Uppvärmning av ett privat hus med solpaneler: diagram och enhet

Skälen till populariteten för alternativa energikällor är ganska förståeliga: det finns en möjlighet att spara på bränsle och förverkliga drömmar om miljövänliga livsuppehållande system. Genom att skickligt använda energin från solen, vinden och vattnet kan du förvandla ett vanligt hus på landet till ett modernt ekohus.

Vi kommer att berätta hur du installerar solvärme i ett privat hem, och vi kommer att analysera med dig hur lönsamt det är. För att grundligt täcka frågorna om att använda dagsljusenergi har vi beskrivit i detalj alla populära alternativ som har fått praktisk tillämpning och positiva användarrecensioner.

Med hänsyn till våra rekommendationer kan du bygga ett effektivt solsystem för ett sommarhus eller hus på landet. För att göra det svåra materialet lättare att förstå har vi kompletterat informationen med visuella diagram, illustrationer och videohandledningar.

Sätt att använda solenergi

Metoder för applicering himlakroppens energi tillhör inte innovativ teknik, solvärme har använts under lång tid och mycket framgångsrikt. Det gäller dock främst Australien, vissa länder i Europa, Amerika och de södra regionerna, där alternativ energi kan erhållas under hela året.

Vissa nordliga regioner saknar naturlig strålning, så den används som ett extra alternativ eller reservalternativ.

Mellanledarna mellan solens strålar och den energigenererande mekanismen är solpaneler eller solfångare, som skiljer sig åt i både syfte och design.

Batterier ackumulerar solenergi och gör att den kan användas för att driva elektriska hushållsapparater. De är paneler med fotoceller på ena sidan och en låsmekanism på den andra. Du kan experimentera och montera batteriet själv, men det är lättare att köpa färdiga element - valet är ganska brett.

Solsystem (solfångare) är en del av värmesystemet i ett hus. Stora värmeisolerade lådor med kylvätska, som batterier, är monterade på upphöjda paneler mot solen eller taksluttningarna.

Det är ett misstag att tro att absolut alla nordliga regioner får mycket mindre naturlig värme än södra. Anta att det finns många fler soliga dagar i Chukotka eller centrala Kanada än i Storbritannien som ligger söderut

För att öka effektiviteten är panelerna placerade på dynamiska mekanismer som liknar ett spårningssystem - de roterar efter solens rörelse. Energiomvandlingsprocessen sker i rör placerade inuti lådorna.

Den största skillnaden mellan solsystem och solpaneler är att de förra värmer kylvätskan och de senare ackumulerar elektricitet. Det är möjligt att värma rummet med fotoceller, men designscheman är irrationella och är endast lämpliga för de områden där det finns minst 200 soliga dagar om året.

Diagram över ett värmesystem med en solfångare ansluten till en panna och en reservkraftkälla (till exempel en gaspanna) som drivs med traditionellt bränsle (+)

För- och nackdelar med ett alternativt värmesystem

Det finns inte många fördelar med ett solvärmesystem, men var och en av dem är betydande och kan bli en anledning till privata experiment:

• Miljöfördelar. Detta är en ren värmekälla som är säker för de boende i huset och den omgivande miljön och som inte kräver användning av traditionella typer av bränsle.
• Autonomi. Systemägare är helt oberoende av energipriserna och den ekonomiska situationen i landet.
• Ekonomisk. Genom att behålla det traditionella värmesystemet blir det möjligt att minska kostnaden för att betala för varmvattenförsörjningen.
• Allmän tillgänglighet. För att installera solcellsanläggningar behöver du inte tillstånd från statliga myndigheter.

Men det finns också obehagliga stunder som kan förstöra helhetsbilden. Till exempel kommer att bestämma systemets effektivitet kräva en lång period - minst 3 år (förutsatt att det finns tillräckligt med solenergi och den används aktivt).

