Güneş kolektörlerine olan ilgi her yıl artmakta ve bu da güneş enerjisi elde edip suyu ısıtmak veya hatta odaları ısıtmak için ısıya dönüştürmektedir. Güneş kolektörlerinin olanaklarını keşfedin. Çalışma prensibi ve yapısının ne olduğunu açıklıyoruz.
Güneş kollektörleri - güneş panellerinin çalışma prensibi ve yapısı
Müstakil evlerde güneş kollektörleri
Güneş olarak da adlandırılan güneş kollektörleri, güneş radyasyonu enerjisinin içlerinden geçen sıvının ısıtılması için ısıya dönüştürüldüğü cihazlardır. Bir ailenin ihtiyaçları için kullanım amaçlı (öncelikle yıkama amaçlı) su ısıtma yılda birkaç bin kilovat saat tüketir. Pahalı elektriği, hatta biraz daha ucuz olan gazı veya yağı serbest güneş enerjisi ile değiştirme imkanı cazip bir olasılıktır. Bu nedenle koleksiyonerler halihazırda 300.000'in üzerinde olduğu tahmin edilen Polonya'da çalışmaktadır. m 2 Bunların büyük bir kısmı tek aile evlerinde kurulu olanlardır.
Güneş kollektörünün yapımı
Piyasadaki en fazla sayıda yassı ve toplayıcı bulunmaktadır. Seçici kaplama ile kaplanmış bir metal levhaya tutturulmuş bir ince tüp sistemi (veya profillerden yapılmış kanallar) sistemidir. Tamamı, ısı kaybını sınırlayan ve kollektörün hasar görmesini önleyen, aynı zamanda güneş ışığının içeriye girmesini engellemeyen bir mahfaza içine alınır. Toplayıcı tüplerden akan sıvı (genellikle çok donmayan bir glikol çözeltisi kullanılır), plakanın güneşte ısıtılan yüzeyinden ve boruların bitişik duvarlarından ısıtılır. Kollektörün kalitesi, malzemelerin kalitesine ve işçilik hassasiyetine ve dolayısıyla belirli bir yüzeydeki tesisata sağladığı enerji miktarına bağlıdır. Düşük kaliteli cihazlar yalnızca güneşli havalarda ve dışarıda çok soğuk olmaması şartlarında sıcak su sağlayabilir. Bu, çok karmaşık olmayan bir emici tarafından güneş ışınlarını absorbe etme ve basit bir mahfaza boyunca ısı kayıplarını azaltma olasılıklarından kaynaklanmaktadır. Koleksiyonculardan kışın da faydalanabilmek için daha pahalı çözümler kullanmak gerekiyor.
Düz güneş kollektörleri (fotoğraf Galmet)
Emici veya ısı emici
Üstüne güneş radyasyonu emilim katsayısı yüksek, ancak termal radyasyon emisyon katsayısı düşük olan bir madde ile kaplanmıştır. En basit modelde, metal (bazen plastik) emici plaka basitçe siyah boya ile boyanır. Bu çözüm ucuzdur, ancak radyasyonla nispeten büyük ısı kayıpları oluşturur. Bu nedenle, yüksek dereceli toplayıcılar çeşitli ticari isimler altında bilinen siyah nikel, siyah krom, siyah bakır veya titanyum oksit kaplamaları kullanır. Bu elbette üretim maliyetlerinde bir artışa neden oluyor, ancak koleksiyoner kullanımı da daha büyük.
Sıvı ve tüpler
Emici ısı ile ısıtılacak olan sıvı (glikol çözeltisi) tüplerin içinden akar. Buna etkin bir şekilde tutturulmaları gerekir - etkili bir şekilde ısı almak için yapıştırdıkları tüm uzunluk boyunca. Çoğu zaman onları iyi ileten bakırdan yapılırlar ve aynı zamanda büyük sıcaklık değişimlerine ve korozyona dayanıklı bir malzemedir. Bağlanma şekli, emici ile ısıtılmış sıvıyı taşıyan elemanlar arasındaki ısı değişiminin etkinliği nedeniyle çok önemlidir. Bakır pahalı bir malzeme olduğundan alüminyum ile değiştirilmiştir. Akışkan nakliyesi için alüminyum emicili ve alüminyum profilli kolektörler çok daha ucuzdur.
