Încălzire solară pentru o casă privată: opțiuni

Motivele pentru popularitatea surselor alternative de energie sunt destul de ușor de înțeles: există posibilitatea de a economisi combustibil și de a realiza visele unor sisteme de susținere a vieții ecologice. Folosind cu îndemânare energia soarelui, a vântului și a apei, puteți transforma o casă obișnuită într-o casă ecologică modernă.

Vă vom spune cum să dotați încălzirea solară într-o casă privată și să analizați cu dvs. cât de profitabilă este. Pentru a sublinia temeinic problematica utilizării energiei luminoase, am descris în detaliu toate opțiunile populare care au primit aplicații practice și feedback pozitiv din partea utilizatorilor.

Având în vedere recomandările noastre, puteți construi un helios sistem eficient pentru cabana de vară sau o casă de țară. Pentru a facilita perceperea materialului dificil, am completat informațiile cu diagrame ilustrative, ilustrații și tutoriale video.

Modele de energie solară

Metode de aplicare energiile corpului ceresc nu aparțin tehnologiilor inovatoare, căldura solară este folosită pentru o perioadă lungă de timp și foarte reușită. Cu toate acestea, aceasta se aplică în principal în Australia, în unele țări din Europa, America și regiunile sudice, unde se poate obține energie alternativă pe tot parcursul anului.

Unele zone nordice sunt deficitare în radiațiile naturale, deci sunt folosite ca opțiuni suplimentare sau de rezervă.

Intermediarii dintre razele solare și mecanismul generatoare de energie sunt celulele solare sau colectoarele, care diferă în funcție de scopul și designul lor.

Bateriile acumulează energia solară și permit utilizarea acesteia pentru alimentarea aparatelor electrice de uz casnic. Acestea sunt panouri cu fotocelule pe o parte și un mecanism de blocare pe cealaltă. Puteți experimenta și asambla bateria cu dvs., dar este mai ușor să cumpărați elemente gata - alegerea este destul de largă.

Sistemele solare (colectoare solare) fac parte din sistemul de încălzire la domiciliu. Conducte de căldură cu izolație termică mare, precum bateriile, sunt montate pe scuturi ridicate îndreptate spre soare sau către pantele acoperișului.

Pentru a spori eficiența, panourile sunt plasate pe mecanisme dinamice asemănătoare unui sistem de urmărire - se întorc după mișcarea soarelui. Procesul de conversie a energiei are loc în tuburile situate în interiorul cutiilor.

Diferența principală a sistemelor solare de la panourile solare este că prima încălzeste lichidul de răcire, iar al doilea acumulează energie electrică. Este posibilă încălzirea camerei cu celule fotovoltaice, însă circuitele dispozitivului sunt iraționale și sunt potrivite numai pentru zonele în care există cel puțin 200 de zile însorite pe an.

Pro și contra unui sistem alternativ de încălzire

Avantajele unui sistem solar de încălzire nu sunt atât de multe, dar fiecare dintre ele este greu și poate fi un motiv pentru experimentele private:

• Avantaje ecologice. Este sigur pentru locuitorii casei și natura înconjurătoare, o sursă curată de căldură care nu necesită utilizarea combustibililor tradiționali.
• autonomie. Proprietarii de sisteme sunt complet independenți de prețurile la energie și de situația economică din țară.
• Economie. În timp ce se menține sistemul tradițional de încălzire, este posibil să se reducă costul de plată pentru apă caldă.
• accesibilitate. Instalarea sistemelor solare nu necesită permisiunea autorităților de stat.

Dar există momente neplăcute care pot strica imaginea de ansamblu. De exemplu, pentru a determina eficacitatea sistemului va necesita o perioadă lungă de cel puțin 3 ani (cu condiția să existe suficientă energie solară și să se utilizeze în mod activ).

Utilizatorii au următoarele dezavantaje:

• prețuri ridicate pentru echipamentele necesare punerii în funcțiune a sistemului;
• dependența directă a cantității de căldură produsă de locația geografică și de vreme;
• disponibilitatea obligatorie a unei surse de rezervă, de exemplu, un cazan pe gaz (în practică, un sistem solar este adesea un backup).

Pentru a obține rezultate mai bune, trebuie să monitorizați periodic starea de sănătate a colectorilor, să le curățați de resturile și să le protejați de îngheț. Dacă temperatura scade adesea sub 0 ° C, trebuie să aveți grijă de izolarea termică suplimentară nu numai a elementelor sistemului solar, ci și a casei ca întreg.

