Práce kotvy a kolektoru v generátoru stejnosměrného proudu

Specifika použití solárních kolektorů

Hlavním rysem solárních kolektorů, který je odlišuje od ostatních typů tepelných generátorů, je cyklická povaha jejich provozu. Pokud není slunce, není ani tepelná energie. Výsledkem je, že tyto postoje jsou v noci pasivní.

Průměrná denní produkce tepla přímo závisí na délce denního světla. Ten je určen jednak zeměpisnou šířkou oblasti a jednak ročním obdobím. Během letního období, které je vrcholem slunečního záření na severní polokouli, bude kolektor pracovat s maximální účinností. V zimě jeho produktivita klesá a v prosinci až lednu dosahuje minima.

V zimě se účinnost slunečních kolektorů snižuje nejen v důsledku zkrácení doby denního světla, ale také v důsledku změny úhlu dopadu slunečního záření. Při výpočtu jeho příspěvku do systému zásobování teplem je třeba zohlednit fluktuace výkonu solárních kolektorů v průběhu celého roku.

Dalším faktorem, který může ovlivnit produktivitu solárního kolektoru, jsou klimatické vlastnosti regionu. Na území naší země je mnoho míst, kde se 200 a více dní v roce skrývá slunce za hustou vrstvou mraků nebo za závojem mlhy. Za oblačného počasí výkon solárního kolektoru neklesne na nulu, protože je schopen zachytit rozptýlené sluneční světlo, ale výrazně klesá.

Systém zásobování vodou kolektorem

Pokud je v systému zahrnut kolektor, pak ať je v obvodu nainstalováno jakékoli zařízení, bude mu položena samostatná větev. Současně se zvyšuje celková délka trubek, ale objevují se následující pozitivní aspekty:

1. Ve všech bodech příjmu vody bude vždy stabilní a stejný tlak;
2. Při poklepání do výstupu kolektoru reduktoru v této větvi, vhodném pro jakékoli instalatérské zařízení, můžete upravit tlak a bude se lišit od celkové hodnoty;
3. Každý výřez mezi kolektorem a místem odběru vody je jeden kus trubky, který lze tajně upevnit v podlaze, ve zdi nebo ve výklenku stěny;
4. Jakákoli vodovodní instalace lze vypnout bez zastavení celého přívodu studené nebo horké vody kvůli opravě nebo výměně.

Nevýhody kolektorového obvodu:

1. Delší délky potrubí automaticky zvyšují hydraulický odpor v potrubí;
2. Z důvodu prodloužení délky potrubí nebude kolektor fungovat v režimu přirozené cirkulace vody, což může ovlivnit výběr nebo změnu topného systému;
3. Pokud není možné provést potrubní systém tajně upevněný ve stěnách nebo výklencích, může velká akumulace potrubí přinutit ke změně interiéru nebo dokonce designu areálu.

Princip činnosti a typy solárních kolektorů

Je čas říci pár slov o struktuře a principu solárního kolektoru. Hlavním prvkem jeho konstrukce je adsorbér, což je měděná deska s na ni přivařenou trubkou. Absorpce tepla slunečních paprsků dopadajících na ni se deska (a spolu s ní i trubka) rychle zahřeje. Toto teplo se přenáší na kapalný nosič tepla cirkulující trubkou, který jej dále transportuje dále systémem.

Schopnost fyzického těla absorbovat nebo odrážet sluneční paprsky závisí především na povaze jeho povrchu. Například zrcadlový povrch dokonale odráží světlo a teplo, ale černý naopak pohlcuje. Proto je na měděnou desku adsorbéru nanesen černý povlak (nejjednodušší možností je černá barva).

Jak funguje solární kolektor

1. Sluneční kolektor. 2. Vyrovnávací nádrž. 3. Horká voda.

4. Studená voda. 5. Ovladač. 6. Výměník tepla.

7. Vodní čerpadlo. 8. Horký proud. 9. Studený proud.

Je také možné zvýšit množství tepla přijímaného ze slunce výběrem správného skla pokrývajícího adsorbér. Obyčejné sklo není dostatečně průhledné. Kromě toho oslňuje, což odráží část dopadajícího slunečního světla. U solárních kolektorů se zpravidla snaží použít speciální sklo s nízkým obsahem železa, což zvyšuje jeho průhlednost. Pro snížení podílu světla odraženého od povrchu se na sklo nanáší antireflexní vrstva. A aby se prach a vlhkost nedostaly dovnitř kolektoru, což také snižuje průchodnost skla, je pouzdro utěsněno a někdy dokonce naplněno inertním plynem.

