Riscaldamento - collettori residenziali del riscaldamento solare Sommario: Questa sezione descrive i tipi differenti di collettori solari utilizzati per le residenze. Inoltre brevemente riguarda i sistemi del riscaldamento solare per cui sono più adatti. I collettori solari sono il cuore della maggior parte dei sistemi a energia solare. Il collettore assorbe l'energia chiara del sole e la cambia in energia termica. I collettori solari riscaldano un liquido, aria o liquido. Questo liquido allora è seguire usato del indirectly-the o di calore-diretto:
* Acqua per uso della famiglia
* Spazi dell'interno
* Acqua per le piscine
* Acqua o aria per uso commerciale
* Aria per rigenerare materiale (asciugantesi) disseccante in un sistema di raffreddamento disseccante.
Ci sono parecchi tipi di collettori solari utilizzati per le residenze. Queste sono placca piana, evacuare-tubo e concentrare i collettori.
Collettori della placca piana: I collettori della placca piana sono il collettore più comune per le installazioni di riscaldamento dell'acqua e di riscaldamento dei locali residenziali. Un collettore tipico della placca piana è un contenitore isolato di metallo con un vetro o una plastica coprire-denominata lustrare-e un piatto scuro-colorato dell'assorbitore. La verniciatura può essere trasparente o traslucida. Traslucido (luce di trasmissione soltanto), il vetro del basso-ferro è un materiale di verniciatura comune per i collettori della placca piana perché il vetro del basso-ferro trasmette un'alta percentuale dell'energia solare disponibile totale. La verniciatura permette che la luce colpisca il piatto dell'assorbitore ma che diminuisce la quantità di calore che può fuoriuscire. I lati e la parte inferiore del collettore sono isolati solitamente, ulteriore perdita di calore di minimizzazione.
Il piatto dell'assorbitore è solitamente nero perché i colori scuri assorbono più energia solare che i colori chiari. La luce solare attraversa la verniciatura e colpisce il piatto dell'assorbitore, che riscalda, cambiante la radiazione solare in energia termica. Il calore è trasferito all'aria o al liquido che passa tramite il collettore. I piatti dell'assorbitore sono coperti comunemente “di rivestimenti selettivi,„ che mantengono più meglio la luce solare assorbente e sono più durevoli della vernice nera ordinaria.
I piatti dell'assorbitore sono fatti spesso solitamente del rame del metallo o alluminio-perché sono entrambi i buoni conduttori di calore. Il rame è più costoso, ma è un migliore conduttore ed è meno a corrosione incline che l'alluminio.
I collettori della placca piana rientrano in due categorie di base: liquido ed aria. Ed entrambi i tipi possono essere lustrati o unglazed.
Collettori liquidi: In un collettore liquido, l'energia solare riscalda un liquido mentre attraversa i tubi in o adiacente al piatto dell'assorbitore. Per questo tipo di collettore, i tubi di flusso sono attaccati al piatto dell'assorbitore in modo da il calore assorbente dal piatto dell'assorbitore è condotto prontamente al liquido.
I tubi di flusso possono essere diretti paralelamente, using le intestazioni della presa e dell'ingresso, o in un modello tortuoso. Un modello tortuoso elimina la possibilità delle perdite dell'intestazione ed assicura il flusso uniforme. Un modello tortuoso non è adatto, tuttavia, per i sistemi che devono vuotare per la protezione della gelata perché i passaggi curvi di flusso non vuoteranno completamente.
I sistemi liquidi più semplici usano l'acqua potabile della famiglia, che è riscaldata mentre passa direttamente tramite il collettore ed allora scorre la casa da usare per il bagno, la lavanderia, ecc. Questo disegno è conosciuto come (o “dirigere„) sistema “ad anello aperto„. Nelle zone dove le temperature di congelamento sono comuni, tuttavia, i collettori liquidi devono il uno o il altro scolo l'acqua quando la temperatura cade o utilizzano un tipo dell'antigelo di calore-trasferiscono il liquido.
Nei sistemi con calore-trasferire i liquidi, il liquido di trasferimento assorbe il calore dal collettore ed allora attraversa uno scambiatore di calore. Lo scambiatore di calore, che è generalmente nel serbatoio dell'acqua all'interno della casa, trasferisce il calore all'acqua. Tali disegni sono chiamati (o “indiretto„) sistemi “a circuito chiuso„. Vedere la sezione solare dei riscaldatori di acqua.
