Päikesesüsteemide klassifikatsioon ja põhielemendid

Päikeseküttesüsteemid on süsteemid, mis kasutavad soojusenergia allikana päikesekiirgust. Nende iseloomulik erinevus teistest süsteemidest on madala temperatuuriga küte on rakendus eriline element– päikesevastuvõtja, mis on mõeldud päikesekiirguse püüdmiseks ja selle muundamiseks soojusenergia.

Päikesekiirguse kasutamise meetodi järgi jaotatakse päikese madala temperatuuriga küttesüsteemid passiivseteks ja aktiivseteks.

Passiivsed päikeseküttesüsteemid on sellised, kus hoone ise või selle üksikud korpused (hoone-kollektor, seinakollektor, katusekollektor jne) toimivad päikesekiirgust vastuvõtva ja soojuseks muundava elemendina (joonis 3.4)) .

Riis. 3.4. Passiivne madala temperatuuriga päikeseküttesüsteem “seinakollektor”: 1 – päikesekiired; 2 – poolläbipaistev ekraan; 3 – õhusiiber; 4 – soojendatud õhk; 5 – jahutatud õhk ruumist; 6 – seinamassi oma pikalaineline soojuskiirgus; 7 – seina must kiirt vastuvõttev pind; 8 – rulood.

Aktiivsed on päikeseenergia madala temperatuuriga küttesüsteemid, milles päikesevastuvõtja on iseseisev eraldiseisev seade, mis ei ole hoonega seotud. Aktiivsed päikesesüsteemid võib jagada järgmisteks osadeks:

- otstarbe järgi (sooja veevarustus, küttesüsteemid, soojus- ja külmavarustuse kombineeritud süsteemid);

- kasutatud jahutusvedeliku tüübi järgi (vedelik - vesi, antifriis ja õhk);

- töö kestuse järgi (aastaringselt, hooajaliselt);

- vastavalt ahelate tehnilisele lahendusele (ühe-, kahe-, mitmeahelaline).

Õhk on laialdaselt kasutatav jahutusvedelik, mis ei külmu kogu tööparameetrite ulatuses. Jahutusvedelikuna kasutades on võimalik kombineerida küttesüsteeme ventilatsioonisüsteemiga. Õhk on aga madala kuumusega jahutusvedelik, mis toob kaasa metallikulu suurenemise süsteemide paigaldamisel õhuküte võrreldes veesüsteemidega.

Vesi on soojusintensiivne ja laialdaselt kättesaadav jahutusvedelik. Kuid temperatuuril alla 0°C on vaja sellele lisada antifriisi. Lisaks tuleb arvestada, et hapnikuga küllastunud vesi põhjustab torustike ja seadmete korrosiooni. Kuid metalli tarbimine päikeseveesüsteemides on palju väiksem, mis aitab oluliselt kaasa nende laiemale kasutamisele.

Hooajalised päikeseenergia soojaveevarustussüsteemid on tavaliselt üheahelalised ja töötavad suvel ja üleminekukuudel, positiivse välistemperatuuriga perioodidel. Olenevalt hooldatava objekti eesmärgist ja töötingimustest võib neil olla täiendav soojusallikas või ilma selleta hakkama saada.

Hoonete päikeseküttesüsteemid on tavaliselt kaheahelalised või enamasti mitmeahelalised ning erinevate ahelate jaoks saab kasutada erinevaid jahutusvedelikke (näiteks päikesekontuuris - mittekülmuvate vedelike vesilahused, vahekontuurides - vesi ja tarbijaahelas - õhk).

Hoonete soojuse ja külmaga varustamiseks mõeldud aastaringsed kombineeritud päikesesüsteemid on mitmeahelalised ja sisaldavad täiendavat soojusallikat traditsioonilise orgaanilisel kütusel töötava soojusgeneraatori või soojustrafo näol.

Skemaatiline diagramm päikeseküttesüsteem on näidatud joonisel 3.5. See sisaldab kolme tsirkulatsiooniahelat:

- esimene ahel, mis koosneb päikesekollektoritest 1, tsirkulatsioonipumbast 8 ja vedelsoojusvahetist 3;

- teine ​​ahel, mis koosneb akumulatsioonipaagist 2, tsirkulatsioonipumbast 8 ja soojusvahetist 3;

- kolmas ahel, mis koosneb akumulatsioonipaagist 2, tsirkulatsioonipumbast 8, vesi-õhk soojusvahetist (küttekehast) 5.

Riis. 3.5. Päikeseküttesüsteemi skemaatiline diagramm: 1 – päikesekollektor; 2 – akumulatsioonipaak; 3 – soojusvaheti; 4 – hoone; 5 – küttekeha; 6 – küttesüsteemi varundamine; 7 – sooja veevarustussüsteemi varundamine; 8 - tsirkulatsioonipump; 9 – ventilaator.

Päikeseküttesüsteem töötab järgmiselt. Päikesekollektorites 1 soojenev soojusvastuvõtukontuuri jahutusvedelik (antifriis) siseneb soojusvahetisse 3, kus antifriisi soojus kandub soojusvaheti 3 torudevahelises ruumis ringlevale veele. sekundaarahela pump 8. Soojendatud vesi siseneb akumulatsioonipaaki 2. Salvestuspaagist võtab vett soojaveevarustuspump 8, viiakse vajadusel varuosas 7 vajaliku temperatuurini ja siseneb hoone soojaveevarustussüsteemi. Säilituspaaki laetakse veevõrgust.

Kütmiseks suunatakse vesi akumulatsioonipaagist 2 kolmanda ringkonnapumba 8 abil küttekehasse 5, mille kaudu juhitakse õhk ventilaatori 9 abil läbi ja soojendamisel siseneb see hoonesse 4. Päikese puudumisel päikesekollektorite tekitatud kiirguse või soojusenergia puudumise tõttu lülitatakse sisse varukoopia 6.

Päikeseküttesüsteemi elementide valiku ja paigutuse määravad igal konkreetsel juhul kliimategurid, rajatise otstarve, soojustarbimise režiim ja majandusnäitajad.

Kontsentreeruvad päikesevastuvõtjad

Kontsentreeruvad päikesevastuvõtjad on sfäärilised või paraboolsed peeglid (joon. 3.6), valmistatud poleeritud metallist, mille fookusesse on paigutatud soojust vastuvõttev element (päikesekatel), mille kaudu ringleb jahutusvedelik. Jahutusvedelikuna kasutatakse vett või mittekülmuvaid vedelikke. Kasutades vett jahutusvedelikuna öösel ja külmal perioodil, tuleb süsteem tühjendada, et vältida selle külmumist.

Päikesekiirguse püüdmise ja muundamise protsessi kõrge efektiivsuse tagamiseks peab kontsentreeriv päikesevastuvõtja olema pidevalt suunatud rangelt Päikesele. Selleks on päikesevastuvõtja varustatud jälgimissüsteemiga, sealhulgas suunaanduriga Päikese poole, elektroonilise signaali muundamisseadme ja käigukastiga elektrimootoriga päikesevastuvõtja konstruktsiooni kahes tasapinnas pööramiseks.

