Saules apsilde privātmājā: iespējas

Alternatīvo enerģijas avotu popularitātes iemesli ir diezgan saprotami: ir iespēja ietaupīt uz degvielu un realizēt videi draudzīgu dzīvības atbalsta sistēmu sapņus. Prasmīgi izmantojot saules, vēja un ūdens enerģiju, parastu lauku māju var pārvērst par modernu eko-māju.

Mēs jums pastāstīsim, kā privātajā mājā aprīkot saules siltumenerģiju un analizēt ar jums, cik izdevīgi tas ir. Lai rūpīgi izceltu dienasgaismas enerģijas izmantošanas jautājumus, mēs detalizēti aprakstījām visas tautas iespējas, kuras ir saņēmušas praktisku pielietojumu un pozitīvas atsauksmes no lietotājiem.

Ņemot vērā mūsu ieteikumus, varat izveidot efektīvu heliosistēmu vasarnīcai vai lauku mājai. Lai atvieglotu sarežģītā materiāla uztveri, papildinājām informāciju ar ilustratīvām diagrammām, ilustrācijām un video pamācībām.

Saules enerģijas veidi

Lietošanas metodes Debesu ķermeņa enerģijas neietilpst inovatīvās tehnoloģijās, saules siltums tiek izmantots ilgu laiku un ļoti veiksmīgi. Tomēr tas attiecas galvenokārt uz Austrāliju, dažām valstīm Eiropā, Amerikā un dienvidu reģionos, kur visu gadu var iegūt alternatīvu enerģiju.

Daži ziemeļu apgabali ir dabiskā starojuma trūkumā, tāpēc to izmanto kā papildu vai rezerves iespēju.

Starp saules stariem un enerģijas ģenerēšanas mehānismu starpnieki ir saules baterijas vai kolektori, kas atšķiras pēc to mērķa un dizaina.

Baterijas uzkrāj saules enerģiju un ļauj to izmantot sadzīves elektroierīču darbināšanai. Tie ir paneļi ar fotokamerām vienā pusē un bloķēšanas mehānisms no otras puses. Jūs varat eksperimentēt un savākt akumulatoru pats, bet ir vieglāk iegādāties gatavus elementus - izvēle ir diezgan plaša.

Saules sistēmas (saules kolektori) ir daļa no apkures sistēmas mājās. Lieli siltumizolācijas kanāli, piemēram, baterijas, tiek piestiprināti pie paceltiem vairogiem, kas vērsti pret sauli vai jumta slīpumiem.

Lai palielinātu efektivitāti, paneļi tiek novietoti uz dinamiskiem mehānismiem, kas atgādina izsekošanas sistēmu - tie pēc saules kustības pagriežas. Enerģijas pārveidošanas process notiek caurulēs, kas atrodas kastes iekšpusē.

Galvenā saules enerģijas sistēmu atšķirība no saules paneļiem ir tā, ka pirmais dzesēšanas šķidrums tiek uzsildīts, un otrā uzkrājas elektrība. Ir iespējams apsildīt telpu ar fotoelementiem, bet ierīces ķēdes ir neracionālas un piemērotas tikai tām vietām, kur ir vismaz 200 saulainas dienas gadā.

Alternatīvas apkures sistēmas plusi un mīnusi

Saules apkures sistēmas priekšrocības nav tik daudz, bet katra no tām ir svarīga un var būt iemesls privātiem eksperimentiem:

• Ekoloģiskās priekšrocības. Tā ir droša mājas iedzīvotājiem un apkārtējai dabai, tīram siltuma avotam, kam nav nepieciešama tradicionālo degvielu izmantošana.
• Autonomija. Sistēmas īpašnieki ir pilnīgi neatkarīgi no enerģijas cenām un ekonomiskās situācijas valstī.
• Efektivitāte. Saglabājot tradicionālo apkures sistēmu, ir iespējams samazināt karstā ūdens izmaksas.
• Pieejamība. Lai instalētu saules sistēmas, nav nepieciešama valsts iestāžu atļauja.

