自然の要素によって供給される「グリーン」エネルギーの使用は、光熱費を大幅に削減できます。たとえば、民家の太陽熱暖房を手配した後、低温のラジエーターと床下暖房システムに事実上無料の冷却剤を供給します。同意します、これは節約です。
あなたは私たちの記事から「グリーンテクノロジー」に関するすべてを学びます。私たちの助けを借りて、さまざまなソーラー設備、それらを配置する方法、および操作の詳細を簡単に理解できます。きっとあなたは世界で集中的に働いている人気のあるオプションの1つに興味がありますが、今のところあまり人気がありません。
あなたの注目を集めたレビューでは、システムの設計機能が分析され、接続図が詳細に説明されています。その構造の現実を評価するために太陽熱暖房回路を計算する例を示します。独立したマスターを助けるために、写真コレクションとビデオが添付されています。
グリーンヒートテクノロジー
平均1 m2 地球の表面は、1時間あたり161ワットの太陽エネルギーを受け取ります。もちろん、赤道では、この数値は北極圏の何倍にもなります。また、日射量は時期によって異なります。
モスクワ地域では、12月〜1月の日射量は5月〜7月と5倍以上異なります。しかし、現代のシステムは非常に効果的であり、地球上のほぼどこでも機能します。
現代のソーラーシステムは、曇りのある寒い天候でも、-30°Cまで効果的に機能します。
最大効率で太陽放射エネルギーを使用するという問題は、2つの方法で解決されます。それは、集熱器での直接加熱と太陽光電池です。太陽電池パネルは、最初に太陽光線のエネルギーを電気に変換し、次にそれを特別なシステムを介して電気ボイラーなどの消費者に送信します。
太陽光の作用によって加熱される集熱器は、暖房システムと給湯の冷却液を加熱します。
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ソーラーコレクター-カントリーハウスの暖房システムで使用するための冷却剤の主要サプライヤー
コレクターは、暗闇で開いたり閉じたりするチューブのシステムであり、表面による太陽光の吸収効果を高めます
オープンソーラーデバイスのチューブは、太陽光線を引き寄せて動作を強化する組成物で内部がコーティングされています
チューブラータイプのコレクターは、暖房システムに関与するすべてのタイプの冷媒の加熱に使用されます
私たちの緯度では、太陽エネルギーの処理の結果として受け取られる熱は、本格的な暖房運転には十分ではありません。同心形状と特大の拡大鏡が生産性を向上
最大量の太陽光を引き付けるためのソーラーコレクターの変更は、ミラーリフレクターを備えた凹面コンセントレーターの形で利用できます
大規模にリサイクルされた太陽エネルギーを生成するために使用されるモデルには、太陽の動きの追跡装置が装備されています
形状を変更したり、モーションデバイスを使用したりするだけでなく、システムのパフォーマンスを向上させます。主に受付エリアの拡大により増加
屋根用ソーラーコレクター
吸収面
屋外真空ソーラーコレクター
空気および蒸気加熱用
機器性能を向上させるレンズ
リフレクター付きコレクターハブ
モーションデバイス付きの工業モデル
強力なハブコレクターグループ
サーマルコレクターには、オープンシステムとクローズドシステム、フラットおよび球状構造、半球形コレクター、コンセントレーター、その他の多くのオプションを含む、いくつかの形式があります。ソーラーコレクターから得られる熱エネルギーは、温水や熱媒体を加熱するために使用されます。
さまざまな業界で、独立した暖房ネットワークに組み込むためのマニホールドシステムが製造されています。ただし、サマーレジデンスの最も簡単なオプションは、ご自身のレジデンスで簡単に実行できます。
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自家製の屋内ソーラーコレクター
銅管マニホールドコイル
有効性を高める方法
硬い水道管と継手の使用
マニホールドの製造におけるペットボトル
金属缶製のエア缶ソーラーコレクター
