Vo väčšine regiónov Ruska sa vynakladajú obrovské sumy na vykurovanie obytných budov. To núti majiteľov domov hľadať ďalšie príležitosti v tejto oblasti. Energia slnečného žiarenia je šetrná k životnému prostrediu a bezplatné teplo. Pomocou moderných technológií je možné využiť solárnu energiu na vykurovanie priestorov v regiónoch stredného a južného Ruska.
Možnosti moderných technológií
Povrch Zeme dostáva iné množstvo slnečnej energie, všetko závisí od polohy územia vzhľadom k rovníku a ročného obdobia. Napríklad v Arktíde je slnka oveľa menej ako v rovníkovej časti. Navyše slnečné žiarenie je v lete intenzívnejšie ako v zime. Pri výpočte priemerných hodnôt odborníci určili, že za hodinu dostane štvorcový meter zemského povrchu asi 160 W slnečnej energie. Moderné systémy sú vysoko produktívne, vďaka čomu je možné využiť energiu slnečného žiarenia takmer kdekoľvek.
Na dosiahnutie maximálnej účinnosti pri využívaní solárnej energie sa používajú dva spôsoby:
- Priamy ohrev tepelných kolektorov. Priame slnečné svetlo ohrieva tepelné kolektory, ktoré následne odovzdávajú teplo kvapaline vo vykurovacom okruhu a systéme teplej vody. Tepelné kolektory môžu byť otvoreného a uzavretého typu, môžu mať plochý alebo guľový tvar. Tepelná energia prijatá z kolektorov sa môže použiť na ohrev pracovného média vo vodovodnom systéme a chladiacej kvapaliny vo vykurovacom systéme.
- Použitie solárnych panelov. V tomto prípade sa slnečná energia premieňa na elektrickú energiu, ktorá sa následne prostredníctvom špeciálneho systému prenáša k spotrebiteľovi.
Vývoj riešení na zber, akumuláciu a využitie slnečnej energie napreduje pomerne rýchlo. V tejto oblasti je však veľa pozitív a negatív.
Výhody a nevýhody použitia solárnych kolektorov a batérií
Hlavnou výhodou pri použití solárnych vykurovacích systémov je všeobecná dostupnosť. Na druhom mieste je absencia emisií. Solárna energia je považovaná za najekologickejšiu a najprirodzenejšiu formu energie.
Prevádzka solárnych panelov a kolektorov je navyše tichá a umiestnenie na streche budovy šetrí úžitkovú plochu.
Hlavnú nevýhodu pri využívaní slnečnej energie pre domácnosť spotrebitelia pociťujú z prerušovaného osvetlenia. Napríklad v noci nie je možné zhromažďovať energiu a v zime, keď je potrebné veľké množstvo tepla, sú denné hodiny dosť krátke.
Okrem toho je potrebné neustále sledovať čistotu panelov, aby nedošlo k zníženiu účinnosti. Treba tiež brať do úvahy, že odpisy zariadení, prevádzka obehového čerpadla a riadiacej elektroniky si vyžadujú neustále náklady.
Solárne kolektory otvoreného typu
Konštrukcia otvorených solárnych kolektorov je vyhotovená vo forme sústavy rúrok, nechránených pred vonkajšími vplyvmi. Vo vnútri tohto systému cirkuluje chladiaca kvapalina, ktorá je ohrievaná priamo slnečnými lúčmi. Rúry sú upevnené na nosnom paneli vo forme hada alebo s paralelným stohovaním radov a výstupom do odbočnej rúrky. Rúry môžu byť naplnené vodou, plynom, vzduchom alebo nemrznúcou zmesou.
Vďaka jednoduchému dizajnu a nedostatku izolácie sú otvorené kolektory dostupné takmer pre všetkých spotrebiteľov. Okrem toho majú domáci remeselníci možnosť vyrobiť solárne vykurovanie súkromného domu vlastnými rukami.
Nedostatok izolácie na rúrkach systému neumožňuje uchovávať prijatú slnečnú energiu, preto majú takéto systémy veľmi nízku účinnosť. Ich hlavné využitie je na ohrev vody v bazénoch a sprchách v lete. Kolektory otvoreného typu najčastejšie používajú obyvatelia teplých a slnečných oblastí, kde teplota vzduchu a ohrievanej vody nemá výrazné rozdiely. Najvyššia efektivita práce bola zaznamenaná pri slnečnom počasí bez vetra.
Solárne kolektory trubicového typu
Na zostavenie trubicového solárneho kolektora sa používajú samostatné trubice naplnené vodou, plynom alebo parou. Tento dizajn je jedným z typov otvorených solárnych systémov, ale s väčším množstvom chladiva, viac chránených pred negatívnymi účinkami vonkajších faktorov. To zahŕňa vákuové inštalácie usporiadané podľa princípu termosky.
V rúrkovom solárnom kolektore sú rúrky usporiadané paralelne s jednotlivými pripojeniami k celkovému systému. To vám umožní nahradiť zlyhanú rúrku novým prvkom bez toho, aby sa ohrozila prevádzka celej konštrukcie. Okrem toho je možné systém namontovať priamo na strechu budovy, čo značne zjednodušuje proces inštalácie.
Hlavnou výhodou trubicového solárneho kolektora je valcový tvar hlavných prvkov. Vďaka tomu sa slnečná energia zbiera počas celého denného svetla, a to si nevyžaduje inštaláciu ďalších zariadení, ktoré sledujú pohyb slnka.
V závislosti od konštrukčných prvkov sú slnečné kolektory rozdelené do dvoch typov: perové a koaxiálne.
Rúrky koaxiálneho typu majú určitú podobnosť s konvenčnou termoskou. Ich dizajn pozostáva z dvoch baniek, medzi ktorými sa pumpuje vzduch. Povrch vo vnútri prvej banky je potiahnutý vysoko selektívnou látkou, ktorá je schopná maximálne absorbovať slnečnú energiu. Práve táto vrstva slúži ako druh vodiča tepelnej energie do vnútorného výmenníka tepla, ktorý pozostáva z hliníkových dosiek. Tento stupeň sa však vyznačuje veľkým počtom nežiaducich tepelných strát.