Přes všechny tyto triky není účinnost solárních kolektorů zdaleka 100%, což je dáno nedokonalostí jejich konstrukce. Vyhřívaná adsorpční deska vyzařuje část přijatého tepla do okolního prostředí a ohřívá vzduch, který s ním přichází do styku. Aby se minimalizovaly tepelné ztráty, musí být adsorbér izolován. Hledání účinného způsobu izolace techniků adsorbéru vedlo k vytvoření několika typů solárních kolektorů, z nichž nejběžnější jsou ploché a trubkové vakuové kolektory.

Ploché solární kolektory

Ploché solární kolektory.
Konstrukce plochého solárního kolektoru je extrémně jednoduchá: jedná se o kovovou krabici pokrytou nahoře sklem. Minerální vlna se zpravidla používá k tepelné izolaci dna a stěn skříně. Tato možnost není zdaleka ideální, protože není vyloučen přenos tepla z adsorbéru na sklo pomocí vzduchu uvnitř skříně. Při velkém teplotním rozdílu uvnitř kolektoru a venku jsou tepelné ztráty poměrně značné. Výsledkem je, že plochý solární kolektor, který dokonale funguje na jaře a v létě, se v zimě stává extrémně neúčinným.

Plochý solární kolektor

1. Sací potrubí. 2. Bezpečnostní sklo.

3. Absorpční vrstva. 4. Hliníkový rám.

5. Měděné trubky. 6. Tepelný izolátor. 7. Výstupní potrubí.

Trubkové vakuové solární kolektory

Trubkové vakuové solární kolektory.
Solární vakuový kolektor je panel složený z velkého počtu relativně tenkých skleněných trubic. V každém z nich je umístěn adsorbér. Aby se vyloučil přenos tepla plynem (vzduchem), jsou trubky evakuovány. Díky vakuu v blízkosti adsorbérů se vakuové kolektory vyznačují nízkými tepelnými ztrátami i v mrazivém počasí.

Vakuové rozdělovací zařízení

1. Tepelná izolace. 2. Těleso výměníku tepla. 3. Výměník tepla (kolektor)

4. Utěsněná zástrčka. 5. Elektronka. 6. Kondenzátor.

7. Absorpční deska. 8. Tepelná trubice s pracovní kapalinou.

Aplikace pro solární kolektory

Hlavním účelem solárních kolektorů, stejně jako jiných generátorů tepla, je vytápění budov a příprava vody pro systém zásobování teplou vodou. Zbývá zjistit, který typ solárních kolektorů je nejvhodnější pro výkon určité funkce.

Ploché solární kolektory, jak jsme zjistili, mají dobrý výkon na jaře a v létě, ale v zimě jsou neúčinné. Z toho vyplývá, že jejich použití k vytápění, jehož potřeba se objevuje právě s nástupem chladného počasí, je nevhodné. To však neznamená, že s tímto zařízením není vůbec žádný obchod.

Ploché kolektory mají jednu nespornou výhodu - jsou výrazně levnější než vakuové modely, proto v případech, kdy se plánuje využití solární energie výhradně v létě, má smysl je zakoupit.Ploché solární kolektory dokonale zvládají úkol přípravy vody pro zásobování teplou vodou v létě. Ještě častěji se používají k ohřevu vody na příjemnou teplotu ve venkovních bazénech.

Trubkové vakuové kolektory jsou univerzálnější. S příchodem zimního chladu se jejich výkonnost nesnižuje natolik jako v případě plochých modelů, což znamená, že je lze používat po celý rok. To umožňuje použití těchto solárních kolektorů nejen pro zásobování teplou vodou, ale také v topném systému.

Porovnání plochých a vakuových solárních kolektorů.

Náklady na vybavení

Mnoho majitelů domů se mýlí ve víře, že potrubí kotelny stojí za báječné peníze. V instalatérských obchodech najdete mnoho modelů bez jakýchkoli zvonků a píšťal, který bude stát jen 200-500 rublů. Takové zařízení nebude mít regulační mechanismy, tepelné hlavy a další doplňkové prvky a je navrženo pro maximálně 2–3 okruhy.

Modely s rozšířenou funkcí budou stát majitele domu nebo průmyslové budovy, který chce zorganizovat příslušný systém vytápění, přibližně 4 až 5 tisíc rublů. Dlouhé potrubí s několika horními a dolními vývody bude doplněno termálními hlavami, průtokoměry, šipkami a dalšími částmi. Takové struktury často vyrábějí ruští výrobci nebo ochranné známky sousedních zemí. Nejdražší je dovážené zařízení s automatickým nastavením, které bude stát 10-16 tisíc rublů.

