Arbetet med ankaret och samlaren i en likströmsgenerator

Specifikationerna för att använda solfångare

Huvuddraget med solfångare, som skiljer dem från andra typer av värmegeneratorer, är deras cykliska natur. Om det inte finns sol finns det heller ingen värmeenergi. Som ett resultat är sådana attityder passiva på natten.

Den genomsnittliga dagliga värmeproduktionen beror direkt på längden på dagsljus. Det senare bestäms för det första av områdets geografiska latitud och för det andra av säsongen. Under sommarperioden, som är toppen av isolering på norra halvklotet, kommer samlaren att arbeta med maximal effektivitet. På vintern sjunker produktiviteten och når ett minimum i december-januari.

På vintern minskar solfångarens effektivitet inte bara på grund av en minskning av dagsljusens varaktighet utan också på grund av en förändring av solljusets infallsvinkel. Fluktuationer i solfångarens prestanda under hela året bör beaktas vid beräkning av dess bidrag till värmeförsörjningssystemet.

En annan faktor som kan påverka solfångarens produktivitet är klimatfunktionerna i regionen. På vårt lands territorium finns det många platser där solen är gömd bakom ett tjockt molnlager eller bakom en slöja av dimma i 200 eller fler dagar om året. I molnigt väder sjunker inte solfångarens prestanda till noll, eftersom den kan fånga spridd solljus, men det minskar avsevärt.

Uppsamlare vattenförsörjningssystem

Om en kollektor ingår i systemet, oavsett vilken enhet som är installerad i kretsen, läggs en separat gren till den. Samtidigt ökar rörens totala längd, men följande positiva aspekter uppträder:

1. Vid alla punkter i vattenintaget kommer det alltid att finnas ett stabilt och lika tryck;
2. När du klickar i reducerarens kollektorutlopp i denna gren, lämplig för alla rörsystem, kan du justera trycket och det kommer att skilja sig från det totala värdet;
3. Varje inkoppling mellan uppsamlaren och avtappningspunkten för vatten är ett enda rörstycke som i hemlighet kan fästas i golvet, i väggen eller i en väggnisch;
4. Alla VVS-armaturer kan stängas av utan att stoppa hela kallvattnet eller varmvattenförsörjningen för reparation eller utbyte.

Nackdelar med kollektorkretsen:

1. Längre rörlängder ökar automatiskt det hydrauliska motståndet i ledningen;
2. På grund av den ökade linjens längd kommer samlaren inte att fungera i det naturliga vattendirektivet, vilket kan påverka valet eller ändringen av värmesystemet;
3. Om det är omöjligt att göra rörsystemet i hemlighet fixerat i väggar eller nischer, kan en stor ansamling av rör tvinga att ändra interiören eller till och med utformningen av lokalerna.

Principen för drift och typer av solfångare

Nu är det dags att säga några ord om solfångarens struktur och funktion. Huvudelementet i dess design är en adsorberare, som är en kopparplatta med ett rör svetsat på det. Absorberar värmen från solens strålar som faller på den, plattan (och med den röret) värms snabbt upp. Denna värme överförs till den flytande värmebäraren som cirkulerar genom röret, som i sin tur transporterar den vidare längs systemet.

Den fysiska kroppens förmåga att absorbera eller reflektera solens strålar beror främst på dess yta. Till exempel reflekterar en spegelyta perfekt ljus och värme, men en svart absorberar tvärtom. Det är därför en svart beläggning appliceras på adsorberarens kopparplatta (det enklaste alternativet är svart färg).

Hur solfångaren fungerar

1. Solfångare. 2. Buffertank. 3. Varmt vatten.

4. Kallt vatten. 5. Kontroller. 6. Värmeväxlare.

7. Vattenpump. 8. Het ström. 9. Kall ström.

Det är också möjligt att öka mängden värme som tas emot från solen genom att välja rätt glas som täcker adsorberaren. Vanligt glas är inte tillräckligt transparent. Dessutom bländar den och speglar en del av det infallande solljuset. I solfångare försöker de som regel att använda specialglas med lågt järninnehåll, vilket ökar dess transparens. För att minska andelen reflekterat av ytan appliceras en antireflekterande beläggning på glaset. Och så att damm och fukt inte kommer in i uppsamlaren, vilket också minskar genomströmningen av glaset, är fodralet förseglat och ibland till och med fyllt med en inert gas.

