többkörösek, és további hőforrást tartalmaznak hagyományos fosszilis tüzelésű hőtermelő vagy hőtranszformátor formájában.

A szoláris hőellátó rendszer sematikus diagramja a 4.1.2. ábrán látható. Három keringtető kört tartalmaz:

az első kör, amely 1 napkollektorokból, 8 keringető szivattyúból és 3 folyékony hőcserélőből áll;

egy második kör, amely egy 2 tárolótartályból, egy 8 keringető szivattyúból és egy 3 hőcserélőből áll;

a harmadik kör, amely egy 2 tárolótartályból, egy 8 keringető szivattyúból, egy víz-levegő hőcserélőből (légfűtő) 5 áll.

A szoláris hőellátó rendszer sematikus diagramja: 1 - napkollektor; 2 - tárolótartály; 3 - hőcserélő; 4 - épület; 5 - légfűtő; 6 - tartalék a fűtési rendszerhez; 7 - a melegvíz-ellátó rendszer duplája; 8 - keringtető szivattyú; 9 - ventilátor.

Működés

A szoláris fűtési rendszer a következőképpen működik. A hőbefogadó kör hőhordozója (fagyállója) az 1 napkollektorokban felmelegedve a 3 hőcserélőbe kerül, ahol a fagyálló hője a 3 hőcserélő gyűrűs terében keringő vízbe kerül a 3. a szekunder kör 8. szivattyújának működése. A felmelegített víz belép a 2. tárolóba. A tárolóból a vizet a 8 melegvíz-szivattyú veszi fel, szükség esetén a 7. tartalékban a kívánt hőmérsékletre hozza, és az épület melegvíz-ellátó rendszerébe kerül. A tárolótartály feltöltése a vízellátó rendszerből történik.

Fűtéshez a 2 tárolótartályból a vizet a 8 harmadik kör szivattyúja juttatja az 5 fűtőberendezésbe, amelyen a levegő a 9 ventilátor segítségével áramlik át, és felmelegedéskor bejut a 4 épületbe. napkollektorok által termelt napsugárzás vagy hőenergia hiánya, üzembe helyezéskor a tartalék bekapcsol 6.

A szoláris hőellátó rendszer elemeinek megválasztását és elrendezését minden egyes esetben az éghajlati tényezők, az objektum rendeltetése, a hőfogyasztás módja és a gazdasági mutatók határozzák meg.

Egykörös termoszifonos napkollektoros melegvíz-ellátó rendszer sematikus diagramja

A rendszerek sajátossága, hogy termoszifonos rendszer esetén a tároló tartály alsó pontja a kollektor felső pontja felett és a kollektoroktól legfeljebb 3-4 m távolságra legyen, és a szivattyú cirkulációjával a hűtőfolyadék, a tároló tartály elhelyezkedése tetszőleges lehet.