Bet ir nepatīkami mirkļi, kas var sabojāt kopējo attēlu. Piemēram, lai noteiktu sistēmas efektivitāti, būs nepieciešams ilgs vismaz 3 gadu periods (ar nosacījumu, ka ir pietiekami daudz saules enerģijas un tas tiek aktīvi izmantots).

Lietotājiem ir šādi trūkumi:

• augstās cenas iekārtām, kas nepieciešamas sistēmas ekspluatācijas uzsākšanai;
• tieša atkarība no saražotā siltuma daudzuma uz ģeogrāfisko atrašanās vietu un laika apstākļiem;
• obligāta rezerves avota pieejamība, piemēram, gāzes katls (praksē saules sistēma bieži ir rezerves kopija).

Lai panāktu lielāku atdevi, regulāri jākontrolē savācēju veselība, jātīra tās no netīrumiem un jāaizsargā no sala. Ja temperatūra bieži samazinās zem 0 ° C, jums jārūpējas par papildus siltumizolāciju ne tikai no saules sistēmas elementiem, bet arī no visas mājas.

Saules enerģija apkurei

Fotogalvanisko elementu, kas uzkrāj enerģiju, galvenais mērķis ir nodrošināt elektrību mājā. Lai tos iekļautu shēmā apkures sistēmas ierīces un, lai panāktu optimālu darbību, ir nepieciešams apkopot ķēdi ar uzglabāšanas tvertni.

Tieši tā būs ūdens sildīšana, kas, sasniedzot noteiktu temperatūru, piepildīs caurules un radiatorus telpās, kurās nepieciešama apkure (dzīvojamā istaba, vannas istaba).

Mēģināsim izveidot saules bateriju dizaina iezīmes un noteikt to potenciālo lomu apkures sistēmā.

Paneļu darbības princips ar fotoelementiem

Saules ierīcēm ir trīs tipi elementi:

• Monokristālisks. Tie ir plānas no tīrā silīcija plāksnēm, kas izgrieztas no mākslīgos apstākļos audzēta kristāla. Visproduktīvākā šķirne, kuras efektivitāte ir aptuveni 17-18%. Optimālā darba temperatūra ir no 5 ºС līdz 25 ºС.

• Polikristālisks. Izgatavots no vafelēm, kas iegūtas, pakāpeniski atdzesējot silīcija kausējumu. To ražošanas tehnoloģijas ir mazāk darbietilpīgas, bet polikristālisko fotoelementu efektivitāte ir ievērojami zemāka - ne vairāk kā 12%.

• Amorfs. Tās ir filmas. Izgatavots pēc iztvaikošanas fāzes metodes, kā rezultātā silīcija plāna plēves veidā tiek uzklāta uz polimēra elastības pamata. Lētākais ražošanas veids ir apvienots ar mūsu zemo produktivitāti, kas tiek lēsta līdz 7%.

Autonomo apsildes sistēmu uzstādīšanai ziemeļu reģionos tiek ņemta vērā vispiemērotākais risinājums fotoelementu baterijassavākti no monokristāliem elementiem. Tomēr baterijas ar amorfiem moduļiem ir vieglāk uzstādīt, praktiski bez bāzes un daudz lētākas.

Ārējo elementu uzdevums ir absorbēt un pārveidot saules starus. Atbrīvotā enerģija plūst tālāk un koncentrējas akumulatorā. Neliels elements nodrošina apmēram 100-250 W, un 25-30 m² fasādes panelis nodrošina elektrību nelielai mājai. Apkures sistēmas uzstādīšanai būs nepieciešama enerģija par 2-3 reizes vairāk.

Pārveidotājs darbojas kā līdzstrāvas pārveidotājs no saules "ražošanas" uz elektroenerģiju, jo maiņstrāva ir nepieciešama sadzīves tehnikas un gaismekļu darbībai.

Ja mēs īpaši runājam par apkures sistēmu, elektriskais apkures ūdens katls darbojas arī ar maiņstrāvu. Lai nodrošinātu nakts gaismu mājās, baterijas būs nepieciešamas, lai nodrošinātu ikdienas piegādi.