Rúrky perového typu sú vyrobené zo skla a majú valcový tvar, vo vnútri skleneného valca je umiestnený absorbér peria. Neprítomnosť vzduchu vo vnútri rúry výrazne zvyšuje tepelnoizolačné vlastnosti. Množstvo preneseného tepla z absorbéra sa prakticky neznižuje, preto je účinnosť takýchto kolektorov oveľa vyššia.
Prenos tepla sa uskutočňuje systémom s priamym prúdením a pomocou termotrubice.
Termorúrka je utesnená nádoba, do ktorej sa naleje odparujúca sa kvapalina, ktorou je najčastejšie voda pod nízkym tlakom. Kvapalina sa zahrieva z vnútorných stien nádoby alebo absorbéra peria a vrie a jej pary stúpajú nahor. Po prenose tepelnej energie do chladiacej kvapaliny vykurovacieho systému alebo prívodu teplej vody para kondenzuje na kvapalinu, ktorá steká po stenách.
Systém s priamym prietokom je trubica v tvare U s chladivom cirkulujúcim vo vnútri.
V jednej polovici rúrky je umiestnená studená chladiaca kvapalina a cez druhú časť sa vypúšťa ohriata kvapalina. Keď teplota stúpa, chladivo expanduje a vstupuje do zásobníka, aby sa zabezpečila prirodzená cirkulácia.
Hlavnou podmienkou pre umiestnenie termotrubice a systému s priamym prietokom je vytvorenie určitého uhla sklonu, ktorý by nemal byť menší ako 20 stupňov.
Systémy s priamym prietokom sa vyznačujú najväčšou účinnosťou, pretože chladivo sa v nich priamo ohrieva.
Výhody a nevýhody vykurovacích systémov
Ako každý systém, aj trubicové slnečné kolektory majú svoje pre a proti. Medzi výhody systému patria nasledovné:
- Malé tepelné straty.
- Možnosť použitia pri pomerne nízkej teplote vzduchu, do -30 stupňov.
- Vysoká účinnosť počas celého dňa.
- Vysoký výkon v regiónoch s chladným a miernym podnebím.
- Nízky vietor, čo sa vysvetľuje tým, že rúrkové systémy prechádzajú cez seba hlavné množstvo vzduchových hmôt.
- Schopnosť ohrievať chladiacu kvapalinu na vysokú teplotu.
- Dlhá životnosť.
Z nedostatkov systému priťahujú osobitnú pozornosť tieto:
- Systém nie je schopný sám odpratať sneh, ľad a námrazu.
- Vysoká cenová hladina.
Čo sa týka vysokých nákladov, tu treba poznamenať, že rúrkové kolektory sa vyplatia v pomerne krátkom čase.
Uzavreté ploché slnečné kolektory
Konštrukcia plochého kolektora je hliníkový rám so špeciálnou absorbčnou vrstvou a priehľadným náterom. Zahŕňa aj potrubie a izoláciu.
Absorpčnou vrstvou je čierny medený plech s výbornou tepelnou vodivosťou, ideálny pre budovanie solárnych systémov. Absorbér absorbuje energiu slnečného žiarenia a prenáša ju do chladiacej kvapaliny, ktorá cirkuluje cez priľahlé potrubie.
Vonkajšia časť panelu má ochranu v podobe priehľadného náteru, na výrobu ktorého bolo použité tvrdené sklo, ktoré je odolné voči mechanickému poškodeniu. To vám umožní vytvoriť spoľahlivú ochranu pred krupobitím. Šírka pásma takéhoto skla je 0,4-1,8 mikrónov, čo je dostatočné pre maximálne slnečné žiarenie. Vnútorná strana panelu má dobrú tepelnoizolačnú vrstvu.
Uzavreté ploché panely majú množstvo nepopierateľných výhod:
- Jednoduchá konštrukcia.
- Vysoká účinnosť pri použití v teplých oblastiach.
- Prítomnosť zariadenia na zmenu uhla panelu, čo vám umožní vybrať si optimálne umiestnenie konštrukcie.
- Samočistenie od mrazu a snehu.
- Prijateľné náklady.
- Dlhá životnosť, kvalitné výrobky vydržia až pol storočia.
Ak bolo použitie systému zahrnuté v návrhu budovy, potom v tomto prípade môžete získať veľkú výhodu.
Z nedostatkov je potrebné venovať pozornosť týmto:
- Vysoké tepelné straty.
- Pomerne veľká hmotnosť konštrukcie.
- Vysoký vietor naklonených panelov.
- Nízky výkon so zmenami teploty až do 40 stupňov.
Oblasť použitia plochých uzavretých panelov na vykurovanie domácností pomocou solárnych panelov je pomerne široká:
- V lete systémy plne vyhovujú potrebám teplej vody.
- Medzi vykurovacími sezónami sú schopní nahradiť plynové vykurovacie zariadenia a elektrické ohrievače.
Porovnávacie charakteristiky niektorých typov solárnych kolektorov
Hlavnou charakteristikou každého solárneho kolektora je jeho výkon. V závislosti od konštrukčných prvkov a teplotného rozdielu sa určuje účinnosť systému. treba vziať do úvahy, že náklady na ploché kolektory sú oveľa nižšie ako náklady na rúrkové systémy.
Pri výbere solárneho kolektora by ste si mali dôkladne preštudovať parametre, od ktorých závisí účinnosť solárneho ohrevu vody a výkon konštrukcie.
Solárne kolektory majú niekoľko pomerne dôležitých vlastností:
- Z adsorpčného koeficientu možno určiť pomer celkovej a absorbovanej energie slnečného žiarenia.
- Pomer množstva odovzdaného tepla a absorbovanej energie je určený emisným faktorom.
- Pomer celkovej a clonovej plochy.
- Efektívnosť.
Plocha otvoru by sa mala chápať ako pracovná plocha kolektora. Systémy plochého typu sa vyznačujú maximálnymi hodnotami tohto ukazovateľa. Plocha otvoru zodpovedá ploche absorpčnej vrstvy.
Spôsoby pripojenia k vykurovaciemu systému
Jednou z nevýhod slnečných kolektorov je nemožnosť stáleho prísunu energie. Preto je pri pripájaní dôležité vybrať systém, ktorý je schopný prevádzky v obmedzenom režime.
V regiónoch stredného Ruska sa slnečné kolektory využívajú ako doplnkový zdroj tepla, keďže nezaručujú stály tok energie. Pripojenie solárnych kolektorov a batérií k fungujúcemu systému vykurovania a zásobovania teplou vodou má určité rozdiely, ktoré je potrebné vziať do úvahy.
