Omakotitalon tee-se-itse aurinkolämmitys. Neuvostoliiton ja Venäjän aurinkolämpö - tiede- ja insinöörikoulut TT-tyyppisten läpivirtauslämmönvaihtimien tekniset ominaisuudet

Luonnonkatastrofien tuottaman "vihreän" energian käyttö voi vähentää merkittävästi käyttökustannuksia. Esimerkiksi järjestämällä aurinkolämpöä omakotitaloon toimitat matalalämpöiset patterit ja lattialämmitysjärjestelmät käytännössä ilmaisella jäähdytysnesteellä. Samaa mieltä, tämä säästää jo.

Opit kaiken "vihreistä teknologioista" ehdottamastamme artikkelista. Avullamme ymmärrät helposti aurinkosähköasennuksien tyypit, niiden valmistustavat ja toiminnan erityispiirteet. Olet varmasti kiinnostunut yhdestä suosituista vaihtoehdoista, jotka toimivat intensiivisesti maailmassa, mutta joilla ei ole liikaa kysyntää maassamme.

Tiedoksi esitetty arvostelu on purettu suunnitteluominaisuuksia järjestelmät, kytkentäkaaviot on kuvattu yksityiskohtaisesti. Esitetään esimerkki aurinkolämpöpiirin laskemisesta sen rakentamisen realiteetin arvioimiseksi. Riippumattomien käsityöläisten auttamiseksi liitteenä on valokuvavalintoja ja videoita.

Keskimäärin 1 m 2 maan pinnasta saa 161 wattia aurinkoenergia kello yhdeltä. Tietenkin päiväntasaajalla tämä luku on monta kertaa suurempi kuin arktisella alueella. Lisäksi auringon säteilyn tiheys riippuu vuodenajasta.

Moskovan alueella auringon säteilyn voimakkuus joulu-tammikuussa eroaa touko-heinäkuusta yli viisi kertaa. mutta nykyaikaiset järjestelmät niin tehokkaita, että ne voivat toimia lähes kaikkialla maan päällä.

Yksityisen mökin tai asunnon mukavuuden tärkein kriteeri on lämpö. Kylmässä talossa ylellisinkään ympäristö ei auta luomaan mukavaa ympäristöä. Mutta jotta asumisen optimaalinen lämpötila säilyy huoneessa ei vain kesällä, vaan myös talvella, sinun on asennettava lämmitysjärjestelmä.

Tämä onnistuu nykyään helposti ostamalla lämmönlähteeksi kaasu-, diesel- tai sähkökattila. Mutta ongelmana on, että tällaisten laitteiden polttoaine on kallista, eikä sitä ole saatavana kaikkialla siirtokunnat... Mitä sitten valita? Paras ratkaisu ovat vaihtoehtoisia lähteitä lämpöä ja erityisesti aurinkolämpöä.

Laite ja toimintaperiaate

Mikä tällainen järjestelmä on? Ensinnäkin on sanottava, että aurinkolämmityksessä on kaksi vaihtoehtoa. Niissä käytetään elementtejä, jotka eroavat toisistaan sekä suunnittelun että tarkoituksen suhteen:

Keräilijä;
Aurinkosähköpaneeli.

Ja jos ensimmäisen tyypin laitteet on suunniteltu puhtaasti ylläpitämään mukavaa lämpötilaa huoneessa, talon lämmittämiseen tarkoitettuja aurinkopaneeleja voidaan käyttää sähkön ja lämmön tuottamiseen. Niiden toimintaperiaate perustuu auringon energian muuntamiseen ja sen varastoimiseen akkuihin, jotta sitä voidaan sitten käyttää erilaisiin tarpeisiin.

Katsomme videon, kaikki tästä keräilijästä:

Keräimen käyttö mahdollistaa vain aurinkolämmitysjärjestelmien järjestämisen omakotitalon käytön aikana lämpöenergia... Tällainen laite toimii seuraavasti. Auringon säteet lämmittävät vettä, joka on lämmönkantaja ja tulee putkistosta. Samaa järjestelmää voidaan käyttää myös kuuman veden syöttönä. Koostumus sisältää erityisiä valokennoja.

Keräyslaite

Mutta niiden lisäksi täydellinen aurinkolämmityssarja sisältää:

Special säiliö;
Avankamera;
Putkista valmistettu jäähdytin, joka on suljettu laatikkoon, jossa etuseinä on lasia.

Aurinkopaneelit kodin lämmitykseen sijaitsevat katolla. Siinä lämpenevä vesi siirtyy etukammioon, jossa se korvataan kuumalla jäähdytysnesteellä. Tämä mahdollistaa jatkuvan dynaamisen paineen ylläpitämisen järjestelmässä.

Lämmitystyypit vaihtoehtoisilla lähteillä

Helpoin tapa muuttaa valaisimen energia lämmöksi on käyttää aurinkopaneeleja kodin lämmittämiseen. Niitä käytetään yhä enemmän lisäenergialähteinä. Mutta mitä nämä laitteet ovat ja ovatko ne todella tehokkaita?

Katsomme videon, työtyypit ja niiden ominaisuudet:

Kodin katolle asennetun aurinkolämmitysjärjestelmän tehtävänä on absorboida mahdollisimman paljon auringon säteilyä ja muuttaa se sitten ihmiselle välttämätön energiaa. Mutta on pidettävä mielessä, että se voidaan muuntaa sekä lämmöksi että sähköenergiaa... Aurinkolämmitysjärjestelmiä käytetään lämmön ja veden lämmittämiseen. Saadakseen sähkövirta käytä erityisiä paristoja. Ne varastoivat energiaa päivällä ja vapauttavat sitä yöllä. Nykyään on kuitenkin myös yhdistettyjä järjestelmiä. Niissä aurinkopaneelit tuottavat lämpöä ja sähköä samanaikaisesti.

