Слънчева отоплителна система

Слънчевото отопление е начин за отопление на жилищна сграда, който става все по-популярен всеки ден в много, предимно развити, страни по света. С най-голям успех в областта на слънчевата топлинна енергия днес могат да се похвалят страните от Западна и Централна Европа. На територията на Европейския съюз през последното десетилетие се наблюдава годишен ръст в индустрията за възобновяема енергия с 10-12%. Това ниво на развитие е много важен показател.

Едно от най-очевидните приложения на слънчевата енергия е използването й за нагряване на вода и въздух (като топлоносители). В климатичните райони, където преобладава студеното време, за комфортен престой на хората, изчисляването и организирането на отоплителни системи за всяка жилищна сграда са задължителни. Те трябва да имат захранване с топла вода за различни нужди, освен това къщите трябва да се отопляват. Разбира се, най-добрият вариант тук би бил да се използва схема, при която работят автоматизирани системи за топлоснабдяване.

Промишлените предприятия изискват големи количества дневна топла вода в производствения процес. Като пример може да се посочи Австралия, където почти 20 процента от цялата консумирана енергия се изразходва за нагряване на топлоносителя до температура не по-висока от 100 o C. Поради тази причина в някои от развитите страни на Запада и в по-голяма степен в Израел, Северна Америка, Япония и, разбира се, в Австралия, производството на слънчеви отоплителни системи се разширява много бързо.

В близко бъдеще развитието на енергетиката несъмнено ще бъде насочено в полза на използването на слънчевата радиация. Плътността на слънчевата радиация на земната повърхност е средно 250 W на метърквадрат. И това въпреки факта, че два вата на квадратен метър са достатъчни, за да задоволят икономическите нужди на човек в най-малко индустриалните райони.

Предимната разлика между слънчевата енергия и други енергийни индустрии, които използват процеси на изгаряне на изкопаеми горива, е екологичността на получената енергия. Работата на соларното оборудване не води до изпускане на вредни емисии в атмосферата.

Избор на схема за приложение на оборудването, пасивни и активни системи

Има две схеми за използване на слънчевата радиация като отоплителна система за дома. Това са активни и пасивни системи. Пасивни слънчеви отоплителни системи – такива, при които елементът, който директно поглъща слънчевата радиация и образува топлината от нея, е самата конструкция на къщата или нейни отделни части. Тези елементи могат да бъдат ограда, покрив, отделни части от сграда, изградени по определена схема. Пасивните системи не използват механични движещи се части.

Активна отоплителна система

Активните системи работят на базата на обратната схема за отопление на дома, те активно използват механични устройства (помпи, двигатели, когато ги използват, те също изчисляват необходимата мощност).

Най-простите по дизайн и по-евтини във финансово отношение при инсталиране на верига са пасивните системи. Такива отоплителни кръгове не изискват инсталирането на допълнителни устройства за абсорбиране и последващо разпределение на слънчевата радиация в отоплителната система на дома. Работата на такива системи се основава на принципа на директно отопление на жилищното пространство директно през светлопропускливите стени, разположени от южната страна. Допълнителна отоплителна функция се осъществява от външните повърхности на елементитеогради на къщата, които са оборудвани със слой от прозрачни екрани.

За да започне процесът на преобразуване на слънчевата радиация в топлинна енергия, се използва система от структури, базирана на използването на слънчеви приемници с прозрачна повърхност, където "парниковият ефект" играе основната функция, използва се способността на стъклото да задържа топлинна радиация, което повишава температурата в помещението.

Трябва да се отбележи, че използването само на един от видовете системи може да не е напълно оправдано. Често внимателното изчисление показва, че чрез използването на интегрирани системи може да се постигне значително намаляване на топлинните загуби и намаляване на енергийните нужди на сградата. Цялостната работа на двете активни и пасивни системи чрез комбинация от положителни качества ще даде максимален ефект.