Pripojenie tepelných kolektorov
Schéma pripojenia je určená priamym účelom dizajnu, najčastejšie sa používajú dve možnosti:
- Na ohrev vody v lete.
- Na ohrev chladiacej kvapaliny v zime v systémoch vykurovania a teplej vody.
Prvá možnosť sa vyznačuje jednoduchosťou, jej prevádzka je založená na prirodzenom pohybe chladiacej kvapaliny. Preto je možné takúto schému využitia slnečnej energie pre súkromný dom použiť bez obehového čerpadla. Princíp činnosti je nasledovný: pri zahrievaní slnečným žiarením sa voda v kolektore rozširuje a vstupuje do zásobníka. Nasaje sa studená kvapalina, ktorá nahradí odchádzajúcu vodu.
Treba však mať na pamäti, že pre väčšiu účinnosť systému s prirodzenou cirkuláciou je potrebné vytvoriť určitý uhol sklonu. Okrem toho je dôležité umiestniť zásobník na vyššiu úroveň ako solárny kolektor.
Na udržanie vysokej teploty chladiacej kvapaliny vyžaduje zásobník dodatočnú tepelnú izoláciu.
Najúčinnejšia prevádzka solárneho kolektora si vyžaduje použitie zložitejšej schémy zapojenia.
Do systému sa naleje nemrznúca chladiaca kvapalina a vloží sa obehové čerpadlo. Na ovládanie jeho prevádzky je nainštalovaný regulátor a snímače teploty. Prvý snímač ukazuje teplotu vody v zásobníku, druhý snímač sa inštaluje na potrubie privádzajúce horúce chladivo zo solárneho kolektora. Takáto schéma funguje podľa nasledujúceho princípu: keď sa voda v nádrži zahreje nad špecifikované parametre, obehové čerpadlo sa vypne a pohyb chladiacej kvapaliny sa zastaví. Pri poklese teploty na regulačné hodnoty regulátor zapne vykurovací kotol.
Ako sú pripojené solárne panely
Schéma zapojenia solárnych kolektorov, v ktorej sa akumuluje energia slnečného žiarenia, sa nedá použiť na pripojenie solárnych panelov. V takom prípade budete musieť dodatočne nainštalovať drahú batériu. Preto treba použiť inú možnosť.
Energia zo solárnych panelov sa prenáša do regulátora nabíjania, ktorý je navrhnutý tak, aby neustále dodával energiu do batérií a stabilizoval napätie. Pri privádzaní elektriny do meniča sa jednosmerný prúd premieňa na striedavý jednofázový prúd 220 V.
Vďaka získaniu univerzálneho typu energie na vykurovanie domu zo slnka sú solárne panely ziskovejšie, ale nezabudnite na nižšiu účinnosť tohto systému. Treba si tiež uvedomiť, že solárny kolektor nedokáže uchovávať energiu, ako to robia solárne panely.
Výpočet výkonu
Pre ziskové využitie solárnych kolektorov je dôležité zvážiť nasledujúce odporúčania výrobcov:
- Systém by mal poskytovať teplú vodu len zo 70 %.
- Zo solárnych kolektorov sa do vykurovacieho systému nemôže dostať viac ako 30 % energie.
Len v tomto prípade je možné dosiahnuť úsporu nákladov na vykurovanie a teplú vodu o takmer 40 %.
Pri výpočte výkonu kolektora na vykurovanie domu solárnou energiou treba brať do úvahy aj umiestnenie systému, uhol panelov a priemernú ročnú teplotu v regióne.
1.
2.
3.
4.
5.
V mnohých vyspelých krajinách sveta sa všade používajú slnečné kolektory na vykurovanie domácností. Takéto konštrukcie nahrádzajú tradičné vykurovacie systémy nielen na juhu, ale aj v regiónoch s miernym podnebím.
Samozrejme, môžete si kúpiť hotové, ako sú zobrazené na fotografii, ale ich cena je stále dosť vysoká. Organizácia solárneho vykurovania doma vlastnými rukami nie je náročná - bude to trvať len čas a základné znalosti z fyziky. Samozrejme, nie každý si dokáže vyrobiť vákuový solárny kolektor svojpomocne. Existuje však ešte jednoduchší systém. Pri inštalácii solárnej vykurovacej konštrukcie bude potrebné na strechu domu osadiť nielen kolektory, ale aj vnútrodomové prvky.
Výhody používania solárnych systémov
Inštalácia solárnych kolektorov výrazne zníži náklady na klasické vykurovanie. Solárna energia je zadarmo a navyše solárne systémy nezaťažujú životné prostredie. To je dôvod, prečo v krajinách, kde sa úrady obávajú o životné prostredie, je tento spôsob vykurovania domov rozšírený (čítaj: „“). Masívne využívanie solárnych systémov ušetrí zdroje, ktoré sa tradične využívajú na vykurovanie (uhlie, zemný plyn) a vyrieši energetický problém. Solárne vykurovanie má nasledujúce výhody:- efektívna prevádzka a výrazné úspory na hlavnom vykurovacom systéme domu;
- bezpečnosť používania;
- dlhá životnosť;
- estetický vzhľad, možnosť výberu parametrov kolektora.
Vlastnosti solárnych kolektorov
Solárne vykurovacie systémy súkromného domu sú najúčinnejšie v regiónoch, kde je počas roka veľké množstvo slnečných dní. Okrem toho by v zime malo byť slnečné svetlo tiež dosť intenzívne. Pri inštalácii takéhoto vykurovacieho systému je potrebné zvážiť nasledujúce vlastnosti.Aby bol návrh vykurovania efektívny, je potrebné vykonať kvalitnú izoláciu domu. Solárne vykurovanie sa odporúča kombinovať s inými typmi - plynovým alebo elektrickým - to je najlepšia možnosť. Integrácia prvkov solárneho systému do tradičnej schémy vykurovania výrazne zvyšuje efektivitu vykurovania domu a znižuje náklady na materiál.
