Penggunaan energi "hijau" yang dipasok oleh elemen alami dapat secara signifikan mengurangi biaya utilitas. Misalnya, setelah mengatur pemanasan matahari di rumah pribadi, Anda akan memasok radiator suhu rendah dan sistem pemanas di bawah lantai dengan pendingin yang sebenarnya gratis. Setuju, ini adalah penghematan.
Anda akan mempelajari semua tentang "teknologi hijau" dari artikel kami. Dengan bantuan kami, Anda dapat dengan mudah mengetahui varietas instalasi surya, cara mengaturnya dan spesifikasinya. Tentunya Anda akan tertarik pada salah satu opsi populer yang secara intensif bekerja di dunia, tetapi sejauh ini tidak terlalu populer dengan kami.
Dalam ulasan yang disampaikan kepada Anda, fitur desain sistem dianalisis, diagram koneksi dijelaskan secara rinci. Contoh perhitungan rangkaian pemanas matahari untuk menilai realitas konstruksinya diberikan. Untuk membantu master independen, koleksi foto dan video dilampirkan.
Teknologi panas hijau
Rata-rata 1 m2 Permukaan bumi menerima 161 watt energi matahari per jam. Tentu saja, di garis katulistiwa, angka ini akan berkali-kali lebih tinggi daripada di Kutub Utara. Selain itu, kepadatan radiasi matahari tergantung pada waktu tahun.
Di wilayah Moskow, intensitas radiasi matahari pada Desember-Januari berbeda dari Mei-Juli lebih dari lima kali. Namun, sistem modern sangat efektif sehingga mereka dapat bekerja hampir di semua tempat di dunia.
Sistem tata surya modern mampu bekerja secara efektif dalam cuaca berawan dan dingin hingga -30 ° C
Masalah penggunaan energi radiasi matahari dengan efisiensi maksimum diselesaikan dengan dua cara: pemanasan langsung pada pengumpul panas dan baterai fotovoltaik surya. Panel surya pertama-tama mengubah energi sinar matahari menjadi listrik, kemudian mengirimkannya melalui sistem khusus kepada konsumen, seperti ketel listrik.
Kolektor panas, dipanaskan oleh aksi sinar matahari, panaskan pendingin sistem pemanas dan pasokan air panas.
Galeri Gambar
Foto dari
Kolektor surya - pemasok utama yang disiapkan untuk pendingin menggunakan dalam sistem pemanas rumah negara
Kolektor adalah sistem tabung, terbuka atau tertutup dengan gelap, meningkatkan efek penyerapan sinar matahari oleh permukaan
Tabung perangkat surya terbuka secara internal dilapisi dengan komposisi yang menarik sinar matahari dan meningkatkan aksinya
Jenis kolektor tubular digunakan dalam memanaskan semua jenis pendingin yang terlibat dalam sistem pemanas
Di garis lintang kami, panas yang diterima sebagai hasil dari pemrosesan energi matahari tidak cukup untuk operasi pemanasan penuh. Bentuk konsentris dan kaca pembesar yang besar membantu meningkatkan produktivitas
Modifikasi kolektor surya untuk menarik sejumlah besar sinar matahari tersedia dalam bentuk konsentrator cekung dengan reflektor cermin
Model yang digunakan untuk menghasilkan energi matahari daur ulang dalam skala besar, dilengkapi dengan perangkat untuk "melacak" pergerakan matahari
Mereka meningkatkan kinerja sistem tidak hanya dengan mengubah bentuk dan menggunakan perangkat gerak. Terutama meningkat dengan meningkatkan area penerimaan
Kolektor surya atap
Permukaan menyerap
Kolektor surya vakum luar ruangan
Untuk pemanasan udara dan uap
Lensa untuk meningkatkan kinerja instrumen
Hub kolektor dengan reflektor
Model industri dengan perangkat gerak
Grup Kolektor Hub yang Kuat
Kolektor termal datang dalam beberapa bentuk, termasuk sistem terbuka dan tertutup, struktur datar dan bola, kolektor hemispherical, konsentrator dan banyak opsi lainnya. Energi panas yang diterima dari pengumpul surya digunakan untuk memanaskan air panas atau media pemanas.
