Solárne vykurovanie pre súkromný dom: možnosti

Dôvody popularity alternatívnych zdrojov energie sú celkom pochopiteľné: je tu príležitosť ušetriť na palive a realizovať sny o životných systémoch, ktoré sú šetrné k životnému prostrediu. Zručne využívate energiu slnka, vetra a vody, môžete premeniť obyčajný vidiecky dom na moderný eko-dom.

Povieme vám, ako vybaviť solárne vykurovanie v súkromnom dome a analyzovať s vami, aké je to výhodné. S cieľom dôkladne zdôrazniť otázky využívania energie denného svetla sme podrobne opísali všetky populárne možnosti, ktoré získali praktické uplatnenie a pozitívnu spätnú väzbu od používateľov.

Berúc do úvahy naše odporúčania, môžete vybudovať účinný heliosystém pre letnú chatu alebo vidiecky dom. Na uľahčenie vnímania zložitého materiálu sme doplnili informácie o ilustračné diagramy, ilustrácie a videonávody.

Spôsoby slnečnej energie

Aplikačné metódy energie nebeského tela nepatria k inovatívnym technológiám, solárne teplo sa používa dlhodobo a veľmi úspešne. Platí to však najmä pre Austráliu, niektoré krajiny v Európe, Amerike a južných regiónoch, kde je možné v priebehu roka získať alternatívnu energiu.

Niektoré severné oblasti majú nedostatok prirodzeného žiarenia, takže sa používajú ako doplnková alebo záložná možnosť.

Sprostredkovatelia medzi slnečnými lúčmi a mechanizmom generujúcim energiu sú solárne články alebo kolektory, ktoré sa líšia svojím účelom a dizajnom.

Batérie akumulujú slnečnú energiu a umožňujú jej použitie na napájanie domácich elektrických spotrebičov. Sú to panely s fotobunkami na jednej strane a blokovacím mechanizmom na strane druhej. Môžete experimentovať a zostaviť batériu sami, ale je jednoduchšie kúpiť ready-made prvky - výber je pomerne široký.

Solárne systémy (solárne kolektory) sú súčasťou vykurovacieho systému doma. Veľké vyžarované teplonosné kanály, ako sú batérie, sa montujú na vyvýšené štíty, ktoré sú orientované na slnko alebo na strechy.

Na zvýšenie účinnosti sú panely umiestnené na dynamických mechanizmoch pripomínajúcich systém sledovania - otáčajú sa po pohybe slnka. Proces premeny energie nastáva v rúrkach umiestnených vo vnútri boxov.

Hlavným rozdielom solárnych systémov od solárnych panelov je to, že prvé ohrieva chladivo a druhé akumuluje elektrinu. Je možné vykurovať miestnosť fotovoltaickými článkami, ale obvody zariadenia sú iracionálne a vhodné len pre oblasti, kde je najmenej 200 slnečných dní v roku.

Výhody a nevýhody alternatívneho vykurovacieho systému

Výhody solárneho vykurovacieho systému nie sú také veľké, ale každý z nich je vážny a môže byť dôvodom pre súkromné ​​experimenty:

• Ekologické výhody. Je to bezpečné pre obyvateľov domu a okolitú prírodu, čistý zdroj tepla, ktorý nevyžaduje použitie tradičných palív.
• autonómie. Vlastníci systému sú úplne nezávislí od cien energií a ekonomickej situácie v krajine.
• Economy. Pri zachovaní tradičného vykurovacieho systému je možné znížiť náklady na horúcu vodu.
• prístupnosť. Inštalácia solárnych systémov nepotrebuje povolenie od štátnych orgánov.

Ale sú tu nepríjemné momenty, ktoré môžu pokaziť celkový obraz. Napríklad na určenie účinnosti systému bude vyžadovať dlhú dobu najmenej 3 roky (za predpokladu, že je dostatok slnečnej energie a aktívne sa používa).

Používatelia majú nasledujúce nevýhody:

• vysoké ceny za vybavenie potrebné na spustenie systému do prevádzky;
• priama závislosť množstva tepla vyprodukovaného na geografickej polohe a počasiu;
• povinná dostupnosť záložného zdroja, napríklad plynový kotol (v praxi je často solárny systém často zálohou).

Na dosiahnutie väčších výnosov musíte pravidelne monitorovať zdravie kolektorov, vyčistiť ich od nečistôt a chrániť ich pred mrazom. Ak teplota často klesne pod 0 ° C, musíte sa postarať o dodatočnú tepelnú izoláciu nielen prvkov solárneho systému, ale aj celého domu.

