Эта солнечная панель производит до 5 литров питьевой воды в день из воздуха. Солнечные панели для воды
принцип работы, как они устроены
Отапливать зимой загородный дом – дело достаточно хлопотное. Если нет газа, приходится использовать уголь, дрова, а для их хранения нужны специальные помещения. Чтобы была в доме комфортная температура, нужно круглосуточно подогревать воду в котле, а для этого требуется много топлива – независимо газа, дров или угля. Эту проблему можно решить сравнительно недорогим способом, переведя свой загородный дом на отопление от солнечных водяных батарей. Собственно, это понятие обобщающее. Под ним подразумевают системы, работающие от солнечных коллекторов – плоских и вакуумных, или системы, работающие от солнечных параболоцилиндрических концентраторов.
Принцип работы систем солнечного отопления
Существуют три вида систем солнечного отопления – воздушное, одноконтурное водяное и двухконтурное водяное.
Одноконтурной система отопления называется потому, что теплоноситель циркулирует в едином замкнутом контуре. То есть, солнечный коллектор и батареи отопления в доме представляют собой единую циркуляционную цепь. Теплоноситель, нагреваясь в коллекторе, насосом прогоняется по трубам в дом. Там он отдает тепло и возвращается снова в коллектор. В простейших одноконтурных системах можно обойтись и без насоса, используя только законы физики. Но для этого вся отопительная арматура должна находиться выше солнечного коллектора.
Одноконтурная система
В этом случае вода, нагреваясь в коллекторе, по законам конвекции поднимается вверх, к батареям, а остывшая вода из батарей опускается вниз, к коллектору, замещая горячую.
В двухконтурной системе теплоноситель циркулирует в первичном контуре. Нагреваясь до высокой температуры в солнечном коллекторе или в солнечном концентраторе, теплоноситель поступает в теплообменник бойлера, где, проходя через змеевик, отдает тепло воде, которой заполнен бойлер. Нагретая вода из бойлера поступает в отопительную систему дома.
Поскольку бойлеры и вспомогательное оборудование – насосы, расширительные емкости, щитовая - как правило, находятся в подвальных помещениях, в случае двухконтурных систем о естественной циркуляции первичного теплоносителя речь уже не идет.
Солнечные нагревательные элементы
Основным нагревательным элементом в системах солнечного отопления является коллектор или концентратор. Коллекторы бывают двух типов – плоские и вакуумные. Плоские коллекторы могут быть использованы для организации системы одноконтурного отопления. То есть несколько плоских коллекторов, соединенные последовательно, нагревают находящуюся в них воду, которая с помощью насоса циркулирует в замкнутой системе отопления. Большая площадь коллекторов, их конструкция позволяют улавливать максимально возможное количество солнечного излучения и нагревать воду до +70°С +80°С.
Плоский коллектор
В дневное время, даже не в солнечную погоду, система плоских коллекторов, установленных на крыше дома, способна обеспечить теплом дом средних размеров. Но в темное время суток эта система не работает. А, чтобы вода в ней не замерзала в морозы, ее нужно разбавить антифризом до концентрации, предохраняющей от замерзания.
Совсем иначе работают вакуумные гелиевые коллекторы. Они могут быть использованы только в системах двухконтурного отопления. Один такой агрегат представляет собой набор вакуумных трубок, смонтированных в ряд и наполненных легкокипящей жидкостью. Наконечники этих трубок вставлены в теплообменник, по которому протекает теплоноситель, циркулирующий в первичном контуре нагрева.
Вакуумный коллектор
Температура наконечников даже зимой при рассеянном освещении может достигать +250°С. При такой температуре наконечников теплоноситель быстро разогревается и поступает в змеевик, установленный в бойлере. Проходя через этот змеевик, теплоноситель отдает тепло воде в бойлере, и уже охлажденный возвращается к гелиевому коллектору.
