הבן הכל על אופן הפעולה של חימום תרמי סולארי, על הווריאציות והתכונות של סוגי מערכות
ברזיל היא מדינה מיוחסת מבחינת מכת חום שכן היא ממוקמת באזור הטרופי והקו המשווה, עם שמונה שעות של אור שמש ישיר ביום (בהתבסס על ממוצע שנתי). מסיבה זו, זהו שוק מצוין למערכת הפוטו וולטאית הסולארית ולחימום מים סולאריים באמצעות קרינת שמש (אנרגיה תרמית סולארית).
בניגוד לאנרגיה פוטו-וולטאית סולארית, שעיקרון העבודה שלה הוא המרת אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית, אנרגיה תרמית סולארית היא טכנולוגיה המאפשרת המרה של אנרגיה סולארית לאנרגיה תרמית, ומכאן, מספקת חימום מים במערכות. מגורים, בניינים ומסחר.
המרת הקרינה האלקטרומגנטית מהשמש לאנרגיה תרמית מתבצעת על ידי קולטי שמש (או פאנלים).
ישנם מספר סוגים של אספנים, בעלי יעילות שונה בהמרת אנרגיה. לכל מטרה, יש סוג אספן מתאים יותר, כפי שניתן לראות בתמונה הבאה:
תמונה: אקווקנט
לפיכך, כפי שניתן לראות מהתמונה, מערכות תרמיות סולאריות הן תכליתיות ויכולות לשמש לאספקת מים חמים לתפקודים שונים, כגון חימום בריכה, תמיכה בהסקה מרכזית, מי אמבטיה ותעשיות. באופן זה הוא תורם לחיסכון מרבי באנרגיה בחימום מים.
איך זה עובד?
על פני הלוחות יש סנפירים עשויים נחושת או אלומיניום, הצבועים בדרך כלל בצבע כהה לספיגה גדולה יותר של קרינת השמש. לפיכך, סנפירים אלה לוכדים קרינה זו ואז הופכים אותה לחום. לאחר מכן החום נספג על ידי הנוזל הקיים בתוך הפאנלים, המועבר לאחר מכן באמצעות שאיבה דרך צינורות מבודדים, עד שהוא מגיע למיכל המים החמים (מאגר תרמי או דוד).
מיכל המים החמים מורכב מחומר בידוד, המונע מהמים להתקרר, ומאפשר אספקת מים חמים גם בתקופות ללא שמש, כמו למשל בלילה.
תמונה: סולטרול (מותאם)
ישנה גם מערכת חימום עזר (שיכולה להיות חשמלית או גז), שמבטיחה שיש מים חמים גם כשקרינת השמש לא מספיקה כדי לחמם אותם לחלוטין.
רכיבים
באופן כללי, מערכת האנרגיה התרמית הסולארית מורכבת מהפריטים הבאים:
פנל סולארי
הם יכולים להיות פאנל אחד או יותר, שתפקידם להפוך את קרינת השמש האירוע לאנרגיה תרמית.
מצבר סולארי (מאגר תרמי)
מיכל ששומר מים חמים עד שהוא נחוץ לשימוש. גודל הטנק חייב להיות תואם לצרכי המגורים.
מעגל הידראולי
צנרת, משאבות מסתובבות ושסתומים.
קבוצת מחזור
זהו חלק מהמעגל ההידראולי, ותפקידו להפיץ את הנוזל התרמי דרך הצינורות המחברים את הפאנל הסולארי למיכל המצבר.
מרכז שליטה
מרכיבי בקרה ווויסות המבטיחים את תפקודה הנכון של המערכת.
תמיכה באנרגיה
מערכות חימום משלימות המופעלות רק בזמנים שהקרינה על הלוחות לא הספיקה לחימום המים במלואן.
אספנים
כפי שניתן היה לראות בתמונה אודות תחולת הקולטים, ישנם יותר מסוג אחד של אספנים, ולוריאציות אלו יש יעילות שונה, בהתאם למטרת השימוש בהם. בוא נראה אז את ההבדלים העיקריים בין אספנים שטוחים פתוחים, אספני שטוחים סגורים ואספני צינור ואקום:
אספנים שטוחים סגורים ופתוחים
המרכיבים העיקריים של אספן שטוח סגור הם:
- בית חיצוני: עשוי בדרך כלל מאלומיניום. יש לו את הפונקציה של תמיכה ברכיבים האחרים.
- בידוד תרמי: תפקידו למזער את הפסדי החום לאיכות הסביבה, בדרך כלל עשוי צמר זכוכית או סלע או קצף פוליאוריטן.
- חליל: צינורות המחוברים זה לזה המאפשרים זרימת מים לקולט, עשויים בדרך כלל מנחושת.
- סנפירים: אחראי על ספיגת והעברת אנרגיית השמש למים. הם עשויים אלומיניום או נחושת וצבועים בשחור מט כדי להגביר את ספיגת הקרינה.
