개인 주택의 태양열 난방 : 옵션 및 설계 다이어그램

자연 요소를 통해 공급되는 "녹색" 에너지를 사용하면 유틸리티 비용을 크게 줄일 수 있습니다.예를 들어, 개인 주택에 태양열 난방 장치를 설치하면 저온 라디에이터와 바닥 난방 시스템에 냉각수가 거의 필요하지 않게 공급됩니다. 동의하세요. 이것은 이미 돈을 절약하고 있습니다.

제안된 기사에서 "녹색 기술"에 대한 모든 것을 배울 수 있습니다. 우리의 도움으로 귀하는 태양광 설비의 유형, 건설 방법 및 작동 특성을 쉽게 이해할 수 있습니다. 아마도 세계에서 활발히 활동하고 있지만 아직 이곳에서는 큰 수요가 없는 인기 옵션 중 하나에 관심이 있을 것입니다.

귀하의 관심을 끄는 검토에서는 시스템의 설계 기능이 분석되고 연결 다이어그램이 자세히 설명됩니다. 건설의 현실을 평가하기 위해 태양열 난방 회로를 계산하는 예가 제공됩니다. 독립 장인을 돕기 위해 사진 컬렉션과 비디오가 포함되어 있습니다.

"친환경" 열 기술

평균 1m² 지구 표면은 시간당 161와트의 태양 에너지를 받습니다. 물론 적도에서는 이 수치가 북극보다 몇 배 더 높을 것입니다. 또한 태양 복사 밀도는 연중 시기에 따라 달라집니다.

모스크바 지역에서는 12~1월의 일사량 강도가 5~7월과 5배 이상 다릅니다. 그러나 현대 시스템은 매우 효율적이어서 지구상 거의 모든 곳에서 작동할 수 있습니다.

현대 태양광 시스템은 흐리고 영하 30°C까지 추운 날씨에도 효과적으로 작동할 수 있습니다.

사용과제 태양 복사 에너지 최대 효율은 열 수집기의 직접 가열과 태양광 전지의 두 가지 방법으로 해결됩니다. 태양광 패널은 먼저 태양 광선 에너지를 전기로 변환한 다음 전기 보일러와 같은 특수 시스템을 통해 소비자에게 전송합니다.

열 수집기는 태양 광선에 의해 가열되면 난방 및 온수 공급 시스템의 냉각수를 가열합니다.

열 수집기는 개방형 및 폐쇄형 시스템, 평면 및 구형 디자인, 반구형 집중형 수집기 및 기타 다양한 옵션을 포함한 여러 유형으로 제공됩니다. 태양열 집열기에서 얻은 열 에너지는 온수 또는 가열 유체를 가열하는 데 사용됩니다.

업계에서는 독립 난방 네트워크에 포함할 수 있는 다양한 수집기 시스템을 생산합니다. 그러나 여름 거주지를 위한 가장 간단한 옵션은 손으로 쉽게 할 수 있습니다.

태양 에너지를 수확, 저장 및 사용하기 위한 솔루션 개발에는 분명한 진전이 있었지만 장점과 단점도 있습니다.

태양 에너지의 효율적인 사용

태양 에너지 사용의 가장 확실한 이점은 보편적인 가용성입니다. 실제로, 가장 우울하고 흐린 날씨에도 태양 에너지를 수집하고 사용할 수 있습니다.

두 번째 장점은 배출가스 제로입니다. 사실 이는 가장 환경친화적이고 자연스러운 형태의 에너지이다. 태양 전지 패널 수집가는 소음을 발생시키지 않습니다. 대부분의 경우 교외 지역의 사용 가능한 영역을 차지하지 않고 건물 지붕에 설치됩니다.

우리 위도의 태양열 난방 효율은 상당히 낮습니다. 이는 시스템을 정기적으로 작동하기에는 맑은 날의 수가 부족하기 때문입니다(+).

태양 에너지 사용과 관련된 단점은 조명의 가변성입니다. 밤에는 수집할 것이 아무것도 없으며, 난방 시즌의 최고조가 연중 가장 짧은 낮 시간에 발생한다는 사실로 인해 상황이 더욱 악화됩니다. 패널의 광학적 청결도를 모니터링해야 하며, 약간의 오염으로 인해 효율성이 크게 저하됩니다.

또한, 태양에너지 시스템의 운영이 완전히 무료라고 할 수는 없으며, 장비 감가상각비, 순환 펌프 작동 및 제어 전자 장치의 작동 비용이 지속적으로 발생합니다.

