Κατανοήστε τα πάντα για το πώς λειτουργεί η ηλιακή θερμική θέρμανση, τις παραλλαγές και τα χαρακτηριστικά των τύπων συστήματος

Η Βραζιλία είναι μια προνομιακή χώρα όσον αφορά τη θερμοπληξία, καθώς βρίσκεται στην τροπική και ισημερινή ζώνη, έχοντας περίπου οκτώ ώρες άμεσου ηλιακού φωτός την ημέρα (με βάση έναν ετήσιο μέσο όρο). Για το λόγο αυτό, είναι μια εξαιρετική αγορά για το ηλιακό φωτοβολταϊκό σύστημα και για ηλιακή θέρμανση νερού χρησιμοποιώντας ηλιακή ακτινοβολία (ηλιακή θερμική ενέργεια)

Σε αντίθεση με την ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια, της οποίας η αρχή λειτουργίας είναι η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια, η ηλιακή θερμική ενέργεια είναι μια τεχνολογία που επιτρέπει τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε θερμική ενέργεια, και από αυτό, παρέχει θέρμανση νερού σε συστήματα οικιστικά, κτίρια και εμπορικά.

Η μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τον ήλιο σε θερμική ενέργεια πραγματοποιείται από ηλιακούς συλλέκτες (ή πάνελ).

Υπάρχουν διάφοροι τύποι συλλεκτών, με διαφορετική απόδοση στη μετατροπή ενέργειας. Για κάθε σκοπό, υπάρχει ένας πιο κατάλληλος τύπος συλλέκτη, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Εικόνα: aquakent

Έτσι, όπως φαίνεται από την εικόνα, τα ηλιακά θερμικά συστήματα είναι ευέλικτα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή ζεστού νερού για διάφορες λειτουργίες, όπως θέρμανση πισίνας, κεντρική θέρμανση, νερό μπάνιου και βιομηχανικούς τομείς. Με αυτόν τον τρόπο, συμβάλλει στη μέγιστη εξοικονόμηση ενέργειας στη θέρμανση νερού.

Πως δουλεύει?

Η επιφάνεια των πάνελ έχει πτερύγια κατασκευασμένα από χαλκό ή αλουμίνιο, συνήθως βαμμένα σε σκούρο χρώμα για μεγαλύτερη απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Έτσι, αυτά τα πτερύγια συλλαμβάνουν αυτήν την ακτινοβολία και στη συνέχεια τη μετατρέπουν σε θερμότητα. Στη συνέχεια, η θερμότητα απορροφάται από το υγρό που υπάρχει μέσα στους πίνακες, το οποίο στη συνέχεια μεταφέρεται με άντληση μέσω μονωμένων σωλήνων, έως ότου φτάσει στη δεξαμενή ζεστού νερού (θερμική δεξαμενή ή λέβητας).

Η δεξαμενή ζεστού νερού αποτελείται από μονωτικό υλικό, το οποίο εμποδίζει την ψύξη του νερού, επιτρέποντας την παροχή ζεστού νερού ακόμη και σε περιόδους χωρίς ήλιο, όπως τη νύχτα.

Εικόνα: Soletrol (προσαρμοσμένο)

Υπάρχει επίσης ένα βοηθητικό σύστημα θέρμανσης (το οποίο μπορεί να είναι ηλεκτρικό ή αέριο), το οποίο διασφαλίζει ότι υπάρχει ζεστό νερό ακόμη και όταν η ηλιακή ακτινοβολία δεν είναι αρκετή για να την θερμαίνει εντελώς.

Συστατικά

Γενικά, το σύστημα ηλιακής θερμικής ενέργειας αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

Ηλιακά πάνελ

Μπορούν να είναι ένα ή περισσότερα πάνελ, τα οποία έχουν τη λειτουργία να μετατρέψουν την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία σε θερμική ενέργεια.

Ηλιακός συσσωρευτής (θερμική δεξαμενή)

Δοχείο που διατηρεί ζεστό νερό μέχρι να χρειαστεί για χρήση. Το μέγεθος της δεξαμενής πρέπει να είναι συμβατό με τις ανάγκες της κατοικίας.

Υδραυλικό κύκλωμα

Σωληνώσεις, αντλίες και βαλβίδες κυκλοφορίας.

