Využívanie „zelenej“ energie dodávanej prírodnými prvkami môže výrazne znížiť náklady na energie. Napríklad zabezpečením solárneho vykurovania pre súkromný dom dodáte nízkoteplotné radiátory a systémy podlahového vykurovania s prakticky voľným prenosom tepla. Súhlasím, toto je úspora.
Dozviete sa všetko o „zelených technológiách“ z článku, ktorý sme navrhli. S našou pomocou môžete ľahko pochopiť druhy solárnych zariadení, ako ich budovať a špecifiká prevádzky. Určite záujem o jednu z najobľúbenejších možností, intenzívne pracujúci vo svete, ale nie príliš populárny medzi nami.
V prehľade, ktorý bol prezentovaný Vašej pozornosti, sú konštrukčné vlastnosti systémov demontované, schémy zapojenia sú podrobne popísané. Uvádza sa príklad výpočtu solárneho vykurovacieho okruhu, aby sa posúdila realita jeho konštrukcie. Pomôcť nezávislým majstrom priložiť fotografické zbierky a video.
„Zelená“ technológia výroby tepla
V priemere 1 m 2 zemského povrchu prijíma 161 wattov slnečnej energie za hodinu. Samozrejme, na rovníku bude toto číslo mnohonásobne vyššie ako v Arktíde. Okrem toho hustota slnečného žiarenia závisí od ročného obdobia.
V Moskve sa intenzita slnečného žiarenia v decembri až januári líši od mája do júla viac ako päťkrát. Moderné systémy sú však také efektívne, že môžu pracovať takmer všade na Zemi.
Moderné solárne systémy dokážu účinne pracovať v oblačnom a chladnom počasí až do -30 ° C
Úloha využitia energie slnečného žiarenia s maximálnou účinnosťou je riešená dvoma spôsobmi: priamym ohrevom v tepelných kolektoroch a solárnych fotovoltaických článkoch. Solárne panely najprv premieňajú energiu slnečných lúčov na elektrinu, potom ju prenášajú cez špeciálny systém pre spotrebiteľov, napríklad elektrické kotly.
Tepelné kolektory ohrievajú pôsobením slnečného žiarenia teplo chladiacej kvapaliny vykurovacích systémov a dodávky teplej vody.
Solárne kolektory - hlavní dodávatelia tepla pripravení pre použitie vo vykurovacích systémoch vidieckych domov 
Kolektor je systém rúrok, odkrytý alebo uzavretý tmavý, zvyšujúci účinok absorpcie povrchu slnečného svetla 
Rúry s otvorenými solárnymi zariadeniami sú vnútorne potiahnuté kompozíciou, ktorá priťahuje slnečné lúče a zvyšuje efekt 
Trubkové odrody kolektorov sa používajú pri vykurovaní všetkých druhov chladiacich kvapalín používaných vo vykurovacích systémoch 
V našich zemepisných šírkach teplo prichádzajúce zo spracovania slnečnej energie nestačí na plnú prevádzku vykurovania. Sústredný tvar a veľkoplošná lupa pomôžu zvýšiť produktivitu 
Modifikácie slnečných kolektorov, ktoré umožňujú prilákať najväčšie množstvo slnečného svetla, sa vyrábajú vo forme konkávnych koncentrátorov so zrkadlovým reflektorom. 
Modely používané na výrobu recyklovanej slnečnej energie vo veľkom meradle, vybavené zariadeniami „sledujúcimi“ pohyb slnka 
Posilniť výkon systému nielen zmenou tvaru a používania pohybových zariadení. V podstate zvýšenie, zvýšenie prijímacej oblasti
Tepelné kolektory sú niekoľkých typov, vrátane otvorených a uzavretých systémov, plochých a sférických štruktúr, pologuľových kolektorov, nábojov a mnohých ďalších možností. Tepelná energia získaná zo solárnych kolektorov sa používa na ohrev teplej vody alebo vykurovacieho média vykurovacieho systému.
Priemysel v širokej škále výrobných zberných systémov pre začlenenie do nezávislej vykurovacej siete. Najjednoduchšia voľba pre poskytovanie je však jednoduchá:
Solárne kolektory - jedna z najjednoduchších a najlacnejších možností na výrobu spotrebičov vlastnými rukami 
Kolektor je cievka uložená rôznymi spôsobmi, pripojená k výmenníkom tepla ak nádrži, ktorá slúži ako akumulátor pripraveného chladiva. 
Pri samostatnej výrobe kolektorov sa najčastejšie používajú medené rúrky a cievky chladničiek. 
Na zvýšenie výkonu solárneho ohrievača tepla sa mení tvar zariadenia, zvyšuje sa absorpčná plocha. 