Trots alla dessa knep är effektiviteten hos solfångare fortfarande långt ifrån 100%, vilket beror på ofullkomligheten i deras design. Den uppvärmda adsorberplattan strålar ut en del av den mottagna värmen till omgivningen och värmer upp luften i kontakt med den. För att minimera värmeförlusten måste adsorberaren isoleras. Sökandet efter ett effektivt sätt att isolera adsorberaren ledde ingenjörer till att skapa flera typer av solfångare, varav de vanligaste är platta och rörformiga vakuumuppsamlare.

Platta solfångare

Platta solfångare.
Utformningen av en platt solfångare är extremt enkel: det är en metallbox täckt med glas på toppen. Som regel används mineralull för värmeisolering av fodralets botten och väggar. Det här alternativet är långt ifrån perfekt, eftersom överföring av värme från adsorberaren till glaset med hjälp av luften inuti lådan inte är utesluten. Med en stor temperaturskillnad inuti kollektorn och utsidan är värmeförlusterna ganska betydande. Som ett resultat blir en platt solfångare, som fungerar perfekt på våren och sommaren, extremt ineffektiv på vintern.

Platt solfångarenhet

1. Insugningsrör. 2. Säkerhetsglas.

3. Absorptionsskikt. 4. Aluminiumram.

5. Kopparrör. 6. Värmeisolator. 7. Utloppsrör.

Rörformiga vakuum solfångare

Rörformiga vakuum solfångare.
En solvakuumuppsamlare är en panel som består av ett stort antal relativt tunna glasrör. En adsorberare finns inuti var och en av dem. För att utesluta värmeöverföring med gas (luft) evakueras rören. Det beror på frånvaron av gas nära adsorberarna att vakuumuppsamlare har låga värmeförluster även i frostigt väder.

Vakuumgrenrörsenhet

1. Värmeisolering. 2. Värmeväxlarhus. 3. Värmeväxlare (samlare)

4. Förseglad kontakt. 5. Dammsugarslang. 6. Kondensator.

7. Absorberande platta. 8. Värmerör med arbetsvätska.

Tillämpningar av solfångare

Huvudsyftet med solfångare, liksom alla andra värmeproducenter, är att värma byggnader och förbereda vatten för ett varmvattenförsörjningssystem. Det återstår att ta reda på vilken typ av solfångare som är bäst lämpad för att utföra en viss funktion.

Platta solfångare, som vi fick reda på, har bra prestanda på våren och sommaren, men är ineffektiva på vintern. Av detta följer att det är opraktiskt att använda dem för uppvärmning, vars behov exakt uppträder med kallt väder. Detta betyder dock inte att det inte finns någon affär alls för denna utrustning.

Platta samlare har en obestridlig fördel - de är betydligt billigare än vakuummodeller, därför är det vettigt att köpa dem i fall där det planeras att använda solenergi enbart på sommaren.Platta solfångare klarar perfekt uppgiften att förbereda vatten för varmvattenförsörjning på sommaren. Ännu oftare används de för att värma vatten till en behaglig temperatur i utomhuspoolerna.

Rörformiga vakuumuppsamlare är mer mångsidiga. Med ankomsten av vinterkylan minskar deras prestanda inte lika mycket som för platta modeller, vilket innebär att de kan användas året runt. Detta gör det möjligt att använda sådana solfångare inte bara för varmvattenförsörjning utan också i värmesystemet.

Jämförelse av platta och vakuum solfångare.

Kostnad för utrustning

Många husägare har fel i tron ​​att ett pannrumsgrenrör är värt fantastiska pengar. I VVS-butiker hittar du många modeller utan några klockor och visselpipor, som bara kostar 200-500 rubel. Sådan utrustning kommer inte att ha regleringsmekanismer, termiska huvuden och andra ytterligare element, och de är konstruerade för högst 2-3 kretsar.

Modeller med utökad funktionalitet kostar ägaren till ett hus eller en industribyggnad som vill organisera ett kompetent värmesystem, cirka 4-5 tusen rubel. Ett långt rör med flera topp- och bottenutlopp kommer att vara komplett med termiska huvuden, flödesmätare, pilar och andra delar. Sådana strukturer produceras ofta av ryska tillverkare eller varumärken i grannländerna. Den dyraste är importerad utrustning med automatisk justering, som kostar 10-16 tusen rubel.

