Chauffage solaire pour une maison privée: options

Les raisons de la popularité des sources d’énergie alternatives sont tout à fait compréhensibles: il existe une possibilité d’économiser du carburant et de réaliser les rêves de systèmes de maintien de la vie respectueux de l’environnement. En utilisant habilement l'énergie du soleil, du vent et de l'eau, vous pouvez transformer une maison de campagne ordinaire en une maison écologique moderne.

Nous vous expliquerons comment équiper un chauffage solaire dans une maison privée et analyserons avec vous sa rentabilité. Afin de bien mettre en évidence les problèmes d'utilisation de l'énergie de la lumière du jour, nous avons décrit en détail toutes les options populaires qui ont reçu une application pratique et un retour positif des utilisateurs.

En tenant compte de nos recommandations, vous pouvez construire un héliosystème efficace pour une maison de campagne ou une maison de campagne. Pour faciliter la perception des documents difficiles, nous avons complété les informations par des diagrammes illustratifs, des illustrations et des didacticiels vidéo.

Voies d'énergie solaire

Méthodes d'application les énergies du corps céleste n'appartiennent pas aux technologies innovantes, la chaleur solaire est utilisée depuis longtemps et avec beaucoup de succès. Toutefois, cela s’applique principalement à l’Australie, à certains pays d’Europe, d’Amérique et aux régions du Sud, où l’énergie de remplacement peut être obtenue toute l’année.

Certaines régions du nord sont déficientes en radiations naturelles. Elles sont donc utilisées comme option supplémentaire ou auxiliaire.

Les intermédiaires entre les rayons du soleil et le mécanisme générateur d'énergie sont les cellules solaires ou les capteurs solaires, qui ont des objectifs et une conception différents.

Les batteries accumulent l’énergie solaire et permettent de l’utiliser pour alimenter des appareils électroménagers. Ce sont des panneaux avec des cellules photoélectriques d'un côté et un mécanisme de verrouillage de l'autre. Vous pouvez expérimenter et assembler la batterie vous-même, mais il est plus facile d'acheter des éléments prêts à l'emploi: le choix est assez large.

Les systèmes solaires (capteurs solaires) font partie du système de chauffage domestique. Les grands conduits calorifiques caloporteurs, tels que les batteries, sont montés sur des écrans de protection surélevés face au soleil ou aux pentes du toit.

Pour augmenter l'efficacité, les panneaux sont placés sur des mécanismes dynamiques ressemblant à un système de suivi: ils tournent après le mouvement du soleil. Le processus de conversion d'énergie se produit dans les tubes situés à l'intérieur des boîtes.

La principale différence entre les systèmes solaires et les panneaux solaires est que le premier chauffe le liquide de refroidissement et le second accumule de l'électricité. Il est possible de chauffer la pièce avec des cellules photovoltaïques, mais les circuits de l’appareil sont irrationnels et ne conviennent que pour les zones où il ya au moins 200 jours de soleil par an.

Avantages et inconvénients d'un système de chauffage alternatif

Les avantages d'un système de chauffage solaire ne sont pas nombreux, mais chacun d'eux est lourd et peut être une raison pour des expériences privées:

• Avantages écologiques. Il est sans danger pour les résidents de la maison et de la nature environnante, une source de chaleur propre qui ne nécessite pas l'utilisation de combustibles traditionnels.
• Autonomie. Les propriétaires de système sont complètement indépendants des prix de l'énergie et de la situation économique du pays.
• L'efficacité Tout en conservant le système de chauffage traditionnel, il est possible de réduire le coût du paiement de l'eau chaude.
• L'accessibilité. Pour installer des systèmes solaires n'ont pas besoin de la permission des autorités de l'état.

Mais il y a des moments désagréables qui peuvent gâcher la vue d'ensemble. Par exemple, pour déterminer l’efficacité du système, il faudra une longue période d’au moins 3 ans (à condition de disposer de suffisamment d’énergie solaire et de l’utiliser activement).

Les utilisateurs présentent les inconvénients suivants:

• prix élevés du matériel nécessaire pour la mise en service du système;
• dépendance directe de la quantité de chaleur produite en fonction de la situation géographique et des conditions météorologiques;
• disponibilité obligatoire d'une source de secours, par exemple une chaudière à gaz (dans la pratique, un système solaire est souvent un système de secours).

Pour obtenir de meilleurs rendements, vous devez surveiller régulièrement l’état de santé des capteurs, les nettoyer des débris et les protéger du gel. Si la température descend souvent en dessous de 0 ° C, vous devez veiller à une isolation thermique supplémentaire, non seulement des éléments du système solaire, mais également de la maison dans son ensemble.