Solárna energia na vykurovanie

Hlavným účelom fotovoltaických článkov, ktoré akumulujú energiu, je dodávka elektriny do domu. Zahrnúť ich do systému zariadenia vykurovacieho systému a na dosiahnutie optimálneho fungovania je potrebné zostaviť reťaz so zásobníkom.

Je to v tom, že voda bude ohrievaná, čo po dosiahnutí určitej teploty naplní potrubia a radiátory v miestnostiach, ktoré vyžadujú vykurovanie (obývacia izba, kúpeľňa).

Pokúsme sa zistiť konštrukčné vlastnosti solárnych článkov a určiť ich potenciálnu úlohu vo vykurovacom systéme.

Princíp činnosti panelov s fotovoltaickými článkami

Existujú tri bežné typy prvkov pre solárne zariadenia:

• monokryštalický. Jedná sa o tenké dosky z najčistejšieho kremíka, rezané z kryštálu pestovaného za umelých podmienok. Najproduktívnejšia odroda s účinnosťou asi 17-18%. Optimálna teplota pre prevádzku je od 5 ºС do 25 ºС.

• polykryštalické. Vyrobené z plátkov získaných postupným ochladzovaním kremíkovej taveniny. Ich výrobné technológie sú menej náročné na pracovnú silu, ale účinnosť polykryštalických fotovoltaických článkov je výrazne nižšia - nie viac ako 12%.

• Amorfné. Sú to film. Vyrobené spôsobom odparovacej fázy, v dôsledku čoho sa kremík vo forme tenkého filmu nanesie na pružný polymérny základ. Najlacnejšia výrobná metóda je kombinovaná s našou nízkou produktivitou, ktorá sa odhaduje na 7%.

Pri inštalácii autonómnych vykurovacích systémov v severných regiónoch sa uvažuje o najvhodnejšej možnosti fotovoltaické batériezhromaždené z monokryštalických prvkov. Batérie s amorfnými modulmi sa však jednoduchšie inštalujú, prakticky bez bázy a oveľa lacnejšie.

Úlohou vonkajších prvkov je absorbovať a transformovať slnečné lúče. Uvoľnená energia prúdi ďalej a je koncentrovaná v akumulátore. Malý prvok dáva okolo 100-250 W a prefabrikovaný panel 25-30 m² poskytuje elektrinu pre malý dom. Pre inštaláciu vykurovacieho systému bude vyžadovať energiu 2-3 krát viac.

Menič slúži ako prevodník jednosmerného prúdu zo solárnej "výroby" na elektrinu, pretože na prevádzku domácich spotrebičov a svietidiel je potrebný striedavý prúd.

Ak hovoríme konkrétne o vykurovacom systéme, elektrický kotol na ohrev vody tiež pracuje na striedavý prúd. Na zabezpečenie denného osvetlenia pre domácnosť budú potrebné batérie, aby sa udržiaval denný odber.

Účinnosť fotočlánku

Najjednoduchší spôsob nákupu solárne kolektory a aplikovať jeden z jednoduchých, overených v priebehu rokov. Podmienky však niekedy diktujú okolnosti. Predpokladajme, že máte veľký funkčný pracovný systém so solárnym generátorom, ale teraz slúži na dodávku elektriny a poskytovanie teplej vody do domu.

Je jasné, že nákup nového zariadenia je nerentabilný, takže je jednoduchšie zvýšiť výkon nákupom určitého množstva fotovoltaických článkov. Možnosť rozpočtu - kremíkové panely s kapacitou až 23-25%.

Vykurovacie zariadenie pracujúce na elektrine je potrebné pripojiť k zdroju prúdu. Univerzálna verzia - kotol, vybavený rozvodným vedením.

Ak je dodávka elektriny správne organizovaná, mala by stačiť na zásobovanie teplou vodou aj na vykurovanie. Existujú príklady, keď je dom plne vybavený teplom - dá sa rozpoznať na streche, takmer úplne pokrytý panelmi.

Niekedy to vyžaduje výstavbu špeciálnych detašovaných stavieb, ak plocha strechy nestačí. Ukazuje sa, že na zvýšenie výkonu je potrebná ďalšia voľná plocha.

Dokonca aj tie najopatrnejšie výpočty vám nepomôžu určiť presné množstvo potenciálnej energie a rýchlo vytvoriť efektívny, efektívny systém. Faktom je, že v praxi existujú prekážky, ktorých vzhľad je ťažké predvídať.

Tu sú niektoré z faktorov:

• Nepohodlie počasia. Jasný počet slnečných dní nie je známy ani v južných oblastiach. Je takmer nemožné spoľahlivo predpovedať ich počet v severných regiónoch.
• Nezrovnalosť pri získavaní elektriny. Napríklad v severných oblastiach v zime krátke svetlo deň, takže veľa recyklovanej slnečnej energie sa spotrebuje na osvetlenie. Okrem toho sa výrazne znižuje intenzita slnečného žiarenia v zimnom období.
• Periodické členenia. Ako všetky technické systémy, aj solárne panely sa môžu čas od času rozpadať v dôsledku poškodenia jednotlivých prvkov, zmluvných spojov, ochranných povrchov atď.