I collettori liquidi lustrati sono utilizzati per l'acqua della famiglia del riscaldamento ed a volte per il riscaldamento domestico. I collettori liquidi Unglazed sono comunemente usati riscaldare l'acqua per le piscine. Poiché questi collettori non devono sostenere le temperature elevate, possono usare i materiali meno costosi quali plastica o gomma. Inoltre non richiedono l'congelare-impermeabilizzazione perché le piscine sono utilizzate generalmente soltanto nel tempo caldo.
Collettori dell'aria: I collettori dell'aria sono semplici, collettori della placca piana utilizzati soprattutto per il riscaldamento domestico. I piatti dell'assorbitore in collettori dell'aria possono essere lamine di metallo, strati dello schermo, o materiali non metallici. Le correnti d'aria oltre l'assorbitore da convezione naturale o una volta forzato da un ventilatore. Poiché l'aria conduce prontamente il calore molto di meno che il liquido fa, il meno calore è trasferito fra l'aria e l'assorbitore che in un collettore liquido.
In alcuni sistemi solari del aria-riscaldamento, le alette o le ondulazioni sull'assorbitore sono usate per aumentare la turbolenza dell'aria e per migliorare lo scambio di calore. Lo svantaggio di questa strategia è che può anche aumentare la quantità di potere stata necessaria per i ventilatori e, così, per aumentare i costi di gestire il sistema. Nei climi più freddi, l'aria è diretta fra il piatto dell'assorbitore e l'isolamento arretrato per diminuire la perdita di calore con la verniciatura. Tuttavia, se l'aria non sia riscaldata più di 30°F (17°C) sopra la temperatura esterna, l'aria può circolare su entrambi i lati del piatto dell'assorbitore senza sacrificare l'efficienza.
I sistemi di aria presentano il vantaggio di eliminazione dei problemi di congelamento e d'ebollizione connessi con i sistemi liquidi. Anche se le perdite sono più dure da rilevare ed inserire un sistema di aria, sono inoltre meno noiose che le perdite in un sistema liquido. I sistemi di aria possono usare spesso i materiali di meno-costosi, come verniciatura di plastica, perché le loro temperature di funzionamento sono solitamente più basse di quelle dei collettori liquidi.
Collettori del Evacuare-Tubo: i collettori del Evacuare-tubo riscaldano l'acqua nelle applicazioni residenziali che richiedono le più alte temperature. In un collettore del evacuare-tubo, la luce solare entra attraverso il tubo di vetro esterno, colpisce il tubo dell'assorbitore e cambia al calore. Il calore è trasferito al liquido che attraversa il tubo dell'assorbitore. Il collettore consiste delle file dei tubi di vetro trasparenti paralleli, di cui ciascuno contiene un tubo dell'assorbitore (al posto del piatto dell'assorbitore in un collettore della placca piana) coperto di rivestimento selettivo. i collettori del Evacuare-tubo sono modulare-tubi possono aggiungersi o eliminati come i bisogni d'acqua calda cambiano.
Quando i tubi evacuati sono manufactured, l'aria è evacuata dallo spazio fra i due tubi, formanti un vuoto. Le perdite di calore conduttivo e convettivo si eliminano perché non ci è aria per condurre il calore o per fare circolare e causare le perdite convettive. Ci può ancora essere una certa perdita di calore radiante (l'energia termica si muoverà attraverso spazio da uno scaldino verso una superficie più fredda, anche attraverso un vuoto). Tuttavia, questa perdita è piccola e di poca conseguenza rispetto alla quantità di calore trasferita al liquido nel tubo dell'assorbitore.
i collettori del Evacuare-tubo sono disponibili in un certo numero di disegni. Alcuni utilizzano un terzo tubo di vetro all'interno del tubo dell'assorbitore o altre configurazioni di calore-trasferiscono le alette ed i tubi fluidi. Un collettore disponibile nel commercio del evacuare-tubo immagazzina 5 galloni (19 litri) dell'acqua in ogni tubo, eliminanti l'esigenza di un serbatoio solare separato. I riflettori collocati dietro i tubi evacuati possono contribuire a mettere a fuoco la luce solare supplementare sul collettore.
