Llojet e sistemeve diellore të ujit të nxehtë

Sistemi pasiv i ciklit të mbyllur në Parras de la Fuente, Coahuila Meksikë

Sistemet diellore të ujit të nxehtë janë projektuar për të transferuar energjinë diellore të diellit në ujë . Gjetja e sistemit më efikas dhe efektiv të ujit të nxehtë diellor për një situatë të caktuar mund të jetë një detyrë sfiduese. Ka një numër faktorësh kryesorë që duhet të merren parasysh kur zgjidhni konfigurimin më të përshtatshëm të sistemit. Këta faktorë përfshijnë, në një masë të madhe, sasinë e izolimit diellor, klimën, kostot e ndërtimit, instalimit dhe materialeve, vendndodhjen dhe aksesin e sistemit, sasinë e ujit që ka nevojë për ngrohje, shpeshtësinë e përdorimit të ujit të nxehtë, disponueshmërinë e energjisë elektrike, disponueshmërinë e materialeve, dhe niveli i aftësive në ndërtim.

Klasifikimet e mëposhtme të sistemeve janë në tre grupe me dy dhe një grup të një sistemi unik. Këto katër grupe kryesore janë:

1. Lak i hapur kundrejt ciklit të mbyllur .
2. Aktiv vs Pasiv .
3. Përdor një shkëmbyes nxehtësie vs Nuk përdor një shkëmbyes nxehtësie .
4. Sistemi i grupit .

Çdo sistem i caktuar përdor një karakteristikë nga secili grup. Për shembull, një sistem mund të jetë një sistem aktiv, i hapur, i cili nuk përdor një shkëmbyes nxehtësie. Ose një shembull tjetër, një sistem mund të jetë një sistem pasiv, i mbyllur, i cili përdor një shkëmbyes nxehtësie. Disa sisteme janë shumë më të lehta për t'u bërë se të tjerët dhe njerëzit me njohuri bazë të mjeteve dhe ndërtimit mund të bëjnë lehtësisht një sistem funksional. Nëse dikush dëshiron të krijojë sistemin e vet, kjo ndryshueshmëri në kompleksitet do të ndikonte në llojin e sistemit të zgjedhur.

Kostoja është një faktor tjetër dhe çdo konfigurim i sistemit vjen me një sërë kostosh dhe përfitimesh të ndryshme. Kostot e çdo sistemi specifik mund të ndryshojnë shumë nga vendi në vend dhe nga rajoni në rajon. Disa konfigurime që përdorin lloje të caktuara pajisjesh janë më efikase se të tjerat në situata specifike. Informacioni i mëposhtëm jep një vështrim të thellë të këtyre mënyrave të ndryshme të ndërtimit të kolektorëve diellorë me ujë të nxehtë.

Llojet e ndryshme të kolektorëve janë paraqitur gjithashtu në fund të kësaj faqeje, si dhe shembuj të sistemeve të ndryshme të zakonshme të ujit të nxehtë diellor.

Kjo faqe përshkruan sistemet e ndryshme që përdoren për të ngrohur ujin me diell. Për një përshkrim më të përgjithshëm të ujit të nxehtë diellor, vizitoni faqen e ujit të nxehtë diellor .

Sistemet e ciklit të hapur

Lak i hapur do të thotë që uji që kërkon ngrohje rrjedh drejtpërdrejt përmes vetë kolektorit diellor të ujit të nxehtë. Nuk ka asnjë lëng ndërmjetës. Shihni titullin e ciklit të mbyllur më poshtë për përjashtimin e vetëm nga ky përkufizim ku uji në një sistem me unazë të mbyllur rrjedh drejtpërdrejt përmes kolektorit diellor. Sistemet Open Loop nuk përdorin shkëmbyes nxehtësie.

Përparësitë

Sistemet e hapura janë më të thjeshtat për t'u projektuar dhe ndërtuar. Ata në përgjithësi kërkojnë sasinë më të vogël të ndërtimit dhe kanë potencialin të zgjasin më gjatë pa mirëmbajtje serioze për shkak të sasisë së kufizuar të pjesëve lëvizëse.

Disavantazhet

Sistemet Open Loop nuk janë ideale në zonat ku temperaturat mund të bien nën zero. Tubat mund të ngrijnë duke shkaktuar që uji i lëngshëm të zgjerohet në akull, i cili do të çajë tubat. Përpara çdo temperature ngrirjeje, sistemi duhet të kullohet për të ruajtur tubat. Në zonat ku temperaturat bien nën zero, këshillohet përdorimi i një sistemi të mbyllur me një shkëmbyes nxehtësie ose zbatimi i një ose më shumë teknikave të ndryshme për të parandaluar ngrirjen e tubave. Masat parandaluese mund të vijnë në formën e shkarkimeve të sistemit, të kontrolluara manuale ose me termostat, ose një pompë që shtyn ujin e ngrohur në mënyrë konvencionale përmes sistemit gjatë motit të ftohtë. Sistemi mund të projektohet gjithashtu në mënyrë që uji të rrjedhë nga kolektori nga graviteti kur pompa e qarkullimit nuk funksionon.

