Saulės kolektoriaus veikimo principas. Kaip veikia skirtingų tipų saulės kolektoriai. Kurį saulės kolektorių geriau pasirinkti?

Kas yra saulės kolektorius?

Kaip jis pastatytas?

Sandėliavimo bakas.

Antifrizas.

Saulės kolektorių tipai

Saulės kolektorių privalumai ir trūkumai

Plokščiasis kolektorius:

Plokščias saulės kolektorius

Plokščias saulės kolektorius

Privalumai:

Biudžetinės kainos;

Trūkumai:

Vakuuminis kolektorius:

Vakuuminis saulės kolektorius

Vakuuminis saulės kolektorius

Privalumai:

Maži šilumos nuostoliai;

Trūkumai:

Oro kolektorius:

Oro saulės kolektorius

Oro saulės kolektorius

Privalumai:

Minimali kaina.

Trūkumai:

Mažas efektyvumas.

Kaina: nuo 1000 rublių.

Saulės kolektorių privalumai

Ekologiškumas;

Naudojimo paprastumas;

Didelis patvarumas.

Kiek tai kainuoja?

Kaip išsirinkti saulės kolektorių?

Kur galiu nusipirkti?

Kylančios energijos kainos padidino susidomėjimą alternatyviais ir atsinaujinančiais energijos šaltiniais. Vieną pirmųjų vietų šiame sąraše užima saulės energija, kuri naudojama elektros ir šilumos energijai gaminti.

Kas yra saulės kolektorius?

Kolektorius yra įrenginys, kuriame aušinimo skystis, dažniausiai vanduo, šildomas naudojant saulės energiją. Ateityje jis gali būti naudojamas buitinėms reikmėms, patalpų šildymui ar technologiniai procesai. Taip pat saulės kolektorius baseinui gali pašildyti vandenį iki patogios temperatūros.

Pastaruoju metu buvo sukurti ir pradėti gaminti hibridiniai saulės kolektoriai, kurie kartu su šilumine energija gali generuoti elektros energiją.

Kaip jis pastatytas?

Kaip veikia saulės kolektorius?

Veikimo principas saulės kolektorius

Paprasčiausias saulės vandens šildytuvas susideda iš šių elementų:

Absorberinė plokštė, sugerianti saulės energiją;

Šilumai laidi sistema, kurioje cirkuliuoja aušinimo skystis;

Sandėliavimo bakas.

Atsižvelgiant į tai, kad toks įrenginys yra daug paprastesnis nei saulės baterija, saulės kolektoriaus kaina yra daug mažesnė.

Kaip aušinimo skystis gali būti naudojamas:

Antifrizas.

Vidutinė aušinimo skysčio šildymo temperatūra yra 180-300 °C, priklausomai nuo darbo režimo.

Saulės kolektorių tipai

Saulės vandens šildytuvai išsiskiria darbo režimu: ištisus metus ir sezoniniu, taip pat pagal projektavimo principą: plokščias, vakuuminis ir orinis.

Plokščiasis saulės kolektorius užtikrina mažesnį aušinimo skysčio šildymą – ne daugiau kaip 200 °C. Jo veikimo efektyvumą galima padidinti kaip sugėriklį naudojant didelio šilumos laidumo medžiagą, pvz., varį ar aliuminį.

Vakuuminis kolektorius veikia termoso principu, o aukštesnė terpės temperatūra, 250–300 °C, pasiekiama sumažinus šilumos nuostolius visiškai sandarinant sistemą. Pirkdami vakuuminį saulės kolektorių, turėsite galimybę panaudoti 95% saulės energijos.

Oro saulės kolektorių, naudojančių orą kaip aušinimo skystį, taikymo sritis apsiriboja patalpų šildymu arba įvairių pramonės ir žemės ūkio produktų džiovinimu.

Saulės kolektorių privalumai ir trūkumai

Saulės šildytuvų naudojimas turi ir privalumų, ir nemažai trūkumų, priklausomai nuo dizaino ypatybių.

Plokščias saulės kolektorius

Privalumai:

Biudžetinės kainos;

Nereikalauja valymo nuo šalčio, sniego ir kitų kritulių;

Didelis efektyvumas regionuose, kuriuose yra didelė insoliacija.

Trūkumai:

Dideli šilumos nuostoliai, mažas efektyvumas;

Dėl sugeriamojo elemento formos ir dydžio jis nestabilus esant stipriam vėjo gūsiui ant šlaitinių stogų.

Kaina: nuo 10 000 iki 15 000 rublių.

Vakuuminis saulės kolektorius

Privalumai:

Aukštas santykis naudingas veiksmas net esant žemai temperatūrai;

Galimybė montuoti bet kokiu kampu;

Maži šilumos nuostoliai;

Modulinė sistema palengvina remontą ir atsarginių dalių keitimą.

Trūkumai:

Lyginant su plokščiu saulės kolektoriumi, saulės vakuuminio kolektoriaus kaina yra daug didesnė;

Reikia išvalyti nuo nuosėdų.

Kaina: nuo 15 000 iki 50 000 rublių.

Oro saulės kolektorius

Privalumai:

Dizaino paprastumas. Jei turite tam tikrų įgūdžių, galite lengvai surinkti orinį saulės kolektorių savo rankomis.

Minimali kaina.

Trūkumai:

Ribota apimtis;

Mažas efektyvumas.

Kaina: nuo 1000 rublių.

Taigi saulės kolektoriaus privalumai ir trūkumai priklauso nuo jame cirkuliuojančio aušinimo skysčio tipo ir konstrukcijos tipo.

Saulės kolektorių privalumai

Neabejotini bet kokio tipo saulės kolektoriaus naudojimo pranašumai yra šie:

Šilumos tiekimo autonomija ir karštas vanduo nepriklausomas nuo centralizuotų paslaugų teikėjų;

Komunalinių išlaidų mažinimas;

Ekologiškumas;

Atsinaujinančios energijos naudojimas;

Naudojimo paprastumas;

Minimalus aptarnavimo poreikis;

Didelis patvarumas.

