Тепловые солнечные коллекторы: Солнечные коллекторы Vaillant — выбор и сравнение моделей, характеристики, где купить

Содержание

Тепловые солнечные коллекторы

Для чего используются тепловые солнечные коллекторы? Где можно их использовать - сферы применения, варианты применения, плюсы и минусы коллекторов, технические характеристики, эффективность. Можно ли сделать самому и насколько это оправдано. Схемы применения и перспективы.

к содержанию ↑

Назначение

Коллектор и солнечная батарея два разных устройства. Батарея использует преобразование солнечной энергии в электрическую, накапливающуюся в аккумуляторах и применяющуюся для бытовых нужд. Солнечные коллекторы, как и тепловой насос, предназначены для сбора и накапливания экологически чистой энергии Солнца, преобразование которой используется для нагрева воды либо отопления. В промышленных масштабах стали широко использоваться солнечные тепловые электростанции, преобразующую тепло в электроэнергию.

к содержанию ↑

Устройство

Коллекторы состоят из трех основных частей:

  • панели;
  • аванкамера;
  • накопительный бак.

Панели представлены в виде трубчатого радиатора, помещенного в короб с наружной стенкой из стекла. Их необходимо располагать на любом хорошо освещенном месте. В радиатор панели поступает жидкость, которая затем нагревается и передвигается в аванкамеру, где холодная вода замещается горячей, что создает постоянное динамическое давление в системе. При этом холодная жидкость поступает в радиатор, а горячая в накопительный бак.

Стандартные панели легко приспособить к любым условиям. При помощи специальных монтажных профилей их можно устанавливать параллельно друг другу в ряд в неограниченном количестве. В алюминиевых монтажных профилях просверливают отверстия и крепят к панелям снизу на болты или заклепки. После завершения работы панели солнечных абсорберов вместе с монтажными профилями представляют собой единую жесткую конструкцию.

Система солнечного теплоснабжения делится на две группы: с воздушным и с жидкостным теплоносителем. Коллекторы улавливают и поглощают излучение, и, совершая преобразование ее в тепловую энергию, передают в накопительный элемент, из которой тепло распределяется по помещению. Любая из систем может дополняться вспомогательным оборудованием (циркуляционный насос, датчики давления, предохранительные клапаны).

к содержанию ↑

Принцип работы

В дневное время тепловое излучение передается теплоносителю (вода или антифриз), циркулирующему через коллектор. Нагретый теплоноситель передает энергию в бак водонагревателя, расположенного выше его и собирающего воду для горячего водоснабжения. В простой версии циркуляция воды осуществляется естественным образом благодаря разности плотности горячей и холодной воды в контуре, а для того, чтобы циркуляция не прекращалась, используется специальный насос. Циркуляционный насос предназначен для активной прокачки жидкости по конструкции.

В усложненном варианте коллектор включен в отдельный контур, наполненный водой или антифризом. Насос помогает им начать циркулировать, передавая при этом сохраненную солнечную энергию в теплоизолированный бак-аккумулятор, который позволяет запасать тепло и брать его в случае необходимости. Если энергии недостаточно, предусмотренный в конструкции бака электрический или газовый нагреватель, автоматически включается и поддерживает необходимую температуру.

к содержанию ↑

Виды

Тем, кто хочет, чтобы в его доме была система солнечного теплоснабжения, для начала следует определиться с наиболее подходящим типом коллектора.

к содержанию ↑

Коллектор плоского типа

Представлен в виде коробки, закрытой закаленным стеклом, и имеющий особый слой, поглощающий солнечное тепло. Этот слой соединен с трубками, по которым ведется циркуляция теплоносителя. Чем больше энергии он будет получать, тем выше его эффективность. Уменьшение тепловых потерь в самой панели и обеспечение наибольшего поглощения тепла на пластинах абсорбера позволяет обеспечить максимальный сбор энергии. При отсутствии застоя плоские коллекторы способны нагреть воду до 200 °C. Они предназначены для подогрева воды в бассейнах, бытовых нужд и отопления дома.

к содержанию ↑

Коллектор вакуумного типа

Представляет собой стеклянные батареи (ряд полых трубок). Наружная батарея имеет прозрачную поверхность, а внутренняя батарея покрыта специальным слоем, который улавливает излучение. Вакуумная прослойка между внутренними и внешними батареями помогает сохранить около 90% поглощаемой энергии. Проводниками тепла являются специальные трубки. При нагревании панели происходит преобразование жидкости, находящейся в нижней части батареи в пар, который поднимаясь, предает тепло в коллектор. Этот тип системы имеет больший КПД по сравнению с коллекторами плоского типа, так как его можно использовать при низких температурах и в условиях плохой освещенности. Вакуумная солнечная батарея позволяет нагреть температуру теплоносителя до 300 °C, при использовании многослойного стеклянного покрытия и создании в коллекторах вакуума.

к содержанию ↑

Тепловой насос

Системы солнечного теплоснабжения наиболее эффективно работают с таким устройством, как тепловой насос. Предназначен для сбора энергии из окружающей среды вне зависимости от погодных условий и может устанавливаться внутри дома. В качестве источника энергии здесь могут выступать вода, воздух либо грунт. Тепловой насос может работать, используя лишь солнечные коллекторы, если достаточно солнечной электроэнергии. При использовании комбинированной системы «тепловой насос и солнечный коллектор», не имеет значения тип коллектора, однако наиболее подходящим вариантом будет солнечная вакуумная батарея.

к содержанию ↑

Что лучше

Система солнечного теплоснабжения может устанавливаться на крышах любого вида. Более прочными и надежными считаются плоские коллекторы, в отличие от вакуумных, конструкция которых более хрупкая. Однако при повреждении плоского коллектора придется заменить всю абсорбирующую систему, тогда как у вакуумного замене подлежит лишь поврежденная батарея.

Эффективность вакуумного коллектора гораздо выше, чем плоского. Их можно использовать в зимнее время и они производят больше энергии в пасмурную погоду. Достаточно большое распространение получил тепловой насос, несмотря на свою высокую стоимость. Показатель выработки энергии у вакуумных коллекторов зависит от величины трубок. В норме размеры трубок должны составлять в диаметре 58 мм при длине от 1,2-2,1 метра. Достаточно сложно установить коллектор своими руками. Однако обладание определенными знаниями, а также следование подробным инструкциям по монтажу и выбору места системы, указанными при покупке оборудования существенно упростит задачу и поможет принести в дом солнечное теплоснабжение.



Оцените статью:

Загрузка...

Поделитесь с друзьями:

виды, принцип работы, устройство системы

Тепловые насосы черпают энергию из грунта, воды или воздуха, согретых солнцем. Котлы используют тепло, высвобождающееся при сгорании топлива, которое в конечном итоге тоже является продуктом преобразования солнечной энергии в ходе длительной эволюции Земли. Гелиоколлекторы в некотором смысле уникальны: они получают энергию непосредственно от солнца.

Чтобы завтра иметь возможность абсолютно бесплатно нагревать воду для ГВС или отапливать свой дом, сегодня придется все-таки потратиться на приобретение солнечных коллекторов. С учетом немалой стоимости подобного оборудования очень важно не допустить ошибку при выборе. А значит, следует заранее получить хотя бы общие представления о специфике гелиоколлекторов и нюансах их работы.

Специфика использования солнечных коллекторов

Главной особенностью гелиоколлекторов, отличающей их от теплогенераторов других типов, является цикличность их работы. Нет солнца – нет и тепловой энергии. Как следствие, в ночное время подобные установки пассивны.

Среднесуточная выработка тепла напрямую зависит от продолжительности светового дня. Последняя же определяется, во-первых, географической широтой местности, и во-вторых, временем года. В летний период, на который в северном полушарии приходится пик инсоляции, коллектор будет работать с максимальной отдачей. Зимою же его продуктивность падает, достигая минимума в декабре-январе.

В зимний период эффективность гелиоколлекторов снижается не только из-за уменьшения продолжительности светового дня, но и из-за изменения угла падения солнечных лучей. Колебания производительности солнечного коллектора в течение года следует учитывать при расчетах его вклада в систему теплоснабжения.

Еще один фактор, который может повлиять на продуктивность солнечного коллектора, – климатические особенности региона. На территории нашей страны есть немало мест, где 200 и более дней в году солнце скрыто за толстым слоем туч или за пеленой тумана. В пасмурную погоду производительность гелиоколлектора не падает до нуля, поскольку он способен улавливать рассеянные солнечные лучи, но существенно снижается.

Принцип работы и виды солнечных коллекторов

Настала пора сказать несколько слов об устройстве и принципе работы солнечного коллектора. Основным элементом его конструкции является адсорбер, представляющий собой медную пластину с приваренной к ней трубой. Поглощая тепло падающих на нее солнечных лучей, пластина (а вместе с ней и труба) быстро нагревается. Это тепло передается циркулирующему по трубе жидкому теплоносителю, а тот в свою очередь транспортирует его далее по системе.

Способность физического тела поглощать или отражать солнечные лучи зависит, прежде всего, от характера его поверхности. Например, зеркальная поверхность отлично отражает свет и тепло, а вот черная, напротив, поглощает. Именно поэтому на медную пластину адсорбера наносится черное покрытие (простейший вариант – черная краска).

Принцип работы солнечного коллектора

1. Солнечный коллектор.
2. Буферный бак.
3. Горячая вода.

4. Холодная вода.
5. Котроллер.
6. Теплообменник.

7. Помпа.
8. Горячий поток.
9. Холодный поток.

Увеличить количество получаемого от солнца тепла можно и путем правильного подбора стекла, прикрывающего адсорбер. Обычное стекло недостаточно прозрачно. Кроме того, оно бликует, отражая часть падающего на него солнечного света. В гелиоколлекторах, как правило, стараются использовать специальное стекло с пониженным содержанием железа, что повышает его прозрачность. Для снижения доли отраженного поверхностью света на стекло наносят антибликовое покрытие. А чтобы внутрь коллектора не попадали пыль и влага, которые тоже снижают пропускную способность стекла, корпус делают герметичным, а иногда даже заполняют инертным газом.

Несмотря на все эти ухищрения, КПД солнечных коллекторов все же далек от 100%, что связано с несовершенством их конструкции. Часть полученного тепла нагретая пластина адсорбера излучает в окружающую среду, нагревая контактирующий с ней воздух. Чтобы свести к минимуму теплопотери, адсорбер необходимо изолировать. Поиск эффективного способа теплоизоляции адсорбера привел инженеров к созданию нескольких разновидностей солнечных коллекторов, самыми распространенными из которых являются плоские и трубчатые вакуумные.

Плоские солнечные коллекторы


Плоские солнечные коллекторы.

Конструкция плоского солнечного коллектора предельно проста: это металлический короб, покрытый сверху стеклом. Для теплоизоляции дна и стенок корпуса, как правило, используется минеральная вата. Вариант этот далеко не идеален, поскольку не исключен перенос тепла от адсорбера к стеклу посредством воздуха, находящегося внутри короба. При большой разнице температур внутри коллектора и снаружи потери тепла бывают довольно существенными. В результате плоский гелиоколлектор, прекрасно функционирующий весной и летом, зимой становится крайне неэффективным.

Устройство плоского солнечного коллектора

1. Впускной патрубок.
2. Защитное стекло.

3. Абсорбционный слой.
4. Алюминиевая рама.

5. Медные трубки.
6. Теплоизолятор.
7. Выпускной патрубок.

Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы


Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы.

Вакуумный солнечный коллектор представляет собой панель, состоящую из большого количества сравнительно тонких стеклянных трубок. Внутри каждой из них расположен адсорбер. Чтобы исключить перенос тепла газом (воздухом), трубки вакуумированы. Именно благодаря отсутствию газа вблизи адсорберов, вакуумные коллекторы отличаются низкими теплопотерями даже в морозную погоду.

Устройство вакуумного коллектора

1. Теплоизоляция.
2. Корпус теплообменника.
3. Теплообменник (коллектор)

4. Герметичная пробка.
5. Вакуумная трубка.
6. Конденсатор.

7. Поглощающая пластина.
8. Тепловая трубка с рабочей жидкостью.

Области применения солнечных коллекторов

Главное назначение солнечных коллекторов, как и любых других теплогенераторов, – отопление зданий и подготовка воды для системы горячего водоснабжения. Осталось выяснить, какой именно тип гелиоколлекторов лучше подходит для выполнения той или иной функции.

Плоские солнечные коллекторы, как мы выяснили, отличаются хорошей производительностью в весенне-летний период, но малоэффективны зимой. Из этого следует, что использовать их для отопления, потребность в котором появляется именно с наступлением холодов, нецелесообразно. Это, однако, не означает, что для данного оборудования вовсе не найдется дела.

У плоских коллекторов есть одно неоспоримое преимущество – они существенно дешевле вакуумных моделей, поэтому в тех случаях, когда планируется использовать солнечную энергию исключительно летом, имеет смысл приобретать именно их. Плоские гелиоколлекторы прекрасно справляются с задачей подготовки воды для ГВС в летний период. Еще чаще их используют для подогрева до комфортной температуры воды в открытых бассейнах.

Трубчатые вакуумные коллекторы более универсальны. С приходом зимних холодов их производительность снижается не столь существенно, как в случае плоских моделей, а значит, они могут использоваться круглогодично. Это дает возможность задействовать подобные гелиоколлекторы не только для горячего водоснабжения, но и в системе отопления.