V regiónoch, ktoré sa vyznačujú nízkou úrovňou slnečného žiarenia (tok slnečných lúčov na vodorovný povrch), musíte správne vypočítať plochu kolektorov a presne dodržiavať pokyny na inštaláciu, aby systém fungoval čo najefektívnejšie. Odborníci odporúčajú inštalovať kolektory pod uhlom rovnajúcim sa zemepisnej šírke oblasti, v takom prípade budú efektívnejšie. Faktom je, že maximálna úroveň absorpcie slnečnej energie nastáva, ak sú ich povrchy v pravom uhle k slnečnému žiareniu.
Pri určovaní stupňa toku lúčov treba pamätať na to, že jeho intenzita je v strede dňa oveľa vyššia. Preto je žiaduce mať povrchy v južnom smere. Menšie odchýlky v juhovýchodnom a juhozápadnom smere sú prijateľné. Pri montáži kolektorov dbajte na to, aby neboli zakryté stromami alebo susednými budovami.
Pri organizovaní vykurovania zo slnka vlastnými rukami musíte mierne zvýšiť uhol sklonu, aby ste zvýšili účinnosť týchto zariadení v zime. Zároveň sa v lete účinnosť systému o niečo zníži, ale je to prijateľné, pretože v každom prípade bude prebytok tepelnej energie.
Prvky solárneho vykurovacieho systému
Zostava prvkov solárneho systému sa môže líšiť v závislosti od želania zákazníka a špecifík výroby zariadenia, princíp montáže však zostáva rovnaký.Solárny vykurovací systém pozostáva z:
- vákuové potrubie;
- sediment prenášajúci chladivo z kolektora do zásobníka;
- regulátor, ktorý vykonáva funkciu riadenia prevádzky systému;
- zásobník teplej vody s objemom 500-1000 litrov (čítaj tiež: "");
- vrchol bližšie, reprezentovaný elektrickým ohrievačom, tepelným čerpadlom alebo iným prvkom.
Solárne systémy umožňujú vybaviť aj podlahové kúrenie a náklady spojené s nákupom a inštaláciou zariadení sa vám rýchlo vrátia.
Na vytvorenie kolektora budete potrebovať nasledujúce materiály:
- cievka zo starej alebo chybnej chladničky;
- koľajnice na montáž rámu;
- fólia, obyčajné sklo;
- gumová podložka;
- nádrž na vodu a potrubia na jej prívod a odvod.
- V tomto poradí sa na gumenú podložku položí fólia, rám koľajníc a cievka. Pri montáži rámu sa v jeho stenách vytvoria malé otvory, ktoré by mali stačiť na to, aby sa cez ne dali vybrať cievkové rúrky.
- Cievka je upevnená svorkami z tej istej chladničky. Na zadnej strane sú upevnené skrutkami. Lamely sú tiež pribité na tej istej strane - je to potrebné na to, aby konštrukcia získala požadovanú tuhosť.
- Medzery vytvorené medzi rámom a fóliou sú utesnené lepiacou páskou. Vďaka tomu sa minimalizujú tepelné straty a solárny ohrev sa stáva efektívnejším. Už hotový kolektor sa prekryje sklom a po celom obvode prelepí lepiacou páskou. Pre dodatočné utesnenie konštrukcie a väčšiu spoľahlivosť je sklo upevnené niekoľkými skrutkami. Potom sa solárny kolektor pripevní na špeciálne podpery.
Ako systém funguje
Existujú rôzne typy kolektorov a hoci princíp fungovania každého z nich je takmer rovnaký, predsa len sú medzi nimi isté rozdiely. V tomto prípade sa bude brať do úvahy práca domáceho systému z cievky.Vykurovací systém teda pozostáva z:
- zberateľ;
- zásobníková nádrž;
- potrubia na dodávku teplej vody a jej vypúšťanie;
- potrubia na vstup do kolektora studenej vody;
- pretlakový ventil;
- uzatvárací ventil;
- doplňovací ventil (čítaj tiež: "");
- vypúšťací ventil.
Vykurovací systém funguje automaticky, majitelia domu musia do tohto procesu zasahovať len zriedka. Pre efektívne fungovanie systému je potrebné v zime vyčistiť kolektor od priľnutého snehu, pretože bude odrážať slnečné lúče a zariadenie bude zbytočné.
Solárne kolektory sú pomerne účinné v regiónoch s miernym podnebím, a to nielen na juhu. Aj keď je v zime veľa zamračených dní, cez oblaky prichádza stále dosť ultrafialového svetla na to, aby aspoň čiastočne vykúrilo dom. Je pravda, že v tomto prípade nestačí len solárny ohrev - budete musieť použiť ďalšie zdroje tepla. Ale v každom prípade sa náklady na vykurovanie domu výrazne znížia.
Zrodený Chaosom, vládcom vesmíru Ra, žiarivým strážcom nebeskej oblohy Surya, oblohou Hélia obiehajúcou voze, Yarilo, šialený vo svojich vášňach - všetky staroveké národy sveta uctievali Slnko, uvedomujúc si, že teplo a svetlo ním vyžarované sú základným princípom života. Moderná civilizácia sa snaží nájsť spôsoby, ako využiť čistú a nekonečnú energiu denného svetla na najbližších milión rokov, zbaviť sa potreby spaľovania uhľovodíkov. Solárne vykurovanie je jedným z krokov na tejto ceste k spoločnej prosperite.
Druhy solárneho ohrevu
Spôsoby, ktoré sa dnes využívajú na využitie slnečnej energie na vykurovanie domu (nielen), možno rozdeliť na pasívne a aktívne. Pasívne vykurovanie domu slnkom zabezpečuje priame vyhrievanie interiéru infračerveným žiarením. Aktívny je založený na príjme tepelnej alebo elektrickej energie v špeciálnych inštaláciách, často umiestnených mimo budovy, jej následnej premene a distribúcii pre potreby vykurovania. Najúčinnejšie solárne vykurovanie domu, kde sa kombinuje pasívny aj aktívny spôsob.
Pustite slnko do domu – pasívne spôsoby vykurovania
Okná - na juh
Zdá sa, že každý by mal pochopiť, že umiestnením hlavnej časti okien na slnečnú stranu domu prepustíme do priestorov nielen svetlo, ale aj teplo. Pri jazde cez naše chatové osady však môžete vidieť, že dobrá polovica vývojárov nedodržiava racionálnu zásadu „dom je na severnej strane pozemku a okná sú na juh“. Ale márne.
Obrovské vitráže energeticky úsporného dizajnu rezidencie Eagle Ridge (USA) sú otvorené na južnú a západnú stranu a prepúšťajú do domu maximum tepla a svetla. Zo severu je objekt ohraničený prázdnou, dobre izolovanou stenou.