Примерно по такому же принципу работает система солнечного отопления, построенная на базе параболоцилиндрического концентратора. Разница заключается в том, что роль солнечного нагревателя выполняет длинное параболическое зеркало, в фокусе которого находится трубка с теплоносителем.
Параболоцилиндрический концентратор
Солнечные лучи, сфокусированные на этой трубке параболоцилиндрическим зеркалом, разогревают теплоноситель до высокой температуры. Далее система работает так же, как и в случае солнечного вакуумного коллектора.
Как устроены гелиевые коллекторы
Плоский солнечный коллектор представляет собой герметичный короб, имеющий, как правило, размеры сторон с соотношением 1:2. Внутри короба размещаются (снизу вверх) достаточно жесткий теплоизолирующий слой, выполненный из полиизоцианурата, который обеспечивает надежную теплоизоляцию коллектора. Далее располагается металлический лист – абсорбер, к которому жестко крепится теплопроводящая система (как правило, медная трубка, изогнутая в виде плоского змеевика). Для лучшего поглощения излучения на абсорбер и змеевик наносится термостойкое высокоселективное покрытие из черного никеля или тонкого слоя окиси титана. И, наконец, вся эта система закрывается либо закаленным стеклом с антибликовым покрытием, либо рифленым поликарбонатом.
Устройство плоского коллектора
Наружу из короба выводятся входной и выходной патрубки теплопроводящей системы. После сборки панель тщательно герметизируется силиконовыми герметиками, обеспечивая полную изоляцию внутреннего объема коллектора от окружающей среды. В состоянии покоя (нет никакой циркуляции) в плоском коллекторе вода может быть нагрета до 200°С.
Вакуумный коллектор состоит из набора (до 20 штук в одном комплекте) вакуумных трубок. Каждая трубка фактически состоит из двух трубок, вставленных одна в другую. Из пространства между трубками откачивается воздух для обеспечения надежной теплоизоляции. Внутренняя тепловая трубка выполнена из меди и заполнена легкокипящей жидкостью. Верхняя часть ее – запаянный наконечник – имеет несколько больший диаметр, чем сама трубка. Тепловая трубка крепится к абсорберу, на который нанесено высокоселективное покрытие для лучшего поглощения солнечного излучения. Размеры вакуумной трубки колеблются от 1500 до 1800 миллиметров.
Схема вакуумной трубки
Легкокипящая жидкость, закипая под воздействием солнечного излучения, поднимается в наконечник, который соединен с теплообменником. Отдавая тепло, остывшая жидкость стекает по стенкам сосуда вниз и снова нагревается. Цикл повторяется бесконечно. Наконечник вакуумной трубки может разогреться до +300°С.
Плюс электроподогрев
Понятно, что стопроцентно обеспечить загородный дом гелиевая система теплом не сможет. В темное время суток солнечная отопительная система не работает, то требуется дополнительное оборудование для подогрева воды в бойлере в этот период. Для этого в бойлере устанавливается электрический нагреватель. В законченном виде система солнечного отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом: в светлое время суток теплоноситель, нагретый в коллекторе, поступает в теплообменник бойлера, нагревая находящуюся там воду.
Эта вода подается в батареи отопления и для бытовых нужд. В темное время суток нагрев воды в бойлере осуществляется электронагревателем. Команду на включение или выключение электронагревателя вырабатывает термостат, следящий за температурой воды.
Если в загородном доме имеется еще и солнечная домашняя электростанция, то в этом случае он находится на полном самообеспечении, не зависит от внешних воздействий, и к тому же не загрязняет окружающую среду.
solarb.ru
виды солнечных батарей и их установка
Содержание:
- Принципы устройства и действия
- Виды солнечных батарей
- Особенности установки
Рациональность и экономия в ведении собственного хозяйства остается на сегодняшний день одним из самых актуальных вопросов. Такое положение вещей напрямую связано с постоянным увеличением расценок на привычные энергоносители и периодически возникающими кризисными ситуациями в отечественной экономике.
