Rad armature i kolektora u istosmjernom generatoru

Specifičnosti korištenja solarnih kolektora

Glavna značajka solarnih kolektora, koja ih razlikuje od ostalih vrsta generatora topline, jest ciklična priroda njihova rada. Ako nema sunca, nema ni toplinske energije. Kao rezultat, takvi su stavovi noću pasivni.

Prosječna dnevna proizvodnja topline izravno ovisi o duljini dnevnog svjetla. Potonje je određeno, prvo, geografskom širinom područja, a drugo, godišnjim dobom. Tijekom ljetnog razdoblja, što je vrhunac osunčanosti na sjevernoj hemisferi, kolektor će raditi maksimalno učinkovito. Zimi njegova produktivnost opada, dosežući minimum u prosincu-siječnju.

Zimi se učinkovitost solarnih kolektora smanjuje ne samo zbog smanjenja trajanja dnevnog svjetla, već i zbog promjene kuta upada sunčeve svjetlosti. Kolebanja u radu solarnih kolektora tijekom cijele godine treba uzeti u obzir pri izračunavanju njegovog doprinosa sustavu opskrbe toplinom.

Sljedeći čimbenik koji može utjecati na produktivnost solarnog kolektora su klimatske značajke regije. Na teritoriju naše zemlje ima mnogo mjesta na kojima je 200 ili više dana u godini sunce skriveno iza debelog sloja oblaka ili iza vela magle. U oblačnom vremenu, performanse solarnog kolektora ne padaju na nulu, jer je u stanju uhvatiti raspršenu sunčevu svjetlost, ali se značajno smanjuje.

Kolektorski sustav vodoopskrbe

Ako je u sustav uključen kolektor, tada će se bilo koji uređaj instalirati u krug, na njega će se postaviti posebna grana. Istodobno se povećava ukupna duljina cijevi, ali pojavljuju se sljedeći pozitivni aspekti:

1. U svim točkama unosa vode uvijek će postojati stabilan i jednak tlak;
2. Kada prisluškujete izlaz kolektora reduktora u ovoj grani, prikladan za bilo koju vodovodnu instalaciju, možete podesiti tlak i on će se razlikovati od ukupne vrijednosti;
3. Svaki urez između kolektora i točke odvoda vode jedan je komad cijevi koji se može potajno učvrstiti u pod, u zid ili u zidnu nišu;
4. Bilo koji vodovod se može isključiti bez zaustavljanja cjelokupne opskrbe hladnom vodom ili vrućom vodom radi popravka ili zamjene.

Mane kolektorskog kruga:

1. Veće duljine cijevi automatski povećavaju hidraulički otpor u cijevi;
2. Zbog povećanja duljine vodova, kolektor neće raditi u načinu prirodne cirkulacije vode, što može utjecati na izbor ili promjenu sustava grijanja;
3. Ako je nemoguće sustav cijevi pričvrstiti potajno u zidove ili niše, tada velika nakupina cijevi može prisiliti na promjenu interijera ili čak dizajna prostora.

Načelo rada i vrste solarnih kolektora

Sada je vrijeme da kažemo nekoliko riječi o strukturi i radu solarnog kolektora. Glavni element njegovog dizajna je adsorber, koji je bakrena ploča na koju je zavarena cijev. Upijajući toplinu sunčevih zraka koje padaju na nju, ploča (a s njom i cijev) brzo se zagrijava. Ta se toplina prenosi na tekući nosač topline koji cirkulira cijevi, a koji je dalje prenosi dalje po sustavu.

Sposobnost fizičkog tijela da apsorbira ili odbija sunčeve zrake prvenstveno ovisi o prirodi njegove površine. Na primjer, zrcalna površina savršeno odražava svjetlost i toplinu, ali crna, naprotiv, apsorbira. Zbog toga se na bakrenu ploču adsorbera nanosi crni premaz (najjednostavnija opcija je crna boja).