Nízko položené slnko v zime preniká do priestorov do plnej hĺbky a v lete, keď svietilo za zenitom, chráni pred prehriatím priezor vyčnievajúci viac ako dva metre zo sklenenej fasády.
Trombeho stena
V 40. rokoch minulého storočia prišiel americký inžinier Tromb so „solárnym sporákom“. Na južnej strane domu je masívna stena z tepelne náročného materiálu (betón, kameň, plná tehla), natretá na čierno. V spodnej a hornej časti tohto tepelného akumulátora sú otvory. Vonku, kúsok od steny, je sklenená vitráž. Slnko ohrieva betón, teplý vzduch má tendenciu stúpať hore, ide do miestnosti a studený vzduch vstupuje zospodu do priestoru medzi kameňom a sklom. V miestnosti sa vytvára stabilná cirkulácia teplého vzduchu. Vďaka vynálezu selektívnych náterov na sklo a kameň (betón) sa účinnosť steny Trombeho v modernej verzii výrazne zvýšila.
Princíp fungovania Trombeho steny. Príjemný bonus: dá sa použiť nielen v zime na nepriame vykurovanie domu (na obrázku vpravo), ale aj v lete na vetranie (vľavo)
Logický vývoj Trombeho múru. Je to dutá plochá krabica (panel), umiestnená šikmo pre lepšie zachytenie žiarenia. Horné zábradlie panelu je priehľadné pre infračervené žiarenie a pozdĺž neho ho oddeľuje priečka. Natretá na čierno, priečka sa ohrieva, teplý vzduch stúpa a vstupuje do miestnosti. Neohriaty vzduch z miestnosti preniká do spodnej, studenej časti kolektora.
Pasívny vzduchový solárny kolektor je najjednoduchšie zariadenie. Urob si svoj vlastný solárny ohrev je v silách každého ekonomického roľníka
Solárny skleník - čerstvá zelenina ako bonus
Solárny skleník pripojený k domu. Ak chcete „vpustiť“ viac slnka do domu, musíte zväčšiť plochu okien. Presklenie celej južnej steny je problematické v chladnom podnebí, tepelné straty budú príliš vysoké. Oddelením časti budovy sklenenými stenami a strechou od hlavných priestorov domu získame solárny skleník. Takmer nezasahuje do prenikania infračerveného žiarenia do okien domu, navyše sa zohrieva vonkajšia stena vo vnútri skleníka. Počas jasného zimného slnečného dňa sa vzduch v solárnom skleníku môže zohriať na teplotu výrazne vyššiu ako v dome.
Počas slnečného dňa sa môže solárny skleník prehriať, čo je pre letný čas problém. Je potrebné zorganizovať vetranie alebo zatieniť vitráže.
Aby sa maximalizovalo využitie tepla prijatého skleníkom, je možné zorganizovať výmenu vzduchu s obytnými priestormi.
Skleník solárneho domu vo Winchestri (USA) je oddelený od hlavnej časti domu masívnou tepelnou akumulačnou stenou s otváracími vetracími otvormi. Takýmto riešením je kombinácia solárneho skleníka a Trombeho steny. Nádoby na vodu inštalované v skleníku pomáhajú udržiavať teplo dlhšie
Prirodzená výmena vzduchu medzi skleníkom a domom je dosť slabá a pre maximálne využitie energie je pohyb vzduchu nútený.
Výmena vzduchu medzi hlavnou časťou tohto domu v Hamptden (USA) a pripojeným skleníkom je organizovaná cez podzemný priestor, teplý vzduch vstupuje do priestorov zdola a chladený vzduch vstupuje do skleníka zhora. Cirkuláciu prúdov vzduchu zabezpečuje ventilátor, automatika ho zapína a vypína v správnom čase. V praxi už ide o solárne vykurovanie súkromného domu aktívneho typu
Dodatočný bonus, ktorý solárny skleník dáva svojim majiteľom: takmer po celý rok v ňom môžete pestovať zeleninu alebo nechať citrusové plody na zimu. Je pravda, že to bude vyžadovať riešenie problémov s vetraním, vlhkosťou, denným prehrievaním a nočnými mrazmi.
Aktívne vyhrievanie – slnečné svetlo zachytávajú vákuové kolektory
Vzduchový solárny kolektor
Vzduchový solárny kolektor, vybavený systémom núteného prenosu a rozvodu energie, je schopný poskytnúť oveľa viac tepla v porovnaní s pasívnym variantom. Rýchlosť cirkulácie vzduchu sa automaticky nastavuje v závislosti od teploty v dome a stupňa ohrevu kolektora. Vzduch ohriaty v kolektoroch sa môže dostať priamo do ventilačného systému alebo do priestorov. Ak je jeho teplota dostatočne vysoká, možno ho použiť aj na ohrev teplonosnej kvapaliny. Prebytočná denná energia sa cez noc ukladá do tepelných akumulátorov.
Solárny ohrev vzduchu na báze solárneho kolektora. Z dutého panelu (1) cez vzduchové kanály (6) ženie ventilátor vzduch do technickej miestnosti, kde ho automatika podľa situácie rozvádza do jednotky prípravy vzduchu (3) alebo masívneho tepelného akumulátora (2). ). Súčasne sa môže zohrievať aj výmenník teplej vody (5). Počas dňa, keď je potrebné vykurovať miestnosti, systém pracuje v režime B, teplý vzduch z kolektora sa posiela do miestností. Po dosiahnutí požadovanej teploty v dome je prúdenie vzduchu presmerované do tepelného akumulátora, režim A. V noci, keď kolektor neposkytuje teplo, klapka uzavrie kanál, ktorý k nemu vedie, cirkulácia prebieha medzi teplom akumulátora a priestorov.
Vákuový solárny kolektor
Najpokročilejšie zariadenie na solárny ohrev súčasnosti.
Schéma vákuového solárneho kolektora. Absorbér kvapaliny cirkulujúci cez rúrky v tvare U sa pri zahriatí odparuje a stúpa hore do kolektora. Ten je pripojený k okruhu vykurovacieho systému a cez neho cirkuluje chladiaca kvapalina. Absorbér dodáva energiu chladiacej kvapaline, ochladzuje sa, kondenzuje, klesá. Cyklus sa opakuje
Solárne vykurovanie vidieckeho domu na báze vákuových kolektorov je oveľa efektívnejšie ako iné solárne systémy, avšak okrem nerovnomerného vytvárania tepla tradičnej pre solárne systémy má tri významnejšie nevýhody: pri silných mrazoch prudko klesá prestup tepla, inštalácie sú krehké a drahé.
