Opvarmning af et privat hus med solpaneler: diagrammer og enhed

Årsagerne til populariteten af ​​alternative energikilder er ganske forståelige: Der er mulighed for at spare på brændstof og gøre drømme om miljøvenlige livsstøttesystemer til virkelighed. Ved dygtigt at bruge energien fra sol, vind og vand kan du forvandle et almindeligt landsted til et moderne øko-hus.

Vi fortæller dig, hvordan du installerer solvarme i et privat hjem, og vi analyserer sammen med dig, hvor rentabelt det er. For grundigt at dække spørgsmålene om brug af dagslysenergi har vi beskrevet detaljeret alle de populære muligheder, der har modtaget praktisk anvendelse og positive brugeranmeldelser.

Under hensyntagen til vores anbefalinger kan du bygge et effektivt solsystem til et sommerhus eller et landsted. For at gøre det svære materiale lettere at forstå, har vi suppleret informationen med visuelle diagrammer, illustrationer og videovejledninger.

Måder at bruge solenergi på

Anvendelsesmetoder himmellegemets energi hører ikke til innovative teknologier; solvarme har været brugt i lang tid og med stor succes. Det gælder dog hovedsageligt Australien, nogle lande i Europa, Amerika og de sydlige regioner, hvor der kan skaffes alternativ energi hele året.

Nogle nordlige regioner mangler naturlig stråling, så det bruges som en ekstra eller backup-mulighed.

Mellemleddet mellem solens stråler og den energigenererende mekanisme er solpaneler eller solfangere, som adskiller sig i både formål og design.

Batterier akkumulerer solenergi og gør det muligt at bruge den til at drive elektriske husholdningsapparater. Det er paneler med fotoceller på den ene side og en låsemekanisme på den anden. Du kan eksperimentere og samle batteriet selv, men det er nemmere at købe færdige elementer - valget er ret bredt.

Solcelleanlæg (solfangere) er en del af et huss varmesystem. Store termisk isolerede kasser med kølevæske, som batterier, er monteret på hævede paneler mod solen eller taghældninger.

Det er en fejl at tro, at absolut alle nordlige regioner modtager meget mindre naturlig varme end de sydlige. Antag, at der er mange flere solskinsdage i Chukotka eller det centrale Canada end i Storbritannien beliggende mod syd

For at øge effektiviteten er panelerne placeret på dynamiske mekanismer, der minder om et sporingssystem - de roterer efter solens bevægelse. Energiomdannelsesprocessen foregår i rør placeret inde i kasserne.

Den største forskel mellem solcelleanlæg og solpaneler er, at førstnævnte opvarmer kølevæsken, og sidstnævnte akkumulerer elektricitet. Det er muligt at opvarme rummet ved hjælp af fotoceller, men designskemaerne er irrationelle og er kun egnede til de områder, hvor der er mindst 200 solskinsdage om året.

Diagram over et varmesystem med en solfanger forbundet til en kedel og en backup kilde til elektricitet (for eksempel en gaskedel), der kører på traditionelt brændstof (+)

Fordele og ulemper ved et alternativt varmesystem

Der er ikke mange fordele ved et solvarmesystem, men hver af dem er betydelige og kan blive en grund til private eksperimenter:

• Miljømæssige fordele. Dette er en ren varmekilde, der er sikker for beboerne i huset og det omgivende miljø og ikke kræver brug af traditionelle typer brændstof.
• Autonomi. Systemejere er helt uafhængige af energipriser og den økonomiske situation i landet.
• Økonomisk. Ved at opretholde det traditionelle varmesystem bliver det muligt at reducere omkostningerne ved at betale for varmtvandsforsyningen.
• Offentlig tilgængelighed. For at installere solcelleanlæg behøver du ikke tilladelse fra offentlige myndigheder.

Men der er også ubehagelige øjeblikke, der kan spolere helhedsbilledet. For eksempel vil bestemmelse af systemets effektivitet kræve en lang periode - mindst 3 år (forudsat at der er nok solenergi, og den bruges aktivt).

