Схема солнечного коллектора: Схемы подключения солнечного коллектора к системе отопления

Солнечное отопление частного дома: обзор лучших конструкций

Использование “зеленой” энергии, поставляемой природными стихиями, позволяет существенно сокращать коммунальные расходы. К примеру, устроив солнечное отопление частного дома, вы будете снабжать фактически бесплатным теплоносителем низкотемпературные радиаторы и системы теплых полов. Согласитесь, это уже экономия.

Все о “зеленых технологиях” вы узнаете из предложенной нами статьи. С нашей помощью вы запросто разберетесь в разновидностях солнечных установок, способах их устройства и специфике эксплуатации. Наверняка заинтересуетесь одним из популярных вариантов, интенсивно работающих в мире, но не слишком пока востребованных у нас.

В представленном вашему вниманию обзоре разобраны конструктивные особенности систем, детально описаны схемы подключения. Приведен пример расчета солнечного отопительного контура для оценки реалий его сооружения. В помощь самостоятельным мастерам прилагаются фото-подборки и видео.

Содержание статьи:

“Зеленые” технологии получения тепла

В среднем 1 м² поверхности земли получает 161 Вт солнечной энергии в час. Разумеется, на экваторе этот показатель будет во много раз выше чем в Заполярье. Кроме того, плотность солнечного излучения зависит от времени года.

В Московской области интенсивность солнечного излучения в декабре-январе отличается от мая-июля более чем в пять раз. Однако современные системы настолько эффективны, что способны работать практически всюду на земле.

Современные гелиосистемы способны эффективно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С

Задача использования с максимальным КПД решается двумя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные фотоэлектрические батареи. Солнечные батареи вначале преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, затем передают через специальную систему потребителям, например электрокотлу.

Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей нагревают теплоноситель систем отопления и горячего водоснабжения.

Галерея изображений

Фото из

Солнечные коллекторы — основные поставщики подготовленного к использованию теплоносителя в системы отопления загородных домов

Коллектор представляет собой систему трубок, незакрытых или закрытых темной, усиливающей эффект поглощения солнечных лучей поверхностью

Трубки открытых солнечных приборов изнутри покрыты составом, привлекающим к себе солнечные лучи и усиливающим действие

Трубчатые разновидности коллекторов применяются в подогреве всех видов теплоносителей, задействованных в системах отопления

В наших широтах тепла, поступающего в результате переработки солнечной энергии, недостаточно для полноценной работы отопления. Повысить производительность поможет концентрическая форма и крупногабаритная лупа

Модификации солнечных коллекторов, позволяющие привлечь наибольшее количество солнечных лучей, выпускаются в виде вогнутых концентраторов с зеркальным отражателем

Модели, используемые для получения переработанной солнечной энергии в больших масштабах, оснащают устройствами «слежения» за движением солнца

Усиливают производительность системы не только с помощью изменения формы и использования устройств движения. В основном повышают, увеличивая приемную площадь

Солнечный коллектор на крыше дома

Прибор с поглощающей поверхностью

Открытый вакуумный солнечный коллектор

Для воздушного и парового отопления

Линза для повышения производительности прибора

Коллектор концентратор с отражателем

Промышленная модель с устройством движения

Мощная группа коллекторов-концентраторов

Тепловые коллекторы бывают нескольких видов, в числе которых открытые и закрытые системы, плоские и сферические конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие другие варианты. Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагревания горячей воды или теплоносителя системы отопления.

Промышленность в широком ассортименте производит коллекторные системы для включения в независимую отопительную сеть. Однако простейший вариант для дачи несложно сделать собственноручно:

Галерея изображений

Фото из

Самодельный закрытый солнечный коллектор

Простейшая конструкция

Змеевик коллектора из медных трубок

Методы усиления эффективности

Использование жестких водопроводных труб и фитингов

Пластиковые бутылки в изготовлении коллекторов

Воздушный солнечный коллектор из металлических банок

Полимерные трубы в самостоятельном производстве

Несмотря на явный прогресс в разработке решений по собиранию, аккумулированию и использованию солнечной энергии, существуют достоинства и недостатки.

Эффективное использование энергии солнца

Самым очевидным плюсом использования энергии солнца является ее общедоступность. На самом деле даже в самую хмурую и облачную погоду солнечная энергия может быть собрана и использована.

Второй плюс – это нулевые выбросы. По сути, это самый экологически чистый и естественный вид энергии. и коллекторы не производят шума. В большинстве случаев устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезную площадь загородного участка.

Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы (+)

Недостатки, связанные с использованием энергии солнца, заключаются в непостоянстве освещенности. В темное время суток становится нечего собирать, ситуация усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие световые дни в году. Необходимо следить за оптической чистотой панелей, незначительное загрязнение резко снижает КПД.

Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация системы на солнечной энергии обходится полностью бесплатно, существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.

Существенный недостаток отопления, основанного на применении солнечных коллекторов, заключается в отсутствии возможности накапливать тепловую энергию. В схему включен только расширительный бак (+)

Открытые солнечные коллекторы

Открытый солнечный коллектор представляет собой незащищенную от внешних воздействий систему трубок, по которым циркулирует нагреваемый непосредственно солнцем теплоноситель.

В качестве теплоносителя применяется вода, газ, воздух, антифриз. Трубки либо закрепляются на несущей панели в виде змеевика, либо присоединяются параллельными рядами к выходному патрубку.

Солнечные коллекторы открытого типа не способны справиться с отоплением частного дома. Из-за отсутствия изоляции теплоноситель быстро остывает. Их используют в летнее время в основном для нагрева воды в душевых или бассейнах

У открытых коллекторов нет обычно никакой изоляции. Конструкция очень простая, поэтому имеет невысокую стоимость и часто изготавливается самостоятельно.

Ввиду отсутствия изоляции практически не сохраняют полученную от солнца энергию, отличаются низким КПД.  Применяются их преимущественно в летний период для подогрева воды в бассейнах или летних душевых.

Устанавливаются в солнечных и теплых регионах, при небольших перепадах температуры окружающего воздуха и подогреваемой воды. Хорошо работают только в солнечную, безветренную погоду.

Самый простой солнечный коллектор с теплоприемником, сделанным из бухты полимерных труб, обеспечит поставку подогретой воды на даче для полива и бытовых нужд

Трубчатые коллекторные разновидности

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из отдельных трубок, по которым курсирует вода, газ или пар. Это одна из разновидностей гелиосистем открытого типа. Однако теплоноситель уже намного лучше защищен от внешнего негатива. Особенно в вакуумных установках, устроенных по принципу термосов.

Каждая трубка подключается к системе отдельно, параллельно друг другу. При выходе из строя одной трубки ее легко поменять на новую. Вся конструкция может собираться непосредственно на кровле здания, что значительно облегчает монтаж.

Трубчатый коллектор имеет модульную структуру. Основным элементом является вакуумная трубка, количество трубок варьируется от 18 до 30, что позволяет точно подобрать мощность системы

Веский плюс трубчатых солнечных коллекторов заключается в цилиндрической форме основных элементов, благодаря которым солнечное излучение улавливается круглый световой день без применения дорогостоящих систем слежения за передвижением светила.

Специальное многослойное покрытие создает своего рода оптическую ловушку для солнечных лучей. На схеме частично показана внешняя стенка вакуумной колбы отражающая лучи на стенки внутренней колбы (+)

По конструкции трубок различают перьевые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка представляет собой сосуд Дьаюра или всем знакомый термос. Изготовлены из двух колб между которыми откачан воздух. На внутреннюю поверхность внутренней колбы нанесено высокоселективное покрытие эффективно поглощающее солнечную энергию.

При цилиндрической форме трубки солнечные лучи всегда падают перпендикулярно поверхности

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя передается тепловой трубке или внутреннему теплообменнику из алюминиевых пластин. На этом этапе происходят нежелательные теплопотери.

Перьевая трубка представляет собой стеклянный цилиндр со вставленным внутрь перьевым абсорбером.

Свое название система получила от перьевого абсорбера, который плотно обхватывает тепловой канал из теплопроводящего металла

Для хорошей теплоизоляции из трубки откачан воздух. Передача тепла от абсорбера происходит без потерь, поэтому КПД перьевых трубок выше.

По способу передачи тепла есть две системы: прямоточные и с термотрубкой (heat pipe). Термотрубка представляет собой запаянную емкость с легкоиспаряющейся жидкостью.

Поскольку легкоиспаряющаяся жидкость естественным образом стекает на дно термотрубки, минимальный угол наклона составляет 20° С

Внутри термотрубки находится легкоиспаряющаяся жидкость, которая воспринимает тепло от внутренней стенки колбы или от перьевого абсорбера. Под действием температуры жидкость закипает и в виде пара поднимается вверх. После того как тепло отдано теплоносителю отопления или горячего водоснабжения, пар конденсируется в жидкость и стекает вниз.

В качестве легкоиспаряющейся жидкости часто применяется вода при низком давлении. В прямоточной системе используется U-образная трубка, по которой циркулирует вода или теплоноситель системы отопления.

Одна половина U-образной трубки предназначена для холодного теплоносителя, вторая отводит нагретый. При нагреве теплоноситель расширяется и поступает в накопительный бак, обеспечивая естественную циркуляцию. Как и в случае систем с термотрубкой, минимальный угол наклона должен составлять не менее 20⁰.

При прямоточном подключении давление в системе не может быть высоким, так как внутри колбы технический вакуум

Прямоточные системы более эффективны так как сразу нагревают теплоноситель. Если системы солнечных коллекторов запланированы к использованию круглый год, то в них закачивается специальные антифризы.

Применение трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд достоинств и недостатков. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из одинаковых элементов, которые относительно легко заменить.

Достоинства:

• низкие теплопотери;
• способность работать при температуре до -30⁰С;
• эффективная производительность в течение всего светового дня;
• хорошая работоспособность в областях с умеренным и холодным климатом;
• низкая парусность, обоснованная способностью трубчатых систем пропускать сквозь себя воздушные массы;
• возможность производства высокой температуры теплоносителя.

Конструктивно трубчатая конструкция имеет ограниченную апертурную поверхность.

Обладает следующими недостатками:

• не способна к самоочистке от снега, льда, инея;
• высокая стоимость.

Несмотря на первоначально высокую стоимость, трубчатые коллекторы быстрее окупаются. Имеют большой срок эксплуатации.

Трубчатые коллекторы относятся к гелиоустановкам открытого типа, потому не подходят для круглогодичного использования в системах отопления (+)

Плоские закрытые системы

Плоский коллектор состоит из алюминиевого каркаса, специального поглощающего слоя – абсорбера, прозрачного покрытия, трубопровода и утеплителя.

В качестве абсорбера применяют зачерненную листовую медь, отличающуюся идеальной для создания гелиосистем теплопроводностью. При поглощении солнечной энергии абсорбером происходит передача полученной им солнечной энергии теплоносителю, циркулирующему по примыкающей к абсорберу системе трубок.

С наружной стороны закрытая панель защищена прозрачным покрытием. Оно изготовлено из противоударного закаленного стекла, имеющего полосу пропускания 0,4-1,8мкм. На такой диапазон приходится максимум солнечного излучения. Противоударное стекло служит хорошей защитой от града. С тыльной стороны вся панель надежно утеплена.

Плоские солнечные коллекторы отличаются максимальной производительностью и простой конструкцией. КПД их увеличен за счет применения абсорбера. Они способны улавливать рассеянное и прямое солнечное излучение

В перечне преимуществ закрытых плоских панелей числятся:

• простота конструкции;
• хорошая производительность в регионах с теплым климатом;
• возможность установки под любым углом при наличии приспособлений для изменения угла наклона;
• способность самоочищаться от снега и инея;
• низкая цена.

Плоские солнечные коллекторы особенно выгодны, если их применение запланировано еще на стадии проектирования. Срок службы у качественных изделий составляет 50 лет.

К недостаткам можно отнести:

• высокие теплопотери;
• большой вес;
• высокая парусность при расположении панелей под углом к горизонту;
• ограничения в производительности при перепадах температуры более 40°С.

Сфера применения закрытых коллекторов значительно шире, чем гелиоустановок открытого типа. Летом они способны полностью удовлетворить потребность в горячей воде. В прохладные дни, не включенные коммунальщиками в отопительный период, они могут поработать вместо газовых и электрообогревателей.

Желающим собственными руками для устройства отопления на даче предлагаем ознакомиться с проверенными на практике схемами и пошаговыми инструкциями по сборке.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора.

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

• коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
• коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
• общая и апертурная площадь;
• КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Способы подключения к системе отопления

Поскольку устройства на солнечной энергии не могут обеспечить стабильное и круглосуточное снабжение энергией, необходима система устойчивая к этим недостаткам.

Для средней полосы России солнечные устройства не могут гарантировать стабильный приток энергии, поэтому используются как дополнительная система. Интегрирование в существующую систему отопления и горячего водоснабжения отличается для солнечного коллектора и солнечной батареи.

Схема с водяным коллектором

В зависимости от целей использования теплового коллектора применяются разные системы подключения. Вариантов может быть несколько:

1. Летний вариант для горячего водоснабжения
2. Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

Летний вариант наиболее простой и может обходится даже без , используя естественную циркуляцию воды.

Вода нагревается в солнечном коллекторе и за счет теплового расширения поступает в бак-аккумулятор или бойлер. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.

Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке

Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор. Чтобы вода оставалась как можно дольше горячей бак необходимо тщательно утеплить.

Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.

Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно

По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.

Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй – на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора.

Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе. В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.

Новым словом и эффективной альтернативой солнечным коллекторам с теплоносителем стали системы с , с принципом действия и устройства которых мы предлагаем ознакомиться.

Схема с солнечной батареей

Было бы заманчиво применить схожую к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.

При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети

С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.

Увы, наши электросети не приспособлены для получения энергии, могут работать только в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или хотя бы заставить счетчик крутиться в обратную сторону.

Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.

Галерея изображений

Фото из

Солнечные электростанции в отоплении дома

Процесс установки солнечных панелей на кровлю

Самостоятельный монтаж прибора на крышу гаража

Самодельный электроприбор для солнечного отопления

Все о вариантах организации отопления частного дома на солнечных батареях вы найдете .

Пример расчета необходимой мощности

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

• обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
• обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м² земли называется инсоляцией.

Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м²

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м² в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.

С всеми видами и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:

Видео #2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:

На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.

Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Использовать неисчерпаемую и бесплатную солнечную энергию человечество начало давно. Для ее сбора существуют специальные устройства – солнечные коллекторы. С каждым годом их конструкция становится все более совершенной, но высокие цены на них пока не позволяют использовать их широко и повсюду. Поэтому люди, обладающие пытливым умом и умелыми руками, пытаются сделать солнечные коллекторы самостоятельно. И своими знаниями они готовы поделиться. В данной статье предлагается узнать, как сделать солнечный воздушный коллектор своими руками.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Что такое солнечный коллектор

Задача солнечного коллектора – собрать тепловую энергию солнечного излучения и передать ее какому-либо веществу, которое далее передаст ее «адресату». Это вещество называется теплоносителем и в качестве которых могут выступать либо жидкости (чаще всего это вода), либо газы (почти всегда это воздух).

Вода является более эффективным теплоносителем, так как ее теплоемкость гораздо выше, чем воздуха, но ее применение связано с определенными трудностями: сброс излишнего тепла летом или защита от замерзания зимой. Воздух не сможет передать такое количество энергии, зато конструкция воздушных коллекторов гораздо проще, они гораздо надежнее и безопасней. Да и сделать солнечный воздушный коллектор своими руками гораздо проще, чем водяной. Кстати, именно воздух является первым теплоносителем, который стал применять человек. Какие преимущества есть у воздуха, как у теплоносителя:

• Воздух не подвержен замерзанию и закипанию.
• Воздух не обладает токсичностью.
• Воздух не надо наделять какими-то особыми качествами (в водных системах добавляют антифризы), он всегда доступен.

Воздушные солнечные коллекторы широко применяются в системах воздушного отопления как жилых зданий, так и подвалов, гаражей, хранилищ. В каких именно странах воздушные гелиоустановки применяются наиболее широко, очень красноречиво свидетельствует диаграмма.

Использование воздушных солнечных коллекторов в различных странах мира

Видно, что наиболее экономически развитые страны нисколько не пренебрегают возможностями Солнца по нагреву воздуха. А мы, увы, пока входим в число многих 4,3% прочих.