Uspořádání solárních kolektorů

Účinnost solárního kolektoru přímo závisí na množství slunečního světla dopadajícího na adsorbér. Z toho vyplývá, že kolektor by měl být umístěn na otevřeném prostranství, kde nikdy (nebo alespoň na nejdelší dobu) nespadne stín ze sousedních budov, stromů poblíž hor atd.

Nezáleží jen na umístění kolektoru, ale také na jeho orientaci. Nejvíce „slunečnou“ stranou na naší severní polokouli je jižní, což znamená, že v ideálním případě by „zrcadla“ nádrže měla být otočena přísně na jih. Pokud je to technicky nemožné, měli byste zvolit směr co nejblíže k jihu - jihozápad nebo jihovýchod.

Jeden by neměl ztratit ze zřetele takový parametr, jako je úhel sklonu solárního kolektoru. Hodnota úhlu závisí na odchylce polohy Slunce od zenitu, která je zase určena zeměpisnou šířkou oblasti, ve které bude zařízení provozováno. Pokud není úhel sklonu nastaven správně, pak se ztráta optické energie výrazně zvýší, protože značná část slunečního světla se odráží od kolektorového skla, a proto nedosáhne absorbéru.

Budicí vinutí

Zařízení generátoru stejnosměrného proudu má potenciál k použití pouze v malých elektrických strojích. Především proto, že u zařízení s nízkou spotřebou je povoleno použití permanentních magnetů. V ostatních případech mohou magnetický tok dostatečné síly vytvořit pouze solenoidy - cívky s jádrem - nebo budicí vinutí. Podle druhu jídla, které jedí generátory lze rozdělit do následujících tříd:

• s nezávislým vzrušením;
• nadšený.

Pro první operaci je vyžadován pomocný zdroj proudu. To je hlavní nevýhoda tohoto typu stroje, takže jejich použití je omezené. V generátorech s nezávislým buzením jsou vinutí napájena z kotvy. Elektrické stroje uspořádané podle tohoto schématu, jsou rozděleny do tří typů:

• bočník (s paralelním buzením);
• seriál (se seriálem);
• složené generátory (s paralelními a sériovými budicími cívkami).

Jak si vybrat solární kolektor správné energie

Chcete-li, aby si topný systém vašeho domu poradil s úkolem udržovat v prostorách příjemnou teplotu a z kohoutků vytékala teplá, ne vlažná voda, a zároveň plánovat využití solárního kolektoru jako zdroje tepla, musíte předem vypočítat požadovaný výkon zařízení.

Současně bude nutné zohlednit poměrně velký počet parametrů, včetně účelu kolektoru (přívod teplé vody, vytápění nebo jejich kombinace), potřeby tepla objektu (celková plocha vytápěných místností nebo průměrná denní spotřeba teplé vody), klimatické vlastnosti regionu, vlastnosti instalace kolektoru.

V zásadě není takové výpočty tak obtížné. Výkon každého modelu je znám, což znamená, že můžete snadno odhadnout počet kolektorů potřebných k zajištění tepla v domě. Společnosti zabývající se výrobou solárních kolektorů mají informace (a mohou je poskytnout spotřebiteli) o změně síly zařízení v závislosti na zeměpisné šířce oblasti, úhlu sklonu „zrcadel“, odchylce jejich orientace z jižního směru atd., což umožňuje provádět nezbytné opravy při výpočtu výkonu kolektoru.

Při výběru požadované kapacity kolektoru je velmi důležité dosáhnout rovnováhy mezi nedostatkem a přebytkem generovaného tepla. Odborníci doporučují zaměřit se na maximální možnou kapacitu kolektorů, tj. Při výpočtech použít ukazatel pro nejproduktivnější letní sezónu. To je v rozporu s přáním průměrného uživatele brát zařízení s rezervou (tj. Vypočítat podle výkonu nejchladnějšího měsíce), aby bylo teplo z kolektoru dostatečné i v méně slunečných podzimních a zimních dnech.

Pokud však zvolíte solární kolektor se zvýšeným výkonem, budete na vrcholu svého výkonu, tj. Za teplého slunečného počasí, čelit vážnému problému: bude produkováno více tepla, než kolik je spotřebováno, což hrozí přehřátím okruhu a další nepříjemné následky ... Existují dvě možnosti řešení tohoto problému: buď nainstalujte nízkoenergetický solární kolektor a v zimě paralelně zapojte záložní zdroje tepla, nebo si pořiďte model s velkou rezervou výkonu a zajistěte způsoby odvádění přebytečného tepla v jarní-letní sezóně .