Pomerne bežnou a vyhľadávanou verziou materiálu, ktorý je k dispozícii, sú oceľové rúrky s odbočkami z demontovaného systému zásobovania vodou alebo ich plastové náprotivky. 
Aktívne sa používajú plastové fľaše s odrezaným dnom a hrdlom. Používajú sa ako puzdro svetlovodu kovového prijímača umiestneného vo fľašiach. 
Zaujímavým riešením je použitie hliníkových plechoviek, ktoré predtým slúžili ako nádoby na šťavy a široký sortiment nápojov sýtených oxidom uhličitým. 
Je potrebné poznamenať, že polymérne rúry vedú vo výrobe solárnych vykurovacích zariadení: flexibilné vyrobené z HDPE alebo PVC, ako aj tuhé PP a PVC
Napriek jasnému pokroku vo vývoji riešení zberu, skladovania a využívania slnečnej energie existujú výhody a nevýhody.
Efektívne využívanie slnečnej energie
Najzreteľnejšou výhodou využívania energie Slnka je jej všeobecná dostupnosť. V skutočnosti, dokonca aj v najšmurdejšom a zamračenom počasí môže byť slnečná energia zhromažďovaná a používaná.
Druhým plusom sú nulové emisie. V skutočnosti je to najšetrnejšia a najprirodzenejšia forma energie. Solárne panely a kolektory nerobia hluk. Vo väčšine prípadov je inštalovaný na strechách budov, bez toho, aby zaberali užitočnú plochu predmestskej oblasti.
Účinnosť solárneho vykurovania v našich zemepisných šírkach je pomerne nízka, čo je vysvetlené nedostatočným počtom slnečných dní pre pravidelnú prevádzku systému (+)
Nevýhody spojené s využívaním slnečnej energie sú neistota svetla. V noci sa nič nestane, situácia sa ešte zhoršuje tým, že vrchol vykurovacej sezóny klesá na najkratšie dni v roku. Je potrebné monitorovať optickú čistotu panelov, mierne znečistenie dramaticky znižuje účinnosť.
Okrem toho nemožno povedať, že prevádzka solárneho systému je úplne zadarmo, existujú fixné náklady na odpisy zariadení, prevádzku cirkulačného čerpadla a riadiacej elektroniky.
Významný nedostatok tepla, založený na použití slnečných kolektorov, je neschopnosť akumulovať tepelnú energiu. Systém obsahuje iba expanznú nádobu (+).
Otvorené solárne kolektory
Otvorený slnečný kolektor je nechránený systém rúrok pred vonkajšími vplyvmi, cez ktorý cirkuluje tepelný nosič, ktorý sa zahrieva priamo slnkom.
Ako nosič tepla sa používa voda, plyn, vzduch, nemrznúca kvapalina. Rúry sú buď upevnené na nosnom paneli vo forme cievky, alebo sú pripojené paralelne k výstupnej dýze.
Solárne kolektory otvoreného typu nie sú schopné sa vyrovnať s vykurovaním súkromného domu. Kvôli nedostatku izolácie chladivo rýchlo ochladzuje. V letných mesiacoch sa používajú hlavne na ohrev vody v sprchách alebo bazénoch.
Otvorené kolektory zvyčajne nemajú žiadnu izoláciu. Dizajn je veľmi jednoduchý, preto má nízke náklady a často sa robí nezávisle.
Vzhľadom na nedostatok izolácie prakticky nezachráni energiu získanú zo slnka, vyznačujú sa nízkou účinnosťou. Používajú sa hlavne v lete na ohrev vody v bazénoch alebo letných sprchách.
Sú inštalované v slnečných a teplých oblastiach s malými rozdielmi v teplote okolitého vzduchu a teplej vode. Pracujú dobre len za slnečného, pokojného počasia.
Najjednoduchší solárny kolektor s prijímačom tepla vyrobeným z plastového plastového potrubia zabezpečí prívod ohrievanej vody na dachu pre zavlažovanie a domáce potreby.
Tubulárne zberateľské odrody
Trubkové solárne kolektory sú zostavené z jednotlivých rúrok prechádzajúcich vodou, plynom alebo parou. To je jedna z odrôd otvorených solárnych systémov. Chladiaca kvapalina je však oveľa lepšie chránená pred vonkajšími negatívami. Najmä vo vákuových inštaláciách, usporiadaných na princípe termosky.
Každá trubica je pripojená k systému samostatne, paralelne k sebe. Keď zlyhá trubica, je ľahké ju zmeniť na novú. Celú konštrukciu je možné montovať priamo na strechu budovy, čo výrazne uľahčuje montáž.
