Saulės energijos naudojimas: aktyvios saulės energijos šildomosios sistemos

Aktyvaus saulės šilumos tiekimo sistemos yra dviejų tipų: su skystu ir oriniu šilumos nešikliu. Sistemos su skystu šilumos nešikliu kaitina vandenį arba antifrizą „skysčio“ kolektoriuje, o sistemose su oriniu – oras šyla kolektoriuje. Abi sistemos renka ir sugeria saulės spindulius, perduodamos saulės šilumą arba į patalpos vidų, arba į kaupiamąją sistemą, kuri vėliau paskirsto šilumą po patalpas. Jei saulės šildymo sistema neužtikrina tinkamo patalpų šildymo, naudojamos ir kitos šildymo sistemos. „Skysčių“ kolektorių reiktų naudoti tada, kai šiluma prieš paskirstymą kurį laiką renkami kaupiklyje. Be to, šis saulės šilumos panaudojimo variantas gerai tinka boileriams ir vandens šildymo radiatoriams, absorciniams šilumos siurbliams ir šaldikliams. Tiek skystinė, tiek orinė šildymo sistemos gali papildyti šildymo ir aušinimo sistemas.

Ekonomiškumas ir kiti aktyviųjų saulės energijos šildymo sistemų privalumai

Saulės šildymo sistemos efektyviausios naudojant visą parą, todėl geriausi rezultatai pasiekiami šaltu oru, kai daug saulės spindulių pasiekia kolektorių (sniegas atspindi daug spindulių, kuriuos surenka kolektoriai). Būdama alternatyvi šildymo sistema toms, kuriose naudojama elektros energija, propanas ir kt., saulės energiją naudojanti šildymo sistema yra ganėtinai energetiškai efektyvus namo šildymo būdas.

Saulės kolektorius leis gerokai sumažinti šildymo išlaidas žiemą. Be to, skirtingai nuo iškasamą kurą naudojančių šildytuvų, saulės šiluma yra labai ekologiška, nes neteršiama atmosfera.

Šildymo sistemos dydis

Saulės šildymo sistemos dydį lemią tokie faktoriai kaip pastato buvimo vieta, dizaino ypatumai ir šilumos poreikis.

Ekonomiškiausiu laikomas sprendimas, kai saulės energiją naudojanti sistema sukuria 40–80 proc. namui reikiamos šilumos. Sistemos, pagaminančios mažiau negu 40 proc. retai būna efektyvios, išskyrus tuos atvejus, kai naudojamas orinis saulės kolektorius, be išankstinio šilumos sukaupimo šildantis 1 ar 2 atskirus kambarius.

Renkantis saulės šildymo sistemą taip pat reikia įvertinti pastato dizaino ypatumus: teisingai suprojektuotam ir apšiltintam namui, kurį statant buvo laikomasi pasyvaus saulės dizaino principų, reikės kuklesnės ir ne tokios brangios saulės šildymo sistemos, o jos naudojimas leis iki minimumo sumažinti papildomų šildymo sistemų naudojimą. Nepaisant visų saulės šildymo sistemos privalumų rekomenduojama, kad ją dubliuotų atsarginė šildymo sistema.

Saulės energijos šildymo sistemos reguliatoriai

Palyginus su tradicinėmis šildymo sistemomis, saulės sistemos šildymo reguliatoriai paprastai būna sudėtingesni, nes jiems tenka analizuoti daugiau signalų ir kontroliuoti daugiau įrangos.

Saulės sistemos šildymo reguliatorius sudaro įvairūs davikliai, jungikliai ir (arba) sistemos valdymo varikliai. Naudojami ir reguliatoriai, neleidžiantys užšalti arba perkaisti kolektoriuose esančiam skysčiui.

Pagrindinis saulės šildymo sistemos kontrolės elementas yra diferencinis termostatas, matuojantis temperatūrų skirtumą kolektoriuje ir bake-akumuliatoriuje. Kai temperatūra kolektoriuje 5,6°–11°C viršija skysčio temperatūrą bake, termostatas įjungia siurblį, užtikrinantį vandens arba oro cirkuliaciją kolektoriuje. Tuo metu arba sušyla bake esantis skystis, arba daugiau šildomos patalpos.

Pagal skirtingus principus veikiančių reguliatorių kaina gali skirtis. Patys brangiausi – sudėtingi reguliatoriai su mikroprocesoriais, naudojami optimizuojant šilumos perdavimą į rinkiklį ir įvairias namo zonas.