Berbagai macam industri menghasilkan sistem berjenis untuk dimasukkan dalam jaringan pemanas independen. Namun, pilihan paling sederhana untuk tempat tinggal musim panas mudah dilakukan dengan Anda sendiri:
Galeri Gambar
Foto dari
Kolektor surya dalam ruangan buatan sendiri
Copper Tube Manifold Coil
Metode Peningkatan Efektivitas
Penggunaan pipa air dan perlengkapan yang kaku
Botol plastik dalam pembuatan manifold
Kolektor surya udara dapat terbuat dari kaleng logam
Pipa polimer dalam produksi independen
Meskipun kemajuan yang jelas dalam mengembangkan solusi untuk pengumpulan, penyimpanan dan penggunaan energi matahari, ada kelebihan dan kekurangan.
Penggunaan energi matahari secara efisien
Manfaat paling jelas dari penggunaan energi surya adalah ketersediaannya secara umum. Bahkan, bahkan di cuaca yang paling suram dan berawan, energi matahari dapat dikumpulkan dan digunakan.
Nilai tambah kedua adalah nol emisi. Sebenarnya, ini adalah bentuk energi yang paling ramah lingkungan dan alami. Panel surya dan kolektor tidak menghasilkan kebisingan. Dalam kebanyakan kasus, mereka dipasang di atap bangunan tanpa menempati area yang dapat digunakan di daerah pinggiran kota.
Efisiensi pemanasan matahari di garis lintang kami cukup rendah, karena jumlah hari cerah yang tidak mencukupi untuk pengoperasian sistem secara teratur (+)
Kerugian yang terkait dengan penggunaan energi matahari adalah ketidaklancaran penerangan. Dalam kegelapan, tidak ada yang bisa dikumpulkan, situasinya diperparah oleh fakta bahwa puncak musim panas jatuh pada siang hari terpendek sepanjang tahun. Perlu untuk memantau kebersihan optik panel, polusi kecil secara tajam mengurangi efisiensi.
Selain itu, tidak dapat dikatakan bahwa pengoperasian sistem pada energi surya benar-benar gratis, ada biaya konstan untuk penyusutan peralatan, pengoperasian pompa sirkulasi dan kontrol elektronik.
Kelemahan signifikan pemanasan berdasarkan penggunaan kolektor surya adalah ketidakmampuan untuk menyimpan energi panas. Hanya tangki ekspansi yang termasuk dalam sirkuit (+)
Kolektor surya terbuka
Kolektor surya terbuka adalah sistem tabung yang tidak terlindungi dari pengaruh luar, yang melaluinya pembawa panas yang dipanaskan langsung oleh matahari bersirkulasi.
Air, gas, udara, antibeku digunakan sebagai pembawa panas. Tabung dipasang pada panel pendukung dalam bentuk koil, atau dihubungkan secara paralel ke pipa outlet.
Kolektor surya dari tipe terbuka tidak dapat mengatasi pemanasan rumah pribadi. Karena kurangnya isolasi, pendingin mendingin dengan cepat. Mereka digunakan di musim panas terutama untuk memanaskan air di pancuran atau kolam renang
Kolektor terbuka biasanya tidak memiliki isolasi. Desainnya sangat sederhana, oleh karena itu biayanya rendah dan sering dibuat sendiri.
Karena kurangnya isolasi, mereka praktis tidak menghemat energi yang diterima dari matahari, dan ditandai dengan efisiensi yang rendah. Mereka terutama digunakan di musim panas untuk memanaskan air di kolam renang atau mandi musim panas.
Mereka dipasang di daerah yang cerah dan hangat, dengan perbedaan kecil dalam suhu sekitar dan air panas. Mereka bekerja dengan baik hanya di cuaca yang cerah dan tenang.
Kolektor surya paling sederhana dengan heat sink yang terbuat dari teluk pipa polimer akan memastikan pasokan air panas di pondok untuk irigasi dan kebutuhan domestik
Manifold berbentuk tabung
Kolektor surya tubular dirakit dari tabung terpisah di mana air, gas atau uap mengalir. Ini adalah salah satu varietas dari ekosistem terbuka. Namun, pendingin sudah jauh lebih terlindungi dari negatif eksternal. Terutama pada instalasi vakum yang disusun berdasarkan prinsip thermosis.