Rúrkový kolektor má modulárnu štruktúru. Hlavným prvkom je vákuová trubica, počet trubíc sa pohybuje od 18 do 30, čo vám umožňuje presne vybrať kapacitu systému
Vážne plus trubicových solárnych kolektorov leží vo valcovom tvare hlavných prvkov, vďaka čomu je slnečné žiarenie zachytené po celý deň bez použitia drahých sledovacích systémov na pohyb tela.
Špeciálny viacvrstvový náter vytvára druh optickej pasce pre slnečné lúče. Diagram čiastočne znázorňuje vonkajšiu stenu vákuovej žiarovky odrážajúcej lúče na stenách vnútornej žiarovky (+)
Dizajnom rúry sa rozlišujú perie a koaxiálne slnečné kolektory.
Koaxiálna trubica je nádoba Dyaura alebo všetky známe termosky. Vyrobené z dvoch baniek, medzi ktorými je odčerpávaný vzduch. Na vnútorný povrch vnútornej žiarovky sa nanesie vysoko selektívny povlak, ktorý účinne absorbuje slnečnú energiu.
Keď má rúrka valcový tvar, slnečné lúče vždy padajú kolmo na povrch.
Tepelná energia z vnútornej selektívnej vrstvy sa prenáša do tepelnej rúrky alebo vnútorného výmenníka tepla z hliníkových dosiek. V tomto štádiu dochádza k nežiaducim stratám tepla.
Plniaca trubica je sklenený valec s vloženým absorbérom peria.
Systém dostal svoj názov z absorbéra peria, ktorý tesne uzaviera tepelný kanál z tepelne vodivého kovu
Pre dobrú tepelnú izoláciu sa z trubice čerpá vzduch. K prenosu tepla z absorbéra dochádza bez straty, takže účinnosť elektróniek je vyššia.
Podľa spôsobu prenosu tepla existujú dva systémy: priamy prúd a tepelná rúra (tepelná rúra). Termotrubica je utesnená nádoba s prchavou kvapalinou.
Pretože prchavá kvapalina prirodzene prúdi na dno tepelnej rúry, minimálny uhol sklonu je 20 ° С
Vnútri tepelnej rúry je prchavá kvapalina, ktorá absorbuje teplo z vnútornej steny banky alebo absorbéra pera. Pri pôsobení teploty kvapalina vrie a stúpa vo forme pary. Po odvedení tepla na vykurovacie médium alebo prívod teplej vody para kondenzuje do kvapaliny a steká.
Voda s nízkym tlakom sa často používa ako prchavá kvapalina. V systéme s priamym prietokom sa používa U-trubica, cez ktorú cirkuluje voda alebo vykurovacie médium vykurovacieho systému.
Jedna polovica trubice v tvare U je navrhnutá pre chladiacu kvapalinu, druhá odstraňuje ohrievanú. Pri zahrievaní sa chladiaca kvapalina expanduje a vstupuje do zásobníka, čím zabezpečuje prirodzenú cirkuláciu. Tak ako v prípade systémov s tepelnou rúrou, minimálny uhol sklonu by mal byť aspoň 20 °.
S priamym spojením nemôže byť tlak v systéme vysoký, pretože vo vnútri banky je technické vákuum.
Systémy s priamym prietokom sú účinnejšie, pretože okamžite ohrievajú chladiacu kvapalinu. Ak sa plánuje použitie solárnych kolektorových systémov po celý rok, potom sa do nich čerpá špeciálna nemrznúca kvapalina.
Použitie trubicových solárnych kolektorov má niekoľko výhod a nevýhod. Konštrukcia rúrkového solárneho kolektora sa skladá z rovnakých prvkov, ktoré sa dajú pomerne ľahko vymeniť.
výhody:
- nízke tepelné straty;
- schopnosť pracovať pri teplote do -30⁰С;
- efektívny výkon počas hodín denného svetla;
- dobrý výkon v oblastiach s miernym a chladným podnebím;
- nízke vetranie, založené na schopnosti trubicových systémov prechádzať vzduchovými hmotami;
- možnosť výroby vysokoteplotného chladiva.
Konštrukčná rúra má obmedzenú plochu otvoru.
Má tieto nevýhody:
- nie sú schopné samočistenia zo snehu, ľadu, mrazu;
- vysoké náklady.
Napriek pôvodne vysokým nákladom sa tubulárne rozvody vyplácajú rýchlejšie. Majte dlhú životnosť.
Trubkové kolektory sú solárne systémy otvoreného typu, preto nie sú vhodné na celoročné použitie vo vykurovacích systémoch (+)
Ploché uzavreté systémy
Plochý kolektor pozostáva z hliníkového rámu, špeciálnej absorpčnej vrstvy - absorbéra, transparentného náteru, potrubia a izolácie.
