Riscaldamento solare per una casa privata: opzioni

Le ragioni della popolarità delle fonti energetiche alternative sono abbastanza comprensibili: c'è un'opportunità per risparmiare carburante e realizzare i sogni di sistemi di supporto vitale ecocompatibili. Abilmente usando l'energia del sole, del vento e dell'acqua, puoi trasformare una normale casa di campagna in una moderna eco-casa.

Vi diremo come equipaggiare il riscaldamento solare in una casa privata e analizzare con voi quanto sia redditizio. Al fine di evidenziare in modo approfondito i problemi dell'uso dell'energia della luce diurna, abbiamo descritto in dettaglio tutte le opzioni popolari che hanno ricevuto applicazioni pratiche e feedback positivi da parte degli utenti.

Tenendo conto delle nostre raccomandazioni, è possibile costruire un efficace sistema di eliosistema per cottage estivi o una casa di campagna. Per facilitare la percezione di materiale difficile, abbiamo integrato le informazioni con diagrammi illustrativi, illustrazioni e video tutorial.

Modi di energia solare

Metodi di applicazione energie del corpo celeste non appartengono a tecnologie innovative, il calore solare è usato per molto tempo e con molto successo. Tuttavia, questo vale soprattutto per l'Australia, alcuni paesi in Europa, America e regioni meridionali, dove è possibile ottenere energia alternativa durante tutto l'anno.

Alcune aree settentrionali sono carenti di radiazioni naturali, quindi è utilizzata come opzione aggiuntiva o di riserva.

Gli intermediari tra i raggi del sole e il meccanismo di generazione dell'energia sono celle solari o collettori, che si differenziano per scopo e design.

Le batterie accumulano energia solare e ne consentono l'utilizzo per alimentare gli elettrodomestici. Sono pannelli con fotocellule su un lato e un meccanismo di bloccaggio sull'altro. Puoi sperimentare e assemblare la batteria da solo, ma è più facile acquistare elementi già pronti: la scelta è piuttosto ampia.

I sistemi solari (collettori solari) fanno parte del sistema di riscaldamento di casa. I grandi condotti termici isolati termicamente, come le batterie, sono montati su schermi rialzati rivolti verso il sole o le pendenze del tetto.

Per aumentare l'efficienza, i pannelli sono posizionati su meccanismi dinamici che assomigliano a un sistema di tracciamento - si girano dopo il movimento del sole. Il processo di conversione dell'energia avviene nei tubi situati all'interno delle scatole.

La principale differenza dei sistemi solari dai pannelli solari è che il primo riscalda il refrigerante e il secondo accumula elettricità. È possibile riscaldare la stanza con celle fotovoltaiche, ma i circuiti del dispositivo sono irrazionali e adatti solo per quelle aree dove ci sono almeno 200 giorni di sole all'anno.

Pro e contro di un sistema di riscaldamento alternativo

I vantaggi di un sistema di riscaldamento solare non sono tanti, ma ognuno di essi è pesante e può essere un motivo per esperimenti privati:

• Vantaggi ecologici. È sicuro per i residenti della casa e la natura circostante, una fonte pulita di calore che non richiede l'uso di combustibili tradizionali.
• autonomia. I proprietari dei sistemi sono completamente indipendenti dai prezzi dell'energia e dalla situazione economica del paese.
• Economia. Pur mantenendo il tradizionale sistema di riscaldamento, è possibile ridurre il costo del pagamento per l'acqua calda.
• accessibilità. Per installare i sistemi solari non è necessario il permesso delle autorità statali.

Ma ci sono momenti spiacevoli che possono rovinare l'immagine complessiva. Ad esempio, per determinare l'efficacia del sistema sarà necessario un lungo periodo di almeno 3 anni (a condizione che vi sia abbastanza energia solare e che venga utilizzata attivamente).

Gli utenti hanno i seguenti svantaggi:

• prezzi elevati per le attrezzature necessarie per avviare il sistema in funzione;
• dipendenza diretta della quantità di calore prodotta dalla posizione geografica e dalle condizioni meteorologiche;
• disponibilità obbligatoria di una fonte di backup, ad esempio una caldaia a gas (in pratica, un sistema solare è spesso un backup).

Per ottenere rendimenti maggiori, devi monitorare regolarmente la salute dei raccoglitori, pulirli dai detriti e proteggerli dal gelo. Se la temperatura scende spesso sotto 0 ° C, è necessario occuparsi dell'isolamento termico supplementare non solo degli elementi del sistema solare, ma anche dell'intera casa.

