Sončno ogrevanje za zasebno hišo: možnosti

Razlogi za priljubljenost alternativnih virov energije so povsem razumljivi: obstajajo možnosti za varčevanje z gorivom in uresničitev sanj o okolju prijaznih sistemih za podporo življenju. Z veseljem izkoriščamo energijo sonca, vetra in vode. Običajno podeželsko hišo lahko spremenimo v moderno ekološko hišo.

Povedali vam bomo, kako v zasebni hiši opremiti solarno ogrevanje in z vami analizirati, kako donosno je. Da bi podrobneje izpostavili problematiko uporabe energije dnevne svetlobe, smo podrobno opisali vse priljubljene možnosti, ki so bile uporabljene v praksi in pozitivne povratne informacije od uporabnikov.

Ob upoštevanju naših priporočil lahko zgradite učinkovit heliosistem za poletno kočo ali podeželsko hišo. Da bi olajšali zaznavanje težkega gradiva, smo podatke dopolnili z ilustrativnimi diagrami, ilustracijami in video vadnicami.

Načini sončne energije

Metode uporabe energije nebesnega telesa ne sodijo v inovativne tehnologije, sončna toplota se uporablja že dolgo in zelo uspešno. Vendar to velja predvsem za Avstralijo, nekatere države v Evropi, Ameriki in južne regije, kjer je mogoče pridobiti alternativno energijo skozi vse leto.

Nekatera severna območja imajo pomanjkljivo naravno sevanje, zato se uporablja kot dodatna ali rezervna možnost.

Med posredniki med sončnimi žarki in energetskim mehanizmom so sončne celice ali kolektorji, ki se razlikujejo po namenu in obliki.

Baterije nabirajo sončno energijo in omogočajo, da se uporabljajo za napajanje gospodinjskih električnih naprav. So plošče s fotocelicami na eni strani in mehanizmom za zaklepanje na drugi strani. Lahko eksperimentirate in sestavite baterijo sami, vendar je lažje kupiti že pripravljene elemente - izbira je precej široka.

Solarni sistemi (sončni kolektorji) so del ogrevalnega sistema doma. Velike toplotno izolirane cevi za prenos toplote, kot so baterije, so nameščene na dvignjenih ščitih, ki so obrnjeni proti soncu ali strmini na strehi.

Da bi povečali učinkovitost, so plošče postavljene na dinamične mehanizme, ki so podobni sledilnemu sistemu. Proces pretvorbe energije poteka v ceveh, ki se nahajajo znotraj škatel.

Glavna razlika solarnih sistemov od sončnih kolektorjev je v tem, da je prva toplota hladilne tekočine, druga pa akumulira električno energijo. Prostor je mogoče ogrevati s fotonapetostnimi celicami, vendar so tokokrogi naprave neracionalni in primerni samo za območja, kjer je letno najmanj 200 sončnih dni.

Prednosti in slabosti alternativnega sistema ogrevanja

Prednosti solarnega ogrevalnega sistema niso toliko, vendar je vsaka od njih težka in je lahko razlog za zasebne poskuse:

• Ekološke prednosti. To je varno za prebivalce hiše in okoliške narave, čist vir toplote, ki ne zahteva uporabe tradicionalnih goriv.
• Avtonomija. Lastniki sistemov so popolnoma neodvisni od cen energije in gospodarskih razmer v državi.
• Učinkovitost. Ob ohranjanju tradicionalnega ogrevalnega sistema je mogoče zmanjšati stroške plačevanja tople vode.
• Dostopnost. Za namestitev solarnih sistemov ne potrebujete dovoljenja državnih organov.

Ampak obstajajo neprijetni trenutki, ki lahko pokvari celotno sliko. Na primer, za določitev učinkovitosti sistema bo potrebno dolgo obdobje vsaj 3 let (pod pogojem, da je dovolj sončne energije in se aktivno uporablja).

Uporabniki imajo naslednje pomanjkljivosti:

• visoke cene opreme, potrebne za zagon sistema;
• neposredna odvisnost količine toplote, proizvedene na geografski lokaciji in vremenu;
• obvezna razpoložljivost rezervnega vira, na primer plinskega kotla (v praksi je solarni sistem pogosto rezervna).

Da bi dosegli večjo donosnost, morate redno spremljati zdravje zbiralcev, jih očistiti pred razbitinami in jih zaščititi pred zmrzaljo. Če temperatura pogosto pade pod 0 ° C, morate poskrbeti za dodatno toplotno izolacijo ne le elementov solarnega sistema, temveč tudi celotne hiše.

