Collettore solare: il principio di funzionamento e i metodi di applicazione. Collettori solari per la casa

Ogni giorno dalla nostra stella più vicina sulla terra riceve tutta l'energia che tutta l'umanità spende durante l'anno in termini di specie fossili. L'energia termica viene trasmessa dalla luce visibile e dalla radiazione infrarossa.

Uno dei tentativi di domare il flusso inesauribile di calore e luce dallo spazio è l'eliosistema dello scambio di calore. Lentamente ma sicuramente, i collettori solari per il riscaldamento domestico stanno guadagnando popolarità tra i consumatori e stanno sostituendo le tradizionali fonti di riscaldamento. E per il concetto di una casa intelligente, che sta guadagnando slancio, è parte integrante delle apparecchiature di ingegneria. Nella sua ampia disponibilità svolge il ruolo di migliorare la producibilità della produzione e, di conseguenza, ridurre i costi. Circa il 70% del mercato globale per l'utilizzo di sistemi solari rappresenta la Cina. Nelle regioni meridionali di questo paese si può vedere un collettore solare su quasi tutti i tetti. Il prezzo dei prodotti dei nostri vicini orientali è molto più basso di quelli europei, la qualità è abbastanza accettabile.

Dubbi

Nei paesi del Mediterraneo, dove il numero di giorni di sole è più di 300 all'anno, un collettore solare per il riscaldamento e il riscaldamento dell'acqua può essere trovato su quasi tutti i tetti. Non vi è alcun dubbio sull'efficacia dell'utilizzo di questa fonte di calore nelle regioni meridionali della Russia. Il clima della zona centrale è considerato sfavorevole per tali centrali elettriche. Tuttavia, la ricerca e gli esperimenti dimostrano la fattibilità dell'utilizzo di eliosistemi. Un lavoro speciale è stato svolto presso l'Istituto delle alte temperature dell'Accademia delle scienze russa. Intensità media del flusso solare a seconda di zona climatica fare 150-300 W / sq. m. Le prestazioni di picco raggiungono 1000 W / sq. m.

I dati di base per il calcolo dell'efficienza dell'eliosistema sono stati scelti per avere un rapporto di superficie di 2 metri quadrati. m collettore al volume del serbatoio di 100 litri. La probabilità di riscaldamento giornaliero dell'acqua nel sistema è stimata dai seguenti indicatori:

• a una temperatura di +37 ° C - 50-90%;
• a una temperatura di +45 ° C - 30-70%;
• a una temperatura di +55 ° C - 20-60%.

Queste figure secche suggeriscono che nel periodo freddo dell'anno, un collettore solare, anche con il minor numero di giorni di sole, può risparmiare fino al 60% di energia per il riscaldamento di una casa.

Tipi di convertitori di energia solare

Il collettore solare è progettato per convertire l'energia della luce del giorno in energia termica. I materiali utilizzati e le soluzioni di progettazione mirano a massimizzare l'assorbimento dell'energia solare, trasformandola in calore e una trasmissione efficiente per un ulteriore utilizzo. Come refrigerante viene utilizzato come liquido speciale senza congelamento e aria atmosferica. La circolazione del refrigerante è forzata e naturale. Nel caso in cui si utilizzi un sistema di scambio termico naturale a convezione, il collettore solare dovrebbe trovarsi sotto il serbatoio di stoccaggio, ad esempio, sul terreno adiacente. Questo schema viene applicato quando è necessario riscaldare stanze piccole o temporanee. I sistemi volumetrici richiedono l'uso di una pompa per far circolare il fluido. Questo schema può essere utilizzato per il sistema di acqua calda del dispositivo.

Circuito solare

L'impianto di riscaldamento è costituito dai seguenti componenti:

• Il collettore solare converte l'energia solare in calore.
• La linea di alimentazione consegna il refrigerante al serbatoio di stoccaggio.
• La pompa fa circolare il liquido di raffreddamento.

Nel serbatoio di accumulo, il calore viene trasferito dal circuito solare al circuito dell'impianto di riscaldamento a vapore. Un elemento riscaldante di riserva può essere posizionato in questo serbatoio, che si accende automaticamente se le condizioni meteorologiche non contribuiscono a riscaldare il liquido di raffreddamento ai parametri specificati. Il fluido solare soddisfa requisiti contrastanti. Dovrebbe essere resistente al gelo, ma allo stesso tempo non evaporare ad alta temperatura e non essere tossico. La maggior parte delle installazioni utilizza un refrigerante composto al 60% acqua distillata e 40% di glicole. L'attrezzatura automatica consente, senza l'intervento umano, di mantenere la temperatura desiderata all'interno della stanza e prevenire il surriscaldamento del liquido di raffreddamento.

Collettore solare sottovuoto

I sistemi a vuoto sono dispositivi abbastanza complessi. L'elemento principale di lavoro è un costoso tubo che assorbe la luce con un design speciale. Il principio è basato sul thermos. La superficie del tubo a vuoto è trasparente. Trasmette la luce solare alla camera d'aria. L'aria viene pompata dallo spazio tra di loro, l'assenza di gas consente di risparmiare fino al 97% di calore.