Kontsentreeruvate päikesevastuvõtjatega süsteemide eeliseks on võime tekitada suhteliselt kõrgel temperatuuril (kuni 100 °C) soojust ja ühtlast auru. Puuduste hulgas on konstruktsiooni kõrge hind; vajadus peegeldavaid pindu pidevalt tolmust puhastada; töötada ainult valgel ajal ja seetõttu on vaja suuri akusid; suured energiakulud päikese jälgimissüsteemi juhtimiseks, mis on proportsionaalsed toodetud energiaga. Need puudujäägid hoiavad tagasi lai rakendus aktiivsed madala temperatuuriga päikeseküttesüsteemid koos kontsentreeritud päikesevastuvõtjatega. IN Hiljuti Lamedaid päikesevastuvõtjaid kasutatakse kõige sagedamini madala temperatuuriga päikeseküttesüsteemides.

Tasapinnalised päikesekollektorid

Lame päikesekollektor on lameda konfiguratsiooniga neelava paneeli ja lameda läbipaistva isolatsiooniga seade päikesekiirguse energia neelamiseks ja selle soojuseks muundamiseks.

Tasapinnalised päikesekollektorid (joonis 3.7) koosnevad klaasist või plastikust kattest (ühekordne, kahekordne, kolmekordne), päikesepoolsel küljel mustaks värvitud soojust vastuvõtvast paneelist, tagaküljel isolatsioonist ja korpusest (metallist, plastik, klaas, puit).

Soojust vastuvõtva paneelina võib kasutada mis tahes metall- või plastlehte, millel on jahutusvedeliku kanalid. Soojust vastuvõtvad paneelid on valmistatud kahte tüüpi alumiiniumist või terasest: lehttoru ja stantsitud paneelid (toru lehes). Plastpaneele nende hapruse ja kiire vananemise tõttu päikesevalguse mõjul ning madala soojusjuhtivuse tõttu laialdaselt ei kasutata.

Riis. 3.6 Päikesevastuvõtjate kontsentreerimine: a – paraboolkontsentraator; b – paraboolne silindriline kontsentraator; 1 – päikesekiired; 2 – soojust vastuvõttev element (päikesekollektor); 3 – peegel; 4 – jälgimissüsteemi ajamimehhanism; 5 – jahutusvedelikku varustavad ja väljastavad torustikud.

Riis. 3.7. Lame päikesekollektor: 1 – päikesekiired; 2 – klaasimine; 3 – kere; 4 – soojust vastuvõttev pind; 5 – soojusisolatsioon; 6 – pitsat; 7 – soojust vastuvõtva plaadi enda pikalainekiirgus.

Päikesekiirguse mõjul soojenevad soojust vastuvõtvad paneelid temperatuurini 70–80 °C, mis ületab ümbritseva õhu temperatuuri, mis põhjustab paneeli konvektiivse soojusülekande suurenemist. keskkond ja tema enda kiirgus taevasse. Jahutusvedeliku kõrgemate temperatuuride saavutamiseks kaetakse plaadi pind spektriselektiivsete kihtidega, mis neelavad aktiivselt päikese lühilainekiirgust ja vähendavad spektri pikalainelises osas enda soojuskiirgust. Sellised mustal niklil, mustal kroomil, alumiiniumil vaskoksiidil, vasel vaskoksiidil ja teistel põhinevad konstruktsioonid on kallid (nende maksumus on sageli võrreldav soojust vastuvõtva paneeli enda maksumusega). Teine võimalus lameplaatkollektorite jõudluse parandamiseks on soojuskadude vähendamiseks tekitada soojust vastuvõtva paneeli ja läbipaistva isolatsiooni vahele vaakum (neljanda põlvkonna päikesekollektorid).

Töökogemus päikesepaigaldised päikesekollektoritel põhinev uuring näitas selliste süsteemide mitmeid olulisi puudusi. Esiteks on see kollektsionääride kõrge hind. Nende töö efektiivsuse tõstmine selektiivkatete, klaaside läbipaistvuse suurendamise, evakueerimise, aga ka jahutussüsteemi paigaldamisega osutuvad majanduslikult kahjumlikuks. Oluliseks puuduseks on vajadus klaasi sageli tolmust puhastada, mis praktiliselt välistab kollektori kasutamise tööstuspiirkondades. Päikesekollektorite pikaajalisel kasutamisel, eriti in talvised tingimused, esineb nende sage rike, mis on tingitud klaasi valgustatud ja pimendatud alade ebaühtlasest laienemisest, mis on tingitud klaaside terviklikkuse rikkumisest. Samuti esineb suur osa kollektoreid transportimise ja paigaldamise käigus rikkeid. Kollektoriga operatsioonisüsteemide oluliseks puuduseks on ka ebaühtlane laadimine aasta ja päeva jooksul. Kogemused kollektorite käitamisel Euroopas ja Venemaa Euroopa osas, kus hajuskiirgus on kõrge (kuni 50%), on näidanud aastaringse loomise võimatust. autonoomne süsteem sooja veevarustus ja küte. Kõik keskmistel laiuskraadidel asuvad päikesekollektoriga päikesesüsteemid nõuavad suuremahuliste akumulatsioonipaakide paigaldamist ja täiendava energiaallika kaasamist süsteemi, mis vähendab nende kasutamise majanduslikku efekti. Sellega seoses on kõige soovitavam neid kasutada piirkondades, kus päikesekiirguse keskmine intensiivsus on kõrge (mitte madalam kui 300 W/m2).

Aasta keskmiselt, olenevalt kliimatingimustest ja piirkonna laiuskraadist, on päikesekiirguse voog maapinnale vahemikus 100 kuni 250 W/m2, saavutades tippväärtused keskpäeval kl. selge taevas, peaaegu igas kohas (olenemata laiuskraadist), umbes 1000 W/m2. Tingimustes keskmine tsoon Venemaal "toob" päikesekiirgus maapinnale energiat, mis võrdub ligikaudu 100-150 kg standardkütusega ruutmeetri kohta aastas.

Venemaa Teaduste Akadeemia Kõrgete Temperatuuride Instituudis kaasaegse tarkvara ja tüüpilise ilmastikuaasta andmete abil tehtud lihtsaima päikeseenergia veeküttepaigaldise matemaatiline modelleerimine näitas, et Kesk-Venemaa reaalsetes kliimatingimustes on soovitatav kasutada hooajalised lamedad päikeseboilerid, mis töötavad märtsist septembrini. Paigalduse puhul, mille päikesekollektori pindala ja akumulatsioonipaagi mahu suhe on 2 m 2 /100 l, on tõenäosus, et sel perioodil soojendatakse vett päevas temperatuurini vähemalt 37 °C 50–90%. , temperatuurini vähemalt 45 ° C - 30-70%, kuni temperatuurini vähemalt 55 ° C - 20-60%. Maksimaalsed tõenäosusväärtused kehtivad suvekuudele.