Устройство и принцип работы воздушного солнечного коллектора

Солнечный воздушный коллектор состоит из нескольких основных частей:

Схема работы воздушного солнечного коллектора

• Вся конструкция коллектора помещена в прочный и герметичный корпус, который обязательно снабжен тепловым изолятором. Тепло, попавшее внутрь коллектора не должно «утекать» наружу.
• Главная деталь любого коллектора – это солнцеприемная панель, которую еще называют поглотителем или абсорбером. Задача этой панели принять солнечную энергию, а затем передать ее воздуху, поэтому она должна быть изготовлена из материала с наибольшей теплопроводностью. Такими свойствами из доступных в быту являются медь и алюминий, реже сталь. Для лучшей теплоотдачи нижнюю часть абсорбера делают как можно большей площади, поэтому могут применяться ребра, волнистая поверхность, перфорация и другие способы. Для лучшего поглощения солнечной энергии приемная часть абсорбера окрашивается в темный матовый цвет.
• Верхняя часть коллектора герметично закрывается прозрачной изоляцией в качестве которой может применяться закаленное стекло или оргстекло, или поликарбонатное стекло.

Солнечный коллектор ориентируют на юг и придают поверхности такой наклон, чтобы максимальное количество солнечной энергии попадало на поверхность. Как говорят специалисты – для максимальной инсоляции. Холодный наружный воздух естественно или принудительно попадает в приемную часть, проходит через ребра абсорбера и выходит с другой части, снабженную фланцем для стыковки с воздуховодом, ведущим внутрь отапливаемого помещения. Стоит отметить, что вариантов конструкций солнечных коллекторов существует масса и вышеописанная  показана только для примера.

Воздушное отопление при помощи солнечных коллекторов не может в нашей климатической зоне полностью заменить основное отопление, но оно будет очень хорошим подспорьем даже в морозные зимние солнечные дни.

Цены на популярные модели солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Определение места установки и доступной площади

Прежде всего, надо определиться с местом установки солнечного воздушного коллектора, так как это сильно может повлиять на его производительность. При этом следует учесть несколько факторов:

• Воздушный солнечный коллектор следует располагать как можно ближе к тому месту, куда будет поступать подогретый воздух, так как потери в воздуховодах могут стать такими, что применение коллектора окажется нецелесообразным.
• Коллектор следует располагать на южной стороне дома или другого строения и по возможности под определенным наклоном, обеспечивающим максимальную инсоляцию. Если это недоступно, то надо стараться установить как можно ближе к южной стороне. Зависимость инсоляции от азимута и угла установки показана на диаграмме.

Как влияет ориентация солнечного коллектора на инсоляцию

• Окружающие предметы, здания строения и растения не должны мешать естественному освещению поверхности коллектора.

В выбранном месте, отвечающим всем условиям, следует посмотреть какой площади солнечный коллектор можно разместить. Очевидно, что чем больше будет площадь коллектора – тем он будет производительней.

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Абсорбер (поглотитель) – важнейшая часть любого солнечного коллектора и от его конструкции во многом будет зависеть производительность. У заводских моделей применяются детали из специальных сплавов, имеющих особое высокоселективное покрытие, но это в основном и определяет высокую цену. Наша же задача – найти такой материал, который доступен и, тем не менее, будет хорошо справляться со своей функцией – улавливать солнечное тепло и передавать его воздуху.

И таким доступным материалом является обычная алюминиевая банка из-под Кока-Колы, пива или других напитков. Как собрать нужное количество пустой тары мы описывать не будем, а лучше сосредоточимся на тех замечательных свойствах, которые позволяют использовать алюминиевые банки в качестве абсорбера:

Алюминиевая банка для напитков — идеальный материал для абсорбера коллектора

• Во-первых, банки изготовлены из алюминия (очень редко встречаются стальные), а он имеет очень высокую теплопроводность.
• Во-вторых, все банки из-под любых напитков имеют одинаковые размеры: нижний диаметр 66 мм, верхний диаметр 59 мм, высота у банки 0,5 л – 168 мм.
• В-третьих, банки сделаны таким образом, чтобы в упаковке они размещались друг над другом, то есть они замечательно стыкуются.
• И, наконец, тонкий алюминий, из которого сделаны банки, легко обрабатывается доступным инструментом.

По мере накопления нужного количества алюминиевых банок их надо тщательно отмывать с моющим средством и просушивать. Иначе в дальнейшем они будут источать неприятный запах, с которым будет справиться сложнее.

Изготовление корпуса коллектора и его теплоизоляция

В зависимости от доступной площади размещения коллектора рассчитываются его габаритные размеры. В данной статье предлагается сделать солнечный воздушный коллектор размером 8 на 8 алюминиевых банок 0,5 л, что по габаритным размерам составит примерно 1400*670 мм. Одного листа фанеры толщиной 21 мм стандартного размера 1525*1525 мм хватит на изготовление всего солнечного коллектора, а толщина фанеры обеспечит необходимую прочность и жесткость конструкции.

Для изготовления корпуса необходимо:

Тщательно разметить лист фанеры. Для коллектора понадобится:

• Задняя стенка размером 1400*670 мм.
• Две боковые стенки 1400*116 мм.
• Две торцевые стенки 630*116 мм.
• Две направляющие для банок 630*116 мм.

При разметке стоит учесть то, что для дальнейшей обработки краев деталей надо давать припуск по 3—5 мм с каждой стороны. Чтобы нарезка происходила без сбоев лучше линии прочерчивать ярким маркером.

Резать фанеру лучше всего дисковой пилой, причем чем меньше будут зубья у диска – тем лучше. Для более ровного реза можно воспользоваться направляющей, в качестве которой можно использовать лист ДСП с заводской кромкой. Направляющую можно притянуть к листу фанеры струбцинами.

Для ровного реза кромки фанеры лучше всего подходит дисковая пила совместно с направляющей

Если рез будет идти поперек волокон, то лучше предварительно острым ножом по металлической линейке прорезать верхний слой, так меньше будет сколов. После раскроя листа на детали если кромки неровные – их можно обработать фрезерной машиной по шаблону до идеально ровных и перпендикулярных.

Пришло время собирать каркас. Для этого надо:

• К задней стенке коллектора прикрепить две боковые стенки. Крепить можно мебельными шурупами 6,3*50 мм – их еще называют конфирматами. Только перед этим обязательно надо предварительно пройтись сверлом диаметром 4 мм. Для крепления можно использовать и обычные шурупы, и различные уголки. Коллектор должен иметь герметичный корпус, поэтому целесообразно промазывать скрепляемые поверхности силиконовым герметиком.

Мебельные шурупы-конфирматы вполне подходят для соединения деталей из фанеры толщиной 21 мм

• К задней стенке, а затем и к боковым крепятся торцевые стенки. После этого проверяется правильность сборки и размеры.

Задние и боковые стенки коллектора необходимо обязательно утеплить и для этого как нельзя лучше подходит экструдированный пенополистирол (ЭППС) толщиной 2 см. Перед тем как приклеивать утеплитель к стенкам, необходимо обработать фанеру антисептическим средством или просто покрасить, так как в этих местах может конденсироваться влага.

Плиты из экструдированного пенополистирола отлично подходят для теплоизоляции солнечного коллектора

Листы ЭППС можно приклеить к поверхности фанеры монтажной пеной, акриловыми «жидкими гвоздями», клеем «Мастер», клеем «Момент», — в любом случае он будет надежно держаться. Главное, чтобы в описании клея пенопласт был указан в качестве одной из склеиваемых поверхностей. Во время клейки утеплителя надо добиться того, чтобы все стыки были полностью закрыты. При необходимости в дальнейшем они могут «задуваться» монтажной пеной.

После того как вся внутренняя поверхность коллектора будет утеплена, ее можно обклеить отражающей теплоизоляцией, которая представляет собой основу из стеклоткани или вспененного полиэтилена и алюминиевую фольгу. Очень часто эти материалы имеют клеящую основу, что очень удобно, а если нет, то можно приклеить на любой подходящий для этого состав. Стыки обязательно надо проклеить алюминиевым скотчем.

Стыки теплоотражающего слоя должны скрепляться алюминиевым скотчем

Изготовление направляющих для абсорбера

Чтобы колонны из алюминиевых банок точно держали свою геометрию, необходимо изготовить для них направляющие. Для этого ранее были вырезаны два куска фанеры 630*116 мм, которые надо разметить и высверлить следующим образом:

• От верхней части отступить 53 мм и прочертить линию параллельную длинной стороне.
• Полученную линию разделить на 9 равных отрезков, то есть по 70 мм, поставить метки. Они будут центрами отверстий.
• Сверлом для дерева коронка-чашка диаметром 57 мм надо высверлить отверстия в фанере. Но перед этим лучше померить в нижней части банки диаметр опорного кольца устойчивости, так как размеры могут варьироваться. При необходимости выбрать другое сверло. Банка должна входить в отверстие достаточно плотно. При работе на сверло сильно не нажимают и периодически дают ему отдохнуть.

Сверло коронка-чашка просто незаменимо для отверстий большого диаметра в фанере

• Аналогично делается разметка на верхней направляющей. Диаметр головной части банки немного больше (57,4), чем заднего опорного кольца, поэтому перед высверливанием лучше померить его штангенциркулем и подобрать соответствующую коронку-чашку, а после примерить верх банки.

Изготовление абсорберов

Для подготовки банок к монтажу следует выполнить ряд операций:

• Все банки надо проверить постоянным магнитом. Очень редко, но встречаются банки из стали, которые надо отсортировать.
• В верхней части банки ножницами по металлу делаются надрезы от отверстия к краям, а затем эти «язычки» заправляются внутрь. Работать следует в перчатках, чтобы избежать порезов от острых краев алюминия. Направить острые язычки внутрь банки и выровнять края отверстия поможет кусок полимерной трубы, зажатой в тисках. Подобным образом обрабатываем все 64 банки.

Ножницами по металлу лучше всего раскрывать верхнюю часть банки

• Настало время заняться нижней частью. Для этого коническим сверлом по металлу в донышке просверливаются три отверстия диаметром примерно 20 мм расположенные под 120° друг к другу. Для того чтобы не помять банку, ее надо поместить в упругую оправку (например, кусок трубной изоляции) и не сжимать сильно руками. Так обрабатываются все банки.

Коническое сверло вырезает очень ровные отверстия в донышке банки

• Для склеивания банок лучше всего воспользоваться высокотемпературным клеем-герметиком High Heat Mortar на основе силикатного цемента. Его применяют для герметизации печей, каминов, дымоходов. Возможно, его огнестойкость для коллектора будет избыточной, но «запас карман не тянет».

Такой герметик для печей и каминов отлично подходит и для изготовления абсорбера

• Для того чтобы банки во время склеивания выдерживали линию, надо изготовить шаблон из двух ровных досок, скрепленных между собой под углом в 90°. Для прилегания банок к поверхности шаблон ставят наклонно и опирают о стену.

Шаблон очень помогает в сборке

• Перед склеиванием банки обезжиривают любым доступным растворителем (ацетон, № 646, 647). Эту работу лучше делать на улице.
• Перед началом следующего этапа на руки надо надеть резиновые перчатки, а рядом иметь емкость с водой. Склеиваемые поверхности увлажняются, из пистолета выдавливается ровной «колбаской» клей-герметик на нижнюю часть банки, а затем она стыкуется с верхней частью банки, находящейся ниже.

Клей-герметик наносится на верхнюю часть банки

• Увлажненным пальцем в перчатке разравнивается выдавившийся клей так, чтобы весь стык и поверхность рядом с ним была укрыта клеем. Затем все эти операции повторяются для всех банок одного столбика (8 штук). После этого все банки ставятся в шаблон, выравниваются и прижимаются сверху грузом.
• После того как клей затвердеет, столбик снимают и аккуратно укладывают на горизонтальную поверхность. Подобным образом собирают другие столбики из банок.

Заготовки для абсорбера окончательно высыхают на горизонтальной поверхности

• Пока полностью высыхают заготовки можно окрасить заднюю стенку солнечного коллектора и направляющие для банок в черный матовый цвет. В хороших автомагазинах всегда можно найти такую краску, предназначенную для глушителей или тормозных барабанов.

Такую краску можно всегда найти в хорошем автомагазине

• Боковые стенки коллектора окрашивать не надо, поэтому их надо закрыть газетами, прикрепленными малярным скотчем. После обезжиривания поверхностей краску наносят в два слоя.

Сборка воздушного солнечного коллектора

• Пора начать сборку батареи абсорбера. Для этого каждый столбик укладывается в соответствующую направляющую вначале снизу, а затем сверху. Перед стыковкой банки промазываются герметиком, а потом увлажненным пальцем герметик разравнивается. На этом этапе надо быть особенно внимательным. Собирать лучше на горизонтальной поверхности. После сборки и проверки всех соединений можно аккуратно стянуть две направляющие резиновым жгутом и оставить высыхать.
• Когда вся конструкция поглотителя высохнет ее можно аккуратно поднять и поместить поверх короба так, чтобы расстояния сверху и снизу были одинаковыми. После этого делается разметка положения направляющих, ведь для их монтажа в короб придется вырезать канавку в утеплителе так, чтобы они плотно сели и уперлись в фанерный лист задней стенки. После монтажа направляющие планки крепятся с торцов через боковины мебельными шурупами-конфирматами. После этого все стыки заделываются герметиком.

Поглотитель (абсорбер) смонтирован на свое штатное место

• Для входа и выхода воздуха сразу надо предусмотреть отверстия, которые лучше всего сделать в задней стенке. Лучше всего для этого воспользоваться готовыми решениями в системе пластиковых вентиляционных каналов, а именно пластины настенные с фланцем, которые можно легко вмонтировать в заднюю стенку в местах входа и выхода не занятых адсорбером. Для этого в фанерном листе и утеплителе прорезается прямоугольное отверстие по размерам пластины, а затем она крепится к стенке на шурупы через слой герметика.

Настенные пластины с фланцем из системы вентиляционных каналов ПВХ отлично подходят для воздушного солнечного коллектора

• Если возникнет необходимость перейти на круглый воздуховод, вмонтировать канальный вентилятор, сделать поворот и т. д., то в ассортименте производителей есть любые трубы и фасонные части, которые следует подгонять уже по месту.
• Верхнюю и нижнюю лицевую часть солнечного коллектора в местах входа и выхода воздуховодов необходимо облицевать. Для этого очень хорошо подходит вагонка, но ее сначала надо обрезать точно по размеру, а потом подрезать утеплитель на боковых и торцевых стенках коллектора ровно на толщину вагонки. После этого она приклеивается на герметик, им же обрабатываются все стыки.

Места входа и выхода удобно облицевать кусками пластиковой вагонки

• Для покраски коллектор ставится на упоры в положение близкое к вертикальному. Перед окраской поверхности обезжириваются и высушиваются. Краска наносится в несколько слоев до тех пор, пока она не укроет всю видимую поверхность. Каждый слой наносится так, чтобы не образовывались потеки. Поверхность должна получиться насыщенно-черной и матовой.

Покраска коллектора

• После высыхания краски самое время смонтировать переднее стекло. Для этих целей лучше всего подойдёт акриловое оргстекло или поликарбонатное стекло. Вначале лист стекла прикладывается к поверхности, намечаются его размеры, а после уже он вырезается. Края сразу надо обработать наждачной бумагой и подогнать точно по размеру. Перед монтажом его надо тщательно очистить, особенно нижнюю поверхность и поместить в отсек с адсорбером несколько пакетиков с силикагелем. Он предотвратит появление конденсата на внутренней поверхности стекла.
• Перед тем как крепить стекло, надо все примыкающие к нему части: периметр короба и направляющие обработать герметиком. Причем необязательно герметик наносить на всю поверхность, достаточно только на торцы фанерных листов. Крепить лучше всего шурупами с пресс-шайбой, предварительно высверлив перед этим отверстия. Желательно еще и прикрыть кромку стекла специальным угловым мебельным профилем.

Для облицовки краев отлично подходит угловой мебельный профиль

• Для крепления воздушного солнечного коллектора, к нему можно прикрутить кронштейны на заднюю стенку. На этом сборка самого коллектора закончена.

Подключение солнечного воздушного коллектора

Воздушный солнечный коллектор может как интегрироваться в существующую систему вентиляции, так и работать совершенно отдельно. Даже при отсутствии принудительной вентиляции неумолимые физические законы все равно будут «продвигать» нагретый воздух через коллектор, но процесс этот будет идти довольно вяло, поэтому желателен вентилятор с производительностью не менее 150 кубических метров в час.

Применение вентилятора обнажает два важных вопроса:

1. Где вентилятор ставить: на входе или выходе коллектора? Если коллектор поднимет температуру на выходе до 60—70 °C (а такое вполне возможно), то вентилятор, стоящий там долго не протянет. С другой стороны – вентилятор, стоящий на улице подвергается атмосферным воздействиям и им сложнее управлять. В большинстве случаев его все-таки ставят внутри помещения, а в жаркие дни, когда воздух и так нагрет – вентилятор просто не включают либо подключают его через тепловое реле.

