Slnečný kolektor: zariadenie a princíp činnosti

Skutočnosť, že letné prúdy slnečného svetla nám môžu dať veľa voľného tepla, sa často vyskytuje v lete, počas obdobia prudkého horúčavy a asfaltu a stien vyhrievaných na slnku. Za jasného letného počasia môže klesnúť na meter štvorcový zo 600 na 800 wattov / h. To je veľa. Ak sa vynásobíte oblasťou slnečného svetla alebo strechy, môžete pomocou solárneho kolektora zbierať energiu porovnateľnú vo veľkosti s potrebou na vykurovanie domu..

Vymenovanie solárnych kolektorov ↑

Solárne tepelné kolektory umožňujú zhromažďovať energiu a usmerňovať prijaté teplo správnym smerom:

• Poskytovanie teplej vody pre sprchy, kúpeľa a kuchyne;
• Vykurovanie miestností malého uzavretého skleníka alebo záhrady akéhokoľvek dizajnu takmer po celý rok;
• Významný prírastok do okruhu vykurovania domácnosti v chladnom počasí a takmer úplné zabezpečenie v chladných jesenných dňoch.

Kolektor je navrhnutý na zhromažďovanie slnečnej energie v najvhodnejšej forme na použitie. Podľa zariadenia solárneho kolektora je možné ich konštrukcie rozdeliť do troch hlavných skupín:

1. Vákuová viactrubica alebo byt s nútenou alebo prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny. Najčastejšie sa jedná o stacionárne konštrukcie určené na sezónnu prácu.
2. Vzduchové solárne kolektory, najjednoduchšie a najľahšie. Nahromadené teplo sa odvádza z vykurovaného povrchu kolektora prúdom vzduchu.
3. V tretej verzii návrhov solárnych kolektorov sa môže prijaté teplo použiť na jeho premenu na elektrickú energiu, od tepelných chladiacich zariadení až po zložité stroje s paroelektrickými zariadeniami..

Druhá skupina výrobkov zriedka nájde dopyt medzi obyvateľstvom kvôli vysokým nákladom a zložitosti služieb..

Ako funguje solárny kolektor s plným prietokom ↑

Najjednoduchšou verziou plochého prevedenia solárneho kolektora je plnoprietoková verzia s dvojvrstvovým chladičom. Samotné zariadenie je z princípu činnosti podobné verzii sprchy s letnou chatou, na základe ktorej je na vonkajšej ploche spracovaná hlaveň bitúmenovou tmavou alebo čiernou farbou..

Na zvýšenie množstva nazbieranej slnečnej energie sa konštrukcia solárneho kolektora realizuje vo forme plochého zásobníka s relatívne malou hrúbkou, 5-7 cm, šírka a dĺžka zariadenia závisí od konkrétnych potrieb energie kolektora. Jedna zo stien je vyrobená z eloxovaného hliníka a čiernej farby ako sadze, farby, bez jedinej iskry. Toto je tzv. Prijímacia alebo pracovná plocha kolektora. Na vnútornej strane pracovnej časti kolektora sa často vyrábajú tenké rebrá z hliníka alebo plastu, ktoré zlepšujú odvádzanie energie zo steny pracovnej plochy do chladiacej zmesi – voda alebo nemrznúca zmes..

Na zníženie znečistenia a strát na pracovnej ploche sa inštaluje tenká priehľadná fólia alebo fólia z plastu alebo skla s dobrými tepelnoizolačnými vlastnosťami. Na vnútornej strane je takáto ochrana postriekaná zrkadlovou vrstvou z hliníka, ktorá nakoniec znižuje tepelné straty odrazom a prúdením..

Dizajn plochého solárneho kolektora môže mať namiesto konvenčného hliníkového plechu sendvičovú stenu z práškového grafitu, kovových vlákien a výstužnej živice. Takýto materiál má dobrú tepelnú vodivosť a vysokú odolnosť proti oxidácii..

Takéto konštrukcie musia byť namontované na vystuženom ráme, obvykle na slnečnej strane strechy alebo steny domu.

Vákuové vykurovacie systémy ↑

Ploché solárne akumulátory majú vďaka svojej jednoduchosti, spoľahlivosti a nízkym nákladom relatívne dobrú produktivitu tepla iba za slnečného dňa. Pri vyšších zemepisných šírkach alebo skoro na jar – koncom jesene klesá jeho tepelná produktivita o polovicu.

V porovnaní s plochými solárnymi kolektormi majú vákuové systémy vyššiu účinnosť. Konštrukcia je založená na individuálnom tepelnom prvku – vákuovej trubici, princíp fungovania takého solárneho kolektora je založený na zariadení známom vo fyzike – tepelnej trubici, ktorá je pomerne zložitá a rozmarná, ale pri prevádzke účinná. Dizajnovou črtou je extrémne vysoká tepelná vodivosť, vďaka ktorej sa všetok teplo, ktoré dopadlo na jeden koniec trubice, zhromažďuje a koncentruje na opačnom konci za pár okamihov..

