Types of solar hot water systems/sk

Solárne systémy na ohrev vody sú navrhnuté tak, aby prenášali slnečnú energiu do vody . Nájdenie najefektívnejšieho a najefektívnejšieho solárneho systému na ohrev vody pre danú situáciu môže byť náročnou úlohou. Pri výbere najvhodnejšej konfigurácie systému je potrebné zvážiť niekoľko kľúčových faktorov. Medzi tieto faktory patrí do veľkej miery množstvo slnečného žiarenia, podnebie, náklady na výstavbu, inštaláciu a materiál, umiestnenie a dostupnosť systému, množstvo vody potrebné na ohrev, frekvencia používania teplej vody, dostupnosť elektriny, dostupnosť materiálov a úroveň zručností v stavebníctve.

Nasledujúce klasifikácie systémov sú rozdelené do troch skupín po dvoch a jednej skupiny po jednom unikátnom systéme. Tieto štyri hlavné skupiny sú:

1. Otvorená slučka vs. uzavretá slučka .
2. Aktívny vs. pasívny .
3. Používa výmenník tepla vs. Nepoužíva výmenník tepla .
4. Dávkový systém .

Každý daný systém používa jednu charakteristiku z každej skupiny. Napríklad systém môže byť aktívny systém s otvorenou slučkou, ktorý nepoužíva výmenník tepla. Alebo iný príklad, systém môže byť pasívny systém s uzavretou slučkou, ktorý používa výmenník tepla. Niektoré systémy sa vyrábajú oveľa jednoduchšie ako iné a ľudia so základnými znalosťami nástrojov a konštrukcie dokážu ľahko vytvoriť funkčný systém. Ak si niekto želá vytvoriť si vlastný systém, táto variabilita zložitosti by ovplyvnila, aký typ systému sa zvolí.

Ďalším faktorom sú náklady a každá konfigurácia systému prináša rôzne náklady a výhody. Náklady na akýkoľvek konkrétny systém sa môžu v jednotlivých krajinách a regiónoch značne líšiť. Niektoré konfigurácie využívajúce určité typy zariadení sú v špecifických situáciách efektívnejšie ako iné. Nasledujúce informácie poskytujú podrobný pohľad na tieto rôzne spôsoby konštrukcie solárnych kolektorov na ohrev vody.

Na konci tejto stránky sú zobrazené aj rôzne typy kolektorov , ako aj príklady rôznych bežných solárnych systémov na ohrev teplej vody.

Táto stránka popisuje rôzne systémy, ktoré sa používajú na ohrev vody pomocou slnka. Všeobecnejší popis solárnej teplej vody nájdete na stránke Solárna teplá voda .

Systémy s otvorenou slučkou

Otvorený okruh znamená, že voda, ktorá sa musí ohrievať, preteká priamo cez solárny kolektor na teplú vodu. Neexistuje žiadna sprostredkujúca kvapalina. Výnimku z tejto definície, kde voda v systéme s uzavretým okruhom preteká priamo cez solárny kolektor, nájdete nižšie v časti Uzavretý okruh. Systémy s otvoreným okruhom nepoužívajú výmenníky tepla.

Výhody

Systémy s otvorenou slučkou sú najjednoduchšie na návrh a výstavbu. Vo všeobecnosti vyžadujú najmenej stavebných prác a vďaka obmedzenému počtu pohyblivých častí majú potenciál vydržať dlhšie bez vážnej údržby.

Nevýhody

Systémy s otvoreným okruhom nie sú ideálne v oblastiach, kde teploty môžu klesnúť pod bod mrazu. Potrubie môže zamrznúť, čo spôsobí, že sa kvapalná voda roztiahne na ľad, ktorý potrubie praskne. Pred dosiahnutím akýchkoľvek teplôt pod bodom mrazu je potrebné systém vypustiť, aby sa potrubie ochránilo. V oblastiach, kde teploty klesnú pod bod mrazu, sa odporúča použiť systém s uzavretým okruhom s výmenníkom tepla alebo implementovať jednu alebo viacero z rôznych techník, aby sa zabránilo zamrznutiu potrubia. Preventívne opatrenia môžu mať formu vypúšťania systému, buď manuálneho alebo termostaticky ovládaného, ​​alebo čerpadla, ktoré počas chladného počasia tlačí konvenčne ohriatu vodu cez systém. Systém môže byť tiež navrhnutý tak, aby voda odtekala z kolektora samospádom, keď obehové čerpadlo nebeží.