Чаще всего вентилятор монтируют внутри помещения

1. Применение вентилятора заставляет сомневаться некоторых скептиков в целесообразности воздушного отопления. Не проще ли электроэнергию, потраченную на вращение двигателя вентилятора, направить на подогрев помещения? Но практика показывает, что вышеописанная конструкция коллектора все равно эффективна и выгодна. Разница температур наружно воздуха и на выходе из коллектора может достигать 35 °C.

При эксплуатации воздушного коллектора возникает еще один резонный вопрос: в ночное время, когда инсоляции коллектора нет, даже при неработающем вентиляторе холодный воздух будет проникать в помещение. Решение этого вопроса довольно простое. Среди комплектующих для вентиляционных систем можно найти специальные обратные клапаны, которые открываются только под напором воздушного потока. При неработающем вентиляторе клапан будет закрыт. Важно только правильно его установить, чтобы он не перекрывал воздуховод. Существуют и модели вентиляторов со встроенным клапаном, на которые следует обратить внимание.

Обратный клапан исключит несанкционированный доступ в помещение холодного воздуха ночью

Для быстрого прогрева теплым воздухом можно продумать систему рециркуляции, когда воздух из помещения проходит через коллектор и возвращается в то же помещение. В этом случае оправдано ставить вентилятор, который будет нагнетать воздух в коллектор, а не создавать в нем разрежение. Недостатком рециркуляции является отсутствие притока свежего воздуха.

Эксплуатация и уход за солнечным воздушным коллектором

Чтобы коллектор служил долго и безотказно необходимо соблюдать два простых правила:

• Периодически надо очищать и промывать лицевое стекло солнечного коллектора.
• В жаркие летние дни, когда нет надобности в подогреве воздуха, лучше накрыть коллектор плотной светлой тканью во избежание перегрева поверхности абсорбера.
• Чтобы вентилятор не работал вхолостую, периодически стоит проверять плотность соединений воздуховодов и их целостность.

Узнайте, как сделать солнечную батарею своими руками, а также рассмотрите принцип и порядок сборки, из нашей новой статьи.

Заключение

Подводя итоги статьи, стоит обратить внимание на несколько пунктов:

• Предложенная в этой статье модель солнечного воздушного коллектора доказала на практике свою эффективность и успешно эксплуатируется во всем мире.
• По желанию можно изготовить более мощный солнечный коллектор или соединить их несколько последовательно.
• Воздушные солнечные коллекторы можно использовать периодически. Например, для подогрева воздуха в теплицах ранней весной или для сушки сельскохозяйственной продукции осенью.

Видео: Как сделать воздушный солнечный коллектор (англ)

Видео: Слайд-шоу об изготовлении солнечного коллектора из алюминиевых банок

Схема солнечного коллектора: общие принципы и особенности

Развитие альтернативной энергетики дает шанс каждому не только значительно снизить свои расходы, но и стать независимым от сбоев или плановых отключений в системах отопления и подачи горячей воды. Наиболее популярный альтернативный источник – энергия Солнца, которая не только бесплатна, но и доступна в любой точке земного шара в неиссякаемом количестве.

Основные устройства, которые преобразовывают солнечную энергию в тепловую и обеспечивают пользователей необходимыми благами (теплом и горячей водой) – солнечные коллекторы. Схема подключения солнечного коллектора зависит от множества факторов: расположения здания,  мощности самого устройства, угла наклона трубок, уровня инсоляции, решаемой задачи и множества других значений, которые обязательно следует учитывать для эффективной работ целой системы.

Схема подключения солнечного коллектора в теплое время года.

Простейшая схема подключения коллектора включает в себя следующие компоненты:

—                   непосредственно коллектор;

—                   контур теплообмена;

—                   тепловой аккумулятор (бак, в котором находится нагретая вода).

Плоский солнечный коллектор имеет наиболее простую конструкцию и отлично подходит для использования в жарком климате с большим количеством солнечных дней и соответствующим уровнем инсоляции. Он состоит из слоя абсорбера, покрытого стеклом, который преобразовывает и передает уже тепловую энергию теплоносителю (последний циркулирует в трубках – тепловом контуре).

В регионах с холодным климатом более эффективно использование вакуумного коллектора, особенностью конструкции которого является использование для нагрева вакуумных трубок. Стеклянные трубки, благодаря своей цилиндрической форме, способны улавливать солнечные лучи более длительный промежуток времени (лучше использовать солнечный день), а используемое в их конструкции селективное покрытие улавливает даже рассеянное солнечное излучение. Благодаря этому они имеют большую эффективность в работе при установке в большинстве регионов нашей огромной страны.

В летнее время года, когда значения солнечной инсоляции достигают своего пика, работа солнечного коллектора дает ощутимый результат вне зависимости от того, какой солнечный коллектор используется – плоский или вакуумный.

В это время года в качестве теплоносителя можно смело использовать воду (это также относится к регионам с «мягкой» зимой), которая нагревается полученной от абсорбера энергией и подымается по трубам вверх, поступая в бак-аккумулятор. Бак подключен к кранам вывода воды, поэтому при открытии вентиля горячая вода из бака выходит и замещается холодной. Вода более низкой температуры скапливается в нижней части бака и выходит в контур системы через соответствующую трубу. Она вновь нагревается от полученной энергии и поступает в бак. В самом накопителе труба забора, через которую происходит подача горячей воды для пользования, должна быть расположена у верхней части бака (из-за меньшей плотности теплая вода подымается вверх).

Такой водный бак-аккумулятор можно располагать как на улице, так и в помещении. Наиболее распространенный и простой вариант в первом случае – водяной душ. Окрашенный в черную краску бак самостоятельно притягивает тепло и еще больше нагревает воду. Чтобы избежать теплопотерь в ночное время, бак необходимо теплоизолировать.

Такая простейшая схема подключения солнечного коллектора обеспечивает лишь естественную (и не всегда достаточную) циркуляцию теплоносителя. Увеличить продуктивность работы системы можно с помощью циркуляционного насоса.

Повышаем эффективность работы солнечного коллектора в холодную пору.

Использование простой системы для отопления и горячего водоснабжения в зимнее время возможно, если в качестве теплоносителя применяется антифриз, а бак-накопитель дополнен вспомогательным обогревательным элементом (например, ТЭНом). При использовании антифриза изменяется конструкция бака – в него монтируется змеевик (чаще всего медный), благодаря которому происходит циркуляции теплоносителя в баке. Хорошая проводимость металла позволяет отдавать тепло антифриза воде в баке.

В конструкцию рекомендуется включить циркуляционный насос и расширительный бак. Иногда для разделения воды, которая используется для отопления (техническая) и личного использования (питьевая) в бак монтируют внутренний резервуар. Он располагается в верхней части бака (где собирается горячая вода) и подключен к системе водоснабжения (с помощью вентиля забирается горячая вода, а резервуар заполняется холодной жидкостью). При этом система отопления подключена к основному баку.

В зависимости от внешней температуры, площади коллектора, географической точки, времени года, типа коллектора, и множества других факторов колеблется и эффективность работы системы (т.е. стабильность вырабатываемого уровня энергии). 

Кроме более привычных пользователям устройств, существует и воздушный солнечный коллектор, схема работы которого предполагает, что теплоносителем в системе является воздух, который нагревается от абсорбера и подается в отапливаемое помещение с помощью вентилятора.

Собираем солнечный коллектор своими руками.

Солнечный коллектор, его устройство, схемы и конструкции уникальны в каждом конкретном случае. Подобрать комплектующие, собрать и подключить механизм в систему так, чтобы она работала максимально продуктивно и безопасно, могут профессионалы. Впрочем, собрать элементарный солнечный коллектор или батарею легко и своими руками.

В качестве коллектора можно использовать радиатор из трубок длиной около 16-18 см и толщиной стенок около 1,5 мм. Решетка из таких стеклянных труб соединяется с трубами вывода и подвода (на ¾ и 1 дюйм соответственно). Такой радиатор устанавливается в короб из досок или металлических брусьев для более крепкой конструкции. В качестве дна – фанера или оргалит, сверху которых необходимо уложить теплоизоляцию. В короб устанавливают радиатор, закрепляют его хомутами и закрывают конструкцию крышкой из толстого стекла. Чтобы конструкция притягивала больше солнечной энергии, трубки радиатора, дно и внутренние поверхности короба окрашивают черной матовой краской, а стены снаружи – «серебрянкой». Любые соединения между элементами конструкции необходимо герметизировать (чаще всего используют пеньку, сверху которой наносят краску).

Как в случае с фабричными коллекторами, схема солнечного коллектора своими руками предполагает наличие бака для воды. В домашних условиях накопителя объемом до 300 л оказывается достаточно для того, чтобы нагретой до нужного уровня воды хватало домохозяйству. Бак необходимо теплоизолировать (например, поместив в короб и заполнив оставшееся пространство пенопластом, опилками и другими подручными материалами).

Чтобы поддерживать давление в системе, устанавливают аванкамеру – емкость объемом 30-40 л монтируют на 0,8-1 м выше уровня воды в баке. Аванкамера нужна для контроля подачи воды (жидкость прекращает поступать, когда начинает выливаться из трубы вывода аванкамеры и, наоборот, когда уровень воды в аванкамере падает, начинается процесс подачи воды из радиатора).

Все элементы системы соединяются в тепловой контур трубами на ½ и 1 дюйм. Первые используются для монтажа элементов от крана до аванкамеры и вывода нагретой воды из бака-накопителя, а «дюймовые» – для компонентов под низким давлением. Во избежание теплопотерь в трубах, их также необходимо окрасить «серебрянкой».

Но лучше «не заниматься ерундой» и приобрести готовый, заводской солнечный коллектор, гарантированно обеспечивающий Вас теплом и горячей водой.

Схема подключения и работы солнечного коллектора достаточно простая и безопасная. В зависимости от множества факторов, меняется и наличие компонентов. Чтобы коллектор работал эффективно, обеспечивая нужное количество тепла и горячей воды даже в холодное время года, необходимо не только правильно рассчитать и подобрать все компоненты, но и грамотно произвести их монтаж!

 

 

как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Солнечная энергия одно из направлений альтернативной энергетики,  развитие которой обусловлено сохранением экологии окружающей среды, ее неограниченным запасом и отсутствием необходимости платить за ее использование. К одним из таких устройств принадлежат солнечные коллекторы, способные эффективно поглощать солнечный свет и передавать его энергию теплоносителю, который обеспечивает человека горячей водой и теплом.

Как работает устройство

Принцип работ солнечного коллектора отличается от других теплогенерирующих установок цикличностью работы. В ночное время из-за отсутствия солнца солнечные коллекторы не выполняют свои функции. В зимнее время световой день сокращается, а в пасмурную погоду солнечный свет сильно рассеивается. Поэтому теплоизоляция конструкции должна обеспечивать минимальную отдачу накопленного ранее тепла.

Основным элементом устройства является адсорбер, выполненный, как один из вариантов, в виде металлической пластины с высокими теплопроводными свойствами, к которой прилегает трубчатый теплообменник. Пластина вместе с трубками поглощает солнечную энергию и нагревает находящийся внутри теплообменника теплоноситель (воду, антифриз, масло и другие). Для повышения степени поглощения, поверхность пластины покрывается специальным материалом черного цвета (черный хром, черная краска, черная ПВХ пленка и другие).

Варианты конструктивного исполнения

Различают основные два типа конструкций:

• плоский солнечный коллектор;
• более сложное устройство с применением теплового барьера в виде вакуума, который по этой причине и называется вакуумным.

Образец конструкции плоского коллектора представлен на изображении:

В качестве утеплителя используется обычно минеральная вата. В зимних условиях, когда градиент температур наружного воздуха и внутреннего пространства коллектора достигает значительной величины, такая теплоизоляция не спасает от больших непроизводительных потерь тепла.

Для того, чтобы солнечный коллектор эффективно работал и в любых условиях применяют вакуумный солнечный коллектор. Конструктивным элементом, отличающим от других видов теплогенераторов, являются стеклянные трубки с воссозданным внутри их вакуумным пространством. Трубки объединяются в единую конструкцию с помощью специальных соединительных устройств и представляют собой вакуумный солнечный коллектор, вариант которого на изображении:

Принцип работы коллектора с тепловыми трубками, работающими по технологии heat pipe:

В технологии heat pipe трубка заполняется легкоиспаряющимся веществом, которое в условиях закрытой трубы, при нагревании нижней части испаряясь, поднимается вверх. В верхней части располагается теплообменник, в котором вещество трубки конденсируется, отдавая тепло, например, если вы решили установить солнечный водонагреватель, то воде все тепло передастся воде.

Альтернативой технологии heat pipe по типу передачи тепла в вакуумных трубках широко используется прямоточный U-образный тепловой канал. В корпусе с вакуумным пространством монтируется изогнутая медная трубка, концы которой имеют раздельное подключение к системам теплообменника, отвечающим за холодный и горячий потоки.

Такая трубка имеет высокую производительность в передачи тепла, однако заменить одну неисправную трубку такая конструкция не позволит. Придется менять весь блок вместе с приемным теплообменником.

Рекомендации по установке гелиоустановок

Чем больше света попадает на солнечный коллектор, тем эффективнее его работа. Следовательно, устанавливать его надо в местах, где максимально долго отсутствует тень от окружающих предметов (строений, деревьев и других препятствий солнечному свету).

Ориентация приемной плоскости коллектора зависит от географической широты. В северном полушарии, где находится Россия, наибольшую часть времени солнце светит с южной стороны. Поэтому приемник света коллектора должен быть направлен строго в южном направлении. В силу объективных технических причин возможны отклонения на юго-запад или юго-восток.

Необходимо правильно установить угол наклона гелиоустановки. Он зависит от географического положения местности, так как от широты изменяется отклонение положения солнца от зенита. Следует выбрать такой угол наклона, при котором будет отражаться минимальное количество света от защитного стекла коллектора.

Особенности сборки систем с применением солнечного коллектора

В проектировании автономных систем для горячего водоснабжения и отопления на базе солнечных коллекторов следует всегда предусматривать наличие накопительного бака, который будет выступать в качестве аккумулятора тепловой энергии. Это связано с неравномерным как поступлением энергии, так и ее расходом.

Существуют следующие проверенные на практике схемы подключения в систему солнечного коллектора.

Оснащение систем работающих с солнечными коллекторами автоматикой

Специфика работы гелиоустановок, постоянно меняющиеся исходные данные (время года, погодные условия и так далее) не обеспечивают стабильности параметров (температура, расход теплоносителей и других), что требует включению в схему установки управляющих систем.

Электронные устройства типа контроллера на основании анализа температуры в определенных местах схемы установки дают команды на открытие/закрытие клапанов, включают/выключают насосные установки для выбора оптимального движения теплоносителя по контуру. Так, например, при превышении температуры воды в накопительном баке теплоносителя, контроллер остановит его движение по контуру, прекратив потери тепла, которое могло бы сбрасываться в окружающую среду через коллектор.

Преимущества и недостатки солнечных коллекторов

Основные преимущества солнечных водонагревателей:

• использование неиссякаемого и абсолютно бесплатного источника энергии;
• уменьшается расход традиционных источников энергии — газа, нефти, угля;
• возможность работы круглый год;
• можно легко уменьшать или наращивать тепло, убирая/дополняя количество секций;
• изменение цен на энергоносители не оказывают влияние на функционирование гелиоустановок;
• надежная работа, удобная эксплуатация на протяжении длительного времени.

Главные недостатки:

• стоимость собственно солнечного коллектора и его установки вместе с обвязкой со всеми дополняющими элементами обойдется в немаленькую сумму — это достаточно дорогое удовольствие:
• обеспечить эффективную автономную работу солнечного коллектора удается далеко не всегда из-за непостоянного присутствия солнца на небосклоне, поэтому применение одного лишь коллектора без дополнительных источников энергии, не обеспечивает потребностей человека в тепловой энергии.

Изготовление солнечного коллектора своими руками

Одним из недостатков гелиоколлекторов промышленного производства считается их высокая стоимость. Действительно далеко не каждый имеет свободные средства, чтобы отдать их за наличие горячей воды у себя на даче. Вариант солнечного водонагревателя можно решить, изготовив его своими руками. Характеристики такого водонагревателя будут сильно уступать заводскому, но для того чтобы в условиях дачи умыться и помыть посуду, температуры и расхода воды вполне хватит.

