جامع الطاقة الشمسية: الجهاز ومبدأ التشغيل
المحتوى
غالبًا ما تتبادر إلى الذهن حقيقة أن الجداول الصيفية لضوء الشمس يمكن أن تعطينا الكثير من الحرارة المجانية في الصيف ، خلال فترة الحرارة العنيفة والأسفلت والجدران التي يتم تسخينها في الشمس. في طقس الصيف الصافي ، يمكن للمتر المربع أن ينخفض من 600 إلى 800 واط / ساعة. هذا كثير. إذا كنت تتضاعف في مساحة الفناء أو السقف المضاء بنور الشمس ، فبمساعدة جامع شمسي ، يمكنك جمع طاقة مماثلة من حيث الحجم مع احتياجات تسخين المنزل..
تعيين المجمعات الشمسية ↑
تجعل المجمعات الحرارية الشمسية من الممكن جمع الطاقة وتوجيه الحرارة المستقبلة في الاتجاه الصحيح:
- توفير الماء الساخن للاستحمام والحمام والمطبخ.
- تسخين مساحة دفيئة صغيرة مغلقة أو حديقة من أي تصميم على مدار السنة تقريبًا ؛
- إضافة ملحوظة لدائرة التدفئة المنزلية في الطقس البارد والتزويد الكامل تقريبًا في أيام الخريف الباردة.
تم تصميم المجمع لتجميع الطاقة الشمسية في الشكل الأكثر ملاءمة للاستخدام. تقليديا ، وفقا لجهاز تجميع الطاقة الشمسية ، يمكن تقسيم تصميماتها إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
- قم بتفريغ أنابيب متعددة أو مسطحة مع تداول المبرد القسري أو الطبيعي. غالبًا ما تكون هذه هياكل ثابتة مصممة للعمل الموسمي.
- جامعي الهواء الشمسية ، أبسط وأخف. تتم إزالة الحرارة المتراكمة من السطح الساخن للمجمع بواسطة تيار من الهواء.
- في الإصدار الثالث من تصميمات مجمعات الطاقة الشمسية ، يمكن استخدام الحرارة المستقبلة لتحويلها إلى كهرباء ، بدءًا من وحدات التبريد الحراري إلى الآلات المعقدة مع الأجهزة الكهربائية البخارية.
نادرًا ما تجد المجموعة الأخيرة من المنتجات طلبًا بين السكان بسبب التكلفة العالية وتعقيد الخدمة..
كيف يعمل جامع شمسي كامل التدفق ↑
أبسط نسخة من التصميم المسطح لمجمع الطاقة الشمسية هي نسخة كاملة التدفق مع بالوعة حرارية من طبقتين. الجهاز نفسه ، من حيث مبدأ التشغيل ، يشبه إصدار كوخ صيفي للاستحمام ، والذي يتم على أساسه برميل معالج على السطح الخارجي بطلاء مصطكي أو طلاء أسود.
لزيادة كمية الطاقة الشمسية المجمعة ، يتم تصميم المجمع الشمسي على شكل حاوية مسطحة بسماكة صغيرة نسبيًا ، 5-7 سم ، ويعتمد عرض وطول الجهاز على الاحتياجات المحددة لقوة المجمع. أحد الجدران مصنوع من الألمنيوم المؤكسد والأسود المطلي كسخان ، لون ، بدون بريق واحد. هذا هو سطح الاستلام ، أو سطح العمل المجمع. في الجزء الداخلي من الجزء العامل من المجمع ، غالبًا ما يتم تصنيع أضلاع رقيقة من الألومنيوم أو البلاستيك ، مما يعمل على تحسين الإزالة الحرارية للطاقة من جدار سطح العمل إلى المبرد – الماء أو التجمد.
لتقليل التلوث والخسائر على سطح العمل ، يتم تركيب طبقة رقيقة شفافة أو لوح من البلاستيك أو الزجاج مع أداء عزل حراري جيد. في الداخل ، يتم رش هذه الحماية بطبقة مرآة من الألمنيوم ، مما يقلل في النهاية من فقدان الحرارة بسبب الانعكاس والحمل الحراري.
