Types of solar hot water systems/pl
Systemy solarne do podgrzewania wody służą do przekazywania energii słonecznej do wody . Znalezienie najbardziej wydajnego i efektywnego systemu solarnego do podgrzewania wody w danej sytuacji może być trudnym zadaniem. Przy wyborze odpowiedniej konfiguracji systemu należy wziąć pod uwagę szereg kluczowych czynników. Czynniki te obejmują w dużej mierze natężenie nasłonecznienia, klimat, koszty budowy, instalacji i materiałów, lokalizację i dostępność systemu, ilość wody do podgrzania, częstotliwość korzystania z ciepłej wody, dostępność energii elektrycznej, dostępność materiałów oraz poziom umiejętności budowlanych.
Poniższe klasyfikacje systemów dzielą się na trzy grupy po dwa systemy i jedną grupę po jeden system. Te cztery główne grupy to:
- Pętla otwarta kontra pętla zamknięta .
- Aktywne i pasywne .
- Wykorzystuje wymiennik ciepła vs Nie wykorzystuje wymiennika ciepła .
- System wsadowy .
Każdy system wykorzystuje jedną cechę z każdej grupy. Na przykład, system może być aktywnym systemem z pętlą otwartą, który nie wykorzystuje wymiennika ciepła. Lub, na przykład, system może być pasywnym systemem z pętlą zamkniętą, który wykorzystuje wymiennik ciepła. Niektóre systemy są znacznie łatwiejsze w budowie niż inne, a osoby posiadające podstawową wiedzę z zakresu narzędzi i konstrukcji mogą z łatwością zbudować funkcjonalny system. Jeśli ktoś chce zbudować własny system, ta zmienność złożoności wpłynie na wybór typu systemu.
Koszt to kolejny czynnik, a każda konfiguracja systemu wiąże się z różnymi kosztami i korzyściami. Koszty konkretnego systemu mogą się znacznie różnić w zależności od kraju i regionu. Niektóre konfiguracje wykorzystujące określone typy sprzętu są bardziej wydajne niż inne w określonych sytuacjach. Poniższe informacje szczegółowo omawiają różne sposoby budowy kolektorów słonecznych do podgrzewania wody.
Na końcu tej strony znajdziesz także różne rodzaje kolektorów oraz przykłady popularnych systemów solarnych do podgrzewania wody.
Na tej stronie opisano różne systemy podgrzewania wody za pomocą słońca. Bardziej ogólny opis solarnego podgrzewania wody można znaleźć na stronie Solarne podgrzewanie wody .
Systemy pętli otwartej
Obieg otwarty oznacza, że woda wymagająca podgrzania przepływa bezpośrednio przez kolektor słoneczny. Nie ma tu czynnika pośredniczącego. Zobacz sekcję „Obieg zamknięty” poniżej, aby zapoznać się z jednym wyjątkiem od tej definicji, w którym woda w obiegu zamkniętym przepływa bezpośrednio przez kolektor słoneczny. W systemach obiegu otwartego nie stosuje się wymienników ciepła.
Zalety
Systemy z obiegiem otwartym są najprostsze w projektowaniu i budowie. Zazwyczaj wymagają najmniej pracy konstrukcyjnej i mają potencjał, aby działać dłużej bez konieczności przeprowadzania poważnych prac konserwacyjnych ze względu na ograniczoną liczbę ruchomych części.
Wady
Systemy z obiegiem otwartym nie są idealne w obszarach, gdzie temperatury mogą spaść poniżej zera. Rury mogą zamarznąć, powodując rozprężanie się wody w stanie ciekłym, co może doprowadzić do ich pęknięcia. Przed wystąpieniem jakichkolwiek ujemnych temperatur, system należy opróżnić w celu ochrony rur. W obszarach, gdzie temperatury spadają poniżej zera, zaleca się stosowanie systemu z obiegiem zamkniętym z wymiennikiem ciepła lub wdrożenie jednej lub kilku z wielu technik zapobiegających zamarzaniu rur. Środki zapobiegawcze mogą obejmować spusty systemu, sterowane ręcznie lub termostatem, lub pompę, która tłoczy konwencjonalnie podgrzaną wodę przez system w chłodne dni. System może być również zaprojektowany tak, aby woda spływała z kolektora grawitacyjnie, gdy pompa obiegowa nie pracuje.