Setiap tabung terhubung ke sistem secara terpisah, sejajar satu sama lain. Jika satu tabung gagal, mudah untuk menggantinya dengan yang baru. Seluruh struktur dapat dirakit langsung di atap gedung, yang sangat memudahkan pemasangan.
Manifold tubular memiliki struktur modular. Elemen utama adalah tabung vakum, jumlah tabung bervariasi dari 18 hingga 30, yang memungkinkan Anda untuk secara akurat memilih kekuatan sistem
Kolektor surya tubular plus yang signifikan adalah bentuk silinder dari elemen utama, karena radiasi matahari ditangkap sepanjang hari tanpa menggunakan sistem pelacakan mahal untuk pergerakan matahari.
Lapisan multilayer khusus menciptakan semacam perangkap optik untuk sinar matahari. Diagram sebagian menunjukkan dinding luar bola lampu yang memantulkan sinar di dinding bola lampu bagian dalam (+)
Menurut desain tabung, bulu dan kolektor surya koaksial dibedakan.
Tabung koaksial adalah kapal Dijur atau termos yang sudah dikenal. Terbuat dari dua termos di mana udara dipompa keluar. Lapisan yang sangat selektif yang secara efektif menyerap energi matahari diaplikasikan pada permukaan bagian dalam bola lampu bagian dalam.
Dengan bentuk tabung silindris, sinar matahari selalu jatuh tegak lurus ke permukaan
Energi panas dari lapisan selektif internal ditransfer ke pipa panas atau penukar panas internal dari pelat aluminium. Pada tahap ini, kehilangan panas yang tidak diinginkan terjadi.
Tabung pena adalah silinder kaca dengan penyerap pena dimasukkan di dalamnya.
Sistem mendapatkan namanya dari penyerap bulu, yang membungkus erat saluran panas yang terbuat dari logam penghantar panas
Untuk isolasi termal yang baik, udara dipompa keluar dari tabung. Perpindahan panas dari absorber terjadi tanpa kehilangan, sehingga efisiensi tabung bulu lebih tinggi.
Menurut metode perpindahan panas, ada dua sistem: sekali-melalui dan dengan pipa panas. Termotube adalah wadah tertutup dengan cairan yang mudah menguap.
Karena cairan yang mudah menguap secara alami mengalir ke bagian bawah pipa panas, sudut kemiringan minimum adalah 20 ° C.
Di dalam termotube ada cairan yang mudah menguap yang menyerap panas dari dinding bagian dalam labu atau dari penyerap bulu. Di bawah pengaruh suhu, cairan mendidih dan naik ke atas dalam bentuk uap. Setelah panas dipindahkan ke media pemanas atau pasokan air panas, uap mengembun menjadi cairan dan mengalir ke bawah.
Air, pada tekanan rendah, sering digunakan sebagai cairan yang mudah menguap. Dalam sistem aliran-langsung, tabung berbentuk-U digunakan, di mana air atau media pemanas bersirkulasi.
Separuh tabung berbentuk U dirancang untuk pendingin dingin, yang kedua menghilangkan yang dipanaskan. Saat dipanaskan, cairan pendingin mengembang dan memasuki tangki penyimpanan, memberikan sirkulasi alami. Seperti dalam kasus sistem dengan termotube, sudut kemiringan minimum harus setidaknya 20⁰.
Dengan koneksi aliran langsung, tekanan dalam sistem tidak boleh tinggi, karena ada kekosongan teknis di dalam labu
Sistem aliran langsung lebih efisien karena mereka langsung memanaskan pendingin. Jika sistem kolektor surya direncanakan untuk digunakan sepanjang tahun, maka antifreezes khusus dipompa ke dalamnya.
Penggunaan kolektor surya tubular memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Desain kolektor surya tubular terdiri dari elemen yang sama, yang relatif mudah diganti.
Keuntungan:
- kehilangan panas rendah;
- kemampuan untuk bekerja pada suhu hingga -30⁰С;
- produktivitas efektif sepanjang siang hari;
- kinerja yang baik di daerah dengan iklim sedang dan dingin;
- windage rendah, dibenarkan oleh kemampuan sistem tubular untuk melewatkan massa udara melalui dirinya sendiri;
- kemungkinan menghasilkan pendingin suhu tinggi.