Сравнение плоских и вакуумных солнечных коллекторов.

Расположение солнечных коллекторов

Эффективность гелиоколлектора напрямую зависит от количества солнечного света, попадающего на адсорбер. Из этого следует, что коллектор должен располагаться на открытом пространстве, куда никогда (или, по крайней мере, максимально долго) не падает тень от соседних зданий, деревьев, расположенных вблизи гор и т. д.

Большое значение имеет не только расположение коллектора, но и его ориентация. Самой «солнечной» стороной в нашем северном полушарии является южная, а значит, в идеале «зеркала» коллектора должны быть развернуты строго на юг. Если технически сделать этого невозможно, то следует выбрать направление, максимально приближенное к южному, – юго-запад или юго-восток.

Не следует выпускать из внимания и такой параметр, как угол наклона гелиоколлектора. Величина угла зависит от отклонения положения Солнца от зенита, которое в свою очередь определяется географической широтой той местности, в которой будет эксплуатироваться оборудование. Если угол наклона будет выставлен неправильно, то существенно возрастут оптические потери энергии, поскольку значительная часть солнечного света будет отражаться от стекла коллектора и, следовательно, не достигнет абсорбера.

Как подобрать солнечный коллектор нужной мощности

Если вы хотите, чтобы отопительная система вашего дома справлялась с задачей поддержания в помещениях комфортной температуры, а из кранов текла горячая, а не еле теплая вода, и при этом планируете использовать в качестве генератора тепла солнечный коллектор, нужно заранее вычислить необходимую мощность оборудования.

При этом потребуется учесть довольно большое количество параметров, в том числе назначение коллектора (ГВС, отопление или их комбинация), потребности объекта в тепле (суммарная площадь обогреваемых помещений или средний суточный расход горячей воды), климатические особенности региона, особенности установки коллектора.

В принципе, произвести подобные расчеты не так уж и сложно. Производительность каждой модели известна, а значит, вы без труда оцените количество коллекторов, необходимое для обеспечения дома теплом. Компании, занимающиеся выпуском солнечных коллекторов, обладают информацией (и могут предоставить ее потребителю) об изменении мощности оборудования в зависимости от географической широты местности, угла наклона «зеркал», отклонения их ориентации от южного направления и т. д., что позволяет внести необходимые поправки при расчете производительности коллектора.

При подборе необходимой мощности коллектора очень важно достичь баланса между нехваткой и избытком генерируемого тепла. Специалисты рекомендуют ориентироваться на максимально возможную мощность коллектора, т. е. использовать в расчетах показатель для самого продуктивного летнего сезона. Это идет в разрез с желанием среднестатистического пользователя взять оборудование с запасом (т. е. посчитать по мощности самого холодного месяца), чтобы тепла от коллектора хватала и в менее солнечные осенние и зимние дни.

Однако если вы пойдете по пути выбора солнечного коллектора повышенной мощности, то на пике его производительности, т. е. в теплую солнечную погоду, вы столкнетесь с серьезной проблемой: тепла будет производиться больше, чем потребляться, а это грозит перегревом контура и прочими малоприятными последствиями. Существует два варианта решения этой задачи: либо устанавливать маломощный солнечный коллектор и в зимний период параллельно подключать резервные источники тепла, либо приобрести модель с большим запасом по мощности и предусмотреть при этом пути сброса избыточного тепла в весенне-летний сезон.

Стагнация системы

Поговорим чуть подробнее о проблемах, связанных с переизбытком генерируемого тепла. Итак, предположим, что вы установили достаточно мощный гелиоколлектор, способный полностью обеспечить теплом отопительную систему вашего дома. Но наступило лето, и потребность в отоплении отпала. Если у электрического котла можно отключить электропитание, у газового – перекрыть подачу топлива, то над солнцем мы не властны – «выключить» его, когда стало слишком жарко, нам не под силу.

Стагнация системы – одна из главных потенциальных проблем солнечных коллекторов. Если из контура коллектора забирается недостаточно тепла, происходит перегрев теплоносителя. В определенный момент последний может закипеть, что приведет к прекращению его циркуляции по контуру. Когда теплоноситель остынет и конденсируется, работа системы возобновится. Однако далеко не все виды теплоносителей спокойно переносят переход из жидкого состояния в газообразное и обратно. Некоторые в результате перегрева приобретают желеобразную консистенцию, что делает невозможной дальнейшую эксплуатацию контура.

Избежать стагнации поможет лишь стабильный отвод производимого коллектором тепла. Если расчет мощности оборудования сделан правильно, вероятность возникновения проблем практически нулевая.

Однако даже в этом случае не исключено возникновение форс-мажорных обстоятельств, поэтому следует заранее предусмотреть способы защиты от перегрева:

1. Установка резервной емкости для накопления горячей воды. Если вода в основном баке системы горячего водоснабжения достигла установленного максимума, а гелиоколлектор продолжает поставлять тепло, автоматически произойдет переключение, и вода начнет греться уже в резервной емкости. Созданный запас теплой воды можно будет использовать для бытовых нужд позже, в пасмурную погоду.

2. Подогрев воды в бассейне. У владельцев домов с бассейном (не важно, крытым или размещенным под открытым небом) имеется прекрасная возможность отводить излишки тепловой энергии. Объем бассейна несравнимо больше объема любого бытового накопителя, из чего следует, что вода в нем не нагреется так сильно, что уже не сможет поглощать тепло.

3. Слив горячей воды. При отсутствии возможности тратить избыток тепла с пользой можно попросту сливать небольшими порциями нагретую воду из накопительного резервуара для ГВС в канализацию. Поступающая при этом в емкость холодная вода будет понижать температуру всего объема, что позволит продолжать отводить тепло от контура.

4. Внешний теплообменник с вентилятором. Если гелиоколлектор обладает большой производительностью, избыток тепла может быть тоже очень велик. В этом случае система оборудуется дополнительным контуром, заполненным хладагентом. Этот дополнительный контур сопряжен с системой посредством теплообменника, оснащенного вентилятором и монтируемого за пределами здания. При возникновении риска перегрева избыточное тепло поступает в дополнительный контур и через теплообменник «выбрасывается» в воздух.

5. Сброс тепла в грунт. Если помимо солнечного коллектора в доме имеется грунтовый тепловой насос, избыток тепла можно направить в скважину. При этом вы решаете сразу две задачи: с одной стороны, защищаете контур коллектора от перегрева, с другой – восстанавливаете истощенный за зиму запас тепла в грунте.

6. Изоляция гелиоколлектора от прямых солнечных лучей. Этот способ с технической точки зрения один из самых простых. Конечно, забираться на крышу и занавешивать коллектор вручную не стоит – это тяжело и небезопасно. Гораздо рациональнее установить дистанционно управляемый заслон, наподобие рольставень. Можно даже подключить блок управления заслоном к контроллеру – при опасном повышении температуры в контуре коллектор будет закрываться автоматически.

7. Слив теплоносителя. Этот способ можно считать кардинальным, но в то же время он довольно прост. При возникновении риска перегрева теплоноситель посредством насоса сливается в специальную емкость, интегрированную в контур системы. Когда условия вновь станут благоприятными, насос вернет теплоноситель в контур, и работа коллектора будет восстановлена.

Другие компоненты системы

Недостаточно просто собрать излучаемое солнцем тепло. Нужно его еще транспортировать, накопить, передать потребителям, нужно контролировать все эти процессы и т. д. А это означает, что помимо расположенных на крыше коллеторов система содержит множество других компонентов, может быть менее заметных, но при этом не менее важных. Остановим ваше внимание лишь на некоторых из них.

Теплоноситель

Функцию теплоносителя в контуре коллектора может выполнять либо вода, либо незамерзающая жидкость.

Вода имеет ряд недостатков, накладывающих определенные ограничения на использование ее в качестве теплоносителя в гелиоколлекторах:

  • Во-первых, при отрицательных температурах она застывает. Чтобы замерзший теплоноситель не разорвал трубы контура, с приближением холодов его придется сливать, а значит, зимой вы не получите от коллектора даже небольших количеств тепловой энергии.
  • Во-вторых, не слишком высокая температура кипения воды может стать причиной частых стагнаций в летний период.

Незамерзающая жидкость в отличие от воды обладает значительно более низкой температурой замерзания и несравнимо более высокой температурой кипения, что повышает удобство использования ее в качестве теплоносителя. Однако при высоких температурах «незамерзайка» может претерпеть необратимые изменения, поэтому ее следует оберегать от чрезмерного перегрева.

Насос адаптированный для гелиосистем

Для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя по контуру коллектора необходим насос, адаптированный для гелиосистем.

Теплообменник для ГВС

Перенос тепла от контура гелиоколлектора к воде, используемой в ГВС, или к теплоносителю системы отопления осуществляется посредством теплообменника. Как правило, для накопления горячей воды используют резервуар большого объема с уже встроенным теплообменником. Рационально использовать баки с двумя и более теплообменниками: это позволит забирать тепло не только у солнечного коллектора, но и у других источников (газовый или электрический котел, тепловой насос и т. д.).

Автоматика

Такой сложной системе не обойтись без автоматики, осуществляющий контроль и управление процессом. Контроллер позволяет автоматизировать работу коллектора: он осуществляет анализ температуры в контуре и накопительном резервуаре, управляет насосом и клапанами, ответственными за движение теплоносителя по контуру. При перегреве теплоносителя в контуре и воды в баке контроллер отдаст команду на сброс тепла в альтернативный теплоприемник – дополнительный резервуар с водой или уличный воздушный теплообменник.

Если в конце светового дня температура воды в накопительной емкости превысит температуру теплоносителя в контуре коллектора, автоматика остановит циркуляцию теплоносителя по контуру, чтобы накопленное тепло не выбрасывалось в атмосферу через сам коллектор. Современные контроллеры дают возможность удаленно следить за работой системы и при необходимости вносить корректировки.

Сегодня не составит труда найти на рынке гелиоколлектор и любой из компонентов, необходимых для его работы. Вполне реально собрать систему из купленных по отдельности элементов. Однако производители предлагают уже готовые комплекты, которые включают в себя коллектор, насосы, накопительные резервуары, управляющую автоматику и т. д. Приобретение такого комплекта – это не только экономия вашего времени, но и гарантия работоспособности системы.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Солнечный коллектор - Что такое Солнечный коллектор?

Солнечный коллектор – гелиоустановка (для сбора тепловой энергии Солнца), способная нагревать материал-теплоноситель.

Солнечный коллектор - гелиоустановка (для сбора тепловой энергии Солнца), способная нагревать материал-теплоноситель.

Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд.
Пищевая и текстильная промышленности больше остальных отраслей нуждаются в использовании солнечных коллекторов (при производственных процессах требуется вода с температурой 30-90 °C).

В Европе в 2000 г. общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире - 71,341 млн м².

Солнечные коллекторы способны производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов или двигателя Стирлинга.

Известны 2 основных типа солнечных коллекторов:

Плоские

Плоский коллектор состоит из абсорбера, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя.

В плоском коллекторе работает следующий механизм: падающая энергия передается теплоносителю в коллекторе, эффективность коллектора пропорциональна количеству падающей энергии.

При отсутствии расхода тепла плоские коллекторы способны нагреть воду до 190-200 °C.

Вакуумные

В вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль теплопроводников.

При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагревается и превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки, где, конденсируясь, передают тепло коллектору.

В вакуумных установках возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250-300 °C в режиме ограничения отбора тепла.

Известен также отдельный тип солнечных коллекторов: Солнечные воздушные коллекторы.

Солнечные воздушные коллекторы - это приборы, работающие по принципу гелиоэнергетики, способные нагревать воздух.

Чаще всего солнечные воздушные коллекторы представлены простыми плоскими коллекторными конструкциями.

Они используются:

  • для отопления помещений,

  • для просушивания с/х продукции.

ООО "Новый полюс" Солнечный коллектор ЯSolar, солнечные батареи, автономное энергоснабжение

Рады приветствовать на нашем сайте. Мы занимаемся солнечной энергетикой уже более 10 лет!

За это время накопили большой опыт и стали лидирующей компанией в России в области солнечной тепловой энергетики. Мы являемся производителем как плоских солнечных коллекторов ЯSolar, так и вакуумных солнечных коллекторов ЯSolar-VU. Также мы выпускаем воздушные солнечные коллекторы ЯSolar-Air для отопления и вентилирования помещений и воздушно-жидкостные солнечные коллекторы ЯSolar-AirW для дополнительного нагрева горячей воды в летний период.

Солнечные коллекторы ЯSolar разработаны по европейским стандартам EN 12975-1 и -2 и производятся нашей компанией ООО ''НОВЫЙ ПОЛЮС'' в России по полному циклу (включая изготовление абсорбера) на уникальном современном оборудовании.

Наша продукция позволяет получать тепло и электричество от солнечной энергии как в малых, так и в крупных промышленных установках . Мы проектируем, комплектуем и монтируем системы для частных домов, бассейнов, гостиниц, фермерских хозяйств и промышленных объектов.

Частные дома

Бассейны

Гостиницы и санатории

Фермерские хозяйства

Промышленные объекты

Также существуют решения и проекты по получению холода и электроэнергии от тепловой солнечной энергии.