Vlastnosti

Distribuční potrubí ve vodovodní síti umožňuje autonomně připojit několik zařízení k jednomu vstupu. Každé zařízení má navíc osobní připojení a vodní proud je odříznut přímo ve sběrné trubici.

Kromě toho, že přítomnost distributora umožňuje z jednoho místa vypnout přívod vody pro jednu nebo více instalatérských jednotek v bytě, je takový režim vhodný v sociálních budovách, nákupních centrech nebo hotelech: pokud někam proudí, blokování průtoku vody v příslušném potrubí je možné i bez přístupu do prostor, kde k incidentu došlo.

Nevýhody dodávky vody potrubím:

1. Délka použitých vodovodních potrubí bude několikanásobně delší než u tradičního schématu, což zvýší náklady na instalaci.
2. Trubky nelze umístit do zdi, respektive konstrukce zabírá prostor a zmenšuje užitnou plochu, což je problém pro malé byty nebo nebytové prostory.

Stagnace systému

Promluvme si trochu více o problémech spojených s přebytkem generovaného tepla. Řekněme tedy, že jste nainstalovali dostatečně výkonný solární kolektor, který dokáže plně dodávat teplo topnému systému vašeho domu. Ale přišlo léto a potřeba vytápění zmizela. Pokud můžete vypnout napájení elektrického kotle nebo přerušit přívod paliva pro plynový kotel, nemáme žádnou energii nad sluncem - nemůžeme ji „vypnout“, když se příliš zahřeje.

Stagnace soustavy je jedním z hlavních potenciálních problémů solárních kolektorů. Pokud není z okruhu kolektoru odebíráno dostatek tepla, chladicí kapalina se přehřívá. V určitém okamžiku se může vařit, což povede k ukončení jeho oběhu v okruhu. Když se chladicí kapalina ochladí a kondenzuje, systém obnoví provoz. Ne všechny typy kapalin pro přenos tepla však klidně přenášejí přechod z kapalného do plynného stavu a naopak. Někteří v důsledku přehřátí získají rosolovitou konzistenci, což znemožňuje další provoz obvodu.

Pouze stabilní odvod tepla produkovaného kolektorem pomůže zabránit stagnaci. Pokud je výpočet výkonu zařízení proveden správně, je pravděpodobnost problémů prakticky nulová.

Ani v tomto případě však není vyloučen výskyt vyšší moci, proto je třeba předem počítat s metodami ochrany proti přehřátí:

1. Instalace rezervní nádrže na akumulaci teplé vody. Pokud voda v hlavní nádrži systému zásobování horkou vodou dosáhla nastaveného maxima a solární kolektor pokračuje v dodávce tepla, automaticky se přepne a voda se začne ohřívat již v rezervní nádrži. Vytvořenou dodávku teplé vody lze použít pro domácí potřeby později, za oblačného počasí.

2. Vyhřívaná voda v bazénu. Majitelé domů s bazénem (ať už vnitřním nebo venkovním) mají vynikající příležitost odvádět přebytečnou tepelnou energii. Objem bazénu je neporovnatelně větší než objem jakéhokoli domácího skladovacího zařízení, což znamená, že voda v něm nebude tak zahřívat, že již nebude schopna absorbovat teplo.

3. Vypouštění horké vody. Pokud nemáte možnost užitečné přebytečné teplo strávit, můžete jednoduše vypustit ohřátou vodu po malých částech ze zásobníku pro zásobování horkou vodou do kanalizace. Studená voda vstupující do nádoby sníží teplotu celého objemu, který bude i nadále odvádět teplo z okruhu.

4. Vnější výměník tepla s ventilátorem. Pokud má solární kolektor velkou kapacitu, může být přebytečné teplo také velmi velké. V tomto případě je systém vybaven přídavným okruhem naplněným chladivem. Tento přídavný okruh je připojen k systému pomocí tepelného výměníku vybaveného ventilátorem a namontovaného mimo budovu. Pokud existuje riziko přehřátí, přebytečné teplo vstupuje do přídavného okruhu a je „odváděno“ do vzduchu přes výměník tepla.

5. Vypouštění tepla do země. Pokud má dům kromě solárního kolektoru tepelné čerpadlo země, může být přebytečné teplo směrováno do studny. Současně řešíte dva problémy najednou: na jedné straně chráníte kolektorový okruh před přehřátím, na druhé straně obnovíte tepelnou rezervu v půdě vyčerpané během zimy.