Vákuové solárne kolektory by mali byť inštalované tak, aby boli chránené pred vandalmi. To platí najmä pre našu krajinu, dostať kamienok do sklenenej trubice je sladká vec.
Vákuové panely nie sú pripojené priamo k vykurovaciemu systému. Na vyrovnanie nerovnomerného vývinu tepla sú potrebné minimálne vyrovnávacie nádrže.
"Správna" schéma pripojenia vákuového solárneho kolektora k vykurovaciemu systému. Teplo sa neodovzdáva priamo, ale cez výmenník tepla sa denné prebytočné teplo ukladá na noc do tepelného akumulátora (vyrovnávací zásobník). Upozorňujeme, že schéma ukazuje "normálny" vykurovací kotol, solárny systém ho len dopĺňa
Elektrické solárne panely je možné použiť na vykurovanie len nepriamo. Je nerozumné míňať elektrickú energiu priamo na vykurovanie priestorov, dá sa využiť racionálnejšie. Napríklad poslať ventilátory a automatizáciu aktívnych solárnych systémov do práce.
Prečo solárne elektrárne nie sú viditeľné na strechách našich domov
Internet je plný propagačných materiálov s krásnymi obrázkami, ktoré vypovedajú o mimoriadnych výhodách solárnych systémov. Remeselníci zverejňujú na youtube videá na tému „vyhrievanie od slnka vlastnými rukami“ o vlastnom know-how, zozbieranom na kolene z improvizovaných materiálov. Web je plný nadšených článkov o zázračných výhodách solárneho vykurovania. Koľko domov so solárnymi kolektormi na streche sa však za posledné roky objavilo v blízkosti vášho domova? Nikto? Aké sú dôvody, prečo solárne vykurovanie nie je v našej oblasti uznávané?
- Bohužiaľ, solárna energia na vykurovanie domu neprichádza vtedy a tam, kde je potrebná. Bližšie k pólom je chladno, v zime aj v noci. A maximum slnečného žiarenia dopadá na rovníkové oblasti, v lete a cez deň. Akumulátory tepla prinajmenšom pomáhajú vyrovnávať denné, nie však sezónne výkyvy.
Mapa intenzity distribúcie slnečného žiarenia na území Ruska. V západnej časti krajiny, kde žije leví podiel obyvateľstva, je slnka málo. A na východnej Sibíri, kde je podiel žiarenia citeľne vyšší, je zima, čo sťažuje používanie aktívnych systémov. Mimochodom, solárne panely, ktoré vyrábajú elektrinu, nie sú také citlivé na silné mrazy. V chladnom, no slnečnom Jakutsku už boli postavené a úspešne fungujúce celkom výkonné solárne elektrárne.
- Pasívne vykurovanie solárnou energiou je neefektívne a nie je schopné vážne vykurovať dom v podmienkach ruskej zimy. „Okná orientované na juh“ sú skutočne užitočnou metódou navrhovania, ktorá nestojí nič, ale pomáha optimalizovať náklady na vykurovanie. Ale kedysi pomerne populárne v Spojených štátoch, solárne skleníky, Trombeho steny a ich deriváty postupne zanikli aj v ich domovine.
- Aktívne solárne vykurovacie systémy pre súkromný dom sú veľmi drahé, za vybavenie bude potrebné zaplatiť veľa peňazí. Prevádzka, na rozdiel od niektorých tvrdení, nie je v žiadnom prípade bezplatná: spotrebúva sa elektrina, je potrebná údržba zariadenia. Pri súčasných cenách, v porovnaní nielen s lacným zemným plynom, ale aj s dosť drahými peletami, motorovou naftou, sa inštalácia vákuového solárneho kolektora na drvivej väčšine územia Ruskej federácie nikdy neoplatí, doba návratnosti prekračuje životnosť zariadenia. Len v niektorých južných regiónoch krajiny nemusia byť solárne vykurovacie systémy pre súkromný dom za určitých podmienok nerentabilné.
Vedecká stanica na ostrove Olkhon (Rusko). Použitie vákuových kolektorov (vpravo na streche) na prípravu teplej vody a solárnych panelov (vľavo) na výrobu elektriny má zmysel, pretože na tomto skalnatom Bajkalskom ostrove nie sú žiadne centrálne komunikácie. Na plnohodnotné vykurovanie v podnebí Burjatska však solárne systémy nestačia, dom vykurujú „normálne“ kachle, ktorých palivo sa dováža z „pevniny“, pretože nie je možné obťažovať miestny les na palivové drevo.
Ako je to v Európe?
Prečo pri cestách po západnej Európe vidíme (hoci nie tak často) slnečné kolektory na strechách domov? Existuje niekoľko dôvodov: vysoké náklady na tradičné palivá, mierne podnebie, viac slnečných dní. Nie je náhoda, že solárne vykurovanie je v zatiahnutej Británii také nezvyčajné ako u nás. A čo je najdôležitejšie, v tých krajinách, kde je solárny systém praktickou realitou, existujú podporné programy, až polovicu nákladov na zariadenia hradí štát. Ruku na srdce, solárne kolektory sú na vykurovanie málo využiteľné, slúžia najmä na prípravu teplej vody, pri slnečnom počasí v lete je naozaj možné plne vyhovieť potrebám dodávky teplej vody. Mimochodom, väčšinou na strechách domov vidieť solárne panely, ktoré vyrábajú elektrinu. Je výhodnejšie vyrábať elektrickú energiu a nerovnomerná výroba nie je problémom, pretože centrálne energetické siete nakupujú elektrinu prijatú v súkromnom dome kedykoľvek počas dňa. Platba je navyše zvýšená. Zariadenie opäť nevyžaduje takmer žiadnu údržbu a opravy. Dnes môžeme pokojne povedať, že v celosvetovom meradle má solárna energia, hoci zatiaľ nie je konkurenciou tej tradičnej, veľkú budúcnosť. Čo sa týka vyhliadok solárneho ohrevu, situácia je nejasná. Existujúce systémy už vyčerpali svoj potenciál, nové prístupy ešte nie sú v dohľade a náklady na tradičné palivá klesajú, čo znižuje atraktivitu solárnych vykurovacích systémov.
