Upotreba "zelene" energije koja se dobiva od prirodnih elemenata može značajno smanjiti komunalne troškove. Na primjer, uređenjem solarnog grijanja za privatnu kuću isporučit ćete niskotemperaturne radijatore i sustave podnog grijanja s praktički slobodnim prijenosom topline. Slažem se, ovo je ušteda.
Naučit ćete sve o “zelenim tehnologijama” iz članka koji smo predložili. Uz našu pomoć, možete lako razumjeti vrste solarnih instalacija, kako ih izgraditi i specifičnosti rada. Sigurno zainteresirani za jednu od najpopularnijih opcija, intenzivno radeći u svijetu, ali ne previše popularna među nama.
U pregledu koji je predstavljen Vašoj pozornosti demontiraju se značajke dizajna sustava, detaljno su opisani dijagrami povezivanja. Prikazan je primjer izračuna solarnog kruga grijanja za procjenu stvarnosti njegove konstrukcije. Pomoći neovisnim majstorima priložiti foto zbirke i video.
“Zelene” tehnologije proizvodnje topline
U prosjeku, 1 m2 zemaljske površine prima 161 W solarne energije po satu. Naravno, na ekvatoru, ova brojka bit će mnogo puta veća nego na Arktiku. Osim toga, gustoća sunčevog zračenja ovisi o godišnjem dobu.
U Moskvi se intenzitet sunčevog zračenja u prosincu i siječnju razlikuje od svibnja do srpnja za više od pet puta. Međutim, moderni sustavi su toliko učinkoviti da mogu raditi gotovo svugdje na zemlji.
Moderni solarni sustavi mogu učinkovito raditi u oblačno i hladno vrijeme do -30 ° C
Zadatak korištenja energije sunčevog zračenja uz maksimalnu učinkovitost rješava se na dva načina: izravno zagrijavanje u termalnim kolektorima i solarnim fotonaponskim ćelijama. Solarni paneli pretvaraju energiju sunčevih zraka u električnu energiju, a zatim ih prenose posebnim sustavom na potrošače, npr. Električne kotlove.
Toplinski kolektori zagrijavaju se pod djelovanjem sunčeve svjetlosti i zagrijavaju rashladno sredstvo sustava za grijanje i opskrbu toplom vodom.
Solarni kolektori - glavni dobavljači nositelja topline pripremljeni za uporabu u sustavima grijanja seoskih kuća 
Kolektor je sustav cijevi, nepokriven ili zatvoren taman, povećavajući učinak apsorpcije površine sunčeve svjetlosti 
Cijevi otvorenih solarnih uređaja interno su obložene kompozicijom koja privlači sunčeve zrake i pojačava učinak 
Cjevaste vrste kolektora koriste se za grijanje svih vrsta rashladnih sredstava uključenih u sustave grijanja 
U našim geografskim širinama, toplina koja dolazi od prerade sunčeve energije nije dovoljna za punu operaciju grijanja. Koncentrični oblik i povećalo povećat će produktivnost 
Modifikacije solarnih kolektora, koje omogućuju privlačenje najveće količine sunčeve svjetlosti, proizvode se u obliku konkavnih koncentratora sa zrcalnim reflektorom. 
Modeli koji se koriste za proizvodnju reciklirane sunčeve energije u velikoj mjeri, opremljeni su uređajima koji "prate" kretanje sunca 
Jačanje performansi sustava ne samo promjenom oblika i upotrebom pokretnih uređaja. Uglavnom se povećava, povećava područje primanja
Toplinski kolektori su više vrsta, uključujući otvorene i zatvorene sustave, ravne i sferne strukture, sakupljače s polukuglom, glavčine i mnoge druge opcije. Toplinska energija dobivena iz solarnih kolektora koristi se za zagrijavanje tople vode ili grijaćeg medija sustava grijanja.
Industrija u širokom rasponu proizvodnih kolektorskih sustava za uključivanje u neovisnu toplinsku mrežu. Međutim, najjednostavnija opcija za davanje je lako izvršiti vlastitom rukom:
Solarni kolektori - jedna od najjednostavnijih i najjeftinijih opcija za izradu aparata vlastitim rukama 
Kolektor je zavojnica položena na različite načine, spojena na strujne krugove i spremnik, koji služi kao akumulator pripremljene rashladne tekućine. 
U samostalnoj proizvodnji kolektora najčešće se koriste bakrene cijevi i svitci hladnjaka. 
Kako bi se povećala učinkovitost solarnog prijemnika topline, oblik uređaja se mijenja, a apsorbirajuće područje se povećava. 