Поэтому одним из способов существенной экономии в статье расходов на содержание загородного дома, его освещение, отопление является применение солнечной воздушной системы отопления, а также нагрева воды солнечной энергией посредством использования солнечных батарей.
Принципы устройства и действия
Подзаряжающиеся от солнца устройства появились еще в конце прошлого века. Компактные солнечные батареи широко использовались в часах, фонариках, калькуляторах. Но ученые, преимущественно зарубежные, не остановили изучение основополагающих принципов солнечных фотоэлементов. Благодаря этому современный человек может выигрышно использовать солнечные батареи для отопления загородного дома, существенно сокращая расходы или полностью отказавшись от традиционного способа отопления. Водонагреватели на фотоэлементах имеют достаточно высокие рабочие показатели, кроме основной функции широко используются для нагрева воды бассейна.
Солнечные фотоэлектрические установки для отопления представляют собой комплекс множества соединенных элементов. Они обладают способностью поглощать значительное количество солнечных лучей, которые благодаря структуре самих элементов, вступают в ряд электрохимических реакций. После этого каждая фотосоставляющая начинает вырабатывать определенное количество электрического тока, который впоследствии трансформируется в единый поток и выходит из установки.
Этот принцип является основополагающим для того, чтобы успешно работали специально установленные солнечные водонагреватели, качественно проходил нагрев воды, осуществлялось освещение, отопление помещения или постепенный обогрев бассейна.
Одна среднестатистическая солнечная батарея вырабатывает в среднем около 250 вольт. Если взаимосвязано соединить, установить несколько таких устройств, то их мощности вполне хватает для обогрева, освещения помещения средней площадиили нагрева большого количества воды.
Если учитывать тот факт, что подзарядка аккумуляторов происходит в течение всего светового дня, то дефицита электроэнергии для освещения или обогрева жилого дома не возникает. К тому же некоторые системы могут работать в темное время. Принцип их работы основан на использовании фотоэлемента для панели, способной функционировать от инфракрасного излучения, проникающего через тучи, облака, густую темноту.
Таким образом, водонагреватель или обогреватель на солнечных батареях дает прекрасную возможность использовать в своих целях природный ресурс, доступность к которому не ограничена, коэффициент полезного действия достаточно велик, а вот цена за пользование равна нулю. При этом сохраняется практически полная независимость от жилищно-коммунальных служб.
Виды солнечных батарей
Наиболее востребованными, широко используемыми являются два основных варианта солнечных батарей:
- система фотоэлектрических элементов, действие которой основано на свойствах кремниевой пленки, либо на фотокристаллах; наиболее часто используются не только для бытовых нужд (водонагреватель), но и для подогрева бассейна;
- вакуумный коллектор косвенного действия; работа осуществляется не посредством изначально вырабатываемого электрического тока, а за счет тепловой энергии, она образуется от нагрева воды, протекающей по трубопроводам устройства на солнечных батареях.
К первой категории относятся системы, вырабатывающие энергию в диапазоне до 24 вольт. Такой мощности вполне хватает для полноценного освещения дома, круглосуточной работы телевизора или для нагрева воды бассейна.
Устройства из второй категории имеют больший КПД, а потому пригодны не только для качественного освещения, но и интенсивного отопления жилых строений средней площади используя водонагреватели.
Батареи можно приобретать как отдельно, так и в комплекте с дополнительным оборудованием, включающим наличие:
- электрического тэна;
- вакуумного коллектора;
- контроллера;
- емкости под горячую воду;
- насоса
Для расчета комплектности и мощности монтажного оборудования необходимо учитывать площадь жилого помещения, количество постоянно проживающих в нем человек, стандартный ежемесячный объем потребляемого света и тепла, а также климатических условий.
Если ежемесячно возникает потребность в использовании 500 кВт энергии на отопление, освещение и/или нагрева воды бассейна, следует учитывать, что из тридцати календарных дней, как минимум двадцать, должны быть солнечными.