Enbart installation av solcellsmoduler kommer att kräva stora investeringar: de billigaste kiselpanelerna kommer att kosta minst 2 200 rubel. per styck, och polykristallina sex-diodelement av den första kategorin - upp till 17 000 per styck. Att beräkna kostnaden för 30 moduler är ganska enkelt (+)

Användare noterar följande nackdelar:

• höga priser för utrustning som behövs för att sätta systemet i drift;
• direkt beroende av mängden värme som produceras på geografisk plats och väder;
• den obligatoriska närvaron av en reservkälla, till exempel en gaspanna (i praktiken är ett solsystem ofta en reserv).

För att uppnå större avkastning måste du regelbundet övervaka uppsamlarnas användbarhet, rengöra dem från skräp och skydda dem från isbildning under frost. Om temperaturen ofta sjunker under 0ºC måste du ta hand om ytterligare värmeisolering inte bara av elementen i solsystemet, utan också av huset som helhet.

Solenergi för uppvärmning

Huvudsyftet med solcellsceller för energilagring är att tillhandahålla el till hemmet. Att inkludera dem i diagrammet värmesystemsanordningar och för att uppnå optimal funktion är det nödvändigt att montera kretsen med en lagringstank.

Det är i det som vattnet kommer att värmas upp, vilket, efter att ha nått en viss temperatur, kommer att fylla rören och radiatorerna i de rum som kräver uppvärmning (vardagsrum, badrum).

Ett system som drivs av solenergi, med en dubbelkretstank som organiserar uppvärmning och tillförsel av varmvatten i två riktningar: till värmeradiatorer och till distributionspunkter (+)

Låt oss försöka analysera designfunktionerna hos solpaneler och bestämma deras potentiella roll i värmesystemet.

Principen för drift av paneler med fotoceller

Det finns tre vanliga typer av element för solpaneler:

• Monokristallin. Dessa är tunna rån av renaste kisel, skurna från en kristall odlad under konstgjorda förhållanden. Den mest produktiva sorten med en effektivitet på cirka 17-18%. Den optimala temperaturen för drift är från 5 ºС till 25 ºС.

• Polykristallin. Tillverkad av wafers erhållna genom gradvis kylning av kiselsmälta. Tekniken för deras produktion är mindre arbetskrävande, men effektiviteten hos fotovoltaiska element tillverkade av polykristallina är betydligt lägre - inte mer än 12%.

• Amorf. De är film. Tillverkad med förångningsfasmetoden, vilket resulterar i att kisel i form av en tunn film avsätts på en flexibel polymerbas. Den billigaste produktionsmetoden kombineras med låg produktivitet, uppskattad till upp till 7 %.

För installation av autonoma värmesystem i de norra regionerna övervägs det lämpligaste alternativet solcellsbatterier, sammansatt av monokristallina element. Batterier med amorfa moduler är dock lättare att installera, kräver praktiskt taget ingen bas och är mycket billigare.

En monokristallin modul består av seriekopplade element kombinerade till moduler. Flera moduler bildar ett solbatteri.Den mörka ytan på solcellssystem optimerar absorptionen av solstrålar

De yttre elementens uppgift är att absorbera och omvandla solens strålar. Den frigjorda energin går längre och koncentreras i lagringstanken. Ett litet element producerar cirka 100-250 W och en prefabricerad panel på 25-30 m² ger el till ett litet hus. Att installera ett värmesystem kräver 2-3 gånger mer energi.

En växelriktare fungerar som en omvandlare av likström från solenergi "produktion" till elektricitet, eftersom växelström krävs för drift av elektriska hushållsapparater och lampor.

Om vi ​​pratar specifikt om värmesystemet så går även en elpanna för uppvärmning av vatten på växelström. För att ge ljus till ditt hem på natten behöver du batterier som lagrar förnödenheter dagtid.

Invertermoduler installeras på en plats som är bekväm för underhåll, även om den inte kräver konstant kontroll och arbetar i automatiskt läge (+)

Effektivitet av att använda fotoceller

Enklast att köpa solfångare och tillämpa ett av de enkla system som har bevisats genom åren. Emellertid dikterar omständigheterna ibland deras egna förutsättningar. Låt oss säga att du har ett bra fungerande solgeneratorsystem, men för närvarande tjänar det bara till att leverera el och förse ditt hem med varmvatten.