Vrlo uobičajena i tražena verzija materijala pri ruci su čelične cijevi s rasklopivim vodovodnim sustavom ili plastičnim kolegama. 
Aktivno se koriste plastične boce s odrezanim dnom i vratom. Koriste se kao kućište svjetlosnog vodiča metalnog prijemnika smještenog unutar boca. 
Zanimljivo rješenje je upotreba aluminijskih limenki koje su prethodno služile kao spremnici za sokove i široku paletu gaziranih pića. 
Treba napomenuti da su polimerne cijevi vodeće u proizvodnji solarnih grijaćih uređaja: i fleksibilne od HDPE ili PVC, kao i krute PP i PVC.
Unatoč jasnom napretku u razvoju rješenja za prikupljanje, skladištenje i korištenje solarne energije, postoje prednosti i nedostaci.
Učinkovito korištenje sunčeve energije
Najočitija prednost korištenja energije sunca je njezina opća dostupnost. Zapravo, čak iu najtežim i oblačnim vremenima, solarna energija se može prikupljati i koristiti.
Drugi plus je nula emisija. Zapravo, to je ekološki najprihvatljiviji i prirodniji oblik energije. Solarni paneli i kolektori ne stvaraju buku. U većini slučajeva, instaliran na krovovima zgrada, bez zauzimanja korisne površine prigradskog područja.
Učinkovitost solarnog grijanja u našim geografskim širinama je prilično niska, što se objašnjava nedovoljnim brojem sunčanih dana za redovno funkcioniranje sustava (+)
Nedostaci povezani s korištenjem sunčeve energije su nestalnost svjetlosti. Noću se ništa ne skuplja, situacija se pogoršava činjenicom da vrhunac sezone grijanja pada na najkraće svjetlosne dane u godini. Potrebno je pratiti optičku čistoću panela, neznatno onečišćenje dramatično smanjuje učinkovitost.
Osim toga, ne može se reći da je rad solarnog sustava potpuno besplatan, postoje fiksni troškovi amortizacije opreme, rad cirkulacijske pumpe i upravljačke elektronike.
Značajan nedostatak grijanja, temeljen na korištenju solarnih kolektora, je nemogućnost akumuliranja toplinske energije. Samo je ekspanzijska posuda (+) uključena u shemu.
Otvoreni solarni kolektori
Otvoreni solarni kolektor je nezaštićeni sustav cijevi od vanjskih utjecaja kroz koji cirkulira prijenosnik topline izravno zagrijan od sunca.
Kao nosač topline koristi se voda, plin, zrak, antifriz. Cijevi su ili pričvršćene na nosivu ploču u obliku svitka ili su pričvršćene paralelnim redovima na izlaznu mlaznicu.
Otvoreni solarni kolektori ne mogu se nositi s grijanjem privatne kuće. Zbog nedostatka izolacije rashladna tekućina se brzo hladi. Koriste se ljeti uglavnom za grijanje vode u tuševima ili bazenima.
Otvoreni kolektori obično nemaju izolaciju. Dizajn je vrlo jednostavan, stoga ima nisku cijenu i često se radi samostalno.
Zbog nedostatka izolacije, oni praktički ne štede energiju dobivenu od sunca, odlikuju ih niska učinkovitost. Koriste se uglavnom ljeti za zagrijavanje vode u bazenima ili ljetnim tuševima.
Ugrađuju se u sunčanim i toplim područjima, s malim razlikama u temperaturi okolnog zraka i zagrijanoj vodi. Dobro rade samo u sunčanom, mirnom vremenu.
Najjednostavniji solarni kolektor s prijamnikom topline iz plastične polimerne cijevi osigurat će opskrbu zagrijane vode na dachi za navodnjavanje i kućne potrebe.
Vrste cjevastih kolektora
Cjevasti solarni kolektori sastavljeni su od pojedinačnih cijevi kroz vodu, plin ili paru. To je jedna od vrsta solarnih sustava otvorenog tipa. Međutim, rashladno sredstvo je već mnogo bolje zaštićeno od vanjskih negativa. Osobito u vakuumskim instalacijama, raspoređenim po načelu termos.
Svaka cijev je odvojeno spojena na sustav, paralelno jedna s drugom. Kada cijev propadne, lako je promijeniti je na novu. Cijela se konstrukcija može montirati izravno na krov zgrade, što uvelike olakšava ugradnju.