Nella parte inferiore della camera d'aria c'è un refrigerante, un liquido che, una volta riscaldato, si trasforma rapidamente in uno stato gassoso. Nella parte superiore del tubo, il calore viene trasferito al collettore, mentre il refrigerante si raffredda e si condensa al suo stato originale. I sistemi che utilizzano tubi a vuoto hanno un'efficienza abbastanza elevata a temperature inferiori a -37 ° C e scarsa illuminazione. Questa attrezzatura richiede una rimozione della neve tempestiva e l'installazione rigorosamente ad una certa angolazione. Inoltre, i segmenti periodicamente trasparenti devono essere puliti dalla contaminazione. Il collettore solare sottovuoto è stato appositamente progettato per le latitudini settentrionali. Funziona efficacemente in assenza di diretto raggi del sole

Trasduttore solare piatto

Il collettore solare piano è un pannello autonomo, costituito da tre componenti:

• Assorbitore solare È dipinto di nero o rivestito con uno speciale rivestimento.
• Top coat trasparente. Fatto da vetro temperato o policarbonato.
• Il sistema di tubi, mediante il quale viene riscaldato il vettore di calore che circola in esso. Di solito è fatto di rame.

Il lato posteriore del pannello ha un rivestimento isolante termico efficace. Uno o più di questi pannelli sono collegati alla linea di alimentazione del serbatoio di stoccaggio. Questo tipo di sistema ha un costo relativamente basso e buone prestazioni durante le stagioni calde. Lo svantaggio è bassa efficienza a basse temperature e notevole perdita di calore.

Collettore del mozzo

Nelle latitudini meridionali, dove il maggior numero di giorni liberi, il cosiddetto hub divenne comune. Si tratta di un sistema di riflettori parabolici situati su una superficie curvilinea e a concentrazione della luce solare in un determinato punto. Per la massima efficienza, è necessario un cambio di posizione su due piani, seguendo il movimento del sole attraverso il cielo durante il giorno. I collettori solari per il riscaldamento domestico di questo modello non si applicano.

A casa e al lavoro

L'uso di centrali solari risolve problemi di riscaldamento con accesso limitato a gas o elettricità, con alimentazione centrale insufficiente; come sistema di riscaldamento ausiliario, la fornitura di acqua calda a casa, il cottage, la casa estiva, la piscina consente di risparmiare fondi significativi per i proprietari. Lo scopo dell'applicazione è il più vario:

• riscaldamento di locali industriali;
• riscaldamento e acqua calda per edifici residenziali destinati a residenza permanente e temporanea.
• riscaldamento di strutture sanitarie, centri turistici, complessi sportivi, piccoli negozi autonome.
• riscaldamento piscine esterne e interne;
• riscaldamento e fornitura di acqua calda di locali temporanei residenziali e di lavoro.

Air Heliosystem

Il sistema di riscaldamento può utilizzare non solo liquido, ma anche aria atmosferica come refrigerante. Il collettore solare dell'aria viene utilizzato per riscaldare tutti i tipi di locali e, a seconda del progetto, ci sono tre tipi:

• Flat ha principi simili con un design fluido simile.
• Pyramidal utilizza un complesso sistema di superfici riflettenti.
• Le veneziane si trovano tra gli attacchi di vetro e dirigono l'aria calda nella stanza. È applicato a un nastro adesivo di edifici.

A differenza dei dispositivi liquidi, un collettore solare disperso nell'aria può essere realizzato con materiali non metallici.

Sistema solare per acqua calda

Il sistema di acqua calda può essere collegato alla batteria del serbatoio. Il serbatoio, quindi, svolgerà il ruolo di una caldaia, nella quale, a sua volta, la serpentina dello scambiatore di calore inclusa nel circuito del sistema di riscaldamento svolgerà il ruolo di un elemento riscaldante elettrico. Attraverso una spirale, il refrigerante inizierà a riscaldare l'acqua nel serbatoio. Pertanto, lo schema di approvvigionamento idrico sarà cumulativo o cumulativo del flusso.

Collettore solare fai da te

Il convertitore solare più semplice fornisce il trasferimento diretto del calore della luce solare che circola all'interno di un sistema di tubazioni verso l'acqua. Prodotti simili furono prodotti dall'industria nazionale all'inizio di questo secolo. I collettori solari per la casa erano fatti di tubi di rame con un diametro di 20 mm. Per facilità di installazione e utilizzo, si è piegato in una spirale piatta, con un raccordo ad entrambe le estremità per collegare la conduttura principale o solo un tubo da giardino. Una tale spirale potrebbe essere collocata sul pendio del tetto di una casa di campagna. Il volume di acqua calda era sufficiente per fare una doccia alla fine della giornata e lavare i piatti. Un tale collettore solare con le tue mani può essere fatto di tubi di plastica nera. Il convertitore solare piano viene prodotto utilizzando uno scambiatore di calore di un vecchio frigorifero.

Installazione del collezionista

La complessità del funzionamento del sistema solare è che l'efficienza dipende dall'altezza del sole sopra l'orizzonte, dal momento dell'anno e dal giorno, dalla presenza di nuvole, dall'umidità e dalla temperatura ambientale. Il collettore solare per il riscaldamento dell'ambiente nel piano orizzontale dovrebbe essere orientato rigorosamente a sud. Deviazioni ad ovest o ad est sono consentite entro 40 °. Allo stesso tempo, l'efficienza dell'installazione diminuirà fino a circa il 20%. L'importante ruolo svolto dall'angolo di inclinazione, che dovrebbe essere compreso tra 35 e 45 °.

L'opzione più ragionevole è in fase di progettazione di una nuova casa per fornire un collettore solare da installare sul tetto. Il prezzo di tale attrezzatura è molto più alto del solito riscaldamento a vapore. Ma i costi sono più che giustificati dalla successiva operazione. Periodo di rimborso se la casa è isolata in conformità con tutte le norme e i regolamenti, la media è di cinque anni.