Fotoelementu efektivitāte

Vieglākais veids, kā iegādāties saules kolektori un piemērot vienu no vienkāršajiem, pierādītajiem gadiem. Tomēr apstākļi dažkārt diktē to noteikumus. Pieņemsim, ka jums ir lieliska funkcionējoša darba sistēma ar saules ģeneratoru, bet tagad tā kalpo elektroenerģijas piegādei un karsta ūdens nodrošināšanai mājā.

Ir skaidrs, ka jaunu iekārtu iegāde ir nerentabla, tāpēc ir vieglāk palielināt jaudu, iegādājoties noteiktu daudzumu fotoelementu. Budžeta iespēja - silīcija paneļi ar jaudu līdz 23-25%.

Sildierīci, kas darbojas ar elektrību, nepieciešams savienot ar strāvas avotu. Universālā versija - katls, kas aprīkots ar sadales vadu.

Ja elektroapgāde ir pienācīgi organizēta, tai jābūt pietiekamai gan karstā ūdens apgādei, gan apkurei. Ir piemēri, kad māja ir pilnībā aprīkota ar siltumu - to var atpazīt uz jumta, gandrīz pilnībā pārklāj ar paneļiem.

Dažreiz tas prasa īpašas atdalītas konstrukcijas, ja jumta platība nav pietiekama. Izrādās, ka, lai palielinātu jaudu, ir nepieciešama papildu brīvā zona.

Pat visnopietnākie aprēķini nepalīdzēs noteikt precīzu potenciālās enerģijas daudzumu un ātri izveidot efektīvu, racionalizētu sistēmu. Fakts ir tāds, ka praksē pastāv šķēršļi, kuru izskatu ir grūti prognozēt.

Šeit ir daži no faktoriem:

• Laika apstākļu nepastāvība. Skaidrs saulaino dienu skaits nav zināms pat dienvidu apgabalos. Ir gandrīz neiespējami ticami prognozēt to skaitu ziemeļu reģionos.
• Elektroenerģijas iegādes pārkāpums. Piemēram, ziemeļu reģionos ziemā ir īsa gaismas diena, tāpēc apgaismojumam tiek tērēta daudz pārstrādātas saules enerģijas. Turklāt ievērojami samazinās saules starojuma intensitāte ziemas periodā.
• Periodiski sadalījumi. Tāpat kā visas tehniskās sistēmas, saules paneļi laiku pa laikam var nojaukt atsevišķu elementu, līgumattiecību, aizsargājošu virsmu uc bojājumu dēļ.

Tāpēc efektivitāti var uzzināt tikai pēc noteikta laika, vismaz - gada laikā. Var būt nepieciešams palielināt fotoelementu vai bateriju skaitu, apsvērt papildu mājas izolāciju, samazināt apsildāmo telpu. Pieņemsim, ka Vācijas ziemeļu reģionos, lai glābtu guļamistabas, bieži vien netiek apsildīti.

Mājas elektrostacijas uzstādīšanas shēma

Vieglākais veids saules enerģijas ģeneratoru uzstādīšana - sazināties ar uzņēmumu, kas pārdod sistēmas komponentus un piedāvā pakalpojumus to uzstādīšanai. Pros - profesionāls projekts ar individuālām iezīmēm, garantija visiem produktiem un uzstādīšanai, atskaitot augstās izmaksas.

Ja jums ir atbilstoša pieredze, jūs varat patstāvīgi savākt mini spēkstaciju ar saules paneļiem privātmājas apkurei.

Visas apkures sistēmas montāžas daļas tiek pārdotas specializētos veikalos.

Jums ir jāiegādājas šādas sastāvdaļas:

• silīcija vai filmu saules moduļu komplekts;
• enerģijas akumulatora akumulators;
• uzlādes kontrolieris, kas regulē akumulatora lādēšanas procesu;
• pārveidotājs, kas pārveido DC uz AC;
• savienojošo kabeļu komplekts.