Det är klart att det är olönsamt att köpa ny utrustning, så det är lättare att öka effekten genom att köpa ett visst antal fotoelektriska omvandlare. Budgetalternativ - silikonpaneler med produktivitet upp till 23-25%.

Det är nödvändigt att ansluta en värmeanordning som går på el till den aktuella källan.Ett universellt alternativ är en panna utrustad med distributionsledningar.

Polymerfilmelement är mycket mindre vanliga på den ryska marknaden än mono- och polykristallina kiselanaloger. De är lätta att installera, men har låg effektivitet - endast 6%

Om elförsörjningen är ordentligt organiserad bör den räcka till både varmvattenförsörjning och uppvärmning. Det finns exempel när huset är fullt försett med värme - det känns igen på taket, nästan helt täckt med paneler.

Ibland är det nödvändigt att uppföra speciella fristående konstruktioner om takytan inte räcker till. Det visar sig att för att öka kraften behövs ytterligare ledigt utrymme.

Inte ens de mest noggranna beräkningarna hjälper dig att bestämma den exakta mängden potentiell energi och snabbt skapa ett effektivt, välfungerande system. Faktum är att det i praktiken uppstår hinder, vars utseende är ganska svårt att förutsäga.

Här är några av faktorerna:

• Inkonsekvens av vädret. Det exakta antalet soliga dagar är okänt även i de södra regionerna. Det är nästan omöjligt att på ett tillförlitligt sätt förutsäga deras antal i de norra regionerna.
• Oregelbundenhet att ta emot el. Till exempel i de norra regionerna är det korta dagsljustimmar på vintern, så mycket återvunnen solenergi går åt till belysning. Dessutom minskar intensiteten av solstrålningen på vintern avsevärt.
• Periodiska haverier. Som alla tekniska system kan solpaneler då och då gå sönder på grund av skador på enskilda element, kontraktsanslutningar, skyddsytor etc.

Följaktligen kan du ta reda på effektiviteten först efter en viss tid, åtminstone efter ett år. Det kan vara nödvändigt att öka antalet fotoceller eller batterier, överväga ytterligare värmeisolering av huset och minska det uppvärmda området. Antag att i de norra delarna av Tyskland, för att spara pengar, är sovrum ofta inte uppvärmda alls.

Underhåll av installerade fotoceller kräver inga speciella färdigheter och består av regelbunden rengöring: ta bort snö på vintern och skräp i varma perioder, tvätta glasytan med vatten från en slang

Installationsschema för hemkraftverk

Det enklaste sättet installationer av solenergigeneratorer – kontakta ett företag som säljer systemkomponenter och erbjuder installationstjänster. Fördelar - ett professionellt projekt med hänsyn till individuella egenskaper, en garanti för alla produkter och installation, minus - höga kostnader.

Om du har relevant erfarenhet kan du självständigt montera en minikraftstation med solpaneler för uppvärmning av ett privat hem.

Det mest effektiva anses vara ett hybridsystem för design av ett luft-solsystem, där fotoceller används för att generera energi, samlare för uppvärmning av vatten och en extra vindgenerator installeras. Den kan ersättas med en reservbränslekälla (+)

Alla delar för montering av värmesystemet säljs i specialiserade butiker.

Du måste köpa följande komponenter:

• en uppsättning solcellsmoduler av kisel eller film;
• ett laddningsbart batteri som lagrar energi;
• laddningskontroll som reglerar processen för laddning och urladdning av batteriet;
• en växelriktare som omvandlar likström till växelström;
• uppsättning anslutningskablar.

Det är önskvärt att batterierna är desamma (med hänsyn till märke, kapacitet och till och med batch) och kan lagra energi i 3-4 dagar. Varaktigheten av deras drift beror på rumstemperaturen - under kalla förhållanden släpps de snabbt ut. Om den dagliga förbrukningen är 2400 Wh krävs batterier med en total kapacitet på minst 1000 Ah.