태양열 집열기 사용을 기반으로 한 난방의 중요한 단점은 열 에너지를 축적하는 능력이 부족하다는 것입니다. 회로에는 팽창탱크(+)만 포함되어 있습니다.

개방형 태양열 집열기

개방형 태양열 집열기는 외부 영향으로부터 보호되지 않고 태양에 의해 직접 가열된 냉각수가 순환하는 튜브 시스템입니다.

냉각수로는 물, 가스, 공기, 부동액 등이 사용됩니다. 튜브는 코일 형태로 지지 패널에 고정되거나 출구 파이프에 평행한 열로 연결됩니다.

개방형 태양열 집열기는 개인 주택의 난방에 대처할 수 없습니다. 단열재가 부족하여 냉각수가 빨리 냉각됩니다. 여름에는 주로 샤워실이나 수영장의 물을 가열하는 데 사용됩니다.

오픈 컬렉터에는 일반적으로 단열재가 없습니다. 디자인이 매우 단순하여 비용이 저렴하고 독립적으로 제작되는 경우가 많습니다.

단열재가 부족하여 실제로 태양으로부터받은 에너지를 저장하지 않으며 효율이 낮은 것이 특징입니다. 주로 여름에 수영장이나 여름 샤워실에서 물을 데우기 위해 사용됩니다.

주변 공기와 가열된 물의 온도 차이가 작은 햇볕이 잘 들고 따뜻한 지역에 설치됩니다. 화창하고 바람이 없는 날씨에만 잘 작동합니다.

폴리머 파이프 코일로 만든 방열판을 갖춘 가장 간단한 태양열 집열기는 관개 및 가정용 필요에 따라 다차에 온수를 공급합니다.

관형 수집기 종류

관형 태양열 집열기는 물, 가스 또는 증기가 흐르는 개별 튜브로 조립됩니다. 이것은 개방형 태양계 유형 중 하나입니다. 그러나 냉각수는 이미 외부 부정으로부터 훨씬 더 잘 보호됩니다. 특히 보온병 원리에 따라 설계된 진공 설비의 경우.

각 튜브는 서로 평행하게 별도로 시스템에 연결됩니다. 하나의 튜브가 고장나면 새 튜브로 쉽게 교체할 수 있습니다. 전체 구조를 건물 옥상에 직접 조립할 수 있어 설치가 크게 단순화됩니다.

관형 수집기는 모듈형 구조를 가지고 있습니다. 주요 요소는 진공관이며, 튜브 수는 18개에서 30개까지 다양하므로 시스템의 전력을 정확하게 선택할 수 있습니다.

관형 태양열 집열기의 중요한 장점은 주요 요소의 원통형 모양입니다. 덕분에 발광체의 움직임을 추적하기 위해 값비싼 시스템을 사용하지 않고도 태양 복사를 하루 종일 포착할 수 있습니다.

특수 다층 코팅은 햇빛을 차단하는 일종의 광학 트랩을 생성합니다. 다이어그램은 내부 플라스크의 벽에 광선을 반사하는 진공 플라스크의 외부 벽을 부분적으로 보여줍니다(+).

튜브의 디자인에 따라 깃털 및 동축 태양열 집열기가 구별됩니다.

동축 튜브는 Diaur 용기 또는 친숙한 보온병입니다. 공기가 배출되는 두 개의 플라스크로 만들어졌습니다. 선택성이 높은 코팅이 내부 전구의 내부 표면에 적용되어 태양 에너지를 효과적으로 흡수합니다.

원통형 튜브를 사용하면 태양 광선이 항상 표면에 수직으로 떨어집니다.

내부 선택층의 열에너지는 히트파이프나 알루미늄판으로 만들어진 내부 열교환기로 전달됩니다. 이 단계에서는 원치 않는 열 손실이 발생합니다.

깃털 튜브는 내부에 깃털 흡수체가 삽입된 유리 실린더입니다.

이 시스템은 열전도 금속으로 만들어진 열 채널을 단단히 감싸는 깃털 흡수체에서 그 이름을 얻었습니다.

우수한 단열을 위해 튜브에서 공기가 배출되었습니다. 흡수체로부터의 열 전달은 손실 없이 이루어지므로 깃털 튜브의 효율이 더 높습니다.

열 전달 방법에 따라 직접 흐름 방식과 히트 파이프 방식의 두 가지 시스템이 있습니다. 열관은 쉽게 증발하는 액체가 들어 있는 밀봉된 용기입니다.

쉽게 증발하는 액체가 자연스럽게 히트 튜브 바닥으로 흘러가기 때문에 최소 경사각은 20°C입니다.

