Máy nước nóng năng lượng mặt trời là một loại máy thu tích lũy bức xạ mặt trời, chuyển đổi nó thành nhiệt và tạo ra nước nóng cho nhu cầu của người tiêu dùng. Ý tưởng sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm nước đã phát sinh từ lâu. Vì vậy, nguyên mẫu của một máy nước nóng năng lượng mặt trời hiện đại được tạo ra ở thế kỷ XVIII ở Thụy Sĩ. Đến nay, phương pháp sưởi ấm nước này khá phổ biến. Nhà lãnh đạo thế giới về việc sử dụng và sản xuất máy sưởi năng lượng mặt trời theo truyền thống Trung Quốc. Ở đất nước này, 60 triệu hộ gia đình sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm nước. Và ở Israel, 85% căn hộ có máy sưởi năng lượng mặt trời. Hơn nữa, việc sử dụng của họ được quy định bởi pháp luật, vốn có hiệu lực kể từ năm 1976 và bắt buộc xây dựng nhà ở bằng cách sử dụng các hệ thống như vậy.
Đề án của hệ thống quang điện mặt trời.
Máy nước nóng có nhiều lợi thế. Đầu tiên, chúng cho phép nếu không được loại bỏ chút nào, sau đó giảm đáng kể mức tiêu thụ của các nhà mạng năng lượng truyền thống, chẳng hạn như khí và điện. Thứ hai, chúng sẽ giảm lượng khí thải carbon dioxide với số lượng, tỷ lệ thuận với năng lượng một cách dễ hiểu, do đó làm giảm hiệu ứng nhà kính.
Buck để sưởi ấm nước bằng tay của chính họ
Sơ đồ mô-đun năng lượng mặt trời.
Máy sưởi năng lượng mặt trời phổ biến nhất là một vòi sen mùa hè. Bạn có thể xây dựng một hệ thống nước nóng như vậy bằng tay của chính mình. Nó hoàn toàn dễ dàng. Cơ sở của nó là một bể chứa nước, được làm nóng bằng bức xạ mặt trời. Mặc dù là nguyên thủy của nó, một cấu trúc như vậy khá có khả năng đáp ứng nhu cầu về nước nóng trong mùa ấm áp.
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp sưởi ấm này là, mặc dù nhiệt độ đầy đủ của nước trong bể trong ngày (đôi khi lên đến 45 ° C), nó rơi qua đêm. Để giảm tổn thất nhiệt vào ban đêm, cần phải cách nhiệt bể qua đêm, hoặc hợp nhất tàn dư của nước nóng vào bể ấm. Một chiếc xe tăng như vậy có thể phục vụ như nồi hơi hoặc nồi hơi điện, được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia đình. Sự lựa chọn của lò hơi như một ổ đĩa cũng được biện minh bởi vì vào một ngày nhiều mây, nước trong bể sẽ không làm ấm 30 "và trong mọi trường hợp, nó phải ấm lên.
Một lò sưởi như vậy được thực hiện bởi bàn tay của chính mình sẽ đóng vai trò là một cách đáng tin cậy và tiết kiệm để chữa lành vào mùa hè và sẽ nhanh chóng trả tiền cho chính nó.
Chọn loại máy sưởi năng lượng mặt trời này, cần phải tính đến một số nhược điểm:
- sự cần thiết phải lấp đầy hàng ngày và hợp nhất bể;
- Vào một ngày nhiều mây, nước trong bể không được làm nóng trên 30 FС.
Bài viết về chủ đề: Cảm biến nhiệt: Cách kết nối bộ điều chỉnh nhiệt
Lắp đặt bình chứa nước
Sơ đồ hệ thống sưởi ấm nước.
Đối với việc xây dựng một bể nước năng lượng mặt trời, chúng ta sẽ cần nó:
- bể sưởi ấm;
- Nồi hơi;
- Ống nước với ba cần cẩu;
- Cảm biến mực nước.
Bạn có thể sử dụng bất kỳ bể chứa nước nào như một bể sưởi: thùng thép, khối hoặc thậm chí là một đường ống kính lớn. Tuy nhiên, thuận tiện nhất để lắp đặt và sử dụng là một bể polyetylen đặc biệt cho tâm hồn mùa hè với thể tích lên tới 300 lít. Nó có hình dạng phẳng, trọng lượng nhẹ, sơn đen, không rỉ sét. Tất cả điều này cung cấp khả năng hấp thụ nhiệt và lắp đặt đơn giản với bàn tay của chính họ. Để cung cấp nước, đường ống kim loại hoặc polypropylen cho nước lạnh nên được chọn. Cảm biến mực nước được gắn trên nắp bể và được sử dụng để kiểm soát mức độ điền của nó. Đề án lắp đặt và hoạt động của hệ thống này được hiển thị trong hình.