Читайте также:
Особенности установки
Водонагреватель, работающий от воздушно-солнечной системы нагрева, освещение дома, основанное на функционировании панели фотоэлементов и даже установка оборудования для нагрева воды бассейна от энергии солнца, кроме вышеперечисленных достоинств, имеет и ряд особенностей.
Для того чтобы фотоконструкция приносила должный эффект в использовании, необходимо учитывать следующие нюансы:
- установка панели должна производиться исключительно с южной стороны здания;
- жилое помещение должно иметь прочную стропильную систему, так как система соединенных между собой фотоэлементов имеет внушительный вес и размеры;
- крыша сооружения должна иметь угол склона не более 45%;
Стоит также помнить, что водонагреватель на фотоэлементах имеет низкий коэффициент полезного действия, а эффективность системы освещения, отопления дома от солнечных батарей и воздушно-солнечный способ нагрева воды бассейна неизменно снижается во время пасмурных и холодных дней, целесообразно не отказываться от традиционного варианта обогрева жилого помещения. Компромиссным вариантом может стать совмещение нескольких способов.
Несмотря на все недостатки использования солнечных батарей в функциональном обслуживании загородного дома, данный вариант считается одним из самых экономичных. Главное грамотно подойти к выбору самой системы, ее комплектации и мощности.
Похожие публикации:Подписаться на рассылку
Подписатьсяekobatarei.ru
Разработали солнечную панель для производства воды / Солнечная энер…
Zero Mass Water создал устройство Source – это солнечные панели, конденсирующие воду из воздуха.
Принцип работы Source легко понять на таком примере. Если положить рисовые зернышки во влажную соль, то через время соль станет сухой, т.к. рис впитает в себя влагу. Авторы стартапа создали материал, который является аналогом риса. Ну, или хотите сахара, который превращается в комочек в помещении с повышенной влажностью.
Материал впитывает воду, с помощью электроэнергии от солнечных панелей из него вытягивают воду, ее очищают (испарение помогает очистить и удалить загрязняющие вещества) и обогащают кальцием и магнием, чтобы создать естественный уровень рН в дистиллированной жидкости. Солнечная панель от Zero Mass Water обеспечит водой семью из четырех человек. Она легко устанавливается и очень проста в эксплуатации. Сейчас тестовые испытания уже проводятся в Мексике, Эквадоре, США и Иордании.
Устройство работает от энергии, накопленной с помощью солнечных батарей. Поэтому оно полезно даже в районах, где нет централизованного водоснабжения и электросетей, телефонных линий и возведения электростанций. Это не революционное изобретение, так работает обычный кондиционер. Но стартап предлагает более эффективное решение, которое не зависит от наличия инфраструктуры.
rodovid.me
Эта солнечная панель производит до 5 литров питьевой воды в день из…
Zero Mass Water, стартап из Университета Аризоны, базируется в городе Скотсдейле. Компания разработала “солнечную панель для питьевой воды”. Это автономная система, не требующая подключения электричества, и компания уже устанавливает устройства в рамках пилотной программы в разных регионах с 2015 года.
Каждое устройство имеет площадь 2,8 кв м, генерирует свою собственную электроэнергию от солнечных панелей (и накапливает некоторое ее количество в встроенной литий-ионной батарее для поддержания давления воды после захода солнца), и использует эту энергию, чтобы приводить в движение цикл конденсации и испарения, который может производить от 2 до 5 литров воды в день.
Вода сохраняется в тридцатилитровом резервуаре, в который можно добавлять вещества, дающие вкус дистиллированной воде. Полученная питьевая вода может напрямую подаваться в систему дома. Можно устанавливать несколько девайсов Source для того, чтобы давать достаточное количество воды для конкретного объекта.
Согласно компании, единственным требованием по сервису и финансовым затратам для их устройств является замена воздушного фильтра раз в год и замена картриджа с минералами раз в 5 лет. Это значит, что после покупки и установки, владелец системы сможет ею пользоваться с минимальными расходами. Ценовая политика на Source еще не была опубликована, но Phoenix Business Journal утверждает, что цены на них будут в районе $4,800, “что включает $3,200 за саму панель, и еще $1,600 за дополнительную панель.” Одна из целей компании — демократизация водного снабжения, поэтому клиентов попросят профинансировать эту дополнительную панель, которая будет установлена в регионах без нормальной системы водоснабжения.