"Sinu Päikeseline maja» arendab, komplekteerib ja varustab süsteeme nii passiivse kui ka aktiivse jahutusvedeliku ringlusega. Nende süsteemide kirjelduse leiate meie veebisaidi vastavatest jaotistest. Tellimine ja ostmine toimub läbi.

Tihti küsitakse, kas päikeseenergiat on võimalik kasutada küttepaigaldised kütmiseks vene oludes. Sellel teemal on kirjutatud eraldi artikkel - "Päikesekütte tugi"

Jätka lugemist

Energiahindade tõustes muutub üha olulisemaks alternatiivsete energiaallikate kasutamine. Ja kuna küte on paljude jaoks peamine kuluartikkel, siis räägime eelkõige küttest: maksta tuleb praktiliselt aasta läbi ja märkimisväärseid summasid. Kui soovite raha säästa, tuleb esimese asjana meelde päikesesoojus: võimas ja täiesti tasuta energiaallikas. Ja seda on täiesti võimalik kasutada. Pealegi, kuigi seadmed on kallid, on see mitu korda odavam kui soojuspumbad. Räägime lähemalt, kuidas saab päikeseenergiat maja kütmiseks kasutada.

Päikeseküte: plussid ja miinused

Kui räägime päikeseenergia kasutamisest kütmiseks, siis tuleb meeles pidada, et päikeseenergia muundamiseks on kaks erinevat seadet:

Mõlemal valikul on oma omadused. Kuigi tuleb kohe öelda, et ükskõik millise valite, ärge kiirustage olemasolevast küttesüsteemist loobuma. Päike tõuseb loomulikult igal hommikul, kuid teie päikesepatareid ei saa alati piisavalt valgust. Kõige mõistlikum lahendus on kombineeritud süsteemi tegemine. Kui päikeseenergiast piisab, siis teine ​​soojusallikas ei tööta. Sellega kaitsete ennast ja elate sisse mugavad tingimused, ja säästa raha.

Kui pole soovi või võimalust kahte süsteemi paigaldada, peaks teie päikeseküttel olema vähemalt kahekordne võimsusreserv. Siis võime kindlalt öelda, et sooja saab igal juhul.

Päikeseenergia kütmiseks kasutamise eelised:

Puudused:

• Sissetuleva soojuse hulga sõltuvus ilmast ja piirkonnast.
• Garanteeritud kütmiseks vajate süsteemi, mis töötab paralleelselt päikeseküttesüsteemiga. Paljud kütteseadmete tootjad pakuvad seda võimalust. Eelkõige pakuvad Euroopa seinale paigaldatavate gaasikatelde tootjad ühistööd päikeseküttega (näiteks Baxi boilerid). Isegi kui olete paigaldanud seadmed, millel see võimalus puudub, saate kontrolleri abil küttesüsteemi tööd koordineerida.
• Alguses kindel finantsinvesteering.
• Perioodiline hooldus: torud ja paneelid tuleb puhastada kleepunud prahist ja pesta tolmust.
• Mõned vedelad päikesekollektorid ei saa töötada väga madalad temperatuurid Oh. Tõsiste külmade eelõhtul tuleb vedelik tühjendada. Kuid see ei kehti kõigi mudelite ja mitte kõigi vedelike kohta.

Nüüd vaatame lähemalt igat tüüpi päikesekütteelemente.

Päikesekollektorid

Päikesekütteks kasutatakse päikesekollektoreid. Need paigaldised kasutavad päikese soojust jahutusvedeliku soojendamiseks, mida saab seejärel kasutada veeküttesüsteemis. Spetsiifilisus seisneb selles, et maja kütmiseks mõeldud päikeseveeboiler toodab ainult 45-60 o C temperatuuri, suurimat efektiivsust näitab väljalaskeava juures 35 o C. Seetõttu on selliseid süsteeme soovitatav kasutada koos sooja veega põrandatega. Kui te ei soovi radiaatoritest loobuda, suurendage sektsioonide arvu (ligikaudu kaks korda rohkem) või soojendage jahutusvedelikku.

Maja sooja veega varustamiseks ja vee soojendamiseks võite kasutada päikesekollektoreid (lamedad ja torukujulised)

Nüüd päikesekollektorite tüüpidest. Struktuuriliselt on kaks modifikatsiooni:

• tasane;
• torukujuline.

Igas rühmas on variatsioone nii materjalides kui ka disainis, kuid neil on sama tööpõhimõte: läbi torude jookseb jahutusvedelik, mida soojendab päike. Kuid kujundused on täiesti erinevad.

Tasapinnalised päikesekollektorid

Nendel päikeseküttesüsteemidel on lihtne disain ja seetõttu saab neid soovi korral oma kätega teha. Vastupidav põhi on kinnitatud metallraami külge. Peal asetatakse soojusisolatsioonikiht. Ka korpuse seinad isoleeritakse kadude vähendamiseks. Siis on adsorberi kiht - materjal, mis neelab hästi päikesekiirgust, muutes selle soojuseks. See kiht on tavaliselt musta värvi. Adsorber on varustatud torudega, mille kaudu jahutusvedelik voolab. Ülevalt on kogu see struktuur suletud läbipaistva kaanega. Katte materjaliks võib olla karastatud klaas või mõni plastik (enamasti on see polükarbonaat). Mõne mudeli puhul võib katte valgust läbilaskev materjal läbida eritöötluse: peegelduvuse vähendamiseks muudetakse see mitte siledaks, vaid kergelt matiks.

Lameplaadi päikesekollektori torud on tavaliselt paigutatud ussikujuliselt ja seal on kaks auku - sisse- ja väljalaskeava. Rakendada saab ühe- ja kahetoruühendusi. See on see, mis sulle meeldib. Kuid normaalseks soojusvahetuseks on vaja pumpa. Võimalik on ka gravitatsioonivoolusüsteem, kuid see on jahutusvedeliku väikese kiiruse tõttu väga ebaefektiivne. Seda tüüpi päikesekollektoreid kasutatakse kütmiseks, kuigi seda saab kasutada tõhusa vee soojendamiseks kuuma veevarustuseks.

On olemas gravitatsioonikollektori variant, kuid seda kasutatakse peamiselt vee soojendamiseks. Seda disaini nimetatakse ka plastikust päikesekollektoriks. Need on kaks läbipaistvast plastikust plaati, mis on korpuse külge hermeetiliselt kinnitatud. Vee liigutamiseks on sees labürint. Mõnikord on alumine paneel mustaks värvitud. Seal on kaks auku - sisse- ja väljalaskeava. Vesi tarnitakse sees, päike soojendab seda labürindi kaudu liikudes ja väljub soojana. See skeem töötab hästi veepaagiga ja soojendab kergesti vett sooja tarbevee jaoks. See kaasaegne asendus tavaline tünn, mis on paigaldatud suvisele dušile. Pealegi tõhusam asendus.