Cjevasti kolektor ima modularnu strukturu. Glavni element je vakuumska cijev, broj cijevi varira od 18 do 30, što vam omogućuje da točno odaberete kapacitet sustava
Značajan plus cjevastih solarnih kolektora leži u cilindričnom obliku glavnih elemenata, zbog čega se sunčevo zračenje hvata cijelog dana bez korištenja skupih sustava za praćenje za kretanje tijela.
Posebna višeslojna prevlaka stvara neku vrstu optičke zamke za sunčeve zrake. Dijagram djelomično prikazuje vanjsku stijenku vakuumske sijalice koja reflektira zrake na stijenkama unutarnje žarulje (+)
Konstrukcijom cijevi, razlikuju se pero i koaksijalni solarni kolektori.
Koaksijalna cijev je posuda Dyaura ili svi poznati termos. Izrađene su od dvije tikvice između kojih se ispumpava zrak. Visoko selektivni premaz se nanosi na unutarnju površinu unutarnje žarulje kako bi se učinkovito apsorbirala solarna energija.
Kada je cijev cilindričnog oblika, sunčeve zrake uvijek padaju okomito na površinu.
Toplinska energija iz unutarnjeg selektivnog sloja prenosi se na toplinsku cijev ili unutarnji izmjenjivač topline iz aluminijskih ploča. U ovoj fazi dolazi do neželjenog gubitka topline.
Fuzijska cijev je stakleni cilindar s unutarnjim umetkom za perje.
Sustav je dobio ime od apsorbera pera, koji čvrsto zatvara toplinski kanal metala koji provodi toplinu
Za dobru toplinsku izolaciju, zrak se crpi iz cijevi. Prijenos topline iz apsorbera nastaje bez gubitaka, tako da je učinkovitost cijevi s olovkom veća.
Prema metodi prijenosa topline postoje dva sustava: protočni i sa toplinskom cijevi (toplinska cijev). Termo-cijev je zatvorena posuda s hlapljivom tekućinom.
Budući da hlapljiva tekućina prirodno teče prema dnu toplinske cijevi, minimalni kut nagiba je 20 ° S
Unutar toplinske cijevi nalazi se hlapljiva tekućina koja apsorbira toplinu iz unutarnje stijenke tikvice ili apsorbera olovke. Pod djelovanjem temperature tekućina kipi i raste u obliku pare. Nakon što se toplina ispusti u medij za grijanje ili dovod tople vode, para se kondenzira u tekućinu i istječe.
Voda s niskim tlakom često se koristi kao hlapljiva tekućina. U sustavu s izravnim protokom koristi se U-cijev kroz koju cirkulira voda ili medij za grijanje sustava grijanja.
Jedna polovica cijevi u obliku slova U namijenjena je hladnom rashladnom sredstvu, a druga uklanja zagrijanu. Kada se zagrije, rashladno sredstvo se širi i ulazi u spremnik, osiguravajući prirodnu cirkulaciju. Kao iu slučaju sustava s toplinskom cijevi, minimalni kut nagiba treba biti najmanje 20 °.
Kod ravnog spoja tlak u sustavu ne može biti visok, jer unutar tikvice postoji tehnički vakuum.
Sustavi s izravnim protokom su učinkovitiji jer odmah zagrijavaju rashladno sredstvo. Ako se planira korištenje solarnih kolektorskih sustava tijekom cijele godine, u njih se crpi posebni antifriz.
Korištenje cjevastih solarnih kolektora ima nekoliko prednosti i nedostataka. Konstrukcija cjevastog solarnog kolektora sastoji se od identičnih elemenata koji se relativno lako mogu zamijeniti.
prednosti:
- mali gubitak topline;
- sposobnost rada na temperaturi do -30 ° C;
- učinkovita izvedba tijekom cijelog dana;
- dobre performanse u područjima s umjerenom i hladnom klimom;
- nizak vjetar, zasnovan na sposobnosti cjevastih sustava da prolaze kroz zračne mase;
- mogućnost proizvodnje visokotemperaturnog rashladnog sredstva.
Strukturno cjevasti dizajn ima ograničenu površinu otvora.
Ima sljedeće nedostatke:
- ne može samočistiti od snijega, leda, mraza;
- visoka cijena.
Unatoč prvotno visokim troškovima, cjevasti manifoldi se brže isplate. Imajte dugi vijek trajanja.
Cjevasti kolektori su solarni sustavi otvorenog tipa, stoga nisu prikladni za cjelogodišnje korištenje u sustavima grijanja (+)
Ravni zatvoreni sustavi
Ravni kolektor se sastoji od aluminijskog okvira, posebnog upijajućeg sloja - apsorbera, prozirnog premaza, cjevovoda i izolacije.