Installation af solcellemoduler alene vil kræve store investeringer: de billigste siliciumpaneler vil koste mindst 2.200 rubler. per styk, og polykrystallinske seks-diode elementer af den første kategori - op til 17.000 per styk. At beregne prisen på 30 moduler er ret simpelt (+)

Brugere bemærker følgende ulemper:

• høje priser for udstyr, der er nødvendigt for at sætte systemet i drift;
• direkte afhængighed af mængden af ​​produceret varme på geografisk placering og vejr;
• den obligatoriske tilstedeværelse af en backupkilde, for eksempel en gaskedel (i praksis er et solcelleanlæg ofte en backup).

For at opnå større udbytte skal du regelmæssigt overvåge opsamlernes brugbarhed, rense dem for snavs og beskytte dem mod dannelse af is under frost. Hvis temperaturen ofte falder til under 0ºC, skal du sørge for yderligere termisk isolering ikke kun af elementerne i solsystemet, men også af huset som helhed.

Solenergi til opvarmning

Hovedformålet med solcelleceller til lagring af energi er at levere elektricitet til hjemmet. At inkludere dem i diagrammet varmesystemers enheder og for at opnå optimal funktion er det nødvendigt at samle kredsløbet med en lagertank.

Det er i det, at vandet bliver opvarmet, som efter at have nået en vis temperatur vil fylde rørene og radiatorerne i de rum, der kræver opvarmning (stue, badeværelse).

Et system drevet af solenergi, med en dobbeltkredsløbsbeholder, der organiserer opvarmning og forsyning af varmt vand i to retninger: til radiatorer og til distributionspunkter (+)

Lad os prøve at analysere designfunktionerne for solpaneler og bestemme deres potentielle rolle i varmesystemet.

Princippet om drift af paneler med fotoceller

Der er tre almindelige typer af elementer til solpaneler:

• Monokrystallinsk. Disse er tynde vafler af det reneste silicium, skåret af en krystal dyrket under kunstige forhold. Den mest produktive sort med en effektivitet på omkring 17-18%. Den optimale temperatur til drift er fra 5 ºС til 25 ºС.

• Polykrystallinsk. Fremstillet af wafers opnået ved gradvis afkøling af siliciumsmelte. Teknologien til deres produktion er mindre arbejdskrævende, men effektiviteten af ​​fotovoltaiske elementer fremstillet af polykrystallinsk er betydeligt lavere - ikke mere end 12%.

• Amorf. De er film. Fremstillet ved fordampningsfasemetoden, som et resultat af hvilken silicium i form af en tynd film aflejres på en fleksibel polymerbase. Den billigste produktionsmetode er kombineret med lav produktivitet, estimeret til op til 7%.

Til installation af autonome varmesystemer i de nordlige regioner overvejes den mest egnede mulighed fotovoltaiske batterier, samlet af monokrystallinske elementer. Batterier med amorfe moduler er dog nemmere at installere, kræver praktisk talt ikke en base og er meget billigere.

Et monokrystallinsk modul består af serieforbundne elementer kombineret til moduler. Flere moduler danner et solcellebatteri.Den mørke overflade af solcelleanlæg optimerer absorptionen af ​​solstråler

Ydre elementers opgave er at absorbere og omdanne solens stråler. Den frigivne energi går længere og koncentreres i lagertanken. Et lille element producerer omkring 100-250 W, og et præfabrikeret panel på 25-30 m² leverer strøm til et lille hus. Installation af et varmesystem vil kræve 2-3 gange mere energi.

En inverter fungerer som en konverter af jævnstrøm fra solenergi "produktion" til elektricitet, da vekselstrøm er påkrævet til drift af elektriske husholdningsapparater og lamper.

Taler vi specifikt om varmesystemet, kører en el-kedel til opvarmning af vand også på vekselstrøm. For at give lys til dit hjem om natten, skal du bruge batterier, der opbevarer forsyninger i dagtimerne.

Invertermoduler er installeret på et sted, der er praktisk til vedligeholdelse, selvom det ikke kræver konstant kontrol og fungerer i automatisk tilstand (+)

Effektivitet ved at bruge fotoceller

Lettest at købe solfangere og anvende en af ​​de simple ordninger, der er blevet bevist gennem årene. Men omstændighederne dikterer nogle gange deres egne betingelser. Lad os sige, at du har et velfungerende solcellegeneratorsystem, men i øjeblikket tjener det kun til at levere elektricitet og varmt vand til dit hjem.

