Các nguồn năng lượng thay thế sẽ cứu thế giới! Lựa chọn máy thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm gia đình
Bộ thu năng lượng mặt trời – một cấu trúc kỹ thuật chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt.
Hệ thống năng lượng mặt trời dựa trên các thiết bị này ngày càng xuất hiện phổ biến ở các ngôi nhà nông thôn hiện nay.
Khi lắp đặt một hệ thống như vậy trong nhà, nguồn nhiệt là thiên nhiên, điều đó có nghĩa là chi phí năng lượng nhiệt cho một cuộc sống thoải mái, trong một số điều kiện, thực tế bằng không.
Đặc điểm của máy thu năng lượng mặt trời như một thiết bị sưởi ấm cho ngôi nhà
Máy thu nhiệt mặt trời là thiết bị hoạt động bằng cách hấp thụ bức xạ mặt trời và truyền năng lượng của nó bằng chất lỏng truyền nhiệt.
Thiết kế của hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm các yếu tố sau:
- Tấm hấp thụ năng lượng mặt trời.
- Bể chứa.
- Đơn vị cấp thoát nước.
- Bộ điều chỉnh và cảm biến.
Nguyên lý hoạt động bao gồm việc thu các tia mặt trời bằng tấm pin và chuyển đổi chúng thành năng lượng nhiệt. Năng lượng tích tụ tác động lên chất lỏng mang nhiệt (nước hoặc chất chống đông). Chất mang nhiệt đi vào bình chứa nước và giải phóng năng lượng. Hệ thống được khởi động bằng bộ điều chỉnh đặc biệt.
Đi qua mạch trao đổi nhiệt - một hệ thống ống, Chất lỏng được đun nóng sẽ giải phóng nhiệt vào không khí. Và do đó, nó làm nóng căn phòng. Trong bể chứa, do nhiệt được cung cấp, một lượng nước nóng dự trữ được tạo ra để sử dụng trong tương lai. Do hệ thống cách nhiệt, nước được mặt trời làm nóng được lưu trữ cho đến thời điểm cần sử dụng.
Để duy trì nhiệt độ nước cần thiết trong bể, hệ thống được trang bị các cảm biến và máy bơm đặc biệt để tuần hoàn cưỡng bứcỞ dạng đơn giản hơn, sự lưu thông xảy ra do lực hấp dẫn tự nhiên.
Hệ thống năng lượng mặt trời hiện đại hiện đang được sử dụng như là các thành phần chính và phụ trợ của thiết bị sưởi ấm. Là nguồn nhiệt chính, hệ thống năng lượng mặt trời có thể được sử dụng chỉ ở các vùng phía Nam, nơi có đủ ánh nắng mặt trời quanh năm.
Lắp đặt máy thu năng lượng mặt trời trong nhà cho phép bạn được hưởng lợi từ:
- Đạt được sự độc lập về năng lượng.
- Giảm chi phí mua gas và điện để sưởi ấm và cung cấp nước nóng.
- Tính khả dụng.
- Độ bền. Tuổi thọ của một bộ thu ít nhất 20-25 năm.
- Không có bụi bẩn hoặc chất thải.
- Giảm tải cho mạng lưới điện của ngôi nhà.
Hệ thống năng lượng mặt trời cũng có một số nhược điểm:
- Chi phí thiết bị cao. Thời gian hoàn vốn của hệ thống là khoảng 7-10 năm.
- Phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Ở một số vùng, năng lượng mặt trời không được cung cấp thường xuyên, do đó hệ thống sẽ không thể hoạt động ở chế độ cần thiết. Ở các vùng phía bắc, hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời quá thấp và chi phí lắp đặt không được thu hồi.
Các loại thiết bị sưởi ấm: nguyên lý hoạt động và quy tắc lắp đặt
Tùy thuộc vào loại bộ hấp thụ - tấm pin mặt trời, bộ thu nhiệt được chia thành thành ba loại.
Hấp thụ ánh sáng phẳng
Tấm ốp của mẫu này là một hộp nhôm phẳng có bề mặt màu đen và lớp cách nhiệt ở phía dưới. Bề mặt phủ bằng kính cường lực và propylene glycolNó hấp thụ tia nắng mặt trời.
Ưu điểm của loại bộ thu nhiệt này là giá thành thấp. Nhược điểm là mất nhiệt nhiều và hiệu suất thấp. Thiết bị phẳng có thể hỏng khi nhiệt độ không khí giảm lên đến âm 25 độHiệu quả của nó phụ thuộc vào góc chiếu của tia nắng mặt trời.