Mitä tulee kotien lämmittämiseen tarkoitettuihin aurinkovesilämmittimiin, niitä on markkinoilla laaja valikoima. Lisäksi malleilla voi olla eri tarkoitus, muotoilu, toimintaperiaate, mitat.

Erilaisia vaihtoehtoja

Esimerkiksi mukaan ulkonäkö ja omakotitalon lämmitysjärjestelmän suunnittelu on jaettu:

tasainen;
Putkimainen tyhjiö.

Tarkoituksen mukaan ne luokitellaan käytettäväksi:

Lämmitys- ja kuumavesijärjestelmät;
Uima-altaan veden lämmittämiseen.

Työn periaatteessa on eroja. Aurinkolämmitys keräilijöillä on täydellinen valinta varten maalaistaloja, koska ne eivät vaadi sähköliitäntää. Mallit, joissa pakkokierto Yhdistää yhteinen järjestelmä lämmitys, niissä jäähdytysnesteen kierto tapahtuu pumpun avulla.

Katsomme videon, vertaamme litteitä ja putkimaisia keräilijöitä:

Kaikki keräimet eivät sovellu aurinkolämmitykseen maalaistalo... Tämän kriteerin mukaan ne jaetaan:

kausiluonteinen;
Ympäri vuoden.

Ensimmäisiä käytetään esikaupunkien rakennusten lämmittämiseen, jälkimmäisiä kotitalouksissa.

Vertaa perinteisiin lämmitysjärjestelmiin

Jos vertaamme tätä laitetta kaasuun tai sähköön, sillä on paljon enemmän etuja. Ensinnäkin tämä on polttoainetaloutta. Kesällä aurinkolämpö pystyy tarjoamaan talon asukkaat täysimääräisesti kuuma vesi... Syksyllä ja keväällä, kun kirkkaita päiviä on vähän, voidaan laitteistolla vähentää tavallisen kattilan kuormitusta. Mitä tulee talvikauteen, yleensä tällä hetkellä keräilijöiden tehokkuus on erittäin alhainen.

Katsomme videon keräilijöiden tehokkuudesta talvella:

Mutta polttoaineen säästämisen lisäksi käynnissä olevien laitteiden käyttö aurinkoenergialla toimiva, vähentää riippuvuutta kaasusta ja sähköstä. Aurinkolämmityksen asentamiseen ei tarvita lupaa ja sen voi asentaa kuka tahansa, jolla on perustiedot LVI-asennuksista.

Katsomme videon, laitteiden valinnan kriteerit:

Toinen plus on keräimen pitkä käyttöikä. Laitteen taattu käyttöikä on vähintään 15 vuotta, mikä tarkoittaa, että tältä ajanjaksolta sinun kunnalliset maksut tulee olemaan minimaalinen.

Kuten kaikilla laitteilla, keräilijällä on kuitenkin joitain haittoja:

Käytössä aurinkoenergialla toimivat vedenlämmittimet omakotitalon hinta on melko korkea;
Kyvyttömyys käyttää sitä ainoana lämmönlähteenä;
Varastointisäiliön asennus vaaditaan.

On vielä yksi vivahde. Aurinkolämmityksen hyötysuhde vaihtelee alueittain. Eteläisillä alueilla, joilla auringon aktiivisuus on korkea, laitteiden hyötysuhde on suurin. Siksi on kannattavinta käyttää tällaisia laitteita etelässä, ja se on vähemmän tehokas pohjoisessa.

Aurinkokeräinten valinta ja asennus

Ennen kuin jatkat mukana toimitettujen laitteiden asennusta lämmitysjärjestelmä on tarpeen tutkia sen mahdollisuuksia. Jotta voit selvittää, kuinka paljon lämpöä tarvitaan talon lämmittämiseen, sinun on laskettava sen pinta-ala. On tärkeää valita oikea paikka aurinkokeräimen asennusta varten. Sen tulee olla mahdollisimman valaistu koko päivän. Siksi laitteet asennetaan yleensä katon eteläosaan.

Esitys asennustyöt on parempi uskoa se asiantuntijoille, koska jopa pieni virhe aurinkolämmitysjärjestelmän asennuksessa johtaa järjestelmän tehokkuuden huomattavaan heikkenemiseen. Vasta kun oikea asennus aurinkokeräimen, se kestää jopa 25 vuotta ja maksoi itsensä täysin takaisin ensimmäisten 3 vuoden aikana.

Keräilijöiden päätyypit ja niiden ominaisuudet

Jos rakennus ei jostain syystä sovellu laitteiden asentamiseen, voit sijoittaa paneelit viereiseen rakennukseen ja asettaa aseman kellariin.

Aurinkolämmityksen edut

Yllä käsiteltiin vivahteita, joihin sinun tulee kiinnittää huomiota tämän järjestelmän valinnassa. Ja jos teit kaiken oikein, aurinkolämmitysjärjestelmäsi tuo sinulle vain miellyttäviä hetkiä. Sen eduista on syytä mainita:

Kyky tarjota talolle lämpöä ympäri vuoden, kyky säätää lämpötilaa;
Täysi riippumattomuus keskitetyistä palveluista ja pienemmät rahoituskustannukset;
Aurinkoenergian käyttö erilaisiin tarpeisiin;
Laitteiden pitkä käyttöikä ja harvinaiset hätätilanteet.