Systemy zamknięte
Systemy zamknięte są bardziej złożone w budowie i wdrożeniu niż systemy otwarte, ponieważ można je stosować w szerszym zakresie klimatów. System zamknięty wykorzystuje ciecz, która ma znacznie niższą temperaturę zamarzania niż woda, a jednocześnie łatwo pochłania i uwalnia ciepło. Dobrym przykładem jest płyn niezamarzający stosowany w chłodnicach samochodowych. Płyn ten przepływa przez kolektor słoneczny, nagrzewa się i trafia do pewnego rodzaju wymiennika ciepła. Zobacz poniżej sekcję Systemy wymienników ciepła. Ze względu na charakter systemów zamkniętych, wymienniki ciepła są niezbędne do przenoszenia ciepła z kolektora do wody. Systemy zamknięte mogą być również stosowane w ogrzewaniu podłogowym lub ściennym do ogrzewania powierzchni, a nie wody.
Zalety
W przeciwieństwie do większości systemów z obiegiem otwartym, systemy z obiegiem zamkniętym mogą być stosowane w regionach, w których temperatury spadają poniżej zera. Ze względu na wyjątkowe właściwości wody, rury mogą pękać, gdy woda zamarza. Zapobiega temu zastosowanie płynu o znacznie niższej temperaturze zamarzania niż woda.
Wady
Systemy z obiegiem zamkniętym wymagają zastosowania wymiennika ciepła. Powoduje to spadek sprawności systemu, który należy uwzględnić na etapie projektowania i doboru wielkości systemu. Dodatkowe materiały do wymiennika ciepła mogą również zwiększyć koszt systemu.
Systemy aktywne
Systemy aktywne to takie, które do działania wymagają energii zewnętrznej. Zazwyczaj energia ta pochodzi z pompy elektrycznej, która tłoczy ciecz przez kolektor. Pompy zasilane energią słoneczną często stanowią zewnętrzne źródło zasilania. Pompowanie za pomocą energii słonecznej jest odpowiednie w wielu sytuacjach, ponieważ woda jest podgrzewana, a zatem pompowanie jest konieczne tylko wtedy, gdy świeci słońce.
Zalety
Ze względu na charakter hydrologii i termodynamiki, pompowanie wody przez kolektory zastępuje konieczność magazynowania podgrzanej wody nad kolektorami, co może być trudne i ograniczające pod względem projektowym (patrz Systemypasywne , aby uzyskać dalsze wyjaśnienia).
Wady
Użycie pompy wymaga zarówno zakupu pompy, jak i zapewnienia źródła zasilania, najprawdopodobniej prądu , do zasilania pompy.
Systemy pasywne
Pasywne systemy solarne, znane również jako systemy termosyfonowe, to takie, które nie korzystają z zewnętrznego źródła zasilania. Termin „pasywne solary” odnosi się do znacznie szerszego zakresu zastosowań niż tylko solarne podgrzewanie wody. Na przykład, pomalowanie basenu na czarno w celu pochłaniania większej ilości energii, czy umieszczenie okien od strony południowej (na półkuli północnej) w celu wpuszczenia większej ilości energii słonecznej, są uważane za pasywne solary.
Pasywny solarny podgrzewacz wody musi uwzględniać prawa fizyki związane z hydrologią i termodynamiką. Ten typ systemu wykorzystuje termosyfon. Termosyfon wykorzystuje energię słoneczną do pionowego przemieszczania wody lub innego płynu kolektora. Dzieje się tak, gdy ciecz ma zmienną temperaturę, a tym samym różną gęstość. Ponieważ najgorętsza woda zawsze będzie się unosić, wypierając w ten sposób zimniejszą wodę w dół, zbiornik ciepłej wody lub wymiennik ciepła musi znajdować się nad kolektorem słonecznym.
Zalety
Do przepływu cieczy w systemie nie jest potrzebna żadna energia zewnętrzna. Mniej ruchomych części oznacza mniej rzeczy, które mogą się zepsuć.
Wady
Jeśli używany jest zbiornik ciepłej wody lub wymiennik ciepła, musi on być umieszczony nad kolektorem słonecznym, aby umożliwić przepływ termosyfonu. Może to powodować problemy, ponieważ większość systemów solarnych znajduje się na dachach domów. Obecnie dostępnych jest wiele rozwiązań konstrukcyjnych, które ułatwiają magazynowanie ciepłej wody nad systemem.
Systemy wymienników ciepła
Wymienniki ciepła są stosowane w regionach, w których temperatury spadają poniżej zera. Same wymienniki ciepła są zbudowane w układzie zamkniętym i przekazują ciepło zgromadzone w kolektorze do instalacji ciepłej wody użytkowej. Istnieje wiele konstrukcji wymienników ciepła.
Powszechnym rozwiązaniem jest uzupełnienie konwencjonalnego podgrzewacza wody poprzez przeniesienie ciepła z płynu kolektora słonecznego do zbiornika ciepłej wody. Rury miedziane to dobry materiał do łatwego przenoszenia energii cieplnej cieczy.