Kui tõhusad on päikesekollektorid? Kõigi tänaste kodumaiste päikesesüsteemide hulgas on neid näha tipptulemused: nende efektiivsus on 72-75%. Kuid mitte kõik pole nii hea:

• nad ei tööta öösel ja ei tööta hästi pilves ilmaga;
• suured soojuskaod, eriti tuulistes tingimustes;
• madal hooldatavus: kui midagi läheb katki, tuleb oluline osa või kogu paneel välja vahetada.

Kuid eramaja päikese käes soojendamine toimub sageli nende päikesepatareide abil. Sellised paigaldised on populaarsed lõunapoolsetes riikides, kus talvel on aktiivne kiirgus ja positiivne temperatuur. Meie talveks need ei sobi, aga sisse suvehooaeg näidata häid tulemusi.

Õhukollektor

Seda paigaldust saab kasutada maja õhukütteks. Struktuurilt on see väga sarnane ülalkirjeldatud plastikkollektoriga, kuid õhk ringleb ja soojeneb selles. Sellised seadmed riputatakse seintele. Need võivad töötada kahel viisil: kui päikeseküttekeha on suletud, võetakse ruumist õhk, soojendatakse ja suunatakse tagasi samasse ruumi.

On veel üks variant. See ühendab kütte ventilatsiooniga. Õhukollektori väliskorpuses on augud. Nende kaudu siseneb struktuuri külm õhk. Labürindist läbi minnes soojendatakse seda päikesekiirtega ja seejärel siseneb see tuppa soojendatuna.

Maja selline kütmine on enam-vähem efektiivne, kui paigaldus hõlmab kogu lõunaseina ja sellel seinal pole varju.

Torukujulised kollektorid

Ka siin ringleb jahutusvedelik läbi torude, kuid kõik need soojusvahetustorud sisestatakse klaaskolbi. Kõik need on ühendatud kollektoriga, mis on sisuliselt kamm.

Torukujulise kollektori skeem (pildi suurendamiseks klõpsake)

Torukollektoritel on kahte tüüpi torusid: koaksiaalsed ja sulgedega. Koaksiaal - toru torus - asetsevad üksteise sees ja nende servad on tihendatud. Kahe seina vahele tekib sees haruldane õhuvaba keskkond. Seetõttu nimetatakse selliseid torusid ka vaakumtorudeks. Suletorud on tavaline toru, ühelt poolt pitseeritud. Ja neid nimetatakse sulelisteks, kuna soojusülekande suurendamiseks sisestatakse neisse adsorberplaat, millel on kumerad servad ja mis meenutab mõnevõrra sulge.

Lisaks saab soojusvahetid sisestada erinevatesse korpustesse erinevad tüübid. Esimesed on Heat-pipe termilised kanalid. See on terve süsteem päikesevalguse muundamiseks soojusenergiaks. Soojustoru on õõnes vasktoru väikese läbimõõduga, ühest otsast suletud. Teisel on massiivne ots. Torusse valatakse madala keemistemperatuuriga aine. Kuumutamisel hakkab aine keema, osa sellest muutub gaasiliseks ja tõuseb torust üles. Teel mööda toru köetavatest seintest soojeneb see üha enam. Sisse kukkuma ülemine osa, kus ta on mõnda aega olnud. Selle aja jooksul kannab gaas osa soojusest massiivsele otsale, jahtub järk-järgult, kondenseerub ja settib, kus protsess kordub uuesti.

Teine meetod on U-tüüpi, mis on traditsiooniline jahutusvedelikuga täidetud toru. Siin pole uudiseid ega üllatusi. Kõik on nagu tavaliselt: jahutusvedelik siseneb ühelt poolt, läbib toru ja soojendatakse päikesevalguse toimel. Vaatamata oma lihtsusele on seda tüüpi soojusvaheti tõhusam. Kuid seda kasutatakse harvemini. Ja kõik sellepärast, et seda tüüpi päikeseveeboilerid moodustavad ühtse terviku. Kui üks toru on kahjustatud, tuleb kogu osa välja vahetada.

Heat-pipe süsteemiga torukollektorid on kallimad, näitavad madalamat efektiivsust, kuid neid kasutatakse sagedamini. Ja kõik sellepärast, et kahjustatud toru saab paari minutiga vahetada. Veelgi enam, kui kasutatakse koaksiaalkolbi, saab toru ka parandada. See võetakse lihtsalt lahti (ülemine pistik eemaldatakse) ja kahjustatud element (soojuskanal või pirn ise) asendatakse töötava vastu. Seejärel sisestatakse toru oma kohale.

Milline kollektor on kütmiseks parem?

Lõunapoolsetele piirkondadele koos pehme talv ja suur hulk päikesepaistelisi päevi aastas, parim variant on lamekollektor. Sellises kliimas näitab see kõrgeimat tootlikkust.

Sobib karmima kliimaga piirkondadesse torukujulised kollektorid. Ja selleks karmid talved Heat-pipe süsteemid on sobivamad: soojendavad isegi öösel ja isegi pilvise ilmaga, kogudes enamus päikesekiirguse spekter. Nad ei karda madalaid temperatuure, kuid täpset temperatuurivahemikku tuleb selgitada: see sõltub soojuskanalis asuvast ainest.

Need süsteemid võivad õigesti arvutatuna olla põhilised, kuid sagedamini säästavad need lihtsalt küttekulusid teisest tasulisest energiaallikast.

Teine lisaküte võiks olla õhukollektor. Seda saab katta kogu seina ja seda saab hõlpsasti oma kätega teha. Sobib suurepäraselt garaaži või suvila kütmiseks. Pealegi võivad ebapiisava kütmisega seotud probleemid tekkida mitte talvel, nagu eeldate, vaid sügisel. Pakase ja lumega on päikeseenergia kordades suurem kui pilvise ja vihmase ilmaga.

Päikesepaneelid

Kui kuuleme sõnu "päikeseenergia", mõtleme kõigepealt patareidele, mis muudavad valguse elektriks. Ja seda teevad spetsiaalsed fotoelektrilised muundurid. Neid toodab tööstus erinevatest pooljuhtidest. Kõige sagedamini selleks majapidamises kasutamiseks Kasutame räni fotoelemente. Neil on kõige rohkem madal hind ja näitavad üsna korralikku jõudlust: 20-25%.

Eramaja päikesepaneelid on mõnes riigis levinud

Päikesepaneele saab otse kütteks kasutada ainult siis, kui boiler vm kütteseade elektril, mille ühendate selle vooluallikaga. Samuti saab päikesepaneelid koos elektriakudega integreerida kodu elektrivarustussüsteemi ja seeläbi vähendada kasutatud elektri igakuiseid arveid. Põhimõtteliselt on nende seadmete abil täiesti võimalik pere vajadusi täielikult rahuldada. See võtab lihtsalt palju raha ja ruumi. Keskmiselt alates ruutmeeter paneelid saavad 120-150W. Seega loe kokku mitu ruutu katust või kohalik ala peaksid olema hõivatud selliste paneelidega.