Secara struktural, struktur tubular memiliki permukaan aperture terbatas.
Ini memiliki kelemahan berikut:
- tidak mampu membersihkan diri dari salju, es, embun beku;
- harga tinggi.
Meskipun biaya awalnya tinggi, pengumpul tubular membayar lebih cepat. Mereka memiliki umur panjang.
Kolektor tubular adalah sistem surya tipe terbuka, oleh karena itu, tidak cocok untuk penggunaan sepanjang tahun dalam sistem pemanas (+)
Sistem Tertutup Rata
Kolektor datar terdiri dari bingkai aluminium, lapisan penyerap khusus - penyerap, lapisan transparan, pipa dan pemanas.
Sebagai penyerap, tembaga lembaran hitam digunakan, yang ditandai dengan konduktivitas termal yang ideal untuk menciptakan sistem tata surya. Ketika energi matahari diserap oleh absorber, energi matahari yang diterima oleh itu ditransfer ke pendingin yang beredar melalui sistem tabung yang berdekatan dengan absorber.
Di luar, panel tertutup dilindungi oleh lapisan transparan. Itu terbuat dari kaca tempered shockproof memiliki passband 0,4-1,8 mikron. Kisaran ini menyumbang radiasi matahari maksimum. Kaca anti guncangan memberikan perlindungan yang baik terhadap hujan es. Di bagian belakang, seluruh panel diisolasi dengan andal.
Kolektor surya datar menawarkan kinerja maksimum dan konstruksi sederhana. Efisiensi mereka meningkat karena penggunaan penyerap. Mereka mampu menangkap sinar matahari yang tersebar dan langsung.
Daftar manfaat panel datar tertutup meliputi:
- kesederhanaan konstruksi;
- kinerja yang baik di daerah dengan iklim hangat;
- kemampuan untuk menginstal di setiap sudut dengan perangkat untuk mengubah sudut kemiringan;
- kemampuan membersihkan sendiri dari salju dan embun beku;
- Harga rendah.
Kolektor surya datar sangat menguntungkan jika aplikasi mereka direncanakan pada tahap desain. Kehidupan pelayanan produk-produk berkualitas adalah 50 tahun.
Kerugiannya termasuk:
- kehilangan panas tinggi;
- beban berat;
- angin kencang ketika menempatkan panel pada sudut ke cakrawala;
- keterbatasan kinerja dengan perbedaan suhu lebih dari 40 ° C.
Ruang lingkup kolektor tertutup jauh lebih luas daripada instalasi surya tipe terbuka. Di musim panas mereka dapat sepenuhnya memenuhi kebutuhan akan air panas. Pada hari-hari yang dingin, tidak termasuk oleh utilitas publik selama musim pemanasan, mereka dapat bekerja sebagai pengganti pemanas gas dan listrik.
Jika Anda ingin membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri untuk alat pemanas di negara ini, kami sarankan Anda membiasakan diri dengan skema yang telah terbukti dan petunjuk perakitan langkah-demi-langkah.
Perbandingan karakteristik kolektor surya
Indikator paling penting dari kolektor surya adalah efisiensi. Kinerja yang berguna dari berbagai kolektor surya desain tergantung pada perbedaan suhu. Pada saat yang sama, pengumpul rata jauh lebih murah daripada yang berbentuk tabung.
Nilai efisiensi tergantung pada kualitas pembuatan kolektor surya. Tujuan grafik adalah untuk menunjukkan efektivitas penggunaan sistem yang berbeda tergantung pada perbedaan suhu.
Saat memilih kolektor surya, ada baiknya memperhatikan sejumlah parameter yang menunjukkan efisiensi dan kekuatan perangkat.
Ada beberapa karakteristik penting untuk kolektor surya:
- koefisien adsorpsi - menunjukkan rasio energi yang diserap terhadap total;
- faktor emisi - menunjukkan rasio energi yang ditransfer ke yang diserap;
- total dan area bukaan;
- Efisiensi.