Ảnh 1. Các thành phần (được chỉ ra bằng mũi tên) của thiết kế bộ thu sáng mặt trời dạng phẳng.
Quy tắc cài đặt
Tấm thu nhiệt phẳng có thể lắp đặt trên mái nhà ở bất kỳ góc độ nào, sau đó thay đổi tùy theo thời tiết để tăng diện tích hấp thụ năng lượng mặt trời. Để đảm bảo hiệu quả tối ưu vào mùa hè, tấm thu nhiệt được lắp đặt ở góc 55 độ, vào mùa đông - 35 độ.
Quan trọng! Khi lắp đặt cần lưu ý không để tấm pin bị che khuất bởi các vật thể lạ. trên 20 độ từ mép dưới. Khi lắp nhiều tấm, cũng phải tính đến yêu cầu về bóng đổ.
Tấm panel được cố định trên giá đỡ hoặc trên các thanh định hình được lắp thêm. Một trong những lựa chọn cài đặt — ngang bằng với độ dốc của mái nhà. Trong trường hợp này, các tấm được gắn vào lớp vỏ mái. Các mối nối giữa chúng và vật liệu lợp mái được bịt kín bằng chất trám. Tùy chọn lắp đặt này chỉ khả thi trên mái dốc có góc không dưới 30 độ.
Việc lắp đặt ống thu nước đòi hỏi phải có lỗ trên mái nhà. Các lỗ thủng trên mái nhà phải được bịt kín bằng chất trám. Đường ống có thể được lắp đặt trên tường thẳng đứng, sau đó không cần phải khoan lỗ trên mái nhà.
Bình đệm và bình gia nhiệt gián tiếp thường được lắp đặt bên cạnh bình nước nóng thông thường. Tất cả các bộ phận của hệ thống thu nhiệt đều được kết nối với nhau. đường ống chính có kết nối ren.
Chân không
Thiết bị với hiệu suất lên tới 85%. Nó có thể hoạt động trong mọi điều kiện khí hậu khi có ánh sáng mặt trời. Nó bao gồm một bộ ống, là bình đôi hấp thụ nhiệt. Bình bên trong chứa một bộ hấp thụ kim loại và một ống chứa chất lỏng.
Ảnh 2. Bộ thu nhiệt mặt trời chân không lắp trên mái nhà. Thiết bị gồm nhiều ống.
Giữa hai bình có một khoảng không gian trống tạo thành chân không. Nhờ có chân không, bình bên trong được cách nhiệt. Có 2 loại máy thu chân không:
- thẳng qua — nơi chất làm mát chảy trực tiếp vào các ống hấp thụ.
- Với ống dẫn nhiệt - tạo thành hơi truyền nhiệt qua chất làm mát.
Nhược điểm chính của một bộ sưu tập như vậy — chi phí cao và cần lắp đặt bơm điện để tuần hoàn cưỡng bức.
Quy tắc cài đặt
Tuân thủ các khuyến nghị về lắp đặt bộ thu chân không là chìa khóa để vận hành đúng và hiệu quả. Không thể sử dụng đường ống mạ kẽm hoặc polyme cho loại hệ thống năng lượng mặt trời này. Điều này là do thực tế là trong thời tiết nóng, nước bên trong bộ thu có thể nóng lên lên đến 300 độ. chỉ sử dụng ống đồng hoặc ống thép để lắp đặt ống phân phối chân không. Trong quá trình cài đặt, cần tuân thủ các khuyến nghị sau:
- Góc của tấm thu nhiệt khi lắp trên mái nhà phải tương ứng với vĩ độ địa lý của khu vực.
- Ở không gian mở, bộ thu nhiệt được lắp đặt bên cạnh vật tiêu thụ nhiệt.
- Góc chiếu của mặt trời để hoạt động bình thường phải là 90 độ.
- Khả năng tạo bóng râm phải được loại bỏ hoàn toàn.
Rất khó để đạt được độ dốc chính xác của tấm thu nhiệt chân không trong suốt cả năm. Do đó, nên lắp đặt các cấu trúc di động, khi góc có thể thay đổi tùy theo nhu cầu.
Ở các vùng phía bắc, máy hút chân không được lắp đặt gần như thẳng đứng, sử dụng ánh sáng phản chiếu từ tuyết vào mùa đông.
Trong trường hợp này, lựa chọn tốt nhất là lắp bộ thu nhiệt trên tường nhà. Lắp đặt thấp cho phép bạn giảm khoảng cách giữa tấm pin và bể chứa, giúp giảm thất thoát nhiệt.