Для изготовления солнечного коллектора своими руками подбираются материалы, которые лежат без дела в подсобном помещении или, в крайнем случае, их можно дешево купить в обычном хозяйственном магазине. Выигрыш в расходах по сравнению с покупкой промышленного образца весьма ощутимый.

Для самостоятельного изготовления в качестве прототипа берется плоский солнечный коллектор. Вакуумный коллектор частным порядком изготовить практически невозможно. Основной задачей в изготовлении самодельного солнечного коллектора будет подбор подходящих материалов для адсорбера — главного конструктивного узла, отвечающего за работоспособность устройства. Существуют варианты, где мастера из народа вместо дорогих меди и алюминия применяют дешевые подручные материалы.

После сборки приемник света из банок окрашивается в черный цвет и может накапливать тепловую энергию в дневное время суток.

Кроме приведенных выше вариантов изготовления солнечных самодельных водогрейных устройств, существует много придуманных народными умельцами конструкций: из пластиковых бутылок, резинового шланга и других.

Существует стойкое мнение, что применение солнечных коллекторов дает зримый эффект лишь в южных районах, где много солнечных дней. Однако если обратить внимание на географию пользователей гелиоустановками, то можно найти положительные отзывы от людей, проживающих недалеко от Москвы, а это далеко не юг. С совершенствованием технологии производства солнечных коллекторов и ростом цен на газ, география их применения будет все больше расширяться, в том числе и на широтах ближе к северу.

Видео по теме

Facebook

Twitter

Мой мир

Вконтакте

Одноклассники

Pinterest

Солнечный коллектор своими руками — на 100% проверенный способ изготовления

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Содержание статьи:

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

• Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
• Теплообменный контур
• Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

1. Изготовить короб
2. Изготовить радиатор или теплообменник
3. Изготовить аванкамеру и накопитель
4. Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
4. Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

1. Непосредственно змеевик
2. Рейки и фольга для каркаса
3. Бочка или бак для воды
4. Резиновый коврик
5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Солнечный коллектор для отопления дома: виды, схемы, монтаж

Солнечный свет является одним из самых мощных и легкодоступных источников энергии на нашей планете. С древних времен человечество, обожествляя дневное светило, пыталось использовать его энергию в своих практичных целях. В условиях современного развития энергосберегающих технологий солнечную энергию намного чаще, чем ранее, стали использовать в качестве источника теплоснабжения зданий и сооружений.

Применение солнечных коллекторов

Устройство, преобразующее энергию солнечного света в тепловую энергию, называют солнечным коллекторам. Солнечный коллектор может применяться как в отопительной системе здания, так и в системе горячего водоснабжения. Согласно расчетным данным, применение данных устройств в системах теплофикации зданий и сооружений дает в среднем от 30% до 60% экономии энергоносителей (газ, электричество) ежегодно, а значит, удешевляет эксплуатацию здания. Расчетная самоокупаемость систем, использующих солнечную энергию, составляет в среднем от двух до пяти лет, в зависимости от цен на энергоносители.

Солнечный коллектор для отопления дома включается в систему теплоснабжения, являясь, по сути, подогревающим теплоноситель элементом, в то время как основные источники теплофикации (газовые или электрические котлы) круглосуточно поддерживают температуру подогретого солнечным коллектором теплоносителя на уровне, необходимом по технологическим или санитарным условиям.
КПД систем альтернативного теплоснабжения выше в регионах с высокой солнечной активностью и в светлое время суток. Карта суммарной годовой солнечной радиации приведена на рисунке ниже.

Виды и различия солнечных коллекторов

На сегодняшний день распространение среди промышленно изготавливаемых солнечных коллекторов получили два вида систем:

• плоские солнечные панели;
• вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы.

Плоская солнечная панель

Является распространенным типом солнечного коллектора, используемого в современных системах гелиоэнергетики. Широкое распространение данный тип получил вследствие относительной дешевизны и простоты, как устройства, так и эксплуатации. Недостатком плоских солнечных коллекторов является значительное (до двух раз) понижение КПД в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

Конструкция плоского солнечного коллектора.

Конструктивно представляет собой панель с площадью поглощающей поверхности 2-2,5 м2, выполненную из алюминиевых или стальных сплавов. Лицевая часть выполнена в виде листа специального гелиостекла, что обеспечивает максимальное поглощение энергии солнечного света и минимальные потери энергии с отраженными и рассеянными лучами. Непосредственно под гелиостеклом расположен поглотитель, выполняемый в виде плоской трубки из медных или алюминиевых сплавов, имеющих высокий коэффициент теплопередачи.

Трубка, как правило, имеет радиальное оребрение, что значительно повышает коэффициент теплопередачи поглотителя. На поглотитель наносится покрытие с высоким коэффициентом поглощения в спектрах теплового излучения, что повышает общий КПД коллектора. Под поглотителем располагается слой тепловой изоляции, уменьшающий тепловые потери системы в окружающую среду. Необходимая тепловая мощность солнечного коллектора достигается включением нескольких панелей в единую солнечную батарею или коллектор.

Вакуумный (вакууммированный) трубчатый коллектор

Дорогостоящий вид солнечного коллектора вследствие сложного изготовления и ряда преимуществ перед плоскими солнечными панелями. Конструктивно представляет собой ряд парных стеклянных труб, спаянных между собой, из пространства между которыми откачан воздух. Вакуум в пространстве между трубками является прекрасным тепловым изолятором и предотвращает тепловые потери в окружающую среду от теплоносителя. В меньшую трубу вводится медная, алюминиевая или стеклянная трубка поглотителя. Трубы верхней частью вводятся в распределитель, в котором циркулирует теплоноситель. Вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы по типу распределителя подразделяются на два типа: с плоской тепловой трубой и прямоточные.

Коллекторы с плоской трубой

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с плоской тепловой трубой — конструкция.

Представляют собой рекуперативный теплообменник, расположенный в распределителе. В этом случае теплопередача от нагретого теплоносителя вакуумной трубы к теплоносителю циркуляционного контура теплоснабжения здания происходит через стенку и теплоносители этих контуров не смешиваются. Преимущества перед прямоточными коллекторами состоят в сохранении высоких показателей работы при температуре окружающей среды до -45оС, возможности замены отдельной вакуумной трубки, вышедшей из строя, без разбора коллектора и прекращения его работы, а также в возможности регулирования угла установки каждой вакуумной трубки в пределах одного коллектора.

Прямоточные коллекторы

Прямоточный вакуумный трубчатый солнечный коллектор — конструкция.

Объединяют циркуляционный и обогревающийся контур. В распределителе проходят подающий и циркуляционный трубопроводы, к которым непосредственно присоединяются вакуумные трубки. Теплоноситель подается в распределитель по подающему трубопроводу, из которого попадает в вакуумную трубку, где проходит обогрев. Нагретый теплоноситель возвращается в обратный трубопровод и уходит непосредственно на нужды теплоснабжения. Преимущества прямоточных коллекторов перед вакуумными состоят в отсутствии промежуточной стенки между теплоносителями, что снижает тепловые потери и в возможности устанавливать коллектор на любых поверхностях под любыми углами, поскольку циркуляция теплоносителя в пределах всего коллектора будет осуществляться насосом.

Принципиальные схемы и монтаж гелиосистем

Гелиосистемы могут использоваться в качестве самостоятельного источника теплоснабжения дома в регионах с высокой солнечной активностью. В регионах с более умеренным климатом необходимо предусматривать дублирующие теплогенерирующие устройства. Кроме того, солнечная энергия может использоваться на нужды горячего водоснабжения, отопления и в качестве совмещенной схемы промежуточного догрева теплоносителей. Исходя из этого, в статье представлены несколько видов принципиальных монтажных схем.

Схема с промежуточным догревом для горячего водоснабжения

В этой схеме, как и во всех последующих, имеется контур первичного нагрева холодной воды в баке-аккумуляторе (бак-накопитель 6) от солнечного коллектора 1. Рекуперативный теплообменник 8 закрытой системы первичного нагрева расположен в нижней части бака-аккумулятора, где температура нагреваемой воды наименьшая. По отношению к нагреваемой воде система работает по типу «противоток», как наиболее экономичному. В верхней части бака вода догревается до температуры, необходимой по санитарным нормам, с помощью электрического ТЭНа 7. Управление системой в целом производится через контроллер 5, на который сведены данные от датчиков температуры Т1 и Т2, позволяющие через рабочую станцию 3 в автоматическом режиме регулировать проток теплоносителя через солнечный коллектор и напряжение, а, соответственно, и температуру на электронагревателе.

Следует отметить, что вместо электронагревателя можно использовать любой другой теплогенератор (газовый, жидкотопливный или твердотопливный). Но при этом необходимо обратить внимание на максимальную синхронизацию работы гелиосистемы и теплогенератора. Бак сброса избыточного давления 4 позволяет без участия человека и разгерметизации системы компенсировать тепловое расширение теплоносителя, а автоматический воздухоодводчик 2 автоматически удаляет из первичного контура пузырьки газа.

Такие устройства, как автоматический воздухоотводчик, рабочая станция, бак сброса излишнего давления, котроллер с датчиками температуры и теплообменник являются наиболее традиционным комплектом рабочего оборудования гелиосистем.

Закрытая схема отопления с солнечным коллектором

В такой схеме гелиосистема через бак накопитель обогревает теплоноситель в обратном коллекторе отопительной системы перед подачей теплоносителя в отопительный котел. Нужно отметить, что такие схемы в средних широтах применяются достаточно редко ввиду того, что температура в обратном трубопроводе во время отопительного сезона зачастую бывает выше той, которую способен выдавать солнечный коллектор в зимнее время. Как следствие, такая схема имеет крайне низкий КПД.

Совмещенная схема теплоснабжения

В данной схеме нагрев теплоносителя как для отопления, так и для горячего водоснабжения, осуществляется в пределах одного бака-накопителя. Фактически данная схема состоит из трех контуров:

1. Контур гелиосистемы. Представляет собой рекуперативный теплообменник, на который подается нагретый теплоноситель от солнечного коллектора. Располагается в нижней части бака-накопителя.
2. Контур отопительной системы. Это закрытая, без потерь теплоносителя, система, в которую в качестве дополнительного источника теплоснабжения, введен теплообменник гелиосистемы. Отопительный котел подключается к системе отопления через бак накопитель и догревает теплоноситель до необходимой по санитарным нормам температуры.
3. Контур горячего водоснабжения. Представляет собой открытую систему с накопительным бойлером, расположенным в верхней части бака-накопителя. Обогрев воды производится от нагретого отопительным котлом и гелиосистемой теплоносителя через стенку бойлера.

Монтаж гелиосистем может производиться на крышах,

 

стенах зданий

 

или на уровне земли.

 

При монтаже на существующих строительных конструкциях необходимо уделять особое внимание нагрузкам на стены и перекрытия, которые увеличатся после монтажа и заполнения гелиосистемы. При необходимости чердачные перекрытия усиливаются дополнительными конструкциями, под расположенные на стене солнечные коллекторы подводят дополнительные опоры. Сопутствующее оборудование гелиосистем располагают, как правило, в помещении, где установлен отопительный котел.

Монтаж непосредственно коллектора необходимо производить так, чтобы он максимально облучался солнечным светом в течение дня в любое время года. Коллектор монтируется в местах, на которые не падает тень от окружающих предметов, ориентируясь по линии «запад-восток». Угол наклона коллектора к горизонтали составляет, как правило, 50-60 градусов.

Рекомендуемый угол наклона солнечного коллектора для монтажа.

Более точное значение угла наклона рассчитывают исходя из данных о наибольшей и наименьшей высоте Солнца над горизонтом в течение года в конкретной местности. Установка производится с расчетом, что угол падения солнечных лучей на коллектор будет максимально приближен к 90 градусам.

Теплоносители для гелиосистем

Основным теплоносителем для систем теплоснабжения является вода. Однако ее применение в гелиосистемах ограничено температурой кристаллизации, составляющей 0оС, а значит применение воды в роли теплоносителя ограничивается климатическими зонами, где не бывает отрицательных температур. Кроме того, содержащиеся в воде соли засоряют поверхности нагрева накипью, а коррозионный агент – кислород – повреждает металлические части систем теплоснабжения и способствует разложению теплоносителя на составляющие элементы. Поэтому для гелиосистем был разработан вид теплоносителя, лишенный вышеперечисленных недостатков.

Основой такого теплоносителя является пропиленгликоль, смешанный с водой, прошедшей водоподготовку в виде деминерализации.

Кроме того, для уменьшения коррозирующего и разлагающего воздействия кислорода, в теплоноситель добавляют антиокислительные присадки, образование пузырьков газа в жидкости уменьшается добавлением пеногасителей, а стабилизаторы, добавленные в теплоноситель, помогают сохранять раствор химически однородным. Как правило, теплоносители для гелиосистем продаются уже в готовом виде. Концентрация пропиленгликогеля в них составляет от 40% и выше, что соответствует температуре кристаллизации от -30оС и ниже. Показатель кислотно-щелочного баланса (рН) для готового теплоносителя поддерживается в щелочной зоне (≥ 7,0) для уменьшения коррозирующего действия.

При эксплуатации теплоносителей гелиосистем не следует смешивать теплоносители от разных производителей, так как разные как по количественным, так и по качественным свойствам составы могут вступить в химическую реакцию, приведя гелиосистему в негодность.

Солнечная энергетика в условиях современного энергетического и экономического кризиса является одним из перспективнейших направлений технологий, направленных на сохранение невосполнимых ресурсов нашей планеты.

Концентрированная солнечная энергия — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний

Концентрированная солнечная энергия (также называемая концентрирующей солнечной энергии , концентрированной солнечной энергии и CSP ) системы вырабатывают солнечную энергию, используя зеркала или линзы для концентрации большой площади солнечного света или солнечной тепловой энергии на небольшая площадь. Электричество вырабатывается, когда концентрированный свет преобразуется в тепло, которое приводит в действие тепловой двигатель (обычно паровую турбину), подключенный к генератору электроэнергии, или запускает термохимическую реакцию (эксперимент по состоянию на 2013 год). ^{[1] [2] [3]}

CSP широко коммерциализируется, и на рынке CSP в период с 2007 по конец 2010 года было добавлено около 740 мегаватт (МВт) генерирующих мощностей. Более половины из них (около 478 МВт) было установлено в течение 2010 года, в результате чего общемировой показатель составил 1095 МВт. Испания добавила 400 МВт в 2010 году, заняв первое место в мире с общим объемом 632 МВт, в то время как США закончили год с 509 МВт после добавления 78 МВт, включая две гибридные электростанции с ископаемым и CSP. ^[4] Ближний Восток также наращивает свои планы по установке проектов на основе CSP, и как часть этого плана, Shams-I, который был крупнейшим проектом CSP в мире, был установлен Масдаром в Абу-Даби. ^[5] Самый крупный проект CSP в мире до января 2016 года — это Нур в Марокко. ^[6]

На международном уровне существует значительный академический и коммерческий интерес к новой форме CSP, называемой STEM, для автономных приложений, обеспечивающих круглосуточное производство электроэнергии в промышленном масштабе для горнодобывающих предприятий и удаленных населенных пунктов в Италии, других частях Европы, Австралии, Азии, Севера. Африка и Латинская Америка. STEM использует псевдоожиженный кварцевый песок в качестве теплоносителя и теплоносителя для систем CSP.Он был разработан компанией Magaldi Industries из Салерно. Первое коммерческое применение STEM состоится на Сицилии в 2015 году. ^[7]

Ожидается, что рост

CSP будет продолжаться быстрыми темпами. По состоянию на январь 2014 года общая мощность Испании составляла 2300 МВт, что делало эту страну мировым лидером в области CSP. Интерес также заметен в Северной Африке и на Ближнем Востоке, а также в Индии и Китае. На мировом рынке преобладают установки с параболическим желобом, на долю которых приходится 90% установок CSP. ^[4]

CSP не следует путать с фотоэлектрическими концентраторами (CPV). В CPV концентрированный солнечный свет преобразуется непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта.