Det er klart, at det er urentabelt at købe nyt udstyr, så det er lettere at øge strømmen ved at købe et vist antal fotoelektriske omformere. Budgetmulighed - siliciumpaneler med produktivitet op til 23-25%.

Det er nødvendigt at tilslutte en varmeenhed, der kører på elektricitet, til den aktuelle kilde.En universel mulighed er en kedel udstyret med distributionsledninger.

Polymerfilmelementer er meget mindre almindelige på det russiske marked end mono- og polykrystallinske siliciumanaloger. De er nemme at installere, men har lav effektivitet - kun 6%

Hvis elforsyningen er ordentligt organiseret, skulle den være nok til både varmtvandsforsyning og opvarmning. Der er eksempler på, at huset er fuldt forsynet med varme - det kan kendes på taget, næsten helt dækket af paneler.

Nogle gange er det nødvendigt at opføre specielle fritstående konstruktioner, hvis tagarealet ikke er nok. Det viser sig, at for at øge strømmen er der behov for yderligere ledig plads.

Selv de mest omhyggelige beregninger hjælper dig ikke med at bestemme den nøjagtige mængde potentiel energi og hurtigt skabe et effektivt, velfungerende system. Faktum er, at der i praksis opstår forhindringer, hvis udseende er ret svært at forudsige.

Her er nogle af faktorerne:

• Inkonsekvens af vejret. Det nøjagtige antal solskinsdage er ukendt selv i de sydlige regioner. Det er næsten umuligt at forudsige deres antal pålideligt i de nordlige regioner.
• Uregelmæssig modtagelse af elektricitet. For eksempel er der i de nordlige egne korte dagslystimer om vinteren, så der bruges meget genbrugssolenergi på belysning. Derudover falder intensiteten af ​​solstråling om vinteren betydeligt.
• Periodiske nedbrud. Som alle tekniske anlæg kan solpaneler fra tid til anden svigte på grund af skader på enkelte elementer, kontraktforbindelser, beskyttende overflader mv.

Derfor kan du først finde ud af effektiviteten efter en vis periode, i det mindste efter et år. Det kan være nødvendigt at øge antallet af fotoceller eller batterier, overveje yderligere varmeisolering af huset og reducere det opvarmede område. Antag, at i de nordlige regioner af Tyskland, for at spare penge, bliver soveværelser ofte slet ikke opvarmet.

Vedligeholdelse af installerede fotoceller kræver ikke særlige færdigheder og består af regelmæssig rengøring: fjernelse af sne om vinteren og affald i varme perioder, vask af glasoverfladen med vand fra en slange

Installationsdiagram for hjemmekraftværk

Den nemmeste måde installationer af solcellegeneratorer – kontakte en virksomhed, der sælger systemkomponenter og tilbyder installationsydelser. Fordele - et professionelt projekt under hensyntagen til individuelle egenskaber, en garanti for alle produkter og installation, minus - høje omkostninger.

Hvis du har relevant erfaring, kan du selvstændigt samle et minikraftværk med solpaneler til opvarmning af et privat hjem.

Den mest effektive anses for at være en hybridordning til design af et luft-solsystem, hvor fotoceller bruges til at generere energi, samlere til opvarmning af vand og en ekstra vindgenerator er installeret. Den kan udskiftes med en reservebrændstofkilde (+)

Alle dele til montering af varmesystemet sælges i specialbutikker.

Du skal købe følgende komponenter:

• et sæt silicium- eller filmsolmoduler;
• et genopladeligt batteri, der lagrer energi;
• laderegulator, der regulerer processen med at oplade og aflade batteriet;
• en inverter, der omdanner jævnstrøm til vekselstrøm;
• sæt tilslutningskabler.

Det er ønskeligt, at batterierne er ens (under hensyntagen til mærke, kapacitet og endda batch) og er i stand til at lagre energi i 3-4 dage. Varigheden af ​​deres drift afhænger af rumtemperaturen - under kolde forhold aflades de hurtigt. Hvis det daglige forbrug er 2400 Wh, kræves batterier med en samlet kapacitet på mindst 1000 Ah.