Toplayıcı konut
Kollektör gövdeleri genellikle alüminyumdan yapılmıştır. Alt ve yanları genellikle mineral yün ile yalıtılmıştır. Kollektörden kaynaklanan ısı kaybı miktarı, yalıtımın kalınlığına bağlıdır. Muhafazanın sıkı olması gerekir, çünkü ayrıca ısı kaybı miktarını da etkiler, ayrıca sızıntı sızıntılara nüfuz edebilir, emicinin verimliliğinde bir azalmaya neden olabilir. Muhafazanın üst duvarı güneş ışınlarına izin vermelidir, bu nedenle şeffaftır. Genellikle mekanik hasara karşı dayanıklı temperli cam bir camdır - dolu olduğunda bile hasar görmemelidir. Kollektörlerde kullanılan camlara güneş denir. Özellikleri iyi güneş radyasyonu iletimi ve aynı zamanda iyi ısı yalıtımıdır. Bazı kolektörlerin prizmatik camları dağıtan ışığı vardır. Bu sayede, güneş ışınları, kolektörün camına düz bir açı dışında bir açıyla düştüğünde, verimliliği sıradan güneş camı kullanımından biraz daha yüksektir.
Vakum tüplü kollektör
Yassı kolektörlerden çok daha az kullanılır. Bunlar akülere bağlı 5-10 cm çapında paralel cam borulardır. Her birinin düz veya emici olan ayrı bir borusu vardır veya borunun yüzeyine uygulanır (emici ile boru arasında doğrudan temas olmaması nedeniyle daha ucuz ancak daha az mükemmel bir çözüm). Emici etrafındaki vakum izolasyon sağlar. Emiciden kaynaklanan ısı kayıplarının çok daha küçük olması nedeniyle konveksiyon yoktur (maddenin hareketinden kaynaklanan ısı taşınımı). Ek olarak, emici daha hızlı ısınır, çünkü emici etrafındaki havayı ısıtmak için ısı kaybolmaz. Boru toplayıcıları şunlardan oluşabilir:
- çift tüp (tüp içindeki tüp) - vakum iki cam kat arasındadır;
-
bireysel vakum tüpleri.
Isı borusu sistemleri
Glikol çözeltisi (yassı kollektörlerde olduğu gibi), emiciye bağlı cam tüpün içinden akabilir, ancak aynı zamanda ısı borusu adı verilen yapılar da vardır. Tüp daha sonra her iki taraftan da kapatılır ve yaklaşık 25 ° C sıcaklıkta buharlaştırıcı sıvı ile doldurulur. Borunun altındaki güneş ışınları tarafından ısıtılan sıvı buharlaşır ve tepedeki kondensere yükselir. Bu harici olarak güneş sisteminde dolaşan glikol ile yıkanır. Sonuç olarak, kondansördeki sıvı buharı soğutulur (glikole ısı verir), bu nedenle tekrar buharlaşır ve tüm döngü tekrarlanır, ısı borusunun iç duvarını yoğunlaştırır ve akar. Bunu mümkün kılmak için, kollektörler yaklaşık 20 ° 'lik bir açı ile yatırılmalıdır. Faz değişimi fenomeninin kullanımı (buharlaşma ve yoğunlaşma) güneş kolektörünün verimliliğini arttırır.
Aynalı Toplayıcı
Bazı boru toplayıcıların güneş ışınlarını yansıtan aynaları vardır, böylece emici üzerine sadece üstten değil, aşağıdan da düşerler. Sonuç olarak, tesisattaki sıvı sıcaklığı önemli ölçüde 100 ° C'yi geçebilir. Ev şartlarında, bu gerekli değildir, bu yüzden bu tür bir cihaz çoğunlukla sanayide kullanılır.