Ainoa asia, joka estää kuluttajia ostamasta aurinkojärjestelmää omakotitalon lämmittämiseen, on heidän työnsä riippuvuus asuinpaikkansa maantieteellisestä sijainnista. Jos selkeät päivät ovat alueellasi harvinaisia, laitteiden tehokkuus on minimaalinen.

Aurinkovoimaloiden käytön perusteella voidaan ratkaista asuin-, toimistorakennusten, teollisuus- ja maataloustilojen lämmitys-, jäähdytys- ja käyttövesiongelmat. Aurinkovoimalaitoksilla on seuraava luokitus:

tarkoituksen mukaan: kuuman veden syöttöjärjestelmät; lämmitysjärjestelmät; yhdistetyt laitteistot lämmön ja kylmän syöttöön;
käytetyn lämmönsiirtoaineen tyypin mukaan: neste; ilmaa;
työn keston mukaan: ympäri vuoden; kausiluonteinen;
päällä tekninen ratkaisu järjestelmät: yksipiiri; kaksinkertainen piiri; monipiiri.

Aurinkolämmitysjärjestelmissä yleisimmin käytetyt lämmönsiirtoaineet ovat nesteet (vesi, etyleeniglykoliliuos, orgaaninen aines) ja ilma. Jokaisella niistä on tiettyjä etuja ja haittoja. Ilma ei jäädy, ei aiheuta suuria vuotoja ja laitteiden korroosiota koskevia ongelmia. Ilman alhaisesta tiheydestä ja lämpökapasiteetista johtuen ilma-asennuksien mitat ovat kuitenkin jäähdytysnesteen pumppauksen tehonkulutus korkeammat kuin nestemäisten järjestelmien. Siksi useimmissa käytettävissä aurinkolämmitysjärjestelmissä nesteet ovat etusijalla. Asunto- ja kunnallistarpeisiin päälämmönsiirtoaineena on vesi.

Kun aurinkokeräimet toimivat aikana, jolloin ulkoilman lämpötila on negatiivinen, on tarpeen käyttää joko jäätymisenestoainetta jäähdytysnesteenä tai jollakin tavalla välttää jäähdytysnesteen jäätyminen (esim. tyhjentämällä vesi ajoissa, lämmittämällä, eristämällä aurinkokenno keräilijä).

Ympärivuotisessa käytössä olevat kuuman veden aurinkovoimalat, joissa on päällekkäinen lämmönlähde, voidaan varustaa maaseututaloihin, kerros- ja kerrostaloihin, sanatorioihin, sairaaloihin ja muihin esineisiin. Kausiasennukset, kuten esim. pioneerileirien suihkulaitteistot, täysihoitolat, geologien, rakentajien, paimenten liikkuvat asennukset toimivat yleensä kesä- ja vuoden siirtymäkuukausina, positiivisen ulkolämpötilan aikana. Niissä voi olla redundantti lämmönlähde tai ne voivat tulla ilman sitä, riippuen laitoksen tyypistä ja käyttöolosuhteista.

Aurinkoenergian kuumavesihuoltoyksiköiden hinta voi olla 5-15% kohteen kustannuksista ja riippuu ilmasto-olosuhteista, laitteiden hinnasta ja sen kehitysasteesta.

Lämmitysjärjestelmiin tarkoitetuissa aurinkosähköasennuksissa lämmönsiirtoaineena käytetään sekä nesteitä että ilmaa. Monipiirisissä aurinkovoimaloissa voidaan käyttää erilaisia lämmönsiirtoaineita eri piireissä (esimerkiksi aurinkopiirissä - vesi, jakelupiirissä - ilma). Maassamme vesi-aurinkoenergialaitteistot lämmöntuotantoon ovat yleisiä.

Lämmitysjärjestelmiin tarvittavien aurinkokeräinten pinta-ala on yleensä 3-5 kertaa lämminvesijärjestelmän keräinten pinta-ala, joten näiden järjestelmien käyttöaste on alempi erityisesti kesäkaudella. Lämmitysjärjestelmän asennuskustannukset voivat olla 15-35 % kohteen hinnasta.

Yhdistettyihin järjestelmiin voi kuulua ympärivuotisia lämmitys- ja käyttövesiasennuksia sekä tilassa toimivia asennuksia lämpöpumppu ja lämpöputki lämmitys- ja jäähdytystarkoituksiin. Näitä järjestelmiä ei vielä käytetä laajasti teollisuudessa.

Keräimen pinnalle saapuvan auringon säteilyvuon tiheys määrää suurelta osin aurinkolämmönsyöttöjärjestelmien lämpötekniset ja tekniset ja taloudelliset tunnusluvut.

Auringon säteilyvuon tiheys vaihtelee päivän aikana ja ympäri vuoden. Tämä on yksi ominaispiirteet aurinkoenergiaa käyttävissä järjestelmissä ja aurinkovoimaloiden teknisiä laskelmia tehtäessä laskennallisen E:n valinta on ratkaiseva.

Aurinkolämmön syöttöjärjestelmän suunnittelukaaviona tarkastellaan kuvan 3.3 kaaviota, jonka avulla voidaan ottaa huomioon eri järjestelmien toiminnan erityispiirteet. Aurinkokeräin 1 muuttaa auringon säteilyn energian lämmöksi, joka siirtyy lämmönvaihtimen 3 kautta varastosäiliöön 2. Lämmönvaihdin voi sijaita itse varastosäiliössä. Jäähdytysnesteen kierto tapahtuu pumpulla. Lämmitetty jäähdytysneste tulee kuuman veden syöttö- ja lämmitysjärjestelmiin. Auringon säteilyn puuttuessa tai puuttuessa varalämmönlähde kuumaa vettä tai lämmitystä varten 5 kytketään päälle.

