Zanimanje za sončne kolektorje je vsako leto večje, ki lahko pridobivajo sončno energijo in jo pretvorijo v toploto za ogrevanje vode ali celo prostorov. Odkrijte možnosti sončnih kolektorjev. Pojasnimo, kakšen je njihov princip delovanja in struktura.
Sončni kolektorji - načelo delovanja in izdelave sončnih panelov
Sončni kolektorji v enodružinskih domovih
Sončni kolektorji, imenovani tudi sončni, so naprave, v katerih se energija sončnega sevanja pretvori v toploto za ogrevanje tekočine, ki teče skozi njih. Ogrevanje vode za gospodarske namene (predvsem za umivanje) za potrebe ene družine porabi nekaj tisoč kilovatnih ur na leto. Možnost zamenjave drage električne energije ali celo nekoliko cenejšega s plinom ali nafto z brezplačno sončno energijo je mamljiva perspektiva. Zato na Poljskem že delajo zbiralci, katerih skupna površina je ocenjena na dobrih 300.000. m 2 . Velik del so tisti, ki so nameščeni v enodružinskih domovih.
Izgradnja sončnega kolektorja
Največje število ploščatnih in tekočih zbiralnikov na trgu. To je sistem tankih cevi (ali kanalov iz profilov), pritrjenih na kovinsko ploščo, prekrite s tako imenovano selektivno prevleko. Celota je zaprta v ohišju, ki naj bi omejilo izgubo toplote in zaščiti kolektor pred poškodbami, hkrati pa ne ovira prodiranja sončnega sevanja v notranjost. Tekočina, ki teče skozi kolektorske cevi (običajno se uporablja težko zamrzovalna raztopina glikola), segreva s sonca segrete površine plošče in sosednjih sten cevi. Kakovost zbiralnika je odvisna od kakovosti materialov in natančnosti izdelave, s tem pa tudi od količine energije, ki jo dobavi za namestitev na določeni površini. Inferiorne naprave lahko vročo vodo oskrbujejo le v sončnem vremenu in pod pogojem, da zunaj ni zelo mrzlo. To je posledica majhnih možnosti absorpcije sončnega sevanja s pomočjo ne zelo izpopolnjenega absorberja in toplotnih izgub skozi preprosto ohišje. Da bi imeli zbiralci koristi tudi pozimi, je treba uporabiti dražje rešitve.
Ploščati sončni kolektorji (foto Galmet)
Blazilnik ali hladilno telo
To je plošča, pokrita na vrhu s snovjo z visokim koeficientom absorpcije sončnega sevanja, vendar z nizkim koeficientom emisije toplotnega sevanja. V najpreprostejši različici je kovinska (včasih plastična) vpojna plošča preprosto pobarvana s črno barvo. Ta rešitev je poceni, vendar ustvarja relativno velike toplotne izgube zaradi sevanja. Zato zbiralniki višjega razreda uporabljajo prevleke iz črnega niklja, črnega kroma, črnega bakra ali titanovega oksida, znane pod različnimi trgovskimi imeni. To seveda pomeni povečanje proizvodnih stroškov, vendar je večja tudi uporaba zbiralnikov.
Tekočina in cevi
Tekočina (raztopina glikola), ki jo segreje absorpcijska toplota, teče skozi cevi. Pazljivo jih je treba pritrditi - vzdolž celotne dolžine se držijo, da učinkovito sprejema toploto. Najpogosteje so narejeni iz bakra, ki jih dobro vodi, hkrati pa je material, odporen na velike temperaturne spremembe in korozijo. Način njihovega povezovanja je zelo pomemben zaradi učinkovitosti izmenjave toplote med absorberjem in elementi, ki prevažajo segreto tekočino. Ker je baker drag material, ga je nadomestil aluminij. Zbiralniki z aluminijastimi absorberji in aluminijastimi profili za transport tekočine so veliko cenejši.
Ohišje kolektorja
Ohišja za zbiralnike so običajno narejena iz aluminija. Njeno dno in stranice so običajno izolirane z mineralno volno. Količina izgube toplote iz kolektorja je odvisna od debeline izolacije. Ohišje mora biti tesno, ker vpliva tudi na količino izgube toplote, poleg tega pa lahko puščanje prodre skozi puščanje, kar povzroči zmanjšanje učinkovitosti absorberja . Zgornja stena zaprtega prostora mora oddajati sončno sevanje, zato je pregledna. Običajno gre za kaljeno stekleno ploščo, odporno na mehanske poškodbe - tudi med točo se ne sme poškodovati. Steklo, ki se uporablja v kolektorjih, se imenuje sončno. Njegove lastnosti so dober prenos sončnega sevanja in hkrati dobra toplotna izolacija. Nekateri zbiralniki imajo prizmatično steklo - razpršuje svetlobo. Zahvaljujoč temu, ko sončni žarki padajo na zbiralno steklo pod kotom, ki ni ravno kot, je njegova učinkovitost nekoliko višja kot pri uporabi navadnega sončnega stekla.