Ομάδα κυκλοφορίας

Είναι μέρος του υδραυλικού κυκλώματος και έχει τη λειτουργία της κυκλοφορίας του θερμικού υγρού μέσω των σωλήνων που συνδέουν το ηλιακό πλαίσιο με τη δεξαμενή συσσωρευτή.

Κέντρο ελέγχου

Στοιχεία ελέγχου και ρύθμισης που διασφαλίζουν τη σωστή λειτουργία του συστήματος.

Ενίσχυση ενέργειας

Συμπληρωματικά συστήματα θέρμανσης που ενεργοποιούνται μόνο σε περιόδους όπου η ακτινοβολία στους πίνακες δεν ήταν επαρκής για την πλήρη θέρμανση του νερού.

Συλλέκτες

Όπως ήταν δυνατό να δούμε στην εικόνα σχετικά με τη δυνατότητα εφαρμογής των συλλεκτών, υπάρχουν περισσότεροι από ένας τύποι συλλεκτών, και αυτές οι παραλλαγές έχουν διαφορετικές αποδόσεις, ανάλογα με το σκοπό της χρήσης τους. Ας δούμε λοιπόν τις κύριες διαφορές μεταξύ ανοιχτών επίπεδων συλλεκτών, κλειστών επίπεδων συλλεκτών και συλλεκτών κενού κενού:

Κλειστά και ανοιχτά επίπεδα συλλέκτες

Τα κύρια συστατικά ενός κλειστού επίπεδου συλλέκτη είναι:

Εξωτερικό περίβλημα: συνήθως κατασκευασμένο από αλουμίνιο. Έχει τη λειτουργία υποστήριξης των άλλων στοιχείων.
Θερμική μόνωση: η λειτουργία του είναι να ελαχιστοποιεί τις απώλειες θερμότητας στο περιβάλλον, που συνήθως κατασκευάζεται από γυάλινο μαλλί ή και βράχο, ή αφρό πολυουρεθάνης.
Φλάουτο: σωλήνες που συνδέονται μεταξύ τους που επιτρέπουν τη ροή του νερού στον συλλέκτη, συνήθως κατασκευασμένο από χαλκό.
Πτερύγια: υπεύθυνος για την απορρόφηση και μεταφορά ηλιακής ενέργειας στο νερό. Είναι κατασκευασμένα από αλουμίνιο ή χαλκό και είναι βαμμένα ματ μαύρο για να αυξήσουν την απορρόφηση της ακτινοβολίας.
Κάλυψη: συνήθως γυαλί, πολυανθρακικό ή ακρυλικό που επιτρέπει τη διέλευση της ηλιακής ακτινοβολίας, ελαχιστοποιώντας την απώλεια θερμότητας.

Η κύρια διαφορά μεταξύ του κλειστού και του ανοιχτού επίπεδου συλλέκτη είναι ότι ο ανοιχτός συλλέκτης δεν διαθέτει εξωτερικό κουτί, κάλυμμα και θερμομόνωση, επειδή είναι λιγότερο αποτελεσματικό στη θέρμανση του νερού σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Εικόνα: Σφαίρα ηλιακής ενέργειας / Dasol

Σωληνοειδείς συλλέκτες κενού

Οι σωληνοειδείς συλλέκτες κενού έχουν τα ακόλουθα κύρια συστατικά:

Σωλήνες: αυτοί είναι συνήθως δύο ομόκεντροι γυάλινοι σωλήνες, με νερό που ρέει μέσω αυτών. Μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού υπάρχει ένα στρώμα κενού, υπεύθυνο για την ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών.
Κεφάλι: οι σωλήνες εισάγονται στο κεφάλι, όπου περνά το νερό. Μπορεί να είναι κατασκευασμένο από χάλυβα, αλουμίνιο ή χαλκό και να επικαλυφθεί με κάποιο θερμομονωτικό υλικό.
Δομή: είναι αυτό που διατηρεί τους σωλήνες στη σωστή θέση για τη δέσμευση της ηλιακής ενέργειας και συνδέεται με το κεφάλι.

Εικόνα: Σφαίρα ηλιακής ενέργειας

Κυκλοφορία

Υπάρχουν επίσης δύο παραλλαγές των ηλιακών θερμικών συστημάτων, οι οποίες διαφέρουν ως προς τον τρόπο με τον οποίο κυκλοφορεί το νερό μέσα στο σύστημα: το σύστημα με κυκλοφορία θερμοσύφων και το σύστημα με αναγκαστική κυκλοφορία.

