써모사이폰

플레이에서 열 사이폰 시스템의 원리.

또한 열 사이펀로 알려진 열 사이펀,적절한 기술로 간주됩니다. 이 과정은 자연,재생 가능 자원 및 열역학의 기본 법칙을 활용하여 공기 또는 물 공급량의 움직임을 만듭니다. 이 프로세스의 에너지 원은 태양 복사(또는 다른 열원)입니다:태양의 에너지는 태양 수집 장치에 포착되어 전도를 통해 공기 또는 물 중 하나로 전달됩니다. 전체 과정은 열 해독 효과에 의해 설명 될 수있다:공기 또는 물 가열 될 때,그것은 가열 소스로부터 운동 에너지를 얻고 흥분된다. 그 결과 물 밀도가 낮아지고 팽창하여 상승합니다. 대조적으로,물 또는 공기가 냉각 될 때,에너지는 분자에서 추출되고 물은보다 적게 활동적이되고,더 조밀 해지고,”가라 앉는 경향이있다.”열 암호화는 차가운 유체와 뜨거운 유체 사이의 자연 밀도 차이를 활용하고,자연 유체 이동을 생성하는 시스템을 제어합니다. 이 기술을 기반으로 한 여러 시스템이 현재 사용 가능하며 다음 텍스트 내에서 더 자세히 읽을 수 있습니다.

열 사이폰 시스템의 원리는 차가운 물 따뜻한 물보다 높은 비중(밀도)를 가지고,그래서 무거운 것은 아래로 가라 앉을 것입니다. 그러므로,수집가는 물 저장 탱크의 밑에 물 탱크에서 냉수가 하강 물 관을 통해 수집가를 도달하다 그래야,항상 거치됩니다. 수집가가 물높은 쪽으로 가열하면,물 상승 다시 수집가의 상부에 상승하는 물 관을 통해서 탱크를 도달한다. 탱크->물 파이프->수집기의 사이클 물 평형 온도 달성 될 때까지 열 보장 합니다. 소비자는 탱크의 상단에서 뜨거운 물 사용,사용 하는 물으로 바닥에 냉 물으로 대체 됩니다. 그런 다음 수집기는 차가운 물 다시 가열. 더 높은 태양 조사에서의 온도 차이가 높기 때문에 따뜻한 물 은 더 낮은 조사에서보다 빠르게 상승합니다. 따라서 물 순환은 태양 복사 수준에 거의 완벽하게 적응합니다. 써모사이폰 시스템의 저장 탱크는 수집기 위에 잘 위치해야 하며,그렇지 않으면 주기가 밤 동안 뒤로 흐를 수 있고 모든 물도 냉각됩니다. 게다가,주기는 아주 작은 고도 다름에 제대로 작동하지 않습니다. 높은 태양 조사 및 평평한 지역의 경우루프 아키텍처,저장 탱크는 일반적으로 지붕에 설치됩니다.

써모사이폰 시스템은 가정용 물 가열 시스템으로 매우 경제적으로 작동하며 원리는 간단하며 펌프도 제어 장치도 필요하지 않습니다. 그러나 열 사이폰 시스템은 일반적으로 대형 시스템,즉 컬렉터 표면이 10 평방 미터 이상인 시스템에는 적합하지 않습니다. 또한,경 사진 지붕이있는 건물의 수집기 위에 탱크를 배치하기가 어렵고 단일 회로 열 사이 폰 시스템은 서리가없는 지역에만 적합합니다.

기초 물리학

열역학은 에너지의 연구이다.

• 열역학 제 1 법칙-에너지는 한 형태에서 다른 형태로 바뀔 수 있지만 생성되거나 파괴 될 수는 없다고 말합니다. -에너지는 항상 보존됩니다.

이 법칙은 열간 해독 시스템에서 물 이동에 적용될 수 있다:태양으로부터의 에너지는 물,공기 또는 다른 선택 매체로(전도와 대류를 통해)전달되고 전달된다. 난방의 이 자연적인 과정은 화석 연료 전기와 같은 외부 에너지원을 위한 필요를 삭제합니다.