Energie solară pentru încălzire

Scopul principal al celulelor fotovoltaice care acumulează energie este de a furniza energie electrică casei. Pentru a le include în schemă dispozitive de încălzire și pentru a obține o funcționare optimă, este necesar să asamblați un lanț cu un rezervor de stocare.

În acest caz, apa va fi încălzită, care, atingând o anumită temperatură, va umple tevile și radiatoarele în încăperile care necesită încălzire (cameră de zi, baie).

Să încercăm să aflăm caracteristicile de proiectare ale celulelor solare și să determinăm rolul lor potențial în sistemul de încălzire.

Principiul de funcționare a panourilor cu celule fotovoltaice

Există trei tipuri comune de elemente pentru dispozitivele solare:

• monocristalin. Acestea sunt plăci subțiri ale celui mai pur siliciu tăiat dintr-un cristal cultivat în condiții artificiale. Cel mai productiv varietate cu o eficiență de aproximativ 17-18%. Temperatura optimă de funcționare este de la 5 ° C la 25 ° C.

• policristalin. Fabricat din napolitane obținute prin răcirea treptată a topiturii de siliciu. Tehnologiile lor de producție au o intensitate mai redusă a forței de muncă, dar eficiența celulelor fotovoltaice policristaline este semnificativ mai mică - nu mai mult de 12%.

• Amorf. Sunt film. Fabricat prin metoda fazei de evaporare, ca urmare a depunerii siliciului sub formă de film subțire pe o bază flexibilă a polimerului. Cea mai ieftină metodă de producție este combinată cu productivitatea noastră scăzută, estimată la până la 7%.

Pentru instalarea sistemelor de încălzire autonome în regiunile nordice, se consideră cea mai potrivită opțiune acumulatori fotovoltaicicolectate din elemente monocristaline. Cu toate acestea, bateriile cu module amorfe sunt mai ușor de instalat, practic fără bază și mult mai ieftine.

Sarcina elementelor externe este de a absorbi și de a transforma razele soarelui. Energia eliberată curge mai departe și este concentrată în acumulator. Un element mic dă aproximativ 100-250 W, iar un panou prefabricat de 25-30 m² furnizează electricitate pentru o casă mică. Pentru instalarea sistemului de încălzire va fi nevoie de energie de 2-3 ori mai mult.

Invertorul acționează ca un convertor de curent continuu de la "producția" de energie solară la electricitate, deoarece curentul alternativ este necesar pentru funcționarea aparatelor de uz casnic și a corpurilor de iluminat.

Dacă vorbim în mod specific despre sistemul de încălzire, boilerul electric pentru încălzirea apei funcționează și pe curent alternativ. Pentru a asigura lumina pentru casă pe timp de noapte, bateriile vor fi necesare pentru a menține aprovizionarea zilnică.

Eficiența celulelor

Cea mai ușoară modalitate de a cumpăra colectoare solare și să aplice una dintre schemele simple, dovedite de-a lungul anilor. Cu toate acestea, circumstanțele uneori dictează termenii lor. Să presupunem că aveți un sistem de funcționare eficient cu un generator solar, dar deocamdată serveste pentru a furniza energie electrică și pentru a furniza apă caldă casei.

Este clar că achiziționarea de echipamente noi este neprofitabilă, astfel că este mai ușor să creșteți puterea prin achiziționarea unei anumite cantități de celule fotovoltaice. Opțiunea bugetară - panouri de siliciu cu o capacitate de până la 23-25%.

Este necesar să conectați dispozitivul de încălzire care lucrează cu energie electrică la o sursă de curent. Versiune universală - cazan, dotat cu cabluri de distribuție.

Dacă alimentarea cu energie electrică este organizată corespunzător, ar trebui să fie suficientă atât pentru alimentarea cu apă caldă, cât și pentru încălzire. Există exemple atunci când casa este complet dotată cu căldură - poate fi recunoscută pe acoperiș, aproape complet acoperită cu panouri.

Uneori este nevoie de construcția de structuri speciale detașate, dacă suprafața acoperișului nu este suficientă. Se pare că pentru a crește puterea este necesară o zonă suplimentară gratuită.

Chiar și cele mai atent calcule nu vă vor ajuta să determinați cantitatea exactă de energie potențială și să creați rapid un sistem eficient și raționalizat. Faptul este că în practică există obstacole, a căror apariție este dificil de prevăzut.