“Когда вы купите панели Source для вашего дома, вы в первый раз по настоящему сможете контролировать свою воду. Для того, чтобы приобрести панель, мы попросим вас разделить стоимость еще одной панели с Zero Mass Water. Эта дополнительная панель уедет в то место, которое выберете вы, и одна семья сможет получить доступ к чистой воде. В такой способ мы вместе сможем демократизировать водоснабжения для многих людей. После того, как вы выберете регион, наши местные партнеры найдут семьи без доступа к безопасной воде (например, в Латинской Америке или Ближнем Востоке). Эти семьи не получат систему Source совершенно бесплатно, а заплатят только за доставку и монтаж.” — Коди Фирсен, основатель и CEO компании Zero Mass Water.
Чтобы узнать больше о системах Source и о том, как они могут помочь вам стать независимыми в плане водоснабжения, посетите сайт компании.
Источник: treehugger.com
rodovid.me
Питьевая вода из воздуха. Необычная технология применения солнечных панелей
Во многих уголках земли существует нехватка питьевой воды, особенно в жарких странах. Новая технология солнечных панелей помогает добыть воду из воздуха, как раз в таких странах где воды не бывает целыми месяцами. Это настоящее спасение для людей в жарких регионах...
Учитывая то, что количество солнечных станций на крышах домов растет взрывными темпами, будущее демократической энергетики выглядит все более светлым. Но когда дело касается воды, у нас не так уж и много вариантов и технологий. Большинство из нас напрямую зависит от поставок воды с местных водных бассейнов. Это хорошо, пока такая система бесперебойно работает, но становится ужасом, когда что-то идет не так (недавний пример из жизни — трудности с водоснабжением в городе Флинт, штат Мичиган). Хотя многие дома имеют возможность собирать дождевую воду для полива растений и технических нужд, существует не так уже много путей получать чистую воду, кроме ее покупки в бутылях.
Черные солнечные панели самые эффективные
Но сейчас появляется несколько инновационных технологий, с помощью которых домохозяйства и коммерческие здания могут стать хотя бы частично независимыми в плане водоснабжения. В последние несколько лет идея собирания водяного пара из воздуха, конденсации и превращения его в питьевую воду привлекает к себе много внимания. И не только в регионах без централизованных сетей и в развивающихся странах, а и на Западе. Одна из компаний, предлагающих решение для локального сбора воды — это Zero Mass Water. Их устройство Source выглядит как прекрасное решение для домов и бизнесов, которые хотят быть более водонезависимыми.
Zero Mass Water, стартап из Университета Аризоны, базируется в городе Скотсдейле. Компания разработала “солнечную панель для питьевой воды”. Это автономная система, не требующая подключения электричества, и компания уже устанавливает устройства в рамках пилотной программы в разных регионах с 2015 года.
Каждое устройство имеет площадь 2,8 кв м, генерирует свою собственную электроэнергию от солнечных панелей (и накапливает некоторое ее количество в встроенной литий-ионной батарее для поддержания давления воды после захода солнца), и использует эту энергию, чтобы приводить в движение цикл конденсации и испарения, который может производить от 2 до 5 литров воды в день.
Устройство «Фонтус» конденсирует воду из воздуха
Вода сохраняется в тридцатилитровом резервуаре, в который можно добавлять вещества, дающие вкус дистиллированной воде. Полученная питьевая вода может напрямую подаваться в систему дома. Можно устанавливать несколько девайсов Source для того, чтобы давать достаточное количество воды для конкретного объекта.