Sončna energija za ogrevanje

Glavni namen fotonapetostnih celic, ki akumulirajo energijo, je zagotoviti elektriko v hiši. Da jih vključimo v shemo naprave za ogrevanje in za dosego optimalnega delovanja je potrebno sestaviti verigo s hranilnikom.

V njem se bo ogrevala voda, ki bo, ko bo dosegla določeno temperaturo, napolnila cevi in ​​radiatorje v prostorih, ki zahtevajo ogrevanje (dnevna soba, kopalnica).

Poskusimo razbrati značilnosti oblikovanja sončnih celic in določiti njihovo potencialno vlogo v ogrevalnem sistemu.

Načelo delovanja plošč s fotovoltaičnimi celicami

Obstajajo trije tipi tipov elementov za solarne naprave:

• Monokristal. To so tanke plošče najbolj čistega silicija, izrezane iz kristala, gojenega v umetnih pogojih. Najbolj produktivna sorta z učinkovitostjo približno 17-18%. Optimalna temperatura delovanja je od 5 ° C do 25 ° C.

• Polikristalni. Iz vafljev, ki jih dobimo s postopnim hlajenjem silicijeve taline. Njihove proizvodne tehnologije so manj delovno intenzivne, vendar je učinkovitost polikristalnih fotovoltaičnih celic bistveno nižja - ne več kot 12%.

• Amorfni. So filmi. Izdelan po metodi faze izhlapevanja, zaradi česar je silicij v obliki tankega filma nanesen na polimerno prožno podlago. Najcenejša proizvodna metoda je kombinirana z nizko produktivnostjo, ki je ocenjena na 7%.

Za namestitev avtonomnih ogrevalnih sistemov v severnih regijah se upošteva najprimernejša možnost fotovoltaične baterijeiz monokristalnih elementov. Vendar pa so baterije z amorfnimi moduli lažje nameščene, praktično brez podlage in veliko cenejše.

Naloga zunanjih elementov je absorbirati in preoblikovati sončne žarke. Sproščena energija teče naprej in je koncentrirana v akumulatorju. Majhen element zagotavlja približno 100-250 W, plošča s 25-30 m² pa elektriko za majhno hišo. Za vgradnjo ogrevalnega sistema bo potrebna energija za 2-3 krat več.

Pretvornik deluje kot pretvornik enosmernega toka iz sončne "proizvodnje" v električno energijo, saj je za delovanje gospodinjskih aparatov in svetil potreben izmenični tok.

Če govorimo posebej o ogrevalnem sistemu, električni kotel za ogrevalno vodo deluje tudi na izmenični tok. Da bi ponoči zagotovili svetlobo za dom, bodo baterije potrebne za dnevno oskrbo.

Učinkovitost fotocelic

Najlažji način nakupa sončni kolektorji in uporabiti eno od preprostih, dokazanih v preteklih letih. Vendar pa okoliščine včasih narekujejo njihove pogoje. Recimo, da imate odlično delujoč delovni sistem s solarnim generatorjem, vendar za zdaj služi za oskrbo z električno energijo in zagotavljanje tople vode v hiši.

Jasno je, da je nakup nove opreme nedonosen, zato je lažje povečati moč z nakupom določene fotovoltaične celice. Proračun možnost - silicijeve plošče z zmogljivostjo do 23-25%.

Ogrevalno napravo, ki deluje na električno energijo, je potrebno priključiti na vir toka. Univerzalna izvedba - kotel, opremljen z razdelilno ožičenje.

Če je oskrba z električno energijo pravilno organizirana, mora biti dovolj za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje. Obstajajo primeri, ko je hiša v celoti opremljena s toploto - jo je mogoče prepoznati na strehi, skoraj popolnoma prekrito s ploščami.

Včasih je potrebna gradnja posebnih ločenih objektov, če ni dovolj prostora na strehi. Izkazalo se je, da je za povečanje moči potrebno dodatno prosto območje.

Tudi najbolj skrbni izračuni vam ne bodo pomagali določiti natančne količine potencialne energije in hitro ustvariti učinkovit, poenostavljen sistem. Dejstvo je, da v praksi obstajajo ovire, katerih pojav je težko predvideti.