История

Легенда гласит, что Архимед использовал «горящее стекло», чтобы сосредоточить солнечный свет на вторгающемся римском флоте и отразить его из Сиракуз. В 1973 году греческий ученый, доктор Иоаннис Саккас, интересовавшийся тем, мог ли Архимед действительно уничтожить римский флот в 212 году до нашей эры, выстроил в ряд почти 60 греческих моряков, каждый из которых держал продолговатое зеркало с наконечником, чтобы ловить солнечные лучи и направлять их на смолу. крытый фанерой силуэт на расстоянии 160 футов.Корабль загорелся через несколько минут; Однако историки продолжают сомневаться в истории Архимеда. ^[8]

В 1866 году Огюст Мушу использовал параболический желоб для производства пара для первой солнечной паровой машины. Первый патент на солнечный коллектор был получен итальянцем Алессандро Батталья в Генуе, Италия, в 1886 году. В последующие годы такие изобретатели, как Джон Эрикссон и Фрэнк Шуман, разработали концентрирующие устройства на солнечной энергии для орошения, охлаждения и передвижения.В 1913 году Шуман завершил строительство параболической солнечной тепловой электростанции мощностью 55 л.с. в Маади, Египет для орошения. ^{[9] [10] [11] [12]} Первая солнечная энергетическая система, использующая зеркальную тарелку, была построена доктором Р. Х. Годдардом, который уже был хорошо известен своими исследованиями на жидком топливе. ракет и написал статью в 1929 году, в которой утверждал, что все предыдущие препятствия были устранены. ^[13]

Профессор Джованни Франсиа (1911–1980) спроектировал и построил первую электростанцию ​​концентрированной солнечной энергии, которая была введена в эксплуатацию в Сант-Иларио, недалеко от Генуи, Италия, в 1968 году.Эта установка имела архитектуру сегодняшних концентрированных солнечных электростанций с солнечным приемником в центре поля солнечных коллекторов. Установка могла производить 1 МВт с перегретым паром при 100 бар и 500 ° C. ^[14] Башня Solar One мощностью 10 МВт была разработана в Южной Калифорнии в 1981 году, но технология параболического желоба близлежащих систем производства солнечной энергии (SEGS), начатая в 1984 году, оказалась более эффективной. SEGS мощностью 354 МВт по-прежнему является крупнейшей солнечной электростанцией в мире и останется таковой до тех пор, пока проект башни Иванпа мощностью 390 МВт не выйдет на полную мощность.

Современные технологии

CSP используется для производства электроэнергии (иногда называемой солнечным термоэлектричеством, обычно вырабатываемым с помощью пара). В системах на основе концентрированной солнечной энергии используются зеркала или линзы с системами отслеживания, чтобы сфокусировать большую площадь солнечного света на небольшой площади. Затем концентрированный свет используется в качестве тепла или источника тепла для традиционной электростанции (солнечное термоэлектричество). Солнечные концентраторы, используемые в системах CSP, часто также могут использоваться для обеспечения промышленного нагрева или охлаждения, например, в системах солнечного кондиционирования воздуха.

Технологии концентрирования существуют в пяти распространенных формах, а именно: параболический желоб, закрытый желоб, тарелка перемешивания, концентрирующий линейный отражатель Френеля и солнечная энергетическая башня. ^[15] Хотя эти солнечные концентраторы просты, они довольно далеки от теоретической максимальной концентрации. ^{[16] [17]} Например, концентрация параболического желоба дает примерно 1/3 теоретического максимума для расчетного угла допуска, то есть для тех же общих допусков для системы.Приближение к теоретическому максимуму может быть достигнуто за счет использования более совершенных концентраторов на основе безобразующей оптики. ^[18]

Концентраторы разных типов производят разные пиковые температуры и, соответственно, разную термодинамическую эффективность из-за различий в способах, которыми они отслеживают солнце и фокусируют свет. Новые инновации в технологии CSP приводят к тому, что системы становятся все более и более рентабельными. ^[19]

Параболический желоб

Параболический желоб на заводе недалеко от озера Харпер, Калифорния Основная статья: Параболический желоб

Параболический желоб состоит из линейного параболического рефлектора, который концентрирует свет на приемнике, расположенном вдоль фокальной линии рефлектора.Приемник представляет собой трубку, расположенную непосредственно над серединой параболического зеркала и заполненную рабочей жидкостью. Рефлектор следует за солнцем в дневное время, отслеживая его по одной оси. Рабочая жидкость (например, расплав соли ^[20] ) нагревается до 150–350 ° C (300–660 ° F), когда она протекает через приемник, а затем используется в качестве источника тепла для системы выработки электроэнергии. ^[21] Системы желоба — наиболее развитая технология CSP. Установки по производству солнечной энергии (SEGS) в Калифорнии, первые в мире коммерческие установки с параболическими желобами, Acciona’s Nevada Solar One около Боулдер-Сити, штат Невада, и Andasol, первая коммерческая параболоцилиндрическая установка в Европе, являются показательными, наряду с SSPS Plataforma Solar de Almería. Испытательные центры DCS в Испании. ^[22]

Закрытый желоб

Закрытые лотковые системы используются для производства технологического тепла. Конструкция инкапсулирует солнечную тепловую систему в теплице, похожей на теплицу. Теплица создает защищенную среду, чтобы противостоять элементам, которые могут отрицательно повлиять на надежность и эффективность солнечной тепловой системы. ^[23] Легкие изогнутые зеркала, отражающие солнечные лучи, подвешены к потолку теплицы на проволоке. Одноосная система слежения позиционирует зеркала таким образом, чтобы получать оптимальное количество солнечного света.Зеркала концентрируют солнечный свет и фокусируют его на сети стационарных стальных труб, также подвешенных к конструкции теплицы. ^[24] Вода проходит по всей длине трубы, которая нагревается до образования пара при воздействии интенсивного солнечного излучения. Укрытие зеркал от ветра позволяет им достичь более высоких температур и предотвращает скопление пыли на зеркалах. ^[23]

Отражатели Френеля

Основная статья: Компактный линейный отражатель Френеля

Отражатели Френеля состоят из множества тонких плоских зеркальных полос для концентрации солнечного света на трубках, через которые перекачивается рабочая жидкость.Плоские зеркала обеспечивают большую отражающую поверхность на том же пространстве, что и параболический рефлектор, таким образом улавливая больше доступного солнечного света, и они намного дешевле параболических рефлекторов. Отражатели Френеля могут использоваться в CSP различных размеров. ^{[25] [26]}

Блюдо Стирлинг

Основная статья: Блюдо Стирлинг

Тарелка Стирлинга или система тарельчатого двигателя состоит из автономного параболического отражателя, который концентрирует свет на приемнике, расположенном в фокусной точке отражателя.Рефлектор отслеживает Солнце по двум осям. Рабочая жидкость в ресивере нагревается до 250–700 ° C (480–1300 ° F), а затем используется двигателем Стирлинга для выработки энергии. ^[21] Системы параболической тарелки обеспечивают высокий КПД преобразования солнечной энергии в электрическую (от 31% до 32%), а их модульный характер обеспечивает масштабируемость. Представителями этой технологии являются Stirling Energy Systems (SES), United Sun Systems (USS) и Science Applications International Corporation (SAIC) в UNLV, а также Big Dish Австралийского национального университета в Канберре, Австралия.31 января 2008 года, в холодный и ясный день, на Национальном испытательном центре солнечной тепловой энергии (NSTTF) в Нью-Мексико был установлен мировой рекорд по эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую — 31,25%. ^[27] По словам разработчика, шведской фирмы Ripasso Energy, в 2015 году ее система Dish Sterling, тестируемая в пустыне Калахари в Южной Африке, показала эффективность 34%. ^[28] Электростанция SES в Марикопе, Феникс, была крупнейшей энергетической установкой Стерлинга в мире, пока она не была продана United Sun Systems.Впоследствии большие части установки были перемещены в Китай в связи с огромным спросом на энергию.

Башня солнечной энергии

Основная статья: Солнечная энергетическая башня

Башня на солнечной энергии состоит из массива двухосных отслеживающих отражателей (гелиостатов), которые концентрируют солнечный свет на центральном приемнике на вершине башни; Ресивер содержит жидкий осадок, который может состоять из морской воды. Рабочая жидкость в приемнике нагревается до 500–1000 ° C (773–1 273 K (932–1 832 ° F)), а затем используется в качестве источника тепла для выработки электроэнергии или системы хранения энергии. ^[21] Преимущество солнечной башни в том, что отражатели можно регулировать вместо всей башни. Разработка Power Tower менее продвинута, чем системы с лотками, но они предлагают более высокую эффективность и лучшие возможности хранения энергии. Solar Two в Даггетте, Калифорния, и CESA-1 в Plataforma Solar de Almeria Almeria, Испания, являются наиболее представительными демонстрационными установками. Planta Solar 10 (PS10) в Санлукар-ла-Майор, Испания, является первой в мире коммерческой солнечной энергетической башней промышленного масштаба.Башня Sierra SunTower мощностью 5 МВт от eSolar, расположенная в Ланкастере, Калифорния, является единственной башней CSP, работающей в Северной Америке. Национальная лаборатория солнечных тепловых испытаний, NSTTF, расположенная в Альбукерке, штат Нью-Мексико, представляет собой экспериментальную установку для тепловых испытаний солнечной энергии с полем гелиостата, способным производить 6 МВт.

Гелиотермическая система повышения нефтеотдачи

Основная статья: Солнечная термическая переработка нефти

Солнечное тепло может использоваться для производства пара, используемого для уменьшения вязкости тяжелой нефти и облегчения ее перекачивания.Солнечная энергетическая башня и параболические желоба могут использоваться для производства пара, который используется напрямую, поэтому не требуются генераторы и не производится электричество. Повышенная нефтеотдача с помощью солнечной энергии может продлить срок службы нефтяных месторождений с очень густой нефтью, которую в противном случае было бы неэкономично перекачивать.

Развертывание по всему миру

Основные статьи: Список солнечных тепловых электростанций и солнечной энергии по странам

1984

1990

1995

2000

2005

2010

Мировая мощность CSP с 1984 г., МВт _p

Коммерческое развертывание заводов CSP началось в США в 1984 году с заводов SEGS.Последний завод SEGS был построен в 1990 году. С 1991 по 2005 год ни один завод CSP не строился нигде в мире. Глобальная установленная емкость CSP увеличилась почти в десять раз с 2004 года и росла в среднем на 50 процентов в год в течение последних пяти лет. ^{[29] : 51} В 2013 году мировая установленная мощность увеличилась на 36 процентов, или почти на 0,9 гигаватт (ГВт), до более чем 3,4 ГВт. Испания и США оставались мировыми лидерами, а количество стран с установленными CSP росло.Существует заметная тенденция к развитию стран и регионов с высокой солнечной радиацией.

CSP также все больше конкурирует с более дешевой фотоэлектрической солнечной энергией и с фотоэлектрическими концентраторами (CPV), быстрорастущей технологией, которая, как и CSP, лучше всего подходит для регионов с высокой солнечной инсоляцией. ^{[30] [31]} Кроме того, недавно была предложена новая солнечная гибридная система CPV / CSP. ^[32]

Мировая концентрированная солнечная энергия (МВт _p )

Год	1984	1985	1989	1990	…	2006	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013
Установлено	14	60	200	80	0	1	74	55	179	307	629	803	872
Накопительное	14	74	274	354	354	355	429	484	663	969	1,598	2,553	3,425
Источники : REN21 [29] : 51 · CSP-world.com [33] · IRENA [34]

КПД

Эффективность преобразования падающего солнечного излучения в механическую работу — без учета конечного этапа преобразования в электричество с помощью генератора энергии — зависит от свойств теплового излучения солнечного приемника и теплового двигателя (например, паровой турбины). Солнечное излучение сначала преобразуется в тепло солнечным приемником с эффективностью, а затем тепло преобразуется в работу с помощью теплового двигателя с эффективностью, используя принцип Карно. ^{[35] [36]} Для солнечного приемника, обеспечивающего источник тепла с температурой T _H и радиатор с комнатной температурой T °, ​​общую эффективность преобразования можно рассчитать следующим образом:

с

и

где,, — входящий солнечный поток и потоки, поглощаемые и теряемые солнечным приемником системы.

Для солнечного потока I (e.г. I = 1000 Вт / м ² ) сконцентрировано C раз с эффективностью на системном солнечном приемнике с площадью сбора A и поглощающей способностью:

,

,

Для простоты можно предположить, что потери являются только радиационными (справедливое предположение для высоких температур), таким образом, для области переизлучения A и коэффициента излучения, применяя закон Стефана-Больцмана, дает:

Упрощение этих уравнений с учетом идеальной оптики (= 1), равных площадей сбора и повторного излучения, максимальной поглощающей способности и излучательной способности (= 1, = 1), а затем подстановка в первое уравнение дает

График показывает, что общий КПД не увеличивается постоянно с увеличением температуры приемника.Хотя эффективность теплового двигателя (Карно) увеличивается с повышением температуры, эффективность приемника — нет. Напротив, эффективность приемника снижается, поскольку количество энергии, которое он не может поглотить (Q _{потерянный} ), растет в четвертой степени как функция температуры. Следовательно, существует максимально достижимая температура. Когда эффективность приемника равна нулю (синяя кривая на рисунке ниже), T _max составляет:

Существует температура T _opt , при которой эффективность максимальна, т.е.е. когда производная эффективности относительно температуры приемника равна нулю:

Следовательно, это приводит нас к следующему уравнению:

Численное решение этого уравнения позволяет получить оптимальную температуру процесса в соответствии с коэффициентом солнечной концентрации C (красная кривая на рисунке ниже)

С	500	1000	5000	10000	45000 (макс.для Земли)
T макс.	1720	2050	3060	3640	5300
T opt	970	1100	1500	1720	2310

Стоимость

По состоянию на 9 сентября 2009 г. ^{[обновление]} , стоимость строительства станции CSP обычно составляла от 2,50 до 4 долларов США за ватт, ^[37] , в то время как топливо (солнечное излучение) предоставляется бесплатно.Таким образом, строительство станции CSP мощностью 250 МВт потребовало бы 600–1000 миллионов долларов. Получается от 0,12 до 0,18 доллара за кВтч. ^[37] Новые станции CSP могут быть экономически конкурентоспособными с ископаемым топливом. Натаниэль Буллард, аналитик по солнечной энергии из Bloomberg New Energy Finance, подсчитал, что стоимость электроэнергии на установке солнечной энергии в Иванпа, строящемся в Южной Калифорнии, будет ниже, чем стоимость электроэнергии от фотоэлектрической энергии, и примерно такая же, как стоимость электроэнергии от естественной газ. ^[38] Однако в ноябре 2011 года Google объявила, что не будет больше инвестировать в проекты CSP из-за быстрого падения цен на фотоэлектрические элементы.Google инвестировал в BrightSource 168 миллионов долларов США. ^{[39] [40]} В июне 2012 года IRENA опубликовала серию исследований под названием «Анализ затрат на возобновляемые источники энергии». Исследование CSP показывает стоимость строительства и эксплуатации заводов CSP. Ожидается, что затраты снизятся, но установок для четкого определения кривой обучения недостаточно. По состоянию на март 2012 года было установлено 1,9 ГВт CSP, из которых 1,8 ГВт приходилось на параболический желоб. ^[41]

Поощрения

Испания

Производство солнечно-тепловой электроэнергии подлежит оплате по зеленому тарифу (ст.2 RD 661/2007), если мощность системы не превышает следующих лимитов: Системы, зарегистрированные в реестре систем до 29 сентября 2008 г .: 500 МВт для гелиотермических систем. Системы, зарегистрированные после 29 сентября 2008 г. (только PV). Пределы пропускной способности для различных типов систем пересматриваются во время ежеквартального анализа условий применения (статья 5 RD 1578/2008, Приложение III RD 1578/2008). До окончания периода подачи заявок рыночные ограничения, указанные для каждого типа системы, публикуются на веб-сайте Министерства промышленности, туризма и торговли (ст.5 RD 1578/2008). ^[42]

С 27 января 2012 года Испания приостановила прием новых проектов по льготному тарифу. ^{[43] [44]} Принятые в настоящее время проекты не затронуты, за исключением того, что был введен 6% налог на зеленые тарифы, что фактически снизило зеленый тариф. ^[45]

Австралия

На федеральном уровне, в рамках Крупномасштабной цели по возобновляемым источникам энергии (LRET), действующей в соответствии с Законом о возобновляемой энергии 2000 года, крупномасштабное солнечное тепловое производство электроэнергии на аккредитованных электростанциях RET может иметь право создавать сертификаты крупномасштабного производства ( LGC).Эти сертификаты затем могут быть проданы и переданы ответственным лицам (обычно розничным торговцам электроэнергией) для выполнения своих обязательств по этой схеме торгуемых сертификатов. Однако, поскольку это законодательство технологически нейтрально в своей работе, оно имеет тенденцию отдавать предпочтение более устоявшимся технологиям возобновляемой энергии с более низкими нормированными затратами на генерацию, таким как крупномасштабный наземный ветер, а не солнечное тепло и CSP. ^[46] На уровне штата законы о подаче возобновляемой энергии обычно ограничиваются максимальной производительностью в кВт / п, и открыты только для микро- или среднего производства, а в ряде случаев открыты только для солнечной фотоэлектрической системы (фотоэлектрической) поколение.Это означает, что крупномасштабные проекты CSP не будут иметь права на оплату льготных льгот во многих юрисдикциях штатов и территорий.