När du använder bilbatterier, kom ihåg att deras maximala effektivitet är 70-75% (livslängd - 3 år), speciella enheter för solsystem har den bästa prestandan - upp till 85% (livslängd - 10 år). En del energi går förlorad under lagring och omvandling

Kvaliteten på strömmen som produceras av sinusformad växelriktare för solsystem, högre än de nuvarande indikatorerna från det centraliserade nätverket. En speciell egenskap hos utrustningen är synkroniseringen av spänningsfasen, där övergången från 12 V till 220 V utförs utan avbrott i funktionen av elektriska hushållsapparater.

Invertereffekt – från 250 W till 6000 W och uppåt. Du kan öka uteffekten genom att parallellkoppla flera enheter. Till exempel, 3 x 3000 W = 9000 W (+)

Efter installation av alla element i solsystemet är det nödvändigt att ansluta en elektrisk tank som värmer vattnet till växelriktaren och till tanken, i sin tur, en värmeledning.

Samlarvärmesystem

Störst effektivitet och avkastning kan uppnås genom att installera solfångare istället för solcellsmoduler - externa installationer där vatten värms upp under påverkan av solstrålning. Ett sådant system är mer logiskt och naturligt, eftersom det inte kräver uppvärmning av kylvätskan av andra enheter.

Låt oss överväga designen och funktionsprincipen för två huvudtyper av enheter: platt och rörformig.

Platt version för egenproduktion

Utformningen av platta installationer är så enkel att erfarna hantverkare monterar hantverksanaloger med sina egna händer, köper några av delarna i en specialiserad butik och konstruerar några av skrotmaterial.

Inuti den stål- eller aluminiumisolerade lådan finns en platta som absorberar solvärme. Oftast är den belagd med ett lager av svart krom. Värmeabsorbatorn skyddas ovanpå av ett förseglat transparent lock.

Uppvärmning av vatten sker i rör som läggs i en orm och kopplas till plattan. Vatten eller frostskyddsmedel kommer in i lådan genom inloppsröret, värms upp i rören och går till utloppet - till utloppsröret.

Ljustransmittansen hos locket förklaras av användningen av transparent material - hållbart härdat glas eller plast (till exempel polykarbonat). För att förhindra att solens strålar reflekteras är glas- eller plastytan mattad (+)

Det finns två typer av anslutning, ettrör och tvårör, det finns ingen grundläggande skillnad i valet. Men det är stor skillnad på hur kylvätskan kommer att tillföras kollektorerna - gravitation eller med hjälp av en pump. Det första alternativet anses vara ineffektivt på grund av den låga hastigheten på vattenrörelsen; enligt uppvärmningsprincipen liknar det en behållare för en sommardusch.

Funktionen av det andra alternativet uppstår på grund av anslutningen av en cirkulationspump, som tvångsförsörjer kylvätska. Energikällan för drift av pumputrustningen kan vara ett solcellsdrivet kraftsystem.

Temperaturen på kylvätskan när den värms upp av solfångaren når 45-60 ºС, vid utloppet är det maximala värdet 35-40 ºС. För att öka effektiviteten hos värmesystemet används "varma golv" tillsammans med radiatorer (+)

Rörformade samlare - en lösning för de norra regionerna

Den allmänna principen för drift påminner om funktionen hos platta analoger, men med en skillnad - värmeväxlarrör med kylvätska är placerade inuti glaskolvar. Själva rören kan vara fjäder, förseglade på ena sidan och likna fjädrar till utseendet, och koaxiala (vakuum), införda i varandra och förseglade på båda sidor.

Värmeväxlare är också olika:

• system för omvandling av solenergi till termisk energi Heat-pipe;
• ett vanligt U-typ kylvätskeöverföringsrör.

Den andra typen av värmeväxlare anses vara mer effektiv, men är inte tillräckligt populär på grund av kostnaden för reparationer: om ett rör misslyckas måste hela sektionen bytas ut.

Heat-pipen är inte en del av ett helt segment, så det kan bytas på 2-3 minuter. Felaktiga koaxialelement kan repareras genom att helt enkelt ta bort pluggen och byta ut den skadade kanalen.