Energie solaire pour le chauffage

L'objectif principal des cellules photovoltaïques qui accumulent de l'énergie est de fournir de l'électricité à la maison. Pour les inclure dans le schéma appareils de chauffage et pour obtenir un fonctionnement optimal, il est nécessaire d’assembler une chaîne avec un réservoir de stockage.

C’est là que l’eau sera chauffée et, après avoir atteint une certaine température, remplira les tuyaux et les radiateurs dans les pièces nécessitant du chauffage (salon, salle de bain).

Essayons de définir les caractéristiques de conception des cellules solaires et de déterminer leur rôle potentiel dans le système de chauffage.

Le principe de fonctionnement des panneaux à cellules photovoltaïques

Il existe trois types d'éléments communs pour les dispositifs solaires:

• Monocristallin. Ce sont de minces plaques de silicium très pur, taillées dans un cristal cultivé dans des conditions artificielles. La variété la plus productive avec une efficacité d’environ 17-18%. La température optimale de fonctionnement est comprise entre 5 ° C et 25 ° C.

• Polycristallin. Fabriqué à partir de plaquettes obtenues en refroidissant progressivement le silicium fondu. Leurs technologies de production exigent moins de main-d’œuvre, mais l’efficacité des cellules photovoltaïques polycristallines est nettement inférieure - pas plus de 12%.

• Amorphe Ils sont filmés. Fabriqué selon le procédé de la phase d'évaporation, à la suite duquel du silicium sous la forme d'un film mince est déposé sur une base de polymère souple. La méthode de production la moins chère est combinée à notre faible productivité, estimée à 7%.

Pour l'installation de systèmes de chauffage autonomes dans les régions du nord, l'option la plus appropriée est considérée batteries photovoltaïquesrecueillies à partir d'éléments monocristallins. Cependant, les batteries avec des modules amorphes sont plus faciles à installer, pratiquement sans base et beaucoup moins chères.

Les éléments extérieurs ont pour tâche d'absorber et de transformer les rayons du soleil. L'énergie libérée s'écoule davantage et se concentre dans l'accumulateur. Un petit élément donne environ 100-250 W, et un panneau préfabriqué de 25-30 m² fournit de l'électricité à une petite maison. Pour l'installation du système de chauffage nécessitera 2 à 3 fois plus d'énergie.

L'onduleur agit en tant que convertisseur du courant continu de la "production" solaire en électricité, puisqu'un courant alternatif est nécessaire pour le fonctionnement des appareils ménagers et des luminaires.

Si nous parlons spécifiquement du système de chauffage, la chaudière électrique pour chauffer de l’eau fonctionne également au courant alternatif. Pour éclairer la maison la nuit, des piles seront nécessaires pour assurer l’approvisionnement quotidien.

Efficacité de la cellule photoélectrique

Le moyen le plus simple d'acheter capteurs solaires et appliquez l’un des régimes simples et éprouvés au fil des ans. Cependant, les circonstances dictent parfois leurs conditions. Supposons que votre système fonctionne avec un générateur solaire, mais que, pour l'instant, il sert à fournir de l'électricité et de l'eau chaude à la maison.

Il est clair que l’achat de nouveaux équipements n’est pas rentable, il est donc plus facile d’accroître la consommation d’énergie en achetant une certaine quantité de cellules photovoltaïques. L'option budget - des panneaux de silicium d'une capacité allant jusqu'à 23-25%.

Il est nécessaire de connecter le dispositif de chauffage travaillant sur une source d'électricité. Version universelle - chaudière, équipée d'un câblage de distribution.

Si l’alimentation en électricité est bien organisée, elle devrait suffire à la fois pour l’alimentation en eau chaude et pour le chauffage. Il existe des exemples lorsque la maison est entièrement chauffée - elle est reconnaissable sur le toit, presque entièrement recouverte de panneaux.

Parfois, cela nécessite la construction de structures détachées spéciales, si la surface du toit ne suffit pas. Il s'avère que pour augmenter la puissance, une zone libre supplémentaire est nécessaire.

Même les calculs les plus minutieux ne vous aideront pas à déterminer la quantité d'énergie potentielle exacte et à créer rapidement un système efficace et rationalisé. En réalité, il existe des obstacles dont l’apparition est difficile à prévoir.

