Opzioni per l'utilizzo dell'energia solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il sole è una fonte di energia gratuita, inesauribile, rispettosa dell'ambiente che non richiede estrazione e trasporto. La questione della riduzione dei costi energetici sta diventando ogni anno più urgente. Necessario per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda. I paesi sviluppati hanno da tempo intrapreso la strada della sostituzione delle risorse energetiche tradizionali con l'energia solare.

I principi del riscaldamento solare e del riscaldamento dell'acqua sono stati utilizzati fin dall'antichità. Tutti sanno che una superficie nera si riscalda al sole più velocemente e più forte di una bianca. Questa proprietà viene utilizzata nei collettori solari, che raccolgono questo calore per riscaldare l'acqua. A seconda della necessità della quantità di calore e acqua calda, i collettori sono installati sul tetto dell'edificio e (o) sulla parete sud, costituiti da tubi sottili attraverso i quali l'acqua viene fornita al serbatoio di accumulo. Il sole riscalda i tubi, loro riscaldano l'acqua, l'acqua si accumula nel serbatoio e poi viene utilizzata per il riscaldamento o l'acqua calda. Tutto geniale è semplice!

Collettori solari

Gli impianti che raccolgono, immagazzinano e trasmettono il calore solare sono chiamati collettori solari. I collettori solari consentono di ottenere acqua calda e, nelle aree ad alta attività solare, quando si costruiscono caldaie combinate, il calore dei collettori solari può essere utilizzato negli impianti di riscaldamento. Ciò riduce il costo del riscaldamento e dell'acqua calda a casa. Esistono due tipi principali di collettori solari: collettore solare piatto e collettore solare sottovuoto.

Collettore solare piano è un pannello vetrato termoisolante contenente una lastra assorbente con rivestimento altamente selettivo. È questa piastra che raccoglie l'energia solare e trasferisce il calore ai tubi di circolazione pieni di liquido. Nonostante l'isolamento termico del fondo e delle pareti laterali del collettore piano, in inverno la sua potenza si riduce a causa delle dispersioni di calore dal lato esposto al sole. Negli impianti solari per il riscaldamento dell'acqua per tutto l'anno, vengono solitamente utilizzati collettori solari sottovuoto, sebbene possano essere utilizzati anche collettori piani con un buon isolamento termico. I collettori piani sono ampiamente utilizzati a causa del loro basso costo.

Collettore solare sottovuoto è un insieme di tubi sottovuoto in cui la radiazione solare viene convertita in energia termica.

Il design di ogni singolo tubo di un collettore solare sottovuoto ricorda un thermos familiare: un tubo di vetro è inserito in un altro. Solo la parte esterna del tubo è trasparente, mentre il tubo interno ha un rivestimento che cattura l'energia solare. I singoli tubi, disposti parallelamente tra loro, formano insieme un collettore sottovuoto.

Abbiamo capito come il calore viene raccolto nei tubi del collettore del vuoto. Quindi deve solo essere trasferito sull'oggetto che deve essere riscaldato. Può trattarsi di un sistema di fornitura di acqua calda (ACS) o di riscaldamento o, ad esempio, di riscaldamento dell'acqua in una piscina. A seconda del fabbisogno di energia termica, viene selezionato uno o un altro numero di collettori, che vengono posizionati sul tetto e (o) sulle pareti dell'edificio.

Un buon isolamento termico dei collettori solari sottovuoto e un elevato coefficiente di assorbimento (superiore al 95%) consente loro di lavorare a basse temperature ambiente.

Scaldacqua solari

Lo scaldacqua solare è costituito da un collettore solare e da una batteria, il sole riscalda il refrigerante intermedio (antigelo speciale o acqua) nel collettore, che trasferisce il calore attraverso lo scambiatore di calore allo scaldacqua di accumulo - serbatoio.

in cui viene immagazzinata l'acqua riscaldata. Questo contenitore deve essere ben isolato per evitare inutili dispersioni di calore. Quelli. dovrebbe trattenere il calore quasi come un thermos. Uno scaldabagno elettrico ad accumulo viene spesso utilizzato come tale contenitore.

L'uso dello scaldacqua elettrico come capacità consente di avere acqua calda in assenza del sole. In questo caso, il riscaldatore dello scaldacqua si accende automaticamente, mantenendo la temperatura dell'acqua impostata.

Il liquido di raffreddamento tra il collettore e lo scaldabagno può muoversi in due modi. Il primo, il più semplice, è la circolazione naturale. Il secondo è la circolazione mediante una pompa speciale. L'uso di una pompa rende il sistema più efficiente, come grazie alla circolazione forzata, diventa possibile trasferire più calore. I sistemi a circolazione naturale sono solitamente chiamati passivi e quelli a circolazione forzata sono chiamati attivi.

Come scegliere il volume della caldaia

Naturalmente, il volume della caldaia dipende dal numero di persone che vivono in casa e dai loro bisogni individuali di acqua calda.

Quando si sceglie il volume, è necessario considerare se la casa ha un bagno, una vasca idromassaggio o solo una doccia. È molto importante tenere conto del tempo che i proprietari dedicano alle "procedure idriche". Ad esempio, cinque minuti sono sufficienti per fare la doccia a qualcuno e per qualcuno fino a mezz'ora. Naturalmente, il consumo di acqua in questi casi sarà completamente diverso.

Come contare

Puoi effettuare un calcolo più accurato, tenendo conto delle tue esigenze individuali. Ecco un esempio di tale calcolo per una famiglia di 3 persone. Diciamo che fai una doccia con una portata di 8 litri al minuto per 10 minuti, quindi utilizzerai 80 litri di acqua calda. La stessa quantità di acqua viene consumata da altri due membri della famiglia. Riassumiamo 80 + 80 + 80 e otteniamo 240 litri di acqua calda. E hai anche bisogno di acqua per lavare i piatti, ad esempio 4 l / min per 15 minuti. Totale 240 + 60 = 300 litri.

Dato che utilizzerai acqua calda, e non 60-70 gradi, accumulata nello scaldabagno, sarà sufficiente una caldaia da circa 200 litri.

Se il prossimo grande consumo di acqua calda è previsto solo per la sera, l'acqua nello scaldabagno avrà il tempo di riscaldarsi di nuovo durante questo periodo e potrai anche fare comodamente la doccia alla fine della giornata e il riscaldamento avverrà con il suo aiuto.

Sistemi complessi

Oltre agli scaldacqua solari discussi sopra, esistono anche interi sistemi integrati per la fornitura di calore e l'alimentazione dell'edificio che utilizzano l'energia solare. I loro componenti sono collettori solari e pannelli solari. Tali sistemi consentono di fornire alla casa non solo acqua calda, ma anche riscaldamento ed elettricità.

Per automatizzare il processo e garantire la modalità operativa più efficiente del sistema complesso, viene utilizzato un centro di controllo basato su un controller a microprocessore.

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