Наши клиенты получили:

  • Бесплатную горячую воду и помощь системе отопления
  • Надежное оборудование от российского производителя
  • Заводскую гарантию 5 лет
  • Расширенную клиентскую поддержку
  • Уменьшение первоначальных затрат
  • Экономию на коммунальных расходах

Почему выбирают нашу компанию:

Успешно работаем 10 лет на рынке

Изготовили 3000 солнечных коллекторов

Оперативно отгрузим и изготовим

Расчет ведут наши опытные проектировщики. Установку - собственная монтажная бригада

Постоянно работаем над улучшением конструкций и выводим новые модели

Участвуем в крупнейших выставках. Получаем патенты и сертификаты

Плоские солнечные коллекторы

В конструкции плоских солнечного коллектора ЯSolar используются самое современное поглощающее энергию покрытие TiNOX, полностью медный абсорбер, сверхпрозрачное антибликовое стекло, максимально эффективные утеплитель (60мм) и средства герметизации. Специально для коллектора ЯSolar был разработаны и запатентованы технология пайки медных абсорберов с профилированным листом TiNOX для улучшенной теплопередачи, специальный корпус и прижим стекла. После улучшений оптический КПД ЯSolar составил 83%, что значительно больше всех российских и многих импортных аналогов (включая вакуумные). Выпускаются как упрощенные модели с поликарбонатом вместо стекла: ЯSolar П1 и ЯSolar П2, так и улучшенные версии ЯSolar Premium.

Панель поглощающая (абсорбер)

Основной элемент коллектора - медная панель максимальной толщины с селективным высокоэффективным покрытием TiNOX и семи медных трубок. Соединение трубной решетки и листа выполнено методом пайки бессвинцовым припоем. Предварительно происходит специальная формовка листа, увеличивается на порядок площадь контакта медного листа и трубок для лучшей теплопередачи.

Вакуумные солнечные коллекторы

Впервые в России мы запустили производство вакуумных солнечных коллекторов ЯSolar VU при этом с наиболее эффективной конструкцией: U-трубкой. Солнечное тепло в коллекторах такой конструкции максимально эффективно передается теплоносителю. Импортеры китайских солнечных коллекторов не завозят их в Россию из-за высокой стоимости и более дорогой доставки. Но благодаря полному циклу производства на нашем предприятии, данная технология теперь стала доступна!

U - трубка

Коллектор медных труб в ЯSolar-VU выполнен в виде современной конструкции с непосредственным протеканием теплоносителя внутри вакуумной трубки и снабжен алюминиевыми теплопередающими элементами.

Благодаря этому, солнечный коллектор ЯSolar-VU обладает большей эффективностью, по сравнению с распространенными импортными аналогами, а именно:

  • отсутствует минимальная температура начала работы солнечного коллектора;
  • работоспособность сохраняется при любом угле наклона;
  • максимальна эффективная теплопередача между стеклом трубки и теплоносителем;
  • работает с меньшими потерями при передаче энергии теплоносителю.

Солечные коллекторы, плоские солечные колекторы, вакуумные солнечные коллекторы - устройство. Солнечный коллектор - Каталоги, описание, технические характеристики, отзывы. Солнечные коллекторы

 

 

 

          Солнечные коллекторы подразделяются на плоские коллекторы и вакуумные коллекторы.

            Плоский солнечный коллектор включает в себя абсорбер, поглощающий солнечную радиацию и нагревающий теплоноситель. Основным материалом абсорбера является медь, имеющая наиболее высокую теплопроводность. Внешняя поверхность коллектора (абсорбера) закрыта специальным закаленным стеклом со сниженным содержанием металлов. С обратной стороны коллектор покрыт теплоизоляцией для исключения теплопотерь. Температура теплоносителя в плоском коллекторе может достигать 140 градусов.

            Вакуумный солнечный коллектор имеет абсорбирующие элементы находящиеся в вакуумных трубках устроенных с использованием принципа термоса.

           

Вакуумные солнечные коллекторы обычно имеют двойные вакуумированные колбы с абсорбирующим покрытием или вставками для нагревания U-трубки в которой находится вода или антифриз. Используя такой элемент можно нагреть воду даже при отрицательных температурах. Внешняя трубка изготавливается из боросиликатного стекла, обладающего повышенной прочностью и длительное время не теряющего своих оптических свойств.

         Получили распространение так же 

вакуумные солнечные коллекторы на тепловых трубках (Heat Pipe или "тепловая труба"). Внутри такой трубки находится жидкость, имеющая пониженную точку кипения и легко испаряющаяся, например, аммиак. Один конец трубки вставлен в теплообменный бак или сборный коллектор. При нагреве от солнечного излучения жидкость закипает, пар, поднявшись вверх, передает тепло теплоносителю, циркулирующему в общем коллекторе после чего жидкость конденсируется, стекает вниз и цикл повторяется. Солнечные коллекторы на тепловых трубках являются самыми эффективными. Кроме высокого КПД, они так же имею более высокую механическую стойкость.

            Вакуумная колба вакуумного коллектора является одностенной и имеет больший диаметр (до 70 мм). Внутри вакуумной колбы размещается

абсорбирующая пластина в едином пакете с теплопроводящей трубкой. Внутри трубки находится малое количество антифриза при низком давлении и его испарение начинается при нагреве трубки до температуры +30С. При более низкой температуре трубка "запирается" и не теряет тепло. Благодаря достаточно большей площади поглотителя выделение тепла начинается всего через 2 мин. Трубка работоспособна до -50С.

            Солнечные коллекторы обладают максимумом эффективности когда угол падения солнечных лучей составляет 90 градусов к их плоскости.  Однако за день солнце описывает дугу и имеет разную высоту над горизонтом в разные времена года.

           При постройке дома имеет смысл сразу запроектировать установку гелиосистемы сориентировав здание и скаты его кровли соответствующим образом. На крышу дома устанавливается солнечный коллектор, а в тепловом узле дома вместо традиционного бойлера монтируется солнечный бак-накопитель.

            Суммарная площадь солнечных коллекторов  системе подбирается таким образом, что бы солнечной энергией в течение года покрывались от 50 до 60% общей потребности в тепле для нагрева горячей воды. Для средней семьи из 3-4 человек для удовлетворения ее потребностей в нагреве горячей воды хватает пары плоских коллекторов общей площадью 4,6 м.кв. (для примера, VITOSOL 200-F) или вакуумного коллектора площадью, примерно, 3 м.кв. (для примера, VITOSOL 200-Т). Избыток тепла может сбрасываться в систему отопления. Для использования солнечного тепла еще и для отопления требуется гораздо большая суммарная площадь солнечных коллекторов.

 

Солнечный водонагреватель с выносным баком.

          СВНУ активного типа, закрытый контур - это самые эффективные и самые распространенные системы в Европе . Это единственная рекомендованная гелиосистема для районов с низкими температурами воздуха (до -50С) и низким значением солнечной радиации. При использовании автоматики поддерживают самые оптимальные режимы работы, имеет функцию антизамерзания. Т.к. бак-накопитель или теплоаккумулятор монтируется внутри теплого дома, то это предохраняет его от избыточных потерь тепла в регионах с холодным климатом. При недостаточном солнечном излучении контроллер может включить дополнительный электро-ТЭН, установленный в баке-теплоаккумуляторе, а в комбинированных системах может запускаться дизельный или пеллетный котел, тепловой насос или потребуется топить твердотопливный котел с ручной загрузкой.

Солнечные коллекторы

На главную

Предлагаем: солнечные коллекторы, вакуумный солнечный коллектор, солнечный коллектор цена, купить солнечный коллектор, куплю солнечные коллектора, солнечный коллектор для отопления, солнечный коллектор для дома, солнечные панели, солнечный коллектор вакуумного типа, плоский коллектор, вакуумный коллектор, солнечные коллекторы на вакуумных трубках, трубчатые коллекторы, солнечные коллекторы купить в Новосибирске

Вверх
Коллекторы-устройство
Энергия солнца
Гелиосистемы
Коллекторы зимой
Коллекторы Viessman
Коллекторы Buderus
Коллекторы Wolf
Коллекторы Vaillant
Коллекторы Ariston
Коллекторы Sonnenkraft
Коллекторы TiSUN
Коллекторы JSPI
Коллекторы Gorenje
Коллекторы SolTech Flex
Нагрев бассейнов

Купить в кредит

Светить всегда, светить везде

Светить всегда, светить везде

В мире технологий отопления и ГВС, как и в любом другом, существуют свои догмы, мифы, убеждения. Часть из них со временем переходит в разряд доказанных правил, а другие не выдерживают проверки практикой и попросту исчезают. И хотя солнечную энергетику называют технологией завтрашнего дня, уже сегодня мы готовы ответить на некоторые спорные вопросы, возникающие вокруг использования энергии Солнца.

Солнечный коллектор — это новые технологии. Можно ли им доверять?

Прообразы современных гелиосистем известны еще с античности. Как только наши далекие предки смогли позволить себе не просто гигиену, но и комфорт, они догадались собирать воду из природных источников в резервуары на солнцепеке. Современникам же простейший солнечный коллектор знаком по бабушкиной даче — его роль исполняла выкрашенная в черный цвет бочка на крыше сарая. За день вода в ней нагревалась до температур, требующих подмеса холодной воды для достижения комфортных значений. В зависимости от емкости бака конструкция обеспечивала мытье посуды и водные процедуры семьи из 3‑4 человек. Солнечные технологии еще раз подтверждают тезис «новое — это хорошо забытое старое».

Сегодня солнечные технологии шагнули далеко вперед. На рынке представлены 2 типа коллекторов: плоские для ГВС и вакуумные, обеспечивающие и горячую воду, и отопление. Это оборудование уже неоднократно доказало свою эффективность.

Технологии фотовольтаики и установки для преобразования солнечной радиации в электричество еще не показали высоких значений КПД, однако динамика развития этого сегмента вселяет оптимизм — возможно, в недалеком будущем человечество научится эффективнее использовать энергию Солнца.

Возможна ли эффективная работа солнечного кол- лектора там, где мало солнца?

Широкое применение солнечных коллекторов в Европе развеивает миф о том, что солнечная энергетика — это решение для южных регионов. Такие страны, как Дания и Швеция, успешно используют солнечную энергетику для замены традиционных способов отопления и ГВС. Более того, в Дании построена крупнейшая на континенте гелиостанция. Ее мощность составляет 23,3 МВт, а площадь — 33 000 м2. Экономика проекта показывает целесообразность и перспективность использования энергии Солнца в умеренных широтах.

Разумеется, в Италии, Греции или Турции самой природой созданы идеальные условия для повсеместного использования солнечных коллекторов. А вот там, где инсоляция ниже, человеческий разум нашел инженерные решения, а государство взяло на себя создание благоприятных экономических условий.

Лидирующие позиции в развитии гелиоэнергетики в Европе занимает Германия — далеко не самая южная страна. К такому результату привели объединенные усилия ученых, инженеров, специалистов по развитию территорий, архитекторов, проектирующих дома таким образом, чтобы крыша смотрела на юг.

В России такие местности с высокой инсоляцией, как Якутия или Алтайский край, пока не стали центрами солнечной энергетики. Два флагманских региона — Приморье и Краснодарский край — имеют выгодное географическое располо‑ жение в плане количества солнечных дней в году и получают импульсы экономического и технологического развития в виде Олимпиады и саммита АТЭС. А вот Санкт-Петербург придерживается той же позиции, что и, например, Стокгольм, где солнечные коллекторы являются весьма актуаль‑ ным решением. «Северо-западный регион проявляет активный интерес к солнечникам, — говорит руководитель отдела энергосбережения компании ЭВАН Алексей Кузьмин, — поскольку это один из наиболее продвинутых регионов, мы расцениваем его как точку роста рынка солнечных коллекторов в России».

А причина возможности повсеместного использования солнечных установок в том, что современные модели солнечных установок существенно отличаются от предыдущих поколений. Они достаточно эффективно работают даже в облачную погоду, не используя прямые солнечные лучи для накопления энергии. Современные системы, включающие циркуляционный насос, высокоэффективный теплоноситель и накопительный бак — аккумулятор, позволяющий круглосуточно использовать горячую воду, накопленную в течение светового дня. Возвращаясь к опыту европейских стран, можно упомянуть многотонные цистерны — накопители, используемые для ГВС многоквартирных домов.

Использование энергии Солнца – дешево или дорого?

Сама энергия, получаемая от нашей звезды, конечно, бесплатна. Солнце щедро «кормит» все живое и не выставляет счетов ни растениям за фотосинтез, ни человеку за ГВС. Однако если яблоня от рождения обладает механизмом поглощения и использования солнечной энергии, то человеку для превращения солнечной радиации в необходимые ему виды энергии требуется специальное оборудование. На его производство и монтаж требуются ресурсы. Таким образом, говорить о полностью бесплатной энергии не приходится.

Однако в контексте непрерывно растущих цен на углеводороды и неуклонного повышения стандартов комфорта человечество все пристальнее приглядывается к альтернативным энерготехнологиям. Сегодня срок окупаемости солнечных коллекторов в средней полосе России еще превышает горизонт планирования, общепринятый в нашей стране. Однако опыт показывает, что активное внедрение передовых технологий — и солнечных в том числе — приводит к резкому снижению их стоимости. В перспективе солнечная энергия вполне может стать почти бесплатной.