Når du bruger bilbatterier, skal du huske, at deres maksimale effektivitet er 70-75% (levetid - 3 år), specielle enheder til solcelleanlæg har den bedste ydeevne - op til 85% (levetid - 10 år). Noget energi går tabt under lagring og omdannelse

Kvaliteten af ​​strømmen produceret af sinusformet invertere til solcelleanlæg, højere end de nuværende indikatorer fra det centraliserede netværk. Et særligt træk ved udstyret er synkroniseringen af ​​spændingsfasen, hvor overgangen fra 12 V til 220 V udføres uden afbrydelse i funktionen af ​​elektriske husholdningsapparater.

Invertereffekt – fra 250 W til 6000 W og derover. Du kan øge udgangseffekten ved at forbinde flere enheder parallelt. For eksempel, 3 x 3000 W = 9000 W (+)

Efter installation af alle elementer i solsystemet er det nødvendigt at forbinde en elektrisk tank, der opvarmer vandet til inverteren, og til tanken igen en varmerørledning.

Samler varmesystem

Den største effektivitet og afkast kan opnås ved at installere solfangere i stedet for solcellemoduler - eksterne installationer, hvor vand opvarmes under påvirkning af solstråling. Et sådant system er mere logisk og naturligt, da det ikke kræver opvarmning af kølevæsken af ​​andre enheder.

Lad os overveje designet og princippet om drift af to hovedtyper af enheder: flad og rørformet.

Flad version til egenproduktion

Designet af flade installationer er så enkelt, at erfarne håndværkere samler håndværksanaloger med egne hænder, køber nogle af delene i en specialbutik og konstruerer nogle af skrotmaterialer.

Inde i den stål- eller aluminiumsisolerede kasse er der en plade, der absorberer solvarme. Oftest er den belagt med et lag sort krom. Varmeabsorberen er beskyttet på toppen af ​​et forseglet gennemsigtigt låg.

Vandet opvarmes i rør arrangeret som en slange og forbundet med pladen. Vand eller frostvæske kommer ind i kassen gennem indløbsrøret, opvarmes i rørene og bevæger sig til udløbet - til udløbsrøret.

Dækslets lystransmittans forklares ved brugen af ​​gennemsigtigt materiale - holdbart hærdet glas eller plastik (for eksempel polycarbonat). For at forhindre, at solens stråler reflekteres, er glas- eller plastoverfladen matteret (+)

Der er to typer forbindelse, et-rør og to-rør; der er ingen grundlæggende forskel i valget. Men der er stor forskel på den måde, hvorpå kølevæsken vil blive tilført til kollektorerne - tyngdekraften eller ved hjælp af en pumpe. Den første mulighed betragtes som ineffektiv på grund af den lave vandbevægelseshastighed; ifølge opvarmningsprincippet ligner den en beholder til en sommerbruser.

Funktionen af ​​den anden mulighed opstår på grund af tilslutningen af ​​en cirkulationspumpe, som med magt tilfører kølevæske. Energikilden til drift af pumpeudstyret kan være et solcelledrevet elsystem.

Temperaturen på kølevæsken når den opvarmes af solfangeren 45-60 ºС, ved udgangen er den maksimale værdi 35-40 ºС. For at øge effektiviteten af ​​varmesystemet bruges "varme gulve" sammen med radiatorer (+)

Rørformede samlere - en løsning til de nordlige regioner

Det generelle funktionsprincip minder om funktionen af ​​flade analoger, men med en forskel - varmevekslerrør med kølevæske er placeret inde i glaskolber. Selve rørene kan være fjer, forseglet på den ene side og ligner fjer i udseende, og koaksiale (vakuum), indsat i hinanden og forseglet på begge sider.

Varmevekslere er også forskellige:

• system til omdannelse af solenergi til termisk energi Heat-pipe;
• et almindeligt U-type kølevæskeoverføringsrør.

Den anden type varmeveksler anses for at være mere effektiv, men er ikke populær nok på grund af omkostningerne ved reparationer: Hvis et rør fejler, skal hele sektionen udskiftes.

Heat-pipen er ikke en del af et helt segment, så det kan skiftes på 2-3 minutter. Defekte koaksiale elementer kan repareres ved blot at fjerne stikket og udskifte den beskadigede kanal.