独立生産のポリマーパイプ
太陽エネルギーの収集、貯蔵、および使用のためのソリューション開発における明確な進歩にもかかわらず、長所と短所があります。
太陽エネルギーの効率的な使用
太陽エネルギーを使用する最も明白な利点は、その一般的な可用性です。実際、最も暗い曇りの天候でも、太陽エネルギーを収集して使用できます。
2番目のプラスはゼロエミッションです。実際、これは最も環境にやさしく自然な形のエネルギーです。ソーラーパネルとコレクターはノイズを発生しません。ほとんどの場合、それらは郊外エリアの使用可能なエリアを占有することなく建物の屋根に設置されます。
システムの通常の運用には晴れの日数が不十分なため、緯度での太陽熱暖房の効率は非常に低くなります(+)
太陽エネルギーの使用に関連する欠点は、照明の不安定性です。暗闇の中で、収集するものは何もありません。暖房シーズンのピークが1年で最も短い日照時間に当たるという事実により、状況は悪化します。パネルの光学的清浄度を監視する必要があります。軽微な汚染は効率を大幅に低下させます。
さらに、太陽エネルギーでのシステムの操作は完全に無料であるとは言えません。設備の減価、循環ポンプの操作、および制御電子機器のコストは一定です。
ソーラーコレクターの使用に基づく加熱の重大な欠点は、熱エネルギーを貯蔵できないことです。膨張タンクのみが回路に含まれています(+)
オープンソーラーコレクター
オープンソーラーコレクターは、外部の影響から保護されていないチューブのシステムであり、太陽によって直接加熱された冷媒が循環します。
水、ガス、空気、不凍液が熱媒体として使用されます。チューブは、コイルの形で支持パネルに固定されているか、平行な列で出口パイプに接続されています。
オープンタイプのソーラーコレクターは、民家の暖房に対応できません。断熱材がないため、クーラントは急速に冷却されます。彼らは主にシャワーやプールで水を加熱するために夏に使用されます
通常、オープンコレクターには断熱材がありません。設計は非常にシンプルであるため、低コストであり、多くの場合独立して作成されます。
断熱材がないため、太陽から受けたエネルギーを実質的に保持せず、効率が低いという特徴があります。彼らは主にプールや夏のシャワーで水を温めるために夏に使用されます。
それらは、周囲温度と温水にわずかな違いがある、日当たりの良い暖かい地域に設置されます。彼らは晴れて穏やかな天候でのみうまくいきます。
ポリマーパイプの湾から作られたヒートシンクを備えた最も単純なソーラーコレクターは、灌漑と家庭のニーズのためにコテージで温水の供給を保証します
管状マニホールド
管状ソーラーコレクターは、水、ガス、または蒸気が流れる別個のチューブから組み立てられます。これは、オープンヘリオシステムの一種です。ただし、クーラントはすでに外部の負性からはるかに保護されています。特に魔法瓶の原理に基づいて配置された真空設備で。
各チューブは、互いに平行に個別にシステムに接続されます。 1つのチューブが故障した場合、新しいチューブと簡単に交換できます。建物全体を建物の屋上に直接組み立てることができるため、設置が非常に簡単です。
管状マニホールドはモジュール構造になっています。主な要素は真空管で、管の数は18から30まであり、システムの電力を正確に選択できます。
管状のソーラーコレクターの大きなプラスは、主要な要素の円筒形の形状です。これにより、太陽の動きに高価な追跡システムを使用せずに、太陽放射が1日中取り込まれます。
特殊な多層コーティングが太陽光の一種の光トラップを作成します。図は、内部バルブの壁に光線を反射する真空バルブの外壁を部分的に示しています(+)
チューブの設計に応じて、羽毛と同軸のソーラーコレクターが区別されます。
同軸管はディジュール容器またはおなじみの魔法瓶です。間に空気が送り出される2つのフラスコでできています。太陽エネルギーを効果的に吸収する選択性の高いコーティングが、内管の内面に施されています。
円筒形のチューブ形状では、太陽光線は常に表面に対して垂直に落ちます