Saulės kolektoriai leis sutaupyti šeimos biudžetą ir tiekti šilumą bei karštą vandenį net tose vietose, kur nėra pagrindinių komunikacijų.

Kiek tai kainuoja?

Saulės kolektoriaus kaina priklauso nuo jo tipo ir aušinimo skysčio šaltinio.

Pigiausi yra oriniai. Jei jį surinkote patys, jo kaina gali priartėti prie nulio.

Saulės kolektoriaus kaina buto tipo namui svyruoja nuo 10 000 iki 15 000 rublių.

Vakuuminio kolektoriaus kaina yra 15 000-50 000 rublių, priklausomai nuo konstrukcijos ir gamintojo.

Kaip išsirinkti saulės kolektorių?

Tinkamo tipo saulės kolektoriaus pasirinkimas turi būti atliktas palyginus kiekvieno atskiro tipo privalumus ir trūkumus bei problemas, kurias planuojate išspręsti jo pagalba.

Kur galiu nusipirkti?

Bet kokio tipo saulės kolektorių nesunkiai galima įsigyti specializuotose parduotuvėse, įmonėse, kurios užsiima autonominiu šilumos ir vandens tiekimu, taip pat tiesiogiai iš gamintojų ir jų pardavėjų.

Įvairūs saulės kolektoriai rinkoje pasirodė jau seniai. Tai įrenginiai, kurie naudoja saulės energiją vandens šildymui buities reikmėms. Tačiau didelė kaina neleidžia jiems išpopuliarėti tarp vartotojų, tai yra visų alternatyvių energijos šaltinių problema. Pavyzdžiui, vidutinės šeimos poreikius tenkinančios instaliacijos įsigijimo ir įrengimo bendra kaina sieks 5000 USD. Tačiau yra išeitis: saulės kolektorių galite pasigaminti savo rankomis iš prieinamų medžiagų. Kaip tai įgyvendinti, bus aptarta šioje medžiagoje.

Kaip veikia saulės kolektorius?

Kolektoriaus veikimo principas pagrįstas saulės šiluminės energijos sugėrimu (absorbcija) specialiu priėmimo įtaisu ir perdavimu į aušinimo skystį su minimaliais nuostoliais. Kaip imtuvas naudojami juodai nudažyti variniai arba stikliniai vamzdeliai.

Juk žinoma, kad tamsūs ar juodi objektai geriausiai sugeria šilumą. Aušinimo skystis dažniausiai yra vanduo, kartais oras. Pagal konstrukciją namų šildymo ir karšto vandens tiekimo saulės kolektoriai yra šių tipų:

• oras;
• vandens butas;
• vandens vakuumas.

Be kita ko, orinis saulės kolektorius išsiskiria dizaino paprastumu ir atitinkamai žemiausia kaina. Tai skydas – saulės spindulių imtuvas iš metalo, uždarytas sandariame korpuse. Siekiant geresnio šilumos perdavimo, plieno lakšto gale yra briaunos, o apačioje - šilumos izoliacija. Priekyje sumontuotas skaidrus stiklas, o korpuso šonuose yra angos su flanšais ortakiams ar kitoms plokštėms sujungti, kaip parodyta diagramoje:

Oras, patenkantis pro angą vienoje pusėje, pereina tarp plieninių briaunų ir, gavęs iš jų šilumą, išeina iš kitos.

Reikia pasakyti, kad saulės kolektorių su oro šildymu įrengimas turi savo ypatybes. Dėl mažo efektyvumo patalpoms šildyti turi būti naudojamos kelios panašios plokštės, sujungtos į bateriją. Be to, jums tikrai prireiks ventiliatoriaus, nes įkaitęs oras iš ant stogo esančių kolektorių pats nenusileis žemyn. Schema oro sistema parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje:

Paprastas įrenginys ir veikimo principas leidžia gaminti kolektorius oro tipas savo rankomis. Bet jums reikės daug medžiagos keliems kolektoriams, o jūs vis tiek negalėsite pašildyti vandens su jų pagalba. Dėl šių priežasčių namų meistrai nori dirbti su vandens šildytuvais.

Plokščiojo kolektoriaus dizainas

Savarankiškai gaminti didžiausią susidomėjimą kelia plokštieji saulės kolektoriai, skirti vandeniui šildyti. Metaliniame korpuse arba aliuminio lydinys Stačiakampio pavidalo dedamas šilumos imtuvas – plokštelė, į kurią įspausta iš varinio vamzdžio pagaminta spiralė. Imtuvas pagamintas iš aliuminio arba vario, padengto juodu sugeriančiu sluoksniu. Kaip ir ankstesniame variante, plokštės dugnas nuo apačios yra atskirtas šilumos sluoksniu izoliacinė medžiaga, o dangčio vaidmenį atlieka patvarus stiklas arba polikarbonatas. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta saulės kolektoriaus struktūra:

Juoda plokštelė sugeria šilumą ir perduoda ją vamzdeliais judančiam aušinimo skysčiui (vandeniui arba antifrizui). Stiklas atlieka 2 funkcijas: perduoda saulės spinduliuotę į šilumokaitį ir tarnauja kaip apsauga nuo kritulių ir vėjo, kurie mažina šildytuvo našumą. Visos jungtys padarytos hermetiškai, kad į vidų nepatektų dulkių ir stiklas neprarastų skaidrumo. Vėlgi, saulės spindulių šilumos per plyšius neturėtų vėdinti lauko oras, nuo to priklauso efektyvus saulės kolektoriaus darbas.

Šis tipas populiariausias tarp pirkėjų dėl optimalaus kainos ir kokybės santykio, o tarp namų meistrų – dėl gana paprasto dizaino. Bet toks kolektorius gali būti naudojamas šildymui tik pietiniuose regionuose, nukritus lauko oro temperatūrai, jo našumas gerokai sumažėja dėl didelių šilumos nuostolių per korpusą.