히트 튜브 내부에는 플라스크 내벽이나 깃털 흡수체로부터 열을 받는 쉽게 증발하는 액체가 있습니다. 온도의 영향으로 액체가 끓고 증기 형태로 상승합니다. 열이 난방 또는 급탕 냉각수로 전달된 후 증기는 응축되어 액체로 흘러내립니다.

물은 낮은 압력에서 쉽게 증발하는 액체로 자주 사용됩니다. 원스 스루 시스템은 물이나 가열 유체가 순환하는 U자형 튜브를 사용합니다.

U자형 튜브의 절반은 차가운 냉각수용이고, 두 번째는 가열된 냉각수를 제거합니다. 가열되면 냉각수가 팽창하여 저장 탱크로 들어가 자연 순환을 제공합니다. 히트 튜브 시스템과 마찬가지로 최소 경사각은 20⁰ 이상이어야 합니다.

직접 흐름 연결을 사용하면 플라스크 내부에 기술적 진공이 있으므로 시스템의 압력이 높아질 수 없습니다.

직접 흐름 시스템은 냉각수를 즉시 가열하기 때문에 더 효율적입니다. 태양열 집열기 시스템을 일년 내내 사용할 계획이라면 특수 부동액이 시스템에 펌핑됩니다.

관형 태양열 집열기의 사용에는 여러 가지 장점과 단점이 있습니다. 관형 태양열 집열기의 설계는 비교적 교체가 쉬운 동일한 요소로 구성됩니다.

장점:

• 낮은 열 손실;
• -30⁰С까지의 온도에서 작업하는 능력;
• 낮 시간 내내 효율적인 성능;
• 온화하고 추운 기후 지역에서 좋은 성능;
• 관형 시스템이 공기 질량을 스스로 통과시키는 능력으로 정당화되는 낮은 풍량;
• 고온 냉각수 생산 가능.

구조적으로 관형 구조는 조리개 표면이 제한되어 있습니다.

다음과 같은 단점이 있습니다.

• 눈, 얼음, 서리로부터 자체 청소가 불가능합니다.
• 높은 가격.

초기 높은 비용에도 불구하고 관형 수집기는 더 빨리 비용을 지불합니다. 그들은 긴 서비스 수명을 가지고 있습니다.

관형 집열기는 개방형 태양광 시스템이므로 난방 시스템에서 연중 사용하기에 적합하지 않습니다. (+)

평면 폐쇄형 시스템

평판 수집기는 알루미늄 프레임, 특수 흡수층(흡수체, 투명 코팅, 파이프라인 및 단열재)으로 구성됩니다.

흑화된 시트 구리는 흡수재로 사용되며, 이는 태양광 시스템을 만드는 데 이상적인 열 전도성을 갖습니다.태양에너지가 흡수체에 흡수되면 흡수체에 인접한 튜브 시스템을 순환하는 냉각수로 전달됩니다.

외부에서 닫힌 패널은 투명 코팅으로 보호됩니다. 투과 대역이 0.4~1.8 마이크론인 충격 방지 강화 유리로 제작되었습니다. 이 범위는 최대 태양 복사량을 설명합니다. 충격 방지 유리는 우박으로부터 우수한 보호 기능을 제공합니다. 뒷면에는 전체 패널이 안정적으로 절연되어 있습니다.

평판형 태양열 집열기는 최대 성능과 심플한 디자인이 특징입니다. 흡수체 사용으로 인해 효율성이 향상됩니다. 그들은 확산되고 직접적인 태양 복사를 포착할 수 있습니다.

폐쇄형 평면 패널의 장점 목록은 다음과 같습니다.

• 디자인의 단순성;
• 따뜻한 기후 지역에서 좋은 성적;
• 경사각을 변경하는 장치를 사용하여 어떤 각도에서도 설치할 수 있는 기능;
• 눈과 서리로부터 스스로 청소하는 능력;
• 저렴한 가격.

평판형 태양열 집열기는 설계 단계에서 사용이 계획된 경우 특히 유리합니다. 고품질 제품의 사용 수명은 50년입니다.

단점은 다음과 같습니다.

• 높은 열 손실;
• 무거운 무게;
• 패널이 수평에 대해 비스듬히 위치할 때 높은 바람;
• 온도 변화가 40°C를 초과하면 성능이 제한됩니다.

폐쇄형 태양광 시스템의 적용 범위는 개방형 태양광 시스템의 적용 범위보다 훨씬 넓습니다. 여름에는 온수의 필요성을 완전히 충족시킬 수 있습니다. 시원한 날에는 유틸리티가 난방 기간에 포함하지 않는 경우 가스 및 전기 히터 대신 작동할 수 있습니다.