Солнечный коллектор — это абсолютно экологично?

Солнечная энергетика по праву считается одной из самых чистых технологий обеспечения потребностей человечества. Однако если копнуть чуть глубже, выясняется, что в той же плоскости, что и стоимость использования энергии Солнца, лежит вопрос нагрузки на окружающую среду. При производстве стекла для солнечных коллекторов неизбежны определенные выбросы в атмосферу. Однако они несопоставимы с ущербом, который наносит природе добыча углеводородов. Поэтому экологи всего мира единодушно считают гелиоустановки самым экологичным способом получения энергии даже среди других видов зеленых технологий.

Всегда ли экономия — основной мотив?

Говоря о гелиоустановках любого масштаба, мы имеем в виду сложное инновационное оборудование, требующее индивидуального подхода и точных расчетов. Каждый проект с использованием солнечных коллекторов — это индивидуальная тщательная работа с клиентом, особый подход и отдельная аргументация. Однако опыт работы по солнечной тематике показывает, что интерес к этой технологии делится на два основных блока. Одна категория потребителей обращает внимание на экономию. Как правило, географическое положение их объектов обеспечивает отличную инсоляцию, а в случае возведения нового здания уже на стадии проектирования учитывается его ориентация по сторонам света и необходимый уклон крыши.

Другая категория поклонников солнечных технологий не ставит во главу угла экономию. Даже если есть возможность подключения газа (как известно, этот вид топлива пока остается самым дешевым), эти люди дорожат независимостью от коммунальных сетей и возможностью дистанционного управления системой через интернет.

Кроме того, нельзя исключать и такой мотив, как мода и приобщение к достижениям передовой инженерной мысли — ведь, повзрослев и наигравшись гаджетами, вчерашние хипстеры начинают интересоваться более серьезными устройствами.

Для любых категорий потребителей распространен и такой вариант, как идея создания полностью энергетически автономного здания — будь это экономическая целесообразность, тяга к независимости или дань моде, но в этом случае гелиосистема выступает одним из незаменимых элементов организации ГВС и отопления.

Ведущие производители оборудования, например, такие, как концерн NIBE, предлагают высокотехнологичные схемы с использованием комбинации теплового насоса, солнечного коллектора и косвенного водонагревателя. При условии эффективной теплоизоляции здания такие решения обеспечивают сокращение потребления энергии из сетей общего пользования до минимума. В ближайшее время концерн NIBE запускает производство электрических солнечных панелей. Таким образом, можно будет обеспечить практически полную автономность здания — при достаточной площади поверхности фотоэлектрические элементы будут питать и тепловой насос, и циркуляционную помпу солнечного коллектора.

Что такое «солнечное оборудование NIBE»?

Говоря «солнечное оборудование», мы хотим разъяснить ещё одно утверждение, которое нередко бывает камнем преткновения при решении об использовании солнечной энергии. «Одной только самой по себе солнечной панели (или панелей) для получения тепла или горячей воды недостаточно». И это действительно так. Покупателя зачастую пугает мысль, что стоимость, которую он видит в прайс-листе, многократно увеличится после полного подбора всех элементов. Поэтому NIBE предлагает клиентам комплекты, в цену которых включены не только панели, но и дополнительное оборудование, необходимое для работоспособности системы.

В зависимости от того, с каким тепловым оборудованием будет работать солнечный коллектор, NIBE выпускает несколько видов комплектов:

— для работы с бойлерами или теплонакопителями (вариант для баков без внутреннего змеевика и баков со змеевиком)

— для работы с тепловыми насосами и бойлерами (варианты для совместной работы с грунтовым тепловым насосом и тепловым насосом воздух / вода SPLIT)

В любой из комплектов входят солнечные коллекторы, количество которых определяется индивидуальным расчетом, насосная станция, блок контроллера (в комплектах для тепловых насосов — управляющий адаптер), расширительный бак, быстроразъемные соединения и гликоль.

Сам по себе коллектор представляет собой плоскую панель с высокоселективным поглощающим покрытием синего цвета и высокоэффективной теплоизоизоляционной системой. Одним из ключевых достоинств панелей NIBE являются их габаритные характеристики: небольшая толщина — всего 81 см и малый вес (вес панели в пустом состоянии составляет 32,5 кг). Такие габариты вкупе с быстроразъемными соединениями обеспечивают максимально легкий монтаж коллекторов.

Насосная станция комплекта состоит из насосного и зарядного блоков, а также имеет в своем составе предохранительный клапан и манометр. Циркуляционный насос станции обеспечивает циркуляцию жидкости между солнечными панелями и бойлером или теплонакопителем.

Рис.1. Схема работы солнечного коллектора с водонагревателем косвенного нагрева

Блок контроллера регулирует работу насосного блока. Задача контроллера — запустить работу циркуляционного насоса тогда, когда температура теплоносителя в солнечной панели выше температуры воды в баке водонагревателя (теплонакопителя) и остановить его тогда, когда температуры сравняются. В системах с тепловым насосом аналогичную функцию выполняет управляющий адаптер, который передает управляющие сигналы о запуске или остановке циркуляционного насоса, получаемые от теплового насоса.

Систему защиты от превышения давления образуют расширительный бак, предохранительный клапан и манометр. Если водоразбор в системе не происходит, а нагрев продолжается, температура в бойлере косвенного нагрева достигает максимального значения в 90°С, гликоль в солнечном коллекторе начинает закипать, переходит в газообразное состояние и вытесняет оставшуюся в жидком состоянии часть гликоля в расширительный бак. После того как весь гликоль в коллекторе перешел в газообразное состояние, устанавливается стагнация — дальнейшего нагрева не происходит. Это состояние может продолжаться сколь угодно долго, до тех пор, пока не возобновится водоразбор и температура не начнет снижаться. Такая автоматически работающая система защиты от перегрева является одним из серьезных преимуществ солнечных комплектов NIBE, так как предотвращает неоправданный сброс горячей воды в дренаж (или как мера безопасности — гликоля), который в ряде других систем является единственным способом защиты от перегрева.

В комплект солнечного оборудования NIBE не входят крепежные детали для установки, так как каждый проект предполагает их индивидуальный подбор в зависимости от типа крыши, на которую будет установлен коллектор. Кстати, это далеко не всегда именно крыша. Коллектор может быть установлен и на стену, и даже на землю. Все зависит от особенностей проекта. Требуемый угол наклона обеспечивается регулируемой рамой коллектора, а основное требование при выборе поверхности для установки коллектора — это его ориентация (максимально южная) и отсутствие тени.

Принцип работы системы горячего водоснабжения с использованием солнечного коллектора проиллюстрируем на наиболее распространенном варианте — это подключение солнечных панелей к водонагревателю косвенного нагрева, оснащенному змеевиком (рис. 1). Любой косвенный водонагреватель, предлагаемый компанией ЭВАН, может быть подключен к солнечному коллектору. Однако в 2013 году в ассортиментной линейке компании появилось несколько моделей, специально предназначенных для работы с энергией Солнца. Один из таких водонагревателей — SOLAR X. Для подключения к солнечному коллектору в нижней части бака нагревателя расположен змеевик из нержавеющей стали.

Рис.2. Схема работы солнечного коллектора с тепловым насосом и водонагревателем косвенного нагрева.

Когда температура Т1 в коллекторе превышает температуру Т2 в нижней части бака, запускается насосная станция. Когда разница температур выравнивается, циркуляционный насос останавливается.

Если солнечной коллектор не обеспечивает годовую потребность в ГВС, то для дополнительного нагрева может быть использован любой отопительный котел, для подключения к которому в верхней части водонагревателя SOLAR X расположен змеевик из гребенчатой меди. Дополнительный резерв подогрева — ТЭН, которым оснащен водонагреватель.

Когда речь идет о системе, в которой солнечный коллектор устанавливается для совместной работы с тепловым насосом, то в этом случае управление солнечным оборудованием производится контроллером теплового насоса.

Иллюстрация работы такой системы приведена на рис 2.

В комплексе тепловой насос / солнечный коллектор для горячего водоснабжения и отопления по умолчанию используется солнечная энергия. Теплоноситель поступает в змеевик косвенного водонагревателя, который греет воду в баке. Вода из нижней части бака расходуется на отопление, из верхней — на водоснабжение. Для работы с тепловым насосом подходит далеко не каждый «косвенник». Это обусловлено тем, что тепловой насос является низкотемпературным источником и поступающий от него теплоноситель не нагревается выше 65°С, в то время как отопительные котлы обеспечивают температуру теплоносителя на уровне 85°С. Чтобы работать эффективно с низкотемпературными источниками, бойлер должен иметь определенную конструкцию. В ассортименте ЭВАН — это бойлеры VPAS\VPB и VLM KS STAR.

Если солнечной энергии недостаточно, включается тепловой насос. Тепловой насос, в свою очередь, оснащен ТЭНом, который обеспечивает догрев в пиковые периоды. Однако бывает и обратная ситуация, когда солнечной энергии поступает с избытком. Например, летом — в отоплении нет необходимости, а водоразбор по той или иной причине не происходит. В этом случае солнечная энергия может быть направлена для зарядки геотермального коллектора, т. е. повышения температуры «рассола», поступающего из грунта. В среднем каждый градус повышения температуры «рассола» приносит от 3 до 10 % экономии эксплуатационных расходов теплового насоса. Обычно температура «рассола», поступающего из грунта, составляет 3‑5°С. Повышение этой температуры, скажем, до 15°С приведет к увеличению мощности насоса в 1,5 раза или сокращению затрат электроэнергии на производство заданного объема тепла.

Зарядка скважины может быть как пассивной, т. е. тогда, когда это продиктовано необходимостью сброса излишнего тепла, получаемого от Солнца, так и активной, т. е. тогда, когда это вызвано необходимостью дополнительной зарядки грунтового коллектора в пиковые, наиболее холодные периоды.

Очевидно, что в системах, основанных на альтернативных источниках энергии, совместное использование теплового насоса и солнечных коллекторов наиболее эффективно. Обзор проектов 2013 года по установке солнечного оборудования, выполненных Партнерами ЭВАН, показывает, что в 90% речь идет именно о комплексных решениях.

Тепловой насос и солнечный коллектор для отопления

Тепловые насосы относятся к теплотехническому оборудованию, использующему тепло альтернативных источников энергии, для переноса его в дом. Это энергоэффективные системы, предназначенные для тепло-холодоснабжения жилых и коммерческих строений, а также для экономного нагрева воды для бассейна, быта или технологических потребностей.

Гелиосистемы используют солнечное излучение для нагрева воды или теплоносителя и переноса тепла в систему горячего водоснабжения и отопления.

Разберемся в особенностях функционирования этих двух систем относительно применения их для отопления частных жилых или коммерческих объектов.

Не будем останавливаться подробно на описании принципа работы теплового насоса. Про это можно узнать из других источников.

Главное, что теплонасосное оборудование относится к оборудованию, использующему возобновляемое и бесплатное тепло воздуха, грунта и воды. Теплонасосы действуют на основе технологий, основанных на физических преобразованиях, проходящих с выделением тепла, состояния фреона, который циркулирует в компрессорном контуре теплового насоса. А инверторные технологии управления компрессорами, энергоэффективные насосы и ЕС-вентиляторы, электронное управление – все это обеспечивает высокую энергоэффективность и преимущества тепловых насосов перед другим теплотехническим оборудованием.

Уточним теперь, как и где нужно устанавливать отдельные типы теплонасосного оборудования. Остановимся на трех основных типах — тепловых насосах “грунт-вода”, “воздух-вода”, “вода-вода”, потому что они непосредственно кроме функции отопления дополнительно греют воду для хозяйственных нужд.

1. Грунтовые или тепловые насосы “грунт-вода”

  • Функции: отопление/охлаждение/нагрев воды.
  • Берут тепло от слоя грунта (геотермальное исполнение) через горизонтальный коллектор или от вертикальных грунтовых зондов. Горизонтальный коллектор может быть утоплен в водоеме.
  • Установка на участке около объекта, требуются дорогостоящие земляные работы по укладке горизонтального коллектора или бурению и укладке глубинных зондов для качественного теплосъема. Качество слоев грунта влияет на характеристики теплопроизводительности.
  • Производительность по теплу и холоду стабильная на протяжении всего года.
  • Наивысшие показатели сезонной энергоэффективности, платежи по отоплению сокращаются до 80%.
  • Устанавливаются как основной тепловой источник и управляют работой солнечных коллекторов или резервных котлов.

2. Тепловые насосы «вода-вода»

  • Функции: отопление/охлаждение/нагрев воды.
  • Извлекают тепло из подземного водного горизонта (гидротермальное исполнение).
  • Требуется водоносный горизонт на глубине не более 15м с достаточным количеством воды для съема тепла. Нужен высококвалифицированный дорогой монтаж и наладка оборудования.
  • Тепло-холодопроизводительность постоянная на протяжении года. Высокие и стабильные показатели энергоэффективности.
  • Стабильно всю зиму отапливают дом, управляют по бивалентной схеме резервными источниками – гелиосистемами и котлами.

