קולטי שמש: מכשיר ועקרון הפעולה

העובדה שזרמי אור קיץ יכולים להעניק לנו חום חופשי הרבה עולה לידי ביטוי בקיץ, בתקופה של חום אלים ואספלט וקירות בוערים בשמש. במזג אוויר קיצי ברור, למ"ר יכול ליפול בין 600 ל 800 וואט / שעה. זה הרבה. אם תכפילו את שטח החצר או הגג המוארים באמצעות שמש, בעזרת קולט שמש תוכלו לאסוף אנרגיה השווה בעוצמה עם הצרכים לחימום בית..

מינוי קולטי שמש ↑

קולטי שמש תרמיים מאפשרים לאסוף אנרגיה ולכוון את החום המתקבל בכיוון הנכון:

• אספקת מים חמים למקלחת, אמבטיה ומטבח;
• חימום שטח של חממה קטנה או גינה סגורה בעיצוב כמעט בכל ימות השנה;
• תוספת משמעותית למעגל החימום הביתי במזג אוויר קר והספקה כמעט מלאה בימי סתיו קרירים.

הקולט נועד לאסוף אנרגיה סולארית בצורה הנוחה ביותר לשימוש. באופן קונבנציונאלי, על פי המכשיר של קולט השמש, ניתן לחלק את העיצובים שלהם לשלוש קבוצות עיקריות:

1. ואקום רב צינורות או שטוח עם זרימה מאולצת או טבעית של נוזל הקירור. לרוב מדובר במבנים נייחים המיועדים לעבודה עונתית.
2. קולטי שמש אוויריים, הפשוטים והקלים ביותר. החום המצטבר מוסר מעל פני השטח המחוממים של האספן על ידי זרם אוויר.
3. בגרסה השלישית של עיצובים של קולטי שמש ניתן להשתמש בחום המתקבל כדי להמיר אותו לחשמל, החל מיחידות קירור תרמו למכונות מורכבות עם מכשירי חשמל קיטוריים..

קבוצת המוצרים האחרונה ממעטת למצוא את הביקוש בקרב האוכלוסייה בגלל העלות הגבוהה והמורכבות של השירות..

כיצד פועל קולט שמש זרימה מלאה ↑

הגרסה הפשוטה ביותר לעיצוב השטוח של קולט השמש היא גרסת זרימה מלאה עם גוף קירור דו שכבתי. המכשיר עצמו, על פי עיקרון הפעולה, דומה לגרסת קוטג 'קיץ למקלחת, שבסיסה חבית מעובדת על המשטח החיצוני עם צבע מסטיק ביטומני או שחור..

כדי להגדיל את כמות האנרגיה הסולארית שנאספה, העיצוב של קולט השמש נעשה בצורה של מיכל שטוח בעובי קטן יחסית, 5-7 ס"מ. רוחב המכשיר אורך תלוי בצרכים הספציפיים של כוח האספן. אחד הקירות עשוי מאלומיניום אנודייז וצבוע בשחור כפיח, צבע, ללא ניצוץ אחד. זהו מה שמכונה משטח הקליטה או העבודה של האספן. בחלק הפנימי של חלקו העובד של האספן נעשים לרוב צלעות אלומיניום או פלסטיק המשפרות את הסרת החום של אנרגיה מקיר משטח העבודה אל נוזל הקירור – מים או נוזל לרדיאטור.

כדי להפחית זיהום ואובדן על משטח העבודה, מותקן סרט שקוף דק או יריעת פלסטיק או זכוכית עם ביצועי בידוד תרמי טובים. מבפנים מרססים הגנה כזו בשכבת מראה של אלומיניום, מה שמפחית בסופו של דבר את איבוד החום עקב השתקפות והסעה.

העיצוב של קולט שמש שטוח עשוי להיות בעל קיר קיר כריך של גרפיט אבקה, סיבי מתכת שרף מחזק במקום יריעת אלומיניום קונבנציונלית. לחומר כזה יש מוליכות תרמית טובה ועמידות גבוהה בפני חמצון..

מבנים כאלה נדרשים להרכבה על מסגרת מחוזקת, לרוב בצד שטוף השמש של הגג או הקיר של הבית.

מערכות חימום ואקום ↑

על כל הפשטות, האמינות והעלות הנמוכה שלה, לכוננים סולאריים שטוחים יש תפוקת חום טובה יחסית רק ביום שמש. עבור קווי רוחב גבוהים יותר או בתחילת האביב – סוף הסתיו, תפוקת החום שלה יורדת בחצי.

בהשוואה לקולטי שמש שטוחים, למערכות ואקום יש יעילות גבוהה יותר. העיצוב מבוסס על אלמנט תרמי אינדיבידואלי – צינור ואקום, עיקרון הפעולה של אספן סולארי כזה מבוסס על מכשיר הידוע בפיזיקה – צינור חום, שהוא די מורכב וקפריזי, אך יעיל בתפעול. מאפיין עיצובי הוא מוליכות תרמית גבוהה במיוחד, שבגללה כל החום שנפל בקצה אחד של הצינור נאסף ומתרכז בקצה ההפוך תוך רגעים ספורים..