Kuva 3.3. Aurinkolämmitysjärjestelmän kaavio: 1 - aurinkokeräimet; 2 - varastosäiliö kuuma vesi; 3 - lämmönvaihdin; 4 - rakennus, jossa on lattialämmitys; 5 - varmuuskopio (lisäenergian lähde); 6 - passiivinen aurinkokunta; 7 - kiviakku; 8 - vaimentimet; 9 - tuuletin; 10 - lämpimän ilman virtaus rakennukseen; 11- kierrätysilman syöttö rakennuksesta

Aurinkolämmitysjärjestelmässä käytetään ydinvoimalaitoksen "Competitor" uuden sukupolven "Raduga" aurinkokeräimiä, joilla on parannetut lämpöominaisuudet, koska lämpöä absorboivassa paneelissa on käytetty valikoivaa pinnoitetta. ruostumattomasta teräksestä ja läpikuultava pinnoite, joka on valmistettu erittäin vahvasta lasista, jolla on korkeat optiset ominaisuudet.

Järjestelmä käyttää lämmönsiirtoaineena: vettä positiivisessa lämpötilassa tai pakkasnestettä lämmityskauden aikana (aurinkopiiri), vettä (toinen lattialämmityspiiri) ja ilmaa (kolmas aurinkoilmalämmityspiiri).

Varalähteenä käytettiin sähkökattilaa.

Aurinkosähköjärjestelmien tehokkuutta voidaan parantaa käyttämällä erilaisia menetelmiä lämpöenergian kerääminen, aurinkosähköjärjestelmien järkevä yhdistelmä lämpökattiloilla ja lämpöpumppuasennuksilla, yhdistelmä aktiivisia ja passiiviset järjestelmät kehitystä tehokkaita keinoja ja automaattiset ohjausmenetelmät.

Aurinkojärjestelmien luokittelu ja peruselementit

Aurinkolämmitysjärjestelmät ovat järjestelmiä, jotka käyttävät auringonsäteilyä lämpöenergian lähteenä. Niiden tyypillinen ero muista matalan lämpötilan lämmitysjärjestelmistä on erityisen elementin - aurinkovastaanottimen - käyttö, joka on suunniteltu sieppaamaan auringonsäteilyä ja muuttamaan se lämpöenergiaksi.

Auringon säteilyn käyttötavan mukaan aurinkoenergian matalalämpöiset lämmitysjärjestelmät jaetaan passiivisiin ja aktiivisiin.

Passiiviset järjestelmät ovat aurinkolämpöjärjestelmiä, joissa itse rakennus tai sen yksittäiset kotelot (keräinrakennus, keräimen seinä, keräimen katto jne.) toimivat elementtinä, joka vastaanottaa auringon säteilyä ja muuttaa sen lämmöksi. ...

Riisi. 3.4. Passiivinen matalan lämpötilan aurinkolämmitysjärjestelmä "seinäkeräin": 1 - auringonsäteet; 2 - säteen läpinäkyvä näyttö; 3 - ilmanpelti; 4 - lämmitetty ilma; 5 - jäähdytetty ilma huoneesta; 6 - seinäryhmän oma pitkäaaltoinen lämpösäteily; 7 - mustan säteen havaitseva seinäpinta; 8 - kaihtimet.

Matalalämpöisiä aurinkolämmitysjärjestelmiä kutsutaan aktiivisiksi järjestelmiksi, joissa aurinkokeräin on itsenäinen, erillinen laite, joka ei liity rakennukseen. Aktiiviset aurinkojärjestelmät voidaan jakaa:

- käyttötarkoituksen mukaan (kuuman veden syöttöjärjestelmät, lämmitysjärjestelmät, yhdistetyt järjestelmät lämmön ja kylmän syöttöön);

- käytetyn jäähdytysnesteen tyypin mukaan (neste - vesi, pakkasneste ja ilma);

- työn keston mukaan (ympärivuotinen, kausiluonteinen);

- kaavioiden teknisen ratkaisun mukaan (yksi-, kaksi-, monipiiri).

Ilma on laajalle levinnyt jäätymätön jäähdytysneste kaikilla käyttöparametreilla. Käytettäessä sitä lämmönsiirtoaineena on mahdollista yhdistää lämmitysjärjestelmät ilmanvaihtojärjestelmään. Ilma on kuitenkin matalalämpöistä jäähdytysnestettä, mikä johtaa järjestelmien laitteen metallin kulutuksen lisääntymiseen ilmalämmitys vesijärjestelmiin verrattuna.

Vesi on lämpöä varaava ja laajalti saatavilla oleva lämmönsiirtoaine. Alle 0 °C:n lämpötiloissa on kuitenkin tarpeen lisätä siihen jäätymisenestoaineita. Lisäksi on pidettävä mielessä, että hapella kyllästetty vesi aiheuttaa putkistojen ja laitteiden korroosiota. Mutta metallin kulutus vesiaurinkojärjestelmissä on paljon pienempi, mikä edistää suuresti niiden laajempaa käyttöä.

Kausikäyttöiset aurinkolämpövesijärjestelmät ovat yleensä yksipiiriisiä ja toimivat kesä- ja siirtymäkuukausina, jaksoina, jolloin ulkolämpötila on positiivinen. Niissä voi olla lisälämmönlähde tai ne voivat tulla ilman sitä, riippuen huollettavan tilan tarkoituksesta ja käyttöolosuhteista.