원하시는 분들을 위해 태양열 집열기를 만들다 자신의 손으로 다차에 난방 시스템을 구축하려면 실습 테스트를 거친 다이어그램과 단계별 조립 지침을 숙지하는 것이 좋습니다.

태양열 집열기 특성 비교

태양열 집열기의 가장 중요한 지표는 효율성입니다. 다양한 디자인의 태양열 집열기의 유용한 성능은 온도 차이에 따라 달라집니다. 동시에 플랫 컬렉터는 관형 컬렉터보다 훨씬 저렴합니다.

효율 값은 태양열 집열기의 제조 품질에 따라 다릅니다. 그래프의 목적은 온도차에 따라 다양한 시스템을 사용하는 것의 효율성을 보여주는 것입니다.

태양열 집열기를 선택할 때 장치의 효율성과 전력을 보여주는 여러 매개변수에 주의를 기울여야 합니다.

태양열 집열기에는 몇 가지 중요한 특성이 있습니다.

• 흡착 계수 - 전체에 대한 흡수된 에너지의 비율을 나타냅니다.
• 방출 계수 - 흡수된 에너지에 대한 전달된 에너지의 비율을 보여줍니다.
• 전체 및 조리개 면적;
• 능률

조리개 영역은 태양열 집열기의 작업 영역입니다. 평판 컬렉터에는 최대 조리개 영역이 있습니다. 개구 면적은 흡수체 면적과 동일합니다.

난방 시스템에 연결하는 방법

태양광 발전 장치는 안정적인 24시간 에너지 공급을 제공할 수 없으므로 이러한 단점을 극복할 수 있는 시스템이 필요합니다.

중앙 러시아의 경우 태양광 장치는 안정적인 에너지 흐름을 보장할 수 없기 때문에 추가 시스템으로 사용됩니다. 기존 난방 및 온수 시스템에 통합하는 방법은 태양열 집열기와 태양전지에 따라 다릅니다.

물 수집가를 사용한 구성표

집열기 사용 목적에 따라 다양한 연결 시스템이 사용됩니다. 여러 가지 옵션이 있을 수 있습니다:

1. 온수 공급을 위한 여름 옵션
2. 난방 및 온수 공급을 위한 겨울 옵션

여름 옵션은 가장 간단하며 없이도 수행할 수 있습니다. 순환 펌프자연적인 물 순환을 이용하여

물은 태양열 집열기에서 가열되고 열 팽창으로 인해 저장 탱크나 보일러로 들어갑니다. 이 경우 자연 순환이 발생합니다. 뜨거운 물 대신 찬물이 탱크 밖으로 빨려 나옵니다.

겨울에는 영하의 기온에서는 물을 직접 가열하는 것이 불가능합니다. 특수 부동액은 폐쇄 회로를 통해 순환하여 수집기에서 탱크의 열 교환기로 열 전달을 보장합니다.

자연 순환을 기반으로 하는 모든 시스템과 마찬가지로 이 시스템도 효율적으로 작동하지 않으므로 필요한 경사를 준수해야 합니다. 또한 저장탱크는 태양열 집열기보다 높아야 합니다. 물을 가능한 오랫동안 뜨거운 상태로 유지하려면 탱크를 철저히 단열해야 합니다.

태양열 집열기의 가장 효율적인 작동을 정말로 원한다면 연결 다이어그램이 더욱 복잡해질 것입니다.

밤에 집열기가 냉각 라디에이터로 변하는 것을 방지하려면 물 순환을 강제로 중단해야합니다.

동결되지 않는 냉각수는 태양열 집열기 시스템을 통해 순환합니다. 강제 순환은 컨트롤러에 의해 제어되는 펌프에 의해 제공됩니다.

컨트롤러는 두 개 이상의 온도 센서 판독값을 기반으로 순환 펌프의 작동을 제어합니다. 첫 번째 센서는 저장 탱크의 온도를 측정하고, 두 번째 센서는 태양열 집열기의 뜨거운 냉각수 공급 파이프에서 온도를 측정합니다.

탱크의 온도가 냉각수 온도를 초과하면 컬렉터의 컨트롤러가 순환 펌프를 끄고 시스템을 통한 냉각수의 순환을 중단합니다. 이에 따라 저장탱크의 온도가 설정값 이하로 떨어지면 난방보일러가 작동됩니다.

냉각수를 사용하는 태양열 집열기에 대한 새로운 단어이자 효과적인 대안은 다음과 같은 시스템이 되었습니다. 진공관, 우리가 숙지할 것을 제안하는 작동 및 설계 원리.