Iată câțiva dintre acești factori:

• Inconstanța vremii. Un număr clar de zile însorite nu este cunoscut chiar și în zonele sudice. Este aproape imposibil să preziceți în mod fiabil numărul lor în regiunile nordice.
• Neregularitatea obținerii energiei electrice. De exemplu, în regiunile de nord, în timpul iernii o zi scurtă de lumină, astfel încât o mulțime de energie solară reciclată este cheltuit pe iluminat. În plus, intensitatea radiației solare în perioada de iarnă este semnificativ redusă.
• Defalcări periodice. La fel ca toate sistemele tehnice, panourile solare se pot desprinde din când în când datorită deteriorării elementelor individuale, articulațiilor contractuale, suprafețelor de protecție etc.

Prin urmare, puteți învăța despre eficiență numai după o anumită perioadă de timp, cel puțin - într-un an. Este posibil să fie necesar să se mărească numărul de fotocelule sau baterii, să se ia în considerare izolarea suplimentară a casei, să se reducă suprafața încălzită. Să presupunem că în regiunile nordice ale Germaniei, pentru a salva dormitoarele, nu sunt încălzite deloc.

Diagrama de instalare a centralei electrice

Cea mai ușoară cale instalarea generatoarelor solare - contactarea unei companii care vinde componente de sistem și care oferă servicii pentru instalarea acestora. Pro - un proiect profesional cu caracteristici individuale, o garanție pentru toate produsele și instalarea, minus - costul ridicat.

Dacă aveți experiența relevantă, puteți asambla independent o mini-centrală cu panouri solare pentru a încălzi o casă privată.

Toate componentele pentru asamblarea sistemului de încălzire sunt vândute în magazine specializate.

Trebuie să achiziționați următoarele componente:

• un set de module solare sau de film solar;
• acumulator de energie;
• regulator de încărcare, care reglează procesul de încărcare și descărcare a bateriei;
• invertor care convertește DC la curent alternativ;
• set de cabluri de conectare.

Este de dorit ca bateriile să fie identice (luând în considerare brandul, capacitatea și chiar partidul) și să aibă posibilitatea de a stoca energie timp de 3-4 zile. Durata lucrărilor depinde de temperatura camerei - în condiții de frig se scurge rapid. Dacă consumul zilnic este de 2400 Wh, bateriile au nevoie de o capacitate totală de cel puțin 1000 Ah.

Calitatea curentului generat de sinusoidal invertoare pentru sisteme solare, deasupra curentului din rețeaua centralizată. Caracteristica echipamentului este sincronizarea fazei de tensiune, la care trecerea de la 12 V la 220 V se efectuează fără întrerupere în funcționarea aparatelor electrice de uz casnic.

După instalarea tuturor elementelor sistemului solar, este necesar să conectați la rândul său un rezervor electric care încălzește apa către invertor și o conductă de încălzire la rezervor.

Sistem de încălzire colector

Cea mai mare eficiență și impact poate fi obținută prin instalarea de colectori în locul modulelor solare - instalații în aer liber în care apa este încălzită de radiațiile solare. Un astfel de sistem este mai logic și mai natural, deoarece nu necesită încălzirea lichidului de răcire de către alte dispozitive.

Luați în considerare proiectarea și principiul de funcționare a dispozitivelor a două tipuri principale: plate și tubulare.

Opțiunea opțională pentru producția independentă

Proiectarea instalațiilor plate este atât de simplă încât meseriașii experimentați asamblează analogii artizanale faceți-o singur, cumpărați unele dintre piesele dintr-un magazin de specialitate și construiți unele dintre ele materiale.

În interiorul placii de conducte izolate din oțel sau din aluminiu, căldura absorbită de soare. Cel mai adesea este acoperit cu un strat de crom negru. Pe partea de sus a absorberului de căldură este protejată de un capac transparent închis.

Apa este încălzită în tuburi așezate cu un șarpe și conectate la placă. Apa sau antigelul intră în interiorul canalului prin orificiul de admisie, se încălzește în țevi și se deplasează la ieșire - în priză.

Există două tipuri de conexiuni, una cu țeavă și două conducte, nu există o diferență fundamentală în alegere. Dar există o mare diferență în modul în care lichidul de răcire va fi furnizat colectoarelor - fluxul gravitațional sau prin intermediul unei pompe. Prima opțiune este recunoscută ca fiind ineficientă datorită vitezei slabe a mișcării apei, conform principiului încălzirii, seamănă cu un recipient pentru un duș de vară.

Funcționarea celei de-a doua opțiuni se datorează conectării pompei de circulație, care livrează lichidul de răcire în vigoare. Sursa de energie pentru funcționarea echipamentului de pompare poate fi o rețea cu energie solară.