Thẩm quyền giải quyết. Thêm vào sưởi ấm bằng điện và gas đang được cài đặt sau khi lắp đặt hoàn chỉnh ống phân phối chân không. Trong trường hợp này, nên loại trừ kết nối song song. Các nguồn nhiệt bổ sung nên hoạt động ở chế độ tự động, trong trường hợp không đủ nhiệt bằng tia mặt trời.
Không khí
Nó hoạt động bằng cách lưu thông không khí nóng, di chuyển qua hệ thống với sự trợ giúp của quạt hoặc tự nhiên. Với trao đổi nhiệt tự nhiên, không khí nóng, sau khi tỏa nhiệt, đi xuống và không khí nóng bốc lên. Đây là thiết kế đơn giản nhất, nhưng công suất của nó không đủ để sưởi ấm ngôi nhà trong mùa lạnh. Những công trình như vậy có thể được sử dụng để sưởi ấm những ngôi nhà nhỏ vào mùa hè trong thời gian trái mùa.
ống phân phối khí bao gồm các phần sau:
- Vỏ bọc kín để chứa các thành phần hoạt động.
- Bộ hấp thụ năng lượng mặt trời là một tấm bạc bên trong vỏ máy.
- Lớp cách nhiệt bên ngoài - kính cường lực để bảo vệ bộ hấp thụ.
- Vật liệu cách nhiệt.
Ưu điểm của máy thu năng lượng mặt trời không khí là trong sự đơn giản của thiết kế và không có nguy cơ đóng băng chất lỏng và hình thành rò rỉ. Máy hút không khí. Ngoài chức năng sưởi ấm ngôi nhà, nó còn có thể thực hiện chức năng giảm độ ẩm trong phòng. Nhược điểm - hiệu suất cực thấp.
Ảnh 3. Bộ thu năng lượng mặt trời không khí được đặt trên tường nhà. Phương pháp bố trí này là hiệu quả nhất.
Quy tắc cài đặt
Chỉ lắp bộ thu khí ở phía nam của ngôi nhà. Độ lệch về phía đông hoặc phía tây không được vượt quá 40 độ. Góc nghiêng - 35-45 độ. Lắp đặt bộ thu khí theo chiều thẳng đứng trên tường nhà là có lợi nhất vì nó làm tăng hiệu quả.
Từ phía vị trí bảng điều khiển hai lỗ được tạo ra trên tường, cái này chồng lên cái kia, để lấy không khí vào và xả ra. Một cái quạt được cố định ở lỗ mở phía dưới, nó sẽ hút không khí ra khỏi phòng. Không khí nóng sẽ đi vào nhà qua lỗ mở phía trên.
Chú ý! Chiều dài ống dẫn khí không được vượt quá 5 mét. Nếu không khí ấm được cho là được vận chuyển qua những khoảng cách xa, cần phải lắp thêm một quạt. Lưu thông không khí tự nhiên sẽ không thể thực hiện được trong trường hợp này.
Bộ thu được cố định vào tường bằng chốt và kết nối với các ống dẫn khí. Tại đầu ra của ống dẫn khí lắp van kiểm tra, điều này sẽ ngăn không cho không khí đi qua khi quạt không hoạt động vào ban đêm hoặc khi trời nhiều mây.
Video hữu ích
Xem video nói về tính năng sưởi ấm và làm nóng nước bằng bộ thu nhiệt mặt trời vào mùa đông.
Đánh giá lợi ích trước khi cài đặt
Cung cấp đầy đủ nước nóng và hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời chỉ có thể ở các vùng phía NamỞ vĩ độ phía bắc, các cấu trúc chỉ có thể được sử dụng như một sự bổ sung cho hệ thống sưởi ấm chính, và điều này phải được tính đến khi mua thiết bị. Ở hầu hết các vùng của Nga, với mùa đông tuyết rơi và thiếu ánh nắng mặt trời, hệ thống năng lượng mặt trời chỉ có thể được sử dụng vào mùa xuân và mùa hè để đun nước. Đối với việc sưởi ấm, đây là một thứ thực tế vô dụng.
Bình luận
Sử dụng hệ thống này cho phép tôi tiết kiệm tới 40% tiền gas, vì hệ thống sưởi ấm chính được bật và chỉ hoạt động khi nhiệt độ trong nhà giảm do thiếu ánh nắng mặt trời. Mặc dù tiết kiệm như vậy, hệ thống vẫn chưa tự trả tiền cho chính nó trong 2 năm sử dụng, theo tính toán của tôi, nó sẽ tự trả tiền cho chính nó trong 1,5-2 năm nữa.