Energia solare per il riscaldamento

Lo scopo principale delle celle fotovoltaiche che accumulano energia è fornire elettricità alla casa. Per includerli nello schema dispositivi del sistema di riscaldamento e per ottenere un funzionamento ottimale, è necessario assemblare una catena con un serbatoio di accumulo.

È in esso che l'acqua sarà riscaldata, che, avendo raggiunto una certa temperatura, riempirà i tubi e i radiatori nelle stanze che richiedono riscaldamento (soggiorno, bagno).

Proviamo a distinguere le caratteristiche del design delle celle solari e ne determiniamo il ruolo potenziale nel sistema di riscaldamento.

Il principio di funzionamento dei pannelli con celle fotovoltaiche

Esistono tre tipi comuni di elementi per i dispositivi solari:

• monocristallino. Si tratta di lastre sottili di silicio puro, tagliate da un cristallo coltivato in condizioni artificiali. La varietà più produttiva con un'efficienza di circa il 17-18%. La temperatura ottimale per il funzionamento è da 5 ºС a 25 ºС.

• policristallino. Realizzato con wafer ottenuti raffreddando gradualmente la fusione di silicio. Le loro tecnologie di produzione sono meno laboriose, ma l'efficienza delle celle fotovoltaiche policristalline è significativamente inferiore - non più del 12%.

• Amorfo. Sono film. Realizzato con il metodo della fase di evaporazione, a seguito del quale il silicio sotto forma di un film sottile viene depositato su una base flessibile di polimero. Il metodo di produzione più economico è combinato con la nostra bassa produttività, stimata fino al 7%.

Per l'installazione di sistemi di riscaldamento autonomi nelle regioni settentrionali, viene considerata l'opzione più adatta batterie fotovoltaicheraccolti da elementi monocristallini. Tuttavia, le batterie con moduli amorfi sono più facili da installare, praticamente prive di base e molto più economiche.

Il compito degli elementi esterni è quello di assorbire e trasformare i raggi del sole. L'energia rilasciata fluisce ulteriormente e si concentra nell'accumulatore. Un piccolo elemento fornisce circa 100-250 W e un pannello prefabbricato da 25-30 m² fornisce elettricità per una piccola casa. Per l'installazione del sistema di riscaldamento richiederà energia 2-3 volte di più.

L'inverter funge da convertitore di corrente continua dalla "produzione" solare in elettricità, poiché la corrente alternata è necessaria per il funzionamento di elettrodomestici e apparecchi di illuminazione.

Se parliamo specificamente del sistema di riscaldamento, anche la caldaia elettrica per il riscaldamento dell'acqua funziona a corrente alternata. Per fornire luce alla casa di notte, saranno necessarie batterie per mantenere l'approvvigionamento giornaliero.

Efficienza della fotocellula

Il modo più semplice per acquistare collettori solari e applicare uno degli schemi semplici, comprovati negli anni. Tuttavia, a volte le circostanze dettano i loro termini. Supponiamo che tu abbia un ottimo sistema di lavoro funzionante con un generatore solare, ma per ora serve per fornire elettricità e fornire acqua calda alla casa.

È chiaro che acquistare nuove attrezzature non è redditizio, quindi è più facile aumentare la potenza acquistando una certa quantità di celle fotovoltaiche. L'opzione di budget: pannelli di silicio con una capacità fino al 23-25%.

È necessario collegare il dispositivo di riscaldamento che funziona a una fonte di corrente elettrica. Versione universale - caldaia, dotata di cablaggio di distribuzione.

Se l'alimentazione elettrica è organizzata correttamente, dovrebbe essere sufficiente sia per l'acqua calda che per il riscaldamento. Ci sono esempi quando la casa è completamente fornita di calore - può essere riconosciuta sul tetto, quasi completamente coperta di pannelli.

A volte richiede la costruzione di strutture distaccate speciali, se l'area del tetto non è sufficiente. Si scopre che per aumentare la potenza è necessaria un'area aggiuntiva.

Anche i calcoli più accurati non ti aiuteranno a determinare l'esatta quantità di energia potenziale e a creare rapidamente un sistema efficiente e semplificato. Il fatto è che nella pratica ci sono ostacoli, la cui apparenza è difficile da prevedere.