3. Тепловой насос «воздух-вода»

  • Функции: отопление/охлаждение/нагрев воды.
  • Для установки не нужен участок или дорогие монтажные работы. Монтаж наружного и внутреннего блоков (или моноблока) профессиональный, занимает мало времени. Для установки блоков не нужно много места.
  • Теплопроизводительность меняется в зависимости от температур атмосферного воздуха. Экономически выгодно использовать тепловой насос «воздух-вода» по бивалентной схеме — с резервным котлом. Может работать в моноэнергетическом режиме автономно, с включением в сильные морозы встроенного многоуровневого электронагревателя.
  • Максимальный показатель сезонной энергоэффективности высокий, но ниже чем у грунтовых ТН.
  • Легко устанавливается в уже готовых системах при их модернизации, а также в новых частных домах, в квартирах, на коммерческих объектах.
  • Отлично поддерживаются гелиосистемами для производства горячей воды летом, весной и осенью.
  • Экономически выгодный вариант с наименьшим сроком окупаемости для внедрения энергосберегающего отопления в новом доме.
  • Преимущества управления тепловых насосов: интеллектуальное программируемое управление через панель управления или удаленный Wi-Fi контроль, адаптируемость с другими системами управления – «умный дом», автоматикой котлов или солнечных станций.

 

Солнечные коллекторы

Теперь рассмотрим, что могут или не могут, солнечные коллекторы — системы, использующие альтернативный источник – энергию солнца, для нагрева воды или незамерзающего теплоносителя.

Различают несколько типов солнечных коллекторов: вакуумные трубчатые различных конструкций, плоские и гибридные. Различают также сезонные и круглогодичные гелиосистемы. В сезонных (термосифонных) установках подогревается вода, они продуктивно работают только с весны до осени, зимой не используются из-за угрозы замерзания воды. Это отличный вариант для нагрева воды в открытых бассейнах, а также для душевых в домах и базах отдыха, пансионатах или в открытых бассейнах аквапарков.

Круглогодичные вакуумные трубчатые и плоские коллекторы производительно работают круглый год, но только в солнечную погоду. Внутри систем циркулирует незамерзающий теплоноситель (например – пропиленгликоль). В гибридных моделях (PVT-коллекторах) – вырабатывается электроэнергия и подогревается вода.

Отметим интересные свойства и функциональность таких систем.

  • Функции: нагрев воды.
  • Производительность гелиосистем различается в зависимости от интенсивности сезонной солнечной инсоляции в местности установки и пространственной ориентации панелей или трубок.
  • Гелиосистемы больше эффективны в летнее время, когда солнце наиболее активно посылает тепло. В зимнее время из-за пасмурных дней и меньшего количества тепла, получаемого от солнца, продуктивность гелиосистем падает в несколько раз и тепла хватает только на частичный нагрев теплоносителя.
  • С их помощью можно почти полностью с мая по сентябрь удовлетворить потребности дома, квартиры или коммерческого предприятия в горячей воде. По реальным данным получают до 90% от нужного объема горячей воды. В зимнее время продуктивность гелиосистем падает в 4-5 раз, количество полученного от солнца тепла для подогрева воды падает до 30%.
  • Они рассчитываются из расчета, что в день на одного члена семьи необходимо подогреть до 40-50 литров воды. Гелиосистема из 30 вакуумных трубок, установленная на крыше дома, способна в летний день подогреть до 280-300 литров воды с температурой до 60 градусов. Этого достаточно для бытовых нужд семьи из 4-6 человек. Ни котел, ни бойлер, включать не нужно.
  • Горячая бесплатная вода всегда доступна, если днем светит солнце. Но теплопроизводительность зависит от угла наклона и направления поля коллектора к падающим солнечным лучам.
  • Гелиосистемы отлично подходят для комплексных решений по теплоснабжению, включающих котел, автоматику, накопительный бак, бойлер косвенного нагрева и т. д.
  • Солнечные коллекторы могут передавать выработанное тепло через промежуточные теплообменники в систему отопления, для предварительного нагрева воды в контурах отопления, снимая тепловую нагрузку с котла (теплового насоса).

Теперь сравним, что лучше для отопления: тепловой насос или гелиосистема?

Берем для сравнения, как наиболее доступный по цене и наиболее популярный по запросам, тепловой насос “воздух-вода”.

Он не только отапливает и охлаждает комнаты дома, но подогревает воду в нужном количестве. Гелиосистема только греет воду, отлично – летом, но только частично — зимой.

По стоимости тепловой насос Mycond для дома 75-120 м кв., где живет 3-5 человек, может стоить от 3 до 6 тысяч евро, гелиосистема с продуктивностью по горячей воде до 300 л/сутки — от 3000 долларов.

Тепловой насос справляется с нагрузками стабильно, круглый год. Гелиоколлекторы -максимально полезны летом.

Нельзя сказать, что лучше или хуже. И то, и другое оборудование ценно по-своему.

Для нагрева воды в душевых на пляже или на базе отдыха, в аквапарке или на мойке машин будут очень полезны вакуумные или плоские коллекторы, которые продуктивно и почти бесплатно греют воду в нужном количестве. Для пляжа лучше подойдут сезонные термосифонные установки с прямым нагревом воды, более дешевые и быстро окупающиеся.

Для работы весь год, чтобы сэкономить до 70% затрат на нагрев воды, устанавливают вакуумные трубные или плоские коллекторы. Летом это полностью покрывает все потребности в горячей воде. Зимой — частично, но даже предварительный подогрев воды для системы отопления поможет снизить затраты на отопление.

Гелиосистема может выступать как экономически выгодное дополнение к тепловому насосу. И так и делают многие владельцы частных домов, особенно если есть крытый или открытый бассейн.

Хотя тепловой насос греет горячую воду очень экономно, греть воду летом выгоднее гелиосистемами. Приятно получать горячую воду почти даром. И тепловой насос будет работать дольше.

Вы платите еще меньше по отоплению и ГВС зимой, а летом не платите ничего, кроме расходов за электричество на работу бытовых приборов и за использование газовой плиты, если она есть.

Выводы

Что лучше для отопления? Конечно – тепловой насос. Сначала нужно рассчитать, подобрать и купить тепловой насос. Заключить договор со специализированной компанией и установить его с последующим сервисным обслуживанием. А через год или пару лет установить в пару к тепловому насосу солнечные коллекторы. Приобретать и то и другое лучше через программу IQ-Energy, или через банковские “зеленые” кредитные программы, с экономией до 30 -35%, потраченных на это энергосберегающее оборудование, средств. Вы сэкономите до 75 % годовых затрат на ГВС, сэкономите электроэнергию, будете более выгодно использовать тепловой насос.

Что такое солнечный тепловой коллектор? Типы коллекторов

Солнечный тепловой коллектор, также известный как солнечный тепловой коллектор, является составной частью солнечной тепловой установки. Солнечный коллектор - это тип солнечной панели, отвечающей за улавливание солнечного излучения и преобразование его в тепловую энергию. По этой причине этот возобновляемый источник энергии называется солнечной тепловой энергией.

Целью этого типа солнечных панелей является преобразование энергии: солнечное излучение, испытываемое солнечными модулями, преобразуется в тепловую энергию.В некоторых типах солнечных тепловых установок это тепло используется для выработки пара и получения электроэнергии, но это не функция солнечного коллектора. С другой стороны, фотоэлектрические панели могут вырабатывать электричество непосредственно в виде постоянного тока. Фотоэлектрические панели - незаменимый элемент фотоэлектрических установок солнечной энергии.

С физической точки зрения солнечные тепловые коллекторы используют термодинамику для преобразования энергии. Напротив, фотоэлектрические панели не используют законы термодинамики для преобразования солнечной энергии, а скорее представляют собой электрический процесс.

Типы солнечных тепловых коллекторов

Солнечных коллекторов бывает много типов. Используемый солнечный коллектор будет зависеть от предполагаемого использования. Например, если мы хотим нагреть бассейн до температуры 25-28 градусов Цельсия, весной нам понадобится простой солнечный коллектор, так как легко температура окружающей среды будет такого порядка или даже выше. С другой стороны, если мы хотим нагреть жидкость до температуры 200ºC, нам понадобятся солнечные коллекторы концентрации, чтобы сконцентрировать солнечное излучение и передать его небольшому объему жидкости.

В настоящее время на рынке солнечной энергии мы можем выделить следующие типы солнечных тепловых коллекторов:

  • Плоские или плоские солнечные тепловые коллекторы. Этот тип солнечных панелей улавливает солнечное излучение, попадающее на поверхность, для нагрева жидкости. Парниковый эффект часто используется для улавливания тепла.
  • Солнечный тепловой коллектор концентрации солнечной радиации. Этот тип коллектора улавливает излучение, полученное на относительно большой поверхности, и концентрирует его через зеркала на меньшей поверхности.
  • Солнечный тепловой коллектор вакуумных трубок. Этот солнечный тепловой коллектор состоит из набора цилиндрических трубок, образованных селективным поглотителем, расположенных на отражающем основании и окруженных прозрачным стеклянным цилиндром.

В солнечных установках при низких температурах используются в основном плоские солнечные тепловые коллекторы. Считается, что применение солнечной энергии осуществляется при низкой температуре, когда температура рабочей жидкости ниже 80 ° C; например, обогрев плавательных бассейнов, производство горячей воды для бытовых нужд или даже отопление.Эти плоские тарелки можно носить без застекленного покрытия или без него, в зависимости от области применения.

Плоские солнечные коллекторы

Душа плоского солнечного коллектора - это вертикальные ворота из металлических труб, которые для упрощения проводят холодную воду параллельно, соединенные снизу горизонтальной трубкой с выпуском холодной воды и сверху с помощью еще один похожий на возврат.

Решетка встроена в крышку, как описано выше, обычно двойным стеклом вверх и изолирующим позади.

В некоторых моделях плоских солнечных коллекторов вертикальные трубы привариваются к металлической пластине, чтобы использовать изоляцию между трубкой и трубкой.

Солнечные коллекторы вакуумных трубок "все стекло"

В солнечном коллекторе вакуумных трубок металлические трубки предыдущей системы заменены на стеклянные. Стеклянные трубки одна за другой заключены в другую стеклянную трубку, между которой создается вакуум в качестве изоляции.

Большим преимуществом солнечных вакуумных трубчатых коллекторов является их высокая производительность.С другой стороны, в случае выхода из строя одной из трубок, нет необходимости менять всю панель на новую, необходимо заменить только поврежденную трубку. Напротив, у нас есть неудобство в том, что по сравнению с плоскими солнечными коллекторами они более дорогие.

Солнечные коллекторы вакуумных трубок с «тепловыми трубками» с помощью фазового перехода

Солнечные панели, в которых используется эта система, используют преимущество фазового перехода от пара к жидкости внутри каждой трубки, чтобы доставлять энергию во второй контур транспортной жидкости.

Элементы представляют собой закрытые трубки, содержащие жидкость, которая при нагревании на солнце кипит и превращается в пар. Эти трубки обычно медные. Образующийся пар поднимается вверх, где имеется более широкий напор (зона конденсации). Внешняя часть зоны конденсации контактирует с транспортируемой жидкостью. Поскольку температура трансформирующей жидкости ниже температуры пара в трубке, она улавливает тепло благодаря процессу термодинамической конвекции и заставляет пар конденсироваться.Конденсированная жидкость падает обратно в нижнюю часть трубки, чтобы снова запустить цикл.

Жидкость в трубке может быть водой с низкой температурой кипения, чтобы работать даже при освещении инфракрасными лучами в случае облачности. Тепловую трубку можно обернуть изоляционным материалом, чтобы минимизировать потери на облучение.

Наконец, тепловая трубка закрывается другой стеклянной трубкой, между которой создается вакуум для изоляции. Прочные стеклянные трубки обычно используются для уменьшения повреждений в случае небольшой слякоти.

Концентрационные солнечные коллекторы

Концентрационные солнечные коллекторы в солнечной энергии - это солнечные панели, в которых используется метод концентрации солнечного излучения для получения высоких температур. Этот метод используется в солнечных установках с высокими и очень высокими температурами.

В зависимости от области применения энергии, которую вы хотите предоставить, существуют различные технологии для применения этого метода получения возобновляемой энергии. Таким образом, мы можем найти, например, солнечные коллекторы с параболическим желобом или концентрирующие солнечные печи для получения более высоких температур.

Компоненты солнечного коллектора

Стандартные солнечные коллекторы состоят из следующих элементов:

  • Крышка: Крышка солнечного коллектора прозрачная, может присутствовать или отсутствовать. Обычно он изготавливается из стекла, хотя также используется пластик, поскольку он менее дорогой и управляемый, но это должен быть специальный пластик. Его функция - минимизировать потери из-за конвекции и излучения, и поэтому он должен иметь максимально возможный коэффициент пропускания солнечного света. Наличие крыши улучшает термодинамические характеристики солнечной панели.
  • Воздушный канал: это пространство (пустое или пустое), разделяющее крышку абсорбирующей пластины. Его толщина будет рассчитана с учетом цели уравновешивания конвекционных потерь и высоких температур, которые могут возникнуть, если он слишком узкий.
  • Впитывающая пластина: Впитывающая пластина - это элемент, который поглощает солнечную энергию и передает ее жидкости, которая циркулирует по трубам. Основная характеристика пластины заключается в том, что она должна иметь хорошее поглощение солнечного света и пониженное тепловыделение.Поскольку обычные материалы не соответствуют этому требованию, используются комбинированные материалы для получения наилучшего отношения поглощения / выбросов.
  • Трубки или трубопроводы: Трубки соприкасаются (иногда свариваются) с абсорбирующей пластиной, так что обмен энергией является как можно большим. По трубкам циркулирует жидкость, которая нагревается и поступает в накопительный бак.
  • Изолирующий слой: Изолирующий слой предназначен для покрытия системы, чтобы избежать и минимизировать потери. Поскольку изоляция является наилучшей из возможных, изоляционный материал должен иметь низкую теплопроводность, чтобы уменьшить термодинамическую передачу тепла наружу.
  • Аккумулятор: аккумулятор является дополнительным элементом, иногда он является неотъемлемой частью солнечной панели и в этих случаях часто виден непосредственно над или в непосредственной близости. Очень часто аккумулятор является частью не солнечной панели, а тепловой системы.