Saulės elementas gali būti naudojamas maitinant elektrinį orinio kolektoriaus ventiliatorių ar skysčių kolektoriaus siurblį. Parinkus atitinkamo dydžio elementą ventiliatoriaus ir siurblio veikimo greitis užtikrina optimalų saulės šilumos kiekio antplūdį į šilumos nešiklį. Saulėtą dieną ventiliatorius ir siurblys veikia greičiau, apsiniaukusiomis dienomis veikimo greitis sulėtėja.

Saulės energijos šildymo sistemų montavimas ir priežiūra

Saulės šildymo sistemos efektyvumas labai priklauso nuo jos teisingo išdėstymo ir dizaino, kokybės ir komponentų patvarumo. Svarbi ir sistemą montuojančio darbininko patirtis. Reiktų nepamiršti, kad sumontuotą sistemą reikia nuolat prižiūrėti, nes tik taip optimizuojamas jos veikimas ir užkertamas kelias gedimams. Skirtingo tipo sistemoms reikia skirtingos priežiūros, bet paprastai smulkiam remontui reikia 8–16 valandų per metus.

Oriniai saulės kolektoriai

Oriniai saulės kolektoriai energiją priima ir perduoda oru. Jie naudojami nuolat šildyti atskiriems kambariams, gali būti naudojami oro, kuris vėliau gali būti tiekiamas į rekuperatoriaus ventiliatorių arba į orinį šiluminį siurblį, pašildymui.

Orinius kolektorius galima pradėti naudoti anksčiau ir naudoti ilgiau negu skysčių kolektorius. Tai yra aiškus orinio kolektoriaus privalumas – karštuoju sezonu oriniai kolektoriai pagamina daugiau energijos už tokio pat dydžio skysčių kolektorius. Be to, skirtingai nuo skysčių sistemos, orinė sistema ne tik neužšąla, bet ir neturi tokių problemų, kurios gali kilti dėl mažiausio skysčių nutekėjimų kolektoriuje ar paskirstymo sklendėse. Oras yra blogesnis šilumos laidininkas už skystį, todėl, skysčių kolektoriai pasižymi didesniu NVK už orinius.

Seno pavyzdžio sistemoje oras eidavo per žvirgždo akumuliatorių, bet pastaruoju metu toks metodas prarado populiarumą. Naudojant jį iškyla problemų su kondensatu ir pelėsinių grybų dauginimusi žvirgžde, o tai neigiamai veikia į patalpas patenkantį orą.

Kambariniai oriniai šildytuvai

Norint užtikrinti vieno ar kelių kambarių šildymą, oro kolektoriai gali būti montuojami ant stogo arba ant pietinės išorinės sienos. Rinkoje šiandien tikrai yra didelis kolektorių pasirinkimas, kai kurie savininkai gaminasi kolektorius patys.

Kolektorių sudaro hermetiškas, apšiltintas metalinis rėmas ir juodų metalinių šilumą sugeriančių plokščių su įstiklinta danga. Saulė kaitina plokštes, šildančias orą kolektoriuje. Elektrą darbui naudojantis ventiliatorius pasiima orą iš kambario ir pervaro jį per kolektorių. Karštas oras grįžta atgal į kambarį. Ant stogo sumontuotam kolektoriui reikia specialių kanalų, per kuriuos oras iš kambario pasiektų kolektorių ir galėtų grįžti atgal. Ant sienų sumontuotiems kolektoriams oro kanalų nereikia – angos orui padaromos sienoje. Paprasti langiniai kolektoriai sumontuojami langų angose. Jie gali būti ir aktyvūs, ir pasyvūs. Pasyviame kolektoriuje oras patenka į apatinę kolektoriaus dalį ir šildamas kyla į viršų, o iš ten keliauja į kambarį. Kad apsiniaukusią dieną oras nepatektų atgal į kolektorių, kolektorius turi turėti specialią oro sklendę. Reikia nepamiršti, kad langinės sistemos paprastai turi per mažą paviršiaus plotą ir dideliu našumu nepasižymi.

Skystiniai saulės kolektoriai

Skystiniai saulės energijos kolektoriai labiausiai tinka centriniam šildymui. Šildymui naudojami kolektoriai, panašūs į esančius namų saulės energijos vandens tiekimo sistemose. Labiausiai išplitę yra plokšti, tačiau jie gali būti ir vakuuminiai arba koncentruojantieji. Šilumos sugėrimui skystiniuose kolektoriuose naudojamas skystas šilumos nešiklis: vanduo, antifrizas, kt. Skystį kolektoriuje varinėja cirkuliarinis siurblys, kurį reikiamu laiku įjungia reguliatorius.

Kadangi kolektoriuje skystis juda palyginti greitai, jo temperatūra padidėja tik 5,6°–11°C. Skystis teka arba į baką-akumuliatorių, arba šilumokaitį, kur iš karto panaudojamas.