Ecco alcuni dei fattori:

• L'incostanza del tempo. Un numero chiaro di giornate di sole è sconosciuto anche nelle aree meridionali. È quasi impossibile prevedere in modo affidabile il loro numero nelle regioni settentrionali.
• Irregolarità nell'ottenere elettricità. Ad esempio, nelle regioni settentrionali in inverno una breve giornata di luce, quindi un sacco di energia solare riciclata viene speso per l'illuminazione. Inoltre, l'intensità della radiazione solare nel periodo invernale è significativamente ridotta.
• Guasti periodici. Come tutti i sistemi tecnici, i pannelli solari possono rompersi di volta in volta a causa del danneggiamento di singoli elementi, giunti contrattuali, superfici protettive, ecc.

Pertanto, è possibile conoscere l'efficienza solo dopo un certo periodo di tempo, almeno - in un anno. Potrebbe essere necessario aumentare il numero di fotocellule o batterie, considerare l'isolamento aggiuntivo della casa, ridurre l'area riscaldata. Supponiamo che nelle regioni settentrionali della Germania, al fine di risparmiare camere da letto, spesso non vengono riscaldate affatto.

Schema di installazione della centrale elettrica domestica

Modo più semplice installazione di un generatore solare - contattare un'azienda che vende componenti di sistema e offre servizi per la loro installazione. Pro - un progetto professionale con caratteristiche individuali, una garanzia per tutti i prodotti e l'installazione, meno - il costo elevato.

Se si dispone dell'esperienza pertinente, è possibile assemblare autonomamente una mini-centrale elettrica con pannelli solari per il riscaldamento di una casa privata.

Tutte le parti per l'assemblaggio dell'impianto di riscaldamento sono vendute in negozi specializzati.

È necessario acquistare i seguenti componenti:

• una serie di moduli solari in silicio o film;
• accumulatore di energia;
• regolatore di carica, che regola il processo di carica e scarica della batteria;
• inverter che converte la corrente continua in corrente alternata;
• set di cavi di collegamento.

È auspicabile che le batterie siano le stesse (tenendo conto della marca, della capacità e persino della festa) e abbiano l'opportunità di immagazzinare energia per 3-4 giorni. La durata del loro lavoro dipende dalla temperatura della stanza - in condizioni fredde si scaricano rapidamente. Se il consumo giornaliero è di 2400 Wh, le batterie necessitano di una capacità totale di almeno 1000 Ah.

La qualità della corrente generata da sinusoidale inverter per sistemi solari, al di sopra della corrente dalla rete centralizzata. La caratteristica dell'apparecchiatura è la sincronizzazione della fase di tensione, in cui la transizione da 12 V a 220 V viene eseguita senza interruzioni nel funzionamento degli elettrodomestici.

Dopo l'installazione di tutti gli elementi del sistema solare, è necessario collegare un serbatoio elettrico che riscalda l'acqua all'inverter e una tubazione di riscaldamento al serbatoio, a sua volta.

Sistema di riscaldamento a collettore

La massima efficienza e l'impatto possono essere raggiunti installando collettori anziché moduli solari - installazioni esterne in cui l'acqua viene riscaldata dalla radiazione solare. Un tale sistema è più logico e naturale, poiché non richiede il riscaldamento del refrigerante da parte di altri dispositivi.

Considerare il design e il principio di funzionamento dei dispositivi di due tipi principali: piatto e tubolare.

Opzione piatta per produzione indipendente

Il design delle installazioni piane è così semplice che gli artigiani esperti assemblano analoghi artigianali fai da te, compra alcune parti in un negozio di specialità e costruisci alcuni degli improvvisati materiale.

All'interno del pannello isolante in acciaio o alluminio è fissato il calore assorbente dal sole. Il più delle volte è ricoperto da uno strato di cromo nero. Sopra l'assorbitore di calore è protetto da una copertura trasparente sigillata.

L'acqua viene riscaldata in tubi posti con un serpente e collegato alla piastra. L'acqua o l'antigelo entra dall'interno del condotto attraverso l'ingresso, si riscalda nei tubi e si sposta verso l'uscita, verso l'uscita.

Esistono due tipi di connessione, one-pipe e two-pipe, non vi è alcuna differenza fondamentale nella scelta. Ma c'è una grande differenza nel modo in cui il refrigerante verrà fornito ai collettori - flusso di gravità o per mezzo di una pompa. Si riconosce che la prima opzione è inefficace a causa della debole velocità del movimento dell'acqua: secondo il principio del riscaldamento, assomiglia a un contenitore per una doccia estiva.

Il funzionamento della seconda opzione è dovuto al collegamento della pompa di circolazione, che rilascia il liquido di raffreddamento in vigore. La fonte di energia per il funzionamento delle apparecchiature di pompaggio può essere una rete a energia solare.