Systémy s uzavretou slučkou

Systémy s uzavretou slučkou sú zložitejšie na výrobu a implementáciu ako systémy s otvorenou slučkou, pretože sa dajú použiť v širšej škále klimatických podmienok. Systém s uzavretou slučkou používa nejaký druh kvapaliny, ktorá má oveľa nižší bod tuhnutia ako voda, no ľahko absorbuje a uvoľňuje teplo. Dobrým príkladom je nemrznúca zmes používaná v automobilových chladičoch. Táto kvapalina prechádza cez solárny kolektor, zahrieva sa a presúva sa do nejakého typu výmenníka tepla. Pozrite si nižšie uvedené systémy výmenníkov tepla. Vzhľadom na povahu systémov s uzavretou slučkou sú na prenos tepla z kolektora do vody potrebné výmenníky tepla. Systémy s uzavretou slučkou sa dajú použiť aj v aplikáciách podlahového vykurovania alebo stenových radiátorov na vykurovanie plochy, a nie vody.

Výhody

Na rozdiel od väčšiny systémov s otvorenou slučkou sa systémy s uzavretou slučkou môžu používať v oblastiach s teplotami pod bodom mrazu. Vzhľadom na jedinečné vlastnosti vody môžu potrubia pri zamrznutí prasknúť. Tomu sa predchádza použitím kvapaliny, ktorá má oveľa nižší bod tuhnutia ako voda.

Nevýhody

Systémy s uzavretou slučkou vyžadujú použitie výmenníka tepla. To pridáva do systému neefektívnosť, ktorú je potrebné zohľadniť vo fáze návrhu a dimenzovania systému. Ďalšie materiály na výmenník tepla môžu tiež zvýšiť náklady na systém.

aktívne systémy

Aktívne systémy sú tie, ktoré na fungovanie vyžadujú externú energiu. Táto energia vo všeobecnosti prichádza vo forme elektrického čerpadla, ktoré tlačí kvapalinu cez kolektor. Nie je nezvyčajné nájsť solárne čerpadlá ako externý vstup. Solárne čerpanie je vhodné v mnohých prípadoch, pretože voda sa ohrieva, a teda je potrebné ju čerpať iba vtedy, keď svieti slnko.

Výhody

Vzhľadom na povahu hydrológie a termodynamiky čerpanie vody cez kolektory nahrádza potrebu skladovať ohriatu vodu nad kolektormi, čo môže byť náročné a obmedzujúce pri navrhovaní ( ďalšie vysvetlenienájdete v časti Pasívne systémy).

Nevýhody

Použitie čerpadla si vyžaduje jeho zakúpenie, ako aj potrebu zdroja energie, s najväčšou pravdepodobnosťou elektriny , na jeho pohon.

Pasívne systémy

Pasívne solárne systémy, známe aj ako termosifónový systém, sú tie, ktoré nepoužívajú vonkajší zdroj energie. Pasívny solárny systém je termín, ktorý sa používa pre oveľa viac než len solárnu ohrev vody. Napríklad natretie bazéna na čierno, aby absorboval viac energie, alebo umiestnenie okien na južnej strane domu (na severnej pologuli), aby sa doň dostalo viac slnečnej energie, sa považujú za pasívny solárny systém.

Pasívny solárny ohrievač vody musí zohľadňovať fyziku okolo hydrológie a termodynamiky. Tento typ systému používa termosifón. ​​Termosifón využíva energiu slnka na pohyb vody alebo inej kolektorovej kvapaliny vo vertikálnom smere. K tomu dochádza, keď má kvapalina rôznu teplotu, a teda aj rozdiely v hustote. Pretože najteplejšia voda sa vždy pohybuje nahor, čím vytláča chladnejšiu vodu smerom nadol, zásobník teplej vody alebo výmenník tepla musí byť nad solárnym kolektorom.

Výhody

Na pohyb kvapaliny systémom nie je potrebná žiadna vonkajšia energia. Menej pohyblivých častí znamená menej vecí, ktoré sa môžu pokaziť.

Nevýhody

Ak sa používa zásobník teplej vody alebo výmenník tepla, musí byť umiestnený nad solárnym kolektorom, aby termosifón mohol prúdiť. To môže spôsobiť problémy, pretože väčšina solárnych systémov je umiestnená na strechách domov. V súčasnosti je k dispozícii mnoho konštrukčných možností, ktoré umožňujú akumuláciu teplej vody nad systémom.