Skysčio judėjimo srovė kolektoriuje turi būti 0,82–1,22 litro per minutę kvadratiniam kolektoriaus metrui. Bendras srovės greitis, kurį būtina žinoti norint išsirinkti siurblį, gaunamas padauginus minėtą greitį iš bendro kolektoriaus ploto.

Šilumos akumuliavimas skystinėse sistemos: bakai-akumuliatoriai

Skystinėse saulės energijos šildymo sistemose šiluma paprastai kaupiama bakuose su vandeniu. Vidutiniškai 0,093 kv. m. bako-akumuliatoriaus ploto reikia 3,8–7,6 l. vandens. Bakai gali būti ir užsandarinti, ir nesandarinti – pasirinkimas priklauso nuo bendro sistemos dizaino. Pasirenkant baką būtina įvertinti kainą, dydį, patvarumą, tarnavimo laiką, montavimo vietą ir būdą. Gali būti, kad reikiamo dydžio bakas netirps per duris, jį teks surinkti montavimo vietoje. Bakai turi apribojimų dėl temperatūros ir spaudimo, jie turi atitikti vietos santechnines, mechanines ir statybines normas. Reikia nepamiršti šilumos praradimą mažinančios šilumos izoliacijos ir apsauginės dangos, saugančios baką nuo korozijos ir skysčio pratekėjimo.

Sistemai, kuriai reikia labai didelės kaupiamosios talpos, specialūs bakai gaminami pagal užsakymą. Paprastai jie būna plieniniai, stiklo pluošto audinio arba specialaus plastiko. Alternatyva gali būti mediniai arba betoniniai bakai. Kiekvienas tipas turi ir pliusų, ir minusų. Būdami skirtingo dydžio ir svorio, jie gali puikiai tikti vienu atveju ir visiškai netikti kitu. Kartais vietoj vieno didelio bako praktiškiau naudoti kelis mažesnius. Kaip akumuliatorių galima naudoti ir naminius vandens šildytuvus. Jie gaminami laikantis statybinių normų, taikomų aukšto slėgio indams, yra atsparūs korozijai ir prie jų nesunku prijungti vamzdžius ar armatūrą.

Šilumos pasiskirstymas skystinėse sistemose

Saulės šiluma gali būti paskirstyta keliais būdais: šiltos grindys, radiatoriai, centrinis orinis šildymas. Šiltų grindų sistemoje saulės sušildytas skystis cirkuliuoja vamzdeliais, įmontuotais į grindis, iš kurių šiluma spinduliuojama į patalpas. Ši sistema tiesiog ideali skystinėms saulės energijos šildymo sistemoms, nes ji gali ganėtinai efektyviai dirbti net esant palyginti žemoms temperatūroms. Taisyklingai suplanavus sistemą galima išsiversti be atskiro bako-akumuliatoriaus, kuris būtinas kitoms sistemoms. Tiesa, šiai sistemai reikia daugiau laiko negu kitoms, kad prišildytų namus. Kai reikiama temperatūra pasiekta, sistema nesunkiai išlaiko ją vienodą. Nepamirškite, kad kartais sistemos efektyvumą mažina kiliminės dangos, patiestos ant grindų.

Šildymo grindjuostėse ir radiatoriuose naudojamo vandens temperatūra turi siekti nuo 71° iki 82°C. Plokščiuose kolektoriuose šilumos nešiklis įkaista nuo 32° iki 49°C. Taigi, naudojant saulės energijos šildymo sistemoje grindjuosčių šildytuvus ir radiatorius reikia, kad būtų arba padidintas grindjuosčių ir radiatorių paviršiaus plotas, arba šilumos nešiklio šildymui turi būti naudojama rezervinė sistema. Alternatyva gali būti vidutinės temperatūros kolektoriai.

Skystinė sistema gali būti integruota ir į orinio šildymo sistemą. Yra keli būdai, efektyviausias jų –sistemoje reikia sumontuoti šilumokaitį (oras–vanduo) arba šildymo gyvatuką ir patalpoje virš židinio įrengti oro ventiliacinį kanalą. Iš gyvenamos patalpos išeinantis oras, judėdamas virš saulės įkaitinto šilumos nešiklio, šilumokaityje sušyla. Prireikus papildomos šilumos, naudojama krosnis. Šilumokaičio gyvatukas turi būti reikiamo dydžio, kad esant minimaliai darbinei temperatūrai perduotų orui reikiamą šilumos kiekį.

waidas

as senai domiusi saules energija,as norecau suzinoti kiek kainuaja sis sildimo irenginys,apsiltinti nama 180kvadratu[Šilumos pasiskirstymas skystinėse sistemose]

2008-10-11 14:26