Area bukaan adalah area kerja kolektor surya. Dalam kolektor datar, area apertur maksimum. Area aperture sama dengan area penyerap.
Cara untuk terhubung ke sistem pemanas
Karena perangkat bertenaga surya tidak dapat menyediakan catu daya yang stabil dan setiap saat, diperlukan sistem yang tahan terhadap kekurangan ini.
Untuk Rusia tengah, perangkat surya tidak dapat menjamin pasokan energi yang stabil, oleh karena itu mereka digunakan sebagai sistem tambahan. Integrasi ke dalam sistem pemanas dan air panas yang ada berbeda untuk kolektor surya dan baterai surya.
Sirkuit pengumpul air
Sistem koneksi yang berbeda digunakan tergantung pada tujuan menggunakan pengumpul panas. Mungkin ada beberapa opsi:
- Pilihan musim panas untuk air panas
- Pilihan musim dingin untuk pemanas dan air panas
Pilihan musim panas adalah yang paling sederhana dan dapat dilakukan tanpa pompa sirkulasi, menggunakan sirkulasi air alami.
Air dipanaskan di kolektor surya dan karena ekspansi termal memasuki tangki penyimpanan atau boiler. Dalam hal ini, sirkulasi alami terjadi: air dingin disedot ke tempat air panas dari tangki.
Di musim dingin, pada suhu negatif, pemanasan air secara langsung tidak dimungkinkan. Antibeku khusus beredar dalam sirkuit tertutup, menyediakan transfer panas dari kolektor ke penukar panas di tangki
Seperti sistem apa pun yang didasarkan pada sirkulasi alami, ia tidak bekerja dengan sangat efisien, membutuhkan ketaatan terhadap bias yang diperlukan. Selain itu, tangki penyimpanan harus lebih tinggi dari kolektor surya. Untuk menjaga air selama mungkin, tangki panas harus diisolasi dengan hati-hati.
Jika Anda ingin benar-benar mencapai operasi kolektor surya paling efisien, skema sambungannya rumit.
Untuk mencegah kolektor berubah menjadi radiator pendingin di malam hari, perlu untuk menghentikan sirkulasi air secara paksa
Pendingin tanpa beku bersirkulasi melalui sistem kolektor surya. Sirkulasi paksa disediakan oleh pompa yang dikendalikan oleh pengontrol.
Pengontrol mengontrol operasi pompa sirkulasi berdasarkan pembacaan setidaknya dua sensor suhu. Sensor pertama mengukur suhu di tangki penyimpanan, yang kedua - pada pipa pasokan pembawa panas panas dari kolektor surya.
Segera setelah suhu di dalam tangki melebihi suhu cairan pendingin, di kolektor pengontrol mematikan pompa sirkulasi, menghentikan sirkulasi cairan pendingin melalui sistem. Pada gilirannya, ketika suhu dalam tangki penyimpanan turun di bawah suhu yang telah ditentukan, boiler pemanas dihidupkan.
Dengan kata baru dan alternatif yang efektif untuk kolektor surya dengan pendingin, sistem baja dengan tabung vakum, dengan prinsip operasi dan perangkat yang kami tawarkan untuk membiasakan diri.
Sirkuit surya
Akan tergoda untuk menerapkan skema serupa untuk menghubungkan baterai surya ke listrik, seperti halnya dalam kasus kolektor surya, mengumpulkan energi yang diterima per hari. Sayangnya, sangat mahal untuk membuat paket baterai dengan kapasitas yang cukup untuk sistem catu daya rumah pribadi. Oleh karena itu, diagram koneksi adalah sebagai berikut.
Dengan penurunan daya arus listrik dari baterai surya, unit ABP (pengaktifan cadangan otomatis) memastikan koneksi konsumen ke jaringan listrik umum
Dari panel surya, muatan menuju ke pengontrol muatan, yang melakukan beberapa fungsi: menyediakan pengisian daya baterai secara konstan dan menstabilkan tegangan.Selanjutnya, arus listrik dipasok ke inverter, di mana konversi arus searah 12V atau 24V menjadi arus bolak-balik fase tunggal 220V.
Sayangnya, jaringan listrik kami tidak diadaptasi untuk menerima energi, mereka hanya dapat bekerja dalam satu arah dari sumber ke konsumen. Untuk alasan ini, Anda tidak akan dapat menjual listrik yang dihasilkan atau setidaknya membuat meter berputar ke arah yang berlawanan.
Penggunaan panel surya menguntungkan karena mereka memberikan bentuk energi yang lebih fleksibel, tetapi pada saat yang sama mereka tidak dapat dibandingkan dalam efisiensi dengan pengumpul surya. Namun, yang terakhir tidak memiliki kemampuan untuk mengakumulasi energi, tidak seperti baterai photovoltaic surya.
Galeri Gambar
Foto dari
Pembangkit listrik tenaga surya di rumah pemanas
Proses pemasangan panel surya di atap
Instalasi sendiri perangkat di atap garasi
Alat listrik buatan sendiri untuk pemanasan matahari
Anda akan menemukan semua tentang opsi untuk mengatur memanaskan rumah pribadi di panel surya dalam artikel ini.
Contoh untuk menghitung daya yang dibutuhkan
Ketika menghitung daya kolektor surya yang dibutuhkan, seringkali salah untuk melakukan perhitungan berdasarkan energi matahari yang masuk di bulan-bulan terdingin tahun ini.
Faktanya adalah bahwa dalam bulan-bulan tersisa tahun ini seluruh sistem akan terus-menerus panas. Suhu pendingin di musim panas di pintu keluar kolektor surya dapat mencapai 200 ° C dengan pemanasan uap atau gas, 120 ° C antibeku, 150 ° C air. Jika pendingin mendidih, sebagian akan menguap. Akibatnya, itu harus diganti.
Pabrikan merekomendasikan mulai dari gambar berikut:
- menyediakan pasokan air panas tidak lebih dari 70%;
- menyediakan sistem pemanas tidak lebih dari 30%.
Sisa panas yang diperlukan harus dihasilkan oleh peralatan pemanas standar. Namun demikian, dengan indikator seperti itu per tahun, rata-rata sekitar 40% dihemat untuk pemanas dan pasokan air panas.
Daya yang dihasilkan oleh satu tabung dari sistem vakum tergantung pada lokasi geografis. Tingkat energi matahari turun per tahun per 1 m2 tanah disebut insolation.
Mengetahui panjang dan diameter tabung, Anda dapat menghitung aperture - area penyerapan efektif. Tetap menerapkan faktor penyerapan dan emisi untuk menghitung kapasitas satu tabung per tahun.
Contoh perhitungan:
Panjang standar tabung adalah 1800 mm, efektif - 1600 mm. Diameter 58 mm. Aperture - area teduh yang dibuat oleh tabung. Dengan demikian, area bayangan persegi panjang adalah:
S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2
Efisiensi tabung tengah adalah 80%, insolasi matahari untuk Moskow adalah sekitar 1170 kWh / m2 di tahun. Jadi, satu tabung akan menghasilkan per tahun:
W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kW * h
Perlu dicatat bahwa ini adalah perkiraan yang sangat kasar. Jumlah energi yang dihasilkan tergantung pada orientasi instalasi, sudut, suhu tahunan rata-rata, dll.
Anda dapat membiasakan diri dengan semua jenis sumber energi alternatif dan cara menggunakannya dalam artikel yang disajikan.
Video # 1. Demonstrasi aksi kolektor surya di musim dingin:
Video # 2. Perbandingan berbagai model kolektor surya:
Sepanjang keberadaannya sendiri, umat manusia setiap tahun mengonsumsi lebih banyak energi. Upaya untuk menggunakan radiasi matahari gratis telah dilakukan untuk waktu yang lama, tetapi hanya baru-baru ini menjadi mungkin untuk menggunakan matahari secara efektif di garis lintang kita. Tidak ada keraguan bahwa masa depan terletak pada tata surya.
Apakah Anda ingin melaporkan fitur menarik dalam organisasi pemanas matahari di rumah pedesaan atau pondok? Silakan tulis komentar di blok di bawah ini. Di sini Anda dapat mengajukan pertanyaan, meninggalkan foto dengan demonstrasi proses pemasangan sistem, berbagi informasi yang bermanfaat.