6. Izolace solárního kolektoru před přímým slunečním zářením. Z technického hlediska je tato metoda jednou z nejjednodušších. Samozřejmě nestojí za to vylézt na střechu a ručně zakrýt kolektor - je to těžké a nebezpečné. Je mnohem racionálnější instalovat dálkově ovládanou závěrku, například roletu. K řídicí jednotce můžete dokonce připojit regulační jednotku klapky - v případě nebezpečného zvýšení teploty v okruhu se kolektor automaticky uzavře.

7. Vypouštění chladicí kapaliny. Tuto metodu lze považovat za kardinální, ale zároveň je docela jednoduchá. Pokud existuje riziko přehřátí, je chladicí kapalina vypouštěna pomocí čerpadla do speciální nádrže integrované do okruhu systému. Když se podmínky opět stanou příznivými, čerpadlo vrátí chladicí kapalinu do okruhu a kolektor bude obnoven.

Instalace bloku potrubí

Probíhá instalace topného kolektoru v těsné blízkosti kotle... Trubky chladiče z ohřívače jsou často položeny podél podlahy, poté je konstrukce betonována a izolována, což minimalizuje tepelné ztráty. Samotný blok potrubí je namontován ve speciálně připraveném štítu nebo výklenku ve zdi. Speciální klapka může být sklopná nebo zabudovaná, doplněná o dveře a boční razítko, nebo otevřená. Pokud není možné skříň namontovat, je rozdělovací blok upevněn na stěnu v malé výšce od podlahy.

Pokud je budova vícepodlažní, bude rozdělovač instalován v každém patře domu, což umožní vytápění jakékoli místnosti. Takový systém vám umožní regulovat, připojovat a odpojovat jeden nebo více topných těles, celou místnost, celý okruh. To eliminuje potřebu vypnout přívod chladicí kapaliny k jiným zdrojům tepla. Sklady, chodby, chodby, skříně se používají jako prostor pro instalaci rozdělovače.

Ostatní součásti systému

Nestačí jednoduše sbírat teplo vyzařované ze slunce. Stále je třeba jej přepravovat, akumulovat, přenášet na spotřebitele, všechny tyto procesy je třeba monitorovat atd. To znamená, že kromě kolektorů umístěných na střeše obsahuje systém mnoho dalších komponent, které mohou být méně nápadné, ale neméně důležité. Zaměřme se jen na několik z nich.

Nosič tepla

Funkci chladicí kapaliny v okruhu kolektoru lze provádět buď vodou, nebo nemrznoucí kapalinou.

Voda má řadu nevýhod, které ukládají určitá omezení pro její použití jako nosiče tepla v solárních kolektorech:

• Nejprve při negativních teplotách tuhne. Aby zamrzlá chladicí kapalina nepraskla v potrubí okruhu, bude se s blížícím se chladným počasím muset vypustit, což znamená, že v zimě nebudete od kolektoru přijímat ani malé množství tepelné energie.
• Zadruhé, ne příliš vysoký bod varu vody může v létě způsobit častou stagnaci.

Nemrznoucí kapalina má na rozdíl od vody výrazně nižší bod tuhnutí a neporovnatelně vyšší bod varu, což zvyšuje pohodlí při jeho použití jako nosiče tepla. Při vysokých teplotách však může „nemrznoucí směs“ procházet nevratnými změnami, proto by měla být chráněna před nadměrným přehřátím.

Čerpadlo přizpůsobené pro solární systémy

K zajištění nuceného oběhu chladicí kapaliny v okruhu kolektoru je zapotřebí čerpadlo přizpůsobené pro solární systémy.

Výměník teplé vody

Přenos tepla z okruhu solárního kolektoru do dodávky teplé vody nebo do topného média topného systému se provádí pomocí tepelného výměníku. K akumulaci horké vody se zpravidla používá velkoobjemová nádrž se zabudovaným výměníkem tepla. Je racionální používat nádrže se dvěma nebo více výměníky tepla: to umožní odebírat teplo nejen ze solárního kolektoru, ale také z jiných zdrojů (plynový nebo elektrický kotel, tepelné čerpadlo atd.).

Klasické schéma zapojení

Obvyklé schéma zapojení vodovodních potrubí kolem domu je T-kus nebo sekvenční: potrubí je odkloněno od hlavní stoupačky, ke které jsou připojena potřebná zařízení a vybavení pomocí T-kusů a kohoutků.

Tato technologie připojení je výhodná v následujících bodech:

1. Minimální celková délka potrubí;
2. Nízký hydraulický odpor ve vodovodním systému.

V praxi se toto schéma neosvědčilo z té nejlepší stránky - ukázalo se, že je lepší realizovat spojení pomocí hřebenu. Nevýhodou tradičního zapojení je, že při otevření několika ventilů současně poklesne tlak v jednom z nich nebo v obou.