• 열역학 제 2 법칙-모든 에너지 교환에서 에너지가 시스템에 들어오거나 나가지 않으면 상태의 위치 에너지는 항상 초기 상태의 위치 에너지보다 작을 것이라고 말합니다. -시스템의 순 수익은 항상 그 중 처음에 넣어 보다 작습니다.

에너지는 항상 보존되지만,에너지(또는이 경우 열)는 종종 주어진 시스템(열 암호화)에서 열로 손실 될 수 있습니다. 적절한 값을 가진 단열재를 시스템 및 배관에 추가하면 열 손실을 크게 줄여 효율성을 높일 수 있습니다.

• 플랑크의 법칙-표면에서 방출되는 복사의 파장은 표면의 온도에 비례한다.

두 물체 사이의 온도 차이로 인해 전달되는 에너지-어두운 물체는 열을 흡수하는 반면,밝은 물체는

태양열 집열기 내의 어두운 색의 수집 판은 태양 흡수를 증가시켜 열 암호화에서 물이나 공기를 가열하는 데 사용할 수있는 열의 양을 증가시킵니다. 반면,반사 또는 가볍게 색된 배관 및 저장 탱크 빛 색상 시스템의 열 방사선을 줄이기 위해 도움이 될 것입니다 활용 해야 합니다.

물 가열

수동

물 수동 열 암호화는 전기의 필요 또는 사용없이 시스템 내에서 물 가열 및 이동의 과정이다. 이 과정은 태양 에너지,중력 및 사용 가능한 물 공급원과 같은 자연 현상을 활용하여 기능합니다. 태양열 수집기,배관 및 물 탱크는 가열 공정에 필요한 재료입니다. 물 흐름,내,그리고 태양열 집열기 밖으로 배포됩니다. 차가운 물 태양 복사에 의해 대류를 통해 다음 열 하는 솔 라 컬렉터의 바닥을 입력 합니다. 물이 가열되면 그것은 차가운 물보다 밀도가 낮아지고 팽창 한 다음 배관을 통해 상승(물)합니다. 온수 물 태양 수집기의 상단을 자연스럽 게 종료 합니다. 이 가열 될 때까지 쿨러 및 더 조밀 한 물 싱크 및 태양열 집열기 내에 남아있다. 차가운 물 열,확장,상승,태양 수집기의 상단 밖으로 밀어,차가운 물 솔 라 수집기로 흐름을 허용. 이 과정은 물 온도가 태양 복사 입력과 평형에 도달 할 때까지 자연스럽게 계속됩니다.

현재 두 가지 유형의 열 사이폰 물 교환 시스템을 사용할 수 있습니다:근접 결합 시스템과 중력 공급 시스템.

근접 결합 시스템

회로도

근접 결합 시스템은 위에서 언급 한 수동 열 암호화와 동일한 원리로 작동합니다. 이러한 시스템의 저장 탱크는 수동 열 암호 화 공정에 의해 구동되는 물 순환을 활용하기 위해 태양열 수집기 위에 배치해야합니다.

재료

• 태양 에너지
• 태양열 집열기
• 배관
• 절연
• 물
• 저장 탱크
• 강한 지붕 또는 기타 지원 시스템

비용

• 현재 연구(2007)는 수동 열 사이폰 물 히터가$500 에서$6,500 까지 다양 할 수 있음을 시사합니다. 가격은 탱크 크기,태양 노출 및 지리적 위치에 따라 다를 수 있습니다
• 많은 국가,주 및 유틸리티 서비스가 재생 가능 에너지 참여에 대한 인센티브를 제공합니다

프로&단점

프로의

• 비 오염
• 에너지 절약-수동 열 암호화에 필요한 전기 없음
• 비용 효과
• 공간 절약-(즉. 실내)

외부 환경에 노출되면 지리적 위치에 따라 효율성이 저하될 수 있음

중력 공급 시스템

중력 공급 시스템은 근접 결합 시스템과 동일한 수동 열 암호화의 원칙을 사용하지만 탱크의 위치는 다릅니다. 탱크는 종종 태양열 집열기 바로 위에 위치한 지붕에 수평으로 설치됩니다. 일단 필요한,저장 탱크 내의 온수 물 최소 저항의 경로 소요 하 고 원하는 위치로 중력을 통해 이동 합니다. 중력 공급 시스템은 가열 된 물 분배를 위해 더 많은 배관/배관이 필요하며 열 암호화 시스템을 설치하거나 구매할 때이 요소를 고려해야합니다.