Colectoare de tuburi - soluția pentru regiunile nordice

Principiul general de funcționare seamănă cu funcționarea analogilor plane, dar cu o diferență - tuburile de schimb de căldură cu suportul de căldură sunt în interiorul baloanelor de sticlă. Tuburile în sine sunt pene, lipite pe o parte și arată ca pene și coaxiale (vid), introduse una în cealaltă și sigilate pe ambele părți.

Schimbatoarele de căldură sunt de asemenea diferite:

• sistem de conversie a energiei solare în căldură;
• tubul convențional pentru a deplasa tipul de lichid de răcire U.

Cel de-al doilea tip de schimbătoare de căldură este recunoscut ca fiind mai eficient, dar nu destul de popular din cauza costului reparațiilor: atunci când un tub eșuează, întreaga secțiune va trebui înlocuită.

Tubul de țeavă de căldură nu face parte din întregul segment, astfel încât să îl puteți schimba în 2-3 minute. Elementele coaxiale eșuate sunt reparate pur și simplu prin scoaterea capacului și înlocuirea canalului deteriorat.

După ce am analizat caracteristicile tehnice ale colecționarilor de diferite tipuri și am rezumat experiența utilizării lor, am decis că colectoarele plate sunt mai potrivite pentru regiunile sudice și tubulare pentru regiunile nordice. În mod special bine stabilit într-o instalație climatică aspră cu sistemul de căldură. Ele au o capacitate de încălzire chiar și în zilele tulburi și în timpul nopții, "alimentând" cu o cantitate minimă de lumină solară.

Metoda de performanță

De obicei, experimentând cu un număr mic de module solare, proprietarii de case particulare merg mai departe și îmbunătățesc sistemul în diferite moduri.

Ce trebuie să faceți dacă există o lipsă de spațiu liber? Iată câteva recomandări pentru creșterea eficienței unei stații solare (cu celule fotovoltaice sau colectoare):

• Modificați orientarea modulelor. Elementele care se deplasează în funcție de poziția soarelui. Pur și simplu puneți, instalarea părții principale a panourilor pe partea sudică. Cu o lumină de zi lungă, este, de asemenea, optimă utilizarea suprafețelor orientate spre est și vest.

• Reglarea unghiului de înclinare. Producătorul indică de obicei un unghi cel mai de preferat (de exemplu, 45 °), dar uneori în timpul instalării trebuie să se facă ajustări proprii ținând cont de latitudinea geografică.

• Alegerea corectă a locației de instalare. Acoperișul se potrivește deoarece este cel mai adesea cel mai înalt plan și nu este ascuns de alte obiecte (de exemplu, arbori de grădină). Dar există și zone mai potrivite - dispozitive de rotire pentru urmărirea soarelui.

Atunci când elementele sunt perpendiculare pe razele soarelui, sistemul funcționează mai eficient pe o suprafață fixă ​​stabilă (de exemplu, un acoperiș) acest lucru este posibil numai pentru o perioadă scurtă de timp de timp. Pentru ao mări, au inventat dispozitive practice de urmărire.

Un dezavantaj important al dispozitivelor de urmărire este costul ridicat al acestora. În unele cazuri, nu se plătește, deci nu are sens să investești în mecanisme inutile.

Se estimează că 8 panouri reprezintă suma minimă la care costurile se vor justifica în timp. Puteți utiliza 3-4 module, dar cu o singură condiție: dacă acestea sunt direct, ocolind bateriile, ele sunt conectate la o pompă de apă.

Tesla Motors a anunțat astăzi crearea unui nou tip de acoperiș - cu integrare panouri solare. Ilon Mask a spus că un acoperiș modificat ar fi mai ieftin decât un acoperiș regulat cu anteturi sau module instalate pe el.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipurile tematice vă vor ajuta să prezentați mai bine dispozitivul stațiilor solare acasă și să dezvăluiți câteva secrete ale instalării echipamentului.

Videoclipul # 1. Informații tehnice disponibile despre bateriile solare și controlorii de încărcare:

Video # 2. Experiență utilă în utilizarea panourilor solare în regiunea Moscovei:

Video # 3. Un exemplu de stație solară care funcționează cu succes, complet asamblată pe cont propriu, asigurând atât aprovizionarea cu apă caldă, cât și încălzirea locuinței:

După cum puteți vedea, sistemul de încălzire cu energie solară este un fenomen foarte real pe care îl puteți aduce la viață în mod independent. Sfera modalităților alternative de obținere a energiei este în continuă evoluție, poate că mâine veți auzi despre o nouă descoperire.

Vă invităm să comentați în mod activ materialul. Exprimați-vă atitudinea față de "energia verde", împărtășiți-vă experiența în construirea unui sistem de panouri solare, vă spun numai subtilitățile cunoscute din blocul de mai jos.