Установка солнечных коллекторов

Как работают солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы — это функциональные конструкции, используемые для производства энергии. Его светочувствительные элементы поглощают свет и нагревают жидкость или воздух в трубах.

Принцип работы солнечного коллектора (СК): солнечные лучи нагревают черную пластину, и энергия накапливается для бытового использования. Такой способ ее получения является экологически чистым и экономичным.

Выделяют следующие типы бытовых коллекторов.

Более подробно каждый из этих типов описан ниже.

Уровневые.

Популярные и доступные устройства. Они состоят из плоской светочувствительной пластины, прикрепленной к теплопроводящей трубке, стеклянного покрытия, теплоизоляции и металлического каркаса. Пластины поглощают солнечный свет и накапливают тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. В отличие от других типов, они теряют большую часть поглощенного тепла. Они неэффективны в пасмурную погоду. Повышенная влажность вредит конструктивным элементам.

Вакуумные.

Существует два типа вакуумных коллекторов: с прямым и непрямым теплообменом. Первый используется в теплые периоды, второй — круглый год. В основе этой конструкции лежит вакуумная система из трубок, содержащих металлические стержни с теплоносителем. Такие установки работают по теплому принципу. Он характеризуется оптимальной производительностью.

Воздух.

По условиям эксплуатации они схожи с квартирными. Однако в воздушных коллекторах в качестве хладагента используется воздух. Их устанавливают для отопления жилых помещений. Нагретый воздух заполняет пространство с помощью воздуховодов и вентиляторов.

Тип устройства выбирается и ориентируется на его предназначение. Конструкции подходят для коттеджей, дач, поселков и дуплексов.

Где устанавливать гелиоколлекторы

Важным условием для работы коллектора является открытое пространство, куда в любое время года свободно попадают прямые солнечные лучи. Устройство устанавливается на территории частного дома, которую не затеняют другие постройки или деревья. В большинстве случаев светочувствительные пластины размещают на крыше здания.

Распространенным методом является установка нескольких пластин. Для установки подходят как скатные, так и плоские крыши. Из-за большого веса коллекторов их крепят к несущим конструкциям, таким как балки, ригели, балки и т. д.

Устройства устанавливаются на балконах или горизонтальных поверхностях фасада. Для более эффективной работы российские светочувствительные элементы размещают строго на южной стороне. Если их отклонить на запад или восток, коэффициент поглощения солнечного света снижается.

Как рассчитать площадь коллектора

Площадь рабочего стола системы рассчитывается с учетом типа и особенностей местности. Следует помнить, что производительность коллектора зависит от температурного режима и количества солнечной энергии.

В России действует летняя цена за м². В другие периоды — до 160 кВт/ч в месяц, 20-80 кВт/ч в месяц.

Для обеспечения горячей водой необходимо примерно 100*1. 16*30 = 3. 48 кВт/ч. В данном случае 1. 16 Вт*ч — это энергия, необходимая для нагрева 1 кг воды на 1°C.

Тепловые насосы используются для регулирования производства энергии в странах с жарким климатом. Их также закрывают плотными тентами летом, когда конструкция вырабатывает много энергии. Схема установки и ассортимент светочувствительных элементов оговариваются индивидуально.

Каким должен быть угол наклона коллектора

Угол установки плоских солнечных коллекторов зависит от следующих факторов

В сопроводительных инструкциях производитель указывает оптимальный угол наклона для каждого солнечного нагревателя. Соблюдение всех условий для определения скорости угла наклона способствует более эффективной работе оборудования.

Необходимые инструменты и материалы для монтажа солнечного коллектора

Солнечные коллекторы устанавливаются в сельской местности. В результате сама конструкция, система трубопроводов и все вспомогательные компоненты подвергаются пагубному воздействию окружающей среды. Возможны эрозия и деформация. Поэтому при монтаже используются только материалы из нержавеющей стали.

Устанавливайте солнечный коллектор с помощью следующих вспомогательных инструментов

Надежность, эффективность и долговечность оборудования зависят от качества монтажа.