Vakuuminio kolektoriaus įtaisas

Kitas vandens saulės šildytuvų tipas yra gaminamas naudojant šiuolaikines technologijas ir pažangius techninius sprendimus, todėl priklauso aukštiesiems kainų kategorija. Kolektoriuje įgyvendinti du tokie sprendimai:

• šilumos izoliacija naudojant vakuumą;
• naudojant žemoje temperatūroje verdančios medžiagos garavimo ir kondensacijos energiją.

Idealus variantas apsaugoti kolektoriaus absorberį nuo šilumos nuostolių yra jį uždaryti į vakuumą. Į kolbą, pagamintą iš patvaraus stiklo, dedamas varinis vamzdelis, pripildytas šaltnešio ir padengtas sugeriančiu sluoksniu, išpumpuojamas oras iš tarpo tarp jų. Varinio vamzdžio galai telpa į vamzdį, kuriuo teka aušinimo skystis. Kas atsitinka: šaltnešis, veikiamas saulės spindulių, užverda ir virsta garais, kyla vamzdeliu aukštyn ir nuo sąlyčio su aušinimo skysčiu per ploną sienelę vėl virsta skysčiu. Kolektoriaus darbo schema parodyta žemiau:

Gudrybė ta, kad virsdama garais medžiaga sugeria daug daugiau šiluminės energijos nei įprasto kaitinimo metu. Bet kurio skysčio savitoji garavimo šiluma yra didesnė už jo savitąją šiluminę talpą, todėl vakuuminiai saulės kolektoriai yra labai efektyvūs. Kondensuodamas vamzdyje su tekančiu aušinimo skysčiu, šaltnešis perduoda jam visą šilumą ir pats nuteka žemyn, kad gautų naują saulės energijos dalį.

Dėl savo konstrukcijos vakuuminiai šildytuvai nebijo žemų temperatūrų ir išlieka darbingi net esant šalčiui, todėl gali būti naudojami šiauriniuose regionuose. Vandens šildymo intensyvumas šiuo atveju yra mažesnis nei vasarą, nes žiemą žemę pasiekia mažiau saulės šilumos, o debesys dažnai trukdo. Akivaizdu, kad pasigaminti stiklinę kolbą su pašalintu oru namuose yra tiesiog nerealu.

Pastaba. Kolektoriui yra skirti vakuuminiai vamzdeliai, kurie pripildomi tiesiai aušinimo skysčiu. Jų trūkumas yra serijinis ryšys, sugesus vienai lemputei, teks keisti visą vandens šildytuvą.

Kaip pasidaryti saulės kolektorių?

Prieš pradėdami dirbti, turėtumėte nuspręsti dėl būsimo vandens šildymo aparato matmenų. Nelengva tiksliai apskaičiuoti šilumos mainų plotą, daug kas priklauso nuo saulės spinduliavimo intensyvumo tam tikrame regione, nuo namo vietos, šildymo kontūro medžiagos ir pan. Būtų teisinga sakyti, kad kuo didesnis šilumos kolektorius, tuo geriau. Tačiau jo dydį veikiausiai riboja vieta, kurioje planuojama jį įrengti. Tai reiškia, kad turime eiti iš šios vietos srities.

Lengviausias būdas padaryti korpusą iš medžio, ant dugno klojant putplasčio arba mineralinės vatos sluoksnį. Taip pat šiam tikslui patogu naudoti senų medinių langų varčias, kur buvo išsaugotas bent vienas stiklas. Medžiagos pasirinkimas šilumos imtuvui yra netikėtai platus, ko meistrai nenaudoja surinkdami kolektorių. Čia yra populiarių parinkčių sąrašas:

• plonasieniai variniai vamzdžiai;
• įvairūs polimeriniai vamzdžiai plonomis sienelėmis, pageidautina juodi. Gerai veikia polietileninis PEX vamzdis vandens tiekimui;
• aliuminio vamzdžiai. Tiesa, juos sujungti sunkiau nei varinius;
• plieniniai radiatoriai;
• juoda sodo žarna.

Pastaba. Be išvardytų, yra daugybė egzotiškų versijų. Pavyzdžiui, oro saulės kolektorius, pagamintas iš alaus skardinių arba plastikiniai buteliai. Tokie prototipai išsiskiria originalumu, tačiau reikalauja didelių darbo investicijų ir abejotinos grąžos.

Metalo lakštas, dengiantis visą būsimo šildytuvo plotą, turi būti dedamas į surinktą medinį korpusą arba seną lango varčią su pritvirtintu dugnu ir paklota izoliacija. Gerai, jei rasite aliuminio lakštą, bet tiks ir plonas plienas. Jis turi būti nudažytas juodai, o tada vamzdžiai turi būti klojami ritės pavidalu.

Be jokios abejonės, kolektorius vandeniui šildyti geriausiai pagamintas iš varinių vamzdžių, kurie gerai perduoda šilumą ir tarnaus ilgus metus prieinamu būdu, Išvesta 2 armatūra vandentiekiui.

Kadangi tai plokščias, o ne vakuuminis kolektorius, šilumos sugėriklis iš viršaus turi būti padengtas permatoma konstrukcija – stiklu arba polikarbonatu. Pastarasis yra lengviau apdorojamas ir patikimesnis veikiant, jis nesuges nuo krušos.

Po surinkimo saulės kolektorius turi būti sumontuotas vietoje ir prijungtas prie vandens rezervuaro. Kai leidžia įrengimo sąlygos, galima organizuoti natūralią vandens cirkuliaciją tarp rezervuaro ir šildytuvo, kitu atveju sistemoje yra cirkuliacinis siurblys.

Išvada

Namų šildymas „pasidaryk pats“ saulės kolektoriais yra patraukli perspektyva daugeliui namų savininkų. Pietinių regionų gyventojams ši galimybė yra labiau prieinama, jie tiesiog turi užpildyti sistemą antifrizu ir tinkamai izoliuoti korpusą. Šiaurėje naminis kolektorius padės sušildyti vandenį buities reikmėms, tačiau jo neužteks namui apšildyti. Šaltas ir trumpas dienos šviesos laikas daro savo.