Kao apsorber koristi se pocrnjeli bakreni list koji je idealan za stvaranje heliosustava s toplinskom vodljivošću. Pri apsorpciji sunčeve energije od apsorbera, primljena solarna energija se prenosi na rashladnu tekućinu koja cirkulira kroz sustav cijevi susjednih apsorberu.
Sa vanjske strane, zatvorena ploča je zaštićena transparentnim premazom. Izrađen je od otpornog na udarce kaljeno staklo s širinom pojasa 0, 4-1, 8 μm. Ovaj raspon ima maksimalno sunčevo zračenje. Otporno na udarce staklo služi kao dobra zaštita od tuče. Sa stražnje strane sav panel se pouzdano zagrije.
Ravni solarni kolektori odlikuju se maksimalnim performansama i jednostavnim dizajnom. Njihova se učinkovitost povećava upotrebom apsorbera. Oni su sposobni za hvatanje difuznog i izravnog sunčevog zračenja.
Popis prednosti zatvorenih ravnih panela uključuje:
- jednostavnost dizajna;
- dobre performanse u područjima s toplom klimom;
- mogućnost ugradnje pod bilo kojim kutom ako postoje uređaji za promjenu kuta nagiba;
- sposobnost samočišćenja od snijega i mraza;
- niska cijena
Ravni solarni kolektori posebno su korisni ako je njihova uporaba planirana u fazi projektiranja. Vijek trajanja kvalitetnih proizvoda je 50 godina.
Nedostaci uključuju:
- visoki gubitak topline;
- velika težina;
- visoki vjetar s panelima pod kutom prema horizontu;
- ograničenja u performansama kada temperatura padne iznad 40 ° C.
Opseg zatvorenih kolektora mnogo je širi od otvorenih solarnih elektrana. Ljeti su u mogućnosti u potpunosti zadovoljiti potrebe za toplom vodom. U hladnim danima, koji nisu uključeni u komunalne usluge tijekom sezone grijanja, mogu raditi umjesto plinskih i električnih grijača.
Oni koji žele napraviti solarni kolektor vlastitim rukama za uređaj za grijanje na dachi pozvani su da se upoznaju s dokazanim shemama i uputama za korak po korak.
Usporedba solarnih kolektora
Najvažniji pokazatelj solarnog kolektora je učinkovitost. Korisne performanse različitih izvedbi solarnih kolektora ovise o temperaturnoj razlici. U isto vrijeme, plosnati kolektori su mnogo jeftiniji od cjevastih.
Vrijednosti učinkovitosti ovise o kvaliteti proizvodnje solarnog kolektora. Svrha je grafikona pokazati učinkovitost različitih sustava, ovisno o temperaturnoj razlici
Prilikom odabira solarnog kolektora, obratite pozornost na brojne parametre koji pokazuju učinkovitost i snagu uređaja.
Za solarne kolektore postoji nekoliko važnih značajki:
- koeficijent adsorpcije - pokazuje omjer apsorbirane energije i ukupne energije;
- faktor emisije - pokazuje odnos prenesene energije prema apsorbiranoj energiji;
- zajedničko područje i područje otvora;
- Učinkovitost.
Površina otvora je radno područje solarnog kolektora. Na ravnoj površini kolektora maksimalna je površina otvora. Površina otvora je jednaka području apsorpcije.
Načini spajanja na sustav grijanja
Budući da uređaji na solarni pogon ne mogu osigurati stabilnu i 24-satnu opskrbu energijom, potreban je sustav otporan na te nedostatke.
Za središnju Rusiju solarni uređaji ne mogu jamčiti stabilan protok energije, stoga se koriste kao dodatni sustav. Integracija u postojeći sustav grijanja i tople vode je različita za solarni kolektor i solarni panel.
Krug kolektora vode
Ovisno o svrsi korištenja toplinskog kolektora, koriste se različiti priključni sustavi. Može postojati nekoliko opcija:
- Ljetna opcija za toplu vodu
- Zimska opcija za grijanje i toplu vodu
Ljetna verzija je najjednostavnija i može bez cirkulacijske pumpe koristiti prirodnu cirkulaciju vode.
Voda se zagrijava u solarnom kolektoru i zbog toplinskog širenja ulazi u spremnik ili kotao. 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.
Zaključci i koristan video na temu
Video # 1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:
Video # 2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:
На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.
Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? Molimo napišite komentare u donji okvir. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.