будущее

В исследовании, проведенном Greenpeace International, Европейской ассоциацией солнечной тепловой энергии и группой SolarPACES Международного энергетического агентства, изучались потенциал и будущее концентрированной солнечной энергии. Исследование показало, что к 2050 году на концентрированную солнечную энергию может приходиться до 25% мировых потребностей в энергии.Объем инвестиций увеличится с 2 миллиардов евро во всем мире до 92,5 миллиардов евро за этот период времени. ^[47] Испания является лидером в области технологий концентрированной солнечной энергии. В разработке находится более 50 утвержденных правительством проектов. Кроме того, он экспортирует свою технологию, что еще больше увеличивает долю этой технологии в мировой энергетике. Поскольку эта технология лучше всего работает в областях с высокой инсоляцией (солнечной радиацией), эксперты прогнозируют наибольший рост в таких местах, как Африка, Мексика и юго-запад США.Это указывает на то, что системы хранения тепла на основе нитратов (кальция, калия, натрия и т. Д.) Сделают установки CSP все более прибыльными. В исследовании были изучены три различных результата для этой технологии: отсутствие роста технологии CSP, продолжение инвестиций, как это было в Испании и США, и, наконец, истинный потенциал CSP без каких-либо препятствий для его роста. Выводы третьей части представлены в таблице ниже:

Год	Годовой Инвестиционный	Кумулятивная Вместимость
2015	21 миллиард евро	420 мегаватт
2050	174 млрд евро	1500000 мегаватт

Наконец, исследование подтвердило, насколько улучшаются технологии для CSP и как это приведет к резкому снижению цен к 2050 году.Он предсказал снижение с текущего диапазона 0,23–0,15 евро / кВтч до 0,14–0,10 евро / кВтч. ^[47] Недавно ЕС начал изучать возможность развития сети солнечных электростанций стоимостью 400 миллиардов евро (774 миллиарда долларов), базирующейся в регионе Сахары с использованием технологии CSP, известной как Desertec, для создания «новой безуглеродной сети, соединяющей Европу. , Ближний Восток и Северная Африка «. План поддерживается в основном немецкими промышленниками и прогнозирует производство 15% электроэнергии в Европе к 2050 году. Марокко является основным партнером Desertec, и, поскольку на него приходится лишь 1% потребления электроэнергии в ЕС, оно будет производить более чем достаточно энергии для всю страну с большим избытком энергии для доставки в Европу. ^[48]

В Алжире самая большая территория пустыни, и частная алжирская фирма Cevital подписалась на Desertec. ^[48] Благодаря своей широкой пустыне (самый высокий потенциал CSP в Средиземноморье и регионах Ближнего Востока ~ 170 ТВтч / год) и стратегическому географическому положению недалеко от Европы Алжир является одной из ключевых стран, обеспечивающих успех проекта Desertec. Более того, с обильными запасами природного газа в алжирской пустыне, это усилит технический потенциал Алжира в приобретении гибридных электростанций на солнечной энергии и газе для круглосуточного производства электроэнергии.

Другие организации ожидают, что CSP будет стоить 0,06 доллара США / кВтч к 2015 году за счет повышения эффективности и массового производства оборудования. ^[49] Это сделало бы CSP столь же дешевым, как обычная энергия. Инвесторы, такие как венчурный капиталист Винод Хосла, ожидают, что CSP будет постоянно снижать затраты и фактически будет дешевле угольной энергетики после 2015 года.

9 сентября 2009 г .; 11 лет назад (2009-09-09) Билл Вейл, представитель Google.org по вопросам зеленой энергии, сказал, что компания проводит исследования в области зеркал гелиостата и технологии газовых турбин, которые, как он ожидает, снизят стоимость солнечной тепловой электроэнергии до менее 0 долларов США.05 / кВтч через 2 или 3 года. ^[37]

В 2009 году ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) и SkyFuel объединились для разработки больших изогнутых листов металла, которые потенциально могут быть на 30% дешевле, чем лучшие современные коллекторы концентрированной солнечной энергии, путем замены стеклянных моделей на серебряный полимерный лист, который имеет те же характеристики, что и тяжелые стеклянные зеркала, но при гораздо более низкой стоимости и весе. Кроме того, его намного проще развернуть и установить. В глянцевой пленке используется несколько слоев полимеров с внутренним слоем из чистого серебра.

Разработчик телескопов Роджер Энджел (Университет Аризоны) обратил свое внимание на CPV и является партнером компании Rehnu. Ангел использует сферическую концентрирующую линзу с технологиями больших телескопов, но с гораздо более дешевыми материалами и механизмами для создания эффективных систем. ^[50]

Очень крупные солнечные электростанции

Есть несколько предложений по очень большим солнечным электростанциям гигаваттной мощности. Они включают евро-средиземноморское предложение Desertec, проект Helios в Греции (10 гигаватт) и Ordos (2 гигаватта) в Китае.Исследование 2003 г. пришло к выводу, что мир может генерировать 2 357 840 ТВт-ч каждый год на очень крупных солнечных электростанциях, использующих 1% каждой из пустынь мира. Общее потребление во всем мире составило 15 223 ТВтч / год ^[51] (в 2003 году). Проекты мощностью гигаватт представляют собой массивы отдельных заводов. Самая крупная из действующих станций — Ivanpah Solar мощностью 370 МВт. В 2012 году BLM предоставила 97 921 069 акров земли на юго-западе Соединенных Штатов для проектов в области солнечной энергетики, что достаточно для от 10 000 до 20 000 гигаватт (ГВт). ^[52]

Влияние на дикую природу

Мертвая камышовка сгорела в воздухе на солнечной теплоэлектростанции

Было отмечено, что насекомых может привлекать яркий свет, создаваемый концентрированной солнечной технологией, и в результате птицы, которые на них охотятся, могут быть убиты (сожжены), если птицы летают рядом с точкой, на которую фокусируется свет. Это также может повлиять на хищников, которые охотятся на птиц. ^{[53] [54] [55] [56]} Федеральные органы охраны дикой природы начали называть эти силовые башни «мега ловушками» для диких животных. ^{[57] [58] [59]}

Тем не менее, история об установке солнечной энергии в Иванпа была преувеличена и насчитывала несколько десятков тысяч смертей, вызывая тревогу по поводу электростанций концентрированной солнечной энергии (CSP), которая не была основана на фактах, а была основана на предположениях одного оппонента. Согласно строгой отчетности, за полгода было учтено всего 133 обожженных птицы. ^[60] Если сфокусировать не более 4 зеркал на одном месте в воздухе во время ожидания, в проекте Crescent Dunes Solar Energy Project, за 3 месяца уровень смертности снизился до нуля. ^[61]

См. Также

Ссылки

1. ↑ «От солнца к бензину» (PDF). Сандийские национальные лаборатории. Проверено 11 апреля 2013 г.
2. ↑ «Интегрированная солнечная термохимическая реакционная система». Министерство энергетики США. Проверено 11 апреля 2013 г.
3. ↑ Мэтью Л.Вальд (10 апреля 2013 г.). «Новый солнечный процесс извлекает больше из природного газа». Нью-Йорк Таймс . Проверено 11 апреля 2013 г.
4. ↑ ^{4,0 4,1} Джанет Л. Савин и Эрик Мартинот (29 сентября 2011 г.). «Возобновляемая энергия вернулась в норму в 2010 году, согласно глобальному отчету REN21». Мир возобновляемых источников энергии .
5. ↑ В Абу-Даби торжественно открыт крупнейший в мире проект CSP — Кампания «Обновить Индию» — солнечная фотоэлектрическая энергия, Indian Solar News, Indian Wind News, Indian Wind Market.Renewindians.com (18 марта 2013 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
6. ↑ «Крупнейшая в мире CSP в Марокко привлекает обучение по линии Юг-Юг | Фонды климатических инвестиций». Climateinvestmentfunds.org . Проверено 12 января 2016 г.
7. ↑ CSP Сегодня, 11 апреля 2014 г. «Итальянский проект демонстрирует большой потенциал для CSP на основе песка»
8. ↑ Томас У. Африка (1975). «Архимед в Зазеркалье». Классический мир . 68 (5): 305–308. DOI: 10.2307 / 4348211. JSTOR 4348211.
9. ↑ Кен Бутти, Джон Перлин (1980) Золотая нить: 2500 лет солнечной архитектуры и технологий , Cheshire Books, стр. 66–100, ISBN 0442240058.
10. ↑ CM Meyer. От корыт к торжеству: СЕГС и газ. Eepublishers.co.za. Проверено 22 апреля 2013 г.
11. ↑ Катлер Дж.Кливленд (23 августа 2008 г.). Шуман, Франк. Энциклопедия Земли.
12. ↑ Пол Коллинз (Весна 2002) Прекрасная возможность. Журнал «Кабинет», выпуск 6.
13. ↑ «Новое изобретение, чтобы использовать солнце» Popular Science , ноябрь 1929 г.
14. ↑ Кен Бутти, Джон Перлин (1980) Золотая нить: 2500 лет солнечной архитектуры и технологий , Cheshire Books, стр. 68, ISBN 0442240058.
15. ↑ Типы солнечных тепловых электростанций. Tomkonrad.wordpress.com.Проверено 22 апреля 2013 г.
16. ↑ Хулио Чавес (2008) Введение в оптику без формирования изображений , CRC Press, ISBN 978-1420054293
17. ↑ Роланд Уинстон, Хуан К. Миньяно, Пабло Г. Бенитес (2004) Nonimaging Optics , Academic Press, ISBN 978-0127597515.
18. ↑ Нортон, Брайан (2013). Использование солнечного тепла . Springer. ISBN 978-94-007-7275-5 .
19. ↑ Новые инновации в солнечной тепловой энергии.Popularmechanics.com (1 ноября 2008 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
20. ↑ Расплавленная соль в качестве рабочего тела установки CSP. (PDF). Проверено 22 апреля 2013 г.
21. ↑ ^{21,0 21,1 21,2} Кристофер Л. Мартин; Д. Йоги Госвами (2005). Карманная солнечная энергия, артикул . Earthscan. п. 45. ISBN 978-1-84407-306-1 .
22. ↑ «Концентраторы с линейной фокусировкой: DCS, DISS, EUROTROUGH и LS3».Plataforma Solar de Almería. Архивировано 28 сентября 2007 г. Проверено 29 сентября 2007 г.
23. ↑ ^{23,0 23,1} Deloitte Touche Tohmatsu Ltd, «Прогнозы энергетики и ресурсов 2012», 2 ноября 2011 г.
24. ↑ Хельман, Кристофер, «Масло от солнца», «Форбс», 25 апреля 2011 г.
25. ↑ Компактный CLFR. Physics.usyd.edu.au (12 июня 2002 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
26. ↑ Компактный линейный рефлектор Френеля (CLFR) Ausra и подход более низких температур. ese.iitb.ac.in
27. ↑ Сандиа, Stirling Energy Systems установили новый мировой рекорд по эффективности преобразования солнечной энергии в энергосистему. Share.sandia.gov (12 февраля 2008 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
28. ↑ Джеффри Барби (13 мая 2015 г.). «Может ли это быть самая эффективная солнечная электроэнергетическая система в мире? Используя военные технологии и двигатель с нулевым уровнем выбросов, изобретенный шотландцем XIX века, шведская фирма стремится революционизировать производство солнечной энергии». Хранитель . Проверено 13 мая 2015 г. 34% солнечной энергии, попадающей на зеркала, преобразуется непосредственно в доступную в сети электроэнергию
29. ↑ ^{29,0 29,1 29,2} REN21 (2014). «Возобновляемые источники энергии 2014: Отчет о состоянии дел в мире». ISBN 978-3-9815934-2-6 . Архивировано из оригинального (PDF) 4 сентября 2014 года.
30. ↑ PV-insider.com Как CPV превосходит CSP в местах с высоким DNI, 14 февраля 2012 г.
31. ↑ http://www.cleantechinvestor.com/portal/solarpowercomment/10440-cpv-an-oasis-in-the-csp-desert.html
32. ↑ Phys.org Предложена новая солнечная гибридная система CPV / CSP, 11 февраля 2015 г.
33. ↑ «CSP в фактах и ​​цифрах». csp-world.com. Июнь 2012 г. Получено 22 апреля 2013 г.
34. ↑ «Концентрация солнечной энергии» (PDF).Международное агентство по возобновляемой энергии. Июнь 2012. с. 11.
35. ↑ Э. А. Флетчер (2001). «Солнечная термическая обработка: обзор». Журнал солнечной энергетики . 123 (2): 63. DOI: 10.1115 / 1.1349552.
36. ↑ Альдо Стейнфельд и Роберт Палумбо (2001). «Солнечные термохимические процессы» (PDF). Энциклопедия физических наук и технологий, R.A. Мейерс Эд . Академическая пресса. 15 : 237–256.
37. ↑ ^{37,0 37,1 37,2} Пурнима Гупта и Лаура Изензее (11 сентября 2009 г.). Кэрол Бишоприк (ред.). Google планирует новое зеркало для более дешевой солнечной энергии . Глобальный саммит по климату и альтернативной энергии. Сан-Франциско: Рейтер и деловой мир.дюйм.
38. ↑ Роберт Гленнон и Эндрю М. Ривз (2010). «Облачное будущее солнечной энергии» (PDF). Аризонский журнал экологического права и политики . 91 : 106.
39. ↑ Google консервы проект концентрированной солнечной энергии, Reve , 24 ноября 2011 г.
40. ↑ Google Возобновляемая энергия дешевле угля (RE
41. ↑ Анализ затрат на возобновляемые источники энергии — Концентрация солнечной энергии. irena.org
42. ↑ Зеленый тариф (Régimen Especial). res-legal.de (12 декабря 2011 г.).
43. ↑ Правительство Испании отменяет льготные тарифы на PV и CSP. Solarserver.com (30 января 2012 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
44. ↑ Испания отменяет льготные тарифы на возобновляемые источники энергии. Instituteforenergyresearch.org (9 апреля 2012 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
45. ↑ Испания вводит 6% налог на энергию.Evwind.es (14 сентября 2012 г.). Проверено 22 апреля 2013 г.
46. ↑ Опасная одержимость наименьшими затратами? Изменение климата, Закон о возобновляемых источниках энергии и торговля выбросами Перст, Дж. (2009) в Законе об изменении климата : сравнительные, договорные и нормативные аспекты , В. Гамли и Т. Дайя-Винтерботтом (ред.) Lawbook Company, ISBN 0455226342
47. ↑ ^{47,0 47,1} Концентрированная солнечная энергия может генерировать «четверть мировой энергии» Guardian
48. ↑ ^{48.0 48,1} Том Пфайффер (23 августа 2009 г.) План энергоснабжения Сахары в Европе: чудо или мираж? Рейтер
49. ↑ CSP и фотоэлектрическая солнечная энергия, Reuters (23 августа 2009 г.).
50. ↑ «Видео: концентрация фотоэлектрических элементов, вдохновленная дизайном телескопа». Отдел новостей SPIE . 2011. DOI: 10.1117 / 2.3201107.02.
51. ↑ Исследование очень больших систем солнечной пустыни с требованиями и преимуществами для стран, имеющих высокий потенциал солнечного излучения.geni.org.
52. ↑ Данные и карты солнечных ресурсов. Solareis.anl.gov. Проверено 22 апреля 2013 г. ^{[ сомнительно — обсудить ]}
53. ↑ http://www.nbcnews.com/science/environment/burned-birds-become-new-environmental-victors-energy-quest-n184426
54. ↑ http://www.esquire.com/blogs/news/solar-plant-dead-birds-081914
55. ↑ http://www.foxnews.com/science/2014/08/18/california-weighing-bird-deaths-from-concentrated-solar-plants-as-it-considers/
56. ↑ http: // bigstory.ap.org/article/emerging-solar-plants-scorch-birds-mid-air
57. ↑ http://www.natureworldnews.com/articles/12918/20150223/solar-farm-set-hundreds-birds-ablaze.htm
58. ↑ http://spectrum.ieee.org/energywise/green-tech/solar/ivanpah-solar-plant-turns-birds-into-smoke-streamers
59. ↑ http://www.kcet.org/news/redefine/rewire/Avian-mortality%20Report%20FINALclean.pdf
60. ↑ «Для птиц: как предположения опровергли факт в Иванпе». RenewableEnergyWorld.com. Дата обращения 4 мая 2015.
61. ↑ «Одна странная уловка предотвращает гибель птиц у солнечных башен». CleanTechnica.com. Проверено 4 мая 2015 г.