Kiekvieną dieną saulė aprūpina žmogų neribotu energijos potencialu. Be to, jis bus prieinamas žmonijai daugelį metų. Tai skatina žmones išrasti ir įdiegti naujus įrenginius, galinčius saulės spinduliuotę paversti žmonėms naudinga energija. Pastarasis gali lemputė galios ir gali šildyti kambarį.

Įrenginio, galinčio saulės energiją paversti šiluma, pavyzdys yra saulės kolektorius– atsiliepimai apie tai įrodo sistemos efektyvumą. Po to, kai iš saulės gauta energija paverčiama šiluminė energija, jis perkeliamas į aušinimo skystį. Visa tai leidžia saulę panaudoti patalpų šildymui, vandens šildymui, taip pat baseinų ir kitų statinių šildymui.

Vandens šildymas ir saulė

Kad saulė šildytų vandenį, yra tam tikrų sąlygų. Ištisus metus suvartojimas išlieka praktiškai tame pačiame lygyje. Todėl kaip energijos šaltinis vandeniui šildyti efektyviausiai panaudojama saulės energija. Teisingai sumontavus saulės kolektorius, jie gali pakelti vandens temperatūrą 50 ar net 65 procentais Jei pradėtume kalbėti apie vasaros mėnesius, tai šildymo normos gali siekti 100 procentų.

Visa tai rodo, kad tradicinių sistemų, naudojančių elektrą ar dujas, įjungti visai nereikės. Tai, žinoma, bus pliusas, nes vasaros mėnesiais patalpų šildymas nereikalingas, todėl tradicinės sistemos bus mažo efektyvumo. Tai dar vienas saulės kolektorių naudojimo efektyvumo įrodymas. Be kita ko, tokia sistema gali maitinti Indaplovė, veikiantis šiltu vandeniu.

Šiuolaikinės saulės vandens šildymo sistemos išsiskiria savo paprastumu ir technologinėmis naujovėmis, kurios leidžia gyventi patogiai, nekenkiant aplinkai.

Šilumos saulės energijos įrenginių veikimo principas

Kolektorius yra šiluminių saulės energijos įrenginių širdis. Dažniausia jo forma yra plokščia. Kolektorius susideda iš padengto selektyvaus absorberio, kuris savo ruožtu sugeria saulės spindulius ir paverčia juos šilumine energija. Siekiant sumažinti šilumos nuostolius, toks kolektorius dedamas į termoizoliuotą dėžę su skaidriomis sienelėmis.

Aušinimo skystis, kurio vaidmenį daugiausia atlieka vandens ir antifrizo mišinys, teka per absorberį. Cirkuliacija vykdoma tarp karšto vandens bako ir kolektoriaus. Šiluminė saulės instaliacija pradedama eksploatuoti naudojant specialų reguliatorių. Kai temperatūra kolektoriuje viršija skysčio temperatūrą rezervuare, siurblys įsijungia ir aušinimo skystis perduoda šiluminę energiją į rezervuarą iš kolektoriaus.

Dažniausiai absorberiai sukuriami iš daugybės metalinių plokščių. Aušinimo skystis vamzdžiais perduodamas į šias plokštes, kur vyksta šilumos mainų procesas. Jei mes kalbame apie lakštų absorberį, čia du metalo lakštai yra suvirinti, kad tarp jų galėtų cirkuliuoti aušinimo skystis. Paprastai šiuo atveju kaip pradinė medžiaga naudojamas aliuminis ir varis.

Jei baseinams reikalingi saulės kolektoriai, tuomet naudojamos dirbtinės medžiagos, nes čia šilumos atsparumo parametrai yra kiek mažesni. Taip pat yra kombinuotų įrenginių, kurių nereikia cirkuliaciniai siurbliai. Tokiu atveju vanduo šildomas tiesiai į kolektorių.

Iš ko susideda saulės instaliacija?

Apskritai vandens šildymui naudojamos saulės energijos įrenginio konstrukcija yra gana sudėtinga. Tai įtraukia:

• temperatūros jutikliai akumuliacinėje talpoje ir kolektoriuje;
• sistemos prijungimas prie šalto vandens;
• išsiplėtimo bakas;
• saulės reguliatorius;
• cirkuliacinis siurblys;
• karšto vandens nutekėjimas;
• temperatūros jutikliai vandens šildymui.

Taigi įprastas šildymas gali užtikrinti pagrindinį tikslą, kad žmogus disponuos pakankamais kiekiais karštas vanduo. Kalbant apie saulės energijos įrenginius, jie arba visiškai negamina naudingos energijos, arba jos nepakanka poreikiams patenkinti. Bet toks saulės energija varomas įrenginys gali būti lengvai integruotas į beveik bet kurio pastato techninę įrangą. Tai leis tradicinę šildymo sistemą papildyti rezerviniu šaltiniu mažiausiai 20 metų.

Biologiniu požiūriu optimaliomis laikomos technologijos, kuriose derinamas šiuolaikinių katilų ir saulės energijos suvartojimas. Energijos nusidėvėjimo laikotarpis šiuo atveju bus apie dvejus metus.

Tai labai išskiria šią technologiją nuo tradicinių šildymo būdų, kai, kad visa sistema veiktų, jai turi būti tiekiamas tam tikras energijos kiekis. Tuo pačiu metu, jei mes kalbame apie tradicinį šildymą, tada nereikia laukti nusidėvėjimo laikotarpio, nes jis niekada nebus.

Veiksmingi absorberiai

Absorberiai daugiausia gaminami juodos spalvos, nes ši spalva turi didžiausią saulės šviesos sugerties koeficientą. Paskutinis indikatorius rodo, kiek trumpųjų bangų spindulių absorberis sugeria ir kiek atspindi. Kadangi prietaisas įkaista, tai yra ženklas, kad absorberis išleidžia didelę dalį gaunamos energijos ilgųjų bangų spindulių pavidalu. Visus duomenis apie tai galima rasti spinduliavimo koeficiente.