Kako radi solarni kolektor

1. Solarni kolektor. 2. Spremnik spremnika. 3. Vruća voda.

4. Hladna voda. 5. Kontroler. 6. Izmjenjivač topline.

7. Vodena pumpa. 8. Vrući tok. 9. Hladni tok.

Također je moguće povećati količinu topline primljene od sunca odabirom ispravnog stakla koje prekriva adsorber. Obično staklo nije dovoljno prozirno. Uz to, blješti, odražavajući dio sunčeve svjetlosti koja je pala. U solarnim kolektorima, u pravilu, pokušavaju koristiti posebno staklo s malim udjelom željeza, što povećava njegovu prozirnost. Kako bi se smanjio udio svjetlosti koja se odbija od površine, na staklo se nanosi antirefleksni premaz. Kako prašina i vlaga ne bi ulazile unutar kolektora, što također smanjuje propusnost stakla, kućište je zapečaćeno, a ponekad čak i napunjeno inertnim plinom.

Unatoč svim tim trikovima, učinkovitost solarnih kolektora još uvijek je daleko od 100%, što je posljedica nesavršenosti njihovog dizajna. Zagrijana adsorber ploča zrači dio primljene topline u okoliš, zagrijavajući zrak u dodiru s njom. Da bi se gubici topline sveli na najmanju moguću mjeru, adsorber mora biti izoliran. Potraga za učinkovitim načinom izolacije adsorbera dovela je do stvaranja nekoliko vrsta solarnih kolektora, od kojih su najčešći ravni i cijevni vakuumski kolektori.

Ravni solarni kolektori

Ravni solarni kolektori.
Dizajn ravnog solarnog kolektora izuzetno je jednostavan: to je metalna kutija prekrivena staklom na vrhu. U pravilu se mineralna vuna koristi za toplinsku izolaciju dna i zidova kućišta. Ova je opcija daleko od idealne, jer nije isključen prijenos topline od adsorbera do stakla pomoću zraka unutar kutije. Uz veliku temperaturnu razliku unutar kolektora i izvana, gubici topline su prilično značajni. Kao rezultat, ravni solarni kolektor, koji savršeno funkcionira u proljeće i ljeto, postaje izuzetno neučinkovit zimi.

Ravni solarni kolektorski uređaj

1. Ulazna cijev. 2. Zaštitno staklo.

3. Apsorpcijski sloj. 4. Aluminijski okvir.

5. Bakrene cijevi. 6. Toplinski izolator. 7. Izlazna cijev.

Cjevasti vakuumski solarni kolektori

Cjevasti vakuumski solarni kolektori.
Solarni vakuumski kolektor je ploča sastavljena od velikog broja relativno tankih staklenih cijevi. Unutar svakog od njih nalazi se adsorber. Da bi se isključio prijenos topline plinom (zrakom), cijevi se evakuiraju. Zbog odsutnosti plina u blizini adsorbera vakuumski kolektori imaju male gubitke topline čak i po ledenom vremenu.

Uređaj usisnog razvodnika

1. Toplinska izolacija. 2. Kućište izmjenjivača topline. 3. Izmjenjivač topline (kolektor)

4. Zapečaćeni čep. 5. Vakuumska cijev. 6. Kondenzator.

7. Upijajuća ploča. 8. Toplinska cijev s radnom tekućinom.

Primjena solarnih kolektora

Glavna svrha solarnih kolektora, kao i bilo koji drugi generatori topline, je zagrijavanje zgrada i priprema vode za sustav opskrbe toplom vodom. Ostaje otkriti koja je vrsta solarnih kolektora najprikladnija za obavljanje određene funkcije.

Kao što smo ustanovili, ravni solarni kolektori imaju dobre performanse u proljeće i ljeto, ali zimi su neučinkoviti. Iz ovoga proizlazi da je njihovo korištenje za grijanje, čija se potreba pojavljuje upravo s početkom hladnog vremena, nepraktično. To, međutim, ne znači da uopće nema posla s ovom opremom.