内部選択層からの熱エネルギーは、アルミニウムプレートからヒートパイプまたは内部熱交換器に転送されます。この段階で、不要な熱損失が発生します。
ペンチューブは、内部にペンアブソーバーが挿入されたガラスシリンダーです。
このシステムは、熱伝導金属で作られた熱チャネルをしっかりと包み込む羽の吸収体からその名が付けられました
断熱性を高めるために、チューブから空気を送り出しました。吸収体からの熱伝達は損失なしで発生するため、フェザーチューブの効率は高くなります。
熱伝達の方法によると、2つのシステムがあります:貫流とヒートパイプ。サーモチューブは、揮発性液体の入った密閉容器です。
揮発性液体は自然にヒートパイプの底に流れるため、最小傾斜角度は20°Cです。
サーモチューブの内部には、フラスコの内壁または羽毛吸収材から熱を吸収する揮発性液体があります。温度の影響下で、液体は沸騰し、蒸気の形で上向きに上昇します。熱が熱媒体または給湯に伝達された後、蒸気は凝縮して液体になり、流下します。
低圧の水は、揮発性液体としてよく使用されます。直流方式では、水や熱媒体が循環するU字管を採用しています。
U字型チューブの半分は冷たいクーラント用に設計されており、2番目のチューブは加熱されたものを取り除きます。加熱されると、冷却液は膨張して貯蔵タンクに入り、自然循環を提供します。サーモチューブを備えたシステムの場合のように、最小傾斜角度は少なくとも20°でなければなりません。
直接フロー接続では、フラスコ内に技術的な真空があるため、システム内の圧力を高くすることはできません
直接流システムは、クーラントをすぐに加熱するため、より効率的です。ソーラーコレクターのシステムが一年中使用されるように計画されている場合、特別な不凍液がそれらにポンプで送られます。
管状のソーラーコレクターの使用には、いくつかの利点と欠点があります。管状のソーラーコレクターの設計は、交換が比較的簡単な同じ要素で構成されています。
利点:
- 低熱損失;
- -30⁰Сまでの温度で動作する能力;
- 日中の効果的な生産性。
- 温暖で寒い気候の地域での優れた性能。
- 管状システムが気団をそれ自体に通過させる能力によって正当化される低風損。
- 高温のクーラントを生成する可能性。
構造的には、管状構造の開口面は限られています。
これには次の欠点があります。
- 雪、氷、霜からのセルフクリーニングができません。
- 高価。
当初は高コストでしたが、管状コレクターはより早く完済します。彼らは長い耐用年数を持っています。
管状コレクターはオープンタイプのソーラーシステムであるため、暖房システムでの通年の使用には適していません(+)
フラットクローズドシステム
フラットコレクターは、アルミフレーム、特別な吸収層-吸収体、透明コーティング、パイプライン、ヒーターで構成されています。
吸収材として、黒化された銅板が使用されます。これは、太陽系の作成に理想的な熱伝導率を特徴としています。太陽エネルギーが吸収装置によって吸収されるとき、それによって受け取られた太陽エネルギーは、吸収装置に隣接する管システムを通って循環している冷却剤に移されます。
外側は、閉じたパネルが透明コーティングで保護されています。これは、0.4〜1.8ミクロンの通過帯域を持つ耐衝撃強化ガラスでできています。この範囲は最大日射量を考慮しています。耐震性ガラスはひょうに対する優れた保護を提供します。背面では、パネル全体が確実に絶縁されています。
フラットソーラーコレクターは最大のパフォーマンスとシンプルな構造を提供します。吸収体を使用しているため、効率が向上します。散乱した直射日光を取り込むことができます。
閉じたフラットパネルの利点のリストは次のとおりです。
- 構造の単純さ。
- 温暖な気候の地域での良好なパフォーマンス。
- 傾斜角度を変更するためのデバイスを使用して、任意の角度でインストールする機能;
- 雪や霜からセルフクリーニングする能力。
- 低価格。
フラットソーラーコレクターは、設計段階でその用途が計画されている場合に特に有利です。高品質の製品の耐用年数は50年です。
欠点は次のとおりです。
- 高い熱損失;