Sisteme të mbyllura

Sistemet e ciklit të mbyllur janë më komplekse për t'u bërë dhe zbatuar sesa sistemet me unazë të hapur pasi ato mund të përdoren në një shumëllojshmëri më të gjerë klimash. Një sistem me unazë të mbyllur përdor një lloj lëngu që ka një pikë ngrirjeje shumë më të ulët se uji, por që thith dhe çliron lehtësisht nxehtësinë. Një shembull i mirë është antifrizi i përdorur në radiatorët e automobilave. Ky lëng kalon nëpër kolektorin diellor, nxehet dhe lëviz në një lloj shkëmbyesi nxehtësie. Shihni Sistemet e Shkëmbyesve të Ngrohjes më poshtë. Për shkak të natyrës së sistemeve me qark të mbyllur, Këmbyesit e nxehtësisë nevojiten për të transferuar nxehtësinë nga kolektori në ujë. Sistemet me unazë të mbyllur mund të përdoren gjithashtu në aplikimet e dyshemeve rrezatuese ose radiatorëve në mur për të ngrohur një zonë dhe jo ujin.

Përparësitë

Ndryshe nga shumica e sistemeve të hapura, sistemet e ciklit të mbyllur mund të përdoren në rajone që përjetojnë temperatura nën zero. Për shkak të vetive unike të ujit, tubat mund të shpërthejnë kur uji ngrin. Kjo parandalohet duke përdorur një lëng që ka një pikë ngrirjeje shumë më të ulët se uji.

Disavantazhet

Sistemet me lak të mbyllur kërkojnë përdorimin e një shkëmbyesi nxehtësie. Kjo i shton sistemit joefikasitet që duhet të merren parasysh gjatë fazës së projektimit dhe përcaktimit të madhësisë së sistemit. Materialet shtesë për shkëmbyesin e nxehtësisë mund të rrisin gjithashtu koston e një sistemi.

Sistemet aktive

Sistemet aktive janë ato që kërkojnë energji të jashtme për të funksionuar. Në përgjithësi kjo energji vjen në formën e një pompe elektrike që e shtyn lëngun përmes kolektorit. Nuk është e pazakontë të gjesh pompa me energji diellore si hyrje të jashtme. Pompimi diellor është i përshtatshëm në shumë rrethana për shkak të faktit se uji është vetëm duke u ngrohur, dhe kështu duhet vetëm të pompohet, kur dielli shkëlqen.

Përparësitë

Për shkak të natyrës së hidrologjisë dhe termodinamikës, pompimi i ujit përmes kolektorëve zëvendëson nevojën për të ruajtur ujin e nxehtë mbi kolektorë, gjë që mund të jetë sfiduese dhe kufizuese për projektimin (Shih Sistemet Pasive për shpjegim të mëtejshëm).

Disavantazhet

Përdorimi i një pompe kërkon si blerjen e një pompe, ashtu edhe nevojën për një burim energjie, me shumë mundësi energji elektrike , për të fuqizuar pompën.

Sistemet pasive

I njohur gjithashtu si Sistemi Thermosiphon, sistemet diellore të tipit pasiv janë ato që nuk përdorin një burim të jashtëm energjie. Pasiv Solar është një term që aplikohet për shumë më tepër sesa thjesht ujë të nxehtë diellor. Për shembull, lyerja e një pishine me ngjyrë të zezë në mënyrë që të thithë më shumë energji, ose vendosja e dritareve në anën jugore të një shtëpie (në hemisferën veriore) në mënyrë që të hyjë më shumë energji diellore konsiderohen të dyja si Diellore Pasive.

Një ngrohës uji diellor pasiv duhet të marrë parasysh fizikën që rrethon hidrologjinë dhe termodinamikën. Ky lloj sistemi përdor një termosifon. Një termosifon përdor energjinë e diellit për të lëvizur ujin ose lëngun tjetër kolektor në një drejtim vertikal. Kjo ndodh kur një lëng ka temperaturë të ndryshme, dhe kështu ndryshime në densitet. Për shkak se uji më i nxehtë do të lëvizë gjithmonë lart, duke zhvendosur kështu ujin më të ftohtë poshtë, rezervuari i depozitimit të ujit të nxehtë ose Shkëmbyesi i nxehtësisë duhet të jetë mbi kolektorin diellor.

Përparësitë

Nuk nevojitet energji e jashtme për të lëvizur lëngun nëpër sistem. Më pak pjesë lëvizëse është e barabartë me më pak gjëra për t'u thyer.