"Slnečné strechy" z Bavorska. Všetky panely, ktoré vidíme na fotke, sú elektrické, racionálni Nemci nepovažujú solárne vykurovanie za obzvlášť rentabilné, aj keď štát na seba vezme polovicu nákladov na inštaláciu solárnych systémov
Čitateľom, ktorých téma využívania solárnej energie na podporu života v domácnostiach živo zaujíma, odporúčame kriticky vnímať propagačné materiály a kontaktovať odborníkov z praxe, najlepšie so skúsenosťami s inštaláciou a prevádzkou solárnych zariadení.
Video: Urob si sám solárny ohrev vzduchu
Čítanie 13 min. Zobrazenia 10
S rastom cien energií je čoraz dôležitejšie využívať alternatívne zdroje energie. A keďže je vykurovanie pre mnohých hlavnou položkou výdavkov, hovoríme v prvom rade o vykurovaní: platiť musíte takmer po celý rok a nemalé sumy. Ak chcete ušetriť, prvé, čo vás napadne, je solárne teplo: výkonný a úplne bezplatný zdroj energie. A je celkom reálne ho použiť. Zariadenie je navyše drahé, ale mnohokrát lacnejšie ako tepelné čerpadlá. Povedzme si viac o tom, ako sa dá slnečná energia využiť na vykurovanie domu.
Vykurovanie slnkom: klady a zápory
Ak hovoríme o využití slnečnej energie na vykurovanie, potom musíte mať na pamäti, že existujú dve rôzne zariadenia na premenu slnečnej energie:
Ak máte merač teplej vody, viete objemy teplej vody, ktoré mesačne miniete. Zobrazte si údaje o priemernej spotrebe za mesiac alebo si vypočítajte maximálnu spotrebu – nech sa páči. Mali by ste mať aj údaje o tepelných stratách domu.
Hľadajte solárne ohrievače, ktoré by ste chceli dodať. S údajmi o ich výkone môžete približne určiť počet prvkov potrebných na pokrytie vašich potrieb.
Okrem určenia počtu komponentov solárneho systému bude potrebné určiť objem zásobníka, v ktorom sa bude teplá voda na teplú vodu akumulovať. To sa dá ľahko dosiahnuť, ak poznáte skutočné výdavky vašej rodiny. Ak máte nainštalovaný merač TÚV a máte dáta za niekoľko rokov, môžete si vypočítať priemernú spotrebu za deň (priemerná spotreba za mesiac vydelená počtom dní). Toto je približne veľkosť nádrže, ktorú potrebujete. Ale nádrž je potrebné brať s rezervou 20% alebo tak. Keby niečo.
Ak nie je k dispozícii prívod teplej vody alebo merač, môžete použiť sadzby spotreby. Jedna osoba spotrebuje v priemere 100-150 litrov vody denne. Keď viete, koľko ľudí trvalo žije v dome, vypočítate požadovaný objem nádrže: sadzba sa vynásobí počtom obyvateľov.
Ihneď treba povedať, že racionálnym (z hľadiska návratnosti) pre stredné Rusko je solárny vykurovací systém, ktorý pokrýva asi 30 % potreby tepla a plne dodáva teplú vodu. Ide o priemerný výsledok: v niektorých mesiacoch bude vykurovanie zabezpečovať zo 70 – 80 % solárny systém a v niektorých (december – január) len o 10 %. A opäť veľa závisí od typu solárnych panelov a regiónu bydliska.
A nie je to len záležitosť „severu“ alebo „juhu“. Ide o počet slnečných dní. Napríklad na veľmi studenej Čukotke bude solárny ohrev veľmi efektívny: takmer vždy tam svieti slnko. V oveľa miernejšom podnebí Anglicka s večnými hmlami je jeho účinnosť extrémne nízka.
Výsledky
Napriek mnohým kritikom, ktorí hovoria o neefektívnosti solárnej energie a príliš dlhej dobe návratnosti, čoraz viac ľudí aspoň čiastočne prechádza na alternatívne zdroje. Okrem šetrenia mnohých láka nezávislosť od štátu a jeho cenová politika. Aby ste neľutovali márne investované sumy, môžete najskôr vykonať experiment: urobte si jednu zo solárnych inštalácií vlastnými rukami a sami sa rozhodnite, ako veľmi vás priťahuje (alebo nie).
Hlavným kritériom pohodlia v súkromnej chate alebo apartmáne je teplo. V chladnom dome ani to najluxusnejšie zariadenie nepomôže vytvoriť pohodlné podmienky. Aby sa však udržala optimálna teplota pre bývanie v miestnosti nielen v lete, ale aj v zime, budete musieť nainštalovať vykurovací systém.
To sa dnes dá jednoducho urobiť kúpou plynového, naftového alebo elektrického kotla ako zdroja tepla. Problém je však v tom, že palivo pre takéto zariadenia je drahé a nie je dostupné vo všetkých osadách. Čo si potom vybrať? Najlepším riešením sú alternatívne zdroje tepla a najmä solárne vykurovanie.
Zariadenie a princíp činnosti
Čo je to taký systém? V prvom rade treba povedať, že solárny ohrev má dve možnosti. Zahŕňajú použitie prvkov, ktoré sa líšia dizajnom aj účelom:
- Zberateľ;
- Fotovoltaický panel.
A ak je zariadenie prvého typu určené výlučne na udržanie príjemnej teploty v miestnosti, potom na výrobu elektriny a tepla možno použiť solárne panely na vykurovanie domácností. Ich princíp fungovania je založený na premene slnečnej energie a jej akumulácii v batériách, aby sa neskôr dala využiť na rôzne potreby.
Pozrite si video, všetko o tomto zberateľovi:
Použitie kolektora vám umožňuje organizovať iba solárne vykurovacie systémy pre súkromný dom s využitím tepelnej energie. Takéto zariadenie funguje nasledovne. Slnečné lúče ohrievajú vodu, ktorá je nosičom tepla a vychádza z potrubia. Rovnaký systém je možné použiť aj ako zásobovanie teplou vodou. Kompozícia zahŕňa špeciálne fotobunky.