- 重い;
- 地平線に対してある角度でパネルを配置するときの高風損。
- 40°Cを超える温度差によるパフォーマンスの制限
クローズドコレクターの範囲は、オープンタイプの太陽光発電所よりもはるかに広いです。夏には、お湯の必要性を完全に満たすことができます。暖房シーズン中に公益事業には含まれない涼しい日には、ガスや電気ヒーターの代わりに働くことができます。
国内の暖房装置用に自分の手でソーラーコレクターを作りたい場合は、実績のあるスキームと段階的な組み立て手順をよく理解しておくことをお勧めします。
ソーラーコレクター特性の比較
ソーラーコレクターの最も重要な指標は効率です。設計が異なるさまざまなソーラーコレクターの有用な性能は、温度差に依存します。同時に、フラットコレクターは管状コレクターよりもはるかに安価です。
効率値は、ソーラーコレクターの製造品質に依存します。グラフの目的は、温度差に応じて異なるシステムを使用する効果を示すことです。
ソーラーコレクターを選択するときは、デバイスの効率と電力を示すいくつかのパラメーターに注意を払う価値があります。
ソーラーコレクターにはいくつかの重要な特徴があります:
- 吸着係数-合計に対する吸収されたエネルギーの比率を示します。
- 排出係数-転送されたエネルギーと吸収されたエネルギーの比率を示します。
- 合計と開口面積;
- 効率。
開口領域は、ソーラーコレクターの作業領域です。フラットコレクターでは、開口面積が最大になります。開口面積は、吸収体の面積と同じです。
暖房システムに接続する方法
太陽光発電デバイスは安定した24時間体制の電源を提供できないため、これらの欠点に耐性のあるシステムが必要です。
ロシア中央部では、ソーラーデバイスはエネルギーの安定供給を保証できないため、追加のシステムとして使用されます。既存の暖房および温水システムへの統合は、ソーラーコレクターとソーラーバッテリーでは異なります。
集水回路
集熱器の使用目的に応じて、接続方式が異なります。いくつかのオプションがあるかもしれません:
- お湯の夏オプション
- 暖房とお湯の冬のオプション
夏のオプションは最も単純で、水の自然循環を利用して、循環ポンプさえ必要ありません。
水はソーラーコレクターで加熱され、熱膨張により貯蔵タンクまたはボイラーに入ります。この場合、自然循環が発生します。冷水がタンクから温水の場所に吸い込まれます。
冬のマイナス温度では、水の直接加熱はできません。特別な不凍液が閉回路で循環し、コレクターからタンク内の熱交換器への熱伝達を提供します
自然循環に基づく他のシステムと同様に、それは非常に効率的には機能せず、必要なバイアスの遵守が必要です。さらに、貯蔵タンクはソーラーコレクターよりも高くなければなりません。水をできるだけ長く保つには、高温のタンクを注意深く断熱する必要があります。
ソーラーコレクターの最も効率的な操作を本当に実現したい場合、接続方式は複雑です。
コレクターが夜に冷却ラジエーターになることを防ぐために、水の循環を強制的に停止する必要があります
非凍結冷却剤は、ソーラーコレクターシステムを循環します。強制循環は、コントローラーによって制御されるポンプによって提供されます。
コントローラーは、少なくとも2つの温度センサーの読み取り値に基づいて、循環ポンプの動作を制御します。最初のセンサーは貯蔵タンクの温度を測定し、2番目はソーラーコレクターの高温の熱媒体の供給パイプ上で測定します。
タンク内の温度が冷却液の温度を超えるとすぐに、コレクターでコントローラーが循環ポンプをオフにして、システム内の冷却液の循環を停止します。次に、貯蔵タンク内の温度が所定の温度を下回ると、加熱ボイラーが作動する。
新しい言葉で、冷却装置を備えたソーラーコレクターの効果的な代替物、真空管を備えた鋼システム、操作の原理と私たちが習熟するために提供するデバイス。
ソーラーサーキット
ソーラーコレクターの場合と同様に、太陽電池を主電源に接続するために同様の方法を適用するのは魅力的です。残念ながら、民家の電源システムに十分な容量のバッテリーパックを作ることは非常に高価です。したがって、接続図は次のようになります。