Rakennusten aurinkolämmitysjärjestelmät ovat yleensä kaksipiirisiä tai useimmiten monipiirisiä, ja eri piireihin voidaan käyttää erilaisia lämmönsiirtoaineita (esim. aurinkopiirissä - jäätymättömien nesteiden vesiliuokset, välipiireissä - vesi ja kuluttajapiirissä - ilma).

Ympärivuotiset yhdistetyt aurinkosähköjärjestelmät rakennusten lämmön- ja kylmähuoltoon ovat monipiirisiä ja sisältävät lisälämmönlähteen perinteisen fossiilisia polttoaineita käyttävän lämmönkehittimen tai lämmönmuuntajan muodossa.

Kaaviokuva aurinkolämmitysjärjestelmä on esitetty kuvassa 3.5. Se sisältää kolme kiertopiiriä:

- ensimmäinen piiri, joka koostuu aurinkokeräimistä 1, kiertovesipumpusta 8 ja nestelämmönvaihtimesta 3;

- toinen piiri, joka koostuu varastosäiliöstä 2, kiertovesipumpusta 8 ja lämmönvaihtimesta 3;

- kolmas piiri, joka koostuu varastosäiliöstä 2, kiertovesipumpusta 8, vesi-ilma-lämmönvaihtimesta (ilmalämmittimestä) 5.

Riisi. 3.5. Aurinkolämmön syöttöjärjestelmän kaavio: 1 - aurinkokeräin; 2 - varastosäiliö; 3 - lämmönvaihdin; 4 - rakennus; 5 - ilmanlämmitin; 6 - lämmitysjärjestelmän varmuuskopio; 7 - kuuman veden syöttöjärjestelmän kaksinkertainen; kahdeksan - kiertovesipumppu; 9 - tuuletin.

Aurinkolämmitysjärjestelmä toimii seuraavasti. Lämmönkeräimissä 1 lämmitettynä lämmön vastaanottopiirin lämmönsiirtoaine (jäätymisenestoaine) menee lämmönvaihtimeen 3, jossa jäätymisenestoaineen lämpö siirtyy lämmönvaihtimen 3 rengasmaisessa tilassa kiertävään veteen. toisiopiirin pumpun 8 toimintaa. Lämmitetty vesi tulee varastosäiliöön 2. Varastosäiliöstä vesi otetaan kuuman veden syöttöpumpulla 8, tuodaan tarvittaessa vaadittuun lämpötilaan varavarastossa 7 ja tulee rakennuksen kuumavesijärjestelmään. Varastointisäiliön täyttö suoritetaan vesijärjestelmästä.

Lämmitystä varten vesi syötetään varastosäiliöstä 2 kolmannen piirin 8 pumpulla lämmittimeen 5, jonka läpi ilma kulkee puhaltimen 9 avulla ja lämmitettynä tulee rakennukseen 4. auringon säteily tai aurinkokeräinten tuottaman lämpöenergian puute, varavirta kytketään päälle 6.

Aurinkolämmönsyöttöjärjestelmän elementtien valinta ja järjestely kussakin tapauksessa määräytyvät ilmastotekijöiden, kohteen tarkoituksen, lämmönkulutustavan ja taloudellisten indikaattorien perusteella.

Keskittyvät aurinkokeräimet

Keskittävät aurinkokeräimet ovat pallomaisia tai paraboliset peilit(Kuva 3.6), valmistettu kiillotetusta metallista, jonka keskipisteeseen on sijoitettu lämpöä vastaanottava elementti (aurinkokattila), jonka läpi jäähdytysneste kiertää. Lämmönsiirtoaineena käytetään vettä tai jäätymättömiä nesteitä. Käytettäessä veden lämmönsiirtoaineena yöllä ja sisällä kylmä aika järjestelmä on tyhjennettävä, jotta se ei jääty.

Tarjota korkea hyötysuhde Auringon säteilyn vangitsemis- ja muuntamisprosessissa keskittyvä aurinkovastaanotin on jatkuvasti suunnattava tiukasti aurinkoon. Tätä tarkoitusta varten aurinkovastaanotin on varustettu seurantajärjestelmällä, joka sisältää auringon suunta-anturin, elektronisen signaalinmuuntoyksikön, sähkömoottorin vaihteistolla aurinkovastaanottimen rakenteen pyörittämiseksi kahdessa tasossa.

Keskittyvillä aurinkokeräimillä varustettujen järjestelmien etuna on kyky tuottaa lämpöä suhteellisen korkealla lämpötilalla (jopa 100 °C) ja tasaista höyryä. Haittoja ovat rakenteen korkeat kustannukset; tarve puhdistaa heijastavat pinnat jatkuvasti pölystä; toimivat vain päivänvalossa, ja siksi tarvitaan suuria akkuja; suuri energiankulutus aurinkoseurantajärjestelmän käytölle, suhteessa tuotettuun energiaan. Nämä haitat rajoittavat aktiivisten aineiden laajaa käyttöä matalan lämpötilan järjestelmät aurinkolämmitys keskitetyillä aurinkokeräimillä. V Viime aikoina useimmiten litteitä aurinkokeräimiä käytetään aurinkoenergian matalan lämpötilan lämmitysjärjestelmiin.

Litteät aurinkokeräimet

Tasainen aurinkokeräin on laite, jossa on absorboiva litteä paneeli ja litteä läpinäkyvä eriste, joka absorboi aurinkoenergiaa ja muuntaa sen lämpöenergiaksi.