Често използвано изчисление на ефективността показва, че пасивното използване на слънчева радиация ще осигури приблизително 14 до 16 процента от нуждите за отопление на вашия дом. Такава система ще бъде важна част от процеса на генериране на топлина.

Но въпреки някои положителни качества на пасивните системи, основните възможности за пълно задоволяване на нуждите на сградата от топлина все още изискват използването на активно отоплително оборудване. Системи, чиято функция е директно поглъщане, акумулиране и разпределение на слънчевата радиация.

Планиране и изчисляване

Изчислете възможността за инсталиране на активни отоплителни системи, използващи слънчева енергия (кристални слънчеви клетки, слънчеви колектори), за предпочитане на етапа на проектиране на сградата. Но все пак този момент не е задължителен, инсталирането на такава система е възможно и върху съществуваща задача, независимо от годината на нейното изграждане.(основата за успех е правилното изчисляване на цялата схема).

Слънчеви клетки на покрива

Монтажът на оборудването се извършва от южната страна на къщата. Това разположение създава условия за максимално усвояване на постъпващата слънчева радиация през зимата. Фотоклетките, които преобразуват енергията на слънцето и са монтирани върху неподвижна конструкция, са най-ефективни, когато са монтирани спрямо земната повърхност под ъгъл, равен на географското местоположение на отопляваната сграда. Ъгълът на покрива, степента на завъртане на къщата на юг - това са важни точки, които трябва да се вземат предвид при изчисляването на цялата отоплителна схема.

Слънчевите фотоклетки и слънчевите колектори трябва да се монтират възможно най-близо до мястото на потребление на енергия. Не забравяйте, че колкото по-близо изградите баня и кухня, толкова по-малко ще бъдат загубите на топлина (в този случай можете да се справите с един слънчев колектор, който ще отоплява и двете стаи). Основният критерий за оценка на избора на необходимото оборудване е неговата ефективност.

Активните слънчеви отоплителни системи се разделят на следните групи според следните критерии:

Използването на резервна верига;
Сезонност на работата (през цялата година или в определен сезон);
Функционално предназначение - отопление, топла вода и комбинирани системи;
Използваният топлоносител е течност или въздух;
Приложено техническо решение за броя на кръговете (1, 2 или повече).

Общите икономически данни ще послужат като основен фактор при избора на един от видовете оборудване. Компетентното топлинно изчисление на цялата система ще ви помогне да решите правилно. Изчислението трябва да се направикато се вземат предвид показателите на всяка конкретна стая, където се планира организирането на слънчево отопление и (или) захранване с топла вода. Необходимо е да се вземе предвид местоположението на сградата, природните климатични условия, размера на цената на изместения енергиен ресурс. Правилното изчисление и успешният избор на схемата за организация на топлоснабдяването е ключът към икономическата целесъобразност на използването на слънчево енергийно оборудване.

Слънчева отоплителна система

Най-често използваната схема за отопление е инсталирането на слънчеви колектори, които осигуряват акумулиране на абсорбираната енергия в специален контейнер - батерия.

Към днешна дата най-разпространените са двуконтурни схеми за отопление на жилищни помещения, в които е инсталирана система за принудителна циркулация на охлаждащата течност в колектора. Принципът на неговата работа е следният. Топла вода се подава от горната част на резервоара за съхранение, процесът се извършва автоматично според законите на физиката. Студената течаща вода се подава под налягане в долната част на резервоара, тази вода измества нагрятата вода, събрана в горната част на резервоара, която след това влиза в системата за топла вода на къщата, за да задоволи своите битови и отоплителни нужди.

За еднофамилна къща обикновено се монтира резервоар за съхранение с капацитет от 400 до 800 литра. За загряване на топлоносителя на такива обеми, в зависимост от природните условия, е необходимо правилно да се изчисли площта на слънчевия колектор. Необходимо е също така да се оправдае икономично използването на оборудването.