Ir vēlams, lai baterijas būtu vienādas (ņemot vērā zīmolu, jaudu un pat partiju) un būtu iespēja uzglabāt enerģiju 3-4 dienas. Viņu darba ilgums ir atkarīgs no telpas temperatūras - aukstos apstākļos tie ātri izlādējas. Ja dienas patēriņš ir 2400 Wh, baterijām ir jābūt vismaz 1000 Ah ietilpībai.

Sinusoidālās strāvas kvalitāte invertori saules sistēmām, virs strāvas no centralizētā tīkla. Iekārtas īpatnība ir sprieguma fāzes sinhronizācija, kad pāreja no 12 V līdz 220 V tiek veikta bez pārtraukuma sadzīves elektroierīču darbībā.

Pēc visu Saules sistēmas elementu uzstādīšanas ir nepieciešams pieslēgt elektrisko tvertni, kas silda ūdeni uz invertoru, un apkures cauruļvadu uz tvertni.

Kolektora apkures sistēma

Vislielāko efektivitāti un ietekmi var panākt, uzstādot kolektorus, nevis saules moduļus - āra iekārtas, kurās ūdens tiek apsildīts ar saules starojumu. Šāda sistēma ir loģiskāka un dabiskāka, jo tai nav nepieciešama dzesēšanas šķidruma sildīšana ar citām ierīcēm.

Apsveriet divu galveno tipu ierīču konstrukciju un darbības principu: plakanu un cauruļveida.

Plakana iespēja neatkarīgai ražošanai

Plakano instalāciju dizains ir tik vienkāršs, ka pieredzējuši amatnieki apkopo rokdarbu analogus dariet to pats, iegādājieties kādu daļu speciālā veikalā un izveidojiet kādu no improvizētajiem materiālu.

Tērauda vai alumīnija izolācijas kanāla plāksnes iekšpusē piestiprina saules adsorbējošo siltumu. Visbiežāk tas ir pārklāts ar melnā hroma slāni. Siltuma absorbētājs ir aizsargāts ar noslēgtu caurspīdīgu vāku.

Ūdens tiek karsēts caurulēs, kas piestiprinātas ar čūsku un savienotas ar plāksni. Ūdens vai antifrīzs ievada kanāla iekšpusē caur ieeju, uzsildās caurulēs un pārvietojas uz izplūdes atveri - uz izplūdi.

Pastāv divu veidu savienojumi: viena caurule un divu cauruļu savienojumi, nav būtiskas atšķirības. Bet ir liela atšķirība starp veidu, kādā dzesēšanas šķidrums tiks piegādāts kolektoriem - gravitācijas plūsma vai sūknis. Pirmais variants ir atzīts par neefektīvu ūdens vājā ātruma dēļ, saskaņā ar apsildes principu tas atgādina vasaras dušas konteineru.

Otrās iespējas darbība ir saistīta ar cirkulācijas sūkņa pieslēgumu, kas nodrošina spēkā esošo dzesēšanas šķidrumu. Sūkņu iekārtu ekspluatācijas enerģijas avots var būt saules enerģijas tīkls.

Cauruļu kolektori - risinājums ziemeļu reģioniem

Vispārējais darbības princips ir līdzīgs plakanu analogu darbībai, bet ar vienu atšķirību - siltummaiņas caurules ar siltumnesēju ir stikla kolbās. Caurules pašas ir spalvas, vienā pusē lodētas un izskatās kā spalvas un koaksiālas (vakuums), ievietotas viens otrā un noslēgtas abās pusēs.

Arī siltummaiņi ir atšķirīgi:

• saules enerģijas pārvēršanas siltuma sistēmā siltumcaurule;
• parastā caurule, lai pārvietotu U tipa dzesēšanas šķidrumu.

Otrā tipa siltummaiņi tiek atzīti par efektīvākiem, bet nepietiekami populāriem remonta izmaksu dēļ: ja viena caurule neizdodas, visa sadaļa būs jānomaina.

Siltuma cauruļu caurule nav daļa no visa segmenta, tāpēc to var mainīt 2-3 minūšu laikā. Neizdevās koaksiālie elementi tiek remontēti, vienkārši noņemot vāciņu un nomainot bojāto kanālu.