Voici quelques facteurs:

• L'inconstance du temps. Un nombre clair de jours ensoleillés est inconnu, même dans les régions du sud. Il est presque impossible de prédire de manière fiable leur nombre dans les régions du nord.
• Irrégularité de l'obtention d'électricité. Par exemple, dans les régions du nord en hiver, un jour de lumière court, une grande quantité d’énergie solaire recyclée est donc utilisée pour l’éclairage. En outre, l'intensité du rayonnement solaire en hiver est considérablement réduite.
• Pannes périodiques. Comme tous les systèmes techniques, les panneaux solaires peuvent tomber en panne de temps en temps en raison des dommages subis par certains éléments, des joints contractuels, des surfaces de protection, etc.

Par conséquent, vous ne pouvez en apprendre davantage sur l'efficacité qu'après un certain temps, au moins - dans un an. Il peut être nécessaire d’augmenter le nombre de cellules photoélectriques ou de piles, d’envisager une isolation supplémentaire de la maison, de réduire la surface chauffée. Supposons que dans le nord de l'Allemagne, afin de préserver les chambres, le chauffage ne soit souvent pas effectué.

Schéma d'installation d'une centrale électrique

Moyen le plus simple installation de générateur solaire - contacter une entreprise qui vend des composants de système et propose des services pour leur installation. Avantages - un projet professionnel avec des caractéristiques individuelles, une garantie pour tous les produits et l’installation, moins - le coût élevé.

Si vous avez l'expérience pertinente, vous pouvez assembler indépendamment une mini-centrale avec des panneaux solaires pour chauffer une maison privée.

Toutes les pièces pour l’assemblage du système de chauffage sont vendues dans des magasins spécialisés.

Vous devez acheter les composants suivants:

• un ensemble de modules solaires en silicium ou en film;
• batterie de stockage d'énergie;
• contrôleur de charge, qui régit le processus de charge et de décharge de la batterie;
• onduleur qui convertit le courant continu en courant alternatif;
• ensemble de câbles de connexion.

Il est souhaitable que les batteries soient identiques (en tenant compte de la marque, de la capacité et même de la fête) et aient la possibilité de stocker de l'énergie pendant 3-4 jours. La durée de leur travail dépend de la température de la pièce. Par temps froid, elles se déchargent rapidement. Si la consommation quotidienne est de 2400 Wh, les batteries ont besoin d’une capacité totale d’au moins 1000 Ah.

La qualité du courant généré par sinusoïdal onduleurs pour installations solaires, au dessus du courant du réseau centralisé. La caractéristique de l'équipement est la synchronisation de la phase de tension, au cours de laquelle le passage de 12 V à 220 V est effectué sans interruption du fonctionnement des appareils électroménagers.

Après l'installation de tous les éléments du système solaire, il est nécessaire de connecter un réservoir électrique qui chauffe l'eau à l'onduleur et une conduite de chauffage au réservoir, à son tour.

Système de chauffage collecteur

Il est possible d’obtenir un rendement et un impact optimaux en installant des capteurs au lieu de modules solaires - des installations extérieures dans lesquelles l’eau est chauffée par rayonnement solaire. Un tel système est plus logique et naturel, car il ne nécessite pas de chauffage du liquide de refroidissement par d'autres dispositifs.

Considérez la conception et le principe de fonctionnement des dispositifs de deux types principaux: plats et tubulaires.

Option plate pour la production indépendante

La conception des installations à plat est si simple que des artisans expérimentés assemblent des analogues d'artisanat faites-le vous-même, achetez des pièces dans un magasin spécialisé et construisez des pièces improvisées. matériel.

À l'intérieur de la plaque de gaine isolée en acier ou en aluminium, fixe la chaleur du soleil absorbée. Le plus souvent, il est recouvert d'une couche de chrome noir. Sur le dessus de l'absorbeur de chaleur est protégé par un couvercle transparent scellé.

L'eau est chauffée dans des tubes posés avec un serpent et reliés à la plaque. De l'eau ou de l'antigel pénètre à l'intérieur du conduit par l'entrée, se réchauffe dans les tuyaux et se dirige vers la sortie - vers la sortie.

Il existe deux types de connexion, un tuyau et deux tuyaux, il n'y a pas de différence fondamentale dans le choix. Mais il y a une grande différence dans la manière dont le liquide de refroidissement sera fourni aux collecteurs - un écoulement par gravité ou au moyen d'une pompe. La première option est reconnue comme étant inefficace en raison de la faible vitesse du mouvement de l’eau: selon le principe du chauffage, elle ressemble à un récipient pour une douche d’été.

Le fonctionnement de la deuxième option est dû au raccordement de la pompe de circulation, qui fournit le liquide de refroidissement en force. La source d'énergie nécessaire au fonctionnement des équipements de pompage peut être un réseau alimenté par l'énergie solaire.