Ako absorbér sa používa čierny medený plech, ktorý je ideálny na vytvorenie heliosystémov s tepelnou vodivosťou. Pri absorpcii slnečnej energie absorbérom je prijatá slnečná energia prenesená do chladiaceho média cirkulujúceho systémom rúr susediacich s absorbérom.
Na vonkajšej strane je uzavretý panel chránený priehľadným povlakom. Je vyrobený z nárazuvzdorného kaleného skla s šírkou pásma 0, 4-1, 8 μm. Tento rozsah má maximálne slnečné žiarenie. Sklo odolné voči nárazom slúži ako dobrá ochrana pred krupobitím. Zo zadnej strany sa spoľahlivo zohreje všetok panel.
Ploché slnečné kolektory sa vyznačujú maximálnym výkonom a jednoduchým dizajnom. Ich účinnosť sa zvyšuje použitím absorbéra. Sú schopné zachytiť difúzne a priame slnečné žiarenie.
Zoznam výhod uzavretých plochých panelov zahŕňa:
- jednoduchosť dizajnu;
- dobrý výkon v regiónoch s teplým podnebím;
- možnosť inštalácie pod akýmkoľvek uhlom, ak existujú zariadenia na zmenu uhla sklonu;
- schopnosť samočistenia od snehu a mrazu;
- nízka cena
Ploché slnečné kolektory sú obzvlášť prospešné, ak sa ich použitie plánuje vo fáze návrhu. Životnosť kvalitných výrobkov je 50 rokov.
Medzi nevýhody patrí:
- vysoká tepelná strata;
- veľká váha;
- vysoký vietor s panelmi pod uhlom k horizontu;
- obmedzenie výkonu pri poklese teploty nad 40 ° C
Rozsah uzavretých kolektorov je oveľa širší ako otvorené solárne elektrárne. V lete sú schopní plne uspokojiť potrebu teplej vody. V chladných dňoch, ktoré nie sú súčasťou verejných služieb počas vykurovacej sezóny, môžu pracovať namiesto plynových a elektrických ohrievačov.
Tí, ktorí chcú vyrobiť solárny kolektor vlastnými rukami pre vykurovacie zariadenie na dacha, sú vyzvaní, aby sa oboznámili s osvedčenými schémami a krok za krokom montážnymi pokynmi.
Porovnanie solárnych kolektorov
Najdôležitejším indikátorom slnečného kolektora je účinnosť. Užitočný výkon rôznych konštrukcií solárnych kolektorov závisí od rozdielu teplôt. Ploché kolektory sú zároveň oveľa lacnejšie ako rúrkové.
Hodnoty účinnosti závisia od kvality výroby solárneho kolektora. Účelom grafu je ukázať účinnosť rôznych systémov v závislosti od teplotného rozdielu
Pri výbere solárneho kolektora by ste mali venovať pozornosť množstvu parametrov ukazujúcich účinnosť a výkon zariadenia.
Pre solárne kolektory existuje niekoľko dôležitých vlastností:
- adsorpčný koeficient - vyjadruje pomer absorbovanej energie k celkovej hodnote;
- emisný faktor - zobrazuje pomer prenášanej energie k absorbovanej energii;
- spoločný a otvorený priestor;
- Efektivitu.
Plocha otvoru je pracovnou plochou solárneho kolektora. V ploche plochého kolektora je maximálna plocha otvoru. Plocha otvoru je rovnaká ako plocha absorbéra.
Spôsoby pripojenia k vykurovaciemu systému
Keďže solárne zariadenia nemôžu poskytovať stabilné a nepretržité zásobovanie energiou, je potrebný systém odolný voči týmto nevýhodám.
V strednom Rusku nemôžu solárne zariadenia zaručiť stabilný tok energie, preto sa používajú ako dodatočný systém. Integrácia do existujúceho systému vykurovania a ohrevu teplej vody je odlišná pre solárny kolektor a solárny panel.
Obvod zberača vody
V závislosti od účelu použitia tepelného kolektora sa používajú rôzne systémy pripojenia. Môže existovať niekoľko možností:
- Letná možnosť teplej vody
- Zimná možnosť vykurovania a teplej vody
Letná verzia je najjednoduchšia a dokáže sa bez cirkulačného čerpadla používať pri prirodzenej cirkulácii vody.
Voda sa zohrieva v solárnom kolektore a v dôsledku tepelnej rozťažnosti vstupuje do zásobníka alebo kotla. 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.
Závery a užitočné video na túto tému
Video č. 1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:
Video č. 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? Napíšte poznámky do poľa nižšie. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.