Et diagram, der forklarer den cykliske opvarmningsproces inde i vakuumrør: kold væske, under påvirkning af solvarme, opvarmes og fordamper og giver plads til den næste portion kolde kølevæske (+)

Efter at have analyseret de tekniske egenskaber ved forskellige typer samlere og opsummeret oplevelsen af ​​deres brug besluttede vi, at fladpladesamlere er mere egnede til de sydlige regioner, og rørformede er mere egnede til de nordlige regioner. Installationer med Heat-pipe-systemet har vist sig særligt godt i barske klimaer.De har varmeevne, selv på overskyede dage og om natten, og "føder sig" med en minimal mængde sollys.

Eksempel på et standarddiagram til tilslutning af solfangere til kedeludstyr: pumpestationen cirkulerer vand, regulatoren regulerer opvarmningsprocessen

Metode til at øge produktiviteten

Normalt, efter at have eksperimenteret med et lille antal solcellemoduler, går private boligejere videre og forbedrer systemet på forskellige måder.

Den nemmeste måde er at øge antallet af involverede moduler, i overensstemmelse hermed tiltrække ekstra plads til at rumme dem og købe mere kraftfuldt relateret udstyr

Hvad skal man gøre, hvis der er mangel på ledig plads? Her er nogle anbefalinger til at øge effektiviteten af ​​en solcellestation (med fotoceller eller solfangere):

• Ændring af orienteringen af ​​moduler. Bevægelige elementer i forhold til solens position. Enkelt sagt, installering af hovedparten af ​​panelerne på sydsiden. I lange dagslystimer er det også optimalt at bruge overflader, der vender mod øst og vest.

• Justering af hældningsvinkel. Producenten angiver normalt, hvilken vinkel der er mest at foretrække (for eksempel 45º), men nogle gange under installationen er det nødvendigt at foretage justeringer under hensyntagen til geografisk breddegrad.

• Korrekt valg af installationssted. Taget er velegnet, fordi det oftest er det højeste plan og ikke skjules af andre genstande (for eksempel havetræer). Men der er endnu mere egnede områder - roterende solsporingsenheder.

Når elementerne er placeret vinkelret på solens stråler, fungerer systemet mere effektivt, men på en stabil overflade (for eksempel et tag) er dette kun muligt i en kort periode. For at øge dette er der opfundet praktiske sporingsenheder.

Sporingsmekanismer er dynamiske platforme, der roterer med deres fly efter solen. Takket være dem øges generatorens produktivitet med omkring 35-40% om sommeren og med 10-12% om vinteren.

Den store ulempe ved sporingsenheder er deres høje omkostninger. I nogle tilfælde kan det ikke betale sig, så det nytter ikke noget at investere i ubrugelige mekanismer.

Det vurderes, at 8 paneler er det minimumsantal, som omkostningerne vil blive begrundet med over tid. Du kan bruge 3-4 moduler, men under én betingelse: hvis de er direkte forbundet til vandpumpen, omgå batterierne.

Netop forleden annoncerede Tesla Motors skabelsen af ​​en ny type tag - med integreret solpaneler. Elon Musk sagde, at det modificerede tag vil være billigere end et konventionelt tag med samlere eller moduler installeret på det.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Tematiske videoer hjælper dig med bedre at forestille dig designet af hjemmesolstationer og vil afsløre nogle af hemmelighederne ved at installere udstyr.

Video #1. Tilgængelig teknisk information om solpaneler og laderegulatorer:

Video #2. Nyttig erfaring med at bruge solpaneler i Moskva-regionen:

Video #3. Et eksempel på en velfungerende solcellestation, fuldstændig samlet uafhængigt, der giver både varmtvandsforsyning og opvarmning af huset:

Som du kan se, er et solvarmeanlæg et meget reelt fænomen, som du selv kan implementere. Området for alternative metoder til at opnå energi udvikler sig konstant, måske vil du i morgen høre om en ny opdagelse.

Vi inviterer dig til aktivt at kommentere materialet. Du kan udtrykke din holdning til "grøn energi", dele din erfaring med at installere et system af solpaneler og kun fortælle dig de kendte finesser i blokken nedenfor.