Внешние ссылки

Сравнение лучших строительных конструкций солнечных коллекторов горячего воздуха своими руками

Горячий Коллекторы воздуха — Выбор лучший

Есть есть много различных конструкций солнечных коллекторов горячего воздуха на выбор откуда, но какая лучше?

Это кажется простым вопросом.Если температура на выходе моего коллектора горячее твоего, должно быть лучше, правда? Не так быстро ! Есть множество людей, особенно на YouTube, рекламируют действительно высокие показатели производительности своими проектами, но если вы продуть через свои коллекторы больше, чем глоток воздуха, их выход температура может упасть как скала!

Вдоль с повышением температуры есть еще одна не менее важная переменная.Это количество воздуха, проходящего через коллектор, которое обычно измеряется в кубических футах в минуту (CFM).

В основные термины, если мой коллекционер такой же горячий, как ваш, но у вас в два раза больше воздух, проходящий через ваш коллектор, ваш тоже работает дважды! Если я увеличу поток воздуха до уровня твоего, моя температура повысится будет только половиной того, что у вас есть.

Оба повышение температуры и воздушный поток являются неотъемлемой частью сравнения коллекторов горячего воздуха . Это действительно важная концепция, о которой нужно помнить. В виде как только кто-то скажет вам, насколько горяч их коллекционер, первый Вам должно быть интересно, через сколько воздуха они проходят Это. Если это не так много, жаркие температуры, которые они рекламируют ничего не значат. Тот же принцип применяется к водосборникам. тоже.

в в этот момент вы можете подумать, что пока мы измеряем нашу температуру Поднимитесь и отрегулируйте поток воздуха, это должно быть легко сравнить коллекционер спектаклей.Опять же не так быстро! Мы учли для двух самых больших переменных, но ни в коем случае не для всех. Вот еще несколько:

— Даже в совершенно солнечные дни высокие тонкие облака которые практически невидимы, могут довольно сильно изменять интенсивность солнца. немного.
— У меня на улице может быть холоднее дома, чем ваш, что немного влияет на производительность.
— Коллекционеры могут быть по разным углы наклона или не совсем в одном направлении, что также влияет на интенсивность солнечного света, падающего на коллектор.
— Оно в вашем доме может быть более ветрено, отводя больше тепла от остекления

единственный надежный способ определить производительность одного коллектора другому — сравнивать их бок о бок в идентичных условиях.

Гэри Resa из www.builditsolar.com в Монтане, и я, здесь, в Мэриленде, намеревался сделать это в совместные усилия. Вот фото моего тестового сборщика, состоящего из из трех отсеков 4 х 8 футов.Каждый отсек имеет герметичное разделение от других, и каждый питается индивидуально.

Моя трехсекционный тестовый коллектор (экран еще не установлен в отсеке 1)

Это просто потрясающе! Здесь мы в 21 веке и есть еще тонн плодородной почвы для экспериментов солнечным любителем / энтузиаст. Есть много дизайнов и материалов, которые стоит попробовать и возможность учиться и вносить свой вклад к искусству и науке DIY-солнечной энергии!

Энтузиасты в других областях интересов, таких как астрономия на заднем дворе или любительское радио, уже несколько десятилетий помогают продвигать эти дисциплины как на любительском, так и на профессиональном уровне.Между тем, солнечная энергия — это одинаково весело, интересно, очевидно, необходимо, дешевле в освоении и на самом деле многократно окупает ваши инвестиции; тем не менее, повсюду есть возможности для любителей солнечной энергии на заднем дворе! Кроме того, доступны налоговые льготы. В то время как налоговое законодательство обычно меняется каждый год, большинство пакетов программного обеспечения для подготовки личных налогов автоматически оснащены для этого. Если вы заинтересованы в экспериментах с солнечной батареей, присоединяйтесь к нам. Ваши идеи могут иметь значение в большем масштабе, чем вы можете себе представить, и вы получите много удовольствия на этом пути!

Раньше мои рекомендации — сначала несколько предисловий

Мы практически не затронули процесс тестирования.По факту, мы все еще ищем лучшие способы проведения тестов, а тем более пробовать различные варианты наших нынешних типов поглотителей. Тогда у нас есть бесчисленное множество других материалов, которые стоит попробовать. Подробнее люди, тестирующие различные конструкции или подтверждающие наши тесты, быть чрезвычайно полезным в продвижении процесса вперед! Итак, вам может быть интересно почему я уже предлагаю некоторые выводы и рекомендации. Там Причин несколько: 1. Этот процесс тестирования может занять всю жизнь в течение нескольких из нас Прямо сейчас только двое или трое из нас делают эти тесты. Если люди будут ждать «окончательного» ответа, они никогда ничего не построят. Это как ждать, чтобы купить компьютер, пока процессоры не перестанут становиться лучше — у тебя никогда не будет! 2. Пока у нас чертовски много предстоящих испытаний, мы собрали хотя бы некоторые разумные данные о прямом сравнительном тестировании с четырьмя различные, популярные, коллекционные конструкции, — обратный эталонный коллектор, пустой ящик, вентилируемый потолок и коллектор из стекловолокна.К тому же, пока у нас нет параллельных сравнительных данных, у нас есть очень хорошие данные по 5-й конструкции — алюминиевой водосточной трубе, составленные в основном Скоттом S и, в меньшей степени, я. Кроме того, у нас есть кое-что из первых рук опыт построения различных коллекторов и оценка их расходы. Это хорошие окончательные данные, которые помогают сделать наши выводы на данный момент. 3. Я продолжаю получать много писем по электронной почте с просьбой предоставить данные о производительности. обновления и рекомендации по дизайну от людей, желающих начать их коллекционеры.Им интересно, что я бы порекомендовал сейчас, исходя из того, что мы узнали до сих пор.

Текущий Рекомендации

Несколько из вас могут быть весьма заинтересованы в деталях тестирования и Я включил их ниже, но для тех, кому интересно выводы и рекомендации на данный момент, если бы кто-нибудь спросил меня сегодня какой тип коллектора горячего воздуха я бы рекомендовал построить, я бы ответьте им так:

Для традиционного дизайна 4 ‘X 8’ я бы построил коллектор с двумя или тремя слоями. алюминиевый оконный экран.

— Лучшая сравнительная характеристика
— Несомненно, наименее дорогая (рулон 25 футов шириной 4 фута, алюминиевый экран всего около 29 долларов в Home Depot). Экран из стекловолокна ровный дешевле и отлично работает, но мы не уверены в краске при действительно высоких температурах.
— Самая простая и быстрая сборка на сегодняшний день
— Самый низкий перепад давления (наименьшее сопротивление потоку воздуха, кроме черного коробка) Это означает, что вы можете получить больший воздушный поток для большей эффективности, чем вы столкнетесь с вентилятором того же размера и другими типами коллектора.

Здесь Вот несколько примеров того, как создать сборщик экрана:

Мой двухслойный сборщик экрана: http://groups.yahoo.com/group/SimplySolar/photos/album/1082811597/pic/list?mode=tn&order=ordinal&start=1&dir=asc

Гэри Трехслойный коллектор Resa: http://www.builditsolar.com/Experimental/AirColTesting/ScreenCollector/Building.htm

Видео на YouTube детали конструкции поглотителя экрана:

Для длинного низкого коллектора я бы сделал алюминиевый водосточный желоб.

— Хороший исполнитель. У нас нет рядом сравнительных показатели производительности, однако, Скотт С. сделал очень подробные измерения и расчеты, которые показывают проектные работы по алюминиевому водостоку действительно хорошо. Вы найдете полную информацию о конструкции и Данные Скотта, документирующие характеристики, приведены в нижней части страницы здесь: http://www.n3fjp.com/solar/solarhotair.htm
— Очень легко построить
— Материал водосточной трубы поддается длинной и низкой конструкции.Это дает практически неограниченную гибкость в проектировании. параметры.

Видео на YouTube с подробным описанием конструкция солнечного коллектора из алюминия:

Хотя это тоже хорошие характеристики, я бы отговорил людей от конструкции обратного канала из-за чрезвычайно высокого падения давления.

Я бы определенно отговорил людей от черного ящика из-за плохой сравнительной производительности.

Вентилируемый потолок выглядит очень хорошо, а также хороший выбор. Однако я бы выбрал экран, потому что экран работает немного лучше, это намного дешевле, проще и быстрее строить.

Итак, вот оно. Исходя из того, что я знаю сегодня, это мои рекомендации.

Нам есть чему поучиться. Кто знает, что может появиться в будущем, но если вы планируете построить коллектор, не ждите. Экран коллекторы водосточной трубы легко построить, и они отлично работают.В это время, чем дольше вы ждете, тем больше солнечных дней проходит, прежде чем вы когда-либо имейте коллекционер, чтобы они сияли. любой коллектор будет работать бесконечно лучше чем никакой коллектор!

Что о алюминиевых водосточных коллекторах по сравнению с экраном?

Вопросов все время вспоминают, как сравнивают алюминиевые водосточные трубы сборщикам экрана. Алюминиевый водосточный коллектор это супер дизайн, который стал очень популярным.Там было много хороших отчетов о конструкции водосточной трубы, я думаю в часть, потому что коллектор водосточной трубы имеет много ингредиентов удачный дизайн:

— Он удерживает нагретый воздух, содержащийся в водосточных трубах, на удалении от остекления. Не смешивается с воздухом вне водосточных труб внутри коллектор на всех

— Возле остекления совсем нет движущегося воздуха

— Водосточная труба полностью обтекает воздушный поток, поэтому для воздуха остается много площади теплопередачи, по сравнению с

— Его очень легко запечатать, поэтому нет проникновения наружного воздуха

я не проводилось параллельного тестирования коллектора водосточной трубы по сравнению с скрин в моем тестовом сборщике.Я думал об этом, но потом понял, что конфигурация в сборщике тестов не будет репрезентативной как люди строят длинную невысокую конструкцию с водосточными трубами. Оба дизайна Работа отлично, поэтому я думаю, что выбор сводится к размерам коллектор, который вы планируете построить. Я бы выбрал водосточный коллектор для длинный коллектор и экран для высокого коллектора.

Тестирование Детали

Гэри Resa из www.builditsolar.com и я работал над этим проектом совместными усилиями. Нам бы понравился , если бы вы присоединились к нам! Вот ссылка на детали и результаты теста Гэри:

http://www.builditsolar.com/Experimental/AirColTesting/Index.htm

Мои такие следует:

Вот YouTube Видео с обобщением характеристик высокопроизводительного, горячего коллектор и наши результаты:

:

Испытательное помещение — Использование справочника для сравнения:

Как объяснено выше, есть множество переменных, которые проводят параллельное тестирование проблема, но мы с Гэри хотели придумать способ для людей которые географически отделены друг от друга, чтобы иметь возможность вносить свой вклад со значимыми, сравнительными данными.Мы также хотели иметь базовый уровень для сравнения различных дизайнов в наших местах на разных дни и неизбежно разные условия.

Что мы решили нужно было для каждого создать базовый, сборщик ссылок, который легко дублируется, поэтому относительная производительность должна быть идентична. Сборщик ссылок никогда не будет изменен. разное коллекционеры будут работать против эталонного стандарта бок о бок боковые испытания, сравниваются первичный результат — повышение температуры.Другими словами, если эталонный эталон повышает температуру 50 градусов и коллектор B поднимает температуру на 60 градусов с тот же воздушный поток, можно сказать, что коллектор B превосходит эталонный стандарт на 20% (10/50).

В настоящее время мы используют схему обратного прохода для сборщика ссылок, задокументированную подробно на сайте Гэри. Обратный проход работает хорошо, но мы рассматриваем возможность выбора другой ссылки конструкция, потому что обратный проход требует гораздо большего давления для перемещения воздух, чем другие конструкции.

Расход воздуха

С точным датчики, измеряющие температуру на входе и выходе из коллектора это просто. Другое дело — измерение расхода воздуха. Мы пробовали тесты мешков, измеряя напряжение компьютерных вентиляторов и вставляя анемометр в поток воздуха. Сумка-тест может быть наиболее точным, но это не вариант для моей конфигурации Вот. Эти два коротких видео показывают, как я балансирую поток:

я Я также вставляю анемометр Kestrel в воздушный поток в качестве дополнительного проверьте воздушный поток.

Результаты Пока

Так далеко я сравнил эталонный обратный проход со стекловолоконным экраном и вентилируемые конструкции софитов здесь. Кроме того, Гэри также сравнил черный ящик и получил данные для этого. Усреднение измерений Вот мои результаты по стандарту обратного прохода за два дня, экран из стекловолокна и вентилируемый потолок:

Итак, двухслойный сетчатый коллектор из стекловолокна превосходит обратный проход в среднем на 7.5%, что дает явное преимущество перед эталонный обратный канал и вентилируемый коллектор потолка. К тому же, это был самый простой, быстрый и дешевый сборщик сделать.

Это где мы так далеко. Надеюсь обновить эту страницу как дополнительную проводятся тесты. Прямо сейчас коллектор экрана из стекловолокна это поглотитель тепла, чтобы бить. Ты думаешь, ты сможешь подойти с дизайном, который может? Я бы хотел увидеть, как вы это делаете! Принести это дальше, мы все победим !!!

Если вы заинтересованы в мозговом штурме и тестировании солнечных проектов, или вы новичок в солнечной энергии и вам нужна помощь, чтобы начать работу, мы бы хотели, чтобы вы подписались:

SimplySolar — Солнечная энергия Форум и электронная почта!

Это оказывается, есть и другие люди вроде меня, которым тоже нравится делиться идеями и учиться на опытах друг друга! Если вас интересует мозговой штурм солнечные проекты, которые легко и недорого построить и дружелюбный по соседству, или вам нужна помощь с проектом, который у вас есть в процессе, присоединяйтесь к нам!

Изначально для этой цели я создал группу электронной почты SimplySolar.Группа электронной почты сослужила нам хорошую службу, но рост и интерес к группе электронной почты, чтобы лучше сохранять контент организованы и дают участникам возможность легко следовать только темы, которые их интересуют, мы только что создали новый Simply Solar он-лайн форум! SimplySolar — это мозговой штурм и обмен способами использования солнечного тепла в простые способы, которыми средний домовладелец, который может быть не очень «Сделай сам» (например, я), может использовать, чтобы положить деньги обратно в карманы, зеленый вернуться в окружающую среду и весело провести время! Если солнечная энергия волнует вас, мы будем рады, если вы присоединитесь к нашему форуму:

Нажмите посетить или присоединиться к Simply Solar Forum

или подпишитесь в нашу электронную почту!

Нажмите, чтобы присоединиться к SimplySolar

Что такое солнечный коллектор? (с изображением)

Солнечный коллектор — это устройство, используемое для улавливания тепловой энергии солнца и преобразования ее в форму, более удобную для использования людьми.В отличие от фотоэлементов, солнечный коллектор относительно низкотехнологичен, и их можно создать и установить с очень низкими затратами. Самый простой тип солнечного коллектора включает в себя некую жидкую среду, которая нагревается солнечными лучами и затем транспортируется для распределения тепла в другом месте.

Солнечная тепловая установка использует солнечные панели для поглощения солнца, а затем линзы и зеркала для концентрации тепла для активации парогенератора.

Простую форму солнечного коллектора можно увидеть, просто оставив большой черный контейнер, наполненный водой, на улице под палящим солнцем. Уже через несколько часов вода в контейнере поглотит большую часть энергии солнечного света и станет очень горячей. Эту горячую воду можно использовать для простых целей, например, для принятия душа, для наполнения бутылки с горячей водой для обогрева спального мешка или для какой-либо другой формы распределения тепла. Более сложные коллекторы берут эту базовую концепцию и расширяют ее, делая сбор тепла более эффективным, а распределение тепла более динамичным.

Одним из основных способов повышения эффективности солнечного коллектора является использование транспортной среды, отличной от нагреваемой. Хотя вода сама по себе является идеальным носителем, многие люди предпочитают использовать что-то другое в зависимости от окружающей среды.Например, в регионах, где температура опускается ниже точки замерзания, вместо воды можно использовать раствор незамерзания для предотвращения растрескивания труб или плит. Гликоль часто также используется в качестве теплоносителя, так как с ним удобнее обращаться и он более вязкий, чем вода, но при этом остается отличным удерживателем тепла.