Päikesekütte omadused

Päikeseküttesüsteemi paigaldamise otstarbekus tekitab paljudes kahtlusi. Peamine argument on see, et see on kallis ja ei tasu end kunagi ära. Peame nõustuma, et see on kallis: seadmete hinnad on üsna kõrged. Kuid keegi ei takista teil väikeselt alustamast. Näiteks selleks, et hinnata sarnase paigalduse ise tegemise idee tõhusust ja praktilisust. Kulud on minimaalsed ja teil on esmakordne idee. Seejärel otsustate, kas osaleda selle kõigega või mitte. Siin on asi: kõik negatiivsed sõnumid on teoreetikutelt. Praktikuid ei kohanud ainsatki. Aktiivselt otsitakse võimalusi täiustamiseks ja muudatusteks, kuid keegi ei öelnud, et idee on kasutu. See ütleb midagi.

Nüüd räägime sellest, et päikeseküttesüsteemi paigaldamine ei tasu end kunagi ära. Kuigi tähtaeg tasub end ära

Meie riigis on palju sildu. See on võrreldav päikesekollektorite või akude kasutusiga. Aga kui vaadata kõigi energiaressursside hinnakasvu dünaamikat, siis võib eeldada, et see väheneb peagi täiesti vastuvõetava ajaraamini.

Nüüd räägime sellest, kuidas süsteemi luua. Kõigepealt tuleb kindlaks teha oma kodu ja pere vajadused sooja ja sooja vee järele. Päikeseküttesüsteemi arvutamise üldine metoodika on järgmine:

• Teades, millises piirkonnas maja asub, saate teada, kui palju päikesevalgust langeb aasta igal kuul 1m2 pinnale. Eksperdid nimetavad seda insolatsiooniks. Nende andmete põhjal saate seejärel hinnata, kui palju päikesepaneele vajate. Kuid kõigepealt peate kindlaks määrama, kui palju soojust on vaja sooja vee valmistamiseks ja soojendamiseks.
• Kui teil on kuumaveearvesti, siis teate igakuiselt kasutatava kuuma vee kogust. Kuva kuu keskmised tarbimisandmed või arvuta maksimumtarbimise järgi – kes tahab. Samuti peaksid teil olema andmed soojakadude kohta kodus.
• Heitke pilk päikesekütteseadmetele, mida soovite paigaldada. Omades andmeid nende toimivuse kohta, saate ligikaudselt määrata oma vajaduste katmiseks vajalike elementide arvu.

Lisaks päikesesüsteemi komponentide arvu määramisele peate määrama paagi mahu, kuhu koguneb kuuma vee jaoks kuum vesi. Seda saab hõlpsasti teha, kui tead oma pere tegelikke kulutusi. Kui teil on paigaldatud soojaveearvesti ja teil on andmeid mitme aasta kohta, saate kuvada keskmise tarbimise päevas (jagage kuu keskmine tarbimine päevade arvuga). See on ligikaudu vajalik paagi maht. Aga paak tuleb võtta umbes 20% varuga. Igaks juhuks.

Kui sooja veevarustust või arvestit pole, võite kasutada tarbimisnorme. Üks inimene kulutab päevas keskmiselt 100-150 liitrit vett. Teades, kui palju inimesi majas alaliselt elab, arvutate vajaliku mahuti mahu: norm korrutatakse elanike arvuga.

Peab kohe ütlema, et päikeseküttesüsteem on ratsionaalne (tasuvuse seisukohalt) Kesk-Venemaa jaoks, mis katab umbes 30% soojuse vajadusest ja varustab täielikult. kuum vesi. See on keskmine tulemus: mõnel kuul annab päikesesüsteem kütte 70-80% ja mõnel kuul (detsember-jaanuar) vaid 10%. Jällegi sõltub palju päikesepaneelide tüübist ja elukohapiirkonnast.

Veelgi enam, küsimus pole ainult "põhjas" või "lõunas". Küsimus on päikeseliste päevade arvus. Näiteks väga külmas Tšukotkas on päikeseküte väga tõhus: päike paistab seal peaaegu alati. Inglismaa märksa pehmemas kliimas igaveste ududega on selle efektiivsus ülimalt madal.
;

Tulemused

Vaatamata paljudele kriitikutele, kes räägivad päikeseenergia ebaefektiivsusest ja liiga pikast tasuvusajast, kõik rohkem inimesi vähemalt osaliselt üle minna alternatiivsed allikad. Lisaks säästmisele köidab paljusid sõltumatus riigist ja selle hinnapoliitika. Et investeeritud raha raisatud summasid mitte kahetseda, võite esmalt läbi viia katse: teha oma kätega üks päikesepatareipaigaldistest ja otsustada ise, kui atraktiivne see teie jaoks on (või mitte).

Päikeseküte on elamu kütmise meetod, mis muutub iga päevaga üha populaarsemaks paljudes, peamiselt arenenud maailma riikides. Suurimate kordaminekutega päikesesoojusenergia vallas võib tänapäeval kiidelda Lääne- ja Kesk-Euroopa. Euroopa Liidus on taastuvenergia tööstuse aastane kasv viimasel kümnendil olnud 10–12%. See arengutase on väga oluline näitaja.

päikesekollektor

Üks ilmsemaid päikeseenergia kasutusvaldkondi on selle kasutamine vee ja õhu soojendamiseks (jahutusvedelikuna). Kliimapiirkondades, kus valitseb külm ilm, eest mugav viibimine inimesed on kohustatud arvutama ja korraldama iga elamu küttesüsteemid. Neil peab olema sooja veevarustus erinevate vajaduste jaoks ning majad peavad olema ka köetud. kindlasti, parim variant siin on rakendus, kus nad töötavad automatiseeritud süsteemid soojusvarustus.

Tootmisprotsessi ajal on vaja suuri igapäevast sooja veevarustust tööstusettevõtted. Näitena võib tuua Austraalia, kus peaaegu 20 protsenti kogu tarbitavast energiast kulub jahutusvedeliku soojendamisele temperatuurini, mis ei ületa 100 o C. Seetõttu on mõnes arenenud lääneriigis ja suuremal määral Iisraelis Põhja-Ameerika, Jaapanis ja loomulikult Austraalias laieneb päikeseküttesüsteemide tootmine väga kiiresti.

Lähitulevikus on energeetika areng kahtlemata suunatud päikesekiirguse kasutamisele. Päikesekiirguse tihedus maapinnal on keskmiselt 250 W ruutmeetri kohta. Ja seda hoolimata asjaolust, et inimmajanduslike vajaduste rahuldamiseks kõige vähem tööstuspiirkondades piisab kahest vatist ruutmeetri kohta.

Päikeseenergia ja teiste fossiilkütuste põlemisprotsesse kasutavate energiasektorite eeliseks on toodetava energia keskkonnasõbralikkus. Päikeseseadmete tööga ei kaasne kahjulike heitmete sattumist atmosfääri.

Seadmete rakendusskeemi, passiivsete ja aktiivsete süsteemide valik

Päikesekiirguse kasutamiseks kodu küttesüsteemina on kaks skeemi. Need on aktiivsed ja passiivsed süsteemid. Passiivsed päikeseküttesüsteemid on sellised, kus maja ise või selle üksikud osad toimivad elemendina, mis neelab otseselt päikesekiirgust ja toodab sellest soojust. Need elemendid võivad olla tara, katus või konkreetse skeemi alusel ehitatud hoone üksikud osad. Passiivsetes süsteemides ei kasutata mehaanilisi liikuvaid osi.