Innym popularnym typem wymiennika ciepła jest beczka z dwoma równoległymi do siebie rurami miedzianymi. Jedna rura wychodzi z kolektora słonecznego, wchodzi do beczki u góry, spiralnie owija się wokół krawędzi beczki, wychodzi z beczki u dołu i zamyka zamknięty obieg, wracając do kolektora słonecznego. Druga rura, biegnąca równolegle do pierwszej, służy do zasilania ciepłej wody użytkowej. Wchodzi do beczki u dołu, biegnie równolegle do rur kolektora do góry beczki i wychodzi z beczki u góry, z gorącą wodą. Ciepło jest przekazywane z gorącego płynu z kolektora przez miedzianą rurkę do wody użytkowej. Beczka może być izolowana od zewnątrz, aby zwiększyć wydajność transferu.
W układzie zamkniętym można stosować wiele różnych płynów. Do najczęściej stosowanych i łatwo dostępnych należą: mieszaniny glikolu i wody, oleje węglowodorowe, czynniki chłodnicze/płyny niezamarzające do samochodów oraz silikony. Każdy z nich ma swoje zalety i wady. Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z tym linkiem referencyjnym EERE . [ 1 ]
Zalety
Wymienniki ciepła stosuje się głównie z kilku powodów: w celu ochrony układu przed zamarzaniem oraz jako uzupełnienie innego źródła ogrzewania wody.
Wady
Wymienniki ciepła komplikują system ciepłej wody użytkowej. W przypadku stosowania wymiennika ciepła należy uwzględnić więcej aspektów systemu. Większe jest również ryzyko awarii lub nieprawidłowego działania z powodu dodatkowych komponentów. Należy również zadbać o to, aby płyn kolektora był nietoksyczny lub aby ryzyko zanieczyszczenia wody pitnej w przypadku pęknięcia w układzie zamkniętym było minimalne.
Systemy bez wymiennika ciepła
Są to systemy, w których woda pitna przeznaczona do podgrzania przepływa bezpośrednio przez kolektor słoneczny. Ten typ systemu to system z obiegiem otwartym.
Zalety
Zobacz Otwarty SystemPętli
Wady
Zobacz Otwarty SystemPętli
Systemy wsadowe
Znane również jako Breadbox lub Integral Collector-Storage Systems (ICS), systemy te obejmują jeden lub więcej czarnych zbiorników lub rur w izolowanej, przeszklonej obudowie. Może to być nawet tak proste, jak pomalowanie zbiornika na czarno, umieszczenie go w skrzyni, zaizolowanie go ze wszystkich stron z wyjątkiem tej, która jest skierowana na słońce, i przykrycie tej wystawionej na słońce strony szkłem lub plastikiem. Gdy słońce ogrzewa wodę, rozszerza się ona i staje się mniej gęsta, co sprzyja przepływowi gorącej wody do górnej części kolektora. Stamtąd jest ona w razie potrzeby odprowadzana do domu lub do dodatkowego zbiornika w celu magazynowania. Systemy te najlepiej sprawdzają się w obszarach, gdzie temperatury poniżej zera są rzadkie. Pomimo ograniczeń klimatycznych działają stosunkowo dobrze; w chłodniejszym klimacie można ich używać sezonowo i opróżniać przed srogimi miesiącami zimowymi.
Kolekcjonerzy
Nieszkliwione
Szkliwione
Rura ewakuacyjna
Kolektor wsadowy
zobacz http://commons.wikimedia.org/wiki/File:BatchSolarHeater.JPG
Przykłady
Aktywny układ zamknięty
Aktywny układ pętli otwartej
Pasywny układ zamknięty
Pasywny układ pętli otwartej
Odniesienia
- ↑ Departament Energii USA. Przewodnik konsumenta EERE: Płyny przenoszące ciepło do systemów solarnego podgrzewania wody. http://www.eere.energy.gov/consumer/your_home/water_heating/index.cfm/mytopic=12940
http://www.builditsolar.com/Projects/WaterHeating/ISPWH/IPSWH.pdf Pobierz książkę „The Integral Passive Solar Water Heater Book” autorstwa Davida Bainbridge’a
| Autorski | Matt , Anonimowy1 |
|---|---|
| Licencja | CC-BY-SA-3.0 |
| Lokalizacja | {{{współrzędne}}} |
| Cytuj jako | Matt , Anonymous1 (2007–2025). „Rodzaje systemów solarnego podgrzewania wody” . Appropedia . Pobrano 12 września 2025 r . |