Часто в солнечном коллекторе используется трубопровод для проталкивания воды, чтобы быстрее нагреть ее.Эти трубы, как правило, будут сделаны из чего-то, что является прочным проводником тепла, например, из меди, и будут проходить взад и вперед по поверхности, чтобы максимально использовать пространство. Вода будет продавливаться по трубам, чтобы нагреться под солнцем, и, когда она станет достаточно горячей, будет направляться в резервуар или прямо в приложение, где можно использовать тепло.

Солнечные коллекторы часто используются при обогреве внутренних помещений зданий, как правило, путем прокладки трубопроводов через полы.Вода может быть нагрета солнцем, а затем направлена ​​по трубам, встроенным в пол из каменной плиты, где тепло затем излучается наружу, чтобы нагреть воздушную массу комнаты. Это может быть дешевый и возобновляемый источник тепловой энергии в местах с достаточным солнечным освещением.

Обычно солнечный коллектор предназначен для сезонного использования, при этом тепло, которое он поглощает, используется в течение дня или двух, что делает его идеальным только в летние месяцы в большинстве мест.В некоторых случаях, однако, достаточная тепловая масса может обеспечить сохранение тепла в течение многих месяцев. Некоторые крупные жилые комплексы, например, начали экспериментировать с использованием миллионов галлонов воды в качестве тепловой массы, которую можно нагревать летом, а затем использовать в течение всей зимы в качестве источника тепла.

Солнечная система кондиционирования воздуха Солнечные коллекторы отопления Солнечная система охлаждения Солнечная система кондиционирования воздуха

Революционное приложение международных стандартов, эксклюзивно разработанное компанией SOLE в Греции!

Специальные солнечные панели, синяя селективная поверхность из оксида титана с высокими характеристиками производятся компанией SOLE для этого применения, в результате чего производится горячая вода с высокой температурой.

Загрузите брошюру Climasol Solar Air Conditioning Brochure

Специальный абсорбционный чиллер на солнечной энергии преобразует горячую воду, производимую солнечными коллекторами, в охлажденную воду и подает ее в вентиляционные установки, обеспечивая охлаждение помещения. Эта же солнечная система также используется для отопления зимой, горячая вода проходит через контур кондиционирования, обеспечивая обогрев помещения.

Sole установила первую самую большую в мире солнечную систему кондиционирования воздуха в греческой промышленности в 1999 году.На протяжении многих лет компания SOLE установила эту систему в отелях, супермаркетах и ​​общественных зданиях в Греции и за рубежом.

СОЛНЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ ВОЗДУШНЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ

Солнечный обогреватель «Air-Sol» производства SOLE S.A. предназначен для обогрева помещений, осушения и вентиляции зданий горячим воздухом.

Как это работает?

Основной принцип этой системы заключается в следующем: солнечное излучение проходит через высокопрозрачное остекление и достигает поглотителя.Селективный поглотитель преобразует излучение в тепло, которое нагревает проходящий воздух. Воздух, нагретый солнечными батареями, подается в здание с помощью вентилятора, работающего от фотоэлектрической панели.

Свежий воздух поступает в устройство после фильтрации, чтобы в нем не было частиц и пыли.

Вентилятор коллектора питается от жадной или фотоэлектрической энергии, а автоматическое управление гарантирует, что система работает, даже когда в здании никого нет, сохраняя здания в тепле, свежести и сухости без каких-либо запахов.

Солнечный обогреватель «Air-Sol» выпускается в 3-х размерах с «синей селективной» поверхностью, изготовленной из полнолицевой селективной алюминиевой пластины для максимальной эффективности.

ТИП	РАЗМЕРЫ (мм)	ПОВЕРХНОСТЬ м 2	НОМИНАЛ ЗНАЧЕНИЕ **	РЕКОМЕНДУЕТСЯ ДЛЯ ПОМЕЩЕНИЯ
AIRSOL 10	1545x700x178	1,08	700Wp	от 10 до 40 м²
AIRSOL 20	2050x1040x195	2,13	1500Wp	от 20 до 60 м²
AIRSOL 35	2833x1285x140	3,65	2700Wp	от 35 до 100 м²

** значения рассчитаны для солнечного излучения 1000 Вт / м ²

Для постоянного проживания или помещения повседневного использования просто выберите наименьшее значение площади помещения для лучшей производительности и экономии топлива более 50%.

Для загородных домов, загородных домов и других мест с более низкими потребностями в отоплении и, в основном, с потребностями в вентиляции и осушении, выберите наибольшее значение площади комнаты.

КОММЕРЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ С КОЛЛЕКТОРАМИ СЕРИИ

Рекомендовано для:

• Промышленность
• Школы
• Супермаркеты
• Офисы
• Военные лагеря
• Больницы
• Отели
• Спортзалы
• Склады

Как правило, везде, где требуется отопление, осушение и отфильтрованный свежий воздух.Его можно использовать как единственный источник отопления или как резервный. Его можно комбинировать с любым котлом (горелкой) на жидком топливе или природном газе.

ПРЯМОЕ ОТОПЛЕНИЕ БЕСПЛАТНО СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИЕЙ:

• Экономия топлива на отопление 50-80% в жилых или коммерческих зданиях.
• Идеально подходит для загородных домов на выходные, сохраняя в них тепло и свежесть.
• Больше никакой влажности.
• Идеально подходит для мест, где требуется отопление и обновление воздуха, таких как школы, офисы, фабрики
• Идеально подходит для закрытых помещений, таких как подземные склады и т. Д.
• Очень простая установка, даже «сделай сам»

ПОДРОБНЕЕ О СОЛНЕЧНОМ НАГРЕВЕ С ВОЗДУШНЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ

УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ О СОЛНЕЧНОМ НАГРЕВЕ С ВОЗДУШНЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ, ЗАГРУЗИТЕ СЛЕДУЮЩИЕ ФАЙЛЫ PDF

Брошюра

Лист данных

Улучшенный гибридный солнечный коллектор имеет более высокую эффективность и более длительный срок службы — ScienceDaily

В рамках своего дипломного проекта студент Делфтского технологического университета Стефан Руст разработал новый тип гибридного солнечного коллектора с более высокой эффективностью и более длительным сроком службы, чем нынешний гибрид. системы.Гибридные солнечные коллекторы объединяют фотоэлектрические солнечные элементы, которые преобразуют солнечный свет в электричество, с солнечным нагревателем, который обеспечивает теплую воду.

Roest построил прототип, а также построил настоящий симулятор солнечной энергии, который он использовал для проверки эффективности своего прототипа. Этот симулятор солнечной энергии вызвал значительный коммерческий интерес. Это побудило Руста и его партнера основать дочернюю компанию Eternal Sun, дочернюю компанию TU Delft, чтобы они смогли выпустить на рынок симулятор солнечной энергии. Eternal Sun недавно вышла на первое место в европейском финале BE.Проект, конкурс для студентов-предпринимателей.

Солнечный коллектор

Гибридный солнечный коллектор представляет собой комбинацию фотоэлектрической солнечной панели и теплового солнечного коллектора. Остаточное тепло от фотоэлектрической солнечной панели используется для нагрева воды. Вода течет по системе труб на медном листе. Для нагрева воды в трубах требуется много тепла. Вот почему солнечный коллектор снабжен прозрачной крышкой, которая помогает удерживать тепло.К сожалению, материал, используемый в фотоэлементах, быстро разрушается при температурах около 120 градусов. В результате его эффективность снижается примерно на 20 процентов, а срок службы составляет от пяти до десяти лет.

Для своей дипломной работы в рамках получения степени магистра в области устойчивых энергетических технологий Стефан Руст разработал новый тип гибридного солнечного коллектора с повышенной электрической эффективностью и более длительным сроком службы. Для начала, солнечный коллектор Roest не требует прозрачной крышки.Вода протекает через большое количество небольших алюминиевых каналов непосредственно под солнечной панелью, а не через медные трубки и медный лист. Следовательно, для нагрева воды, достаточной для домашнего использования, требуется меньше тепла. Руст также решил не использовать фотоэлектрические солнечные панели из кристаллического кремния, вместо этого выбрав тонкопленочные солнечные панели. От солнечного элемента такого типа легче отводить тепло. Избавление от крышки означало, что нагрев солнечной панели можно было ограничить примерно до 80 градусов.

Дополнительным преимуществом тонкопленочных солнечных панелей является то, что они относительно хорошо работают при высоких температурах. При температуре 80 градусов происходит потеря эффективности примерно на 10 процентов, вместо 20 процентов в случае солнечных панелей из кристаллического кремния. Расчетный срок службы гибридного солнечного коллектора Roest составляет от 15 до 20 лет.

Roest разработал новый солнечный коллектор под руководством профессора фотоэлектрических материалов и устройств Миро Земана, который комментирует: «Этот инновационный дизайн может сыграть важную роль в разработке доступных и эффективных гибридных систем для домашнего использования.«

Солнечный симулятор

Roest разработал специальный симулятор солнечной энергии для измерения эффективности своего прототипа. Практически сразу появился коммерческий интерес к этому симулятору, и соответствующая технология была быстро запатентована TU Delft. Руст и его партнер Чокри Мусауи с тех пор представили симулятор на рынке через свою дочернюю компанию Eternal Sun в Делфте. Eternal Sun недавно вышла на первое место в европейском финале конкурса BE.Project для студентов из ведущих университетов с инновационным бизнес-кейсом, который был организован консалтинговой компанией BearingPoint.Команда Eternal Sun теперь выросла и включает шесть студентов и недавних выпускников, а с января уже продано пять солнечных тренажеров.

Близость Руста к солнечной энергии началась довольно давно. В 2007 году он был руководителем группы Nuon Solar Team, которая выиграла World Solar Challenge в Австралии с солнечной машиной Nuna4.

История Источник:

Материалы предоставлены Делфтским технологическим университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Контроллер заряда от солнечных батарей | Основное руководство 2020

Важной частью каждой автономной системы и Hybrid Solar Power System является контроллер заряда .

В этом руководстве для начинающих мы рассмотрим:

Приступим.

Что такое контроллер заряда от солнечных батарей

Контроллер заряда MMPT

Контроллер заряда от солнечной батареи получает энергию от солнечных панелей, а управляет напряжением , поступающим в накопитель солнечных батарей .

Его основная функция гарантирует, что батареи глубокого разряда не перезаряжаются днем, а ночью блокируют обратный ток, возвращающийся в солнечные панели.

Он также защищает батареи от любых электрических перегрузок, что особенно важно для панелей, вырабатывающих большее напряжение, чем может выдержать батарея.

Этот компонент имеет две технологии: PWM, (широтно-импульсная модуляция) и MPPT, (отслеживание точки максимальной мощности), хотя они работают одинаково, но работают по-разному.Подробнее об этом ниже.

Они также могут быть интегрированы в инверторы, что упрощает установку и повышает эффективность работы.

Характеристики

• Многоступенчатая зарядка аккумуляторов
• Защита от обратного тока
• Встроенная защита от перегрузки
• Отключается при низком уровне заряда аккумулятора
• Датчик температуры (опция)
• Монитор, отслеживающий состояние заряда, ток и напряжение аккумулятора (опция)

Как работают контроллеры заряда

Этот компонент, который иногда называют солнечным регулятором или просто солнечным контроллером , находится между солнечными панелями и аккумуляторной батареей.Он постоянно контролирует и регулирует напряжение, поступающее в аккумуляторную батарею.

Энергия от ваших солнечных панелей выражается в вольтах, это напряжение может колебаться в зависимости от количества солнечного света, которое вы получаете в течение дня, это может нанести вред вашей батарее, если оно выше напряжения батареи.

Когда аккумулятор полностью заряжен, он больше не может накапливать поступающую энергию. Если напряжение аккумулятора становится слишком высоким, он быстро разряжается, перегревается и может стать причиной возгорания.

Большинство новейших контроллеров заряда имеют встроенную защиту от перегрузки, как выключатель, она защищает от любых неисправных устройств или коротких замыканий.

Регулировка напряжения

Для предотвращения превышения напряжения, которое вызывает повреждение ваших батарей, контроллер солнечного заряда регулирует поток энергии, что в основном означает, что контроллер постоянно проверяет напряжение и увеличивает или уменьшает ток в зависимости от уровня заряда батареи.

Если вы можете представить, как наполняется стакан воды, когда стакан почти полон, мы замедляем скорость налива.

Когда увеличивается потребление электроэнергии и батарея разряжается более быстрыми темпами, контроллер позволяет максимально возможный заряд для удовлетворения спроса.

Различные типы контроллеров заряда

Сегодня на рынке представлено множество типов, размеров и произведенных контроллеров заряда от солнечных батарей. Каждый тип имеет свои собственные специфические функции в зависимости от вашей конкретной настройки солнечной энергетической системы.

Есть два основных варианта контроллеров заряда:

ШИМ (широтно-импульсная модуляция)

ШИМ-контроллер в основном такой же, как мы объяснили выше, он постоянно поддерживает напряжение на безопасном максимуме, пока аккумулятор не достигнет полного заряда.

При полной зарядке контроллер будет понижать напряжение и подавать заряд до такой степени, что он просто поддерживает аккумулятор «заряженным».

Контроллер этого типа уже много лет используется в системах солнечной энергетики, это устоявшаяся технология, которая стоит недорого, однако имеет недостатки.

Плюсы

• Технология, проверенная временем
• Доступный
• Длительный
• Доступны разные размеры

Минусы

• Без возможности расширения и ограниченного роста

MPPT (отслеживание максимальной мощности)

Контроллер MPPT представляет собой более сложную технологию, поскольку он измеряет VMP (напряжение при максимальной мощности) панели и затем преобразует его с понижением в напряжение батареи.

Еще одним преимуществом является меньшая потеря мощности, напряжение, проходящее через кабели, больше, это преобразует избыток в дополнительные амперы.

Примечание: Чем больше ток в батарее, тем лучше.

Современные контроллеры заряда солнечных батарей MPPT очень эффективны, около 93 — 97% преобразования энергии. В зимние месяцы вы получаете от 20 — 45% прирост мощности, а летом около 10 — 15% . Это зависит от таких факторов, как температура, погода, состояние батареи и других переменных.

Многие инверторы для сетевых и гибридных систем теперь имеют встроенный MPPT, КПД для них составляет около 94 — 97%. делает их идеальными с точки зрения простоты установки и цены.

Плюсы

• Повышение эффективности заряда до 30%
• Они могут работать с более высоким напряжением массива, чем у батарейного блока
• Доступны размеры до 120 А
• Более длительная гарантия, чем на блоки ШИМ
• Гибкость для роста системы

Минусы

• Дороже ШИМ-контроллеров
• Физические единицы большего размера

Какой контроллер заряда лучше всего подходит для моей установки?

Это хороший вопрос, сложность в том, что все зависит от вашей системы Solar Power .

Первое, что нужно определить, это каково выходное напряжение вашей солнечной панели. Вам необходимо убедиться, что ваш солнечный контроллер заряда может обрабатывать мощность, чтобы справиться с током, производимым вашей солнечной батареей. У нас есть руководство по солнечным панелям, если вам нужно больше узнать об этом компоненте.

Обычно панели солнечных батарей на 18 В используют контроллер 12 В, но у вас могут быть и другие конфигурации, например панели на 36 В, которые будут использовать контроллер на 24 В, и панели на 72 В используют контроллер на 48 В.

Следующее, что вам нужно сделать, это разделить мощность ваших солнечных панелей на напряжение батареи, чтобы получить оценку того, сколько ампер требуется для контроллера заряда солнечных батарей.

Следующее, что нужно определить, это тип батареи, который вы будете использовать, у вас есть два основных типа батарей, которые следует учитывать, свинцово-кислотных и литий-ионных . Чтобы понять различные типы батарей, вы можете прочитать наше Руководство по солнечным батареям.

Если у вас есть литий-ионный аккумулятор, такой как линейка PylonTech, у вас будет встроенная защита от перенапряжения.

Высокое и низкое напряжение с защитой от перегрузки, которая продлевает срок службы вашей батареи, которая дополняет контроллер.

Если вы ищете отдельный контроллер заряда от солнечных батарей, всегда лучше получить совет от профессионалов .

Есть много вариантов, которые следует учитывать, и покупка одного, потому что он дешевый, или предположение, что он подходит для вашей системы, будет стоить вам денег или повредить другие ваши компоненты.

Чтобы понять больше, мы рекомендуем посмотреть это видео-руководство покупателя на YouTube о контроллерах заряда от солнечных батарей https: // www.youtube.com/watch?v=kF_cVEYxj3E.

Есть ли у вас какие-либо вопросы о контроллерах заряда солнечных батарей?

Прокомментируйте ниже или свяжитесь с нами для получения дополнительной информации и совета по покупке подходящего устройства для вашей солнечной системы.

No related posts.