Aktiivsed süsteemid töötavad maja kütmiseks vastupidise skeemi alusel, nad kasutavad aktiivselt mehaanilisi seadmeid (pumbad, mootorid; nende kasutamisel arvutatakse ka vajalik võimsus).

Disainilt kõige lihtsam ja kõige odavam rahaliselt Vooluahelate paigaldamisel kasutatakse passiivseid süsteeme. Sellised kütteskeemid ei nõua täiendavate seadmete paigaldamist päikesekiirguse neelamiseks ja järgnevaks jaotamiseks kodu küttesüsteemis. Selliste süsteemide töö põhineb põhimõttel otseküte elamispind otse läbi lõunaküljel asuvate valgust läbilaskvate seinte. Lisaküttefunktsiooni pakuvad maja piirdeelementide välispinnad, mis on varustatud läbipaistvate ekraanide kihiga.

Päikesekiirguse soojusenergiaks muundamise protsessi käivitamiseks kasutatakse läbipaistva pinnaga päikesevastuvõtjate kasutamisel põhinevat projekteerimissüsteemi, kus põhifunktsiooniks on "kasvuhooneefekt" klaasi võime hoida soojuskiirgust , tõstes seeläbi ruumis temperatuuri.

Väärib märkimist, et ainult ühte tüüpi süsteemi kasutamine ei pruugi olla täiesti õigustatud. Tihti näitavad hoolikad arvutused, et integreeritud süsteemide kasutamisega on võimalik oluliselt vähendada soojuskadusid ja hoone energiavajadust. Nii aktiivsete kui ka passiivsete süsteemide üldine töö positiivsete omaduste kombineerimisel annab maksimaalse efekti.

Tüüpiline efektiivsuse arvutus näitab, et passiivne päikesekiirgus tagab umbes 14–16 protsenti teie kodu küttevajadusest. Selline süsteem on soojuse tootmise protsessi oluline komponent.

Siiski, hoolimata teatud positiivseid jooni passiivsed süsteemid, peamised võimalused hoone soojavajaduse täielikuks rahuldamiseks eeldavad siiski aktiivsete kütteseadmete kasutamist. Süsteemid, mille ülesandeks on päikesekiirguse otsene neelamine, akumuleerimine ja levitamine.

Planeerimine ja arvutamine

Arvutage välja päikeseenergiat kasutavate aktiivsete küttesüsteemide (kristallilised päikesepatareid, päikesekollektorid) paigaldamise võimalus, eelistatavalt hoone projekteerimise etapis. Kuid siiski pole see punkt kohustuslik, sellise süsteemi paigaldamine on võimalik ka olemasolevale projektile, olenemata selle ehitamise aastast (edu aluseks on kogu skeemi korrektne arvutamine).

Tehnika on paigaldatud maja lõunapoolsesse külge. Selline paigutus loob tingimused sissetuleva päikesekiirguse maksimaalseks neeldumiseks talvel. Päikeseenergiat muundavad ja fikseeritud konstruktsioonile paigaldatavad fotoelemendid on kõige tõhusamad, kui need on paigaldatud maapinna suhtes köetava hoone geograafilise asukohaga võrdse nurga all. Katuse nurk, maja pöörlemisaste lõuna suunas - need on olulised punktid, mida tuleb kogu kütteskeemi arvutamisel arvesse võtta.

Päikese fotoelemendid ja päikesekollektorid tuleb paigaldada energiatarbimiskohale võimalikult lähedale. Pidage meeles, et mida lähemale vannitoa ja köögi ehitate, seda vähem on soojuskadu (selles variandis saate läbi ühe päikesekollektoriga, mis soojendab mõlemat tuba). Peamine hindamiskriteerium vajalike seadmete valimisel on selle tõhusus.

Päikeseküttesüsteemid aktiivne tegevus, jagunevad järgmiste kriteeriumide alusel järgmistesse rühmadesse:

1. Varulülituse rakendamine;
2. Töö hooajalisus (aastaringselt või teatud hooajal);
3. Funktsionaalsed eesmärgid - kütte-, soojavee- ja kombineeritud süsteemid;
4. Kasutatav jahutusvedelik on vedelik või õhk;
5. Rakendatud tehniline lahendus ahelate arv (1, 2 või rohkem).

Üldised majandusandmed on ühe seadmetüübi valimisel peamiseks teguriks. Kogu süsteemi pädev soojusarvutus aitab teil teha õige otsuse. Arvutus tuleb läbi viia, võttes arvesse igaühe näitajaid konkreetsed ruumid, kus on planeeritud päikesekütte ja (või) sooja veevarustuse korraldamine. Arvesse tasub võtta hoone asukohta, looduslikke klimaatilisi tingimusi, ümberasustatava maksumuse suurust. energiaressurss. Õige arvutus ja soojusvarustuse korraldusskeemi edukas valik on päikeseenergia seadmete kasutamise majandusliku otstarbekuse võti.

Päikeseküttesüsteem

Kõige sagedamini kasutatav kütteskeem on päikesekollektorite paigaldamine, mis täidavad neeldunud energia salvestamise funktsiooni spetsiaalses mahutis - aku.

Tänapäeval on kõige levinumad eluruumide kaheahelalised kütteskeemid, milles sunnisüsteem jahutusvedeliku ringlus kollektoris. Selle tööpõhimõte on järgmine. Soe vesi tarnitakse kohast ülemine punkt mahuti, toimub protsess vastavalt füüsikaseadustele automaatselt. Külm Jooksev vesi rõhk juhitakse paagi alumisse ossa, see vesi tõrjub välja paagi ülemisse ossa koguneva soojendatud vee, mis seejärel siseneb maja soojaveevarustussüsteemi, et rahuldada oma majapidamis- ja küttevajadusi.

Ühepereelamule paigaldatakse tavaliselt 400–800 liitrine akumulatsioonipaak. Selliste mahtude soojusvedeliku soojendamiseks olenevalt looduslikud tingimused Päikesekollektori pindala on vaja õigesti arvutada. Samuti on vaja seadmete kasutamist majanduslikult põhjendada.

Päikeseküttesüsteemi paigaldamise standardvarustus on järgmine:

• Otse päikesekollektor ise;
• Kinnitussüsteem (toed, talad, hoidikud);
• Mahuti;
• Jahutusvedeliku liigset paisumist kompenseeriv paak;
• Pumba töö juhtseade;
• Pump (ventiilide komplekt);
• Temperatuuriandurid;
• Soojusvahetusseadmed (kasutatakse suurte mahtudega ahelates);
• Soojusisolatsiooniga torud;
• Ohutus- ja juhtventiilid;
• Paigaldamine.