태양 전지를 사용한 구성

비슷한 것을 적용해 보는 것도 좋을 것 같습니다 태양전지 연결도 태양열 집열기의 경우처럼 전력망에 연결되어 낮 동안 받은 에너지를 축적합니다. 안타깝게도 개인 주택의 전원 공급 시스템의 경우 충분한 용량의 배터리 팩을 만드는 데 비용이 매우 많이 듭니다. 따라서 연결 다이어그램은 다음과 같습니다.

태양 전지의 전류 전력이 감소하면 ATS 장치(예비 전원 자동 켜기)가 소비자를 일반 전력망에 연결해 줍니다.

태양광 패널에서 전하는 배터리의 지속적인 재충전을 보장하고 전압을 안정화하는 여러 기능을 수행하는 충전 컨트롤러에 공급됩니다. 다음으로 인버터에 전류를 공급하면 12V나 24V의 직류 전류가 단상 교류 220V로 변환된다.

아쉽게도 우리의 전기 네트워크는 에너지 수신에 적합하지 않으며 소스에서 소비자까지 한 방향으로만 작동할 수 있습니다. 이러한 이유로 추출된 전기를 판매하거나 적어도 미터를 반대 방향으로 회전시킬 수 없습니다.

태양광 패널을 사용하면 보다 다양한 유형의 에너지를 제공할 수 있다는 점에서 유리하지만 동시에 효율성 측면에서는 태양열 집열기와 비교할 수 없습니다. 그러나 후자는 태양광 배터리와 달리 에너지를 저장할 수 있는 능력이 없습니다.

태양열 패널을 사용하여 개인 주택 난방을 구성하는 옵션에 대한 모든 것을 찾을 수 있습니다. 이 기사에서는.

필요 전력 계산의 예

태양열 집열기에 필요한 전력을 계산할 때 연중 가장 추운 달에 들어오는 태양 에너지를 기준으로 계산이 잘못되는 경우가 많습니다.

사실은 일년 중 남은 몇 달 동안 전체 시스템이 지속적으로 과열될 것이라는 것입니다. 여름에는 태양열 집열기 출구의 냉각수 온도가 증기나 가스를 가열할 때 200°C, 부동액의 경우 120°C, 물의 경우 150°C에 도달할 수 있습니다. 냉각수가 끓으면 부분적으로 증발합니다. 결과적으로 교체해야 합니다.

제조업체는 다음 그림에 따라 진행할 것을 권장합니다.

• 70% 이하의 온수 공급;
• 난방 시스템 제공은 30 % 이하입니다.

필요한 열의 나머지 부분은 표준 가열 장비를 통해 생성되어야 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 지표를 사용하면 난방 및 온수 공급에 대해 연간 평균 약 40%가 절약됩니다.

진공 시스템의 한 튜브에서 생성되는 전력은 지리적 위치에 따라 다릅니다. 연간 1m당 떨어지는 태양 에너지 표시기² 지구의 일사량을 일사량이라고합니다.

튜브의 길이와 직경을 알면 유효 흡수 영역인 조리개를 계산할 수 있습니다. 연간 하나의 튜브의 전력을 계산하기 위해 흡수 및 방출 계수를 적용하는 것이 남아 있습니다.

계산 예:

표준 튜브 길이는 1800mm이고 유효 길이는 1600mm입니다. 직경 58mm. 조리개는 튜브에 의해 생성된 음영 영역입니다. 따라서 그림자 직사각형의 면적은 다음과 같습니다.

S = 1.6 * 0.058 = 0.0928m²

중간 튜브의 효율은 80%이며, 모스크바의 일사량은 약 1170kWh/m입니다.² 년에. 따라서 매년 하나의 튜브가 생산됩니다.

W = 0.0928 * 1170 * 0.8 = 86.86kWh

이는 매우 대략적인 추정치라는 점에 유의해야 합니다. 생성되는 에너지의 양은 설치 방향, 각도, 연평균 기온 등에 따라 달라집니다.

모든 종류의 대체 에너지원 제시된 기사에서 이를 사용하는 방법을 찾을 수 있습니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

비디오 #1. 겨울철 태양열 집열기 작동 시연 :

비디오 #2. 태양열 집열기의 다양한 모델 비교:

인류는 존재하는 동안 매년 점점 더 많은 에너지를 소비합니다. 무료 태양 복사를 사용하려는 시도는 오랫동안 이루어져 왔지만 최근에야 우리 위도에서 태양을 효과적으로 사용하는 것이 가능해졌습니다. 태양광 시스템이 미래라는 것은 의심의 여지가 없습니다.

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