Arrangemang av solfångare

Effektiviteten hos en solfångare beror direkt på mängden solljus som faller på adsorberaren. Av detta följer att samlaren ska placeras i ett öppet utrymme, där en skugga från närliggande byggnader, träd nära berg etc. aldrig faller (eller åtminstone under den längsta tiden).

Det är inte bara samlarens plats som spelar roll, utan också dess orientering. Den mest "soliga" sidan på vår norra halvklot är den södra, vilket i idealfallet innebär att reservoarens "speglar" ska vändas strikt mot söder. Om det är tekniskt omöjligt att göra detta bör du välja riktning så nära söder - sydväst eller sydost som möjligt.

Man bör inte glömma bort en sådan parameter som solfångarens lutningsvinkel. Vinkelns värde beror på avvikelsen från solens position från zeniten, som i sin tur bestäms av latituden för det område där utrustningen kommer att användas. Om lutningsvinkeln inte är korrekt inställd kommer den optiska energiförlusten att öka avsevärt, eftersom en betydande del av solljuset kommer att reflekteras från samlarglaset och därför inte når absorberaren.

Excitationslindningar

DC-generatorenheten har potential att endast användas i små elektriska maskiner. Först och främst för användning av enheter med låg effekt är användning av permanentmagneter tillåten. I andra fall kan endast solenoider - spolar med en kärna - eller exciteringslindningar skapa ett magnetiskt flöde med tillräcklig styrka. Efter den typ av mat de äter generatorer kan delas in i följande klasser:

• med oberoende spänning;
• självupphetsad.

För den första operationen krävs en extra strömkälla. Detta är den största nackdelen med denna typ av maskin, så deras användning är begränsad. I generatorer med oberoende excitation drivs lindningarna från ankaret. Elektriska maskiner ordnade enligt detta schema, delas i tur och ordning upp i tre typer:

• shunt (med parallell excitation);
• serie (med serie);
• sammansatta generatorer (med parallella och seriens exciteringsspolar).

Hur man väljer en solfångare med rätt effekt

Om du vill att ditt hems värmesystem ska klara uppgiften att upprätthålla en behaglig temperatur i lokalerna och varmt, inte ljummet vatten rann ut från kranarna och samtidigt planera att använda en solfångare som värmegenerator, du måste beräkna den nödvändiga utrustningseffekten i förväg.

Samtidigt kommer det att vara nödvändigt att ta hänsyn till ett ganska stort antal parametrar, inklusive syftet med kollektorn (varmvattenförsörjning, uppvärmning eller deras kombination), objektets värmebehov (total yta för uppvärmda rum eller genomsnittlig daglig varmvattenförbrukning), klimatförhållanden i regionen, egenskaper hos samlarinstallationen.

I princip är det inte så svårt att göra sådana beräkningar. Prestanda för varje modell är känd, vilket innebär att du enkelt kan uppskatta antalet samlare som krävs för att förse huset med värme. Företag som arbetar med produktion av solfångare har information (och kan tillhandahålla den till konsumenten) om förändringen i kraften hos utrustningen beroende på områdets geografiska latitud, lutningsvinkeln för "speglarna", avvikelsen från deras orientering från sydlig riktning, etc., vilket gör det möjligt att göra nödvändiga korrigeringar vid beräkning av samlarens prestanda.

När du väljer önskad kollektorkapacitet är det mycket viktigt att uppnå en balans mellan brist och överskott av genererad värme. Experter rekommenderar att man fokuserar på maximal möjlig samlarkapacitet, det vill säga med hjälp av indikatorn för den mest produktiva sommarsäsongen i beräkningarna. Detta strider mot den genomsnittliga användarens önskan att ta utrustningen med en marginal (det vill säga att beräkna med den kallaste månadens kraft), så att värmen från kollektorn räcker även på mindre soliga höst- och vinterdagar.

Men om du väljer en solfångare med ökad effekt, kommer du på toppen av dess prestanda, det vill säga i varmt soligt väder, att möta ett allvarligt problem: mer värme produceras än konsumeras, och detta hotar överhettning av kretsen och andra obehagliga konsekvenser ... Det finns två alternativ för att lösa detta problem: antingen installera en solfångare med låg effekt och anslut värmekällor parallellt på vintern, eller köp en modell med en stor effektreserv och ge möjligheter att tömma överflödig värme under vårsommarsäsongen .