Analizējot dažādu tipu kolekciju tehniskās īpašības un apkopojot to izmantošanas pieredzi, mēs nolēmām, ka plakanie kolektori ir vairāk piemēroti dienvidu reģioniem un cauruļveida ziemeļu reģioniem. Īpaši labi izveidots skarbajā klimata instalācijā ar sistēmu Heat-pipe. Viņiem ir sildīšanas jauda pat mākoņainās dienās un naktī, un tas „padod” minimālu saules gaismas daudzumu.

Veiktspējas metode

Parasti, eksperimentējot ar nelielu skaitu saules moduļu, privātmāju īpašnieki turpina un uzlabo sistēmu dažādos veidos.

Ko darīt, ja ir brīvas vietas trūkums? Šeit ir dažas vadlīnijas saules stacijas (ar fotoelementiem vai kolektoriem) efektivitātes palielināšanai:

• Mainiet moduļu orientāciju. Kustīgie elementi attiecībā pret saules stāvokli. Vienkārši runājot, galveno paneļu daļas uzstādīšana dienvidu pusē. Ar ilgu dienasgaismu ir arī optimāli izmantot virsmas, kas vērstas uz austrumiem un rietumiem.

• Slīpuma leņķa regulēšana. Ražotājs parasti norāda, kurš leņķis ir visizdevīgākais (piemēram, 45º), bet dažreiz uzstādīšanas laikā ir jāveic paši pielāgojumi, ņemot vērā ģeogrāfisko platumu.

• Pareiza uzstādīšanas vietas izvēle. Jumts ir piemērots, jo tas visbiežāk ir visaugstākā plakne, un to neaizsedz citi objekti (piemēram, dārza koki). Bet ir vēl piemērotākas vietas - pagrieziena ierīces saules izsekošanai.

Tomēr, ja elementi ir perpendikulāri saules stariem, sistēma darbojas efektīvāk uz stabilas fiksētas virsmas (piemēram, jumta) tas ir iespējams tikai uz īsu laiku laika. Lai to palielinātu, viņi izgudroja praktiskas izsekošanas ierīces.

Liels izsekošanas ierīču trūkums ir to augstās izmaksas. Dažos gadījumos tas nemaksā, tāpēc nav jēgas ieguldīt bezjēdzīgos mehānismos.

Tiek lēsts, ka 8 paneļi ir minimālā summa, par kādu izmaksas laika gaitā pamatosies. Jūs varat izmantot 3-4 moduļus, bet vienā stāvoklī: ja tie ir tieši, apejot baterijas, tie ir savienoti ar ūdens sūkni.

Tikai otro dienu Tesla Motors paziņoja par jauna tipa jumta izveidi - ar integrētu saules paneļi. Ilona maska ​​teica, ka modificēts jumts būtu lētāk nekā parastais jumts ar tā virsrakstiem vai moduļiem.

Secinājumi un noderīgs video par šo tēmu

Tematiskie videoklipi palīdzēs jums labāk prezentēt mājas saules staciju ierīci un atklāt dažus iekārtu uzstādīšanas noslēpumus.

Video # 1. Pieejama tehniskā informācija par saules baterijām un uzlādes kontrolieriem:

2. video. Noderīga pieredze saules paneļu izmantošanā Maskavas reģionā:

3. video. Piemērs veiksmīgi darbojošai saules stacijai, kas ir pilnībā savākta, nodrošinot gan karstā ūdens apgādi, gan mājas apkures sistēmu:

Kā redzat, apkures sistēma ar saules enerģiju ir ļoti reāla parādība, ko var patstāvīgi atdzīvināt. Alternatīvu enerģijas iegūšanas veidu sfēra pastāvīgi attīstās, varbūt rīt jūs dzirdēsiet par jaunu atklājumu.

Mēs aicinām jūs aktīvi komentēt šo materiālu. Izsakiet savu attieksmi pret „zaļo enerģiju”, dalieties savā pieredzē saules paneļu sistēmas izveidē, pastāstiet tikai par to, kādas smalkumus jūs zināt zemāk esošajā blokā.