Схемы подключения солнечного коллектора

При установке солнечного водонагревателя или системы отопления к устройству необходимо подключить накопительный бак. Это необходимо из-за неравномерного потребления энергии и распределения вырабатываемого тепла. Со временем бак наполняется водой, которую владелец системы использует по своему усмотрению.

Рекомендуется устанавливать стандартный бойлер или регулируемый бак. Разумно спроектированная конструкция представляет собой соединение коллектора и теплопроводника, который взаимодействует с котлом.

Отопление дома.

В северо-восточных регионах России осенью и зимой нет максимума солнечной активности. Солнечные коллекторы используются как вспомогательный источник энергии для отопления. Схема подключения показана на рисунке ниже.

Солнечные коллекторы подключаются к водопроводу и транспортным насосам. Энергия используется для косвенного нагрева помещений.

Горячее водоснабжение.

Существует два варианта использования. Они предназначены для лета и зимы.

Первый вариант подходит для жителей Дакки. Он нагревает воду только летом. Поэтому такие установки практически не простаивают. Солнечный коллектор должен быть установлен ниже уровня накопительного бака, чтобы обеспечить естественную циркуляцию воды.

Зимой в качестве теплоносителя используется антифриз, который заливается в накопительный бак со змеевиками. Благодаря непрерывной циркуляции вода постоянно нагревается до оптимальной температуры.

Отопление + Znx

Суть системы подключения — сочетание отопления и процесса ZCE. Во внутреннем баке используется двухконтурный теплоаккумулирующий бак. Это способствует отделению технической воды от питьевой. Для автоматизации в схему включен контроллер SC, позволяющий избежать перерасхода воды.

Для подогрева бассейна

Погружные насосы используются для обогрева переносных или стационарных бассейнов. Их можно заменить автоматическими насосными станциями, которые циркулируют холодную воду из бассейна и нагревают ее с помощью СК.

Монтаж и стоимость подключения гелиоколлектора специалистами

Установка солнечных коллекторов — это рабочая задача. Если у вас есть опыт в решении подобных задач, вы можете выполнить установку самостоятельно.

Перед установкой желательно изучить инструкции и почитать информацию на профессиональных форумах. Установку популярных СК «Солтек» и Solar Fox можно посмотреть в специальном видеоролике.

Монтаж солнечных коллекторов и подключение их к водопроводу можно заказать в сертифицированных компаниях. Цены на установку зависят от района. Минимальная сумма составляет 12 000 BC.

Использование коллекторов для частичного или полного отопления и нагрева горячей воды — вполне жизнеспособное решение. Это экологически чистый и доступный способ получения энергии, который помогает экономить на коммунальных платежах.

Устройство и принцип действия солнечных коллекторов для ГВС

Площадь солнечного коллектора составляет 2 м². Сторона, обращенная к солнцу, покрыта специальным светопоглощающим слоем, поглощающим почти 95 % тепла. Обратная (теневая) сторона имеет специальную двухслойную изоляцию толщиной 70 мм. Рассчитайте теплопотери, возникающие на теневой стороне. Коэффициент теплопроводности изоляции составляет 0,03 вт/м*°C. Учитывая толщину и разницу температур, потери составят 45°C или 50 Вт. Края солнечных коллекторов, труб и т. д. Снижение яркости свечения. Благодаря специальному селективному покрытию и правильно подобранному расстоянию между стеклом и абсорбером, тепловая эмиссия и воздушные синагоги сведены к минимуму. Это приводит к потерям тепла в 250-450 Вт для солнечного коллектора длиной 2 метра. Эти потери подтверждены испытаниями и сертификатами солнечных коллекторов.

Для расчета потока солнечной энергии, равного 1000 Вт/м², тепловые потери отнимаются, и получается значение 700 Вт/м². Для коллектора с поверхностью 2 м² фактическая выработка тепла составляет 1300-1400 Вт при разнице температур 45°C.

Благодаря автоматизации солнечные панели с плоскими пластинами начинают работать при температуре, превышающей ее всего на несколько градусов. Это особенно важно для подогрева бассейнов и холодильных жидкостей (например, тепловых насосов), что позволяет сократить потери тепла и повысить производительность.