Zberné zariadenie
Okrem nich však balík solárneho ohrevu obsahuje:
- Špeciálna nádrž;
- avankamery;
- Radiátor vyrobený z rúrok a uzavretý v krabici, v ktorej je predná stena vyrobená zo skla.
Na streche sú umiestnené solárne panely na vykurovanie domu. V ňom sa ohriata voda presúva do predkomory, kde je nahradená horúcou chladiacou kvapalinou. To vám umožní udržiavať konštantný dynamický tlak v systéme.
Druhy vykurovania pomocou alternatívnych zdrojov
Najjednoduchší spôsob, ako premeniť slnečnú energiu na teplo, je použiť solárne panely na vykurovanie vášho domova. Stále viac sa využívajú ako doplnkové zdroje energie. Aké sú však tieto zariadenia a sú skutočne účinné?
Sledujeme video, typy a ich funkcie práce:
Úlohou kolektora inštalovaného na streche solárneho vykurovacieho systému pre dom je absorbovať čo najviac slnečného žiarenia a následne ho premeniť na energiu, ktorá je pre človeka taká potrebná. Treba však mať na pamäti, že sa dá premeniť na tepelnú aj elektrickú energiu. Solárne vykurovacie systémy sa používajú na výrobu tepla a teplej vody. Na výrobu elektriny sa používajú batérie. Cez deň ukladajú energiu a v noci ju uvoľňujú. Dnes však existujú aj kombinované systémy. Solárne panely vyrábajú teplo aj elektrinu súčasne.
Čo sa týka solárnych ohrievačov vody na vykurovanie domácností, tie sú na trhu zastúpené širokým sortimentom. Navyše modely môžu mať iný účel, dizajn, princíp činnosti, rozmery.
Rôzne možnosti
Napríklad vo vzhľade a dizajne sú vykurovacie systémy súkromného domu rozdelené na:
- plochý;
- Rúrkové vákuum.
Podľa účelu sú klasifikované ako používané na:
- Systémy vykurovania a teplej vody;
- Na ohrev vody v bazéne.
Existujú rozdiely v princípe fungovania. Solárne vykurovanie s kolektormi je ideálnou voľbou pre vidiecke domy, keďže nevyžaduje elektrickú prípojku. Modely s núteným obehom sú pripojené k spoločnému vykurovaciemu systému, v ktorom chladiaca kvapalina cirkuluje pomocou čerpadla.
Pozrite si video, porovnajte ploché a rúrkové kolektory:
Nie všetky kolektory sú vhodné na solárne vykurovanie vidieckeho domu. Podľa tohto kritéria sa delia na:
- sezónne;
- Celoročne.
Prvé sa používajú na vykurovanie letných chát, druhé v súkromných domácnostiach.
Porovnajte s konvenčným vykurovacím systémom
Ak porovnáte toto zariadenie s plynovým alebo elektrickým, potom má oveľa viac výhod. Prvým je úspora paliva. V lete je solárny ohrev schopný plnohodnotne zabezpečiť obyvateľom domu teplú vodu. Na jeseň a na jar, keď je málo jasných dní, je možné zariadenie použiť na zníženie zaťaženia štandardného kotla. Pokiaľ ide o zimný čas, zvyčajne v tomto čase je účinnosť kolektorov veľmi nízka.
Pozrite si video, účinnosť kolektorov v zime:
Okrem úspory paliva však používanie zariadení na solárny pohon znižuje závislosť od plynu a elektriny. Na inštaláciu solárneho ohrevu nie je potrebné získať povolenie a nainštalovať ho môže každý, kto má základné znalosti v oblasti inštalatérstva.
Pozrite si video, kritériá výberu vybavenia:
Ďalším plusom je dlhá životnosť kolektora. Garantovaná životnosť zariadenia je minimálne 15 rokov, čo znamená, že vaše účty za energie budú počas tohto obdobia minimálne.
Avšak, ako každé zariadenie, kolektor má niektoré nevýhody:
- Pre solárne ohrievače vody pre súkromný dom je cena pomerne vysoká;
- Nemožnosť použitia ako jediného zdroja tepla;
- Vyžaduje sa skladovacia nádrž.
Je tu ešte jedna nuansa. Účinnosť solárneho ohrevu sa líši v závislosti od regiónu. V južných oblastiach, kde je aktivita slnka vysoká, bude mať zariadenie najvyššiu účinnosť. Preto je najvýhodnejšie použiť takéto zariadenie na juhu a na severe bude menej efektívne.
Výber a montáž solárnych kolektorov
Pred inštaláciou zariadenia zahrnutého do vykurovacieho systému je potrebné preštudovať jeho možnosti. Ak chcete zistiť, koľko tepla je potrebné na vykurovanie domu, musíte vypočítať jeho plochu. Dôležité je vybrať si správne miesto na inštaláciu solárneho kolektora. Počas dňa by mala byť čo najjasnejšia. Preto sa zariadenie zvyčajne inštaluje na južnú časť strechy.
Inštalačné práce je lepšie zveriť odborníkom, pretože aj malá chyba pri inštalácii solárneho vykurovacieho systému povedie k výraznému zníženiu účinnosti systému. Len pri správnej inštalácii solárneho kolektora vydrží až 25 rokov a prvé 3 roky sa plne vyplatí.
Hlavné typy kolektorov a ich vlastnosti
Ak z nejakého dôvodu nie je budova vhodná na inštaláciu zariadenia, môžete panely umiestniť na susednú budovu a umiestniť pohon do suterénu.
Výhody solárneho ohrevu
Nuansy, ktorým by ste mali venovať pozornosť pri výbere tohto systému, boli diskutované vyššie. A ak ste urobili všetko správne, váš solárny systém vám prinesie len príjemné chvíle. Medzi jeho výhody je potrebné poznamenať:
- Možnosť celoročného zásobovania domu teplom, s možnosťou regulácie teploty;
- Úplná autonómia od centralizovaných inžinierskych sietí a znížených finančných nákladov;
- Využitie slnečnej energie na rôzne potreby;
- Dlhá životnosť zariadenia a zriedkavé havarijné stavy.
Jediná vec, ktorá bráni spotrebiteľom kupovať solárny systém na vykurovanie súkromného domu, je závislosť ich práce od geografie bydliska. Ak sú jasné dni vo vašej oblasti zriedkavé, účinnosť zariadenia bude minimálna.