Capteurs de tubes - la solution pour les régions du nord

Le principe de fonctionnement général ressemble au fonctionnement des analogues plats, mais à une différence près: les tubes d'échange de chaleur avec le caloporteur se trouvent dans des flacons en verre. Les tubes eux-mêmes sont en plumes, soudés d'un côté et ressemblent à des plumes, et coaxiaux (sous vide), insérés l'un dans l'autre et scellés des deux côtés.

Les échangeurs de chaleur sont également différents:

• système de conversion de l'énergie solaire en chaleur Caloduc;
• tube conventionnel pour déplacer le type U de liquide de refroidissement.

Le deuxième type d'échangeur de chaleur est reconnu comme étant plus efficace mais pas assez populaire en raison du coût des réparations: lorsqu'un tube tombe en panne, toute la section doit être remplacée.

Le caloduc ne fait pas partie du segment entier, vous pouvez donc le changer en 2-3 minutes. Les éléments coaxiaux défaillants sont réparés simplement en retirant le capuchon et en remplaçant le canal endommagé.

Après avoir analysé les caractéristiques techniques de capteurs de différents types et résumé l’expérience de leur utilisation, nous avons décidé que les capteurs plats étaient mieux adaptés aux régions du sud et tubulaires aux régions du nord. Particulièrement bien établi dans une installation à climat rigoureux avec le système Heat-pipe. Ils ont une capacité de chauffage même par temps nuageux et la nuit, «se nourrissant» d'une quantité minimale de soleil.

Méthode de performance

Habituellement, après avoir expérimenté un petit nombre de modules solaires, les propriétaires de maisons privées vont plus loin et améliorent le système de différentes manières.

Que faire s'il manque d'espace libre? Voici quelques conseils pour augmenter l'efficacité d'une station solaire (avec des cellules photovoltaïques ou des capteurs):

• Changer l'orientation des modules. Éléments mobiles par rapport à la position du soleil. En bref, l’installation de la partie principale des panneaux du côté sud. Avec une longue lumière du jour, il est également optimal d’utiliser les surfaces orientées est et ouest.

• Réglage de l'angle d'inclinaison. Le fabricant indique généralement quel angle est le plus préférable (par exemple, 45 °), mais il est parfois nécessaire, lors de l'installation, de procéder à ses propres ajustements en fonction de la latitude géographique.

• Le choix correct de l'emplacement d'installation. Le toit est ajusté car il s’agit le plus souvent du niveau le plus élevé et n’est pas masqué par d’autres objets (arbres de jardin, par exemple). Mais il existe des zones encore plus appropriées - des dispositifs de retournement pour suivre le soleil.

Lorsque les éléments sont perpendiculaires aux rayons du soleil, le système fonctionne plus efficacement, cependant sur une surface fixe et stable (par exemple, un toit), ceci n'est possible que pour une courte période de temps. Pour l'augmenter, ils ont inventé des dispositifs de suivi pratiques.

Un gros inconvénient des dispositifs de suivi est leur coût élevé. Dans certains cas, cela ne rapporte rien, il est donc insensé d’investir dans des mécanismes inutiles.

On estime que 8 panneaux est le montant minimum auquel les coûts se justifieront avec le temps. Vous pouvez utiliser 3-4 modules, mais dans une condition: s'ils sont directement, contournant les batteries, ils sont connectés à une pompe à eau.

L’autre jour, Tesla Motors a annoncé la création d’un nouveau type de toit - avec systèmes intégrés panneaux solaires. Ilon Mask a déclaré qu'un toit modifié serait moins cher qu'un toit ordinaire sur lequel des en-têtes ou des modules sont installés.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Des vidéos thématiques vous aideront à mieux présenter le dispositif de stations solaires domestiques et à révéler quelques secrets d'installation d'équipement.

Vidéo n ° 1. Informations techniques disponibles sur les batteries solaires et les contrôleurs de charge:

Vidéo n ° 2. Expérience utile d'utilisation de panneaux solaires dans la région de Moscou:

Vidéo n ° 3. Voici un exemple de station solaire en exploitation, entièrement assemblée, qui fournit à la fois de l’eau chaude et du chauffage domestique:

Comme vous pouvez le constater, le système de chauffage à énergie solaire est un phénomène très réel que vous pouvez donner vie à vous-même. La sphère des moyens alternatifs d’obtenir de l’énergie évolue constamment, vous entendrez peut-être demain une nouvelle découverte.

Nous vous invitons à commenter activement le matériel. Exprimez votre attitude vis-à-vis de «l'énergie verte», partagez votre expérience de la construction d'un système de panneaux solaires, ne vous racontez que les subtilités connues du bloc ci-dessous.