Funktioner i

Distributionsgrenröret i vattenförsörjningsnätet gör att du själv kan ansluta ett antal enheter till en ingång. Dessutom har varje anordning en personlig anslutning och vattenstrålen skärs av direkt i uppsamlingsröret.

Förutom det faktum att närvaron av en distributör gör att du kan stänga av vattentillförseln för en eller flera VVS-enheter i en lägenhet från en punkt, är ett sådant system bekvämt i sociala byggnader, köpcentra eller hotell: om någonstans flyter, blockering av vattenflödet i motsvarande rörledning är möjlig även utan tillgång till lokalerna där händelsen inträffade.

Nackdelar med vattenförsörjningen genom grenröret:

1. Längden på vattenledningarna som används kommer att vara flera gånger längre än med det traditionella systemet, vilket kommer att öka installationskostnaderna.
2. Rör kan inte placeras i väggen, strukturen tar plats och minskar det användbara området, och detta är ett problem för små lägenheter eller lokaler.

Systemstagnation

Låt oss prata lite mer om problemen i samband med ett överskott av genererad värme. Så, låt oss säga att du har installerat en tillräckligt kraftfull solfångare som helt kan ge värme till ditt hems värmesystem. Men sommaren har kommit och behovet av uppvärmning har försvunnit. Om du kan stänga av strömförsörjningen för en elpanna eller stänga av bränsletillförseln för en gaspanna, har vi ingen kraft över solen - vi kan inte "stänga av den" när det blir för varmt.

Systemstagnation är ett av de största potentiella problemen för solfångare. Om inte tillräckligt med värme tas från uppsamlingskretsen överhettas kylmediet. Vid ett visst ögonblick kan den senare koka, vilket leder till att dess cirkulation avslutas längs kretsen. När kylvätskan svalnar och kondenserar återgår systemet till drift. Emellertid överför inte alla typer av värmeöverföringsvätskor lugnt övergången från en vätska till ett gasformigt tillstånd och vice versa. Vissa, som ett resultat av överhettning, får en geléliknande konsistens, vilket gör det omöjligt att fortsätta använda kretsen.

Endast ett stabilt avlägsnande av värmen som produceras av kollektorn hjälper till att undvika stagnation. Om beräkningen av utrustningens kraft görs korrekt är sannolikheten för problem praktiskt taget noll.

Men även i detta fall är förekomsten av force majeure inte utesluten, därför bör metoder för skydd mot överhettning förutses i förväg:

1. Installation av en reservtank för ackumulering av varmvatten. Om vattnet i varmvattenförsörjningssystemets huvudtank har nått det inställda maximumet och solfångaren fortsätter att leverera värme, växlar det automatiskt över och vattnet börjar värmas upp redan i reservtanken. Den skapade tillförseln av varmt vatten kan användas för hushållsbehov senare, i molnigt väder.

2. Uppvärmt poolvatten. Ägare av hus med pool (oavsett om de är inomhus eller utomhus) har en utmärkt möjlighet att ta bort överflödig värmeenergi. Poolens volym är ojämförligt större än volymen på hushållsförvaringsanordningar, vilket innebär att vattnet i den inte värms upp så mycket att den inte längre kan absorbera värme.

3. Tömmer varmt vatten. I avsaknad av möjligheten att spendera överskottsvärme på ett användbart sätt kan du helt enkelt tömma det uppvärmda vattnet i små portioner från lagringstanken för varmvattenförsörjning i avloppet. Samtidigt kommer det kalla vattnet som kommer in i tanken att sänka temperaturen på hela volymen, vilket kommer att fortsätta att ta bort värmen från kretsen.

4. Extern värmeväxlare med fläkt. Om solfångaren har stor kapacitet kan överskottsvärmen också vara mycket stor. I detta fall är systemet utrustat med en extra krets fylld med köldmedium. Denna extra krets är ansluten till systemet med hjälp av en värmeväxlare utrustad med en fläkt och monterad utanför byggnaden. Om det finns risk för överhettning kommer överskott av värme in i extra krets och kastas ut i luften genom värmeväxlaren.

5. Utsläpp av värme i marken. Om huset förutom solfångaren har en markvärmepump, kan överskottsvärmen ledas in i brunnen. Samtidigt löser du två problem på en gång: å ena sidan skyddar du uppsamlingskretsen från överhettning, å andra sidan återställer du värmereserven i marken som tömts under vintern.