O efektivite sa preto môžete dozvedieť až po určitom časovom období, minimálne - za rok. Môže byť potrebné zvýšiť počet fotobuniek alebo batérií, zvážiť dodatočné izolácie domu, znížiť vykurované plochy. Predpokladajme, že v severných oblastiach Nemecka, aby sa ušetrilo spálne, sa často nevyhrieva vôbec.

Schéma inštalácie elektrárne

Najjednoduchší spôsob inštalácia solárneho generátora - kontaktovanie spoločnosti, ktorá predáva systémové komponenty a ponúka služby pre ich inštaláciu. Pros - profesionálny projekt s individuálnymi funkciami, záruka na všetky produkty a inštalácie, mínus - vysoké náklady.

Ak máte príslušné skúsenosti, môžete samostatne zostaviť mini-elektráreň so solárnymi panelmi na vykurovanie súkromného domu.

Všetky diely pre montáž vykurovacieho systému sa predávajú v špecializovaných predajniach.

Musíte zakúpiť nasledujúce komponenty:

• súprava silikónových alebo filmových solárnych modulov;
• akumulátor energie;
• regulátor nabíjania, ktorý reguluje proces nabíjania a vybíjania batérie;
• menič, ktorý prevádza DC na AC;
• sada spojovacích káblov.

Je žiaduce, aby batérie boli rovnaké (s prihliadnutím na značku, kapacitu a dokonca aj stranu) a mali možnosť uchovávať energiu 3-4 dni. Trvanie ich práce závisí od teploty miestnosti - v chladných podmienkach sa rýchlo vypúšťajú. Ak je denná spotreba 2400 Wh, batérie potrebujú celkovú kapacitu najmenej 1000 Ah.

Kvalita prúdu vytváraného sínusoidným prúdom invertory pre solárne systémy, nad prúdom z centralizovanej siete. Znakom zariadenia je synchronizácia napäťovej fázy, pri ktorej sa prechod 12 V na 220 V vykonáva bez prerušenia vo fungovaní domácich elektrických spotrebičov.

Po montáži všetkých prvkov solárneho systému je potrebné pripojiť elektrickú nádrž, ktorá ohrieva vodu na striedač, a vykurovacie potrubie na nádrž.

Vykurovacie systémy kolektorov

Najväčšia účinnosť a vplyv sa dá dosiahnuť inštaláciou kolektorov namiesto solárnych modulov - vonkajších inštalácií, v ktorých sa voda ohrieva slnečným žiarením. Takýto systém je logickejší a prirodzenejší, pretože nevyžaduje zahrievanie chladiacej kvapaliny inými zariadeniami.

Zvážte návrh a princíp činnosti zariadení dvoch hlavných typov: plochých a rúrkových.

Plochá možnosť pre nezávislú výrobu

Konštrukcia plochých inštalácií je tak jednoduchá, že skúsení remeselníci zostavujú remeselné analógy Urob si sám, kúp si niektoré časti v špeciálnom obchode a vybuduj niektoré z improvizovaných Materiál.

Vo vnútri oceľového alebo hliníkovo izolovaného potrubia doska fixuje adsorbčné teplo zo slnka. Najčastejšie je pokrytá vrstvou čierneho chrómu. Na vrchu absorbéra tepla je chránený utesnený priehľadný kryt.

Voda sa zahrieva v skúmavkách položených hadom a pripojí sa k doske. Voda alebo nemrznúca kvapalina vstupuje do vnútra potrubia cez vstup, zohrieva sa v rúrach a presúva sa do výstupu - do výstupu.

Existujú dva typy pripojení, jedno-potrubné a dvoj-potrubné, neexistuje žiadny zásadný rozdiel vo výbere. Je však veľký rozdiel v spôsobe, akým bude chladivo dodávané do kolektorov - gravitačný prietok alebo pomocou čerpadla. Prvá možnosť je považovaná za neúčinnú v dôsledku slabej rýchlosti pohybu vody, podľa princípu vykurovania sa podobá nádobe na letnú sprchu.

Činnosť druhej možnosti je spôsobená pripojením cirkulačného čerpadla, ktoré dodáva chladiacu kvapalinu. Zdrojom energie pre prevádzku čerpacej techniky môže byť solárna sieť.