قد يحتوي تصميم المجمع الشمسي المسطح على جدار ساندويتش من مسحوق الجرافيت والألياف المعدنية وراتنج التعزيز بدلاً من لوح الألمنيوم التقليدي. هذه المواد لديها الموصلية الحرارية الجيدة ومقاومة عالية للأكسدة..
مطلوب تركيب هذه الهياكل على إطار مقوى ، عادة على الجانب المشمس من سقف أو جدار المنزل.
أنظمة التدفئة بالفراغ ↑
على الرغم من بساطتها وموثوقيتها وانخفاض تكلفتها ، تتمتع أجهزة التخزين الشمسي المسطح بإنتاجية حرارة جيدة نسبيًا فقط في يوم مشمس. بالنسبة لخطوط العرض الأعلى أو في أوائل الربيع – أواخر الخريف ، تنخفض إنتاجيته الحرارية بمقدار النصف.
بالمقارنة مع المجمعات الشمسية المسطحة ، تتمتع أنظمة التفريغ بكفاءة أعلى. يعتمد التصميم على عنصر حراري فردي – أنبوب فراغ ، يعتمد مبدأ تشغيل هذا المجمع الشمسي على جهاز معروف في الفيزياء – أنبوب حراري ، معقد للغاية ومتقلب ، ولكنه فعال في التشغيل. ميزة التصميم هي الموصلية الحرارية العالية للغاية ، والتي يتم من خلالها جمع كل الحرارة التي سقطت على أحد طرفي الأنبوب وتركيزها في الطرف المقابل في غضون لحظات.
عنصر الفراغ عبارة عن أنبوب قارورة ممدود مصنوع من الزجاج المتين ، ومن الداخل يتم رش طلاء المرآة. بفضل المرآة ذات الاتجاه الواحد ، يخترق تدفق الطاقة الشمسية بحرية داخل المصباح ولا يمكنه الهروب ، يتم امتصاصه بشكل فعال من خلال الطرف النحاسي للأنبوب الحراري الموضوع داخل جسم المصباح. للحد من الخسائر ، تم ضخ الهواء من المصباح الزجاجي. ينقل العنصر النحاسي المركزي الطاقة المستلمة من تدفق الضوء إلى تدفق ناقل الحرارة ، وعادة ما يكون مضادًا للتجمد ، أو مباشرة إلى خزان المياه.
مزايا جامعي فراغ الشمسية ↑
مزايا تحويل الطاقة الشمسية في إصدار الأنابيب الحرارية:
- كفاءة امتصاص وتحويل الحرارة الشمسية أعلى 3-4 مرات من المجمعات المسطحة والهوائية ؛
- يعمل بشكل رائع في نطاق درجة الحرارة 0-50حولC ، في حين أن الأنواع الأخرى من مجمعات الطاقة الشمسية ، وفقًا لمراجعات المستخدم ، لها فترة عمل تبلغ 20حولمع؛
- حساسية أقل لاتجاه وزاوية وقوع ضوء الشمس. للتشغيل العادي للمجمع الشمسي ، يكفي أن تضيئه الشمس حتى عند زاوية حادة لحدوث أشعة الشمس ، لتصميمات أخرى للمجمعات الشمسية عند تجاوز الزاوية المثلى للإضاءة بأكثر من 20حول تنخفض الكفاءة بنسبة 10٪ في الساعة.
- يسمح لك الوزن المنخفض لتصميم محرك الطاقة الشمسية بتثبيته مباشرة على السطح ، حتى بدون دعم خاص.
عند التخطيط لعملية الاستحواذ ، يجدر أخذ حساب تقريبي لمنطقة تجميع الطاقة الشمسية ، بناءً على النسبة: سيعطي المتر المربع حوالي 50-55 لترًا من الماء الساخن يوميًا ، ولكن ليس الماء المغلي. يمكن العثور على معلومات أكثر دقة على مواقع الشركات المشاركة في إنتاج مجمعات الطاقة الشمسية. هناك يمكنك الحصول على معلومات حول تكلفة المنتجات. تثبت كل شركة الكفاءة الفائقة والتكلفة المنخفضة لمنتجاتها. سيكلف جهاز التفريغ المكون من 15 عنصرًا حوالي 15-20 ألف. روبل لطاقة تسخين 1.3-1.5 كيلو واط وخزان تخزين 80-100 لتر.