Ravni kolektori imaju jednu nespornu prednost - znatno su jeftiniji od vakuumskih modela, stoga u slučajevima kada se planira sunčeva energija koristiti isključivo ljeti, ima smisla ih kupiti.Ravni solarni kolektori savršeno se nose sa zadatkom pripreme vode za opskrbu toplom vodom ljeti. Još se češće koriste za zagrijavanje vode na ugodnu temperaturu u vanjskim bazenima.

Cijevni vakuumski kolektori su svestraniji. Dolaskom zimske hladnoće, njihove se performanse ne smanjuju toliko kao kod ravnih modela, što znači da se mogu koristiti tijekom cijele godine. To omogućuje upotrebu takvih solarnih kolektora ne samo za opskrbu toplom vodom, već i u sustavu grijanja.

Usporedba ravnih i vakuumskih solarnih kolektora.

Troškovi opreme

Mnogi se vlasnici kuća varaju u uvjerenju da razdjelnik kotlovnice vrijedi nevjerojatan novac. U vodovodnim trgovinama možete pronaći mnogi modeli bez ikakvih zvona, što će koštati samo 200-500 rubalja. Takva oprema neće imati regulacijske mehanizme, termičke glave i druge dodatne elemente, a predviđena su za najviše 2-3 kruga.

Modeli s proširenom funkcionalnošću koštat će vlasnika kuće ili industrijske zgrade koji želi organizirati nadležni sustav grijanja, otprilike 4-5 tisuća rubalja. Dugačka cijev s nekoliko gornjih i donjih izlaza bit će u kompletu s toplinskim glavama, mjeračima protoka, strelicama i ostalim dijelovima. Takve strukture često proizvode ruski proizvođači ili žigovi susjednih zemalja. Najskuplja je uvozna oprema s automatskim podešavanjem, koja će koštati 10-16 tisuća rubalja.

Raspored solarnih kolektora

Učinkovitost solarnog kolektora izravno ovisi o količini sunčeve svjetlosti koja pada na adsorber. Iz toga proizlazi da bi kolektor trebao biti smješten na otvorenom prostoru, gdje sjena susjednih zgrada, drveća smještenog u blizini planina itd. Nikada ne pada (ili barem najdulje vrijeme).

Nije važno samo mjesto kolektora, već i njegova orijentacija. Najsunčanija "strana" naše sjeverne hemisfere je ona južna, što znači da bi u idealnom slučaju "ogledala" rezervoara trebala biti strogo okrenuta prema jugu. Ako je to tehnički nemoguće, trebali biste odabrati smjer što je bliže jugu - jugozapadu ili jugoistoku.

Ne treba izgubiti iz vida takav parametar kao što je kut nagiba solarnog kolektora. Vrijednost kuta ovisi o odstupanju položaja Sunca od zenita, što je pak određeno geografskom širinom područja u kojem će oprema raditi. Ako kut nagiba nije pravilno postavljen, tada će se optički gubici energije znatno povećati, jer će se značajan dio sunčeve svjetlosti odbiti od stakla kolektora i, prema tome, neće doći do apsorbera.

Uzbudni namoti

Uređaj za jednosmjernu struju može se koristiti samo u malim električnim strojevima. Prije svega, jer je za uređaje male snage dopuštena upotreba trajnih magneta. U drugim slučajevima, samo solenoidi - zavojnice s jezgrom - ili namoti uzbude mogu stvoriti magnetski tok dovoljne čvrstoće. Po vrsti hrane koju jedu generatori se mogu podijeliti u sljedeće klase:

• s neovisnim uzbuđenjem;
• samouzbuđen.

Za prvu operaciju potreban je pomoćni izvor struje. To je glavni nedostatak ove vrste strojeva, pa je njihova upotreba ograničena. U generatorima s neovisnim pobuđivanjem namoti se napajaju iz armature. Električni strojevi raspoređeni prema ovoj shemi, dijele se redom na tri vrste:

• šant (s paralelnim pobuđivanjem);
• serijski (sa serijskim);
• generatori spojeva (s paralelnim i serijskim zavojnicama pobude).