Litteät aurinkokeräimet (Kuva 3.7) koostuvat lasi- tai muovikuoresta (yksi, kaksois-, kolminkertainen), lämpöä absorboivasta paneelista, aurinkoon päin maalattu, musta, eristys päällä takapuoli ja kotelo (metalli, muovi, lasi, puu).

Lämpöä absorboivana paneelina voidaan käyttää mitä tahansa metalli- tai muovilevyä, jossa on jäähdytysnestekanavat. Lämpöä vaimentavat paneelit on valmistettu alumiinista tai teräksestä, joita on kahta tyyppiä: levyputki ja meistetty paneeli (putki levyssä). Muovipaneeleja ei käytetä laajalti niiden haurauden ja nopean auringonvalon vaikutuksesta ikääntymisen sekä alhaisen lämmönjohtavuuden vuoksi.

Riisi. 3.6 Keskittävät aurinkokeräimet: a - parabolinen konsentraattori; b - parabolis-sylinterinen keskitin; 1 - auringonsäteet; 2 - lämpöä vaimentava elementti (aurinkokeräin); 3 - peili; 4 - seurantajärjestelmän käyttömekanismi; 5 - jäähdytysnestettä syöttävät ja poistavat putket.

Riisi. 3.7. Tasainen aurinkokeräin: 1 - auringonsäteet; 2 - lasitus; 3 - kotelo; 4 - lämpöä imevä pinta; 5 - lämmöneristys; 6 - tiiviste; 7 - lämpöä vastaanottavan levyn luontainen pitkäaaltosäteily.

Auringon säteilyn vaikutuksesta lämpöä absorboivat paneelit lämmitetään 70-80 °C:n lämpötiloihin, jotka ovat korkeampia kuin ympäristön lämpötila, mikä johtaa paneelin konvektiivisen lämmönsiirron lisääntymiseen. ympäristöön ja oma säteilynsä taivaanvahvuuteen. Jäähdytysnesteen korkeampien lämpötilojen saavuttamiseksi levyn pinta peitetään spektraalisesti selektiivisillä kerroksilla, jotka absorboivat aktiivisesti lyhytaaltoista säteilyä auringosta ja vähentävät omaa lämpösäteilyään spektrin pitkän aallon osassa. Tällaiset mallit, jotka perustuvat "mustaan nikkeliin", "mustaan kromiin", alumiinin kuparioksidiin, kuparin kuparioksidiin ja muihin, ovat kalliita (niiden kustannukset ovat usein oikeassa suhteessa itse lämpöä absorboivan paneelin kustannuksiin). Toinen tapa parantaa levykeräinten suorituskykyä on luoda tyhjiö lämpöä absorboivan paneelin ja läpinäkyvän eristeen väliin lämpöhäviön vähentämiseksi (neljännen sukupolven aurinkokeräimet).

Kokemus aurinkokeräimiin perustuvien aurinkosähkölaitteistojen käytöstä on paljastanut tällaisten järjestelmien useita merkittäviä haittoja. Ensinnäkin tämä on keräilijöiden korkea hinta. Heidän työnsä tehokkuuden lisääminen valikoivien pinnoitteiden ansiosta, lasituksen läpinäkyvyyden lisääminen, evakuointi sekä jäähdytysjärjestelmän järjestely osoittautuvat taloudellisesti kannattamattomiksi. Merkittävä haittapuoli on tarve puhdistaa lasit usein pölystä, mikä käytännössä sulkee pois keräimen käytön teollisuusalueilla. Aurinkokeräinten pitkäaikaisen käytön aikana, erityisesti talviolosuhteet, niissä on usein vika, joka johtuu lasin valaistujen ja tummien alueiden epätasaisesta laajenemisesta lasin eheyden rikkomisen vuoksi. Keräimessä esiintyy myös suuria vikoja kuljetuksen ja asennuksen aikana. Keräimillä varustettujen järjestelmien merkittävä haittapuoli on myös kuormituksen epätasaisuus vuoden ja päivän aikana. Kokemus keräilijöiden käytöstä Euroopan ja Venäjän eurooppalaisen osan olosuhteissa, joissa hajasäteilyn osuus on suuri (jopa 50 %), osoitti, että ympärivuotisen säteilyn luominen on mahdotonta. autonominen järjestelmä kuuma vesi ja lämmitys. Kaikki aurinkokeräimet keskipitkillä leveysasteilla varustetut aurinkojärjestelmät vaativat suurten varastosäiliöiden asentamisen ja liittämisen järjestelmään lisälähde energiaa, mikä vähentää niiden käytön taloudellista vaikutusta. Tässä suhteessa on suositeltavaa käyttää niitä alueilla, joilla on korkea keskimääräinen auringonsäteilyn intensiteetti (vähintään 300 W / m 2).

Aurinkolämmitysjärjestelmät

4.1. Aurinkojärjestelmien luokittelu ja peruselementit

Auringon säteilyn käyttötavan mukaan aurinkoenergian matalalämpöiset lämmitysjärjestelmät jaetaan passiivisiin ja aktiivisiin.