Để lấp đầy bể sưởi, cần phải đóng cần trục 3. Cần cẩu 1 và 2 vẫn ở vị trí mở. Sau khi lấp đầy năng lực, hệ thống ống nước áp lực bị chồng lên chồng chéo 1. Vào cuối ngày, nước nóng được hòa vào nồi hơi bằng cách mở cần trục 3. Nếu không cần thiết, cần cẩu 3 phải được chồng chéo và sử dụng nồi hơi ở chế độ bình thường.
Hệ thống sưởi ấm nước thụ động sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời
Đề án của nguyên tắc hoạt động và thiết bị của pin mặt trời.
Nếu bể nước nóng được sử dụng độc quyền trong mùa nồng áp, thì bộ thu năng lượng mặt trời của loại thụ động khiến nó có thể kéo dài thời gian sử dụng năng lượng mặt trời từ tháng 3 đến tháng 10. Bị động hệ thống như vậy được gọi vì máy bơm không được sử dụng trong thiết kế của nó. Sự cần thiết phải vẽ nước bằng nồi hơi trong trường hợp này. Tuy nhiên, tiết kiệm năng lượng đáng kể là không thể chối cãi.
Nguyên tố chính trong hệ thống sưởi ấm nước như vậy là một bộ thu năng lượng mặt trời. Để đạt được các chỉ số hiệu suất tối đa của yếu tố này, cùng với độ tin cậy và sự đơn giản của lắp ráp, cần chú ý đặc biệt đến bộ trao đổi nhiệt. Thực hành đã chỉ ra rằng ống thép hoặc Ống mỏng đồng là vật liệu trao đổi nhiệt tốt nhất. Việc sử dụng các ống nhựa kim loại cũng được cho phép, nhưng âm của chúng là xác suất biến dạng khi tiếp xúc với nhiệt mặt trời, cũng như khả năng rò rỉ nước do nhiều loại hợp chất. Nếu có một tủ lạnh cũ, không cần thiết trong nhà, thì thay vì đường ống, bạn có thể sử dụng serpentine của mình.
Lắp ráp và lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời bằng vòi vườn bằng tay của bạn
Đề án lưới điện khi sử dụng tấm pin mặt trời.
Để giảm chi phí xây dựng bộ thu năng lượng mặt trời và giảm trọng lượng, ống kim loại có thể được thay thế bằng một vòi vườn đơn giản, vặn nó trong một vòng xoắn ốc bằng tay của chính họ. Lợi thế của ông là sự vắng mặt của các hợp chất bổ sung, loại bỏ rò rỉ, chi phí thấp, khả năng tổng hợp nước từ nhà sưu tập trực tiếp đến đường ống.
Bài viết về chủ đề: Có thể thêm giấy dán tường FliesLine
Để xây dựng máy nước nóng năng lượng mặt trời với bộ thu từ vòi vườn, chúng ta sẽ cần:
- cửa sổ kính;
- vòi tưới cây;
- Bảng polycarbonate polypropylen hoặc tế bào cho cơ sở.
Chất liệu của vòi - Cao su hoặc PVC gia cố. Đường kính trong - không nhỏ hơn 19 mm để giảm mức độ kháng thủy lực. Độ dày của tường vòi không ít hơn 2,5 mm. Khi chọn một màu để ưu tiên với tông màu đen hoặc tối để cải thiện nhiệt. Kính phải được chọn bởi cửa sổ, không có lớp phủ chọn lọc, vì màng polymer và kính hữu cơ trì hoãn bức xạ sóng dài và cái gọi là I-Glass phản chiếu sóng ngắn. Khi chọn giữa kính đơn và đôi, quy tắc nên được hướng dẫn theo quy tắc: Nếu lò sưởi sẽ được sử dụng thường xuyên hơn trong mùa ấm áp, thì sở thích là tốt hơn để cung cấp kính duy nhất nếu mùa lạnh là gấp đôi. Khoảng cách giữa bọt và thủy tinh có thể được niêm phong bằng tay của chính họ bằng cách sử dụng keo silicon, keo nước hoặc miếng bọt xốp đơn giản. Khoảng cách giữa kính và vòi là 1,2- 2 mm.
Nguyên tắc hành động của một máy nước nóng như vậy nằm trong một loại bẫy nhiệt: các tia nắng mặt trời rơi qua kính, vòi được nung nóng, đến lượt, cũng mang lại nhiệt, dai dẳng bên trong nhà ở máy nước nóng dưới điều kiện độ kín của nó. Là cơ sở cho máy nước nóng, thay vì một tấm xốp, một khung gỗ với đáy rắn và một lớp giữa đáy và bộ thu dưới dạng giấy bạc và tấm thảm cao su có thể được sử dụng.
Lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời từ vòi vườn được mô tả trong sơ đồ.