Süsteem, mis põhineb soojust neelavatel paneelidel. Selliseid paneele kasutatakse tavaliselt uue ehituse etapis. Nende paigaldamiseks on vaja ehitada spetsiaalne konstruktsioon, mida nimetatakse kuumaks katuseks. See tähendab, et paneelid tuleb paigaldada otse katusekonstruktsiooni, kasutades katuseelemente seadme korpuse komponentidena. Selline paigaldus vähendab teie kulusid küttesüsteemi loomisel, kuid nõuab kvaliteetset tööd seadmete ja katuse ühenduskohtade hüdroisolatsioonil. See seadmete paigaldamise meetod nõuab kõigi tööetappide hoolikat kavandamist ja kavandamist. On vaja lahendada palju probleeme, mis on seotud torude vedamise, akumulatsioonipaagi paigutamise, pumba paigaldamise ja kallete reguleerimisega. Paigaldamisel tuleb lahendada päris palju probleeme, kui hoonet ei pöörata kõige paremini lõuna poole.

Üldiselt erineb päikeseküttesüsteemi projekt teistest erineval määral. Muutumatuks jäävad vaid süsteemi aluspõhimõtted. Seetõttu esitage vajalike osade täpne loend täielik paigaldus kogu süsteemi paigaldamine on võimatu, kuna paigaldamise ajal võib osutuda vajalikuks kasutada täiendavaid elemente ja materjale.

Vedelküttesüsteemid

Vedela jahutusvedeliku baasil töötavates süsteemides kasutatakse salvestusvahendina tavalist vett. Energia neeldumine toimub lameda disainiga päikesekollektorites. Energia koguneb akumulatsioonipaaki ja tarbitakse vastavalt vajadusele.

Energia ülekandmiseks salvestusseadmest hoonesse kasutatakse vesi-vesi või vesi-õhk soojusvahetit. Kuuma veevarustussüsteem on varustatud lisapaagiga, mida nimetatakse eelsoojenduspaagiks. Vesi kuumeneb selles päikesekiirguse toimel ja siseneb seejärel tavapärasesse veesoojendisse.

Õhkküttesüsteem

See süsteem kasutab soojuskandjana õhku. Jahutusvedelikku soojendatakse lamedas päikesekollektoris ning seejärel siseneb soojendatud õhk köetavasse ruumi või spetsiaalsesse salvestusseadmesse, kus neeldunud energia kogutakse spetsiaalsesse otsikusse, mida soojendab sissetulev kuum õhk. Tänu sellele funktsioonile jätkab süsteem maja soojaga varustamist ka öösel, kui päikesekiirgust pole.

Sund- ja loomuliku tsirkulatsiooniga süsteemid

Loodusliku tsirkulatsiooni süsteemide töö aluseks on jahutusvedeliku iseseisev liikumine. Temperatuuri tõusu mõjul kaotab see tiheduse ja kaldub seetõttu seadme ülemisse ossa. Sellest tulenev rõhuerinevus paneb seadme tööle.

Kirjeldus:

Sotši olümpiaalade kujundamisel on eriti oluline keskkonnasõbralike taastuvate energiaallikate ja ennekõike päikesekiirguse energia kasutamine. Sellega seoses on kogemused passiivsete päikeseenergia soojusvarustussüsteemide väljatöötamisel ja rakendamisel elamutes ja ühiskondlikud hooned Liaoningi provintsis (Hiina), kuna geograafiline asukoht ja kliimatingimused see osa Hiinast on võrreldavad Sotši sarnaste omadustega.

Hiina Rahvavabariigi kogemus

Zhao Jinling, Ph.D. tehnika. Teadused, Daliani Polütehniline Ülikool (PRC), praktikant tööstuslike soojusenergiasüsteemide osakonnas,

A. Ja Šelginski, tehnikadoktor. teadused, prof., teadus. Juhataja, MPEI (TLÜ), Moskva

Sotši olümpiaalade kujundamisel on eriti oluline keskkonnasõbralike taastuvate energiaallikate ja ennekõike päikesekiirguse energia kasutamine. Sellega seoses pakuvad huvi Liaoningi provintsi (Hiina) elamutes ja avalikes hoonetes passiivsete päikeseküttesüsteemide arendamise ja rakendamise kogemus, kuna selle Hiina osa geograafiline asukoht ja kliimatingimused on võrreldavad Sotši omadega.

Taastuvate energiaallikate (TAV) kasutamine soojusvarustussüsteemides on praegu asjakohane ja väga paljutõotav, eeldusel, et seda küsimust käsitletakse pädevalt, kuna traditsioonilised energiaallikad (nafta, gaas jne) ei ole piiramatud. Sellega seoses on paljud riigid, sealhulgas Hiina, minemas üle keskkonnasõbralike taastuvate energiaallikate kasutamisele, millest üks on päikesekiirguse soojus.

Päikesesoojuse tõhusa kasutamise võimalus Hiina Rahvavabariigis sõltub piirkonnast, kuna kliimatingimused erinevad osad riigid on väga erinevad: parasvöötme mandriosast (läänes ja põhjas) kuumade suvede ja karmide talvedega, subtroopilisest riigi keskosas kuni troopilise mussoonini lõunarannikul ja saartel, mille määrab selle territooriumi geograafiline asukoht, kus objekt asub. asub (tabel).

Tabel Päikeseressursside jaotus kogu Hiinas

Tsoon Aastane kestus insolatsioon, h Päikeseenergia kiirgus, MJ/(m 2 .aasta) Piirkond Hiina Asjakohased valdkonnad teistes maailma riikides I 2 800-3 300 7 550-9 250 Tiibet jne. Pakistani ja India põhjapiirkonnad II 3 000-3 200 5 850-7 550 Hebei jne. Jakarta (Indoneesia) III 2 200-3 000 5 000-5 850 Peking, Dalian jne. Washington (USA) IV 1 400-2 200 4 150-5 000 Hubzhi, Hunan jne. Milano (Itaalia), Saksamaa, Jaapan V 1 000-1 400 3 350-4 150 Sichuan ja Guizhou Pariis (Prantsusmaa), Moskva (Venemaa)

Liaoningi provintsis jääb päikesekiirguse intensiivsus vahemikku 5000–5850 MJ/m2 aastas (Sotšis umbes 5000 MJ/m2 aastas), mis võimaldab hoonete kütte- ja jahutussüsteeme aktiivselt kasutada, mis põhinevad päikesekiirguse energia. Sellised päikesekiirguse ja välisõhu soojust muundavad süsteemid võib jagada aktiivseteks ja passiivseteks.

Passiivsed päikeseküttesüsteemid (PSHS) kasutavad soojendatud õhu loomulikku tsirkulatsiooni (joonis 1), st gravitatsioonijõude.

Aktiivsed päikesesoojussüsteemid (joonis 2) kasutavad oma töö tagamiseks täiendavaid energiaallikaid (näiteks elekter). Päikesekiirguse soojus siseneb päikesekollektoritesse, kus see osaliselt akumuleerub ja kantakse üle vahepealsesse jahutusvedelikku, mis transporditakse ja jaotatakse pumpade abil mööda ruumi.