Collettori a tubo: la soluzione per le regioni settentrionali

Il principio generale di funzionamento assomiglia al funzionamento degli analoghi piatti, ma con una differenza: i tubi di scambio termico con il vettore di calore sono all'interno dei matracci di vetro. I tubi stessi sono piumati, saldati su un lato e simili a piume e coassiali (sottovuoto), inseriti l'uno nell'altro e sigillati su entrambi i lati.

Anche gli scambiatori di calore sono diversi:

• sistema di conversione dell'energia solare in calore Heat-pipe;
• tubo convenzionale per spostare il tipo U del refrigerante.

Il secondo tipo di scambiatori di calore è riconosciuto come più efficiente, ma non abbastanza popolare a causa del costo delle riparazioni: quando un tubo si guasta, l'intera sezione dovrà essere sostituita.

Il tubo di calore non fa parte dell'intero segmento, quindi puoi cambiarlo in 2-3 minuti. Gli elementi coassiali guastati vengono riparati semplicemente rimuovendo il tappo e sostituendo il canale danneggiato.

Dopo aver analizzato le caratteristiche tecniche dei collettori di diversi tipi e riassumendo l'esperienza del loro utilizzo, abbiamo deciso che i collettori piani sono più adatti per le regioni meridionali e tubolari per le regioni settentrionali. Particolarmente ben radicata in un'installazione climatica rigida con il sistema Heat-pipe. Hanno una capacità di riscaldamento anche nei giorni nuvolosi e di notte, "nutrendosi" di una quantità minima di luce solare.

Metodo di prestazione

Di solito, dopo aver sperimentato un piccolo numero di moduli solari, i proprietari di case private vanno oltre e migliorano il sistema in vari modi.

Cosa fare se c'è carenza di spazio libero? Ecco alcune linee guida per aumentare l'efficienza di una stazione solare (con celle fotovoltaiche o collettori):

• Cambia l'orientamento dei moduli. Spostamento di elementi relativi alla posizione del sole. In poche parole, l'installazione della parte principale dei pannelli sul lato sud. Con una lunga luce diurna, è anche ottimale utilizzare le superfici esposte a est e ovest.

• Regolazione dell'inclinazione. Il produttore di solito indica quale angolo è più preferibile (ad esempio 45º), ma a volte durante l'installazione si devono apportare le proprie regolazioni tenendo conto della latitudine geografica.

• La scelta corretta del luogo di installazione. Il tetto si adatta perché è più spesso l'aereo più alto e non è oscurato da altri oggetti (ad esempio, alberi da giardino). Ma ci sono anche aree più adatte: dispositivi di rotazione per localizzare il sole.

Quando gli elementi sono perpendicolari ai raggi del sole, il sistema funziona in modo più efficiente, tuttavia su una superficie fissa stabile (ad esempio un tetto) questo è possibile solo per un breve periodo di tempo. Per aumentarlo, hanno inventato dispositivi di localizzazione pratici.

Un grande svantaggio dei dispositivi di localizzazione è il loro costo elevato. In alcuni casi, non è redditizio, quindi non ha senso investire in meccanismi inutili.

Si stima che 8 pannelli rappresenti l'importo minimo al quale i costi si giustificheranno nel tempo. È possibile utilizzare 3-4 moduli, ma a una condizione: se sono direttamente, bypassando le batterie, sono collegati a una pompa dell'acqua.

Proprio l'altro giorno, Tesla Motors ha annunciato la creazione di un nuovo tipo di tetto - con integrato pannelli solari. Ilon Mask ha detto che un tetto modificato sarebbe più economico di un tetto normale con intestazioni o moduli installati su di esso.

Conclusioni e video utili sull'argomento

I video tematici ti aiuteranno a presentare meglio il dispositivo delle stazioni solari domestiche e rivelano alcuni segreti dell'installazione delle apparecchiature.

Video # 1. Informazioni tecniche disponibili su batterie solari e regolatori di carica:

Video # 2. Esperienza utile nell'utilizzo di pannelli solari nella regione di Mosca:

Video # 3. Un esempio di una stazione solare funzionante con successo, completamente montata da sola, che fornisce sia l'acqua calda che il riscaldamento domestico:

Come puoi vedere, il sistema di riscaldamento ad energia solare è un fenomeno molto reale che puoi portare in vita in modo indipendente. La sfera dei modi alternativi di ottenere energia è in continua evoluzione, forse domani sentirai parlare di una nuova scoperta.

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