Questi collettori sono più efficienti dei collettori della placca piana per una coppia di motivi. In primo luogo, effettuano bene in sia dirigono che diffondono la radiazione solare. Questa caratteristica, unita con il fatto che il vuoto minimizza le perdite di calore all'aria aperta, rende questi collettori particolarmente utili nelle zone con gli inverni freddi e nuvolosi. In secondo luogo, a causa della figura circolare del tubo evacuato, la luce solare è perpendicolare all'assorbitore per la maggior parte del giorno. Per il confronto, in un collettore della placca piana che è in un in posizione fissa, il sole è soltanto perpendicolare al collettore a mezzogiorno. Mentre i collettori del evacuare-tubo realizzano sia le più alte temperature che le alte efficienze che i collettori della placca piana, sono inoltre più costosi.
Concentrazione dei collettori: Concentrando le superfici rispecchiate uso dei collettori per concentrare l'energia del sole su un assorbitore ha denominato una ricevente. Concentrandosi i collettori inoltre realizzano le temperature elevate, ma diverso dei collettori del evacuare-tubo, possono agire in tal modo soltanto quando la luce solare diretta è disponibile. La luce solare di superficie rispecchiata dei fuochi si è raccolta sopra un'ampia area su una più piccola zona dell'assorbitore per realizzare le temperature elevate. Alcuni disegni concentrano l'energia solare su un punto focale, mentre altri concentrano i raggi del sole seguendo una linea sottile denominata la linea focale. La ricevente è situata al punto focale o seguendo la linea focale. Calore-trasferire il liquido attraversa la ricevente ed assorbe il calore.
Questi collettori raggiungono le temperature molto più alte che i collettori della placca piana. Tuttavia, i concentratori possono mettere a fuoco soltanto la radiazione solare diretta, con il risultato che è che la loro prestazione è scarsa i giorni nebbiosi o nuvolosi. I concentratori sono più pratici nelle zone di alta insolazione (esposizione ai raggi del sole), come quelli vicino all'Equatore e nel deserto Stati Uniti southwest.
I concentratori effettuano il più bene una volta indicati direttamente al sole. Per fare questo, questi sistemi usano l'inseguimento dei meccanismi per spostare i collettori durante il giorno per mantenerli messi a fuoco sul sole. gli inseguitori di Singolo-asse spostano est-ovest; gli inseguitori di doppio-asse spostano l'est ed ovest e nord e sud (per seguire il sole durante l'anno). Oltre che questi inseguitori meccanici, ci sono inseguitori passivi che usano Freon per assicurare il movimento. Mentre non ampiamente usate, forniscono un'alternativa di basso-manutenzione ai sistemi meccanici.
I concentratori sono utilizzati principalmente nelle applicazioni commerciali perché sono costosi e perché gli inseguitori hanno bisogno di frequente manutenzione. Alcuni sistemi a energia solare residenziali usano la parabolico-depressione che concentra i sistemi. Queste installazioni possono fornire l'acqua calda, il riscaldamento domestico e la purificazione di acqua. La maggior parte dei sistemi residenziali usano gli inseguitori di singolo-asse, che sono meno costosi e più semplici degli inseguitori di doppio-asse.
Miglioramenti tecnologici: L'efficienza dei sistemi e dei collettori del riscaldamento solare è migliorato a partire dall'inizio degli anni 70 ed i costi sono caduto piuttosto. Le efficienze possono essere attribuite all'uso di basso-ferro, di vetro tempered per la verniciatura (il vetro del basso-ferro permette la trasmissione di più energia solare che il vetro convenzionale), di isolamento migliore e dello sviluppo dei rivestimenti selettivi durevoli.
Inoltre, un nuovo collettore solare dell'aria, precedentemente utilizzato soprattutto per i beni immobili commerciali, ora è disponibile per le case. Ha denominato un collettore trasparito, esso elimina il costo della verniciatura, del contenitore di metallo e dell'isolamento. Questo collettore è fatto di metallo nero e perforato. Il sole riscalda il metallo ed i tiri del ventilatore ventilano attraverso i fori nel metallo, che riscalda l'aria. Per le installazioni residenziali, questi collettori sono disponibili in 8 piedi dai pannelli dai 2.5 piedi (2.4-meter da 0.8 tester) capaci del riscaldamento 40 piedi cubi al minuto (0.002 tester cubici al secondo) di aria esterna. Un giorno di inverno pieno di sole, il pannello può produrre le temperature fino a 50°F (28°C) superiore alla temperatura dell'aria esterna. I collettori traspariti dell'aria non solo riscaldano l'aria, ma inoltre migliorano la qualità di aria dell'interno direttamente preriscaldando l'aria esterna fresca.