Использование солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы в основном используются для подачи горячей воды и отопления или для выработки электроэнергии.

В случае коллекторов для ГВС и отопления в баке хранится вода для бытового потребления, которая контактирует с жидкостью посредством змеевика.Змеевик позволяет жидкости передавать накопленную тепловую энергию воде, не загрязняя воду. Эта вода может использоваться в качестве горячей воды в домах (интеграция 80%) или может использоваться для дополнения системы подогрева полов в комнатах (интеграция 10%). Тепловые солнечные панели способны обеспечивать горячую воду в больших количествах, но не могут полностью заменить обычные методы отопления из-за отсутствия солнечной энергии.

Солнечные коллекторы, предназначенные для производства электроэнергии, требуют нагрева теплообменника до кипения.После того, как жидкость завершила термодинамический фазовый переход и перешла в газовую фазу, она направляется в термоэлектрическую турбину, которая преобразует движение водяного пара в электрическую энергию. Этот тип системы называется солнечной термодинамикой и требует большого пространства для установки солнечных панелей и постоянного присутствия солнца. Примеры этих растений были установлены в пустынях.

Подключение солнечных тепловых коллекторов

При определении и установке солнечной тепловой установки необходимо учитывать, что распределение солнечных коллекторов должно производиться группами.

Эти группы солнечных тепловых коллекторов всегда должны состоять из блоков одной модели и с максимально равномерным распределением.

Существует два основных варианта или типа для группирования двух или более коллекторов: последовательный или параллельный. Кроме того, поле сбора может быть настроено путем объединения двух группировок, что мы называем смешанными группировками или схемами.

Последовательное подключение солнечных коллекторов

При последовательном подключении выход первого солнечного коллектора напрямую соединяется с входом следующего и так далее.Температура жидкости на входе в каждый коллектор выше, чем у предыдущего коллектора, так что на выходе из группы коллекторов мы можем получить более высокие температуры, чем если бы мы работали с тепловым скачком одного коллектора.

Этот тип подключения имеет недостаток, заключающийся в том, что производительность датчиков снижается пропорционально увеличению рабочей температуры; Таким образом, этот тип подключения используется только в особых случаях, когда в зависимости от климатической зоны не более 6-10 м2 соединенных последовательно солнечных коллекторов.

Что касается гидравлического поведения этой конфигурации, общий поток группы солнечных панелей будет эквивалентен потоку одной панели, и, наоборот, потеря нагрузки, вызванная группой, будет эквивалентна сумме потери нагрузки всех солнечных коллекторов.

Параллельное подключение солнечных коллекторов

При параллельном подключении солнечных коллекторов выход и вход коллекторов подключаются к общим входам, а выходы - к остальным коллекторам.

В этой конфигурации температура входящей жидкости одинакова во всех коллекторах и то же самое происходит с температурами на выходе, так что на выходе из батареи или группы датчиков мы получаем температуру, как если бы мы работали с скачок одиночный коллектор термический.

Следовательно, все коллекторы работают в одной точке кривой производительности. Это соединение является наиболее распространенным в низкотемпературных тепловых солнечных установках.

С гидравлической точки зрения эта конфигурация представляет общий поток группы, который эквивалентен сумме частичных потоков каждого коллектора, в то время как потеря нагрузки группы будет эквивалентна потере нагрузки одного солнечного теплового коллектора.

Смешанное подключение солнечных коллекторов

В некоторых случаях объем коллекторов и / или потребность в более высоких температурах приводят к установкам, в которых их расположение совмещено последовательно и параллельно. Мы называем этот тип подключения солнечных панелей смешанным.

Уравновешивание поля приема

По сути, существует две методологии для уравновешивания потока теплоносителя в области солнечных тепловых коллекторов:

  • Согласование длины контуров.Это достигается с помощью так называемого обратного возврата. То есть выровняйте длину соединительных труб всех солнечных коллекторов, чтобы жидкость имела одинаковый перепад давления.
  • Внесение потерь нагрузки за счет установки балансировочных клапанов на входе в коллекторные батареи. Таким образом, чем меньше длина контура, тем больше потеря давления с соответствующим клапаном.

Солнечная энергия - устойчивость

Как это работает

Щелкните изображение, чтобы просмотреть короткую анимацию о том, как работают вакуумные трубчатые солнечные коллекторы.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечный свет в тепло, которое можно использовать для отопления, охлаждения помещений и горячего водоснабжения. Ядром этих систем являются солнечные коллекторы. Существует несколько различных типов солнечных коллекторов, наиболее распространенными из которых являются плоские пластинчатые и вакуумные трубки. Солнечные коллекторы наиболее эффективно преобразуют солнечную энергию, когда солнечные лучи падают на них под углом в девяносто градусов. В Соединенных Штатах солнце всегда находится в южной части неба и выше летом и ниже зимой.Это означает, что солнечные коллекторы наиболее эффективны, когда они установлены лицевой стороной на юг и наклонены к югу. Степень наклона определяет, для какой части года оптимизированы солнечные панели: чем больше наклон, тем лучше панели оптимизированы для производства осенью, весной и зимой, когда солнце находится низко в небе.

Коллекторы

Коллекторы вакуумные

Крупный план вакуумных трубчатых солнечных коллекторов

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок.Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует радиационным потерям тепла. Трубки производятся с вакуумом между внешней и внутренней трубками, что исключает кондуктивные и конвективные потери тепла и помогает им достигать очень высоких температур.

Внутренняя медная трубка заполнена нетоксичной жидкостью. По мере того как жидкость поглощает тепло из медной трубы, она испаряется и поднимается к верхней части медной тепловой трубы.Большая часть меди в верхней части тепловой трубы - это конденсатор. Он либо окружает трубу, либо монтируется внутри нее, по которой течет теплоноситель (обычно вода или антифриз). По мере протекания теплоносителя конденсатор отдает тепло жидкости, а газ внутри тепловой трубы конденсируется и течет обратно в нижнюю часть тепловой трубы в виде жидкости. Затем теплоноситель перекачивается в теплообменник внутри здания, где тепло отбирается из теплоносителя и подается в систему водоснабжения или отопления.

Плоские коллекторы

Солнечные коллекторы с плоской пластиной (изображение любезно предоставлено

. Стеклянные коллекторы с плоской пластиной - это изолированные и защищенные от атмосферных воздействий коробки, содержащие темную пластину-поглотитель под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми крышками. металл или полимер, без крышки или корпуса. Этот тип коллектора является наиболее распространенным.

У обоих типов небольшие трубки проходят через коробку и переносят жидкость (воду или раствор антифриза).Когда солнечный свет попадает на темную пластину поглотителя, он нагревается и передает тепло жидкости, проходящей через трубки.

Сопутствующие материалы

Студенческие проекты
  • Повышение устойчивости энергосбережения в Williams
    Андерсон, Тед. Стажировка PDC, весна 2020 г.
    (Просмотр как документ Google)
  • Теплица Weston: солнечное термальное водонагревание для проекта Weston Field
    Тейлор, Пол. Geos 206, весна 2011 г.
    Просмотр PDF (в новом окне)
  • Дым на воде: использование энергии в Нататории Мьюира-Самуэльсона
    Хэнкок, Джиллиан.Geos 206, весна 2009 г.
    Просмотр PDF (в новом окне)
  • На пути к будущему использования солнечной энергии в колледже Уильямс
    Моковер, Алекс. Geos 206, Весна 2008
    Открыть PDF (в новом окне)
Установки

Solar Thermal 101 | Солнечные обогреватели для бассейнов от Aquatherm Industries, Inc.

Типы гелиотермических коллекторов

Солнечная тепловая энергия - это технология использования солнечной энергии для получения тепловой энергии, которую затем можно использовать для отопления или охлаждения.Солнечные тепловые коллекторы подразделяются на низко-, средне- и высокотемпературные коллекторы.

Коллекторы низкотемпературные

Изготовленный из прочных, но экономичных полимеров, этот тип коллектора может нагревать воду до температуры примерно 100 градусов по Фаренгейту (38 C) и чаще всего используется для обогрева плавательных бассейнов. Поскольку эти коллекторы не изолированы от элементов солнечным стеклом, таких как средне- или высокотемпературные коллекторы, их называют «неглазурованными» коллекторами.

Коллекторы среднетемпературные

Изолированный (остекленный) от элементов, этот тип коллектора обычно изготавливается из алюминия и стекла с медной пластиной-поглотителем. Этот тип коллектора используется для нагрева воды или воздуха в жилых и коммерческих помещениях. В некоторых случаях среднетемпературные коллекторы также используются в системах обогрева коммерческих бассейнов. Тем не менее, они по-прежнему считаются слишком дорогостоящими для систем обогрева жилых бассейнов.

Коллекторы высокотемпературные

Эти коллекторы, способные нагревать воду до температур, значительно превышающих температуру, необходимую для создания пара, часто используются в промышленных процессах предварительного нагрева. Существуют также коллекторы этого типа, которые используются для концентрации солнечного света с помощью зеркал или линз и обычно используются для производства электроэнергии.

Как работает солнечное отопление бассейна

Простой, надежный и доступный

Большинство солнечных нагревателей для бассейнов установлены для автоматической работы.

Солнечные обогреватели для бассейнов работают по очень простой концепции: с помощью существующего насоса и фильтрации вода из бассейна направляется в солнечные коллекторы, где она нагревается солнцем перед возвращением в бассейн. Хотя системы могут быть установлены для работы вручную, большинство из них устанавливается вместе с автоматическим контроллером. Контроллер, который подключен к двум датчикам, которые сравнивают температуру в бассейне с доступной солнечной энергией, затем подает сигнал на клапан с электроприводом, чтобы включить или выключить систему.

Установка проста, и на ее выполнение у средней бригады уходит около одного дня. Коллекторы обычно устанавливаются на крыше, но их можно разместить в любом месте, где постоянно попадает солнечный свет. Системы монтируются с помощью прочного монтажного оборудования из нержавеющей стали и нашего ремня из нержавеющей стали с полипропиленовым покрытием.

Правильно подобранная и установленная система солнечного отопления поднимет температуру неотапливаемого бассейна на 10–15 градусов по Фаренгейту, увеличивая (а часто и вдвое) продолжительность купального сезона.

Хотя средняя стоимость установленной системы сопоставима со средней стоимостью обычного газового обогревателя, мы можем гарантировать, что ваш клиент никогда не получит счета за коммунальные услуги от солнца. После установки солнечная система обогрева бассейна будет обеспечивать годы бесплатного обогрева и часто окупается всего за 3 года.

Эволюция дизайна солнечных коллекторов

1970-е годы - квадратная труба на трубе

  • Первые попытки создания полимерной солнечной системы обогрева бассейна.
  • Отслоение трубок из-за расширения и сжатия.
  • Более толстые стенки трубы приводят к низкой эффективности.

1980-е годы - Круглая труба на трубе

  • Круглые трубы и более тонкие стенки означают более высокую эффективность.
  • Деформация и ослабление из-за расширения и сжатия.

1990-е - Свободная трубка

  • Отдельные трубки устраняют напряжение от расширения и сжатия.
  • Пространства для улавливания листьев и мусора между коллекторами и крышей,
  • также приводит к снижению производительности от ветра.

сегодня - трубка и паутина

  • Предназначен для экстремального расширения и сжатия при максимальной площади поверхности солнечного коллектора.
  • Вентиляционные отверстия часто включают в себя, чтобы объединить преимущества снятия ветровой нагрузки трубчатого коллектора с площадью поверхности цельной плиты.

Расширение кооператива Cornell | Солнечные тепловые системы

Вакуумные солнечные коллекторы на крыше в Вашингтоне, округ Колумбия.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечное излучение в тепловую энергию. Эти системы отличаются от фотоэлектрических систем, поскольку фотоэлектрические системы преобразуют солнечное излучение в электричество, а не тепловую энергию.

Как они работают?

Основными компонентами солнечной тепловой системы являются солнечные коллекторы и резервуар для горячей воды. Солнечные коллекторы, как и солнечные батареи, устанавливаются на крыше здания. Солнечные коллекторы преобразуют солнечное излучение в тепло, которое затем передается в бак с горячей водой через теплоноситель.Жидкий теплоноситель состоит из воды, этиленгликоля или комбинации этих двух жидкостей. Есть два типа солнечных коллекторов: плоские и вакуумные. Вопрос о том, какой коллектор предпочтительнее для вашей системы, зависит от ряда факторов: крыши рассматриваемого здания, вашего бюджета, климата вашего местоположения и типа системы, которую вы хотите спроектировать.