Siekiant sumažinti šiluminės energijos nuostolius, naudojami absorberiai, kurių konstrukcija padengta organine danga. Tokia įranga leidžia gauti didžiausią energijos kiekį iš saulės spindulių ir paversti ją šiluma. Be to, eksploatacijos metu sumažėja šiluminės spinduliuotės emisija. Paprastai įprastos dangos sugeriamumas yra 90 procentų.

Gamybos proceso metu absorberiai yra padengiami specialiu laku, kuris dėl to nededamas ant viso paviršiaus aukštas lygis išmetamųjų teršalų. Elementai, pagaminti iš nikeliu dažyto aliuminio oksido, juodo nikelio arba chromo, rodo dalinį dengimą. Technologija, kurioje naudojamas vakuuminiame kolektoriuje purškiamas titano oksido-nitrido sluoksnis, laikoma gana nauja. Šis sluoksnis leidžia ne tik sumažinti išmetamų teršalų lygį, bet kai kuriais atvejais jas ir visiškai pašalinti.

Plokštieji kolektoriai

Plokščiojo kolektoriaus konstrukcija apima absorberį, korpusą, skaidrią dangą ir šilumos izoliaciją. Skaidriai dangai dažniausiai naudojamas apsauginis stiklas, pasižymintis dideliu trumpųjų bangų saulės spindulių pralaidumu. Tuo pačiu sumažinamas atspindys nuo stiklo sluoksnio paviršiaus. Be to, skaidri kolektoriaus danga skatina šilumos pašalinimą per konvekcinį procesą.

Taigi permatoma danga kartu su korpusu gali apsaugoti absorberį nuo nepalankių oro sąlygų ir gamtos sąlygų. Gana dažnai korpusų gamyboje naudojamas cinkuotas plienas arba aliuminis, o kai kuriais atvejais net sintetinės medžiagos. Dėl šilumą izoliuojančio sluoksnio, esančio kitoje absorberio pusėje ir sienelėse, šilumos nuostoliai žymiai sumažėja. Iš esmės izoliacinės medžiagos vaidmenį atlieka mineralinė vata arba poliuretano putos, kartais galite rasti mineralinio pluošto, kuris apima stiklo pluoštą, stiklo vatą, stiklo pluoštą ir kt.

Plokštieji saulės kolektoriai, skirti namų šildymui, visada turėjo puikų galios ir kainos santykį. Be to, jie siūlo platų montavimo būdų pasirinkimą, nes galite užsisakyti laisvai pastatomus kolektorius, įmontuotus į stogą arba esančius virš stogo.

Siekiant sumažinti konvekcinio proceso nuostolius kolektoriaus korpuso viduje, naudojama daug metodų, vienas iš kurių apima šilto oro pumpavimą iš kolektoriaus į patalpą. Toks kolektorius vadinamas vakuuminiu, o jo ypatumas yra tas, kad jį reikia reguliariai kas 1-3 metus evakuoti.

Vamzdžių vakuuminiai kolektoriai

Šio tipo vakuuminiai kolektoriai apima absorberių juostų išdėstymą stikliniuose vakuuminiams smūgiams atspariuose vamzdeliuose. Šiuo atveju aušinimo skystis praeina per absorberį vamzdis vamzdyje principu arba per U formos vamzdį. Šiuo atveju saulės kolektorius sudarys iš daugybės mažų vamzdžių, sujungtų į vieną sistemą. Tokiame kolektoriuje skystis pradeda garuoti esant pakankamai žemai temperatūrai, kai yra šilumos vamzdyje.

Kaitinimo proceso metu skystis išgaruoja. Susidarę garai, kylantys šilumos vamzdeliais, per šilumokaitį tiekia didelį šilumos kiekį į surinkimo vamzdį, dėl to aušinimo skystis teka žemyn. Kondensato metu susidaręs skystis grįžta atgal į šilumos vamzdį. Kad išgaruotų ir susidarytų kondensatas, vamzdeliai turi būti išdėstyti nedideliu kampu.

Yra dviejų tipų jungtys tarp kolektoriaus ir saulės ciklo. Arba procesas vyksta šilumokaityje, prie kurio prijungiami visi vamzdžiai, arba viskas sukoncentruojama į surinkimo vamzdį. Pirmuoju atveju junginys vadinamas šlapiu, o antruoju - sausu. Sausas sujungimas leidžia atlikti procesą tik dalyje vamzdžių, nenaudojant visos saulės ciklo galios. Tokio vakuuminio kolektoriaus privalumas yra galimybė valdyti sistemą dideliu efektyvumu, maža radiacija ir esant aukštai absorberio temperatūrai.

O kaip kaina ir pasirinkimas?

Gana dažnai tokių sistemų naudojimo trūkumas laikomas žemas lygis pelningumas arba visiškas jo nebuvimas. Tai taip pat yra priežastis, dėl kurios atsisakoma naudoti atsinaujinantį energijos šaltinį žmogaus gyvenime. Tačiau katilo, kurio technologija buvo sukurta praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje, veikimas kelia tam tikrų abejonių dėl ekonominės naudos.

Be kita ko, reikia prisiminti didžiulį saulės įrenginių indėlį į valstybę aplinką visa planeta. Priimtina tradicinių energijos šaltinių naudojimo kaina tik paslepia tikrąjį vaizdą. Į tokios įrangos kainą taip pat gali būti įskaičiuotas žalos žmonėms ir aplinkai nebuvimas. Be to, tradicinė energija laikui bėgant brangs, nes ji turi tokią savybę kaip išsekimas.

Kalbant apie saulės energiją, jos tiekimas yra visiškai nemokamas. Tačiau žmogus, pirmą kartą susipažinęs su šiomis technologijomis, gali manyti, kad pradinės tokios įrangos įrengimo išlaidos gali būti pernelyg didelės. Sumontavus vartotojui tereikia minimalių siurblio eksploatavimo ir priežiūros išlaidų.