6. Isolering av solfångaren från direkt solljus. Ur teknisk synvinkel är denna metod en av de enklaste. Naturligtvis är det inte värt att klättra upp på taket och täcka samlaren manuellt - det är svårt och osäkert. Det är mycket mer rationellt att installera en fjärrstyrd slutare, som en rulljalusi. Du kan även ansluta spjällkontrollenheten till styrenheten - vid en farlig temperaturökning i kretsen stängs grenröret automatiskt.

7. Tömning av kylvätska. Denna metod kan betraktas som kardinal, men samtidigt är den ganska enkel. Om det finns risk för överhettning dräneras kylvätskan med en pump i en specialtank integrerad i systemkretsen. När förhållandena blir gynnsamma återför pumpen kylvätskan till kretsen och uppsamlaren återställs.

Installera grenrörsblocket

Installation av värmeuppsamlare utförs i närheten av pannan... Kylarrör från värmaren läggs ofta längs golvet, varefter strukturen är gjuten och isolerad, vilket minimerar värmeförlusten. Uppsamlarblocket är monterat i en speciellt förberedd skärm eller väggnisch. En speciell sköld kan vara gångjärns- eller inbyggd, komplett med dörr- och sidostämpling eller öppen. Om det inte finns någon möjlighet att montera skåpet, sitter grenrörsblocket på väggen i låg höjd från golvet.

Om byggnaden är i flera våningar kommer distributören att installeras på varje våning i huset, vilket gör det möjligt att värma upp alla rum. Ett sådant system gör att du kan reglera, ansluta och koppla bort en eller flera värmeelement, hela rummet, en hel krets. Detta eliminerar behovet av att stänga av kylvätsketillförseln till andra värmekällor. Förråd, hallar, korridorer, garderober används som lokaler för installation av fördelningsröret.

Andra systemkomponenter

Det räcker inte att helt enkelt samla upp värmen från solen. Det behöver fortfarande transporteras, ackumuleras, överföras till konsumenter, alla dessa processer måste övervakas etc. Detta innebär att förutom samlarna på taket innehåller systemet många andra komponenter, som kan vara mindre märkbara, men inte mindre viktigt. Låt oss fokusera på bara några få av dem.

Värmebärare

Kylvätskans funktion i uppsamlingskretsen kan utföras antingen med vatten eller av en frostskyddsvätska.

Vatten har ett antal nackdelar som medför vissa begränsningar för dess användning som kylvätska i solfångare:

• Först stelnar det vid negativa temperaturer. För att förhindra att det frusna kylmediet spränger rören i kretsen, när det närmar sig kallt väder, måste det tömmas, vilket innebär att på vintern får du inte ens små mängder termisk energi från kollektorn.
• För det andra kan en inte alltför hög kokpunkt för vatten orsaka frekvent stagnation på sommaren.

Icke-frysande vätska, till skillnad från vatten, har en betydligt lägre fryspunkt och ojämförligt högre kokpunkt, vilket ökar bekvämligheten med att använda den som värmebärare. Men vid höga temperaturer kan "icke-frysning" genomgå irreversibla förändringar, så det bör skyddas mot överdriven överhettning.

Pump anpassad för solsystem

För att säkerställa att kylvätskan tvingas cirkulera längs kollektorkretsen krävs en pump anpassad för solsystem.

Varmvattenberedare

Värme överförs från solfångarkretsen till varmvattenförsörjningen eller till värmesystemet i värmesystemet med hjälp av en värmeväxlare. Som regel används en storvolymtank med en inbyggd värmeväxlare för att ackumulera varmvatten. Det är rationellt att använda tankar med två eller flera värmeväxlare: detta gör det möjligt att ta värme inte bara från solfångaren utan också från andra källor (gas- eller elpanna, värmepump etc.).

Klassiskt kopplingsschema

Det vanliga kopplingsschemat för vattenförsörjningsrör runt huset är utslagsstycke eller sekventiellt: en rörledning avleds från huvudstaget, till vilken nödvändiga enheter och utrustning är ansluten via utslagsplatser och kranar.

Denna anslutningsteknik är fördelaktig i följande punkter:

1. Minsta totala rörlängd;
2. Lågt hydrauliskt motstånd i vattenförsörjningssystemet.

I praktiken har detta schema inte bevisat sig från den bästa sidan - det visade sig att det är bättre att genomföra en anslutning via en kam. Nackdelen med den traditionella anslutningen är att när flera ventiler öppnas samtidigt, sjunker trycket i en av dem eller i båda.