Questi collettori hanno realizzato molto su efficienza-più di 70% in alcune applicazioni commerciali. Più, perché i collettori non richiedono la verniciatura o isolamento, sono economici fabbricare. Tutti questi fattori rendono a collettori traspariti dell'aria una fonte molto redditizia del calore solare.
Ci sono altri sistemi di raffreddamento del prototipo che funzionano oggi. Alcuni usano il calore dai collettori solari per il raffreddamento di assorbimento. Altri stanno usandi per rinnovare il materiale disseccante nei sistemi di raffreddamento disseccanti. I diseccanti, quale il gel di silice, attraggono naturalmente l'umidità. Sono usati per diminuire l'umidità ed i carichi di raffreddamento risultanti nei climi caldi e umidi.
Valutazioni di prestazione del collettore: Quando state acquistando per i collettori solari, potete confrontare la loro prestazione. Cercare una Rating & Certification Corporation solare (SRCC) o l'autoadesivo concentrare a energia solare (FSEC) della Florida sull'apparecchiatura che state considerando di controllare le loro valutazioni di prestazione comparative. Per più informazioni i campioni su prestazione del FSEC o di SRCC, se le mettono in contatto con.
Un futuro luminoso: I collettori solari possono essere utilizzati per quasi tutto il processo che richiede il calore. Poichè le leggi ambientali si trasformano in più rigorose e nel prezzo degli aumenti convenzionali di potere, è probabile che i collettori solari saranno integrated in molte applicazioni.
Collettori solari di bassa tecnologia: Parecchi economici, collettori solari “di bassa tecnologia„ con le funzioni specifiche sono commercialmente inoltre disponibili. I riscaldatori in lotti sono riscaldatori di acqua solari semplici e efficaci; i fornelli solari della scatola sono utilizzati per la cottura e per l'acqua di purificazione; e gli alambicchi solari producono l'acqua distillata economica da virtualmente tutta la fonte d'acqua.
Ammucchiare i riscaldatori, anche conosciuti come “il breadbox„ o i sistemi integrati del collettore, usa uni o più serbatoi neri riempiti di acqua e collocati in una scatola isolata e lustrata. Alcune scatole includono i riflettori per aumentare la radiazione solare. L'energia solare attraversa la verniciatura e riscalda l'acqua nei serbatoi. Questi dispositivi sono riscaldatori di acqua solari economici ma devono essere tolti o protetti dal congelamento quando le temperature cadono sotto zero.
Un riscaldatore in lotti è un riscaldatore di acqua solare semplice che usa uni o più serbatoi neri riempiti di acqua e collocati in una scatola isolata e lustrata.
I fornelli solari della scatola sono economici comprare e facile costruire ed usare. Consistono di una scatola roomy e isolata allineata con materiale riflettente, coperta di verniciatura e misura con un riflettore esterno. I POT di cottura neri serviscono da assorbitori, riscaldanti più rapidamente del cookware dell'acciaio inossidabile o dell'alluminio lucido. I fornelli della scatola possono anche essere utilizzati per uccidere i batteri in acqua se la temperatura può raggiungere il punto di ebollizione.
Gli alambicchi solari forniscono l'acqua distillata economica dalla persino acqua salata o male contaminata. Lavorano al principio che innaffiano in un contenitore aperto si volatilizzeranno. Un solare ancora usa l'energia solare per accelerare il processo di evaporazione. Gli alambicchi consistono di un contenitore isolato e scuro-colorato coperto di verniciatura del quello è inclinato in modo da l'acqua dolce di condensazione può gocciolare in una depressione dell'accumulazione. Un piccolo solare ancora, che è circa il formato della vostra stufa di cucina, può produrre due galloni di acqua distillata un giorno pieno di sole. |