Vakuumski kolektorji
Veliko manj uporabljano kot ploščati kolektorji . To so vzporedne steklene cevi s premerom 5-10 cm, povezane z baterijami. Vsaka ima ločeno cev z absorberjem - ravno ali naneseno na površino cevi (cenejša, a manj popolna rešitev zaradi pomanjkanja neposrednega stika absorberja in cevi). Vakuum okoli absorberja nudi izolacijo. Ni konvekcije (prenosa toplote, ki je posledica gibanja snovi), zahvaljujoč temu so toplotne izgube absorberja veliko manjše. Poleg tega se absorber hitreje segreje, saj se pri segrevanju zraka okoli absorberja ne izgublja toplota. Cevni kolektorji lahko sestavljajo:
- dvojne cevi (cev v cevi) - vakuum je med dvema plastema stekla;
-
posamezne vakuumske cevi.
Sistemi toplotnih cevi
Raztopina glikola (kot v ploščatih kolektorjih) lahko teče skozi stekleno cev, pritrjeno na absorber, obstajajo pa tudi konstrukcije s tako imenovano toplotno cevjo. Nato je cev na obeh straneh zaprta in napolnjena s tekočino izhlapevanja pri temperaturi približno 25 ° C. Tekočina, segreta s sončnimi žarki na dnu cevi, izhlapi in se dvigne do kondenzatorja na vrhu. Ta se zunaj opere z glikolom, ki kroži v sončnem sistemu. Kot rezultat, se tekoča para v kondenzatorju ohladi (daje toploto glikolu), zato se kondenzira in teče po notranji steni toplotne cevi, kjer spet izhlapi in celoten cikel se ponovi. Da bi to omogočili, je treba kolektorje nagniti pod kotom približno 20 °. Uporaba pojava fazne spremembe (izhlapevanje in kondenzacija) omogoča povečanje učinkovitosti sončnega kolektorja .
Zbiralnik z ogledalom
Nekateri cevni kolektorji imajo ogledala, ki odbijajo sončne žarke, tako da padajo na absorber ne samo od zgoraj, ampak tudi od spodaj. Posledično lahko temperatura tekočine v napravi znatno preseže 100 ° C. V domačih razmerah to ni potrebno, zato se tovrstna naprava uporablja predvsem v industriji.
Shranjevanje toplote
Ker je povpraševanje po toploti v domu največje, ko so pogoji za delo zbiralcev najslabši, je treba shraniti energijo, ki jo prenašajo. Za shranjevanje vode, ogrevane s toploto iz sončnih kolektorjev, potrebujete toplotno izoliran rezervoar. Od količine vode, ki jo nabere, je odvisno, ali se bodo lahko vsi člani gospodinjstva kopali v vodi, ogrevani s sončno energijo, ali pa jo bo treba redno ogrevati z drugim toplotnim virom. Rezervoar ali cisterna je žal drag element namestitve - dražji je, večji je. In čim večja mora biti večja površina kolektorjev, da lahko zagotavljajo toploto v količini, ki je potrebna za segrevanje vse njene vsebine na potrebno temperaturo. Razmislite o tem, ali vam je mar za največjo porabo brezplačne energije in ali lahko sprejmete velike naložbene stroške, ali raje cenejšo namestitev in se strinjate, da boste dopolnili pomanjkanje energije iz običajnih virov. Donosnost teh rešitev se lahko razlikuje glede na vrsto tega vira (poceni gorivo ali draga elektrika).
Možnosti vakuumskih kolektorjev
Zapletena konstrukcija vakuumskih kolektorjev jih naredi dražje od ravnih. V zameno za večje stroške lahko pričakujemo, da bodo v neugodnih vremenskih razmerah (v hladnih dneh, ob oblačnem vremenu) zagotovili več toplote kot ploščni kolektorji. V lepem vremenu mora dobro zasnovana in izdelana napeljava zagotoviti zadostno toploto, vendar je odvisno od vrste uporabljene opreme. Vsi vakuumski kolektorji, na primer dvocevni kolektorji, ne nudijo večjih učinkov kot ploščni kolektorji.
Kako urediti zbiralnike?
Domneva se, da vsak član gospodinjstva porabi 50 litrov tople vode pri 45 ° C na dan. Poenostavljeno lahko sklepamo, da je za ogrevanje potreben sončni kolektor s površino absorberja 1 m 2, vendar je treba natančneje izračunati ob upoštevanju njegove učinkovitosti, lege glede na svet in senčenja (npr. Prek sosednjih stavb ali dreves). Optimalna lokacija kolektorjev je, da se obrnejo proti jugu in jih nagnete pod kotom približno 40 °. Nikoli ne bi smelo biti sence, kjer so. Če katerega od teh pogojev ni mogoče izpolniti, morate namestiti kolektorje z ustrezno večjo površino in jih izračunati v skladu z navodili proizvajalca.
Koliko zbiralcev potrebujete?
En sam ploščati kolektor plošče ima običajno absorber s površino približno 1, 8-2 m 2 . V enodružinskih domovih so za ogrevanje vode potrebni dva, tri, včasih tudi štirje takšni zbiralniki. Zmogljivost rezervoarja za ogrevanje s sončno energijo bi morala biti ena in pol do dvakrat večja od pričakovane dnevne porabe tople vode. Solarni hranilniki imajo prostornino 200 l in več. Najmanjši so primerni za dve družini, za tri osebe je priporočljiva prostornina približno 250 litrov, za štiri 300 litrov, če pa se vsi prebivalci želijo kopati v veliki kadi, je bolje izbrati še večjo - celo 500 litrov, razen če se pomirite z vrelo vodo s pomočjo običajnega vira toplote.