Следует отметить, что поглощающая поверхность типичного китайского вакуумного коллектора диаметром 47 мм и длиной 1,8 м составляет всего 0. 047 м*1. 8 м*18 =1. 522 м². По фактическим данным сертифицированных центров, при наилучшей 75% производительности, при идеальных погодных условиях, вакуумный солнечный коллектор мощностью 1000 Вт/м² будет вырабатывать 1100 Вт. Цены выше этих показателей не могут быть достигнуты естественным путем.

Вакуумные солнечные водонагреватели с плоской рабочей площадью солнечного водонагревателя

Отношение апертуры (рабочего стола) к общей поверхности вакуумного солнечного коллектора в два раза больше, чем у солнечного коллектора. Следует отметить, что поглощающая поверхность типичного китайского вакуумного коллектора диаметром 47 мм и длиной 1,8 м составляет всего 0. 047 м*1. 8 м*18 =1. 522 м².

Высококачественный солнечный коллектор плоской пластины. Плоские коллекторы состоят из элементов, поглощающих солнечное излучение, прозрачной крышки и теплоизоляционного слоя. Поглощающие элементы называются абсорберами, которые соединены с системой теплопередачи. Прозрачный элемент (стекло) обычно изготавливается из закаленного стекла с пониженным содержанием металла. Чем больше падающей энергии передается теплоносителю, поступающему в коллектор, тем выше его производительность. Для повышения этой эффективности используются специальные визуальные покрытия, которые не излучают тепло в инфракрасном спектре. Распространенным решением для повышения эффективности коллекторов также является использование медных листов благодаря их высокой теплопроводности.

Конструкция солнечных коллекторов с вакуумными трубками Вакуумные стеклянные трубки являются тепловыми — одна трубка находится в другой трубке и между ними создается технический вакуум. В стеклянную трубку вставляется бронзовая тепловая трубка, прикрепленная к стеклянной трубке тонким алюминиевым листом.

Тепловая трубка представляет собой закрытую медную трубку с небольшим количеством «кипящей жидкости». Кипящая жидкость — это, как правило, вода под низким давлением. Под воздействием тепла жидкость испаряется при температуре около 30°C, поглощая тепло из вакуума. Пар поднимается к верхней части головки, где конденсируется и отдает тепло жидкости, которая не сгорает в хладагенте главного контура. Конденсат стекает вниз, и весь процесс повторяется снова. Однако при дальнейшем повышении температуры плотность пара увеличивается, а плотность воды уменьшается. В критической точке плотность равна, процессы конденсации и испарения прекращаются, поступающая энергия только передается, поскольку толщина стенки латунного стержня невелика (0. 5 мм), эффективность передачи низкая. Приемник солнечного коллектора в лучшем случае изолирован латунью из минеральной ваты, обычно толщиной всего 4 см, и закрыт наручным листом.

Фактическая степень эффективности недействующих солнечных коллекторов составляет 70%.

Производительность вакуумного солнечного коллектора складывается из потерь на отражение и поглощение, а также поглощения и потерь тепла за счет теплового излучения от поглощающего слоя. Неэффективность также обусловлена тем, что солнце нагревает поверхность внутренней стеклянной колбы, откуда тепло передается через стекло (плохой теплопроводник) к бронзовой трубке на тонкой алюминиевой пластине. Значительные потери тепла происходят через изоляцию коллектора из минеральной ваты.

Начальная производительность (визуальная) вакуумного коллектора на 10-15% ниже, чем у плоского. Это подтверждается всеми исследованиями и сертификатами, и продавцы вакуумных коллекторов этого не скрывают. Поэтому при разнице между нагретым хладагентом и окружающим воздухом до 50 °C качественные солнечные панели более эффективны. Если разница велика, то отдача вакуумного коллектора по сравнению с уровнем незначительна, а в зимнее время сокращается продолжительность светового дня. Поэтому годовое производство тепловой энергии высококачественных плоских солнечных коллекторов выше.