자료

회로도

• 태양 에너지
• 태양열 집열기
• 배관
• 절연
• 물
• 저장 탱크
• 강한 지붕 또는 기타 지원 시스템

비용

• 중력-피드 시스템은 일반적으로 가장 저렴한 수동 열 암호화 물 히터입니다
• 현재 연구(2007)는 비용이$400 에서$5,500 까지 다양 할 수 있음을 시사합니다(해당되는 경우 설치 비용을 포함하지 않음). 가격은 탱크 크기,태양 노출 및 지리적 위치에 따라 다를 수 있습니다
• 많은 국가,주 및 유틸리티 서비스가 재생 가능 에너지 참여에 대한 인센티브를 제공합니다

장점&단점

장점

• 비 오염
• 에너지 절약-수동 열 암호화에 필요한 전기 없음
• 비용 효과
• 공간 절약-(즉. 실내)
• 미학-(수평 탱크 배치)

단점

• 배관 및 배관은 시스템에 추가 비용을 추가
• 미학-시각적으로 불쾌한 것으로 간주 될 수 있습니다
• 강력한 지원 구조 필요(즉,지붕)
• 매우 추운 기후에 적합하지 않음
• 위치-적절한 태양 노출 영역(즉,원하는 영역의 남쪽)에 위치해야합니다.)

활성

: 펌프 시스템 또는 분할 시스템

회로도

활성 태양열 난방 시스템은 열 암호화 효과와 동일한 기준으로 작동하지만 활성 시스템은 태양 에너지 이외의 에너지 원을 사용하여 프로세스를 구동합니다. 이 시스템은 지붕에 태양열 집열기 만 설치하는 반면 저장 탱크는 바닥이나 아래의 다른 곳에 설치됩니다. 이러한 활성 물 난방 장치 시스템 전체에 물 펌프 에너지의 일부 외부 형태를 필요 합니다. 추가 에너지를 이용해서,이 활동적인 체계는 더 적은 비용 능률 수동적인 체계 보다는 입니다.

재료

• 태양 에너지
• 태양열 집열기
• 전기 에너지
• 전기 펌프
• 추가 배관
• 절연
• 물
• 저장 탱크

비용

• 현재 연구 제안(2007)활성 열 사이폰 물 히터$1200 에서$10500 범위 수 있습니다. 가격은 탱크 크기,내부 배관 요구 사항,태양 노출 및 지리적 위치에 따라 다를 수 있습니다
• 많은 국가,주 및 유틸리티 서비스가 재생 가능 에너지 참여에 대한 인센티브를 제공합니다

프로&단점

프로

• 비용 절감
• 비용 절감
• 미학-옥상에 놓지 않은 저장탱크
• 온실가스 감축-적절히 단열하면 수동 시스템만큼이나 오염 가능성이 있다.

콘

• 수동 시스템보다 더 많은 에너지를 사용
• 수동 시스템보다 더 많은 유지 보수가 필요
• 열 손실-태양열 수집기에서 아래의 저장 탱크로 이동하는 동안
• 일부 오염-전기 사용
• 위치-수동 시스템보다 더 많은 유지 보수가 필요합니다.적합한 태양 광 노출(즉,태양 광 노출)이있는 영역에 위치 할 수 있습니다. 원하는 지역의 남쪽)