Стандартният комплект оборудване за монтаж на слънчева отоплителна система е както следва:

Директно самият слънчев колектор;
Поправянесистема (подпори, греди, държачи);
резервоар за съхранение;
Резервоар, компенсиращ прекомерното разширение на термичния носител;
Устройство за управление на помпата;
Помпа (комплект вентили);
Температурни сензори;
Топлообменни устройства (използвани в схеми с големи обеми);
Топлоизолирани тръби;
Предпазна и контролна арматура;
Монтаж.

Система, базирана на топлопоглъщащи панели. Такива панели, като правило, се използват на етапа на ново строителство. За тяхното инсталиране е необходимо да се изгради специална конструкция, наречена горещ покрив. Това означава, че панелите трябва да се монтират директно в покривната конструкция, като покривните елементи се използват като интегрални елементи на корпуса на оборудването. Такава инсталация ще намали разходите ви за създаване на отоплителна система, но ще изисква висококачествена работа по хидроизолация на ставите на устройствата и покрива. Този начин на инсталиране на оборудване ще изисква внимателно проектиране и планиране на всички етапи на работа. Необходимо е да се решат много проблеми, свързани с тръбопроводи, поставяне на резервоар, инсталиране на помпа, регулиране на наклони. Ще трябва да се решат доста проблеми с монтажа, ако сградата не е обърната на юг по най-успешния начин.

Като цяло проектът на слънчеви отоплителни системи ще се различава в една или друга степен от другите. Само основните принципи на системата ще останат непроменени. Поради това е невъзможно да се даде точен списък на необходимите части за цялостната инсталация на цялата система, тъй като по време на инсталационния процес може да се наложи използването на допълнителни елементи и материали.

Системи за течно отопление

В системи, работещи на базата на течен топлоносител, вкато среда за съхранение се използва обикновена вода. Усвояването на енергия се извършва в плоски слънчеви колектори. Енергията се съхранява в резервоар за съхранение и се използва при необходимост.

За пренос на енергия от устройството за съхранение към сградата се използва топлообменник вода-вода или вода-въздух. Системата за захранване с гореща вода е оборудвана с допълнителен резервоар, който се нарича резервоар за предварително нагряване. Водата се нагрява в него поради слънчевата радиация и след това влиза в конвенционален бойлер.

Въздушна отоплителна система

Такава система използва въздух като топлоносител. Охлаждащата течност се нагрява в плосък слънчев колектор, след което нагрятият въздух навлиза в отопляемото помещение или в специален акумулатор, където абсорбираната енергия се съхранява в специална дюза, която се загрява от входящия горещ въздух. Благодарение на тази функция системата продължава да захранва къщата с топлина дори през нощта, когато няма слънчева радиация.

Системи с принудителна и естествена циркулация

Основата на работата на системите с естествена циркулация е независимото движение на охлаждащата течност. Под въздействието на повишаващата се температура, той губи своята плътност и следователно се стреми към горната част на устройството. Получената разлика в налягането кара оборудването да функционира.

Система с принудителна циркулация

Оборудването със система за принудителна циркулация включва в своя дизайн помпа с ниска мощност, която контролира циркулацията на охлаждащата течност в цялата верига. Работата на такава помпа се управлява електронно. Консумацията на енергия на такава помпа е незначителна в сравнение с товас количеството топлина, генерирано от цялата система.

Изводите се налагат сами, слънчевата енергия е наистина уникално явление, тя е не само една от основите на живота на земята, но и дава светлина и топлина на всички живи същества, а за човек в съвременния свят може да служи и като неизчерпаем източник на енергия. Не е далеч перспективата човечеството да се откаже от използването на изкопаеми горива (нефт, въглища, газ) в полза на възобновяемите енергийни източници. Един от основните начини за получаване на възобновяема топлина и електричество в бъдеще ще бъде преобразуването на слънчевата радиация. Широкото навлизане на възобновяемата енергия в човешкия живот ще даде тласък на развитието на нови индустрии в науката и производството и ще окаже значително влияние върху качеството на живот на планетата в посока на неговото подобряване.