Pochopte všetko o tom, ako funguje solárne tepelné vykurovanie, variáciách a vlastnostiach typov systémov
Brazília je privilegovanou krajinou z hľadiska úpalu, pretože sa nachádza v tropickom a rovníkovom pásme a má približne osem hodín priameho slnečného žiarenia denne (podľa ročného priemeru). Z tohto dôvodu je to vynikajúci trh pre solárny fotovoltaický systém a pre solárny ohrev vody pomocou slnečného žiarenia (slnečná tepelná energia).
Na rozdiel od solárnej fotovoltaickej energie, ktorej princípom práce je premena slnečnej energie na elektrickú, je solárna tepelná energia technológia, ktorá umožňuje premenu slnečnej energie na tepelnú energiu a z toho zabezpečuje ohrev vody v systémoch bytové, stavebné a obchodné.
Premenu elektromagnetického žiarenia zo slnka na tepelnú energiu vykonávajú slnečné kolektory (alebo panely).
Existuje niekoľko typov kolektorov s rôznou účinnosťou premeny energie. Pre každý účel existuje vhodnejší typ kolektora, ako je vidieť na nasledujúcom obrázku:
Obrázok: aquakent
Ako teda vidíte na obrázku, solárne tepelné systémy sú všestranné a je možné ich použiť na prípravu teplej vody pre rôzne funkcie, ako je ohrev bazéna, podpora ústredného kúrenia, voda na kúpanie a priemyselné odvetvia. Týmto spôsobom prispieva k maximálnej úspore energie pri ohreve vody.
Ako to funguje?
Povrch panelov má rebrá vyrobené z medi alebo hliníka, ktoré sú zvyčajne natreté tmavou farbou pre väčšiu absorpciu slnečného žiarenia. Tieto plutvy teda zachytávajú toto žiarenie a potom ho premieňajú na teplo. Teplo je potom absorbované kvapalinou prítomnou vo vnútri panelov, ktorá je potom transportovaná prečerpávaním cez izolované rúrky, až kým sa nedostane do zásobníka teplej vody (tepelný zásobník alebo kotol).
Nádrž na teplú vodu sa skladá z izolačného materiálu, ktorý zabraňuje ochladeniu vody, čo umožňuje dodávku teplej vody aj v obdobiach bez slnka, napríklad v noci.
Obrázok: Soletrol (prispôsobené)
K dispozícii je tiež prídavné vykurovacie zariadenie (ktoré môže byť elektrické alebo plynové), ktoré zaisťuje, že bude k dispozícii horúca voda, aj keď slnečné žiarenie nestačí na jej úplné zohriatie.
Komponenty
Solárny systém tepelnej energie sa vo všeobecnosti skladá z týchto položiek:
Solárny panel
Môžu to byť jeden alebo viac panelov, ktoré majú funkciu premeny dopadajúceho slnečného žiarenia na tepelnú energiu.
Solárny akumulátor (tepelný zásobník)
Nádrž, ktorá zásobuje horúcou vodou, kým nie je potrebná na použitie. Veľkosť nádrže musí zodpovedať potrebám bydliska.
Hydraulický okruh
Potrubia, obehové čerpadlá a ventily.
Cirkulačná skupina
Je súčasťou hydraulického okruhu a má funkciu cirkulácie tepelnej kvapaliny cez rúry, ktoré spájajú solárny panel s akumulačnou nádržou.
Riadiace stredisko
Ovládacie a regulačné prvky, ktoré zabezpečujú správne fungovanie systému.
Energetická podpora
Doplnkové vykurovacie systémy, ktoré sa aktivujú iba v čase, keď žiarenie z panelov nestačilo na úplné ohriatie vody.
Zberatelia
Ako je možné na obrázku vidieť o použiteľnosti kolektorov, existuje viac ako jeden typ kolektorov a tieto variácie majú rôznu účinnosť v závislosti od účelu ich použitia. Pozrime sa teda na hlavné rozdiely medzi otvorenými plochými kolektormi, uzavretými plochými kolektormi a vákuovými trubicovými kolektormi:
Uzavreté a otvorené ploché kolektory
Hlavné komponenty uzavretého plochého kolektora sú:
- Vonkajšie puzdro: zvyčajne vyrobené z hliníka. Má funkciu podpory ostatných komponentov.
- Tepelná izolácia: jej funkciou je minimalizácia tepelných strát pre životné prostredie, ktorá sa zvyčajne vyrába zo sklenenej vlny alebo z horniny alebo z polyuretánovej peny.
- Flauta: rúrky navzájom spojené, ktoré umožňujú prúdenie vody do kolektora, zvyčajne vyrobené z medi.