Ett diagram som förklarar den cykliska uppvärmningsprocessen inuti vakuumrör: kall vätska, under påverkan av solvärme, värms upp och avdunstar, vilket ger vika för nästa del av kall kylvätska (+)

Efter att ha analyserat de tekniska egenskaperna hos olika typer av samlare och sammanfattat upplevelsen av deras användning, beslutade vi att plattsamlare är mer lämpade för de södra regionerna och rörformiga är mer lämpade för de norra regionerna. Installationer med Heat-pipe-systemet har visat sig särskilt väl i tuffa klimat.De har uppvärmningsförmåga även på molniga dagar och på natten, och "matar" på en minimal mängd solljus.

Exempel på ett standarddiagram för anslutning av solfångare till pannutrustning: pumpstationen cirkulerar vatten, regulatorn reglerar uppvärmningsprocessen

Metod för att öka produktiviteten

Vanligtvis, efter att ha experimenterat med ett litet antal solcellsmoduler, går privata husägare längre och förbättrar systemet på olika sätt.

Det enklaste sättet är att öka antalet inblandade moduler, i enlighet med detta, attrahera ytterligare utrymme för att rymma dem och köpa mer kraftfull relaterad utrustning

Vad ska man göra om det är brist på ledigt utrymme? Här är några rekommendationer för att öka effektiviteten hos en solcellsstation (med fotoceller eller solfångare):

• Ändra orienteringen av moduler. Rörliga element i förhållande till solens position. Enkelt uttryckt, installera huvuddelen av panelerna på södra sidan. Under långa dagsljus är det också optimalt att använda ytor som vetter mot öst och väst.

• Lutningsvinkeljustering. Tillverkaren anger vanligtvis vilken vinkel som är mest att föredra (till exempel 45º), men ibland under installationen är det nödvändigt att göra justeringar med hänsyn till geografisk latitud.

• Rätt val av installationsplats. Taket är lämpligt eftersom det oftast är det högsta planet och inte skyms av andra föremål (till exempel trädgårdsträd). Men det finns ännu mer lämpliga områden - roterande solspårningsanordningar.

När elementen är placerade vinkelrätt mot solens strålar fungerar systemet mer effektivt, men på en stabil yta (till exempel ett tak) är detta endast möjligt under en kort tidsperiod. För att öka detta har praktiska spårningsanordningar uppfunnits.

Spårningsmekanismer är dynamiska plattformar som roterar med sina plan efter solen. Tack vare dem ökar generatorernas produktivitet med cirka 35-40% på sommaren och med 10-12% på vintern.

Den stora nackdelen med spårningsenheter är deras höga kostnad. I vissa fall lönar det sig inte, så det är ingen idé att investera i värdelösa mekanismer.

Det uppskattas att 8 paneler är det minsta antal som kostnaderna kommer att motiveras över tid. Du kan använda 3-4 moduler, men under ett villkor: om de är direkt anslutna till vattenpumpen, kringgå batterierna.

Bara häromdagen tillkännagav Tesla Motors skapandet av en ny typ av tak - med integrerat solpaneler. Elon Musk sa att det modifierade taket kommer att vara billigare än ett konventionellt tak med samlare eller moduler installerade på det.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Tematiska videor hjälper dig att bättre föreställa dig designen av hemsolstationer och kommer att avslöja några av hemligheterna med att installera utrustning.

Video #1. Tillgänglig teknisk information om solpaneler och laddningsregulatorer:

Video #2. Användbar erfarenhet av att använda solpaneler i Moskva-regionen:

Video #3. Ett exempel på en framgångsrik solcellsstation, helt oberoende monterad, som tillhandahåller både varmvattenförsörjning och uppvärmning av huset:

Som du kan se är ett solvärmesystem ett mycket verkligt fenomen som du kan implementera själv. Området för alternativa metoder för att få energi utvecklas ständigt, kanske imorgon får du höra om en ny upptäckt.

Vi inbjuder dig att aktivt kommentera materialet. Du kan uttrycka din inställning till "grön energi", dela din erfarenhet av att installera ett system med solpaneler och bara berätta för dig de kända finesserna i blocket nedan.