Tukaj je nekaj dejavnikov:

• Neustavljivost vremena. Jasno število sončnih dni ni znano niti na južnih območjih. Skoraj nemogoče je zanesljivo napovedati njihovo število v severnih regijah.
• Nepravilnost pridobivanja električne energije. Na primer, v severnih regijah pozimi je kratek svetlobni dan, zato se veliko reciklirane sončne energije porabi za razsvetljavo. Poleg tega se intenzivnost sončnega sevanja v zimskem obdobju bistveno zmanjša.
• Periodične razčlenitve. Kot vsi tehnični sistemi se lahko sončni kolektorji občasno razpadejo zaradi poškodb posameznih elementov, pogodbenih spojev, zaščitnih površin itd.

Zato se lahko o učinkovitosti spoznaš šele po določenem časovnem obdobju, vsaj - v enem letu. Morda bo treba povečati število fotocelic ali baterij, razmisliti o dodatni izolaciji hiše, zmanjšati ogrevan prostor. Denimo v severnih regijah Nemčije, da bi rešili spalnice, se pogosto ne ogrevajo.

Shema namestitve domače elektrarne

Najlažji način vgradnja solarnega generatorja - vzpostavitev stika s podjetjem, ki prodaja komponente sistema in ponuja storitve za njihovo namestitev. Pros - strokovni projekt s posameznimi lastnostmi, jamstvo za vse izdelke in namestitev, minus - visoki stroški.

Če imate ustrezne izkušnje, lahko samostojno sestavite mini elektrarno s sončnimi kolektorji za ogrevanje zasebne hiše.

Vsi deli za montažo ogrevalnega sistema se prodajajo v specializiranih prodajalnah.

Kupiti morate naslednje komponente:

• komplet silicijevih ali filmskih solarnih modulov;
• akumulatorji za shranjevanje energije;
• krmilnik polnjenja, ki ureja proces polnjenja in praznjenja baterije;
• pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični tok;
• komplet priključnih kablov.

Zaželeno je, da so baterije enake (ob upoštevanju blagovne znamke, zmogljivosti in celo stranke) in imajo možnost shranjevanja energije za 3-4 dni. Trajanje njihovega dela je odvisno od temperature prostora - v mrzlih pogojih se hitro odvajajo. Če je dnevna poraba 2400 Wh, potrebujejo baterije skupno zmogljivost najmanj 1000 Ah.

Kakovost toka, ki ga generira sinusna razsmerniki za solarne sisteme, nad tok iz centraliziranega omrežja. Značilnost opreme je sinhronizacija napetostne faze, pri kateri poteka prehod od 12 V do 220 V brez prekinitve v delovanju gospodinjskih električnih aparatov.

Po vgradnji vseh elementov solarnega sistema je potrebno priključiti električni rezervoar, ki ogreva vodo do pretvornika, in ogrevalni cevovod v rezervoar.

Sistem ogrevanja kolektorja

Največjo učinkovitost in učinek lahko dosežemo z vgradnjo kolektorjev namesto sončnih modulov - zunanjih naprav, kjer se voda segreva s sončnim sevanjem. Takšen sistem je bolj logičen in naraven, saj ne zahteva ogrevanja hladilne tekočine z drugimi napravami.

Upoštevajte zasnovo in načelo delovanja naprav dveh glavnih tipov: ploskih in cevastih.

Flat možnost za samostojno proizvodnjo

Oblikovanje ravnih instalacij je tako preprosto, da izkušeni obrtniki sestavijo analogne obrti to naredite sami, kupite nekaj delov v specializirani trgovini in zgradite nekaj improviziranih material.

V notranjosti jeklene ali aluminijaste izolirane plošče je nameščena adsorpcijska toplota sonca. Najpogosteje je prekrita s plastjo črnega kroma. Na vrhu absorberja toplote je zaščitena z zapečatenim prozornim pokrovom.

Voda se segreje v ceveh, ki so položene s kačo in priključene na ploščo. Voda ali antifriz vstopi v notranjost kanala skozi dovod, segreje v ceveh in se premakne v iztok - v izhod.

Obstajata dve vrsti povezav, eno-cevna in dvocevna, pri izbiri ni bistvene razlike. Vendar pa obstaja velika razlika v načinu, kako se hladilno sredstvo dobavlja kolektorjem - gravitacijski tok ali s pomočjo črpalke. Prva možnost je neučinkovita zaradi nizke hitrosti gibanja vode, po načelu ogrevanja pa je podobna zabojniku za poletno prho.

Delovanje druge možnosti je posledica priključitve obtočne črpalke, ki odvaja hladilno sredstvo. Energijski vir za delovanje črpalne opreme je lahko solarna mreža.