수동적인 공기 교환

회로도

수동 태양열 난방 시스템 방법의 예는 열 사이 폰 열교환입니다. 그것은 공기 또는 물 펌프를 사용 하지 않고 수직 폐쇄 루프 회로에서 순환 하는 자연 대류의 원리에 기반 합니다. 차가운 공기는 환풍을 통해서 실내에 이동하고 태양열 수집기의 바닥에 있는 오프닝으로 지시됩니다. 태양열 수집기 안에 포함된 공기는 태양 복사를 통해 태양에 의해 그 때 가열됩니다. 차가운 공기는 밀도가 높고 가라 앉을 것이고 따뜻한 공기는 덜 조밀하고 상승 할 것입니다. 공기가 태양열 수집기 안에 점점 뜨거워지기 때문에,더 차가운 공기 보다는 보다 적게 조밀하게되고 상승합니다. 온난 한 공기는 태양열 수집기의 최고 오프닝에있는 환풍구에서 상승하고,원하는 지역(즉,실내)으로 이동하고,더 차가운 공기로 대체된다. 이 공기 교환 과정은 실내 공기 온도가 실외 온도와 평형에 도달 할 때까지 계속됩니다.

재료

명심하십시오:태양열 수집기가 클수록 좋습니다.

태양열 집열기

프레임

• 6 수직 2~6 인치 보드-사이드 보드
• 2~6 및 2~8 보드-상단 씰
• 래그 나사-권장되지만 부착물에는 필요하지 않음

유약

• 골판지 폴리 카보네이트 패널
• 10 패널-26 와이드 바이 8 피트 높이
• 1 대 1 수직 목재 스트립에 걸쳐 겹쳐진 패널 쌍-각 베이에 대해 4 피트 너비의 패널을 만듭니다
• 자외선 방지 코팅-수명을 연장하기 위해 태양을 향한 측면에 적용

태양 흡수 판

• 2 층 검은 금속 창 화면-베이의 상단과 하단에 걸쳐 부착

통풍구

• 건물의 사이딩을 통해 절단 구멍

참고:-플라스틱 플랩은 밤에 상부 통풍구를 통해 공기의 역류를 방지

비용

• 현재 연구(수동적인 열교환기가$55.00 에서$400 에 배열할지도 모른다 것과 2007 년)건의한다. 가격은 수집기의 크기,가열 할 지역의 단열,태양 노출 및 지리적 위치에 따라 다를 수 있습니다.
• 많은 국가,주 및 유틸리티 서비스는 신 재생 에너지 참여에 대한 인센티브를 제공

프로&단점

프로의

• 낮은 비용
• 에너지 절약
• 오염 감소
• 전자 장치를 냉각하는 데 사용할 수 있습니다

콘

• 증가 유지 보수-(즉. 낮은 태양 복사의 시간 동안 커버)
• 지리적 위치는 효과를 변경할 수 있습니다
• 밤에 다시 드래프트 댐퍼의 수동 폐쇄 필요
• 남향 분할 선호

• 국립 신 재생 에너지 연구소 동적 맵,지사 데이터 및 분석 도구-태양 광지도(2007)사용 가능: http://www.nrel.gov/gis/solar.html
• 시타 렐라,조. “열 사이폰-프로세서 냉각에 대한 더 나은 접근 방식?”오버 클러커. 2005 년 8 월 5 일. http://web.archive.org/web/20080421004505/http://www.overclockers.com:80/articles1246/
• 레이사,게리. 어머니 지구 뉴스”간단한 태양열 히터를 구축”. 1 월 2006 http://www.motherearthnews.com/Alternative-Energy/2006-12-01/Build-a-Simple-Solar-Heater.aspx
• “제 2 부:신 재생 에너지 응용 프로그램의 투어.” http://web.archive.org/web/20060513045333/http://www.uneptie.org/pc/tourism/documents/energy/11-26.pdf
• “열 사이 폰에서 증기 응축 중 열 해방.”공학 물리학 저널 43(3),970-974 쪽,1982.
• 소형 써모사이폰의 설계 및 성능. Aniruddha,P.,Yogendra,J.,Beitelmal,M,Patel,C,벵거,T. 우드럽등학교 기계공학전공. 2002. http://www.hpl.hp.com/research/papers/2002/thermosyphon.pdf