Disavantazhet

Nëse përdoret një rezervuar me ujë të nxehtë ose një shkëmbyes nxehtësie, ai duhet të vendoset mbi kolektorin diellor në mënyrë që termosifoni të rrjedhë. Kjo mund të shkaktojë probleme pasi shumica e sistemeve diellore janë në çatitë e shtëpive. Tani janë të disponueshme shumë opsione dizajni që lehtësojnë ruajtjen e ujit të nxehtë mbi sistem.

Sistemet e shkëmbyesve të nxehtësisë

Këmbyesit e nxehtësisë përdoren në rajone që përjetojnë temperatura më pak se ngrirje. Vetë këmbyesit e nxehtësisë janë ndërtuar në një sistem të mbyllur dhe transferojnë nxehtësinë e grumbulluar në kolektor në furnizimin me ujë të nxehtë të shtëpisë. Ekzistojnë një sërë modelesh për shkëmbyesit e nxehtësisë.

Një dizajn i zakonshëm është plotësimi i një ngrohësi konvencional të ujit të nxehtë duke transferuar nxehtësinë nga lëngu i kolektorit diellor në rezervuarin e ujit të nxehtë. Tub bakri është një material i mirë për transferimin e lehtë të energjisë termike të një lëngu.

Another common style of heat exchanger uses a barrel with two lines of copper paralleling each other. One tube comes from the solar collector, enters the barrel at the top, spirals around the edge of the barrel, comes out of the barrel at the bottom, and completes the closed loop by returning to the solar collector. The other tube that parallels the first is the household hot water supply. It enters the barrel at the bottom, parallels the collector tubing to the top of the barrel, and exits the barrel at the top, with hot water. The heat is transfered from the hot fluid from the collector, through the copper tubing, and into the household water. The barrel can be insulated on the outside to increase efficiency of transfer.

There are a number of different fluids that can be used in the closed loop system. The following are the more widely used and readily available liquids: glycol/water mixtures, hydrocarbon oils, refrigerants/automotive antifreeze, and silicones. Each of these have benefits and disadvantages. Refer to this EERE reference link to find out more.^[1]

Advantages

Heat exchangers are used for a couple main reasons: to protect the system against freezing, and as one option to supplement another source of water heating.

Disadvantages

Heat Exchangers add complexity to a hot water system. There are more aspects of a system that must be designed and planned for when using a Heat Exchanger. There is also a greater chance of things breaking or not functioning properly due to the added components. Caution must also be taken to insure that the collector fluid is either non toxic, or that there is very little chance of the collector fluid contaminating the potable water supply should there be ruptures in the closed loop system.

Non-heat exchanger systems

These are systems where the potable water to be heated flows directly through the solar collector. This type of system is an Open Loop system.

Advantages

See Open Loop System

Disadvantages

See Open Loop System

Batch systems

Also known as Breadbox, or Integral Collector-Storage (ICS) Systems, these include one or more black tanks or tubes in an insulated, glazed box. It could even be as simple as painting a tank black, putting it in a crate, insulating it on all sides except the one that is pointing at the sun, and covering that sun exposed side with glass or plastic. As the sun warms the water it expands and becomes less dense, encouraging the hot water to flow to the top of the collector. From there it is drawn out into the house as needed or into an auxiliary tank for storage. These work best in areas where freezing temperatures are rare. Despite their climate restrictions they work relatively well; in colder climates they can be used seasonally and drained before harsh winter months.

Collectors

Unglazed

Diagram of two ways to plumb an unglazed collector

Unglazed Solar collector in Parras, Coahuila Mexico

Glazed

Diagram of a Glazed Collector

Panelet me xham që përdoren në një sistem pasiv

Tub i evakuuar

Diagrami i tubit të evakuuar (nga ilijanasov)

Koleksionisti i tubave i evakuuar në një shtëpi prej kallaji

Grumbullues grupi

Diagrami i një mënyre për të konfiguruar një sistem grumbullues grupi (nga EERE)

Foto e një sistemi të mrekullueshëm të stilit të grupit (nga:servamaticsolarsyste m's)

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

Shembuj

Sistemi aktiv me qark të mbyllur

Diagrami i një sistemi aktiv të ciklit të mbyllur

Sistemi aktiv i qarkut të hapur

Diagrami i thjeshtë i një sistemi aktiv të qarkut të hapur

Sistemi pasiv me lak të mbyllur

Sistemi pasiv me unazë të mbyllur në Parras de la Fuente, Coahuila Meksikë - Fuçia e zezë është një shkëmbyes nxehtësie i izoluar

Sistemi pasiv me lak të hapur

Diagrami i thjeshtë i një sistemi pasiv të qarkut të hapur

Referencat

http://www.builditsolar.com/Projects/WaterHeating/ISPWH/IPSWH.pdf Shkarko "Libri Integral Pasiv Solar Water Heater" nga David Bainbridge