Võimalikud on nullkütte- ja külmatarbimisega süsteemid, kus sobivad siseõhu parameetrid on tagatud ilma täiendava energiakuluta, mille põhjuseks on:

• vajalik soojusisolatsioon;
• valik ehitusmaterjalid vastavate soojus- ja külmasalvestusomadustega hooned;
• vastavate omadustega täiendavate soojus- ja külmaakude süsteemis kasutamine.

Joonisel fig. Joonisel 3 on kujutatud hoone passiivse küttesüsteemi töö täiustatud skeem koos elementidega (kardinad, ventiilid), mis võimaldavad ruumisisese õhutemperatuuri täpsemalt reguleerida. Hoone lõunaküljele on paigaldatud nn Trombe sein, mis koosneb massiivsest seinast (betoon, tellis või kivi) ja välisküljel seinast lühikese vahemaa kaugusel paigaldatud klaasvaheseinast. Massiivse seina välispind on värvitud tumedaks. Klaasvaheseina kaudu soojendatakse massiivset seina ning klaasvaheseina ja massiivse seina vahel asuvat õhku. Köetav massiivne sein kannab kiirguse ja konvektiivse soojusvahetuse tõttu kogunenud soojuse tuppa. Seega ühendab see disain kollektori ja soojusakumulaatori funktsioonid.

Klaasvaheseina ja seina vahelises kihis paiknevat õhku kasutatakse jahutusvedelikuna külmal perioodil ja päikesepaistelistel päevadel ruumi soojuse varustamiseks. Vältimaks öisel külmaperioodil soojuse väljavoolu keskkonda ja liigse soojuse sissevoolu päikselised päevad Soojal perioodil kasutatakse kardinaid, mis vähendavad oluliselt soojusvahetust täisseina ja väliskeskkonna vahel.

Kardinad on valmistatud hõbedase kattega mittekootud materjalidest. Vajaliku õhuringluse tagamiseks kasutatakse õhuventiile, mis asuvad täisseina ülemises ja alumises osas. Õhuklappide töö automaatne juhtimine võimaldab säilitada vajalikke soojuse sisse- või väljavoolusid hooldatavas ruumis.

Passiivne päikeseküttesüsteem toimib järgmiselt:

1. Külmadel perioodidel (küte):

• päikesepaisteline päev - kardin on üles tõstetud, klapid on avatud (joonis 3a). See viib massiivse seina soojenemiseni läbi klaasvaheseina ja vahelises kihis paikneva õhu soojenemiseni klaasist vahesein ja sein. Soojus siseneb ruumi köetavast seinast ja vahekihis soojendatud õhust, ringledes läbi vahekihi ja ruumi erinevatel temperatuuridel õhutiheduse erinevusest põhjustatud gravitatsioonijõudude mõjul (looduslik tsirkulatsioon);
• öö, õhtu või pilvine päev - kardin on langetatud, klapid on suletud (joonis 3b). Soojuse väljavool väliskeskkonda väheneb oluliselt. Temperatuuri ruumis hoiab soojusvoog massiivsest seinast, mis on kogunud selle päikesekiirguse soojuse;

2. Soojal ajal (jahutamine):

• päikesepaisteline päev - kardin on langetatud, alumised klapid on avatud, ülemised on suletud (joonis 3c). Kardin kaitseb massiivset seina päikesekiirguse eest kuumenemise eest. Välisõhk siseneb tuppa maja varjutatud küljelt ja väljub läbi klaasvaheseina ja seina vahelise kihi keskkonda;
• öö, õhtu või pilvine päev - kardin on üles tõstetud, alumised klapid on avatud, ülemised suletud (joonis 3d). Välisõhk siseneb ruumi maja vastasküljelt ja väljub keskkonda klaasvaheseina ja täisseina vahelise kihi kaudu. Sein jahutatakse konvektiivse soojusvahetuse tulemusena kihti läbiva õhuga ning soojuse väljavoolust kiirguse kaudu keskkonda. Jahutatud sein sisse päeval toetab vajalikku temperatuuri režiim ruumis.

Välja töötatud hoonete passiivsete päikeseküttesüsteemide arvutamine matemaatilised mudelid mittestatsionaarne soojusülekanne loomuliku konvektsiooni käigus, et tagada ruumidele vajalikud temperatuuritingimused olenevalt ümbritsevate konstruktsioonide termofüüsikalistest omadustest, päikesekiirguse ja välisõhu temperatuuri igapäevastest muutustest.

Usaldusväärsuse määramiseks ja saadud tulemuste selgitamiseks töötati välja Daliani polütehnilises ülikoolis Dalianis asuva passiivsete päikeseküttesüsteemidega elamu eksperimentaalne mudel, valmistati ja uuriti. Trombe müür asub ainult lõunafassaadil, automaatikaga õhuklapid ja kardinad (joon. 3, foto).

Katse läbiviimisel kasutasime:

• väike ilmajaam;
• instrumendid päikesekiirguse intensiivsuse mõõtmiseks;
• anemograaf RHAT-301 siseõhu kiiruse määramiseks;
• TR72-S termomeeter ja termopaarid ruumitemperatuuri mõõtmiseks.

Eksperimentaalsed uuringud viidi läbi aasta soojal, ülemineku- ja külmal perioodil erinevates ilmastikutingimustes.

Probleemi lahendamise algoritm on toodud joonisel fig. 4.

Katsetulemused kinnitasid saadud arvutuslike seoste usaldusväärsust ja võimaldasid korrigeerida individuaalseid sõltuvusi konkreetseid piirtingimusi arvestades.

Praegu on Liaoningi provintsis palju passiivseid päikeseküttesüsteeme kasutavaid elamuid ja koole.

Passiivsete päikeseküttesüsteemide analüüs näitab, et need on teatud kliimapiirkondades võrreldes teiste süsteemidega üsna paljutõotavad järgmistel põhjustel:

• odavus;
• hoolduse lihtsus;
• usaldusväärsus.

Passiivsete päikeseküttesüsteemide miinusteks on asjaolu, et välisõhu temperatuuri muutumisel üle arvutustes aktsepteeritud piiride võivad siseõhu parameetrid nõutavatest (arvutuslikest) erineda.

Hea energiasäästuefekti saavutamiseks hoonete kütte- ja jahutussüsteemides temperatuuritingimuste täpsema hoidmisega kindlaksmääratud piirides on soovitav kombineerida passiivse ja aktiivse päikesekütte- ja jahutussüsteemide kasutamine.

Sellega seoses on vaja täiendavaid teoreetilisi uuringuid ja eksperimentaalset tööd füüsikaliste mudelite kallal, võttes arvesse varem saadud tulemusi.

Kirjandus

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Trombe seinaga täiustatud passiivse päikesemaja dünaamiline soojustõhususe simulatsioon ISES Solar Word Congress, 2007, Peking, Hiina, Vols 1-V: 2234-2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Passiivsete päikeseküttesüsteemide dünaamilise soojusvastuse uuring. Harbini Tehnoloogiainstituudi ajakiri (uus seeria). 2007. Vol. 14: 352–355.