Riisi. 4.1.1 Passiivinen matalan lämpötilan aurinkolämmitysjärjestelmä "seinäkeräin": 1 - auringonsäteet; 2 - säteen läpinäkyvä näyttö; 3 - ilmanpelti; 4 - lämmitetty ilma; 5 - jäähdytetty ilma huoneesta; 6 - seinäryhmän oma pitkäaaltoinen lämpösäteily; 7 - mustan säteen havaitseva seinäpinta; 8 - kaihtimet.

käyttötarkoituksen mukaan (kuuman veden syöttöjärjestelmät, lämmitysjärjestelmät, yhdistetyt järjestelmät lämmön ja kylmän syöttöön);

käytetyn jäähdytysnesteen tyypin mukaan (neste - vesi, pakkasneste ja ilma);

työn keston mukaan (ympärivuotinen, kausiluonteinen);

kaavioiden teknisen ratkaisun mukaan (yksi-, kaksi-, monipiiri).

Ilma on laajalle levinnyt jäätymätön jäähdytysneste kaikilla käyttöparametreilla. Käytettäessä sitä lämmönsiirtoaineena on mahdollista yhdistää lämmitysjärjestelmät ilmanvaihtojärjestelmään. Ilma on kuitenkin matalalämpöinen lämmönkantaja, mikä lisää metallin kulutusta ilmalämmitysjärjestelmien laitteessa verrattuna vesijärjestelmiin.

Kaavamainen kaavio aurinkolämpöjärjestelmästä on esitetty kuvassa 4.1.2. Se sisältää kolme kiertopiiriä:

ensimmäinen piiri, joka koostuu aurinkokeräimistä 1, kiertovesipumpusta 8 ja nestelämmönvaihtimesta 3;

toisen piirin, joka koostuu varastosäiliöstä 2, kiertovesipumpusta 8 ja lämmönvaihtimesta 3;

kolmas piiri, joka koostuu varastosäiliöstä 2, kiertovesipumpusta 8, vesi-ilma-lämmönvaihtimesta (ilmalämmittimestä) 5.

Riisi. 4.1.2. Aurinkolämmön syöttöjärjestelmän kaavio: 1 - aurinkokeräin; 2 - varastosäiliö; 3 - lämmönvaihdin; 4 - rakennus; 5 - ilmanlämmitin; 6 - lämmitysjärjestelmän varmuuskopio; 7 - kuuman veden syöttöjärjestelmän kaksinkertainen; 8 - kiertovesipumppu; 9 - tuuletin.

4.2. Keskittyvät aurinkokeräimet

Keskittävät aurinkokeräimet ovat pallomaisia tai parabolisia kiillotetusta metallista valmistettuja peilejä (kuva 4.2.1), joiden keskipisteeseen on sijoitettu lämpöä vastaanottava elementti (aurinkokattila), jonka läpi jäähdytysneste kiertää. Lämmönsiirtoaineena käytetään vettä tai jäätymättömiä nesteitä. Käytettäessä vettä lämmönsiirtoaineena yöllä ja kylmänä aikana järjestelmä on tyhjennettävä, jotta se ei jääty.

Auringon säteilyn talteenotto- ja muunnosprosessin korkean tehokkuuden varmistamiseksi keskittyvä aurinkovastaanotin on jatkuvasti suunnattava tiukasti aurinkoon. Tätä tarkoitusta varten aurinkovastaanotin on varustettu seurantajärjestelmällä, joka sisältää auringon suunta-anturin, elektronisen signaalinmuuntoyksikön, sähkömoottorin vaihteistolla aurinkovastaanottimen rakenteen pyörittämiseksi kahdessa tasossa.

Riisi. 4.2.1. Keskittävät aurinkokeräimet: a - parabolinen keskitin; b - parabolis-sylinterinen keskitin; 1 - auringonsäteet; 2 - lämpöä vaimentava elementti (aurinkokeräin); 3 - peili; 4 - seurantajärjestelmän käyttömekanismi; 5 - jäähdytysnestettä syöttävät ja poistavat putket.

Keskittyvillä aurinkokeräimillä varustettujen järjestelmien etuna on kyky tuottaa lämpöä suhteellisen korkealla lämpötilalla (jopa 100 °C) ja tasaista höyryä. Haittoja ovat rakenteen korkeat kustannukset; tarve puhdistaa heijastavat pinnat jatkuvasti pölystä; toimivat vain päivänvalossa, ja siksi tarvitaan suuria akkuja; suuri energiankulutus aurinkoseurantajärjestelmän käytölle, suhteessa tuotettuun energiaan. Nämä haitat rajoittavat aktiivisten matalalämpöisten aurinkolämmitysjärjestelmien laajaa käyttöä keskitetyillä aurinkokeräimillä. Viime aikoina litteitä aurinkokeräimiä käytetään useimmiten aurinkoenergian matalan lämpötilan lämmitysjärjestelmissä.

4.3. Litteät aurinkokeräimet

Tasainen aurinkokeräin on laite, jossa on absorboiva litteä paneeli ja litteä läpinäkyvä eriste, joka absorboi aurinkoenergiaa ja muuntaa sen lämpöenergiaksi.

Litteät aurinkokeräimet (kuva 4.3.1) koostuvat lasi- tai muovikuoresta (yksi, kaksinkertainen, kolminkertainen), aurinkoa osoittavalta puolelta mustaksi maalatusta lämpöä absorboivasta paneelista, takana eristeestä ja kotelosta (metalli, muovi) , lasi, puu).

Riisi. 4.3.1. Tasainen aurinkokeräin: 1 - auringonsäteet; 2 - lasitus; 3 - kotelo; 4 - lämpöä imevä pinta; 5 - lämmöneristys; 6 - tiiviste; 7 - lämpöä vastaanottavan levyn luontainen pitkäaaltosäteily.