גוף הוואקום הוא צינור בקבוקים מוארך העשוי זכוכית עמידה, שבחלקו הפנימי מרוסס ציפוי מראה. הודות למראה חד כיוונית, זרימת האנרגיה הסולארית חודרת בחופשיות אל פנים הנורה ואינה יכולה להימלט, היא נספגת ביעילות בקצה הנחושת של צינור החום המונח בתוך גוף הנורה. כדי להפחית הפסדים, נשאב האוויר הנורה מזכוכית. אלמנט הנחושת המרכזי מעביר את האנרגיה שמתקבלת משטף האור לשטף נשא החום, לרוב נוזל לרדיאטור, או ישירות למיכל המים.

היתרונות של קולטי שמש ואקום ↑

יתרונות בהמרת אנרגיה סולארית בגרסת צינור החום:

1. יעילות הקליטה והמרת החום הסולארי גבוהה פי 3-4 מאשר קולטי אוויר ושטוחים;
2. עובד מצוין בטווח הטמפרטורות 0-50^{על אודות}C, בעוד שסוגים אחרים של קולטי שמש, על פי ביקורות המשתמשים, הם בעלי מרווח עבודה של 20^{על אודות}עם;
3. רגישות פחותה לכיוון וזווית השכיחות של אור השמש. להפעלה רגילה של קולט השמש, מספיק להאיר על ידי השמש אפילו בזווית חריפה של שכיחות אור השמש, עבור עיצובים אחרים של קולטי שמש כאשר חורג מזווית התאורה האופטימלית ביותר מ- 20^{על אודות} היעילות יורדת ב- 10% לשעה.
4. המשקל הנמוך של עיצוב הכונן הסולארי מאפשר להתקין אותו ישירות על הגג, גם ללא תמיכה מיוחדת.

כאשר מתכננים רכישה, כדאי לקחת חישוב משוער של שטח קולט השמש, על בסיס היחס: מטר מרובע ייתן כ-50-55 ליטר מים חמים ליום, אך לא מים רותחים. מידע מדויק יותר ניתן למצוא באתרי האינטרנט של חברות העוסקות בייצור קולטי שמש. שם תוכלו לקבל מידע על עלות המוצרים. כל חברה מוכיחה את היעילות העל והעלות הנמוכה של מוצריה. מכשיר ואקום של 15 אלמנטים יעלה כ-15-20 אלף. רובל לחימום כוח של 1.3-1.5 קילוואט ומיכל אחסון 80-100 ליטר.

התכונות המעניינות של מערכות כאלה של קולטי שמש כוללות את היכולת לבדוק את יכולת הפעולה של כל נורת וואקום באופן עצמאי, ללא כלים מיוחדים. די בערב, במצב סרק, לשים כף יד בקצה התחתון של הצינור. אם האלמנט נשאר קר זמן רב, ואין שום לוח דמוי כפור באזור האיטום של הבקבוקון, המכשיר נחשב לעבודה.

מים חמים מהמיכל ניתנים לספק על ידי כוח הכבידה, אך לרוב מותקנת משאבת מאיץ בעלת צריכת חשמל נמוכה המאפשרת למלא במהירות את המיכל לאחר השימוש במים חמים. בעיצובים רציניים יותר משלב קולט השמש עם מצבר חום ומערכת בקרה אלקטרונית למים חמים וחימום. עלות מערכות כאלה היא לא פחות מ- 1000EUR. האחריות למערכות עם צינורות חום, ככלל, היא בין 5 ל 25 שנים, תלוי ברמת איכות החומרים המשמשים במכשיר..

אספני אוויר ↑

ככל שהעיצוב מורכב יותר, הוא יקר יותר לתפעול, והסיכוי להתקלות בלתי צפויות גדול יותר. בהקשר זה, עיצוב קולטים עם העברת חום אוויר הם אלופים בפשטות ואמינות. למעשה, סעפת אוויר היא קבוצה של צינורות או צנרת אנכיים בגימור שחור מט. האספן משתמש בעקרון האצת האוויר המחומם בצינור אנכי.

היתרונות והיתרונות של בנייה מוטסת כוללים:

• האמינות והפשטות הגבוהות ביותר של העיצוב;
• משקל קטן של המכשיר, גמישות התקנה וקלות התקנה;
• צריכת חשמל מינימלית למאוורר, במקרים מסוימים, המאוורר עלול לכבות והחימום מתבצע על ידי כוח הכבידה.

עיצוב האספן מורכב ממספר גדול של צינורות אלומיניום בעלי קירות דקים עם משטח מט מושחר. לסוללת הצינור יש מרכזי המספק תעלות אוויר חם קר ומתיש; מאוורר צנטריפוגלי בעל התנגדות אפס מותקן בקור. במידת הצורך ניתן לכבות אותו ובמצב זה למעשה אינו יוצר התנגדות לזרימת האוויר הנעת.

למכשיר צריכת אוויר המאפשרת להתאים את כמות ויחס האוויר שנלקח מבחוץ ומהחדר המחומם.

בייצור חום, קולטי אוויר נחותים למעשה ממערכות שטוחות, הם דורשים סידור צנרת אנכית וחשיפה מקסימאלית לשמש. הכוח מותאם בקלות על ידי בחירת מספר צינורות מחליף החום. לעיתים קרובות, אספני שמש אוויר חשובים לחימום ואוורור של מגוון חדרי אחסון, משמשים לייבוש מגוון של מוצרי ירקות ופירות..