تشمل الميزات المثيرة للاهتمام لهذه الأنظمة من مجمعات الطاقة الشمسية القدرة على اختبار قابلية تشغيل كل لمبة فراغ بشكل مستقل ، دون أي أدوات خاصة. يكفي في المساء ، في حالة الخمول ، وضع كف على الطرف السفلي من الأنبوب. إذا ظل العنصر باردًا لفترة طويلة ، ولا توجد لوحة تشبه الصقيع في منطقة مانع التسرب للقارورة ، فيعتبر الجهاز يعمل.
يمكن توفير الماء الساخن من الخزان عن طريق الجاذبية ، ولكن في معظم الأحيان يقومون بتركيب مضخة معززة منخفضة الطاقة تسمح لك بملء الخزان بسرعة بعد استخدام الماء الساخن. في الإصدارات الأكثر جدية من التصميم ، يتم الجمع بين المجمع الشمسي ومركم الحرارة ونظام التحكم الإلكتروني لإمدادات المياه الساخنة والتدفئة. تكلفة هذه الأنظمة لا تقل عن 1000 يورو. الضمان للأنظمة ذات الأنابيب الحرارية ، كقاعدة عامة ، يتراوح من 5 إلى 25 عامًا ، اعتمادًا على مستوى جودة المواد المستخدمة في الجهاز.
جامعي الهواء ↑
كلما كان التصميم أكثر تعقيدًا ، كلما كان تشغيله أكثر تكلفة ، وزاد احتمال حدوث أعطال غير متوقعة. في هذا الصدد ، تصميم جامعي مع نقل حرارة الهواء هم أبطال في البساطة والموثوقية. في الواقع ، مشعب الهواء هو مجموعة من القنوات أو الأنابيب العمودية بلمسة نهائية سوداء غير لامعة. يستخدم المجمع مبدأ تسريع الهواء الساخن في أنبوب رأسي.
تشمل مزايا ومزايا البناء المحمول جواً ما يلي:
- أعلى موثوقية وبساطة التصميم ؛
- الوزن الصغير للجهاز ، ومرونة التثبيت وسهولة التثبيت ؛
- الحد الأدنى من استهلاك الطاقة لتشغيل المروحة ، في بعض الحالات قد يتم إيقاف تشغيل المروحة ، ويتم التسخين بالجاذبية.
يتكون تصميم المجمع من عدد كبير من أنابيب الألمنيوم ذات الجدران الرقيقة مع سطح أسود غير لامع. تحتوي بطارية الأنبوب على مركزي لتوريد قنوات الهواء الساخن البارد والمرهق ؛ يتم تثبيت مروحة طرد مركزي بدون مقاومة صفر في البارد. إذا لزم الأمر ، يمكن إيقاف تشغيله وفي هذه الحالة لا يخلق عمليا مقاومة لتدفق الهواء المتحرك.
يحتوي الجهاز على كمية هواء تسمح لك بتعديل كمية ونسبة الهواء المأخوذ من الخارج ومن الغرفة الساخنة.
في إنتاج الحرارة ، تكون مجمعات الهواء أدنى عمليا من الأنظمة المسطحة ، فهي تتطلب ترتيب الأنابيب الرأسية والحد الأقصى من التعرض لأشعة الشمس. يتم ضبط الطاقة بسهولة عن طريق تحديد عدد أنابيب المبادل الحراري. في كثير من الأحيان ، لا غنى عن مجمعات الهواء الشمسية في التدفئة والتهوية لمجموعة متنوعة من غرف التخزين ، وتستخدم لتجفيف مجموعة متنوعة من منتجات الخضروات والفواكه.