Galima drąsiai teigti, kad žmonės, šiandien investuojantys į saulės energijos įrenginius, yra investuotojai į ateitį.

Dėl teisingas pasirinkimas Kolektoriaus pagrindinis dalykas yra sutelkti dėmesį į temperatūros zoną. Taigi neuždarytas kolektorius nebus tinkamas šilumos gamybai. Kartais svarbi ir pastato vieta, kuri labai paveiks kolektoriaus tipo pasirinkimą. Bene svarbiausias veiksnys yra įrengimų kaina.

Kaina yra didžiausia tarp rinkoje esančių. Po vakuumo ateina butas, kurio kaina tris kartus mažesnė nei ankstesnio tipo. Todėl kiekvienas pasirenka sau tinkamiausią. Net ir turint gerą kolektorių, sistema gali neveikti efektyviai. Pagrindinis kriterijus yra visų sistemos komponentų kokybė ir teisingas jos įrengimas.

Ką sako atsiliepimai

„Prieš metus tokią įrangą su montavimu įsigijau iš geros įmonės. Esu visai patenkinta rezultatais. Tiesa, teko sumokėti nemažą sumą, bet didžiuojuosi tausodama aplinką.“

„Kadangi nebuvo lėšų tokiai sistemai įrengti, buvo nuspręsta viską daryti patiems. Visai patenkintas rezultatais. Palyginti su profesionalios įmonės paslaugomis, sąnaudos buvo bent du kartus mažesnės.

Saulės kolektorių veikimo principas pagrįstas saulės spinduliuotės energijos pavertimu šilumine energija. Tai vyksta kaitinant kolektoriuje cirkuliuojantį aušinimo skystį (dažniausiai vandenį, kartais antifrizą), o vėliau perduodant susikaupusią šilumą. Kitaip tariant, saulės kolektorius veikia kaip savotiškas vandens šildytuvas, nulėmęs jo taikymo sritį (privačių namų karštas vanduo, šildymas).

Bendras vandens šildymo principas

Saulės kolektorių yra įvairių, tačiau vandens šildymo sistemose jie visi veikia pagal tą pačią schemą. Saulės spinduliai įkaitina aušinimo skystį, kuris plonais vamzdeliais teka į vandens pripildytą baką. Vamzdžiai su aušinimo skysčiu praeina per visą vidinį bako tūrį ir šildo jame esantį vandenį. Šis vanduo vėliau naudojamas buitinėms reikmėms (šildymui, karštam vandeniui ir kt.). Vandens temperatūrą rezervuare kontroliuoja specialūs jutikliai, kai jis atvėsta žemiau nurodyto minimumo, automatiškai įjungiamas atsarginis šildymas (dažniausiai dujinis arba elektrinis katilas).

Tai yra bendra schema visų saulės energijos vandens šildymo įrenginių eksploatavimas. Kalbant apie plokščių ir vakuuminių kolektorių veikimą, nepaisant to paties veikimo principo (aušinimo skysčio šildymas nuo saulės ir vėlesnis šilumos perdavimas), jų veikimas turi daug skirtumų.

Plokštieji kolektoriai

Plokščiasis saulės kolektorius šildo aušinimo skystį naudodamas plokštelinį absorberį. Jis sukurtas gana paprastai. Iš esmės tai yra karščiui intensyvaus metalo plokštė, iš viršaus nudažyta specialiais dažais juodai. KAM apatinis paviršius Plokštė sandariai pritvirtinama (suvirinama) serpantininiu vamzdeliu, per kurį cirkuliuoja skystis.

Juodi selektyvūs dažai maksimaliai sugeria saulės šviesą, o jų atspindys beveik lygus nuliui. Sugerti spinduliai šildo po absorberiu esantį aušinimo skystį, kuris, savo ruožtu, tiekiamas toliau į sistemą. Siekiant sumažinti šilumos nuostolius, naudojama kolektoriaus korpuso absorberio šilumos izoliacija ir grūdintas stiklas, kuriame beveik nėra geležies oksidų. Jis montuojamas virš absorberio ir tarnauja kaip viršutinis korpuso dangtis. Be to, tokio stiklo naudojimas leidžia sukurti savotišką „šiltnamio efektą“, kuris dar labiau padidina absorberio įkaitimą, taigi ir aušinimo skysčio temperatūrą.

Vakuuminiai kolektoriai

Vakuuminių kolektorių veikimo principas skiriasi. Tai pirmiausia paaiškinama dizaino skirtumu. Vakuuminiuose modeliuose pagrindinis darbinis elementas yra ne absorberio plokštė, o ištuštėjusių vamzdžių sistema ir šilumos kolektorius. Be to, yra keletas tokių vamzdžių dizaino variantų.

Tačiau, nepaisant dizaino skirtumų, bendras tokių vamzdžių veikimas yra beveik vienodas. Stiklo paviršius sugeria maksimalią saulės šviesą dėl specialios labai selektyvios dangos. Saulės energija šildo vidinį aušinimo skystį, o vakuuminis sluoksnis pašalina šilumos nuostolius, nes vakuumas yra geriausias izoliatorius. Per šilumos kolektorių sukaupta šiluma patenka į sistemą ir naudojama vandens šildymui akumuliaciniame rezervuare.

Apskritai, šio tipo kolektorius užtikrina didesnį našumą, palyginti su lygiagrečiu lygiu.

Vakuuminė lempa

Klasikinio evakuojamo vamzdžio dizainas yra gana paprastas. Tai dvisienė stiklinė kolba, kurioje tarp sienelių sukurtas vakuumas. Viduje yra varinė šerdis (terminis kanalas). Toks vamzdis vadinamas "koaksialiniu". Kitas tipas yra vadinamieji „plunksnų vamzdeliai“, vienasienės kolbos su vakuumu pačiame šilumos kanale.