太陽電池からの電流の電力が減少すると、ABPユニット(予備の自動スイッチオン)により、一般的な電気ネットワークへの消費者の接続が保証されます
ソーラーパネルからの充電は、いくつかの機能を実行する充電コントローラーに送られます。それは、バッテリーの一定の再充電を提供し、電圧を安定させます。さらに、電流がインバーターに供給され、直流12Vまたは24Vが交流単相電流220Vに変換されます。
悲しいかな、私たちの電気ネットワークはエネルギーを受け取るように適合されていません;それらはソースから消費者への一方向でのみ機能することができます。このため、生産された電気を売ったり、少なくともメーターを反対方向に回転させることはできません。
ソーラーパネルの使用は、それらがより用途の広い形式のエネルギーを提供するという点で有利ですが、同時にそれらはソーラーコレクターと効率を比較することができません。ただし、後者には、太陽電池とは異なり、エネルギーを蓄積する能力がありません。
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家庭暖房の太陽光発電所
屋根にソーラーパネルを取り付けるプロセス
ガレージの屋根へのデバイスの自己設置
ソーラー暖房用の自家製電化製品
この記事では、ソーラーパネルを備えた民家の暖房を整理するためのすべてのオプションについて説明します。
必要電力の計算例
ソーラーコレクターの必要な電力を計算するとき、年間の最も寒い月に流入する太陽エネルギーに基づいて計算を行うと、多くの場合誤りがあります。
事実は、年の残りの月にシステム全体が常に過熱するということです。太陽集熱器の出口での夏の冷却剤の温度は、蒸気またはガス、不凍液120°C、水150°Cの加熱により200°Cに達する可能性があります。クーラントが沸騰すると、部分的に蒸発します。その結果、交換する必要があります。
メーカーは、次の図から始めることをお勧めします。
- 70%以下の給湯を提供する。
- 30%以下の加熱システムを提供します。
残りの必要な熱は、標準的な加熱装置で生成する必要があります。それにもかかわらず、年間でこのような指標を使用すると、暖房と給湯で平均約40%節約できます。
真空システムの1つの管によって生成される電力は、地理的な場所によって異なります。 1 mあたり年間に低下する太陽エネルギーの割合2 土地は日射と呼ばれます。
チューブの長さと直径が分かれば、有効吸収面積である開口部を計算できます。年間1本のチューブの容量を計算するために、吸収係数と排出係数を適用する必要があります。
計算例:
チューブの標準の長さは1800 mm、有効-1600 mmです。直径58mm。開口部-チューブによって作成された影付きの領域。したがって、影の長方形の面積は次のとおりです:
S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m2
中央の管の効率は80%で、モスクワの日射量は約1170 kWh / mです。2 年に。したがって、毎年1つのチューブが生成されます。
W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86kW * h
これは非常に大まかな見積もりであることに注意してください。生成されるエネルギーの量は、設置の向き、角度、年間平均気温などによって異なります。
提示された記事では、あらゆる種類の代替エネルギー源とそれらの使用方法を理解することができます。
ビデオ#1。冬のソーラーコレクターの動作のデモ:
ビデオ#2。ソーラーコレクターの異なるモデルの比較:
人類はその存在を通じて、毎年ますます多くのエネルギーを消費しています。無料の太陽放射を使用する試みは長い間行われてきましたが、最近になってようやく私たちの緯度で太陽を効果的に使用することが可能になりました。未来が太陽系にあることは間違いありません。
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