Согласно компании, единственным требованием по сервису и финансовым затратам для их устройств является замена воздушного фильтра раз в год и замена картриджа с минералами раз в 5 лет. Это значит, что после покупки и установки, владелец системы сможет ею пользоваться с минимальными расходами. Ценовая политика на Source еще не была опубликована, но Phoenix Business Journal утверждает, что цены на них будут в районе $4,800, “что включает $3,200 за саму панель, и еще $1,600 за дополнительную панель.” Одна из целей компании — демократизация водного снабжения, поэтому клиентов попросят профинансировать эту дополнительную панель, которая будет установлена в регионах без нормальной системы водоснабжения.
“Когда вы купите панели Source для вашего дома, вы в первый раз по настоящему сможете контролировать свою воду. Для того, чтобы приобрести панель, мы попросим вас разделить стоимость еще одной панели с Zero Mass Water. Эта дополнительная панель уедет в то место, которое выберете вы, и одна семья сможет получить доступ к чистой воде. В такой способ мы вместе сможем демократизировать водоснабжения для многих людей. После того, как вы выберете регион, наши местные партнеры найдут семьи без доступа к безопасной воде (например, в Латинской Америке или Ближнем Востоке). Эти семьи не получат систему Source совершенно бесплатно, а заплатят только за доставку и монтаж.” — Коди Фирсен, основатель и CEO компании Zero Mass Water.
Чтобы узнать больше о системах Source и о том, как они могут помочь вам стать независимыми в плане водоснабжения, посетите сайт компании.
Источник: rodovid.me
Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП материалов о принципах экотуризма, туристических маршрутах, обзор и анализ предложений вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке Если у вас неправильно отображается страница, не воспроизводится видео или нашли ошибку в тексте, пожалуйста, нажмите сюда.ecology.md
Растительные солнечные панели могут работать на почве и воде / Солн…
Читайте также:Эта конструкция из водорослей производит кислород как 4 га лесаСкладная солнечная панель в форме цветка собирает на 40% больше энергииБелые солнечные панели — находка для архитекторов и дизайнеров В этом состоит главная цель амбициозного проекта Института прогрессивной архитектуры в Каталонии. Для питания устройств студенты предлагают использовать крохотные топливные ячейки, размещенные в почве под корнями растений. Растения, посаженные в такой почве сохраняют бактерии, как продукт фотосинтеза, а вода питает работу всей системы. Такая конструкция может быть простой и доступной.
«Все, что вам понадобиться это горшок, кабели и несколько мелких кусочков металла. Таким образом можно создавать био-фотоэлектрические элементы, которые будут производить энергию, особенно это популярно в развивающихся странах, в местах, где нет электричества.», утверждает автор проекта Апостолос Мариос Музакопулос.
Такой тип панелей может работать не только от прямых солнечных лучей и это открывает новые возможности их применения, в местах, которые обычно не достаточно яркие для солнечной энергетики.
«Изменяя типы растений мы можем иметь такое же количество электроэнергии», говорит Музакопулос. «Например, мы использовали мох, который требует минимального солнечного света, но высокий уровень влажности.» В регионах, которые имеют меньше воды, можно использовать растения, такие как кактус, а датчики внутри системы могут автоматически регулировать влажность панели.
В отличие от обычных солнечных панелей, здесь очень мало электроники. Сегодня солнечная энергетика пытается справиться с проблемой токсичных отходов; кислоты, используемые в производстве создают токсичные осадки, и металлы внутри электроники, такие как токсичный арсенид галлия в тонкопленочных солнечных элементах -опасны, как отходы, которые промышленность пока еще не знает как утилизировать. Поэтому нынешнее поколение солнечных панелей из дня на день уйдет в отставку.
Конечно, эти био солнечные панели имеют один большой недостаток: они пока не могут эффективно производить энергию. По сути нужна огромная плантация таких панелей, чтобы обеспечить электричеством весь дом.
Тем не менее разработчики пытаются работать над повышением эффективности так, чтобы их панели стали коммерчески жизнеспособными. Возможно, кто-то может им помочь?
По материалам: FastcoExist
rodovid.me