Κυκλοφορία θερμοσιφώνων

Αυτός ο τύπος συστήματος χρησιμοποιεί τη φυσική για να προωθήσει την κυκλοφορία του νερού δωρεάν, δηλαδή χρησιμοποιεί θερμοδυναμική και τη δύναμη της βαρύτητας, οι οποίες αναγκάζουν το ζεστό νερό να ανέβει φυσικά στη δεξαμενή και το κρύο νερό να κατέβει σε το ηλιακό πάνελ.

Έτσι, συστήματα με κυκλοφορία θερμοσιφώνων δεν απαιτούν τη χρήση ηλεκτρικών αντλιών, και επομένως είναι πιο οικονομικά και απλούστερα στην εγκατάσταση. Για ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να είναι λιγότερο αποτελεσματικό από την αναγκαστική κυκλοφορία, επιπλέον της απαίτησης ότι η δεξαμενή είναι αναγκαστικά τοποθετημένη πάνω από τα φύλλα.

Αναγκαστική κυκλοφορία

Τα συστήματα καταναγκαστικής κυκλοφορίας διαθέτουν γενικά τη δεξαμενή νερού χωριστή από τα πάνελ, επιτρέποντας έτσι στη δεξαμενή να τοποθετηθεί στο επίπεδο του δαπέδου και μπορεί να εγκατασταθεί σε οποιοδήποτε δωμάτιο του σπιτιού, ενώ τα πάνελ συνήθως τοποθετούνται στις στέγες. Σε αντίθεση με τα συστήματα κυκλοφορίας θερμοσύφων, τα συστήματα αναγκαστικής κυκλοφορίας χρειάζονται αντλίες νερού που ελέγχονται ηλεκτρονικά.

Εγκατάσταση

Για την εγκατάσταση συστημάτων ηλιακής θερμικής ενέργειας, πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένα σημεία:

Η θέση εγκατάστασης πρέπει να είναι ασφαλής, δηλαδή, τα εξαρτήματα πρέπει να είναι εγκατεστημένα σε ένα μέρος όπου τα άτομα και τα ζώα δεν έχουν εύκολη πρόσβαση, γενικά εγκατεστημένα στις στέγες (στον τελευταίο όροφο).
Συνιστάται να αποφεύγετε την εγκατάσταση των πάνελ σε μέρη με ολική ή / και μερική σκίαση.
Τα πάνελ πρέπει να εγκατασταθούν όσο το δυνατόν πιο κοντά στον τόπο κατανάλωσης.

πηγή εικόνας: Soletrol

Ο χρόνος απόσβεσης της επένδυσης στην ηλιακή θερμική ενέργεια τείνει να ποικίλει, συμβαίνει συνήθως σε ένα διάστημα που κυμαίνεται από 18 έως 36 μήνες. Η διάρκεια ζωής ενός ηλιακού θερμαντήρα εκτιμάται σε περίπου 240 μήνες, καθιστώντας το σύστημα πολύ συμφέρουσα και οικονομική.

Επειδή χρησιμοποιεί λίγο ή συχνά δεν απαιτεί τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας για τη θέρμανση του νερού, το σύστημα είναι οικονομικό, εκτός από το ότι είναι φιλικό προς το περιβάλλον καθώς δεν παράγει απόβλητα πέρα από τις πλάκες και δεν προκαλεί ζημιά στο περιβάλλον. Είναι επίσης πολλά υποσχόμενο στη Βραζιλία και στον κόσμο, καθώς προκαλεί ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις και μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα των καταναλωτών, οι οποίοι θα ελαχιστοποιήσουν τις εκπομπές τους επιλέγοντας έναν τρόπο απόκτησης ζεστού νερού μειώνοντας την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.

Το βίντεο που ετοίμασε η Soletrol , καταδεικνύει την αρχή λειτουργίας της ηλιακής θερμικής ενέργειας και των ηλιακών συλλεκτών.

Για να μάθετε πώς να εγκαταστήσετε το ηλιακό φωτοβολταϊκό σύστημα, αποκτήστε πρόσβαση στον οδηγό εγκατάστασης - αλλά σας καθοδηγεί μόνο για το πώς να εγκαταστήσετε το ενεργειακό φωτοβολταϊκό σύστημα και όχι το θερμικό, εξηγείται σε αυτό το άρθρο.