- Plutvy: zodpovedné za absorpciu a prenos slnečnej energie do vody. Sú vyrobené z hliníka alebo medi a sú natreté matnou čiernou farbou, aby sa zvýšila absorpcia žiarenia.
- Krytie: zvyčajne sklo, polykarbonát alebo akryl, ktoré umožňujú priechod slnečného žiarenia a minimalizujú tepelné straty.
Hlavný rozdiel medzi uzavretým a otvoreným plochým kolektorom je v tom, že otvorený kolektor nemá vonkajšiu skrinku, kryt a tepelnú izoláciu, čo je menej efektívne pri ohreve vody na vyššie teploty.
Obrázok: Solárna energetická sféra / Dasol
Rúrkové vákuové kolektory
Rúrkové vákuové kolektory majú tieto hlavné komponenty:
- Rúry: sú to zvyčajne dve sústredné sklenené trubice, cez ktoré preteká voda. Medzi vnútornou a vonkajšou časťou je vákuová vrstva, ktorá zodpovedá za minimalizáciu tepelných strát.
- Hlava: trubice sú vložené do hlavy, kadiaľ prechádza voda. Môže byť vyrobený z ocele, hliníka alebo medi a potiahnutý tepelne izolačným materiálom.
- Štruktúra: je to to, čo udržuje trubice v správnej polohe na zachytenie slnečnej energie a je pripevnené k hlave.
Obrázok: Sféra slnečnej energie
Obeh
Existujú aj dve varianty solárnych tepelných systémov, ktoré sa líšia spôsobom cirkulácie vody v systéme: systém s cirkuláciou termosyfónu a systém s núteným obehom.
Cirkulácia termosifónu
Tento typ systému využíva fyziku na podporu cirkulácie vody zadarmo, to znamená, že využíva termodynamiku a gravitačnú silu, ktoré spôsobujú, že horúca voda prirodzene stúpa k zásobníku a studená voda zostupuje k solárny panel.
Systémy s cirkuláciou termosifónu teda nevyžadujú použitie elektrických čerpadiel, a preto sú lacnejšie a ich inštalácia je jednoduchšia. V niektorých prípadoch môže byť menej efektívny ako nútený obeh, navyše s požiadavkou, aby bol zásobník nevyhnutne umiestnený nad panelmi.
Nútený obeh
Systémy nútenej cirkulácie majú obvykle nádrž na vodu oddelenú od panelov, čo umožňuje umiestnenie nádrže na úrovni podlahy a je možné ju inštalovať v ktorejkoľvek miestnosti v dome, zatiaľ čo panely sa zvyčajne inštalujú na strechy. Na rozdiel od termosifónových cirkulačných systémov potrebujú systémy s núteným obehom vodné čerpadlá, ktoré sú elektronicky riadené.
Inštalácia
Pri inštalácii solárnych tepelných energetických systémov je potrebné vziať do úvahy niektoré body:
- Miesto inštalácie musí byť bezpečné, to znamená, že komponenty musia byť inštalované na mieste, ku ktorému nemajú ľudia a zvieratá ľahký prístup, a musia byť spravidla inštalované na strechách (streche);
- Odporúča sa vyhnúť sa inštalácii panelov na miesta s úplným alebo čiastočným zatienením;
- Panely musia byť inštalované čo najbližšie k miestu spotreby.
zdroj obrázkov: Soletrol
Doba návratnosti investícií do solárnej tepelnej energie má tendenciu kolísať, zvyčajne sa vyskytuje v intervale od 18 do 36 mesiacov. Životnosť solárneho ohrievača sa odhaduje na približne 240 mesiacov, čo robí systém veľmi výhodným a ekonomickým.
Pretože tento systém používa na ohrev vody len veľmi málo alebo často nevyžaduje použitie elektrickej energie, je ekonomický a okrem toho, že je šetrný k životnému prostrediu, pretože neprodukuje odpad za doskami a nespôsobuje poškodenie životného prostredia. Sľubný je tiež v Brazílii a vo svete, pretože má minimálny vplyv na životné prostredie a znižuje uhlíkovú stopu spotrebiteľov, ktorí budú minimalizovať svoje emisie výberom spôsobu získavania teplej vody znížením spotreby elektrickej energie.
Video pripravené spoločnosťou Soletrol demonštruje princíp fungovania solárnej tepelnej energie a solárnych kolektorov.
Ak sa chcete dozvedieť, ako nainštalovať solárny fotovoltaický systém, prečítajte si nášho sprievodcu inštaláciou, ktorý vás však bude viesť iba návodom na inštaláciu energetického fotovoltaického systému, a nie tepelného, ktorý je vysvetlený v tomto článku.