Kako odabrati solarni kolektor prave snage

Ako želite da se sustav grijanja vašeg doma nosi sa zadatkom održavanja ugodne temperature u prostorijama, a iz slavina je potekla topla, ne mlaka voda, a istovremeno planirate koristiti solarni kolektor kao generator topline, potrebno je unaprijed izračunati potrebnu snagu opreme.

Istodobno, bit će potrebno uzeti u obzir prilično velik broj parametara, uključujući svrhu kolektora (opskrba toplom vodom, grijanje ili njihova kombinacija), potrebu za toplinom objekta (ukupna površina grijanih prostorija ili prosječna dnevna potrošnja tople vode), klimatske značajke regije, značajke instalacije kolektora.

U principu, izrada takvih izračuna nije toliko teška. Poznate su izvedbe svakog modela, što znači da lako možete procijeniti broj kolektora potrebnih za opskrbu kuće toplinom. Tvrtke koje se bave proizvodnjom solarnih kolektora imaju informacije (i mogu ih pružiti potrošaču) o promjeni snage opreme ovisno o zemljopisnoj širini područja, kutu nagiba "zrcala", odstupanju njihova orijentacija iz smjera juga itd., što omogućuje uvođenje potrebnih korekcija pri izračunavanju performansi kolektora.

Pri odabiru potrebnog kapaciteta kolektora, vrlo je važno postići ravnotežu između nedostatka i viška proizvedene topline. Stručnjaci preporučuju da se usredotočite na maksimalni mogući kapacitet kolektora, odnosno da se u izračunima koristi pokazatelj za najproduktivniju ljetnu sezonu. To se protivi želji prosječnog korisnika da uzme opremu s marginom (to jest izračunati po snazi ​​najhladnijeg mjeseca), tako da toplina iz kolektora bude dovoljna i u manje sunčanih jesenskih i zimskih dana.

Međutim, ako odaberete solarni kolektor povećane snage, tada ćete se na vrhuncu njegovih performansi, odnosno po toplom sunčanom vremenu, suočiti s ozbiljnim problemom: proizvest će se više topline nego što se potroši, a to prijeti pregrijavanjem kruga i druge neugodne posljedice ... Dvije su mogućnosti za rješavanje ovog problema: ili instalirajte solarni kolektor male snage i paralelno zimi povežite rezervne izvore topline ili kupite model s velikom rezervom snage i osigurajte načine za ispuštanje viška topline u proljetno-ljetnoj sezoni .

Značajke

Razdjelni razvodnik u vodoopskrbnoj mreži omogućuje vam autonomno povezivanje određenog broja uređaja na jedan ulaz. Štoviše, svaki uređaj ima osobni priključak, a mlaz vode odsječe se izravno u kolektorskoj cijevi.

Uz činjenicu da prisutnost distributera omogućuje isključivanje vodovoda za jednu ili nekoliko vodovodnih jedinica u stanu s jedne točke, takva je shema prikladna u društvenim zgradama, trgovačkim centrima ili hotelima: ako negdje teče, blokiranje protoka vode u odgovarajućem cjevovodu moguće je čak i bez pristupa prostorijama u kojima se incident dogodio.

Mane opskrbe vodom kroz razdjelnik:

1. Duljina korištenih vodovodnih cijevi bit će nekoliko puta duža nego kod tradicionalne sheme, što će povećati troškove instalacije.
2. Cijevi se ne mogu postaviti u zid, odnosno, struktura će zauzeti prostor i smanjiti korisnu površinu, a to je problem za male stanove ili nestambene prostore.

Stagnacija sustava

Razgovarajmo malo više o problemima povezanim s viškom generirane topline. Dakle, recimo da ste instalirali dovoljno snažan solarni kolektor koji može u potpunosti pružiti toplinu sustavu grijanja vašeg doma. Ali ljeto je došlo, a potreba za grijanjem je nestala. Ako možete isključiti napajanje električnog kotla ili isključiti dovod goriva za plinski kotao, tada nemamo struju preko sunca - ne možemo ga "isključiti" kad postane prevruće.