Vakuuminio vamzdžio veikimo principas priklauso nuo jo šiluminio kanalo konstrukcinių ypatybių ir nuo pačios kolbos tipo. Kanalai, kaip ir kolbos, būna dviejų tipų: tiesioginio srauto ir šilumos vamzdžio tipo.

Tiesioginio srauto kanalų veikimas pagrįstas tiesioginiu aušinimo skysčio srautu per U formos varinį vamzdelį. Atvėsęs skystis iš šilumos kolektoriaus patenka į vamzdį, praeina pro jį, įkaista ir grįžta į šilumos kolektorių. Ten jis perduoda sukauptą šilumą pagrindiniam aušinimo skysčiui ir grįžta į vamzdelį.

Šilumos vamzdis veikia šiek tiek kitaip. Jo veikimo principas pagrįstas šilumos perdavimu per lengvai garuojantį skystį, uždarytą šiluminiame kanale. Pats kanalas (vamzdis) pagamintas iš daug karščiui atsparaus metalo (aliuminio, vario). Saulės šviesa įkaitina skystį, jis išgaruoja iš apatinio vamzdelio galo ir kondensuojasi šilumos kolektoriuje. Kondensatas nuteka žemyn, kur jį vėl įkaitina saulės šviesa. Pagrindinis aušinimo skystis paima šilumą iš šilumos kolektoriaus ir perduoda ją per kolektorių toliau į sistemą.

Šilumos kolektorius

Be vamzdžių, vakuuminiame saulės kolektoriuje yra sumontuotas šilumos kolektorius, kuris reikalingas šilumai iš vamzdelių perduoti aušinimo skysčiui. Šilumos kolektorius yra įrenginio viršuje. Jo veikimo principas yra toks. Varinė šerdis perduoda sukauptą energiją pagrindiniam cirkuliuojančiam aušinimo skysčiui užburtas ratas„bako šilumokaitis – kolektorius“. Cirkuliaciją užtikrina specialus mažas siurblys. Be to, jei aušinimo skysčio temperatūra nukrenta žemiau tam tikro minimumo (pavyzdžiui, naktį), vandens šildymo sistemos automatinė valdymo sistema išjungs siurblį. Tai apsaugo nuo atvirkštinio šildymo, kai aušinimo skystis pasiims šilumą iš karšto vandens rezervuare.

Oro kolektoriai

Oro tipo saulės kolektorius yra daug rečiau paplitęs. Jis naudojamas ne vandens šildymui, o šildymui ir oro kondicionavimui. Aušinimo skysčio vaidmenį jame atlieka pats oras, šildomas saulės spindulių. Iš esmės šis kolektorius yra juodai nudažytas briaunotas metalinis skydas. Jo veikimo principas pagrįstas natūraliu arba priverstiniu oro tiekimu į patalpas, kuris šildomas po skydeliu saulės spindulių įtakoje.

Kiekvieną dieną saulė suteikia neribotą energijos potencialą, kuris bus prieinamas žmonėms daugelį metų. Tokios gamtos galimybės yra pagrindiniai varikliai, skatinantys žmones sugalvoti ir įgyvendinti naujas galimybes ir įrenginius, galinčius saulės spinduliuotę perdirbti į žmonijai naudingą energiją.

Vakuuminis saulės kolektorius – efektyvus įrenginys, galintis maitinti ne tik elektros lemputę, bet ir visą patalpų šildymo sistemą.

Perdirbta saulės energija paverčiama šilumine energija ir perduodama aušinimo skysčiui. Šis šiuolaikinių įrenginių pritaikymas naudojamas patalpų šildymui, skysčių šildymui ir architektūrinėms konstrukcijoms.

Vandens šildymo nuo saulės procesas

Kad saulė šildytų vandenį, turi būti įvykdytos tam tikros sąlygos. Ištisus metus suvartojimas išlieka beveik toks pat. Būtent dėl ​​šios priežasties efektyviausia didelio šviestuvo – Saulės – energiją naudoti kaip energijos šaltinį skysčiams šildyti.

Teisingai sumontuoti saulės kolektoriai šaltu oru vandens temperatūrą gali padidinti 50-65%, o vasarą - iki 100%.

Tokios sistemos veikimo sąlygos rodo, kad šiltuoju metų laiku bus galima atsisakyti naudoti tradicinės sistemosšildymas dujomis arba elektra. Naudoti tokią sistemą vasarą itin pelninga ir dėl to, kad pagaminamos energijos užtenka net kai kuriems buitiniams prietaisams maitinti. elektros mašinos dirba namų ūkio labui.

Svarbus šiuolaikinių saulės vandens šildymo sistemų privalumas – technologinių naujovių paprastumas, kurį panaudojus galima gyventi patogiai, ekonomiškai, nedarant žalos aplinkai.

Dizaino skirtumai

Pagrindinis vakuuminių kolektorių konstrukcijos skirtumas yra stikliniai vamzdžiai, kurie patikimai pritvirtinami prie pagrindo plokštės. Tokie vamzdžiai yra padengti specialia medžiaga, kuri gali pritraukti saulės šilumą. Be to, tokio vamzdžio viduje yra dar vienas, mažesnio skersmens.

Reikėtų pažymėti, kad tarp jų yra vakuumas. Būtent šio vakuuminio sluoksnio dėka galima sulaikyti didžiąją dalį šilumos ir padidinti kolektoriaus efektyvumą daugiau nei 30%, lyginant su plokščiais modeliais. Tokiuose kolektoriuose vanduo gali įkaisti iki 300 °C.

Kitas ne mažiau svarbus skirtumas tarp vakuuminių kolektorių yra specialus skystis vamzdžio apačioje, kuris kaitinant virsta garais, kylančiais į viršų ir tolygiai šildo skystį.

Atkreipkite dėmesį, kad regionuose, kuriuose yra trumpos dienos šviesos valandos ir minusinė temperatūra, toks įrenginio veikimas leidžia žymiai padidinti pagaminamos šiluminės energijos kiekį.