Auringon säteilyn vaikutuksesta lämpöanturipaneelit lämmitetään 70-80 °C:n lämpötiloihin, jotka ovat korkeampia kuin ympäristön lämpötila, mikä lisää paneelin konvektiivista lämmönsiirtoa ympäristöön ja sen omaa säteilyä. taivaalle. Jäähdytysnesteen korkeampien lämpötilojen saavuttamiseksi levyn pinta peitetään spektraalisesti selektiivisillä kerroksilla, jotka absorboivat aktiivisesti lyhytaaltoista säteilyä auringosta ja vähentävät omaa lämpösäteilyään spektrin pitkän aallon osassa. Tällaiset mallit, jotka perustuvat "mustaan nikkeliin", "mustaan kromiin", alumiinin kuparioksidiin, kuparin kuparioksidiin ja muihin, ovat kalliita (niiden kustannukset ovat usein oikeassa suhteessa itse lämpöä absorboivan paneelin kustannuksiin). Toinen tapa parantaa levykeräinten suorituskykyä on luoda tyhjiö lämpöä absorboivan paneelin ja läpinäkyvän eristeen väliin lämpöhäviön vähentämiseksi (neljännen sukupolven aurinkokeräimet).

Kokemus aurinkokeräimiin perustuvien aurinkosähkölaitteistojen käytöstä on paljastanut tällaisten järjestelmien useita merkittäviä haittoja. Ensinnäkin tämä on keräilijöiden korkea hinta. Heidän työnsä tehokkuuden lisääminen valikoivien pinnoitteiden ansiosta, lasituksen läpinäkyvyyden lisääminen, evakuointi sekä jäähdytysjärjestelmän järjestely osoittautuvat taloudellisesti kannattamattomiksi. Merkittävä haittapuoli on tarve puhdistaa lasit usein pölystä, mikä käytännössä sulkee pois keräimen käytön teollisuusalueilla. Aurinkokeräinten pitkäaikaisen käytön aikana, erityisesti talviolosuhteissa, havaitaan niiden toistuva vika, joka johtuu lasin valaistujen ja tummuneiden alueiden epätasaisesta laajenemisesta lasin eheyden rikkomisesta. Keräimessä esiintyy myös suuria vikoja kuljetuksen ja asennuksen aikana. Keräimillä varustettujen järjestelmien merkittävä haittapuoli on myös kuormituksen epätasaisuus vuoden ja päivän aikana. Kokemus keräilijöiden käytöstä Euroopassa ja Venäjän eurooppalaisessa osassa, jossa on suuri hajasäteilyn osuus (jopa 50 %), on osoittanut, että ympärivuotisen autonomisen kuuman veden syöttö- ja lämmitysjärjestelmän luominen on mahdotonta. Kaikki aurinkokeräimet keskipitkillä leveysasteilla varustetut aurinkosähköjärjestelmät edellyttävät suuritilavuuksisten varastosäiliöiden asentamista ja lisäenergialähteen sisällyttämistä järjestelmään, mikä vähentää niiden käytön taloudellista vaikutusta. Tässä suhteessa on suositeltavaa käyttää niitä alueilla, joilla on korkea keskimääräinen auringonsäteilyn intensiteetti (vähintään 300 W / m 2).

Mahdolliset aurinkoenergian käyttömahdollisuudet Ukrainassa

Ukrainan alueella auringon säteilyn energia yhden keskimääräisen vuotuisen päivänvalotunnin aikana on keskimäärin 4 kW ∙ tuntia per 1 m 2 (in kesäpäivät- 6 - 6,5 kWh asti), eli noin 1,5 tuhatta kWh vuodessa jokaista kohden neliömetri... Tämä on suunnilleen sama kuin Keski-Euroopassa, jossa aurinkoenergian käyttö on yleisintä.

Suotuisten ilmasto-olosuhteiden lisäksi Ukrainassa on korkeasti koulutettua aurinkoenergian käytön asiantuntijahenkilöstöä. Palattuaan prof. Boyko B.T. Unescosta, jossa hän johti Unescon kansainvälistä aurinkoenergian käyttöä koskevaa ohjelmaa (1973-1979), hän aloitti intensiivisen tieteellisen ja organisatorisen toiminnan Kharkiv Polytechnic Institutessa (nykyinen National Technical University). - KhPI) uuden materiaalitieteen tieteellisen ja koulutuksellisen suunnan kehittämisestä aurinkoenergialle. Jo vuonna 1983, Neuvostoliiton korkeakoulutusministeriön 13.7.2083 päivätyn määräyksen N 885 mukaisesti Harkovin ammattikorkeakoulussa, ensimmäistä kertaa Neuvostoliiton korkeakoulun käytännössä koulutettiin fyysikoita Aurinkoenergian materiaalitieteen alan profilointi aloitettiin "Metallien fysiikka" -erikoisuudessa. Tämä loi perustan vuonna 1988 valmistuneen elektroniikan ja aurinkoenergian fyysisen materiaalitieteen (FMEG) laitoksen perustamiselle. FMEG-osasto osallistui yhteistyössä Instrument Engineering Technologyn tieteellisen tutkimuslaitoksen (Harkov) kanssa Ukrainan avaruusohjelman puitteissa tehokkaasti piiaurinkokennojen luomiseen. kolmetoista - 14 % ukrainalaisille avaruusaluksille.

Vuodesta 1994 lähtien FMEG-osasto on Stuttgartin yliopiston ja Euroopan yhteisön sekä Zürichin teknillisen yliopiston ja Sveitsin kansallisen tiedeseuran tuella osallistunut aktiivisesti PVC-kalvon kehitystä koskevaan tieteelliseen tutkimukseen.