Vákuový prvok je podlhovastá trubica z banky vyrobená z odolného skla, na ktorej vnútornú stranu je rozprašovaný zrkadlový povlak. Vďaka jednosmernému zrkadlu tok slnečnej energie voľne preniká dovnútra banky a nemôže uniknúť, je efektívne absorbovaný medeným koncom tepelnej trubice umiestnenej vo vnútri telesa banky. Aby sa znížili straty, bol vzduch zo sklenenej banky odčerpaný. Centrálny medený prvok prenáša energiu prijatú zo svetelného toku do tepelného nosiča, zvyčajne do nemrznúcej zmesi, alebo priamo do nádrže na vodu..

Výhody vákuových solárnych kolektorov ↑

Výhody pri premene slnečnej energie vo verzii tepelného potrubia:

1. Účinnosť absorpcie a premeny slnečného tepla je 3-4 krát vyššia ako pri plochých a vzduchových kolektoroch;
2. Funguje skvele v teplotnom rozsahu 0-50^oC, zatiaľ čo iné typy solárnych kolektorov majú podľa recenzií používateľov pracovný interval 20^oS;
3. Najmenej citlivosť na smer a uhol dopadu slnečného svetla. Pre normálnu prevádzku solárneho kolektora stačí, keď je slnečné žiarenie osvetlené aj pri ostrom uhle dopadu slnečného žiarenia, pre iné konštrukcie solárnych kolektorov, keď prekračujú optimálny uhol osvetlenia o viac ako 20^o účinnosť klesá o 10% za hodinu.
4. Nízka hmotnosť konštrukcie solárneho pohonu umožňuje inštaláciu priamo na strechu, a to aj bez osobitnej podpory.

Pri plánovaní akvizície sa oplatí urobiť približný výpočet plochy solárneho kolektora na základe pomeru: meter štvorcový dá asi 50 – 55 litrov horúcej vody denne, ale nie vriacu vodu. Presnejšie informácie nájdete na webových stránkach spoločností zapojených do výroby solárnych kolektorov. Tu môžete získať informácie o nákladoch na výrobky. Každá spoločnosť dokazuje superefektívnosť a nízke náklady na svoje výrobky. Vákuové zariadenie s 15 prvkami bude stáť asi 15 – 20 tisíc. rubľov pre vykurovací výkon 1,3 – 1,5 kW a zásobnú nádrž 80 – 100 litrov.

Medzi zaujímavé vlastnosti takýchto systémov solárnych kolektorov patrí schopnosť samostatne testovať funkčnosť každej vákuovej žiarovky bez akýchkoľvek špeciálnych nástrojov. Večer, v pokojovom stave, stačí položiť dlaň na spodný koniec potrubia. Ak prvok zostane dlhý čas studený a v tesniacej oblasti banky sa nenachádza žiadny plak podobný mrazu, zariadenie sa považuje za funkčné..

Horúcu vodu z nádrže je možné zásobovať pomocou gravitácie, najčastejšie však inštalujú pomocné čerpadlo s nízkym výkonom, ktoré vám umožňuje rýchlo naplniť nádrž po spotrebovaní horúcej vody. Vo vážnejších verziách dizajnu je solárny kolektor kombinovaný s tepelným akumulátorom a elektronickým riadiacim systémom pre dodávku a ohrev teplej vody. Náklady na takéto systémy nie sú nižšie ako 1 000 EUR. Záruka na systémy s tepelnými rúrami je spravidla od 5 do 25 rokov, v závislosti od úrovne kvality materiálov použitých v zariadení..

Zberače vzduchu ↑

Čím zložitejší je návrh, tým nákladnejšie je jeho prevádzka a väčšia pravdepodobnosť neočakávaných porúch. V tomto ohľade je dizajn kolektorov so vzduchovým prenosom tepla majstrom jednoduchosti a spoľahlivosti. V skutočnosti je vzduchové potrubie súpravou zvislých potrubí alebo rúrok s matnou čiernou povrchovou úpravou. Kolektor využíva princíp zrýchlenia zohriateho vzduchu vo zvislej rúre.

Výhody a výhody vzdušnej konštrukcie zahŕňajú:

• Najvyššia spoľahlivosť a jednoduchosť dizajnu;
• Malá hmotnosť zariadenia, flexibilita inštalácie a ľahká inštalácia;
• Minimálna spotreba energie na prevádzku ventilátora, v niektorých prípadoch sa môže ventilátor vypnúť a zahrievanie sa vykonáva pomocou gravitácie.

Dizajn kolektora pozostáva z veľkého počtu tenkostenných hliníkových rúr so zčerneným matným povrchom. Rúrková batéria má centrálny prívod studeného a odvádzaného horúceho vzduchu, v chladnom je nainštalovaný odstredivý ventilátor s nulovým odporom. V prípade potreby sa dá vypnúť av tomto stave prakticky nevytvára odpor voči prúdeniu vzduchu.

Prístroj má prívod vzduchu, ktorý umožňuje nastaviť množstvo a pomer vzduchu nasávaného zvonka a z vykurovanej miestnosti.

Pri výrobe tepla sú kolektory vzduchu nižšie ako ploché systémy, vyžadujú vertikálne usporiadanie potrubí a maximálne vystavenie slnku. Výkon je ľahko nastaviteľný výberom počtu rúrok výmenníka tepla. Vzduchové solárne kolektory sú často nevyhnutné na vykurovanie a vetranie rôznych skladovacích priestorov, používajú sa na sušenie rôznych rastlinných a ovocných výrobkov..