После того, как бак с горячей водой нагреется, горячую воду можно разлить по всему дому или перелить в бойлер.Если ваша солнечная тепловая система не вырабатывает достаточно тепла для резервуара с горячей водой, сработает резервная система.

Какие бывают солнечные тепловые системы?

Доступны два типа солнечных тепловых систем: активные и пассивные. Активные системы дороже пассивных, но при этом более эффективны. Наиболее частые применения этих систем:

  • Горячее водоснабжение (ГВС)
  • Отопление бассейна или гидромассажной ванны
  • Системы отопления помещений

Почему стоит пойти на солнечную тепловую энергию?

На установку солнечной тепловой системы потребуется:

  • удовлетворить 90-100% ваших потребностей в горячей воде летом
  • снизить выбросы парниковых газов
  • уменьшить вашу зависимость от невозобновляемых источников энергии, которые подвержены колебаниям цен
  • ведет к долгосрочной финансовой экономии
  • ведет к преимуществам маркетинга и связей с общественностью для предприятий

Сколько это будет стоить?

Оцените стоимость и энергоэффективность солнечной тепловой системы.

Последнее обновление 14 января 2021 г.

Ячеистые солнечные тепловые коллекторы более эффективны?

Новая технология солнечного нагрева горячей воды обеспечивает более эффективное отопление, чем сопоставимые технологии, но полевые испытания, проведенные GSA, показали, что системы, вероятно, являются рентабельными только в определенных приложениях.

В рамках своей инициативы Green Proving Ground GSA установила сотовые солнечные тепловые коллекторы на двух зданиях (генерал-майор Эммет Дж.Bean Center в Индианаполисе и здание региональной штаб-квартиры GSA в Оберне, штат Вашингтон), чтобы определить, соответствует ли система заявленным требованиям о высокой эффективности и минимальных потерях тепла по сравнению с обычными солнечными тепловыми коллекторами.

Плоские солнечные тепловые системы используют плоскую поверхность для сбора солнечного света для улавливания солнечного света, который используется для нагрева жидкости, которая затем направляется в резервуар для хранения. Сотовые модели размещают прозрачную изоляцию в форме сот над поверхностью сбора энергии, что позволяет солнечному излучению проходить через поверхность сбора, подавляя конвекцию, чтобы минимизировать потери тепла.

По сравнению с обычными плоскими коллекторами полевые испытания GSA показали, что сотовая технология обеспечивает более высокую мгновенную эффективность, чем все другие системы в конфигурациях, где требуются более высокие температуры жидкости, но имеют тенденцию к снижению производительности, когда необходимая температура жидкости ниже (т. Е. диапазон 140 градусов по Фаренгейту, наиболее распространенное приложение).

Сотовая технология, вероятно, будет намного более эффективной в приложениях, где жидкость, поступающая в коллектор, всегда близка к уставке горячей воды 140 градусов, например, при повторном нагреве контура горячей воды и обогреве помещений.Приложение, смоделированное для этого исследования, требовало гораздо более низкой средней температуры жидкости на входе.

Системы не были рентабельными ни для одного из зданий, включенных в исследование, отчасти из-за высокой первоначальной стоимости. Однако в некоторых приложениях системы могут обеспечить экономию средств. Рассмотрите возможность использования гелиотермального горячего водоснабжения, если в вашем доме есть:

1) Центральное горячее водоснабжение. Объекты с небольшими децентрализованными системами в точках использования неприменимы для солнечных тепловых установок.Согласно отчету, крупные центральные системы обеспечивают экономию за счет масштаба.

2) Большие нагрузки на горячую воду. Есть ли на вашем предприятии кухни, бассейны с подогревом и душевые? Солнечные тепловые системы могут быть хорошим выбором при условии, что ваши водные нагрузки постоянны в течение недели и года. «Чем больше возмещаемая нагрузка, тем более рентабельными становятся системы», - отмечает GSA.

3) Высокие затраты на электроэнергию. «За последние несколько лет в отрасли природного газа произошло значительное сокращение затрат», - сообщает GSA.«Экономика солнечной тепловой системы чувствительна к расходам на источники топлива. Удельная стоимость электроэнергии из электричества в некоторых местах во много раз выше, чем у природного газа. Солнечное водонагревание также соперничает с высокими затратами на пропан и мазут ».

GSA рекомендует использовать детальную программу моделирования, рассчитанную менее чем за час, для расчета затрат жизненного цикла и оптимизации затрат при изучении возможности установки солнечной горячей воды на объекте. Система должна быть смоделирована с использованием данных о производительности солнечных тепловых панелей с рейтингом SRCC, что гарантирует, что вы в конечном итоге выберете систему нужного размера и предоставит вам точный анализ.

Солнечные фотоэлектрические и тепловые - брак, заключенный на небесах?

Поместив солнечный тепловой коллектор за солнечной фотоэлектрической (ФЭ) батареей, фотоэлектрические элементы можно охлаждать. В то же время солнечный коллектор может собирать большую часть энергии, которая проходит через массив, которая в противном случае была бы потеряна, восстанавливая ее для производительного использования.

Коллектор передает захваченную энергию циркулирующей среде, жидкости или воздуху, который, в свою очередь, доставляет ее туда, где ее можно хранить или использовать, например, в резервуар с горячей водой, в строительное пространство или на землю для последующего извлечения тепловым насосом.В этом удачном сценарии солнечные фотоэлементы охлаждаются путем контакта с солнечным тепловым коллектором до более оптимальной рабочей температуры, в идеале около 25 ° C. Обеспечивая как тепловую, так и электрическую формы энергии, брак приводит к процессу когенерации солнечной энергии.

Очень просто

Концепция привлекательно проста и логична. Хотя для индустрии, насыщенной технологиями отдельных устройств, потребовалось некоторое время, чтобы пенни упал. Когда это произойдет, это может быть откровением.

Возьмем, к примеру, случай Эла К. Рича, который разработал солнечный тепловой коллектор Skyline , произведенный его компанией SolarRoofs.com Inc.

Он понял, что из профилированного поддона, являющегося частью конструкции Skyline, можно сделать идеальный воздухосборник, но, создав воздухосборники в прошлом, он решил пойти еще дальше. Как говорит Рич: «Соединить два и два вместе и увидеть, что, просто заменив существующее остекление фотоэлектрической панелью, наш воздушный коллектор станет отличным гибридным фотоэлектрическим и тепловым коллектором, это было не так уж сложно.”

Он описывает солнечные системы горячего водоснабжения и солнечные электрические системы как полностью дополняющие друг друга, представляющие собой источник энергии и энергосбережения, который может существенно изменить (традиционные) потребности в энергии. Эта комбинация, по его словам, позволяет более эффективно использовать ценное пространство на крыше, коллекторная часть системы более чем вдвое увеличивает выходную мощность на квадратный метр только за счет солнечной фотоэлектрической компоненты.

Джон Холлик, глава канадской компании Conserval Engineering соглашается с этим, утверждая, что фотоэлектрические тепловые системы (PV-T) могут генерировать в четыре раза больше энергии, производимой с той же площади поверхности, при увеличении стоимости всего на 25%.

При стоимости более одного блока любого типа, комбинированный блок может быть произведен гораздо дешевле, чем два отдельных тепловых и фотоэлектрических блока.

Холлик также подчеркивает невыгодность отказа от охлаждения солнечных фотоэлектрических батарей, указывая на то, что при повышении на каждый градус выше 25 ° C электрическая мощность падает до полпроцента. Таким образом, типичная солнечная батарея на крыше при температуре 55–75 ° C будет обеспечивать на 15-25% меньше электроэнергии. Если температура поднимется до 80 ° C, что вполне возможно при ярком солнечном свете, массив мощностью 10 кВт может выдать немногим более 7 кВт.

Использование гибридного решения для управления температурой фотоэлектрических солнечных батарей с одновременным продуктивным использованием «отработанного» тепла может сократить период окупаемости солнечных фотоэлектрических систем на треть, утверждает Холлик. Кроме того, комбинированная система, вероятно, будет эстетически более привлекательной, чем одна солнечная тепловая система, будучи усилена «высокотехнологичным» солнечным наложением фотоэлектрических элементов и приведет к более однородному массиву крыш.

Из-за преимуществ, предлагаемых PV-T, Винод Хослер, известный как основатель Sun Microsystems, но впоследствии предприниматель в области альтернативной энергетики, описал гибридный подход как «гигантский скачок в области, где инженеры ликуют по поводу самых постепенных достижений. ».

Но, несмотря на то, что PV-T был в центре внимания НИОКР в течение двух десятилетий - свидетельством тому является, например, исследовательская инициатива PV BONUS в Соединенных Штатах, работа Международного энергетического агентства Task 35 PV-T и обширные исследования. в Израиле - преимущества этого скачка еще не получили такого широкого распространения, как некоторые надеялись.

С коммерческой точки зрения многие компании, производящие солнечную энергию, были полностью заняты удовлетворением спроса на тепловые и солнечные фотоэлектрические системы и улучшением своих отдельных систем, в то время как технически существовали такие проблемы, как поддержание долгосрочной стабильности солнечных фотоэлектрических элементов при использовании с солнечными тепловыми коллекторами.

Тем не менее, ряд продуктов начал продаваться.

Модель ПВ-Т
Коллекторы

PV-T могут быть сконструированы аналогично солнечным тепловым коллекторам, обычно в коробке со стеклянной крышкой, или могут быть больше ориентированы на конструкцию солнечных фотоэлектрических панелей, с меньшей изоляцией и без стеклянной крышки.

Можно ожидать, что последняя концепция будет иметь более низкую эффективность преобразования, чем первая, но более высокий электрический выход, и она будет более восприимчива к изменениям выходной мощности в ветреную погоду.

В любом случае фотоэлектрический элемент может быть на основе аморфного или кристаллического кремния, обычного или тонкопленочного и состоять из солнечных элементов с одним, двумя или тремя переходами в зависимости от компромисса между эффективностью преобразования и стоимостью.

Средой, используемой для отвода тепла от теплового поглотителя системы и охлаждения солнечной фотоэлектрической батареи, может быть жидкость, обычно вода или воздух. Вода, обычный радиатор в солнечных тепловых устройствах, циркулирует по трубам, расположенным извилистым образом или намотанным по окружности, чтобы иметь максимальную площадь поверхности, контактирующую с пластиной поглотителя с черной поверхностью, к которой они тесно прикреплены.

Продолжение этих труб проходит либо через замкнутый контур в резервуар для горячей воды, чтобы нагреть воду для бытовых нужд, либо в землю, откуда она может впоследствии забираться наземным тепловым насосом. Циркуляционный насос, используемый для подачи воды по замкнутому контуру, может питаться от солнечной фотоэлектрической батареи с резервным питанием от сети, если это необходимо.

Если, с другой стороны, в качестве теплоносителя / хладагента используется воздух, воздух, используемый для вентиляции фотоэлектрической солнечной батареи, может быть передан через нагнетательную камеру и воздуховоды в систему отопления помещения или передан в теплообменник, где тепловая энергия извлекается и хранится, например, в нагревателях ночного хранения или в горячей воде.

Решения BIPV-T на рынок

Воздушные системы, в частности, поддаются архитектурной интеграции. В интегрированной в здание PV-T системе воздух, проходящий через последовательные солнечные фотоэлектрические элементы, образующие часть крыши или фасада, затем может проходить в воздушную камеру / канал с непрерывным потоком. Это избавляет от необходимости использовать несколько отдельных модулей.

Conserval Engineering Inc со штаб-квартирой в Торонто является сторонником этого подхода. Компания Conserval модернизировала свою существующую технологию пассивного солнечного отопления SolarWall® , в которой солнечное излучение, захваченное перфорированным металлическим фасадом, нагревает воздух, протекающий за металлом, чтобы обеспечить теплый воздух для здания, путем размещения солнечных фотоэлектрических панелей над фасадом, что, по сути, является солнечный тепловой коллектор.

Испытания, проведенные компанией, показывают, что эффективность наложения солнечных панелей на 10% выше, благодаря охлаждающему эффекту коллекторного воздуха, чем это было бы в противном случае, в то время как охлаждение солнечных фотоэлементов также защищает их от перегрева. повреждать.

Согласно данным Conserval, гибридная SolarWall PV-T обычно вырабатывает 300–400 Вт / м 2 электроэнергии и тепловой энергии, от четверти до трети этой суммы составляет фотоэлектрическая / электрическая составляющая. Вариантом этого продукта является SolarDuct PV-T , модульная система, предназначенная для крыш и приложений, в которых установка на стену невозможна.

В Испании солнечная стена, установленная в публичной библиотеке недалеко от Барселоны, состоит из модулей PV-T, которые были разработаны как стандартные элементы здания немецкой компанией Phototronics SolarTechnic GmbH . Модули PST, разработанные для вертикальных фасадов жилых и коммерческих зданий, объединяют солнечные фотоэлектрические и тепловые элементы в изолированном стеклянном сэндвиче. Используется рекуперация тепла воздуха.