Trubkové kolektory - riešenie pre severné regióny

Všeobecný princíp činnosti sa podobá fungovaniu plochých analógov, ale s jedným rozdielom - rúrky na výmenu tepla s nosičom tepla sú v sklenených bankách. Rúry samotné sú perie, na jednej strane spájkované a vyzerajú ako perie, koaxiálne (vákuum), vložené do seba a zapečatené na oboch stranách.

Výmenníky tepla sú tiež rôzne:

• systém premeny slnečnej energie na teplo Teplovod;
• konvenčná trubica pre pohyb typu U chladiva.

Druhý typ výmenníkov tepla je považovaný za účinnejší, ale nie dosť populárny kvôli nákladom na opravy: keď jedna rúrka zlyhá, bude potrebné vymeniť celú časť.

Trubka tepelnej rúry nie je súčasťou celého segmentu, takže ju môžete vymeniť za 2-3 minúty. Zlyhané koaxiálne prvky sa opravia jednoduchým odstránením viečka a nahradením poškodeného kanála.

Po analýze technických charakteristík kolektorov rôznych typov a sumarizovaní skúseností s ich používaním sme sa rozhodli, že ploché kolektory sú vhodnejšie pre južné regióny a tubulárne pre severné regióny. Zvlášť dobre zavedený v drsnej klimatickej inštalácii so systémom Heat-pipe. Majú vykurovaciu kapacitu aj v zamračených dňoch av noci, „kŕmia“ minimálne množstvo slnečného svetla.

Metóda výkonnosti

Zvyčajne, po experimentovaní s malým počtom solárnych modulov, majitelia súkromných domov idú ďalej a systém zlepšujú rôznymi spôsobmi.

Čo robiť v prípade nedostatku voľného miesta? Tu sú niektoré pokyny na zvýšenie účinnosti solárnej stanice (s fotovoltaickými článkami alebo kolektormi):

• Zmeňte orientáciu modulov. Pohyblivé prvky vzhľadom na polohu slnka. Jednoducho povedané, inštalácia hlavnej časti panelov na južnej strane. S dlhým denným svetlom je tiež optimálne používať povrchy orientované na východ a na západ.

• Nastavenie sklonu. Výrobca zvyčajne udáva, ktorý uhol je najvýhodnejší (napríklad 45 °), ale niekedy počas inštalácie je potrebné vykonať vlastné úpravy s prihliadnutím na zemepisnú šírku.

• Správna voľba miesta inštalácie. Strecha sa hodí, pretože je najčastejšie najvyššou rovinou a nie je zakrytá inými objektmi (napr. Záhradnými stromami). Existujú však ešte vhodnejšie oblasti - odbočky na sledovanie slnka.

Keď sú prvky kolmé na slnečné lúče, systém funguje efektívnejšie na stabilnom pevnom povrchu (napríklad strecha) je to možné len na krátku dobu času. Na jeho zvýšenie vynaložili praktické sledovacie zariadenia.

Veľkou nevýhodou sledovacích zariadení je ich vysoká cena. V niektorých prípadoch sa nevypláca, takže nemá zmysel investovať do zbytočných mechanizmov.

Odhaduje sa, že 8 panelov je minimálna suma, pri ktorej sa náklady časom zdôvodnia. Môžete použiť 3 - 4 moduly, ale pod jednou podmienkou: ak sú priamo, obchádzajú batérie, sú pripojené k vodnému čerpadlu.

Tesla Motors dnes oznámila vytvorenie nového typu strechy - s integrovaným Solárne panely. Ilon Mask povedal, že upravená strecha by bola lacnejšia ako obyčajná strecha s nainštalovanými hlavami alebo modulmi.

Závery a užitočné video na túto tému

Tematické videá vám pomôžu lepšie prezentovať zariadenie domácich solárnych staníc a odhaliť niektoré tajomstvá inštalácie zariadení.

Video č. 1. Dostupné technické informácie o solárnych batériách a regulátoroch nabíjania:

Video č. 2. Užitočné skúsenosti s používaním solárnych panelov v oblasti Moskvy:

Video č. 3. Príklad úspešnej prevádzky solárnej stanice, ktorá je kompletne zmontovaná sama o sebe, ktorá zabezpečuje zásobovanie teplou vodou aj vykurovanie domácností:

Ako vidíte, solárny vykurovací systém je veľmi reálnym javom, ktorý môžete nezávisle oživiť. Oblasť alternatívnych spôsobov získavania energie sa neustále vyvíja, možno zajtra počujete o novom objave.

Pozývame vás k aktívnemu pripomienkovaniu materiálu. Vyjadrite svoj postoj k „zelenej energii“, podeľte sa o svoje skúsenosti pri budovaní systému solárnych panelov, povedzte len jemnosti, ktoré poznáte v nižšie uvedenom bloku.