Kalbant apie kainą, tokie įrenginiai yra brangesni nei kiti, tačiau išėjimo charakteristikos pateisinamos po kelerių metų.

Saulės kolektorių veikimo principas

Paprasčiau tariant, saulės kolektoriai yra skirti fiksuoti šiluminę saulės energiją, jos kaupimąsi ir paskirstymą į įrangą žmogaus poreikiams.

Norint geriau suprasti sistemos veikimą, visų pirma reikia suprasti, iš ko ji susideda. Dažnai tokia sistema surenkama iš kolektoriaus, paties šilumokaičio grandinės, šilumos akumuliatoriaus, temperatūros jutikliai, imtuvas. Vandens bakas dažniausiai naudojamas kaip tokia baterija.

Dabar pažvelkime į kai kurių dalių ypatybes išsamiau. Pagrindinis bruožas Imtuvas yra lydinio kompozicija - varis, izoliuotas poliuretano tipu, apsaugotas anoduoto aliuminio danga. Būtent per jį tiekiama šiluminė energija. Jei imtuve aptinkamas gedimas, jo keitimo procesas vyksta be didelių sunkumų, nereikia išleisti viso neužšalusio skysčio iš šilumokaičio.

Temperatūros jutikliai yra vakuuminio kolektoriaus išleidimo angoje ir šildymo prietaiso gale. Remiantis temperatūros jutiklio duomenimis, cirkuliacinis siurblys įjungiamas ir išjungiamas.

Jei aušinimo skystis (skystis) perkaista, sistemoje gali atsirasti vadinamasis perteklinis slėgis, kurį neutralizuoti gali tik išsiplėtimo bakas.

Sistema veikia taip. Vakuuminio saulės kolektoriaus aušinimo skystis yra neužšalęs skystis, kuris, judėdamas per viršutinę įrenginio zoną, sugeria šiluminę energiją iš specialių antgalių, pagamintų iš vario lydinių.

Dėl gyvatės mechanizmo naudojimo rezervuare esantis skystis pašildomas. Uždaras šilumos perdavimo ciklas vyksta tol, kol paties skysčio temperatūra viršija vandens temperatūrą talpykloje. Tokios sistemos veikimo laikas tiesiogiai priklauso nuo paros trukmės ir aplinkos temperatūros.

Vakuuminės talpyklos su tiesioginiu šilumos tiekimu

Įrenginiuose su tiesioginiu šilumos tiekimu vakuuminiai įtaisai iš stiklo ir akumuliacinė talpa tvirtinami prie vieno rėmo rėmo 40° – 60° kampu. Visi vakuuminiai mechanizmai yra prijungti prie akumuliacinės talpos per guminį jungiamąjį žiedą.

Naudojant uždarymo vožtuvą, įrenginį galima prijungti prie vandens tiekimo linijų, o specialus fiksavimo vožtuvas stebi vandens lygio būklę akumuliacinėje talpykloje.

Atsižvelgiant į tai, kad tokiose sistemose nešiklis yra vanduo, tokie įrenginiai priskiriami sezoniniams šilumokaičiams.

Netiesioginio padavimo vakuuminiai kolektoriai

Netiesioginio šilumos išteklių perdavimo savybėmis pasižyminčios įrangos veikimo principas yra šiek tiek panašus į centralizuotos šildymo sistemos sisteminių linijų procesą. Darbas šiose jungtyse vyksta dėl vandens tiekimo linijų slėgio.

Vakuuminių kolektorių privalumai

Sistemai valdyti naudojami vakuuminiai izoliuoti įrenginiai. Pagrindinis tokių šiluminių jungčių privalumas yra jų pastovus veikimas net tada, kai žemos temperatūros(iki - 40 °C) ir padidėjęs slėgis vandens tiekimo kanaluose. Atskirai montuojamas pats įrenginys ir akumuliacinė talpykla, kurios sujungiamos naudojant specialius valcavimo metalo gaminius.

Norint gauti maksimalų saulės energijos kiekį, ant namo stogo įrengiamas standartinis vakuuminis kolektorius, o akumuliacinė talpa įrengiama viduje. Tokie įrenginiai vadinami viso sezono padalinimo sistemomis.

Netiesioginių įrenginių veikimas automatizuotas naudojant valdiklius, o nenutrūkstamą šiluminės energijos nešiklio cirkuliaciją sistemoje vykdo siurblys.

Pagrindiniai saulės kolektorių privalumai yra šie:

1. Didelis proceso efektyvumas net esant minusinei temperatūrai.
2. Lengvas visos konstrukcijos montavimas.
3. Kolektoriaus atsparumas vėjui.
4. Darbo trukmė.

Tokios sistemos naudojimo trūkumai apima didelę įrangos kainą, kuri atsiperka po kelerių metų.

Saulės kolektorių paplitimas

Šiandien situacija, susijusi su saulės kolektorių platinimu, mažai pasikeitė. Dėl klimato kaitos kai kuriose srityse išpopuliarėjo saulės kolektorių naudojimas.

Saulės kolektoriai sėkmingai naudojami tiek buitinėms reikmėms, tiek gyvenamosioms patalpoms šildyti, įvairaus dydžio įmonėse, daržovių plantacijose. Šis energijos gamybos būdas gana populiarus tapo Europos šalyse, kurioms pirmiausia reikia sutaupyti: JAV, Kinijoje, Vokietijoje ir kt.

Visam pasauliui didžiulis perėjimas prie saulės energijos reiškia proveržį šiuolaikinės technologijos, kurios suteikia puikias galimybes aprūpinti planetos gyventojus nemokama elektra, neturinčia žalingo poveikio atmosferai.

Šio tipo kolektorių naudojimas yra puiki alternatyva elektriniam ir dujiniam šildymui, nes tai aplinkai nekenksmingas įrenginys, neišskiriantis emisijų į atmosferą. Be to, didžiausias šio tipo įrenginių naudojimo pranašumas yra ekonominė nauda.