Systémy výmenníkov tepla

Výmenníky tepla sa používajú v oblastiach s teplotami pod bodom mrazu. Samotné výmenníky tepla sú zabudované do uzavretého systému a prenášajú teplo zhromaždené v kolektore do zásobovania teplou vodou v dome. Existuje niekoľko konštrukcií výmenníkov tepla.

Bežnou konštrukciou je doplnenie konvenčného ohrievača teplej vody prenosom tepla z kvapaliny solárneho kolektora do zásobníka teplej vody. Medené rúrky sú dobrým materiálom na jednoduchý prenos tepelnej energie kvapaliny.

Ďalší bežný typ výmenníka tepla používa valec s dvoma rovnobežnými medenými rúrkami. Jedna rúrka vychádza zo solárneho kolektora, vstupuje do valca v hornej časti, špirálovito sa vinie okolo okraja valca, vychádza z valca v spodnej časti a uzatvára uzavretý okruh návratom do solárneho kolektora. Druhá rúrka, ktorá je rovnobežná s prvou, je zdrojom teplej vody pre domácnosť. Vstupuje do valca v spodnej časti, je rovnobežná s kolektorovou rúrkou s hornou časťou valca a vystupuje z valca v hornej časti s horúcou vodou. Teplo sa prenáša z horúcej kvapaliny z kolektora cez medené rúrky do teplej vody pre domácnosť. Valec môže byť zvonku izolovaný, aby sa zvýšila účinnosť prenosu.

V uzavretom systéme je možné použiť množstvo rôznych kvapalín. Nasledujú najčastejšie používané a ľahko dostupné kvapaliny: zmesi glykolu a vody, uhľovodíkové oleje, chladiace médiá/nemrznúce zmesi do automobilov a silikóny. Každá z nich má svoje výhody a nevýhody. Viac informácií nájdete v referenčnom odkaze EERE . ^{[ 1 ]}

Výhody

Výmenníky tepla sa používajú z niekoľkých hlavných dôvodov: na ochranu systému pred zamrznutím a ako jedna z možností doplnenia ďalšieho zdroja ohrevu vody.

Nevýhody

Výmenníky tepla zvyšujú zložitosť systému teplej vody. Pri použití výmenníka tepla je potrebné navrhnúť a naplánovať viac aspektov systému. V dôsledku pridaných komponentov existuje tiež väčšia pravdepodobnosť, že sa niečo pokazí alebo nebude fungovať správne. Je tiež potrebné dbať na to, aby bola zberná kvapalina buď netoxická, alebo aby bola čo najmenej pravdepodobná kontaminácia zdroja pitnej vody zbernou kvapalinou v prípade prasknutia v uzavretom okruhu systému.

Systémy bez výmenníka tepla

Ide o systémy, v ktorých pitná voda, ktorá sa má ohrievať, preteká priamo cez solárny kolektor. Tento typ systému je systém s otvorenou slučkou.

Výhody

Pozri systéms otvorenou slučkou

Nevýhody

Pozri systéms otvorenou slučkou

dávkové systémy

Tiež známe ako chlebové krabice alebo integrálne kolektorovo-skladovacie systémy (ICS), tieto zahŕňajú jednu alebo viac čiernych nádrží alebo trubíc v izolovanej, presklenej krabici. Môže to byť dokonca také jednoduché, ako natrieť nádrž na čierno, umiestniť ju do prepravky, izolovať ju zo všetkých strán okrem tej, ktorá smeruje k slnku, a zakryť túto stranu vystavenú slnku sklom alebo plastom. Keď slnko ohrieva vodu, rozpína ​​sa a stáva sa menej hustou, čo umožňuje horúcej vode tok na vrch kolektora. Odtiaľ sa podľa potreby odvádza do domu alebo do pomocnej nádrže na uskladnenie. Tieto fungujú najlepšie v oblastiach, kde sú teploty pod bodom mrazu zriedkavé. Napriek svojim klimatickým obmedzeniam fungujú relatívne dobre; v chladnejšom podnebí sa dajú používať sezónne a pred drsnými zimnými mesiacmi sa dajú vypustiť.

zberateľov

Neglazovaná

Glazovaná

vákuovú trubicu

zberača

pozri http://commons.wikimedia.org/wiki/File:BatchSolarHeater.JPG

príklady

aktívny systém s uzavretou slučkou

Aktívny systém s otvorenou slučkou

Pasívny systém s uzavretou slučkou

Pasívny systém s otvorenou slučkou

referencie

http://www.builditsolar.com/Projects/WaterHeating/ISPWH/IPSWH.pdf Stiahnite si knihu „Integrálny pasívny solárny ohrievač vody“ od Davida Bainbridgea