Stagnacija sustava jedan je od glavnih potencijalnih problema solarnih kolektora. Ako se iz kruga kolektora ne uzima dovoljno topline, rashladna tekućina se pregrijava. U određenom trenutku potonji može zakipjeti, što će dovesti do prestanka njegove cirkulacije duž kruga. Kad se rashladna tekućina ohladi i kondenzira, sustav će nastaviti s radom. Međutim, sve vrste tekućina za prijenos topline ne prenose mirno prijelaz iz tekućeg u plinovito stanje i obrnuto. Neki, uslijed pregrijavanja, dobivaju želeu sličnu konzistenciju, što onemogućuje daljnji rad kruga.

Samo stabilno uklanjanje topline koju stvara kolektor pomoći će izbjeći stagnaciju. Ako je izračun snage opreme ispravno napravljen, vjerojatnost problema praktički je nula.

Međutim, čak ni u ovom slučaju nije isključena pojava više sile, stoga treba unaprijed predvidjeti metode zaštite od pregrijavanja:

1. Ugradnja rezervnog spremnika za akumuliranje tople vode. Ako je voda u glavnom spremniku sustava za opskrbu toplom vodom dosegla zadani maksimum, a solarni kolektor i dalje isporučuje toplinu, automatski će se prebaciti i voda će se početi zagrijavati već u rezervnom spremniku. Stvorena opskrba toplom vodom može se koristiti za kućne potrebe kasnije, po oblačnom vremenu.

2. Grijana voda u bazenu. Vlasnici kuća s bazenom (bilo unutarnjim ili vanjskim) imaju izvrsnu priliku ukloniti višak toplinske energije. Volumen bazena neusporedivo je veći od volumena bilo kojeg spremišta za kućanstvo, što znači da se voda u njemu neće toliko zagrijavati da više neće moći apsorbirati toplinu.

3. Ispuštanje tople vode. U nedostatku mogućnosti korisnog trošenja viška topline, možete jednostavno ispustiti zagrijanu vodu u malim obrocima iz spremnika za opskrbu toplom vodom u kanalizaciju. Istodobno, hladna voda koja ulazi u spremnik smanjit će temperaturu cijelog volumena, što će i dalje uklanjati toplinu iz kruga.

4. Vanjski izmjenjivač topline s ventilatorom. Ako solarni kolektor ima velik kapacitet, višak topline također može biti vrlo velik. U tom je slučaju sustav opremljen dodatnim krugom napunjenim rashladnim sredstvom. Ovaj dodatni krug povezan je na sustav pomoću izmjenjivača topline opremljenog ventilatorom i postavljenog izvan zgrade. Ako postoji opasnost od pregrijavanja, višak topline ulazi u dodatni krug i kroz izmjenjivač topline se "baca" u zrak.

5. Ispuštanje topline u zemlju. Ako pored solarnog kolektora kuća ima i toplinsku pumpu s izvorom tla, višak topline može se usmjeriti u bunar. Istodobno rješavate dva problema odjednom: s jedne strane zaštitite krug kolektora od pregrijavanja, s druge strane vraćate rezervu topline u tlu iscrpljenom tijekom zime.

6. Izolacija solarnog kolektora od izravne sunčeve svjetlosti. S tehničkog gledišta, ova je metoda jedna od najjednostavnijih. Naravno, ne vrijedi se penjati na krov i ručno pokrivati ​​kolektor - teško je i nesigurno. Puno je racionalnije ugraditi daljinski upravljanu roletnu, poput roletne. Možete čak spojiti upravljačku jedinicu prigušivača na regulator - u slučaju opasnog povećanja temperature u krugu, razdjelnik će se automatski zatvoriti.

7. Ispuštanje rashladne tekućine. Ova se metoda može smatrati kardinalnom, ali istodobno je prilično jednostavna. Ako postoji opasnost od pregrijavanja, rashladna tekućina odvodi se pomoću pumpe u poseban spremnik integriran u krug sustava. Kad uvjeti ponovo postanu povoljni, crpka će vratiti rashladnu tekućinu u krug i kolektor će se obnoviti.