Дания Aidt Miljo A / S предлагает меньшее по размеру решение PV-T на воздушной основе, в этом случае отдельные модули могут быть переоборудованы в здания.Его гибрид SolarVenti состоит из солнечного коллектора и солнечной фотоэлектрической панели вместе с вентилятором для выдува воздуха, нагретого солнечными фотоэлектрическими батареями, в пространство на крыше или в комнату, на которой установлен агрегат.

Вентилятором можно управлять с помощью термостата, регулятора скорости вентилятора или ручного переключателя. Компания заявляет, что система практически не требует обслуживания и рекомендует ее для жилых и других помещений, особенно тех, которые простаивают в течение длительного времени, где она может бороться с холодом, влажностью, плесенью и гнилью.Блоки, доступные в четырех размерах, имеют поглотитель из алюминиевой пластины с перфорированным войлочным матом под фотоэлектрической панелью мощностью 6, 12 или 18 Вт.

Существуют также возможности, связанные с энергосберегающими тонкопленочными фотоэлектрическими элементами, такими как продукт «отклеивание и приклеивание» Uni-Solar® от United Solar Ovonic. Это используется для изготовления металлических крыш, вырабатывающих электричество. Добавление воздухозаборника непосредственно под кровлей вместе со средствами рекуперации тепла приводит к де-факто в интегрированной системе PV-T (BIPV-T) здания.

Тем не менее, воздушные системы не обладают монополией на интегрированные в здания PV-T, так как жидкостные системы также используются. Примером может служить HYSOLAR® от Международного консорциума чистой энергии со штаб-квартирой в Швейцарии. Гибридная технология ICEC подходит для интеграции крыши и фасада, а также доступна в виде отдельных модулей.

Среди других фирм, поддерживающих воду, - Solimpeks Solar Energy Corp. в Турции, с ее гибридными коллекторами Volther .По словам руководителя отдела исследований и разработок Йопа Хука, всего 25 м 2 коллектора PV-T могут обеспечить всю энергию, необходимую для обычного семейного дома в Северной Европе в течение года, если излишки электроэнергии хранятся в батареях или топливных элементах, а тепло хранится в них. землю и восстанавливается в холодную погоду тепловым насосом.

Доступные в двух размерах, мощностью 175 Вт и 750 Вт, коллекторы Volther имеют монокристаллические солнечные фотоэлектрические панели и абсорбер с медным пластинчатым теплообменником, каждый блок помещен в алюминиевый корпус с крышкой из закаленного стекла с низким содержанием железа.

Holtkamp Solar Energy Systems Co в Германии продает комбинированный коллектор PV-T серии трех типоразмеров мощностью 180 Вт и /2295 Вт th , 360 Вт e /1530 Вт th и 180 Вт e /765 W th . Система объединяет 72, 144 или 216 монокристаллических кремниевых элементов с солнечными тепловыми коллекторами и использует воду в качестве теплоносителя / охлаждающей жидкости.

Израильская компания Millenium Electric Ltd (ранее Chromagen Solar Energy) использовала воздух и воду в качестве теплоносителя.В различных версиях моно- или поликристаллические кремниевые солнечные фотоэлектрические батареи, производимые компанией, охлаждаются воздухом или водой, что дает до 30% больше энергии в год, чем обычные солнечные фотоэлектрические панели при аналогичных условиях.

Согласно Millenium, интегрированный гибридный коллектор PV-T может обеспечить общую эффективность преобразования 85%. Мощность одной из базовых панелей PV-T составляет 340 Вт e и 1,5 кВт th . Как жилые, так и коммерческие системы могут быть подключены к сети.

Компания, которая рассматривает PV-T как следующий большой шаг вперед в солнечной энергии, также предполагает внедрение технологии когенерации в масштабах коммунальных услуг. Таким образом, компания разработала систему, в которой оба вида энергии используются для нагрева воды с образованием пара для приведения в действие паровой турбины, которая подключена к электрическому генератору.

Концентрация силы

Сочетание солнечной фотоэлектрической и солнечной энергии может быть еще больше обогащено за счет концентрации солнечной энергии.

Когда шведская компания Absolicon Solar Concentrator AB назвала свой флагманский гибридный продукт Absolicon X10 , это обозначало уровень концентрации солнечных лучей, обеспечиваемый параболическим желобным рефлектором, внутри которого установлена ​​комбинация «двойных солнечных батарей» PV-T.

Более того, система слежения за солнцем под управлением программируемой логики (ПЛК) гарантирует, что рефлектор отслеживает солнце, так что солнечный свет остается сфокусированным на элементе PV-T. Если температура солнечной фотоэлектрической панели превышает определенное значение, устройство автоматически отворачивается от солнца

X10 предлагается в четырех различных длинах: 6, 10, 14 и 18 метров, и блоки могут быть соединены для последовательной установки. Системы работают в различных условиях, включая центр лесного хозяйства в Испании, загородный дом в Швеции и объект в Севилье, Испания, где имеются автономные наземные установки, связанные, по крайней мере, в одном случае с накоплением тепла в земле. .

Система, установленная на крыше в больнице Харносанд, Швеция, обеспечивает солнечное охлаждение. Система прекурсоров, установленная в Музее всемирного наследия в Скуле, Швеция, работает уже более двух лет и, как говорят, дает хорошие результаты

Концентрированная солнечная энергия может обеспечить более высокую температуру воды, чем стандартные (неконцентрирующие) системы. Компания HelioDynamics со штаб-квартирой в Кембридже использует линейные отражатели Френеля в своих солнечных концентраторах и, как сообщается, вместе с израильской фирмой Zenith Solar разработала фотоэлектрическую тепловую систему с высокой концентрацией (HCPV-T), которая может производить пар для работы турбины или достаточное количество горячей воды для работать через генератор органического цикла Ренкина, при этом отработанное тепло по-прежнему доступно для воды, отопления помещений или технологического отопления.

Нет идеального брака

Нет идеального брака, и брак между солнечными фотоэлектрическими и солнечными батареями не исключение. Для начала, два типа генерации несовместимы в том смысле, что оба становятся непродуктивными вместе, когда солнечная энергия низка, например, зимой в северной Европе и на других территориях на схожих широтах.

Это, конечно, тот период, когда потребность в генерируемом тепле и свете наиболее высока. Для установки системы требуются как трубопроводы, так и кабели для тепловых и электрических цепей, а гибридные блоки могут быть более громоздкими и тяжелыми, чем отдельные блоки.Любой отказ охлаждающей жидкости от циркуляции из-за закупорки, утечки или по другой причине может привести к повреждению солнечной фотоэлектрической батареи из-за перегрева.

Однако, учитывая ее неоспоримые преимущества - улучшенное использование доступной солнечной энергии, избежание конкуренции между двумя компонентными технологиями за ограниченное пространство на крыше и обеспечение как тепловой, так и электрической энергии - гибридная технология может приблизить нас к тому времени, когда Солнечные возобновляемые источники энергии могут экономически конкурировать с существующими традиционными источниками энергии.

Солнечное тепловое и водяное отопление

Солнечная тепловая энергия - это технология, предназначенная для использования солнечного света для получения тепловой энергии (тепла). Это тепло часто используется для нагрева воды, используемой в домах, на предприятиях, в плавательных бассейнах, а также для отопления внутренних помещений зданий (обогрев помещений).

Чтобы нагреть воду солнечным светом, солнечный тепловой коллектор нагревает жидкость, которая прокачивается через него. Когда жидкость перекачивается через коллектор, жидкость нагревается.Теперь нагретая жидкость откачивается из коллектора через теплообменник.

Теплообменники обычно состоят из меди и обычно находятся внутри резервуара для хранения солнечной энергии. Это позволяет теплу в жидкости передаваться - или обмениваться, отсюда и название - в воду в резервуаре для хранения.

Накопительный бак является важным элементом любой солнечной тепловой системы, так как он позволяет сохранять все тепло, вырабатываемое солнечным тепловым коллектором, для использования в любое время, когда это необходимо.

Солнечные тепловые коллекторы классифицируются Управлением энергетической информации (EIA) как коллекторы с высокой, средней или низкой температурой.

Коллекторы высокотемпературные

Высокотемпературные коллекторы, также называемые концентрирующими коллекторами, используют зеркала и / или линзы для концентрирования солнечного света для достижения очень высоких температур (от 750F до 1000F). Этот метод называется Concentrated Solar Power, или CSP. Эти высокие температуры используются в крупномасштабном производстве энергии, обычно для вращения паровых турбин.

Системные проекты

Параболический желоб - Электростанции с параболическим желобом используют изогнутое зеркало для отражения солнечного света на центральную точку фокусировки - обычно стеклянную трубку, содержащую жидкий теплоноситель. Эта трубка проходит по длине желоба и расположена в фокусе зеркал, чтобы собирать большое количество тепловой энергии.

Эта технология используется и полностью работает во всем мире. В Калифорнии система SEGS использует эту технологию на 9 различных электростанциях для выработки электроэнергии мощностью более 350 мВт.На заводе Nevada Solar One также используется этот тип коллектора мощностью 64 МВт.

Power Tower - также известные как электростанции с центральной башней - генерируют большое количество тепловой энергии, используя тысячи зеркал с системами слежения, чтобы постоянно улавливать и фокусировать тепловую энергию солнца на центральной фокальной башне. Внутри башни концентрированный солнечный свет нагревает передающую среду - обычно расплавленную соль - до температуры более 1000F. Эта расплавленная соль затем поступает в большой резервуар для хранения, где накапливается энергия, и в конечном итоге перекачивается в парогенератор.Затем парогенератор вырабатывает электричество.

Solar Two была одной из таких электростанций, использующих эту технологию, и многие другие электростанции в настоящее время строятся по всему миру с использованием этой технологии.

Дизайн посуды

Система солнечных тарелок использует большую отражающую параболическую тарелку для фокусировки солнечного света в одну точку фокусировки. В этой фокусной точке приемник улавливает тепловую энергию и преобразует ее в электричество, используя паровой двигатель или двигатель Стирлинга.

Эта система используется из-за высоких температур, которых она может достичь из-за высокой концентрации света. Более высокие температуры позволяют лучше преобразовывать электричество.

Эта технология в настоящее время используется для производства большого количества электроэнергии в Калифорнии компаниями Southern California Edison и San Diego Gas & Electric, общая мощность которых превышает 750 МВт.

Коллекторы среднетемпературные

Коллекторы средней температуры часто относятся к солнечным водонагревательным системам в виде плоских пластин или вакуумных трубчатых коллекторов.Эти коллекторы используются для сбора, хранения, использования тепла для горячего водоснабжения (например, для душа, стирки или технологических процессов, среди прочего), для обогрева помещений и для охлаждения помещений (с использованием различных типов систем охлаждения с тепловым приводом, таких как как абсорбционный чиллер.

Коллекторы вакуумные

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) очень эффективно удерживают большой процент тепла, собираемого от солнца. Каждая трубка работает независимо от других и окружена стеклянной трубкой с двойными стенками.Между двойными стенками находится глубокий вакуум, создающий эффект «термоса», который значительно увеличивает его теплоизоляцию. Такая конструкция позволяет солнечному свету проходить через стекло, но не пропускает тепло.

Во многих вакуумных трубчатых коллекторах, таких как SPP-30A, используется технология тепловых трубок. Медная тепловая трубка находится внутри откачанной трубки и удерживается на месте тонкими металлическими пластинами, называемыми ребрами теплопередачи. Тепловая трубка также находится под вакуумом, что позволяет воде внутри кипеть при гораздо более низкой температуре.

Когда вода закипает, пар поднимается к верхней части тепловой трубы, которая находится внутри коллектора. Вода или жидкий теплоноситель (обычно смесь воды и гликоля) проходит через коллектор, где входит в контакт с верхними частями тепловых трубок, тем самым быстро нагреваясь. Затем оно проходит через теплообменник, обычно являющийся частью резервуара для хранения, где тепло сохраняется для немедленного или будущего использования.

Плоские коллекторы

Плоские коллекторы обычно состоят из ряда медных трубок в очень хорошо изолированной стеклянной коробке.Солнечный свет падает на стекло, а тепло удерживается внутри прочной изоляцией. Когда вода или теплоноситель проходит через коллектор, тепло, улавливаемое солнцем, передается жидкости.

Эта жидкость затем нагревается и циркулирует обратно через теплообменник, где тепло накапливается для немедленного или последующего использования в системах горячего водоснабжения или отопления помещений.

Коллекторы низкотемпературные

Под низкотемпературными коллекторами обычно понимаются неглазурованные или неизолированные плоские панели для обогрева бассейна.Эти коллекторы в значительной степени зависят от прямого солнечного света и теплых погодных условий для эффективной работы.

Панели солнечных батарей

Солнечные тепловые коллекторы, используемые для обогрева бассейнов, часто изготавливаются из ПВХ или других пластиковых композитов. Вода в бассейне обычно циркулирует напрямую через эти панели бассейна с использованием существующего фильтра бассейна. Иногда может потребоваться дополнительный «бустерный насос», особенно в более крупных коммерческих системах.

Дифференциальный контроллер часто используется для отвода воды в бассейне в теплых и благоприятных условиях, а также для предотвращения попадания воды из бассейна в коллекторы при понижении температуры, например, ночью или при неблагоприятных погодных или неблагоприятных погодных условиях.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *