Aurinkokeräin: laite ja toimintaperiaate

Se, että auringonvalon kesävirrat voivat antaa meille paljon vapaata lämpöä, tulee mieleen usein kesällä, voimakkaan lämmön ja asfaltin ja auringossa lämmitettyjen seinien aikana. Kirkkaalla kesällä sää voi neliömetriä kohden laskea 600: sta 800 wattiin / h. Tämä on paljon. Jos kerrotaan aurinkoisen pihan tai katon pinta-alasta, voit kerätä aurinkokeräimen avulla energiaa, joka on verrattavissa talon lämmitystarpeisiin.

Aurinkokeräimien nimittäminen ↑

Aurinkokeräimet antavat mahdollisuuden kerätä energiaa ja ohjata vastaanotettua lämpöä oikeaan suuntaan:

• Kuuman veden tarjoaminen suihkuun, kylpyyn ja keittiöön;
• Pienen suljetun kasvihuoneen tai puutarhan tilan lämmitys lähes ympäri vuoden;
• Merkittävä lisä kodin lämmityspiiriin kylmällä säällä ja melkein täydellinen varustelu viileinä syksyn päivinä.

Keräin on suunniteltu keräämään aurinkoenergiaa käyttökelpoisimmassa muodossa. Perinteisesti aurinkokeräimen laitteen mukaan niiden mallit voidaan jakaa kolmeen pääryhmään:

1. Tyhjiö, moniputki tai litteä jäähdytysnesteen kiertämällä tai luonnollisella kierrätyksellä. Yleensä nämä ovat kiinteitä rakenteita, jotka on suunniteltu kausityöhön.
2. Ilma aurinkokeräimet, yksinkertaisin ja kevyin. Kerääntynyt lämpö poistetaan kollektorin kuumennetulta pinnalta ilmavirran avulla.
3. Aurinkokeräimien mallien kolmannessa versiossa vastaanotettua lämpöä voidaan käyttää sen muuntamiseen sähköksi lämpötermosta jäähdytysyksiköistä monimutkaisiin koneisiin höyry-sähkölaitteilla.

Jälkimmäinen tuoteryhmä löytää harvoin kysyntää väestön keskuudessa palvelun korkeiden kustannusten ja monimutkaisuuden vuoksi..

Kuinka täysvirtainen aurinkokeräin toimii ↑

Aurinkokeräimen yksinkertaisinta tasaisesta mallista on täysvirtaus, jossa on kaksikerroksinen jäähdytyselementti. Itse laite toimintaperiaatteen mukaan on samanlainen kuin suihkun kesämökkiversio, jonka pohjana on tynnyri, joka on käsitelty ulkopinnalla bitumisella mastiksilla tai mustalla maalilla.

Kerätyn aurinkoenergian määrän lisäämiseksi aurinkokeräimen suunnittelu tehdään tasaisen säiliön muodossa, jolla on suhteellisen pieni paksuus, 5–7 cm, laitteen leveys ja pituus riippuvat keräilyvoiman erityistarpeista. Yksi seinistä on valmistettu eloksoidusta alumiinista ja maalattu mustana noenaksi, värillinen, ilman yhtä kipinää. Tämä on keräimen ns. Vastaanotto- tai työpinta. Keräilijän työosan sisäpuolelle tehdään usein ohuita alumiinista tai muovista valmistettuja reunoja, jotka parantavat energian lämmönpoistumista työpinnan seinämästä jäähdytysnesteeseen – veteen tai pakkasnesteeseen..

Työpinnan saastumisen ja häviöiden vähentämiseksi on asennettu ohut läpinäkyvä kalvo tai muovi- tai lasilevy, jolla on hyvä lämmöneristyskyky. Sisältä sellainen suoja ruiskutetaan peilikerroksella alumiinia, mikä lopulta vähentää heijastumisesta ja konvektiosta johtuvia lämpöhäviöitä.

Litteän aurinkokeräimen suunnittelussa voi olla tavanomaisen alumiinilevyn sijasta voileipäseinä jauhegrafiittia, metallikuituja ja lujitehartsia. Tällaisella materiaalilla on hyvä lämmönjohtavuus ja korkea hapettumiskestävyys..

Tällaiset rakenteet on asennettava vahvistettuun runkoon, yleensä talon katon tai seinän aurinkoiselle puolelle.

Tyhjölämmitysjärjestelmät ↑

Kaikilla yksinkertaisuuksillaan, luotettavuudellaan ja edullisilla kustannuksillaan tasaisten aurinkoenergian varastointilaitteiden lämmöntuotto on suhteellisen hyvä vain aurinkoisena päivänä. Korkeammilla leveysasteilla tai varhaiskeväällä – myöhään syksyllä sen lämmöntuotto laskee puoleen.

Litteisiin aurinkokeräimiin verrattuna tyhjiöjärjestelmien hyötysuhde on parempi. Suunnittelu perustuu yksittäiseen lämpöelementtiin – tyhjöputkeen, tällaisen aurinkokeräimen toimintaperiaate perustuu fysiikassa tunnettuun laitteeseen – lämpöputkeen, joka on melko monimutkainen ja omituinen, mutta tehokas toiminnassa. Suunnitteluominaisuus on erittäin korkea lämmönjohtavuus, jonka takia putken toiseen päähän pudonnut lämpö kerätään ja keskitetään hetkessä vastakkaiseen päähän..

Tyhjiöelementti on pitkänomainen, kestävästä lasista valmistettu pulloputki, jonka sisäpuolelle suihkutetaan peilipinnoite. Yhdensuuntaisen peilin ansiosta aurinkoenergian virtaus tunkeutuu vapaasti polttimon sisäpuolelle eikä pääse ulos, se imeytyy tehokkaasti polttimon rungon sisään sijoitetun lämpöputken kupariseen päähän. Häviöiden vähentämiseksi lasisipulin ilma pumpattiin pois. Keski kuparielementti siirtää valonvuosta vastaanotetun energian lämmönsiirtofluksiin, yleensä jäätymisenestoaineeseen, tai suoraan vesisäiliöön.

Tyhjiö aurinkokeräimien edut ↑

Aurinkoenergian muuntamisen edut lämpöputkiversiossa:

1. Aurinkolämmön imeytymisen ja muuntamisen hyötysuhde on 3–4 kertaa korkeampi kuin litteiden ja ilmankeräimien;
2. Toimii hyvin lämpötila-alueella 0-50^noinC, kun taas muun tyyppisillä aurinkokeräimillä on käyttäjäarvioiden mukaan työväli 20^noinKANSSA;
3. Pienin herkkyys auringonvalon suuntaan ja kulmaan. Aurinkokeräimen normaaliin toimintaan riittää, että aurinko valaisee jopa auringonvalon akuutissa kulmassa, muille aurinkokeräinmalleille, kun optimaalinen valaistuskulma ylittää yli 20^noin hyötysuhde laskee 10% tunnissa.
4. Aurinkoenergian käytön pieni paino antaa sinun asentaa sen suoraan katolle, jopa ilman erityistä tukea.

Hankinnan suunnittelussa on syytä ottaa likimääräinen laskelma aurinkokeräimen pinta-alasta suhteen perusteella: neliömetri antaa noin 50-55 litraa kuumaa vettä päivässä, mutta ei kiehuvaa vettä. Tarkempia tietoja löytyy aurinkokeräimien tuotantoon osallistuvien yritysten verkkosivuilta. Sieltä saat tietoa tuotteiden hinnoista. Jokainen yritys todistaa tuotteidensa erittäin tehokkuuden ja alhaiset kustannukset. 15 elementistä koostuva tyhjiölaite maksaa noin 15-20 tuhatta. ruplaa lämmitystehoon 1,3-1,5 kW ja varastosäiliöön 80-100 litraa.

Tällaisten aurinkokeräinjärjestelmien mielenkiintoisiin ominaisuuksiin kuuluu kyky testata kunkin tyhjiölampun toimivuus itsenäisesti, ilman erityisiä työkaluja. Riittää, että illalla lepotilassa laitetaan kämmen putken alaosaan. Jos elementti pysyy kylmänä pitkään ja pullon sulkemisalueella ei ole pakkasmaista plakkia, laitteen katsotaan toimivan.

Kuuma vesi säiliöstä voidaan toimittaa painovoiman avulla, mutta useimmiten he asentavat pienitehoisen korotuspumpun, jonka avulla voit täyttää säiliön nopeasti kuuman veden käytön jälkeen. Suunnitelman vakavammissa versioissa aurinkokeräin yhdistetään lämpöakkuun ja elektroniseen ohjausjärjestelmään kuuman veden syöttöä ja lämmitystä varten. Tällaisten järjestelmien kustannukset ovat vähintään 1000EUR. Lämmitysputkilla varustettujen järjestelmien takuu on yleensä 5-25 vuotta laitteessa käytettyjen materiaalien laatutasosta riippuen.

Ilmankeräimet ↑

Mitä monimutkaisempi muotoilu, sitä kalliimpaa se on käyttää ja sitä todennäköisemmin se rikkoutuu odottamatta. Tältä osin ilmalämmönsiirrolla varustettujen kollektorien suunnittelu on mestaruus yksinkertaisuudessa ja luotettavuudessa. Itse asiassa ilmajakoputki on sarja pystysuoria kanavia tai putkia, joissa on matta musta pinta. Keräilijä käyttää kuumennetun ilman kiihtyvyysperiaatetta pystysuorassa putkessa.

Ilmarakenteen etuja ja etuja ovat:

• Suunnittelun korkea luotettavuus ja yksinkertaisuus;
• Laitteen pieni paino, asennuksen joustavuus ja helppo asennus;
• Puhaltimen minimaalinen virrankulutus, joissakin tapauksissa tuuletin voi sammua, ja lämmitys tapahtuu painovoiman avulla.

Keräinrakenne koostuu suuresta määrästä ohutseinäisiä alumiiniputkia, joiden pinta on mustatettu. Putkiparistossa on keskuslämmitys, joka syöttää kylmää ja poistoilmakanavia; kylmäan on asennettu nollavastuksen keskipakoispuhallin. Tarvittaessa se voidaan kytkeä pois päältä eikä tässä tilassa käytännöllisesti katsoen anna vastustusta liikkuvalle ilmavirralle.

Laitteessa on ilmanottoaukko, jonka avulla voit säätää ulkopuolelta ja lämmitetystä huoneesta otetun ilman määrää ja suhdetta.

Lämmöntuotannossa ilmankeräimet ovat käytännöllisesti katsoen heikompia kuin litteät järjestelmät, ne vaativat pystysuoran putkijärjestelyn ja maksimaalisen auringonvalon. Tehoa säädetään helposti valitsemalla lämmönvaihdinputkien lukumäärä. Usein ilma-aurinkokeräimet ovat välttämättömiä erilaisten varastotilojen lämmityksessä ja ilmanvaihdossa, niitä käytetään useiden vihannes- ja hedelmätuotteiden kuivaamiseen.