Ugradnja bloka razdjelnika

Izvodi se ugradnja kolektora grijanja u neposrednoj blizini kotla... Cijevi radijatora iz grijača često se polažu duž poda, nakon čega se konstrukcija betonira i izolira, što smanjuje gubitak topline. Sam kolektorski blok postavljen je u posebno pripremljenu štitnu ili zidnu nišu. Posebna zaklopka može biti zglobna ili ugradbena, u kompletu s utiskivanjem vrata i boka, ili otvorena. Ako ne postoji mogućnost montiranja ormara, tada je blok razdjelnika pričvršćen na zid na maloj visini od poda.

Ako je zgrada višekatna, tada će razdjelnik biti instaliran na svakom katu kuće, što će omogućiti grijanje bilo koje sobe. Takav sustav omogućit će vam regulaciju, spajanje i odvajanje jednog ili više radijatora grijanja, cijelu sobu i puni krug. To eliminira potrebu za isključivanjem dovoda rashladne tekućine na druge izvore grijanja. Spremišta, hodnici, hodnici, ormari koriste se kao prostori za ugradnju razdjelnika.

Ostale komponente sustava

Nije dovoljno jednostavno sakupljati toplinu zračenu suncem. I dalje ga treba transportirati, akumulirati, prenijeti potrošačima, treba nadzirati sve te procese itd. To znači da pored kolektora smještenih na krovu, sustav sadrži i mnoge druge komponente, koje mogu biti manje uočljive, ali ne manje važno. Usredotočimo se na samo nekoliko njih.

Nosač topline

Funkciju rashladne tekućine u kolektorskom krugu može obavljati voda ili tekućina protiv smrzavanja.

Voda ima niz nedostataka koji nameću određena ograničenja za njezinu upotrebu kao rashladne tekućine u solarnim kolektorima:

• Prvo, na negativnim temperaturama, on se skrutne. Da smrznuta rashladna tekućina ne pukne cijevima kruga, s približavanjem hladnog vremena morat će se isprazniti, što znači da zimi nećete dobiti ni male količine toplinske energije od kolektora.
• Drugo, ne previsoka točka vrenja vode može ljeti uzrokovati čestu stagnaciju.

Tekućina koja se ne smrzava, za razliku od vode, ima znatno nižu točku ledišta i neusporedivo više vrelište, što povećava praktičnost korištenja kao nosača topline. Međutim, pri visokim temperaturama, „smrzavanje“ može doživjeti nepovratne promjene, pa ga treba zaštititi od pretjeranog pregrijavanja.

Crpka prilagođena za solarne sustave

Da bi se osigurala prisilna cirkulacija rashladne tekućine duž kruga kolektora, potrebna je pumpa prilagođena solarnim sustavima.

Izmjenjivač topline PTV-a

Prijenos topline iz kruga solarnog kolektora na dovod tople vode ili na grijaći medij sustava grijanja vrši se pomoću izmjenjivača topline. U pravilu se za akumuliranje tople vode koristi spremnik velike zapremine s ugrađenim izmjenjivačem topline. Racionalno je koristiti spremnike s dva ili više izmjenjivača topline: to će omogućiti uzimanje topline ne samo iz solarnog kolektora, već i iz drugih izvora (plinski ili električni kotao, dizalica topline itd.).

Klasični dijagram ožičenja

Uobičajeni dijagram ožičenja cijevi za opskrbu vodom oko kuće je trodimenzionalni ili sekvencijalni: cjevovod je preusmjeren s glavnog uspona na koji su potrebni uređaji i oprema povezani kroz čarape i slavine.

Ova tehnologija povezivanja korisna je u sljedećim točkama:

1. Minimalna ukupna duljina cijevi;
2. Niski hidraulički otpor u vodoopskrbnom sustavu.

U praksi se ova shema nije dokazala s najbolje strane - pokazalo se da je bolje provesti vezu putem češlja. Nedostatak tradicionalne veze je taj što se istovremeno otvara nekoliko ventila, tlak u jednom od njih ili u oba pada.