Cevni kolektorji - rešitev za severne regije

Splošno načelo delovanja spominja na delovanje ravnih analogov, vendar z eno razliko - cevi za izmenjavo toplote s toplotnim nosilcem so znotraj steklenih bučk. Sama cevja so peresa, založena na eni strani in izgledajo kot perje, koaksialna (vakuumska), vstavljena drug v drugo in zatesnjena na obeh straneh.

Tudi izmenjevalci toplote so različni:

• sistem pretvorbe sončne energije v toplotno toplotno cev;
• konvencionalne cevi za premikanje tipa U hladilnega sredstva.

Drugi tip toplotnih izmenjevalnikov je priznan kot bolj učinkovit, vendar ne dovolj priljubljen zaradi stroškov popravil: če ena cev odpove, je treba celotno sekcijo zamenjati.

Cevi za toplotno cev niso del celotnega segmenta, zato jo lahko zamenjate v 2-3 minutah. Neuspeli koaksialni elementi se popravijo preprosto z odstranitvijo pokrovčka in zamenjavo poškodovanega kanala.

Po analizi tehničnih karakteristik zbiralcev različnih tipov in povzemanju izkušenj z njihovo uporabo smo se odločili, da so ploski kolektorji primernejši za južne regije in cevaste za severne regije. Še posebej dobro uveljavljena v ostrih podnebnih instalacijah s sistemom Toplotna cev. Imajo ogrevalno zmogljivost tudi v oblačnih dneh in ponoči, »hranijo se« z minimalno količino sončne svetlobe.

Metoda uspešnosti

Običajno so lastniki zasebnih hiš po eksperimentiranju z majhnim številom solarnih modulov na različne načine napredovali in izboljšali sistem.

Kaj storiti, če primanjkuje prostora? Tukaj je nekaj smernic za povečanje učinkovitosti sončne postaje (s fotovoltaičnimi celicami ali kolektorji):

• Spremenite orientacijo modulov. Premikajoči se elementi glede na položaj sonca. Preprosto povedano, namestitev glavnega dela plošče na južni strani. Pri dolgi dnevni svetlobi je optimalno uporabiti tudi površine, ki so obrnjene proti vzhodu in zahodu.

• Nastavitev kota nagiba. Proizvajalec običajno navede, kateri kot je najbolj zaželen (na primer 45 °), včasih pa mora med namestitvijo upoštevati svoje geografske širine.

• Pravilna izbira mesta namestitve. Streha je primerna, ker je najpogosteje najvišja ravnina in je ne prekrijejo drugi predmeti (npr. Vrtna drevesa). Vendar pa obstajajo še bolj primerna območja - obračalne naprave za sledenje soncu.

Ko so elementi pravokotni na sončne žarke, sistem deluje bolj učinkovito na stabilni fiksni površini (na primer strehi) je to mogoče le za krajši čas časa. Da bi ga povečali, so izumili praktične sledilne naprave.

Velika pomanjkljivost sledilnih naprav je njihova visoka cena. V nekaterih primerih se ne izplača, zato ni smiselno vlagati v neuporabne mehanizme.

Ocenjuje se, da je 8 panelov minimalni znesek, s katerim se bodo stroški sčasoma upravičili. Uporabite lahko 3-4 modula, vendar pod enim pogojem: če so neposredno, mimo baterij, so priključeni na vodno črpalko.

Nekoč je Tesla Motors napovedal oblikovanje novega tipa strehe - z integriranim sončne celice. Ilon Mask je dejal, da bi bila spremenjena streha cenejša od običajne strehe z nameščenimi glavami ali moduli.

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Tematski videoposnetki vam bodo pomagali bolje predstaviti napravo domačih solarnih postaj in razkriti nekaj skrivnosti namestitve opreme.

Video # 1. Na voljo so tehnične informacije o solarnih baterijah in regulatorjih polnjenja:

Video # 2. Koristne izkušnje z uporabo sončnih kolektorjev v regiji Moskva:

Video # 3. Primer uspešne sončne postaje, ki je v celoti sestavljena samostojno in zagotavlja oskrbo s toplo vodo in ogrevanje doma:

Kot lahko vidite, je sistem ogrevanja na sončno energijo zelo resničen pojav, ki ga lahko samostojno oživite. Področje alternativnih načinov pridobivanja energije se nenehno razvija, morda bomo jutri slišali za novo odkritje.

Vabimo vas, da aktivno komentirate gradivo. Izrazite svoj odnos do »zelene energije«, delite svoje izkušnje pri izgradnji sistema sončnih kolektorjev, povejte vam le, kakšne subtilnosti veste v bloku spodaj.