Солнечные коллекторы, установленные под углом до 50-70°, часто не работают из-за того, что их заносит снегом. Только плоские солнечные панели могут включать функцию принудительного оттаивания, пропуская высокотемпературный тепловой раствор через солнечный коллектор в течение нескольких минут. Снег тает благодаря минимальным потерям тепла через стекло и стекла.

Кроме того, только вертикально расположенные солнечные панели могут быть размещены так, чтобы максимально использовать тепловую энергию в зимний период. Системы отопления (без электричества) с естественной циркуляцией антифриза для использования возможны только с плоскими солнечными панелями.

Зимой коллекторы с вакуумными трубами могут длительное время находиться в обмерзающем состоянии. Это особенно актуально для районов с сильными перепадами температур и высокой влажностью.

Концепции солнечного света и его отражения

Падение и отражение света от вакуумных трубок.

Благодаря цилиндрической форме трубы солнечные лучи падают на постоянную поверхность, перпендикулярную оси трубы, а все остальные лучи, которые не перпендикулярны оси трубы, отражаются. Это означает, что производство энергии усредняется в течение дня, включая периоды максимальной солнечной энергии. В периоды максимальной солнечной интенсивности 11.00-16.00 плоские солнечные панели улавливают максимальное количество тепловой энергии. Вертикальное отражение (вдоль трубы) такое же, как и для плоских солнечных панелей.

Фактическая производительность солнечных коллекторов различных конструкций зависит от разницы температур между коллектором и окружающей средой.

При выборе солнечного коллектора любой конструкции следует учитывать различия, стоимость, фактическую производительность, назначение и условия использования. Идеального плана не существует! Проектирование должно быть поручено специалисту с большим опытом монтажа и эксплуатации систем с надежными солнечными панелями. Наши специалисты рады оказать качественную помощь в решении проблем солнечной энергетики и дать объективный совет.

Приглашаем вас в наши социальные сети!

Подписывайтесь и т.д., комментируйте, задавайте вопросы и узнавайте много интересного о возобновляемых источниках энергии и энергоэффективности.

Режим работы системы Цепь для немедленного нагрева

Коллектор, бак-аккумулятор и соединительные трубы системы заполнены холодной водой. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (стекло) коллектора, нагревает поглощающие панели и воду на его каналах. По мере нагрева плотность воды уменьшается, и нагретая жидкость начинает двигаться к верхней части коллектора и далее по трубопроводу в бак-аккумулятор. В баке нагретая вода перемещается к верху, а самая холодная оказывается на дне бака. Другими словами, происходит расслоение воды по температуре. Самая холодная вода из нижней части резервуара направляется к нижней части коллектора. Таким образом, при достаточном количестве солнечного света в контуре коллектора создается постоянная циркуляция, скорость и интенсивность которой зависит от плотности потока солнечной радиации. Постепенно, в течение дня, весь бак полностью нагревается, и воду для использования необходимо забирать из слоя теплой воды в верхней части бака. Обычно для этого в нижний бак подается холодная вода под давлением, а в него помещается нагретая вода из бака.

Схема солнечной системы горячего водоснабжения с контурным водонагревателем

Особенностью системы является то, что для систем с водонагревателем нижняя часть бака-аккумулятора должна быть выше верхней части коллектора и не более чем на 3-4 м выше коллектора, тогда как для выпуска положение бака-аккумулятора теплоносителя с положением насоса может быть произвольным.

Использование плоских коллекторов в таких системах не рекомендуется, так как они обычно быстро забивают коллекторные трубы.

Двухконтурные системы с пассивной циркуляцией хладагента

Работа двухконтурных систем отопления.

Работа такой системы аналогична работе контурной системы, но система имеет отдельные закрытые коллекторы, состоящие из коллектора в баке-аккумуляторе, труб и теплообменника. Контур заполнен специальным (обычно незамерзающим) теплоносителем. Когда хладагент нагревается в коллекторе, он попадает в верхнюю часть теплообменника и отдает тепло воде в баке, а холод движется вниз к входу в коллектор и постоянно циркулирует под воздействием солнечной радиации.

Полный нагрев бака происходит постепенно в течение дня.

Виды термосифонных солнечных водонагревателей

Неоплачиваемый водонагреватель на солнечных батареях