Isı depolama
Toplayıcıların çalışma koşullarının en kötüsü olduğu zaman evdeki ısı talebi en fazla olduğu için, aktardıkları enerjiyi depolamak gerekir. Güneş kollektörlerinden gelen ısı ile ısıtılan suyu depolamak için termal olarak yalıtılmış bir tanka ihtiyacınız vardır. Bütün hanehalkı üyelerinin güneş enerjisi ile ısıtılan suda banyo yapıp yapamayacağına veya başka bir ısı kaynağı ile düzenli olarak ısıtılmasının gerekli olup olmayacağına, biriktirdiği suyun miktarına bağlıdır. Tank veya tank maalesef pahalı bir montaj elemanıdır - ne kadar pahalı olursa o kadar büyüktür. Ve ne kadar büyük olursa, toplayıcıların yüzeyi o kadar büyük olmalıdır ki, tüm içeriğini gerekli sıcaklığa ısıtmak için gereken miktarda ısı sağlayabilirler. Serbest enerjinin maksimum kullanımına önem verip vermediğinizi ve yüksek yatırım maliyetlerini kabul edip edemeyeceğinizi veya daha ucuz bir tesisatı tercih edip, geleneksel bir kaynaktan enerji kıtlığını tamamlamayı kabul ettiğinizi düşünmelisiniz. Bu kaynağın türüne (ucuz yakıt veya pahalı elektrik) bağlı olarak, bu çözümlerin karlılığı değişebilir.
Vakum toplayıcıların olanakları
Vakum toplayıcıların karmaşık yapısı, onları düz olanlardan daha pahalı hale getirir. Daha büyük bir masraf karşılığında, olumsuz hava koşullarında (soğuk günlerde, bulutlu havalarda) düz kollektörlerden daha fazla ısı sağlamaları beklenebilir. Güzel havalarda, iyi tasarlanmış ve inşa edilmiş bir kurulum yeterli ısı sağlamalıdır, ancak kullanılan ekipmanın türüne bağlıdır. Vakum toplayıcıların tümü değil, örneğin 2 borulu kolektörler, yassı kolektörlerden daha yüksek efektler sunar.
Koleksiyonerler nasıl düzenlenir?
Her hane üyesinin günlük 45 ° C'de 50 litre sıcak su tükettiği varsayılmaktadır. Sadeleştirilmiş bir ifadeyle, onu ısıtmak için 1 m 2 ' lik bir emme yüzeyine sahip bir güneş kolektörünün gerekli olduğu varsayılabilir, ancak verimliliği, dünyaya göre konumunu ve gölgelemeyi dikkate alarak (örneğin, komşu binalar veya ağaçlar aracılığıyla) daha doğru hesaplamalar yapılması gerektiği varsayılabilir. Kollektörlerin en uygun yeri, güneye bakmaları ve yaklaşık 40 ° açıyla eğilmeleridir. Asla oldukları yerde bir gölge olmamalıdır. Bu koşullardan herhangi biri karşılanamıyorsa, bunları üreticinin kurallarına göre hesaplayarak uygun şekilde daha geniş bir yüzey alanına sahip kolektörler kurmalısınız.
Kaç tane koleksiyonere ihtiyacın var?
Tek bir yassı kollektör genellikle yaklaşık 1.8-2 m2 alana sahip bir emiciye sahiptir. Müstakil evlerde, suyu ısıtmak için iki, üç, bazen dört toplayıcıya ihtiyaç vardır. Güneş enerjisiyle ısıtılan su tankının kapasitesi, beklenen günlük sıcak su tüketiminden bir buçuk ila iki kat daha büyük olmalıdır. Güneş enerjisi depolama tankları 200 l ve üzeri kapasiteye sahiptir. En küçüğü iki kişilik bir aile için uygundur, üç kişi için yaklaşık 250 litre kapasiteli, dört adet 300 litre için tavsiye edilir, ancak tüm sakinler büyük bir küvette yıkanmak isterse, kaynar su ile bağdaştırmamanız durumunda daha da büyük olanı seçmek daha iyidir - 500 litre bile geleneksel bir ısı kaynağı ile.