- כיסוי: בדרך כלל זכוכית, פוליקרבונט או אקריליק המאפשרים מעבר של קרינת שמש, תוך מינימום אובדן חום.
ההבדל העיקרי בין הקולט השטוח הפתוח הוא כי לקולט הפתוח אין תיבה חיצונית, כיסוי ובידוד תרמי, ויעיל פחות בחימום מים לטמפרטורות גבוהות יותר.
תמונה: כדור אנרגיה סולארית / דסול
קולטי ואקום צינוריים
לקולטני ואקום צינוריים יש את המרכיבים העיקריים הבאים:
- צינורות: בדרך כלל מדובר בשתי צינורות זכוכית קונצנטריים, כאשר מים זורמים דרכם. בין הפנימי לחיצוני יש שכבת ואקום, האחראית על מזעור הפסדים תרמיים.
- ראש: הצינורות מוחדרים לראש, שם עוברים המים. זה יכול להיות עשוי מפלדה, אלומיניום או נחושת, ומצופה בחומר בידוד תרמי כלשהו.
- מבנה: זה מה שמחזיק את הצינורות במצב הנכון ללכידת אנרגיית השמש, ומחוברים לראש.
תמונה: כדור אנרגיה סולארית
מחזור
ישנן גם שתי וריאציות של מערכות תרמיות סולאריות, המובחנות באופן שבו מים מסתובבים בתוך המערכת: המערכת עם מחזור תרמופיפון והמערכת עם מחזור מאולץ.
מחזור תרמוסיפון
מערכת מסוג זה משתמשת בפיזיקה כדי לקדם את זרימת המים בחינם, כלומר היא משתמשת בתרמודינמיקה ובכוח המשיכה, הגורמים למים חמים לעלות באופן טבעי למאגר ולמים קרים לרדת הפאנל הסולארי.
לפיכך, מערכות עם מחזור תרמוסיפון אינן דורשות שימוש במשאבות חשמליות, ולכן הן חסכוניות ופשוטות יותר להתקנה. במקרים מסוימים, זה עשוי להיות יעיל פחות ממחזור מאולץ, בנוסף לדרוש שהמאגר ימוקם בהכרח מעל הפאנלים.
תפוצה כפויה
מערכות סירקולציה מאולצות כוללות בדרך כלל את מיכל המים הנפרד מהלוחות, ובכך מאפשר למקם את המיכל בגובה הרצפה וניתן להתקין אותו בכל חדר בבית, בעוד שהלוחות מותקנים בדרך כלל על הגגות. בניגוד למערכות זרימת תרמופיפון, מערכות זרימה כפויה זקוקות למשאבות מים הנשלטות אלקטרונית.
הַתקָנָה
להתקנת מערכות אנרגיה תרמית סולארית יש להתחשב בכמה נקודות:
- מיקום ההתקנה חייב להיות בטוח, כלומר, הרכיבים חייבים להיות מותקנים במקום שלאנשים ובעלי חיים אין גישה נוחה, והם מותקנים בדרך כלל על הגגות (גג);
- מומלץ להימנע מהתקנת הלוחות במקומות עם הצללה מוחלטת ו / או חלקית;
- יש להתקין את הפאנלים קרוב ככל האפשר למקום הצריכה.
מקור תמונה: Soletrol
זמן ההחזר להשקעה באנרגיה תרמית סולארית נוטה להשתנות, ובדרך כלל מתרחש במרווח שעובר בין 18 ל -36 חודשים. אורך החיים השימושיים של דוד שמש מוערך בסביבות 240 חודשים, מה שהופך את המערכת ליותר חסכונית וחסכונית.
מכיוון שהיא משתמשת במעט או לעתים קרובות אינה מצריכה שימוש באנרגיה חשמלית לחימום מים, המערכת חסכונית, בנוסף להיותה ידידותית לסביבה מכיוון שהיא אינה מייצרת פסולת מעבר לפלטות ואינה גורמת לפגיעה בסביבה. זה מבטיח גם בברזיל ובעולם, מכיוון שהוא גורם להשפעות סביבתיות מינימליות ומקטין את טביעת הרגל הפחמנית של הצרכנים, אשר ימזערו את פליטתם על ידי בחירה בדרך להשגת מים חמים על ידי הפחתת צריכת החשמל.
הסרטון שהוכן על ידי Soletrol מדגים את עקרון העבודה של אנרגיה תרמית סולארית וקולטי שמש.
כדי לברר כיצד להתקין את המערכת הפוטו-וולטאית הסולרית, גש אל מדריך ההתקנה שלנו - אך הוא מנחה אותך רק כיצד להתקין את מערכת הפוטו-וולטאית האנרגטית ולא את זו התרמית, מוסבר במאמר זה.