Khi lắp đặt máy nước nóng, bạn nên biết bằng tay của mình rằng nồi hơi phải ở mức độ ít nhất 60 cm so với cạnh trên của bộ thu năng lượng mặt trời để cung cấp hiệu ứng nhiệt độ ổn định. Chiều dài của đường ống cung cấp giữa bộ thu và lò hơi phải ngắn để giảm lực ma sát khi chảy nước.
Đề án cuộn dây cho nồi hơi.
Để giảm tổn thất nhiệt, kết luận của vòi và đường ống nên được cách nhiệt nhiệt. Đối với cách nhiệt trong nhà, cũng như trong các phần ngắn của đường ống, cách nhiệt của bọt polyetylen cho các mục đích này có thể được sử dụng cho các mục đích này. Để cách nhiệt của các kết luận bên ngoài và đường ống dẫn hơn 3 m, tốt hơn là sử dụng bọt polyurethane. Để kết nối vòi với đường ống, kẹp được sử dụng cho ống cao su.
Đầu tiên bạn cần lấp đầy vòi bằng nước và giải phóng không khí ra khỏi nó: chúng tôi đóng cần cẩu 2 và mở cần cẩu nước nóng 6. Nước từ cấp nước áp lực 1 rơi vào bộ thu mặt trời 1. Khi bọt khí biến mất, Chúng tôi sẽ biến mất trong nước thoát, chúng tôi kết luận rằng không có ùn tắc không lưu trong bộ thu. Sau đó, chúng tôi mở cần trục 2 và nước lạnh dưới tác động của hiệu ứng nhiệt độ nhập vào lò sưởi. Để ngăn chặn công việc của người sưu tập, chồng chéo một cần cẩu 3. Một điểm trừ của máy nước nóng năng lượng mặt trời này là cần phải bật và tắt nguồn nước cho người thu găn 3, cũng như việc sử dụng lò hơi để chữa lành nước tại Sự kết thúc của ngày trong thời tiết nhiều mây và trong mùa lạnh. Nếu không, nó không còn lưu thông.
Bài viết về chủ đề: Cách nhanh chóng loại bỏ hình nền vinyl khỏi tường
Tính toán hiệu suất của máy nước nóng thụ động
Để tính toán hiệu suất của máy nước nóng thụ động, các chỉ số sau đây sẽ cần thiết:- đường kính ống;
- nhiệt độ không khí;
- Số giờ nắng trung bình trong khoảng thời gian.
Được biết là 1 m của vòi, đường kính ngoài của đó là 25 mm, ở nhiệt độ không khí +25 ºС, vào một ngày nắng nóng 3,5 lít nước đến nhiệt độ +45 ºС, và với sự gia tăng nhiệt độ không khí để +32 ºС trong các điều kiện tương tự - +50 ºС. Chỉ số trung bình hàng năm về số lượng ánh nắng mặt trời cho Moscow và khu vực Moscow là 5,5 giờ, có tính đến những ngày nhiều mây. Do đó, với chiều dài của vòi 10 m trong bộ thu, hiệu suất sẽ là: 3,5 * 10 * 5.5 = 192,5 l nước nóng. Ranh giới dưới của nhiệt độ không khí mà công việc của người thu gom hữu ích, là +5 ºС. Khi nhiệt độ giảm, nước từ người thu gom phải được hợp nhất.
Hiệu quả của việc sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời
Có một ý kiến rằng Nga không phù hợp để sử dụng năng lượng mặt trời để chữa lành nước do khí hậu đủ lạnh. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp. Để xác định xem máy sưởi năng lượng mặt trời có hiệu quả trong các vĩ độ của chúng ta hay không, chúng ta sẽ hoạt động với một khái niệm như vô tận (lượng năng lượng mặt trời rơi trên mặt đất). Trên lãnh thổ Nga, tỷ lệ ngắt hàng năm dao động từ 800 đến 1900 kW / m2. Trong khu vực Moscow, chỉ số này là 1100 Kwh / m2. Ví dụ, ở Đức, với một chỉ báo cách ly tương tự, các hệ thống như vậy bao gồm tổng diện tích hơn 6 triệu m2.
Máy sưởi năng lượng mặt trời được áp dụng đầy đủ trong các vĩ độ trung bình của nước ta. Họ có thể tiết kiệm tới 60% điện. Theo các nghiên cứu được thực hiện bởi Viện Vật lý Xây dựng Đức, gia đình trung bình gồm 4 người tiêu thụ trung bình 4400 kWh trong một năm. Lượng năng lượng như vậy có thể tạo ra các mô-đun năng lượng mặt trời với diện tích chỉ có 34 m2. Và ngay cả khi máy nước nóng năng lượng mặt trời được làm bằng tay của chính nó sẽ nhường chỗ cho một chất tương tự của sản xuất công nghiệp, tiết kiệm năng lượng vẫn còn hữu hình.